分子生物学教案串讲.docx

1、分子生物学教案串讲分子生物学教案串讲说明：主要是相关的名词解释和课后问题，其它繁杂的知识点请参阅教材与课件。第一章一、名词解释：1.peptide bond肽键-The carboxyl group of one amino acid can react with the amino group of another amino acid to form a peptide bond(amide bond-酰胺键). 2.肽平面(peptide plane)- 由于肽键具有部分双键的性质，使参与肽键构成的六个原子被束缚在同一平面上，这一平面称为肽平面(peptide plane)3.结构域（d

2、omain）-是在二级结构或超二级结构的基础上形成三级结构的局部折叠区，相邻的域常被一个或两个多肽片段连结。4.亚基（subunit）就是指参与构成蛋白质四级结构、每条具有三级结构的多肽链。5.别构调节Allosteric regulation / -酶分子的非催化部位与某些化合物可逆地非共价结合后发生构象的改变，进而改变酶活性状态，称为酶的别构调节。二、问题：1.Character of peptide bond；2. Describing Protein Structure各级结构；3. 蛋白质的二级(Secondary structure)结构的几种形式；4. What physical

3、 interactions happen in the process of protein folding? （1） Covalent bonding 2）Hydrogen bonding3） Ionic bonding4） Van der Waals forces5） Hydrophobic interaction）第二章一、名词解释：1.Base stacking force碱基堆积力: 每个碱基对平行伸展并且与上面的和下面的碱基对非常靠近，这一现象叫做碱基堆积。碱基堆积力是指在DNA双螺旋结构中，碱基对平面垂直于中心轴，层叠于双螺旋的内侧，相邻疏水性碱基在旋进中彼此堆积在一起相互吸引形

4、成的作用力。维持DNA双螺旋结构的稳定的力主要是碱基堆积力.2.DNA denaturation变性: Under special conditions such as high acid concentration,low salt concentration, or high heat, the two strands of DNA can be separated. 3.Hyperchromycity effect（碱基增色效应，DNA减色效应）：随温度升高，单链状态的DNA不断增加而表现出A260递增的效应。指变性后DNA溶液的紫外吸收作用增强的效应。在DNA双螺旋结构中碱基藏入内侧，

5、变性时DNA双螺旋解开，于是碱基外露，碱基中电子的相互作用更有利于紫外吸收，故而产生增色效应。4.melting temperature熔解温度-核酸热变性时，紫外吸收的增加量达到最大增加量一半时的温度值称为熔解温度Tm.5.renaturation(复性)-变性DNA在适当的条件下，彼此分开的两条单链可以重新缔合成为双螺旋结构，这一过程称为复性。也称之为“退火”(annealing)。 6.renaturation zippering effect （复性的拉链效应）:当配对的一部分碱基相互配对时，一般认为约需要20个碱基对。特别是富含GC的节段先形成氢键，产生一个或几个双螺旋核心(成核作用

6、，nucleation )；然后，两条单链的其余部分就会像“闭合拉链”那样迅速形成双螺旋结构。7.Palindrome回文结构序列, 即反复重复序列，是一种旋转对称结构,在轴的两侧序列相同而反向。能在DNA或RNA中形成发夹结构,8.mirror repeat 镜像重复-由反方向完全相同的两个DNA片断组成的一种对称结构。9.hinge DNA-铰链DNA（H-DNA）-双链DNA拆开产生的多聚嘧啶链回折，嵌入剩下的双链DNA major groove 中形成分子内的铰链DNA。10.superhelix DNA-在共价闭环双螺旋基础上进一步扭转盘曲,形成麻花状的超螺旋(supercoil)，

7、体积进一步压缩，密度较大。11.polycistronic mRNA-原核DNA序列中功能相关的基因丛集在基因组的特定部位，形成转录单元，它们可被一起转录为可翻译多个蛋白质的mRNA分子，这种mRNA叫多顺反子mRNA。12.Histone-组蛋白-进化上非常保守的碱性蛋白质，其中碱性氨基酸(Arg，Lys)约占25%，存在于真核生物染色质，分为5种类型(H1，H2A，H2B，H3，H4)，后4种各2个形成组蛋白八聚体，构成核小体的核心，占核小体质量的一半。H2A、H2B、H3、H4组成核小体的核心，也称核心组蛋白。 H1的作用是与线形 DNA结合以帮助后者形成高级结构。 13.C value

8、 paradox C值悖论:生物体的单倍体基因组所含DNA总量称为C值，每种生物各有其特定的C值，不同物种的c值之间有很大差别。C值和生物结构或组成的复杂性不一致的现象称为C值悖论(C-value paradox)。14.split gene (断裂基因)，真核生物结构基因，由若干个编码区和非编码区互相间隔开但又连续镶嵌而成，去除非编码区再连接后，可翻译出由连续氨基酸组成的完整蛋白质，这些基因称为断裂基因15.multigene family多基因家族：由一个祖先基因经过重复和变异形成的一组来源相同、结构相似、功能相关的基因。16.gene cluster基因簇：由一个基因产生多次拷贝，具有几

9、乎相同的顺序，成簇地排列在同一条染色体上，形成一个基因簇(gene cluster)。二、问题：1. what properties the genetic material must have?2. What is difference between DNA and RNA？3. Describing characteristics of DNA double helix model. DNA是以双链形式存在的，两条链由它们碱基之间的氢键保持在一起; A-T碱基对由两个氢键连接，G-C碱基对由三个氢键连接。两条链的方向相对于各自来说是反向平行的, The polar (direction)

10、 of DNA chain is from 5end to 3end. 脱氧核糖和磷酸通过3-5 phosphodiester bond 连接形成螺旋链的骨架. 核糖和磷酸位于螺旋体外侧，碱基位于内侧。碱基顶部基团裸露在DNA 大沟内. 维持DNA双螺旋结构的稳定的力主要是碱基堆积力 .4. Three-dimensional structure of DNA（DNA的空间结构）或者 What are the three levels of DNA structure? What structural features do each of these levels include?5. 原核

11、细胞DNA的特点 结构简单；存在转录单元；重叠基因(Overlapping gene) 6. 原核细胞的基因组特点7. 真核细胞的基因组特点8. Describe experiments which demonstrate not only that DNA is the genetic material but also that proteins are not the genetic material.Griffiths Transformation Experiment or The Hershey-Chase experiment第三章一、名词：1.Transcription遗传信息

12、从基因转移到RNA的过程。RNA聚合酶通过与一系列组分构成动态复合体，并以基因序列为遗传信息模板，催化合成序列互补的RNA，包括转录起始、延伸、终止等过程。2.Polyribosome:几个到几十个核糖体在一条mRNA上结合起来的形态。各核糖体合成的多肽链逐渐延长。3.Transcriptional unit转录单位: A region of DNA that transcribes a single primary transcript which extends from the promoter to the terminator.4.promoter(启动子) is a region

13、of DNA where RNA polymerase binds to DNA to initiate transcription. DNA分子上能与RNA聚合酶结合并形成转录起始复合体的区域，在许多情况下，还包括促进这一过程的调节蛋白的结合位点。 5.Consensus sequence 共有序列refers to a general sequence from which most actual sequences differ very little or not at all.指一种普遍的序列，大多数实际的序列与它相差很小或完全相同。6.Core promoter核心启动子 -指保证

14、RNA聚合酶转录正常起始所必需的、最少的DNA序列，原核基因包括转录起始位点及上游的-35区和-10区。7.RNA Polymerase RNA聚合酶，主要以双链DNA中的一条链为模板，以4种核苷三磷酸为原料，并以Mg 2/Mn2为辅助因子，催化RNA链的起始、延伸和终止，它不需要任何引物，催化生成的产物是与DNA模板链互补的RNA。8.Promoter clearence启动子清空: When polymerase polymerize about 9 bp, the polymerase moves away from the promoter. The subunit separates

15、 from the polymerase. 9.Transcription bubble转录泡： the DNA strands separate over a distance of some 12-14bp around the start site.在转录延伸阶段，具有RNA聚合酶活性的转录复合体结合并解开DNA双链、同时合成RNA链，外观类似泡状。 10.house-keeping gene管家基因：为维持细胞基本的代谢过程所必需的、在不同的细胞类型和细胞生长时期组成型表达的基因。or某些基因在一个生物个体的几乎所有细胞中持续表达，通常被称为管家基因 11.奢侈基因（luxury ge

16、ne）：在特别细胞类型中大量(通常)表达并编码特殊功能产物的基因。只在特定类型细胞中表达的基因。12.诱导表达（inducible expression）指在特定环境因素刺激下，基因被激活，使基因的表达产物增加。13.阻遏表达（repressive expression）指在特定环境因素刺激下，基因被抑制，使基因的表达产物减少。14.coordinate expression-在一定的控制机制下，功能上相关的一组基因，无论其为何种表达方式，均需协调一致地共同表达，即为协同表达()，这种使相关基因协调一致地共同表达的调节方式称为协同调节(coordinate regulation)。15.操纵子

17、（operon）：由操纵基因、启动基因以及相邻的若干结构基因所组成的原核生物转录功能单位，其中结构基因的转录受操纵基因所控制。16.结构基因(structural gene)：控制某一代谢途径的相关基因，紧密连锁地排列在一起，受同一操纵子控制。17.顺式作用元件(cis-acting control elements ) 指同一DNA分子中具有转录调节功能的特异DNA序列。顺式作用元件包括启动子、增强子、调控序列和可诱导元件等，它们的作用是参与基因表达的调控。顺式作用元件本身不编码任何蛋白质,仅仅提供一个作用位点，要与反式作用因子相互作用而起作用。18.反式作用因子(trans-acting

18、factor)指能直接或间接地识别或结合在各类顺式作用元件核心序列上参与调控靶基因转录效率的蛋白质。多为转录因子。19.操纵基因(operator;operator gene)指能够与阻遏蛋白相互作用，并控制邻近的结构基因表达的基因。20.调节基因(regulatory gene;regulator)转录翻译产生调节蛋白（编码激活蛋白或阻遏蛋白），该蛋白质与操纵基因相互作用，而对操纵子的活动进行控制。也叫调节子。21.Negative regulation在没有调节蛋白质存在时基因是表达的，加入某种调节蛋白质后基因活性就被关闭，这样的控制系统就叫做负控系统 。22.Positive regul

19、ation23.The basal level of transcription基础水平转录：Transcription which occurs in the absence of any specific activation.24.glucose effect葡萄糖效应：葡萄糖分解代谢的降解物能抑制腺苷酸环化酶活性并活化磷酸二酯酶，从而降低了cAMP浓度，则不能形成cAMP-CAP复合物，使许多参与分解代谢的酶基因不能转录，这种现象称为降解物的阻遏作用。25.转录衰减Attenuation transcription: 转录启动后，RNA pol到达结构基因编码区前提前终止的现象。26.

20、coupled transcription-translation偶联转录-翻译作用：是指在原核生物中，核糖体常常在转录开始后很快就开始翻译mRNA. 原核生物基因的转录和翻译通常是在同一时间同一地点进行的,即在转录未完成之前翻译便开始进行。二、问题：1. Why do organisms use RNA as the intermediate? 2. The structure and role of promoter启动子的结构与作用3. DNA footprinting method 足迹法：先将待测双链DNA 片段中一条单链的一端选择性地进行末端标记, 然后加入恰当浓度的DNase ,

21、 使在DNA 链上随机形成缺口, 经变性后电泳分离, 放射自显影, 即可形成以相差一个核苷酸为梯度的DNA 条带. 但当DNA 片段与相应的序列特异性DNA 结合蛋白结合后, DNA 结合蛋白可保护相应的DNA 序列不受DNase 的攻击, 因而在放射自显影图谱上, DNA 梯度条带在相应于DNA 结合蛋白的结合区域中断, 从而形成一空白区域, 恰似蛋白质在DNA 上留下的足迹,因而被形象地称作足迹法. 如果同时进行DNA 化学测序, 即可判断出结合区的精确顺序。Footprinting is a means of finding the target DNA sequence, or bin

22、ding site, of a DNA-binding protein.4.核心酶与全酶的区别5.The function of (sigma) subunit （It can stimulates transcriptional initiation, not elongation; It is essential for recognizing the -35 box and -10 box of the promoter; It increases the affinity for the promoter; It can be reused by different core enzy

23、mes.）6.Transcription Mechanism or process in 原核：转录常被分为三个阶段：起始、延伸和终止。起始被分为四个步骤。第一，全酶已经结合到DNA的启动子上，但DNA链还没有被分开，因此它被叫作闭合启动子复合体。第二，两条链被全酶分开以便露出模版链。聚合酶的钳围绕着模板链关闭，形成开放启动子复合体。 第三，聚合酶取得立足点。聚合酶先产生一些小的RNA片段，但它们通常不够稳定，不能作为生产长链RNA的开始，因此会被放弃掉。最后，在第四步，RNA聚合酶生产出了一个RNA分子，这个RNA分子与DNA很好地杂交在一起，之后RNA聚合酶就可以开始转录基因的剩下部分了。

24、因为聚合酶在这步离开了启动子，它被称之为启动子清空。这以后，在起始阶段起作用的亚基从聚合酶上脱离下来，然后又可以在别的地方重新使用。Elongation / 延伸：RNA polymerase and transcription bubble move down the length of the gene to make the RNA strand. 终止/When RNA polymerase reaches a termination site on the DNA, transcription will be terminated. Prokaryotes use two diffe

25、rent mechanisms to terminate transcription. They are intrinsic termination and rho-dependent termination.7. lac操纵子的调控总结8. Trp操纵子调控总结9. Describe RNA polymerase of 原核structure and function.10. lac操纵子与Trp操纵子的异同11. 转录衰减的机理。衰减作用的实质是以翻译的手段控制基因的转录。衰减作用根据tRNA的数量调节Trp操纵子的表达，而tRNA数量又取决细胞中Trp的水平。Trp操纵子的前导序列mRN

26、A编码的多肽含有两个相邻的Trp残基，因此色氨酸-tRNA对前导肽的翻译必不可少。衰减作用发生的必要条件是：翻译产生前导多肽；转录和翻译偶联。RNA聚合酶转录前导序列的同时核糖体就紧接着结合到新生的mRNA上翻译前导肽。mRNA的前导序列包括两个相似的反向重复序列。序列2与序列1和3互补，这样序列1和2、2和3、3和4都能通过碱基配对形成径环结构。和终止子一样，在序列4的一侧具有7个连续的U形成的尾巴。由序列3和4配对形成的衰减子茎环结构与操纵子的终止子基本相同，能够像终止子一样使转录完全终止。 两个Trp密码子位于序列1内，前导肽的终止密码子UGA位于序列1和2之间。当细胞中有足够色氨酸存在

27、时，核糖体能够顺利地翻译出整个前导序列而在终止密码UGA（+70）处停下来。这时核糖体占据了序列1和部分序列2，使序列2和序列3不能产生有效的配对，因而序列3和序列4配对产生终止子的径环结构，实现转录的终止。当Trp缺乏时，核糖体停顿在两个Trp 密码上。这时，核糖体占据了序列1，而留下了完整的序列2，与转录出的序列3形成二级结构。这样当序列4转录出来后仍然是单链状态，即终止子不能形成，转录继续进行。第 四 章一、名词解释：1.Carboxyl Terminal Domain (CTD)羧基末端结构域- -RPB2 (RNA polymerase II Core subunit) consis

28、ts of unique multiple repeats of a consensus sequence of 7 amino acids. The CTD can be highly phosphorylated on serine or threonine residues; this is involved in the transcription initiation reaction.2.heterogeneous nuclear RNA， hnRNA-真核生物细胞核中的不稳定、大小不均的一组高分子RNA，多为mRNA的前体，包括各种基因的转录产物及其成为mRNA前的各中间阶段的分

29、子。3.basal transcription基础转录-当只有通用转录因子参与的时候，转录以很低的速率进行。4.activators.能提高转录速率的特异转录因子称为激活蛋白。5.repressors能阻碍基因转录的特异转录因子称为阻遏蛋白。6.Enhancers and Silencers如果一段DNA用于结合激活蛋白，就将它称为增强子；如果一段DNA用于结合阻遏蛋白，就将它称为沉默子。增强子是一类正调控顺式作用元件，能够从转录起始点的上游或下游数千个碱基处来激活转录，使和它连锁的基因转录频率明显增加的DNA序列。沉默子是参与基因表达负调控的一种元件。其DNA序列被调控蛋白结合后阻断了转录起

30、始复合物的形成或活化，使基因表达活性关闭。 7.Motifs基序: DNA，蛋白质等生物大分子中的保守序列。 在反式作用因子的结构中，基序一般指构成任何一种特征序列的基本结构 8.homeodomain，HD-同源异型域是与生物发育有关的蛋白质中一种常见的基序。同源异型域包含由短的肽链转角连接在一起的三个螺旋。其中的两个螺旋在一起看起来与HTH基序非常相似，其中一个起支撑作用，另一个与DNA大沟发生特异性接触。同源异形域的第三个螺旋具有一个肽链延伸段，它正好适合深入到DNA的小沟中。9.Zinc finger motif 锌指。在这一基序中，一个螺旋和一（or两条）条反向平行的链被一个锌离子保

31、持在一起。其结构会伸展成像手指那样的形状，可插入到DNA大沟中，使蛋白与DNA紧密地结合在一起。有Cys2/His2(C2H2)和Cys2/Cys2两类。10.Leucine zipper亮氨酸拉链：同源或异源蛋白质二聚体的疏水区中的两个-螺旋序列中每隔6个氨基酸残基就出现一个亮氨酸残基，这第7个氨基酸残基基本上是处于螺旋的同一侧面，造成相邻-螺旋中的亮氨酸残基侧链都伸向对方，亮氨酸侧链象两手手指那样交叉锁住，提供了可将两个-螺旋结合在一起的疏水堆积相互作用。由于这种聚合靠的是亮氨酸残基侧链的疏水相互作用，所以这样的结构形象地称之亮氨酸拉链结构。两个-螺旋的不形成拉链的其余部分则与DNA结合。

32、11.Heterodimerization异源二聚化作用-两种不同的蛋白质组合在一起也能形成亮氨酸拉链，这叫做异源二聚化作用。这一特性能够使较少种类的蛋白产生出更多种类的DNA结合域。12.Reporter gene: is a gene whose transcriptional and/or translational products can be easily detected and measured. 报告基因就是转录和/或翻译产物可以很容易地被检测出来的基因。二、问题：1. General Transcription Factors(GTF) 通用转录因子的作用：识别启动子序列、打开DNA双链和诱发启动子清空（promoter clearance）以及组装转录起始复合体。2.真核生物三类RNA聚合酶的位置，性质与作用。鹅膏蕈碱敏感性，催化产物等3.列举顺式作用元件（启动子）的共有序列（GCbox，CAATbox，BRE，TATAbox，initiator，DP