現(xiàn)代分子生物學(xué)_復(fù)習(xí)筆記

1、.現(xiàn)代分子生物學(xué)復(fù)習(xí)提綱第一章 緒論第一節(jié) 分子生物學(xué)的基本含義及主要研究?jī)?nèi)容1 分子生物學(xué)Molecular Biology的基本含義n 廣義的分子生物學(xué)：以核酸和蛋白質(zhì)等生物大分子的結(jié)構(gòu)及其在遺傳信息和細(xì)胞信息傳遞中的作用為研究對(duì)象，從分子水平闡明生命現(xiàn)象和生物學(xué)規(guī)律。n 狹義的分子生物學(xué)：偏重于核酸（基因）的分子生物學(xué)，主要研究基因或DNA的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、表達(dá)和調(diào)控等過(guò)程，也涉及與這些過(guò)程相關(guān)的蛋白質(zhì)和酶的結(jié)構(gòu)與功能的研究。1.1 分子生物學(xué)的三大原則1) 構(gòu)成生物大分子的單體是相同的2) 生物遺傳信息表達(dá)的中心法則相同 3) 生物大分子單體的排列（核苷酸、氨基酸）的不同 1.3 分子生物

2、學(xué)的研究?jī)?nèi)容 DNA重組技術(shù)（基因工程） 基因的表達(dá)調(diào)控 生物大分子的結(jié)構(gòu)和功能研究(結(jié)構(gòu)分子生物學(xué)） 基因組、功能基因組與生物信息學(xué)研究第二節(jié) 分子生物學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史 1 準(zhǔn)備和醞釀階段n 時(shí)間：19世紀(jì)后期到20世紀(jì)50年代初。 確定了生物遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)是DNA。DNA是遺傳物質(zhì)的證明實(shí)驗(yàn)一：肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn) DNA是遺傳物質(zhì)的證明實(shí)驗(yàn)二：噬菌體感染大腸桿菌 實(shí)驗(yàn)RNA也是重要的遺傳物質(zhì)-煙草花葉病毒的感染和繁殖過(guò)程2 建立和發(fā)展階段n 1953年Watson和Crick的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型作為現(xiàn)代分子生物學(xué)誕生的里程碑。n 主要進(jìn)展包括：v 遺傳信息傳遞中心法則的建立3 發(fā)展階段n 基因

3、工程技術(shù)作為新的里程碑，標(biāo)志著人類深入認(rèn)識(shí)生命本質(zhì)并能動(dòng)改造生命的新時(shí)期開始。n第三節(jié) 分子生物學(xué)與其他學(xué)科的關(guān)系思考n 證明DNA是遺傳物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)有哪些？n 分子生物學(xué)的主要研究?jī)?nèi)容。n 列舉510位獲諾貝爾獎(jiǎng)的科學(xué)家，簡(jiǎn)要說(shuō)明其貢獻(xiàn)。第二章 染色體與DNA第一節(jié) 染色體1.作為遺傳物質(zhì)的染色體特征:n 分子結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定n 能夠自我復(fù)制n 能夠指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成，從而控制整個(gè)生命過(guò)程;n 能夠產(chǎn)生遺傳的變異。2 真核細(xì)胞染色體組成(1) DNA(2) 蛋白質(zhì)（包括組蛋白和非組蛋白）(3) 少量的RNA組蛋白：呈堿性，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定；與DNA結(jié)合形成、維持染色質(zhì)結(jié)構(gòu)，與DNA含量呈一定的比例非組蛋白：

4、呈酸性，種類和含量不穩(wěn)定；作用還不完全清楚3.染色質(zhì)和核小體染色質(zhì)是一種纖維狀結(jié)構(gòu)，由最基本的單位核小體(nucleosome)成串排列而成的。4. 真核生物基因組DNA的C值和重復(fù)序列C值 (C Value)：指一種生物單倍體基因組的DNA總量。注意：生物體進(jìn)化程度高低與C值不成明顯線性相關(guān)；親緣關(guān)系相近的生物C值卻相差大。高等生物的C值不一定比低等生物的C值高。C值變化范圍寬意味著生物基因組中含有大量的無(wú)編碼功能的重復(fù)序列。n DNA序列可分為3類:(1)不重復(fù)序列 ：是主要的結(jié)構(gòu)基因(2)中度重復(fù)序列 n 各種rRNA、tRNA、組蛋白基因以及某些結(jié)構(gòu)基因?qū)儆谶@一類。n 中度重復(fù)序列往往

5、分散在不重復(fù)序列之間。(3)高度重復(fù)序列衛(wèi)星DNA ：不轉(zhuǎn)錄序列。思考：n DNA的C值和重復(fù)序列.？5.原核生物基因組特點(diǎn)1）原核生物的基因組很小，大多只有一條染色體，且DNA含量少，沒(méi)有重復(fù)序列。注意 ：染色體外遺傳基因的概念：即細(xì)菌的質(zhì)粒、真核生物的線粒體、高等植物的葉綠體等所含有的DNA和功能基因。 2）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)練3）存在轉(zhuǎn)錄單元：n 原核DNA序列中功能相關(guān)的基因叢集在基因組的特定部位，形成轉(zhuǎn)錄單元，它們可被一起轉(zhuǎn)錄為可翻譯多個(gè)蛋白質(zhì)的mRNA分子，這種mRNA叫多順?lè)醋觤RNA。注意：原核生物的mRNA是多順?lè)醋觤RNA；真核生物mRNA是單順?lè)醋觤RNA4）有重疊基因：在一些細(xì)菌和

6、動(dòng)物病毒中同一段DNA能攜帶兩種不同蛋白質(zhì)的信息。6.真核生物基因組的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)n 真核基因組龐大n 存在大量的重復(fù)序列n 90%以上為非編碼序列 n 轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物為單順?lè)醋觧 斷裂基因，含有內(nèi)含子n 有大量順式作用元件（見第八章）n 存在大量的DNA多態(tài)性n 具有端粒結(jié)構(gòu)第二節(jié) DNA的結(jié)構(gòu)1.DNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)： 指四種核苷酸(dAMP、dCMP、dGMP、dTMP)按照一定的排列順序，通過(guò)磷酸二酯鍵連接形成的多核苷酸，也稱為堿基順序2. DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)定義：指兩條多核苷酸鏈反向平行盤繞所產(chǎn)生的雙螺旋結(jié)構(gòu)。3.DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的要點(diǎn)： 脫氧核糖和磷酸通過(guò)3,5磷酸二酯鍵交互連接，成為螺旋鏈的

7、骨架。 堿基互補(bǔ)配對(duì) 螺旋參數(shù)：螺旋直徑nm。螺旋每旋轉(zhuǎn)一周10對(duì)堿基，每個(gè)堿基的旋轉(zhuǎn)角度為36；螺距3.4nm；堿基平面之間的距離為0.34nm。 大溝小溝 ：大溝(2. 2nm)小溝(1. 2nm)4.維持DNA雙螺旋的力：氫鍵、堿基堆集力（包括疏水作用力和范德華力。）、磷酸基團(tuán)間的靜電斥力、堿基分子內(nèi)能 總之: 氫鍵和堿基堆集力有利于DNA維持雙螺旋結(jié)構(gòu)，而靜電斥力和堿基分子內(nèi)能則不利于DNA維持雙螺旋結(jié)構(gòu)。5.雙螺旋結(jié)構(gòu)的基本形式 ： A，B，Z型雙螺旋Z-DNA有什么生物學(xué)意義呢?n Z-DNA在熱力學(xué)上是不利的。帶負(fù)電荷的磷酸根距離太近，產(chǎn)生靜電排斥。n DNA鏈的局部不穩(wěn)定區(qū)的存

8、在就成為潛在的解鏈位點(diǎn)。n DNA解鏈?zhǔn)荄NA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄等過(guò)程中必要的環(huán)節(jié)，因此Z-DNA的結(jié)構(gòu)與基因表達(dá)調(diào)控有關(guān)。6. DNA的超螺旋結(jié)構(gòu)(三級(jí)結(jié)構(gòu))超螺旋的類型：負(fù)超螺旋、松弛DNA、正超螺旋（轉(zhuǎn)化相關(guān)物質(zhì)：拓?fù)洚悩?gòu)酶、溴化乙錠）超螺旋的意義：超螺旋形式是DNA分子復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的需要； 超螺旋可使DNA分子形成高度致密的狀態(tài)從而 得以容納于有限的空間。7. DNA的理化性質(zhì)-變性和復(fù)性常用的變性方法：熱變性、堿變性核酸變性程度的鑒定紫外測(cè)定法：第三節(jié) DNA的復(fù)制概述1 DNA復(fù)制的基本機(jī)理半保留復(fù)制DNA半保留復(fù)制的意義：保證DNA代謝的穩(wěn)定性。穩(wěn)定性是相對(duì)的，變異是絕對(duì)的2 DNA復(fù)制的

9、起點(diǎn)、方向和速度1)起點(diǎn)：復(fù)制子: 從復(fù)制原點(diǎn)（ori ）到終點(diǎn)，組成一個(gè)復(fù)制單位。原核生物：只有一個(gè)復(fù)制子真核生物: 多個(gè)復(fù)制子2)方向：雙向等速?gòu)?fù)制：大多數(shù)生物體內(nèi)DNA。單向進(jìn)行：有些病毒（如腺病毒等）、質(zhì)粒DNA及線粒體DNA。不對(duì)稱復(fù)制：在一定時(shí)期內(nèi)DNA只復(fù)制一條鏈的情況。如線粒體的D-環(huán)復(fù)制和噬菌體的滾環(huán)復(fù)制方式。3 復(fù)制的幾種方式1) 線狀DNA雙鏈的復(fù)制2) 環(huán)狀DNA雙鏈的復(fù)制：型、滾環(huán)復(fù)制、D環(huán)思考：n 原核生物基因組特點(diǎn)。n DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的要點(diǎn)？n DNA的變性和復(fù)性？n DNA復(fù)制的幾種方式。第四節(jié) 原核生物和真核生物DNA復(fù)制特點(diǎn)1 原核生物復(fù)制的特點(diǎn)1)

10、DNA雙螺旋的解旋解旋酶 (helicase)：解開氫鍵，形成單鏈。利用ATP水解獲得的能量來(lái)打斷氫鍵；二聚體或六聚體形式存在；作用方向：大部分為53,單鏈結(jié)合蛋白（SSBP）：功能：穩(wěn)定單鏈DNA。特點(diǎn)：SSBP與螺旋酶不一樣，不具備酶的活性，不和ATP結(jié)合。SSBP可以重復(fù)使用DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶(DNA topoisomerase)：既能水解 、又能連接磷酸二酯鍵DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶功能：在DNA復(fù)制時(shí)，拓?fù)涿缚伤神Y超螺旋，有利于復(fù)制叉的前進(jìn)。DNA復(fù)制完成后，拓?fù)涿缚蓪NA分子引入超螺旋，使DNA形成染色質(zhì)。2) DNA復(fù)制的引發(fā) 引發(fā)：DNA復(fù)制需要合成RNA引物，這段RNA引物的合成稱為

11、引發(fā)。 DNA復(fù)制為什么需要引物(Primer)？答案：DNA聚合酶只能催化dNTP到已有核酸鏈的游離3-OH上，而不能從游離核苷酸起始DNA鏈的合成。3) 岡崎片段與半不連續(xù)復(fù)制4) 復(fù)制的終止：5) DNA聚合酶 2 真核生物復(fù)制的特點(diǎn)1）多個(gè)復(fù)制子，雙向復(fù)制2）復(fù)制子相對(duì)較小3）復(fù)制終止通過(guò)復(fù)制叉的相遇而終止4）復(fù)制起點(diǎn)為自主復(fù)制序列（ARS） 3 DNA復(fù)制的調(diào)控原核生物和真核生物DNA復(fù)制的比較 相同點(diǎn)：1）半保留復(fù)制方式 2）半不連續(xù)復(fù)制3） DNA 螺旋酶, SSBP4） RNA 引物不同點(diǎn)：1） 復(fù)制起點(diǎn)（單、多）2）復(fù)制子（大小、多少）3）復(fù)制叉移動(dòng)的速度 4）岡崎片段的大小

12、5）端粒和端粒酶6）DNA聚合酶7）引物酶思考題名詞解釋 復(fù)制子 半保留復(fù)制 崗崎片段簡(jiǎn)答題1. DNA復(fù)制為何選擇RNA作為引物？2. 大腸桿菌DNA復(fù)制起始過(guò)程如何，有哪些因子參與？3. 原核生物DNA復(fù)制的形式有哪幾類？4. 真核與原核復(fù)制的比較第五節(jié) DNA的修復(fù)1 錯(cuò)配修復(fù)2 切除修復(fù)（堿基、核甘酸）3 重組修復(fù)4 DNA直接修復(fù)5 SOS系統(tǒng): SOS修復(fù)是指DNA受到嚴(yán)重?fù)p傷、細(xì)胞處于危急狀態(tài)時(shí)所誘導(dǎo)的一種DNA修復(fù)方式，修復(fù)結(jié)果只是能維持基因組的完整性，提高細(xì)胞的生成率，但留下的錯(cuò)誤較多，故又稱為錯(cuò)誤傾向修復(fù)，細(xì)胞有較高的突變率。SOS反應(yīng)是生物在不利環(huán)境中求得生存的一種基本功

13、能。對(duì)原核生物將會(huì)產(chǎn)生高變異，對(duì)高等動(dòng)物則是致癌的。第六節(jié) DNA的轉(zhuǎn)座1.轉(zhuǎn)座子（transponson,簡(jiǎn)稱Tn）, 又稱易位子，是指存在于染色體DNA上可以自主復(fù)制和位移的一段DNA序列。2.轉(zhuǎn)座子類型： 細(xì)菌轉(zhuǎn)座子1）IS （插入序列2) Tn （復(fù)合轉(zhuǎn)座子）3）TnA （TnA family） 真核生物轉(zhuǎn)座子特點(diǎn)：（1）兩端有IR（2）內(nèi)部有轉(zhuǎn)座酶等基因；3.轉(zhuǎn)座的遺傳學(xué)效應(yīng)：引起插入突變、產(chǎn)生新基因、引起染色體畸變、引起生物進(jìn)化4.玉米中控制因子家族1)自主性元件： Ac 有自主剪接和轉(zhuǎn)座的能力。2) 非自主性元件：Ds單獨(dú)存在是穩(wěn)定的；不能自發(fā)地轉(zhuǎn)座，當(dāng)基因組中存在與非自主性元件

14、同家族的自主性元件時(shí)，它才具備轉(zhuǎn)座功能，成為與自主性因子相同的轉(zhuǎn)座子，不論這自主元件位于何處。問(wèn)答題 什么是轉(zhuǎn)座子？轉(zhuǎn)座子有哪幾種類型？ 什么叫做Ds-Ac因子？ 錯(cuò)配修復(fù)和切除修復(fù)的機(jī)制。第三章 生物信息的傳遞（上）從DNA到RNA1. 基本概況編碼鏈與模板鏈:與mRNA序列相同的那條DNA鏈稱為編碼鏈（有意義鏈、正(+)鏈 ） ；將另一條根據(jù)堿基互補(bǔ)原則指導(dǎo)mRNA合成的DNA鏈稱為模板鏈（無(wú)意義鏈、負(fù)(-)鏈）。結(jié)構(gòu)基因： DNA分子上轉(zhuǎn)錄出RNA的區(qū)段，稱為結(jié)構(gòu)基因。轉(zhuǎn)錄單元: 一段從啟動(dòng)子開始至終止子結(jié)束的DNA序列。RNA合成的基本特征：1) 53 方向；2) 底物三磷酸核苷酸（N

15、TP）3) 不對(duì)稱轉(zhuǎn)錄，以單鏈DNA為模板。4) 不需要引物，合成是連續(xù)的。5) 對(duì)一個(gè)基因組來(lái)說(shuō)，轉(zhuǎn)錄只發(fā)生在一部分基因，且每個(gè)基因的轉(zhuǎn)錄都受到相對(duì)獨(dú)立的控制。2. 轉(zhuǎn)錄的基本過(guò)程1）模板識(shí)別 :與原核生物的不同，真核生物的RNA聚合酶不能直接識(shí)別基因的啟動(dòng)子區(qū)，需要一些被稱為轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子的輔助蛋白質(zhì)按特定順序結(jié)合于啟動(dòng)子上，RNA聚合酶才能與之相結(jié)合并形成復(fù)雜的前起始復(fù)合物，以保證有效地起始轉(zhuǎn)錄。2)轉(zhuǎn)錄起始3)轉(zhuǎn)錄延伸：即是RNA聚合酶釋放因子離開啟動(dòng)子后，核心酶沿著模板DNA移動(dòng)并使新生RNA鏈不斷伸長(zhǎng)的過(guò)程。4)轉(zhuǎn)錄終止 3. 轉(zhuǎn)錄機(jī)器的主要成分轉(zhuǎn)錄酶:原核生物的RNA聚合酶、真核生

16、物的RNA聚合酶(RNA pol、RNA pol、RNA pol )轉(zhuǎn)錄復(fù)合物思考： RNA聚合酶如何找到DNA上需要轉(zhuǎn)錄的那個(gè)基因的特異性啟動(dòng)子？s 因子功能特點(diǎn)（1） 因子負(fù)責(zé)模板鏈的選擇和轉(zhuǎn)錄的起始（2）提高RNA聚合酶對(duì)啟動(dòng)子區(qū)的親和力（3） 因子不參與轉(zhuǎn)錄延伸過(guò)程，在轉(zhuǎn)錄起始后RNA聚合酶上釋放出來(lái)n 只有全酶才能在正確位置起始轉(zhuǎn)錄。核心酶能在DNA模板上合成RNA，但不能在正確位置起始轉(zhuǎn)錄。 核心酶和全酶的區(qū)別：核心酶沒(méi)有因子4. 啟動(dòng)子與轉(zhuǎn)錄過(guò)程1）原核生物的啟動(dòng)子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn): 常見序列為CAT，A為起始點(diǎn)-10區(qū): 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：保守序列：TATAAT A.T較豐富，易于

17、解鏈。功能：(1) RNA pol結(jié)合位點(diǎn) ；(2) 形成開放啟動(dòng)復(fù)合體；(3) 使RNA pol定向轉(zhuǎn)錄。-35區(qū)：結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：其保守序列 TTGACA 與-10序列，相隔16-19bp功能：(1) RNA pol的識(shí)別位點(diǎn)。(2) 不同亞基識(shí)別不同啟動(dòng)子，調(diào)控不同基因的轉(zhuǎn)錄起始。增強(qiáng)子 ：具有增加啟動(dòng)子的作用。增強(qiáng)子的特點(diǎn)： 遠(yuǎn)距離效應(yīng)。 無(wú)方向性?？晌挥诎谢虻纳嫌?、下游或內(nèi)部。 順式調(diào)節(jié)。只調(diào)節(jié)位于同一染色體上的靶基因。 無(wú)物種和基因特異性?？蛇B接到異源基因上發(fā)揮作用 有組織特異性。需要特定的蛋白因子參與。 有相位性。其作用與DNA的構(gòu)象有關(guān)。2)真核生物的啟動(dòng)子 核心啟動(dòng)子：保證RNA

18、聚合酶轉(zhuǎn)錄正常起始所必需的、最少的DNA序列，包括轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)及轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)上游TATA區(qū)。作用：選擇正確的轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)，保證精確起始 上游啟動(dòng)子元件：控制轉(zhuǎn)錄效率、頻率 其他元件：八堿基區(qū)域、KB元件 、ATF元件 思考：n RNA聚合酶如何找到DNA上的一個(gè)特異性的啟動(dòng)子？n 原核生物啟動(dòng)子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)？n 真核生物啟動(dòng)子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)？轉(zhuǎn)錄因子：凡是轉(zhuǎn)錄起始過(guò)程必需的蛋白質(zhì)，只要它不是聚合酶的組成成分，就可將其定義為轉(zhuǎn)錄因子（transcription factor, TF).抗終止作用：因子的作用被抵消，使得RNA聚合酶通過(guò)終止子繼續(xù)轉(zhuǎn)錄后面的基因5. 原核生物與真核生物mRNA的特征比較原

19、核生物mRNA的特征 mRNA轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物是成熟的，不需修飾即可 直接進(jìn)行翻譯； 半衰期短 多以多順?lè)醋拥男问酱嬖? 端無(wú)“帽子”結(jié)構(gòu)， 3 端沒(méi)有或只有較短的poly（A）結(jié)構(gòu)。無(wú)內(nèi)含子，mRNA是連續(xù)的S D 序列：使 rRNA正確定位于起始密碼子真核生物mRNA的特征 5 端存在“帽子”結(jié)構(gòu) 多數(shù)mRNA 3 端具有poly（A）尾巴（組蛋白除外） 以單順?lè)醋拥男问酱嬖?前體mRNA有內(nèi)含子，是斷裂基因。注意：?jiǎn)雾樂(lè)醋觤RNA：只編碼一個(gè)蛋白質(zhì)的mRNA。多順?lè)醋觤RNA：編碼多個(gè)蛋白質(zhì)的mRNA。5端帽子結(jié)構(gòu)的功能：a. 翻譯起始的必要結(jié)構(gòu)，b. 增加mRNA的穩(wěn)定性c. 有助于mRNA越

20、過(guò)核膜polyA尾巴的功能: 與mRNA從細(xì)胞核轉(zhuǎn)送到細(xì)胞質(zhì)有關(guān)。穩(wěn)定mRNA結(jié)構(gòu)，保持生物半衰期。與真核mRNA的翻譯效率有關(guān)：6. 內(nèi)含子的剪接、編輯、再編碼及化學(xué)修飾核酶(ribozyme) (核糖核酸酯酶)：具有催化功能的RNA分子。作用特點(diǎn)：核酶既是催化劑又是底物，隨著反應(yīng)最終消失。思考題名詞解釋：轉(zhuǎn)錄單位、轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)、啟動(dòng)子、終止子簡(jiǎn)答題：1、簡(jiǎn)述s 因子在轉(zhuǎn)錄起始中的作用2、簡(jiǎn)述原核生物基因啟動(dòng)子的結(jié)構(gòu)3、簡(jiǎn)述原核生物轉(zhuǎn)錄終止的兩種機(jī)制4. RNA聚合酶II的啟動(dòng)子有哪些基本元件，各元件的作用是什么？5.堿基替換編輯、插入編輯與點(diǎn)突變（堿基替換、堿基增加）有何不同？6.真核生物轉(zhuǎn)錄

21、和原核生物轉(zhuǎn)錄的差異？7.轉(zhuǎn)錄和復(fù)制都是合成的過(guò)程，二者有何不同？8.內(nèi)含子的“功能”及其在生物進(jìn)化中的地位。 9.核酶的意義和應(yīng)用有哪些？ 10.RNA在生物進(jìn)化中的地位？第四章 生物信息的傳遞-從mRNA到蛋白質(zhì) 遺傳密碼三聯(lián)子 1 遺傳密碼n 遺傳密碼（genetic code）： mRNA中蘊(yùn)藏遺傳信息的堿基順序。2 遺傳密碼的性質(zhì) ? （1）密碼的連續(xù)性 （2）密碼的簡(jiǎn)并性 （3）密碼的通用性和特殊性 （4）密碼子的擺動(dòng)性密碼子和tRNA數(shù)量n 如果有幾個(gè)密碼子同時(shí)編碼一個(gè)氨基酸，凡是第一、二位堿基不同的密碼子都對(duì)應(yīng)于各自獨(dú)立的tRNA。n 第一、二位堿基相同的密碼子，則共用一種tR

22、NA。 tRNA的結(jié)構(gòu)、功能與種類1.tRNA的空間結(jié)構(gòu)（1） 三葉草的二級(jí)結(jié)構(gòu)a、氨基酸接受臂: 功能：負(fù)責(zé)攜帶氨基酸。b、TC臂: 功能：負(fù)責(zé)和核糖體上的rRNA 識(shí)別結(jié)合；c、 反密碼子臂: 功能：負(fù)責(zé)對(duì)mRNA上的密碼子的識(shí)別與配對(duì)。d、D環(huán): 功能：起連接作用e、額外環(huán): 功能：在tRNA三維結(jié)構(gòu)中連接兩個(gè)區(qū)域（D環(huán)-反密碼子環(huán)和TC-受體臂）。f、 含豐富的稀有堿基: 每個(gè)tRNA分子至少含有2個(gè)稀有堿基，最多有19個(gè) （2） “ L”形三級(jí)結(jié)構(gòu)2 tRNA的功能1) 解讀mRNA的遺傳信息2) 運(yùn)輸?shù)墓ぞ?，運(yùn)載氨基酸3 tRNA的種類:起始tRNA和延伸tRNA; 同工tRNA;

23、 校正tRNAAA-tRNA合成酶的功能：1) 能識(shí)別tRNA。2) 能識(shí)別氨基酸，它對(duì)兩者都具有高度的專一性。 核糖體的結(jié)構(gòu)與功能 核糖體發(fā)揮生物學(xué)功能的5個(gè)活性位點(diǎn) mRNA結(jié)合位點(diǎn)； 結(jié)合AA-tRNA位點(diǎn)（A位）； 結(jié)合肽基 tRNA位點(diǎn)（P位）； 空載tRNA移出位點(diǎn)（E位）； 形成肽鍵的位點(diǎn) (轉(zhuǎn)肽酶中心) 。核糖體的功能小亞基: 負(fù)責(zé)對(duì)模板mRNA進(jìn)行序列特異性識(shí)別大亞基: 負(fù)責(zé)攜帶AA-tRNA、肽鍵的形成等 蛋白質(zhì)合成的過(guò)程 1) 氨基酸的活化氨基酸 ATP 氨基酰-AMP PPi 氨基酰-AMPtRNA 氨基酰-tRNA AMP2) 翻譯的起始a) 核糖體大小亞基分離b)

24、30S小亞基通過(guò)SD序列與mRNA模板相結(jié)合。c) 起始 tRNA 的結(jié)合d) 70S 起始復(fù)合物形成 起始因子生物學(xué)活性IF-1防止tRNA過(guò)早與核糖體A位點(diǎn)結(jié)合。IF-2幫助fMet-tRNAfmet與30S小亞基結(jié)合IF-3與30S小亞基結(jié)合，防止過(guò)早與50S亞基結(jié)合促進(jìn)fMet-tRNAfmet向P位點(diǎn)遷移3) 肽鏈的延伸l AA-tRNA與核糖體結(jié)合(進(jìn)位): 主要是密碼子-反密碼子的識(shí)別；需要消耗GTP，并需EF-Tu、EF-Ts兩種延伸因子l 肽鍵的生成:l 移位。核糖體向mRNA3端方向移動(dòng)一個(gè)密碼子。需要消耗GTP，并需EF-G延伸因子。4) 肽鏈的終止：肽鏈釋放， tRNA

25、逐出，核糖體與mRNA解聚。mRNA的信息閱讀：5端向3端，肽鏈延伸：從N端到C端。真核與原核蛋白質(zhì)合成的異同 真核 原核 核糖體 80S 70S 含蛋白數(shù)量 多于80 少于60 起始tRNA tRNA met tRNAfmet 啟動(dòng) eIF十多種 IF三種 小亞基先與tRNA結(jié)合 先與mRNA結(jié)合延長(zhǎng) EF1,EF2 EF-Tu EF-Ts EF-G 終止 RF RF1，RF2，RF3 5) 蛋白質(zhì)前體的加工l N-端f-Met或Met的切除l 二硫鍵的形成l 特定氨基酸的化學(xué)修飾l 切除新生肽鏈中的非功能片段l 蛋白質(zhì)的空間折疊分子伴侶：能在細(xì)胞內(nèi)輔助新生肽鏈正確折疊的一類蛋白質(zhì)。分為兩類

26、：熱休克蛋白家族、伴侶素家族 蛋白質(zhì)的運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)制翻譯運(yùn)轉(zhuǎn)同步機(jī)制：分泌蛋白質(zhì)大多是以同步機(jī)制運(yùn)輸?shù)?。翻譯后運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)制：由細(xì)胞質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞器的蛋白質(zhì)大多是以翻譯后運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)制運(yùn)輸?shù)?。第五、六?分子生物學(xué)研究法(略)第七章 基因表達(dá)與調(diào)控（上）原核基因表達(dá)調(diào)控模式 緒論1 基因表達(dá)的方式永久性表達(dá)：指不大受環(huán)境變動(dòng)而變化的一類基因表達(dá)。維持細(xì)胞最低限度功能所不可少的基因。 適應(yīng)性表達(dá)：指環(huán)境的變化容易使其表達(dá)水平變動(dòng)的一類基因表達(dá)。應(yīng)環(huán)境條件變化基因表達(dá)水平增高的現(xiàn)象，這類基因被稱為可誘導(dǎo)的基因；隨環(huán)境條件變化而基因表達(dá)水平降低的現(xiàn)象相應(yīng)的基因被稱為可阻遏的基因。 2 基因表達(dá)調(diào)控的生物學(xué)意義n 適應(yīng)環(huán)境

27、、維持生長(zhǎng)和增殖（原核、真核）n 維持個(gè)體發(fā)育與分化（真核 ） 原核生物基因調(diào)控總論操縱子：是基因表達(dá)的協(xié)調(diào)單位，由啟動(dòng)子、操縱基因及其所控制的一組功能上相關(guān)的結(jié)構(gòu)基因所組成。操縱基因受調(diào)節(jié)基因產(chǎn)物的控制。 操縱子的基本組成： 結(jié)構(gòu)基因: Z Y A 調(diào)控基因：I 操縱基因：O 啟動(dòng)子: P 終止子： T調(diào)控基因結(jié)構(gòu)基因（structural gene）：編碼蛋白質(zhì)或RNA的任何基因。調(diào)控基因（regulator gene）：參與其他基因表達(dá)調(diào)控的RNA或蛋白質(zhì)的編碼基因。操縱基因（operator gene，O）：調(diào)控蛋白特異性結(jié)合的一段DNA序列；n 啟動(dòng)子 (promoter, P) ：

28、能被RNA聚合酶識(shí)別、結(jié)合并啟動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄的一段DNA序列。n 終止子(terminator, T) ：給予RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄終止信號(hào)的DNA序列。負(fù)轉(zhuǎn)錄調(diào)控:在沒(méi)有調(diào)控蛋白質(zhì)存在時(shí)基因是表達(dá)的，加入這種調(diào)控蛋白質(zhì)后基因表達(dá)活性便被關(guān)閉。相應(yīng)的調(diào)控蛋白稱為阻遏蛋白；正轉(zhuǎn)錄調(diào)控:如果在沒(méi)有調(diào)控蛋白質(zhì)存在時(shí)基因是關(guān)閉的，加入這種調(diào)控蛋白質(zhì)后基因活性就被開啟。相應(yīng)的調(diào)控蛋白稱為激活蛋白。n 可誘導(dǎo)調(diào)控：在某些物質(zhì)的誘導(dǎo)下使基因活化。 n 可阻遏調(diào)控：基因平時(shí)是開啟的，處在產(chǎn)生蛋白質(zhì)或酶的工作過(guò)程中，由于一些特殊代謝物或化合物的積累而將其關(guān)閉，阻遏了基因的表達(dá)。n 輔阻遏物(corepressor)：作用

29、于調(diào)控蛋白，引起基因表達(dá)阻抑的小分子物質(zhì)。n 誘導(dǎo)物（inducer）：作用于調(diào)控蛋白，引起誘導(dǎo)發(fā)生的小分子物質(zhì)。n 效應(yīng)物（effector）：在操縱子系統(tǒng)中某些特定的物質(zhì)能與調(diào)控蛋白結(jié)合，使調(diào)控蛋白的空間構(gòu)像發(fā)生變化，從而改變其對(duì)基因轉(zhuǎn)錄的影響的特定物質(zhì)。n 安慰誘導(dǎo)物：如果某種物質(zhì)能夠促使細(xì)菌產(chǎn)生酶而本身又不被分解，這種物質(zhì)被稱為安慰誘導(dǎo)物，如IPTG（異丙基-D-硫代半乳糖苷）。 乳糖操縱子(lac)與負(fù)控誘導(dǎo)系統(tǒng)代謝激活蛋白 （catabolite activator protein , CAP）由Cap基因編碼，能與cAMP形成復(fù)合物。結(jié)合cAMP后成為有活性的CAP，稱為CRP腺

30、苷酸環(huán)化酶ATP campCAP只有與cAMP結(jié)合才有活性，而cAMP 受葡萄糖水平的控制。 葡萄糖含量高- cAMP水平低 葡萄糖含量低- cAMP水平高葡萄糖效應(yīng):酵解途徑中某些代謝產(chǎn)物是cAMP活性的抑制劑。因此，葡萄糖效應(yīng)又叫降解物的遏阻效應(yīng)。 色氨酸操縱子與負(fù)控阻遏系統(tǒng)色氨酸t(yī)rp操縱子的結(jié)構(gòu)ABCDEP啟動(dòng)子 O操縱子 L前導(dǎo)序列 trpAE為結(jié)構(gòu)基因 t終止子 trpR調(diào)控基因前導(dǎo)序列 trp L :在trp mRNA 5端trpE基因的起始密碼前一個(gè)長(zhǎng)162bp的mRNA片段。起著隨色氨酸濃度升高降低轉(zhuǎn)錄的作用；弱化子(attenuator, a ) ：也稱內(nèi)部終止子， DNA

31、中可導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄過(guò)早終止的一段核甘酸序列。弱化作用要具備三個(gè)重要的條件：1) 前導(dǎo)序列中要有相應(yīng)氨基酸的密碼子2) 具備四組配對(duì)區(qū)3) 轉(zhuǎn)錄和翻譯必須耦聯(lián)色氨酸t(yī)rp操縱子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)?(1)調(diào)控基因trpR和trpABCDE不連鎖；(2)操縱基因在啟動(dòng)子內(nèi)(3)啟動(dòng)子和結(jié)構(gòu)基因不直接相連，二者被前導(dǎo)序列 (Leader) 所隔開 (4)有弱化子trp操縱子的調(diào)控系統(tǒng)1）無(wú)Trp時(shí)：阻遏物 不結(jié)合操縱基因當(dāng)缺乏色氨酸時(shí),該操縱子開放表達(dá)2）有Trp時(shí)：阻遏物+Trp 結(jié)合操縱基因當(dāng)存在色氨酸時(shí)，該操縱子關(guān)閉轉(zhuǎn)錄水平上其它調(diào)控:n 因子的調(diào)節(jié)作用n 組蛋白類似蛋白的調(diào)節(jié)作用n 轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子的作用n 抗

32、終止因子的調(diào)節(jié)作用 轉(zhuǎn)錄后調(diào)控1.mRNA自身結(jié)構(gòu)元件對(duì)翻譯起始的調(diào)節(jié)1) 起始密碼子的調(diào)節(jié): AUG 最常用的起始密碼子2) SD序列的調(diào)控: SD序列與核糖體和mRNA的結(jié)合有關(guān)。2.mRNA穩(wěn)定性對(duì)轉(zhuǎn)錄水平的影響3.調(diào)節(jié)蛋白的調(diào)控作用4.反義RNA的調(diào)節(jié)作用反義RNA 通過(guò)互補(bǔ)的堿基與特定的mRNA結(jié)合，并改變所配對(duì)mRNA分子的構(gòu)象，導(dǎo)致翻譯過(guò)程被開啟或者關(guān)閉，也可能導(dǎo)致目標(biāo)mRNA分子的快速降解。5.稀有密碼子對(duì)翻譯的影響: 影響蛋白質(zhì)合成的總量6.重疊基因?qū)Ψg的影響7.翻譯的阻遏: QB噬菌體復(fù)制酶可作為翻譯阻遏物對(duì) 基因表達(dá)進(jìn)行調(diào)控。8.魔斑核苷酸水平對(duì)翻譯的影響當(dāng)大腸桿菌處于

33、氨基酸饑餓時(shí)，在體內(nèi)出現(xiàn)兩種異常的核苷酸，人們稱之為魔斑I和魔斑II。后來(lái)才知道，魔斑I就是 ppGpp，魔斑II就是 pppGpp。ppGpp：鳥苷四磷酸 pppGpp：鳥苷五磷酸 有時(shí)候合寫為(p)ppGpp第八章 基因的表達(dá)與調(diào)控(下)真核基因表達(dá)調(diào)控的一般規(guī)律真核生物基因調(diào)控可分為兩大類：瞬時(shí)調(diào)控或稱可逆性調(diào)控; 發(fā)育調(diào)控或稱不可逆調(diào)控 真核生物的基因結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)錄活性 1.真核與原核生物基因結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)錄翻譯的差異？ 單順?lè)醋?核小體 不轉(zhuǎn)錄區(qū)域和內(nèi)含子 基因重排和基因擴(kuò)增 轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)區(qū) 轉(zhuǎn)錄和翻譯的時(shí)空間隔 成熟和剪接2. 基因家族:真核生物的基因組中有很多來(lái)源相同、結(jié)構(gòu)相似、功能相關(guān)的基因

34、，將這些基因稱為基因家族。 3. 內(nèi)含子: 指存在于原始轉(zhuǎn)錄物或基因組DNA中，但不存在于成熟mRNA、rRNA或tRNA中的那部分核苷酸序列。4.真核生物DNA水平上的基因調(diào)控:a) 染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的影響:轉(zhuǎn)錄前，染色質(zhì)在特定區(qū)域解旋松弛，核小體結(jié)構(gòu)的消除或改變，形成自由DNA。b) 基因擴(kuò)增: 是指某些基因的拷貝數(shù)專一性大量增加的現(xiàn)象，它使細(xì)胞在短期內(nèi)產(chǎn)生的基因產(chǎn)物以滿足生長(zhǎng)發(fā)育的需要，是基因活躍的一種方式。c) 基因重排和移位: 基因重排是將一個(gè)基因從遠(yuǎn)離啟動(dòng)子的地方移到距它很近的位點(diǎn)從而啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄。d) 基因丟失: 在細(xì)胞分化過(guò)程中，丟掉某些基因而去除其活性。5.DNA甲基化抑制基因轉(zhuǎn)錄的機(jī)

35、理DNA甲基化能引起染色質(zhì)結(jié)構(gòu)、DNA構(gòu)象、DNA穩(wěn)定性及DNA與蛋白質(zhì)相互作用方式的改變，從而控制基因表達(dá)。 真核生物基因轉(zhuǎn)錄機(jī)器的主要組成1） 啟動(dòng)子：核心啟動(dòng)子：指保證RNA聚合酶II轉(zhuǎn)錄正常起始所必需的、最少的DNA序列，如轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)和上游的TATA框；功能：確定轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)并產(chǎn)生基礎(chǔ)水平的轉(zhuǎn)錄上游啟動(dòng)子成分UPE：如CAAT框，GC框等；功能：調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄起始的頻率，提高轉(zhuǎn)錄效率。增強(qiáng)子 ：指能使與它連鎖的基因轉(zhuǎn)錄頻率明顯增加的DNA序列。增強(qiáng)子的特性？A、增強(qiáng)效應(yīng)十分明顯。B、增強(qiáng)效應(yīng)與其位置和取向無(wú)關(guān)。C、大多為重復(fù)序列（50bp）。D、其增強(qiáng)效應(yīng)有嚴(yán)密的組織和細(xì)胞特異性,與特定蛋白因子相互作用才能發(fā)揮功能。E、沒(méi)有基因?qū)Ｒ恍?，可以在不同的基因組合上表現(xiàn)增強(qiáng)效應(yīng)；F、許多增強(qiáng)子還受外部信號(hào)的調(diào)控。增強(qiáng)子的作用原理？（1）影響模板附近的DNA結(jié)構(gòu) （2）將模板固定在細(xì)胞核內(nèi)特定位置（3）可能作為反式作用因子或RNA聚合酶II進(jìn)入染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的“入口”。順式作用元件：影響自身基因表達(dá)活性的非編碼DNA序列。如：真核生物啟動(dòng)子和增強(qiáng)子反式作用因子