现代分子生物学 考点整理.docx

1、现代分子生物学 考点整理绪论1.分子生物学概念(广义):蛋白质及核酸等生物大分子结构和功能的研究都属于分子生物学。&2.分子生物学三条基本原理:#构成生物大分子的单体是相同的#生物遗传信息表达的中心法则相同#某一特定生物体所拥有的核酸及蛋白质分子决定它的属性。&3.理论上的三大发现:40年代,发现了生物遗传物质的化学本质是DNA 50年代,提出了DNA结构的双螺旋模型60年代,确定了遗传信息的传递方式:中心法则。&4.技术上的四大发明:#基因的剪刀限制性内切酶#基因的针线DNA连接酶#基因的车子载体#逆转录酶。染色体与DNA1.染色体包括:DNA和蛋白质。 由于细胞内DNA主要在染色体上,所以

2、说遗传物质的主要载体是染色体。.染色体特征:分子结构相对稳定;能够自我复制;能够指导蛋白质的合成，从而控制整个生命过程;能够产生遗传的变异。&3.组蛋白特征:进化上极端保守无组织特异性肽链上氨基酸分布的不对称性组蛋白的修饰作用富含赖氨酸的组蛋白H5。4.非组蛋白特征:种类多,含量少具组织特异性。5.组蛋白分为:H1、H2A、H2B、H3、H4。均含大量赖氨酸和精氨酸。6.真核细胞DNA序列可分:不重复序列中度重复序列高度重复序列(卫星DNA)。&7.原核生物基因组的结构特点：结构简练存在转录单元（多顺反子结构）由重叠基因（基因重叠）基因组很小，且大小相差较大染色体（一般仅有一条）单倍体（

3、逆转录病毒除外）基因多是连续的（真核细胞病毒除外）8.多顺反子结构:基因组DNA序列中功能上相关的蛋白质的基因或rRNA的基因往往丛集在基因组的一个或几个特定的部位,形成一个功能单位或转录单元,即形成多顺反子结构。9.多顺反子mRNA:可编码两条或两条以上蛋白质分子的mRNA的分子。&10.真核生物基因组特点：基因组大，含有多种序列组分（远大于原核）大量重复序列大部分为非编码序列转录产物单顺反子断裂基因（有内含子）存在大量的顺式作用元件（启动子，增强子，沉默子等）存在大量的DNA多态性具端粒结构染色体（多个）多为双倍体. 遗传物质必须具有的特性：贮存并表达遗传信息能把信息传递给子代物理

4、和化学性质稳定具有遗传变化的能力12.DNA的特征：各异的碱基序列储存大量的遗传信息；碱基互补是其复制、转录表达遗传信息的基础；生理状态下物理、化学性质稳定；有突变和修复能力，可稳定遗传是生物进化的基础。#13.AAGCCGTA写出它的互补链:5-TACGGCTT-3。#14.GCA写出它的反密码子:UCG。15. DNA分子的一级结构：多聚核苷酸链，主链是核糖和磷酸，侧链为碱基，由3,5磷酸二酯键连接。链的方向：同一个磷酸基的3酯键到5酯键的方向(53)。(5-TCAGGCUA-3= TCAGGCUA 默认书写顺序53).半保留复制：DNA复制时亲代DNA的两条链解开，每条链作为新链

5、的模板，从而形成两个子代DNA分子，每一个子代DNA分子包含一条亲代链和一条新合成的链。#17.连续复制:染色体DNA从某固定的起点开始,按一定顺序进行半保留复制,以完成使DNA的某一部分得以复制成为双份的过程。#18.不连续复制:在DNA复制过程中,前导链的复制是连续的,而后随链的复制是先合成一些短片段(冈崎片段),然后这些短片段通过连接酶形成完整的长链的复制过程。19.DNA复制主要是从固定的起始点以双向等速方式进行复制。&20.前导链：DNA复制时，一股以35方向的母链作为模板，指导新合成的链以53方向连续合成的链称为前导链。&21.后随链:在DNA复制过程中与复制叉运动方向相反的方向不

6、连续延伸的DNA链。.冈崎片段：DNA复制时，一股以53方向的母链作为模板，指导新合成的链沿5 3合成10002000个核苷酸不连续的小片段称之为岗崎片段。岗崎片段由DNA连接酶连成一条完整的新链。.复制叉：复制时，双链解开成两股链分别进行，起点呈现叉子。.复制子：DNA的复制是由固定的起始点开始的。一般把生物体的复制单位称为复制子(replicon)。#25.DNA复制酶系统（作用顺序）：拓扑异构酶解链酶单链结合蛋白引发酶(组成引发体)DNA聚合酶DNA连接酶。26.参与DNA复制物质：底物：Datp、dGTP、dCTP、dTTP； 聚合酶：依赖DNA的DNA聚合酶,

7、简写为DNA-pol； 模板：解开成单链的DNA母链； 引物：一小段RNA、其他酶和蛋白质因子。&27.DNA聚合酶:具3-5核酸外切酶活性,即可合成DNA又能降解DNA,N端区域具有5-3核酸外切酶活性。&28.DNA聚合酶: 5-3方向聚合酶活性(低)其主要功能起修复DNA作用。&29.DNA聚合酶: 具5-3聚合酶活性, 3-5核酸外切酶活性,此酶活性强,是大肠杆菌DNA复制中链延长反应的主导聚合酶。.真核生物DNA聚合酶分别称为:DNA聚合酶、和。其中聚合酶为真核生物主要酶。:主要是引物合成。:在DNA损伤修复中起作用。:在线粒体DNA复制中发挥作用。:是主要负责DNA复制的酶

8、,参与前导链和后随链的合成。:与后随链合成有关,DNA合成过程中核苷酸切除以碱基的切除修复中起着重要作用。&31.原核生物及真核生物DNA复制的比较：共同点：都具有半保留和半不连续特征；都需要特定的酶和蛋白质；复制过程都包括起始、延伸和终止三个阶段。区别：起始点,真核生物多点,原核生物少点; 真核生物速度慢为原核生物的1/10,原核生物快; 真核生物引物短约10个核苷酸,原核生物长约数十个核苷酸; 真核生物冈崎片段少约100200个,原核生物多约10002000个;真核生物的酶为DNA聚合酶-,原核生物为DNA聚合酶;真核生物有端粒酶,原核生物没有端粒酶。32.复制忠实性的保证:至少依赖三种机

9、制遵守严格的碱基配对规律聚合酶在复制延长中对碱基的选择功能（按模板要求选择底物）复制出错时有即时的校读功能。33.突变：指DNA分子(基因)上碱基的改变。 分类：错配(点突变)、缺失、插入、重排(重组)。&34.逆转录：以RNA为模板，合成与其互补的DNA 的过程。RNA逆转录酶DNA。说明至少在某些生物，RNA同样兼有遗传物质的传代与表达功能。35. DNA转座:或称移位，是由可移位因子介导的遗传物质重排现象。$.转座子:是存在于染色体DNA上可自主复制和移位的基本单位。(分类:插入序列、复合型转座子)%.复合型转座子:是一类带有某些抗药性基因(或其他宿主基因)的转座子,其两翼往

10、往是两个相同或高度同源的IS序列,表明IS序列插入到某个功能基因两端时就可能产生复合转座子。&.转座作用的遗传学效应：转座引起插入突变转座产生新的基因转座产生的染色体畸变转座引起的生物进化。39.变性(或融解):DNA双螺旋区的氢键断裂，使双螺旋的两条链完全分开变成单链，这一链分离的过程叫做变性。40.变性条件:加热, 极端pH,有机溶剂(尿素、酰胺)低盐浓度等。常用方法: 热变性碱变性(pH=11.3时氢键被淘汰,即分解为单链DNA)41.变性过程的表现:是一个爆发式的协同过程,变性作用发生在一个很窄的温度范围。42.变性导致一些理化性质发生剧烈变化：熔液黏度降低沉降速度加大浮力密度上

11、升此外吸收值升高(A260nm)，即增色效应(指在DNA变性的过程中，他在260nm的吸收值先是缓慢上升，达到某一温度时及骤然上升).43.DNA分子复性:又称退火,变性DNA在适当条件下,两条彼此分开的链又相互组合在一起。44.影响DNA分子复性的因素: 阳离子浓度复性反应的温度,低于Tm值25左右(60-65)S.SDNA的初始浓度C0S.SDNA分子的长度(片段的大小)DNA分子中dNt的排列状况。45.杂交:不同来源的两个互补核酸序列通过相互退火形成双螺旋结构的反应。用途:检测DNA的缺失插入,考查不同生物种类在进化中的关系。生物信息的传递&1.DNA序列是遗传信息的贮存者，它通过自主

12、复制得到永存，并通过转录生成信使RNA、翻译生成蛋白质的过程来控制生命现象。 &.基因表达包括转录和翻译。2.生物体内有三种RNA:mRNA.tRNA.rRNA。.转录:是指以DNA为模板，在依赖于DNA的RNA聚和酶催化下，以4中rNTP（ATP、CTP、GTP和UTP）为原料，合成RNA的过程。.翻译:将mRNA链上的核苷酸从一个特定位点开始,按每3个核苷酸代表一个氨基酸的原则,依次合成一条多肽链的过程。&5.转录单元:是一段从启动子开始到终止子结束的DNA片段,可被DNA聚合酶转录成一条连续mRNA链的DNA,包括转录起始和终止信号。.有义链:把与mRNA序列相同的那条

13、DNA链称为编码链或称有意义链,指不作模板的DNA单链。.反义链:把根据碱基互补原则指导mRNA合成的DNA链称为模板链或称反义链,指作为模板进行RNA转录的链。#8.(-35区:TGTTGACA；-10区:TATAAT)在有意链上。#9.在原核生物中，-35区与-10区之间的距离大约是1619bp，17bp最佳,小于15或大于20bp都会降低活性。#10.增强子:这种能强化转录起始的序列为增强子或强化子。与在DNA上位置无关,只要存在于DNA上即可。11.参与转录的物质:原料:4种NTP(ATP,UTP,GTP,CTP) 模板:DNA 酶:RNA聚合酶 其他蛋白质因子12.不对称转录的

14、两层含义: 在DNA双链分子上，仅一股链可转录;模板链非永远在同一条单链上。13.酶与模板的辩认结合:转录起始点开始转录的位点，常标以 +1。结合部位约为7个碱基长度，其中心位于上游- 10 bp处被称为 10区或 Pribnow 盒(TATA盒）。该区具高度保守性，并易解链。识别部位RNA聚合酶 亚基识别的部位，约含6个碱基长度，其中心位于上游-35bp处被称为35区。14.RNA聚合酶转录产物:RNA聚合酶转录产物:45SrRNA。RNA聚合酶核内转录产物:hnRNA。RNA聚合酶转录产物:tRNA、5SrRNA、snRNA。(snRNA参与RNA剪接)15.RNA聚合酶的进入位点:Sex

15、tama 框:-35序列，RNA聚合酶的松弛（初始）结合位点RNA聚合酶依靠其亚基识别该位点识别位点（R位点）大多数启动子中共有序列为T82T84G78A65C54A45重要性:很大程度上决定了启动子的强度(RNApol的因子)位置在不同启动子中略有变动。 Pribonow 框: -10序列，RNA聚合酶的牢固结合位点-结合位点（B 位点）一致序列：TATAAT(保守T) 因此又称TATA Box位置范围-4到-13。16.RNA链的合成都具有以下几点:RNA按53方向合成的,以DNA双链中的反义链作为模板,在RNA聚合酶催化下,以4种三磷酸苷(NTPs)为原料,根据碱基配对原则,各核苷酸间通

16、过形成磷酸二酯键相连,不需引物参加,合成的RNA带有与DNA编码链相同的序列。&17.转录基本过程包括:模板识别、转录起始、通过启动子及转录的延伸和终止。18.模板识别阶段:RNA聚合酶与启动子DNA双链相互作用并与之相结合的过程。#19.启动子:是基因转录起始所必须的一段DNA序列,是基因表达调控的上游顺式作用元件之一。20.转录起始后直到形成9个核苷酸短链的过程是通过启动子阶段,通过启动子时间越短,该基因转录起始的频率越高。21.启动子由两个部分组成:上游部分-CAP-cAMP结合位点（基因表达调控的正控制位点）CAP降解物基因活化蛋白，环腺苷酸（cAMP）的受体蛋白下游部分-RNApol

17、的进入（结合）位点。22.启动序列(原核)酶与模板的辩认结合:1、转录起始点开始转录的位点，常标以+1 2、结合部位约为7个碱基长度，其中心位于上游-10bp处被称为-10区或 Pribnow 盒(TATA盒）。该区具高度保守性，并易解链。 3、识别部位RNA聚合酶 亚基识别的部位，约含6个碱基长度，其中心位于上游-35bp处被称为-35区。 23.启动子(真核)-顺式作用元件。24.不同的启动子:与标准启动子序列同源性越高启动强度越大与标准启动子同源性越低启动强大越小与标准启动子差异很大时由另一种因子启动。&25.转录与复制的比较:复制,模板为俩股链,原料为dNTP,碱基配对为A-T,G-C

18、,聚合酶为DNA聚合酶,产物为半保留DNA,合成部位是叶绿体和线粒体,引物是RNA,链的延长方向是53合成3-OH端延长,合成方向半保留复制。转录,模板为反义链,原料为NTP,碱基配对为A-U,G-C,聚合酶为RNA聚合酶,产物为三种RNA,核仁合成nRNA核质合成mRNA、tRNA叶绿体和线粒体中也进行合成,不需要引物,链的延长方向是53合成3-OH端延长,合成方向全保留复制。26.以DNA序列为模板的RNA聚合酶主要以双链DNA为模板,以4种核苷酸27.全酶:用于转录的起始;依靠空间结构与DNA模板结合 (与核心酶结合后引起的构象变化);专一性地与DNA序列(启动子)结合;结合常数：101

19、4mol;半衰期：数小时（107mol 1秒以下）;转录效率低，速度缓慢（ 的结合 ）。28.核心酶:作用于转录的延伸过程（终止）;依靠静电引力与DNA模板结合（蛋白质中碱性基团与DNA的磷酸根之间）非专一性的结合（与DNA的序列无关）结合常数：1011mol;半衰期：60秒。#29.各亚基的特点和功能:因子:因子可重复使用;修饰RNApol构型;使全酶准确识别启动子的35区并通过与模板链结合;不同的因子识别不同的启动子。因子:核心酶的组建因子22 ;促使RNApol 与DNA模板链结合;前端因子使模板DNA双链解链为单链;尾端因子-使解链的单链DNA重新聚合为双链。因子:促进RNApolNT

20、PRNA elongation ;完成NMP之间的磷酸酯键的连接;修复功能（排斥与模板链不互补的碱基）;与Rho（）因子竞争RNA 3end。因子:参与RNA非模板链的结合(充当SSB）。30.由于各亚基的功能，使全酶本身含有五个功能位点:有义DNA链结合位点（ 亚基提供）DNA/RNA杂交链结合位点（亚基提供）双链DNA解链位点（前端 亚基提供）单链DNA重旋位点（后端亚基提供）因子作用位点。31.模板的识别阶段包括: RNA聚合酶全酶对启动子的识别聚合酶与启动子可逆性结合形成的封闭复合物伴随着DNA构象上的变化,封闭复合物转变成开放复合物。(从封闭到开放复合物是转变不可逆,是快反应.)32

21、.转录的真实性取决于:有特异的转录起始位点转录起始后按照碱基互补原则准确地转录模板DNA序列及具有特异的终止部位。!.原核生物mRNA的特征:原核生物mRNA的半衰期短许多原核生物mRNA以多顺反子的形式存在原核生物mRNA的5无帽子结构，3端无或者只有较短的poly(A)结构。&34.真核生物mRNA的特征: 5端存在“帽子”结构绝大多数真核生物mRNA具多聚A尾巴。#35.终止子:在转录的过程中，提供转录终止信号的RNA序列(真正起终止作用的是RNA序列与启动子不同)。36.不依赖因子的终止子结构特征: 形成一个发夹结构,茎部由720 bp的IR序列形成（富含G/C）；环是中间不重复

22、序列形成；发夹结构的突变可阻止转录的终止；6 8个连续的U串（发夹结构末端）。37.依赖因子的终止子:结构,IR序列中的 GC 对含量较少;发夹结构末端没有固定特征;靠与的共同作用而实现终止。&.两类内含子自我剪切过程:在I类内含子切除体系中:鸟苷或鸟苷酸的3-OH作为亲核基团攻击内含子5端的磷酸二酯键，从上游切开RNA链。再由上游外显子的自由3-OH作为亲核基团攻击内含子3位核苷酸上的磷酸二酯键，使内含子被完全切开，上下游两个外显子通过新的磷酸二酯键相连。在类内含子切除体系中：内含子本身的某个腺苷酸2-OH作为亲核基团攻击内含子5端的磷酸二酯键，从上游切开RNA链后形成套索状结构。再由

23、上游外显子的自由3-OH作为亲核基团攻击内含子3位苷上的磷酸二酯键，使内含子被完全切开，上下游两个外显子通过新的磷酸二酯键相连。39.蛋白质表达过程:翻译起始肽链的延伸肽链的终止及释放。(.三联子密码:mRNA上每3个核苷酸翻译成蛋白质多肽链上的一个氨基酸,这3个核苷酸就称为密码。#41.遗传密码的性质:连续性简并性通用性与特殊性密码子与密码子的相互作用,摆动性。42.副密码子:tRNA中决定负载特定aa的一段碱基序列。43.副密码子特征: 为同一种AARS 所识别的一组同功受体具有相同的副密码子是为AARS（特定氨基酸）所识别的若干碱基（并非均为一对核苷酸）AARS 对副密码子的识别与

24、结合是通过氨基酸与碱基之间的连接实现的。属于生物型空间密码。#44.反密码子环上有反密码子,但不是只有反密码子,还有副密码子。45.一个tRNA能识别多少个密码子是由反密码子的第一位碱基的性质决定的。46.tRNA功能:作用的tRNA解码机制,完成翻译tRNA是aa与mRNA的接合体tRNA起到识别的作用。47.tRNA种类: 起始tRNA和延伸tRNA同工tRNA校正tRNA。48.氨酰基tRNA的合成执行着双重功能: 为肽键的合成提供能量执行遗传信息的解读。49.AA-tRNA合成酶既要能识别tRNA,又要能识别氨基酸,它对两者都具有高度的专一性。50.核糖体结构:由大小两个亚基组成核糖体

25、蛋白核糖体RNA有3个tRNA结合位点(A.P.E)。#51.蛋白质合成的生物学机制:蛋白质是生物活性物质中最重要的大分子组分，生物有机体的遗传学特性要通过蛋白质来得到表达。蛋白质的生物合成包括氨基酸活化、肽链的起始、伸长、终止以及新合成多肽链的折叠和加工，现将各阶段的必需成分列于下表。52.根据功能将核糖体上的活性部位分为两类:翻译区域,7个活性位点,占2/3。逐出位点,2个位点(多肽的逐出),占1/3。53.tRNA与相应氨基酸的结合是蛋白质合成中的关键步骤。6.原核和真核微生物起始复合物形成的区别与联系:核糖体大小不同结合顺序不同起始tRNA不同。原核生物起始tRNA为fMet-t

26、RNAfmet，真核生物是Met-tRNAmet原核生物中30S小亚基首先与mRNA模板结合,再与fMet-tRNAfmet结合,再与模板mRNA结合,最后与60S大亚基结合80SmRNAMet-tRNA起始复合物。7.翻译的起始分为3步:30S小亚基首先与翻译起始因子IF-1、IF-3结合,通过SD序列与mRNA模板相结合。在IF-2和GTP的帮助下fMet-tRNAfmet进入小亚基的P位,tRNA的反密码子与mRNA上的起始密码子配对。带有tRNA、mRNA三个翻译起始因子的小亚基复合物与50S大亚基结合GTP水解,释放翻译起始因子。8.起始复合物是生成除GTP供能外还需Mg

27、2+、NH4+及3个起始因子:IF-1、IF-2、IF-3。&57.翻译起始因子作用:IF-1：加强IF-2、IF-3的酶活性。IF-2:促使fMet-tRNAfMet选择性的结合到30S亚基上。IF-3:促使30S亚基结合于mRNA起始部位,阻止30S亚基与50S亚基的结合,或者说促进70S核糖体的解离。58.核糖体:执行蛋白质合成的功能。由几十种蛋白质和几种核糖体RNA（rRNA)组成的亚细胞颗粒。一个细菌细胞内约有20000个核糖体，真核细胞内可达106个。59.核糖体的功能:存在于每个进行蛋白质合成的细胞中,小亚基负责对模板mRNA进行序列特异性识别,大亚基负责携带AA及tRNA。60

28、.起始肽链合成的AA-tRNA:真核生物,Met-t RNAimet；原核生物,fMet-tRNAf fmet。#61.原核生物的起始tRNA是fMet-tRNAfMet,真核生物是Met-tRNAMet。>.肽键延伸: Prok肽链的延伸以氨酰tRNA 进入70S 起始复合物的A位为标志(第一个进位过程)。后续AA-tRNA与核糖体结合肽键生成(转位)移位,肽键延伸最后一步,即核糖体向mRNA3端方向移动一个密码子。#63.延伸的实质:即核糖体沿mRNA移动的实质-tRNA 的移动。64.转位(成肽):是转肽酶催化的肽键形成的过程。65.移位:在转位酶的作用下，促进核糖体向mRNA的3

29、测移动，使新形成的肽酰tRNA和mRNA相对位移由A位进入核蛋白体P位，而卸载的tRNA进入E位。#66.原核生物的延伸因子:EF-Tu、EF-Ts、EF-G。真核生物:eEF-1、Eef-2。真菌:eEF-3。67.原核生物蛋白质合成的能量计算:aa活化-ATP(2个P键);起始-1GTP(1个P键);延长-2GTP(2个P键);终止-1GTP(1个P键)。 结论: 每合成一个肽键至少消耗4个P。68.肽链终止条件:终止密码子；释放因子。E.蛋白质合成的抑制剂:主要是抗生素.核糖体灭活蛋白等,是治疗细菌感染的重要药物。F.抗生素对蛋白质合成的作用:阻止mRNA与核糖体结合(氯霉素

30、)；阻止AA-tRNA与核糖体结合(四环素类)；干扰AA-tRNA与核糖体结合而产生错读(链霉素、新霉素、卡那霉素等)；作为竞争性抑制剂抑制蛋白质合成。G.医学上广泛应用,不能应用,控制用量:青霉素、四环素和红霉素只与原核细胞核糖体发生作用，从而阻遏原核生物蛋白质的合成，抑制细菌生长。被广泛用于人类医学。氯霉素和嘌呤霉素既能与原核细胞核糖体结合，又能与真核生物核糖体结合，妨碍细胞内蛋白质合成，影响细胞生长。氯霉素有时也用于治病，但剂量和周期受到较严控制。基因的表达与调控1.基因表达调控在两个水平上体现:转录水平上的调控；转录后水平上的调控。2.原核基因调控分为: 负转录调控(产物是阻遏蛋

31、白,阻止转录)；正转录调控(产物是激活蛋白)。&3.负转录调控:在没有调节蛋白质存在时基因是表达的，加入这种调节蛋白质后基因表达活性便被关闭，这样的调控为负转录调控。#4.负控诱导系统:阻遏蛋白不与诱导物结合时，阻遏蛋白与操纵区相结合，结构基因不转录，阻遏蛋白结合上诱导物时，阻遏蛋白与操纵区分离，结构基因转录。.负控阻遏系统:阻遏蛋白与效应物结合时，结构基因不转录。6.正转录调控:如果在没有调节蛋白质存在时基因是关闭的，加入这种调节蛋白质后基因活性就被开启，这样的调控为正转录调控。7.正控阻遏系统中:效应物分子的存在使激活蛋白处于非活性状态，转录不进行。8.根据操纵子对某些能调节它们的小分子的应答可分为:可诱导调节和可阻遏调节两大类。9.可诱导调节：指一些基因在特殊的代谢物或化合物的作用下，由原来关闭的状态转变