分子與合成生物學(xué)知識點(diǎn)總結(jié)

1、-作者xxxx-日期xxxx分子與合成生物學(xué)知識點(diǎn)總結(jié)【精品文檔】1. (生命的起源)三界的分類：古細(xì)菌、細(xì)菌、真核生物2. 小分子：氨基酸、糖類、核苷酸 77%3. 大分子：核酸、蛋白質(zhì)、脂質(zhì) 23%4. 古細(xì)菌更類似于真核細(xì)胞，原核細(xì)菌是真正的細(xì)菌5. 合成生物學(xué)的定義：設(shè)計(jì)和構(gòu)建自然界中沒有發(fā)現(xiàn)的生物功能和生物系統(tǒng)。構(gòu)造生物零件裝置和能量，藥物以及科技系統(tǒng)中應(yīng)用工程原則和數(shù)學(xué)模型。組裝各領(lǐng)域?qū)I(yè)知識的研究領(lǐng)域?yàn)榱死斫?，?gòu)建，修飾生物系統(tǒng)。合成生物學(xué)的目標(biāo)：操縱基因元件，將基礎(chǔ)生物分子整合到基因線路上，來創(chuàng)造新性狀，表達(dá)復(fù)雜的生物功能。從穩(wěn)定、標(biāo)準(zhǔn)、已經(jīng)改良好的基因模塊來構(gòu)建生物體系。合成

2、生物學(xué)的目的：改造系統(tǒng)、系統(tǒng)化構(gòu)建.合成生物學(xué)與其他學(xué)科的不同：抽象性、模塊性、標(biāo)準(zhǔn)化、設(shè)計(jì)和模型6. 根據(jù)進(jìn)化樹，古細(xì)菌和真核生物都來自細(xì)菌。7. 生物膜的作用：隔離、儲存能量、物質(zhì)傳遞、信號傳導(dǎo)、阻斷毒性8. 內(nèi)共生學(xué)說：古細(xì)菌的真核細(xì)胞吞噬異樣細(xì)菌，成為它的線粒體。 吞噬自養(yǎng)細(xì)菌，成為它的葉綠體。9. 基因的概念：基因是生物有機(jī)體遺傳的分子單元 基因在染色體上 是有機(jī)體中可以編碼多肽和RNA的DNA序列10. DNA的結(jié)構(gòu)和功能： 遺傳信息在DNA鏈的核苷酸序列中 遺傳信息指導(dǎo)合成蛋白質(zhì) 基因兩條鏈堿基配對以氫鍵鏈接 一條鏈模板、半保留復(fù)制5-3、3端游離羥基、糖在外，堿基在內(nèi)11. 染

3、色體結(jié)構(gòu)與基因表達(dá)： 染色質(zhì)的基本組成單位是核小體 核小體是組蛋白八聚體2H2A 2H2B 2H3 2H4 H1與核小體間DNA鏈接 染色質(zhì)改造：連接DNA長度可變，結(jié)合DNA結(jié)構(gòu)可變12.三個(gè)重要的DNA序列：端粒、復(fù)制起始區(qū)、著絲點(diǎn)13.核小體的N端修飾（共價(jià)修飾）： DNA甲基化和組蛋白去乙酰化協(xié)同作用共同參與轉(zhuǎn)錄阻遏。 磷酸化使生物學(xué)過程發(fā)生15.第三章總結(jié)：間期染色質(zhì)解旋很難看見 基因表達(dá)loop結(jié)構(gòu)處 常染色質(zhì)結(jié)構(gòu)疏松表達(dá)活躍，能編碼蛋白質(zhì)。 異染色質(zhì)粘稠不編碼。如端粒、中心粒、著絲粒 有絲分裂染色體是壓縮的，有序的，染色體在細(xì)胞核中的存放時(shí)空間有序的16. 分子機(jī)器：調(diào)節(jié)DNA的

4、蛋白質(zhì) DNA：連接酶、解旋酶（95）、拓?fù)洚悩?gòu)酶 鉗蛋白、結(jié)合蛋白 RNA：引物、引物酶 停轉(zhuǎn)的DNA聚合酶使其從鉗蛋白中釋放（需要DNA雙螺旋的高度旋轉(zhuǎn)）DNA復(fù)制過程; 拓?fù)洚悩?gòu)酶解開雙螺旋-DNA解旋酶解開雙鏈-SSB結(jié)合單鏈-RNA引物酶結(jié)合DNA單鏈-DNA鉗蛋白將DNA聚合酶結(jié)合上去-按堿基互補(bǔ)配對原則5-3-先導(dǎo)鏈連續(xù)，滯后鏈需要DNA連接酶-DNA雙螺旋再次形成（兩個(gè)復(fù)制叉）17. 三步提高DNA的高保真性：5-3的聚合、3-5的核酸外切酶校正的核酸外切酶或性 堿基互補(bǔ)配對機(jī)制 真核生物錯(cuò)配修復(fù) 原核位點(diǎn)特異性錯(cuò)配修復(fù)。原核母聯(lián)甲基化 18. DNA重組：兩個(gè)同源DNA發(fā)生重

5、組，序列上沒有變化，來源上相互交叉。 同源DNA交叉互換可能發(fā)生在任意位置 減數(shù)分裂時(shí)期一般DNA重組 一般的DNA重組：起始：DNA雜交 大片段染色體交換，雙螺旋解開，在細(xì)菌中需要RecA的 介導(dǎo)，中間形成holiday junction結(jié)構(gòu)REC A蛋白介導(dǎo)DNA重組,也是一種DNA依賴的ATP酶 要有一條鏈有裂口，在細(xì)菌中靠介導(dǎo)蛋白，在原核中同源染色 位點(diǎn)特異性重組： 轉(zhuǎn)座型 依賴于轉(zhuǎn)座酶基因和DNA序列上的識別位點(diǎn) 保守位點(diǎn)特異性重組 不對等交換 例如噬菌體將DNA整合到宿主細(xì)胞內(nèi) 保守序列型： 一種順序型重組 19. 特殊的DNA序列： 原核系統(tǒng)：操縱子：結(jié)構(gòu)基因、操作子（與結(jié)構(gòu)基因

6、相連的DNA序列，阻遏蛋白可以結(jié)合組織結(jié)構(gòu)基因的轉(zhuǎn)錄）、啟動(dòng)子、其他調(diào)控序列。富含A-T 便于打開。TATA保守序列，-35、-10. 真核系統(tǒng)：由順式作用元件調(diào)控20. 基因調(diào)控：順式作用元件(DNA) 包含共有序列，模塊相關(guān)但是不相同，沒有固定位子，大致在起始點(diǎn)200bp上游，一個(gè)單一元件就可以引起調(diào)控應(yīng)答，也可位于啟動(dòng)子或增強(qiáng)子?？刂妻D(zhuǎn)錄的準(zhǔn)確性和頻率例：增強(qiáng)子、沉默子 反式作用元件（蛋白質(zhì)）與順式作用元件結(jié)合調(diào)控基因表達(dá)三個(gè)功能域：包括DNA結(jié)合域（螺旋轉(zhuǎn)角螺旋、鋅指結(jié)構(gòu)、亮氨酸拉鏈、同源域、螺旋-環(huán)-螺旋）、轉(zhuǎn)錄活性域、蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)作用域。RNA聚合酶的亞基與RNA聚合酶結(jié)合使復(fù)合

7、物更穩(wěn)定，與啟動(dòng)子在特定序列結(jié)合，有轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物時(shí)結(jié)合部分啟動(dòng)子，促進(jìn)基因表達(dá)。DNA與蛋白質(zhì)非共價(jià)鍵結(jié)合蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)的結(jié)合優(yōu)于DNA蛋白質(zhì)可以形成同質(zhì)、異質(zhì)二聚體，蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)的結(jié)合在真核原核中都有轉(zhuǎn)錄水平原核生物基因調(diào)控系統(tǒng)(多順反子-操縱子系統(tǒng))（1） 主要用于負(fù)調(diào)控，誘導(dǎo)物將阻遏蛋白移除。（2） 其他調(diào)控序列-啟動(dòng)子（RNA聚合酶）-操作子（阻遏蛋白）-結(jié)構(gòu)基因（3） 蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)（4） 蛋白質(zhì)-基因（5） 邊轉(zhuǎn)錄邊翻譯，沒有轉(zhuǎn)錄后修飾 真核生物基因調(diào)控系統(tǒng)（單順反子）（1） 單順反子，正調(diào)控（2） RNA聚合酶：起始轉(zhuǎn)錄，延長RNA,終止RNA（3） 順式作用元件：啟動(dòng)子，T

8、ATA框起始轉(zhuǎn)錄，有TFD（轉(zhuǎn)錄因子）結(jié)合位點(diǎn) 增強(qiáng)子，沉默子（4） 轉(zhuǎn)錄因子可分為轉(zhuǎn)錄激活子和轉(zhuǎn)錄抑制子 轉(zhuǎn)錄后水平 （1）外顯子，內(nèi)含子的拼接可能不同 （2）存在正調(diào)控：有激活蛋白，無阻遏蛋白 負(fù)調(diào)控：有阻遏蛋白，無激活蛋白 （3）RNA編輯（在不同位點(diǎn)插入尿嘧啶改變編碼序列） -核內(nèi)向外運(yùn)輸-RNA在細(xì)胞內(nèi)定位-開始翻譯 翻譯水平：延長因子EF，起始因子，釋放因子 AUG甲硫氨酸起始 翻譯水平： 3含有定位信號影響翻譯水平 mRNA內(nèi)部有核糖體進(jìn)入位點(diǎn) 真核：5端帽子，介導(dǎo)核糖體的結(jié)合 原核、病毒：折疊成類似于tRNA的結(jié)構(gòu)，介導(dǎo)核糖體與其結(jié)合mRNA衰退：5端去帽子降解，使3端有規(guī)律降

9、解 內(nèi)切核苷酸降解和快速去帽子降解 翻譯和降解存在競爭 降解：反義/干擾RNA翻譯后調(diào)控：對合成蛋白質(zhì)的修飾分子伴侶：幫助蛋白質(zhì)折疊（序列上沒有相關(guān)性但有共同功能的蛋白質(zhì)，幫助其他含多肽的結(jié)構(gòu)正確組裝，之后脫離。） 折疊正確可容，或在分子伴侶的幫助下正確折疊 折疊不完全被蛋白酶體催化降解（泛素激活酶、泛素連接酶。泛素：標(biāo)記無用的蛋白質(zhì)從而降解）真核總結(jié)：轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控-對RNA的修飾-RNA的轉(zhuǎn)運(yùn)和定位調(diào)控-翻譯調(diào)控-mRNA降解-蛋白質(zhì)激活產(chǎn)生蛋白質(zhì)不同水平的調(diào)節(jié)： 轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)錄后、翻譯、翻譯后 乳糖操縱子;有乳糖無葡萄糖表達(dá)，弱啟動(dòng)子有基礎(chǔ)水平表達(dá)調(diào)節(jié)基因-CAP結(jié)合位點(diǎn)-啟動(dòng)子-操縱基因-結(jié)

10、構(gòu)基因（1） 有葡萄糖無乳糖：調(diào)節(jié)基因表達(dá)出阻遏蛋白，與操縱基因結(jié)合阻止了與啟動(dòng)子結(jié)合的RNA聚合酶的移動(dòng)，大腸桿菌不能利用乳糖。（2） 沒有葡萄糖，有乳糖時(shí)：乳糖作為誘導(dǎo)物，與阻遏蛋白結(jié)合，使其結(jié)構(gòu)發(fā)生改變不能與操縱基因結(jié)合，操縱基因開啟，可以利用乳糖。（乳糖操縱子的啟動(dòng)子是弱啟動(dòng)子。）（3） 葡萄糖存在且濃度很高時(shí)：cAMP水平低，與CAP結(jié)合受阻RNA聚合酶不能與啟動(dòng)子結(jié)合。（4） 葡萄糖不存在：cAMP水平高，與CAP結(jié)合，復(fù)合物結(jié)合到啟動(dòng)子上游的結(jié)合為點(diǎn)，促進(jìn)RNA聚合酶與啟動(dòng)子的結(jié)合。 色氨酸操縱子：（負(fù)調(diào)控）調(diào)節(jié)基因-啟動(dòng)子-操縱基因-5個(gè)相連的結(jié)構(gòu)基因（1） 不含有色氨酸;調(diào)節(jié)

11、基因產(chǎn)生沒有活性的阻遏蛋白不能與操縱基因結(jié)合，結(jié)構(gòu)基因表達(dá)，生成合成色氨酸的5種酶。（2） 有時(shí)：色氨酸作為輔阻遏物與阻遏蛋白結(jié)合，阻遏蛋白有活性，與操縱基因結(jié)合，結(jié)構(gòu)基因不表達(dá)。 細(xì)菌具有雙組份信號傳導(dǎo)系統(tǒng)。組氨酸激酶（感受結(jié)構(gòu)域、接收結(jié)構(gòu)域、輸出結(jié)構(gòu)域）真核生物基因調(diào)控系統(tǒng)(單順反子)內(nèi)含子、外顯子（斷裂基因）真核基因表達(dá)調(diào)控：（1） 轉(zhuǎn)錄控制（2） RNA生成mRNA控制（3） RNA轉(zhuǎn)運(yùn)定位控制（4） 翻譯控制（5） mRNA降解控制（6） 蛋白質(zhì)活性控制染色體結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性一般是正調(diào)控，有轉(zhuǎn)錄后修飾轉(zhuǎn)錄與翻譯分開調(diào)控，DNA有高敏位點(diǎn)，通過細(xì)胞間和細(xì)胞內(nèi)信號調(diào)控。21. DNA與蛋白質(zhì)

12、的相互作用; （1）螺旋轉(zhuǎn)角螺旋、鋅指結(jié)構(gòu)、亮氨酸拉鏈、同源域、螺旋-環(huán)-螺旋 （2）二聚體作用22. tRNA的3端鏈接氨基酸，5端可變性較大，反密碼環(huán)攜帶反密碼子23. 分子伴侶：幫助蛋白質(zhì)折疊（序列上沒有相關(guān)性但有共同功能的蛋白質(zhì)，幫助其他含多肽的結(jié)構(gòu)正確組裝，之后脫離。） 折疊正確可容，或在分子伴侶的幫助下正確折疊 折疊不完全被蛋白酶體催化降解（泛素激活酶、泛素連接酶。泛素：標(biāo)記無用的蛋白質(zhì)從而降解）24. 不同水平的蛋白質(zhì)合成調(diào)控;轉(zhuǎn)錄水平： （1）有時(shí)與距離有關(guān)，可以遠(yuǎn)距離調(diào)控（開關(guān)調(diào)控、量調(diào)控） （2）基因調(diào)控蛋白幫助招募組裝轉(zhuǎn)錄機(jī)器 （3）調(diào)控有協(xié)同效應(yīng) （4） 阻遏蛋白實(shí)現(xiàn)功

13、能：競爭活性位點(diǎn)、屏蔽、與轉(zhuǎn)錄因子作用、招募抑制染色質(zhì)重組復(fù)合物、招募組蛋白去乙?；?。 （5）蛋白組裝成復(fù)合物 （6）激活蛋白、絕緣體元件轉(zhuǎn)錄后水平; 剪切、拼接、3端降解，選擇性RNA拼接，RNA編輯（在不同位點(diǎn)插入尿嘧啶改變編碼序列） 25. 基因工程的核心技術(shù)：核酸雜交、基因測序、限制性核酸內(nèi)切酶、DNA定向復(fù)制或者PCR、監(jiān)控基因表達(dá)。 26. 組學(xué)：（蛋白、代謝、轉(zhuǎn)錄、基因）基因組學(xué)：研究有機(jī)體中出現(xiàn)的所有基因。 依賴于高通量技術(shù)： 自動(dòng)測序、熒光染料、基因芯片、克隆技術(shù)、高通量基因組 功能基因組學(xué)：知道序列之后，我們需要知道功能，基因在個(gè)體的每個(gè)細(xì)胞中都相同，除了突變，每個(gè)細(xì)胞只

14、有一小部分基因表達(dá)，基因表達(dá)與不同分化狀態(tài)有關(guān)。功能基因組學(xué)又稱為后基因組學(xué)，通過識別基因在環(huán)境中的作用來識別基因的功能。 4.比較基因組學(xué)：比較基因組學(xué)：所有生物中都有相同的基因，比較生物間的相似性。理解不同物種間的獨(dú)特性。 5.農(nóng)業(yè)基因組學(xué)：小塊的基因表達(dá) 6. 藥物基因組學(xué)：為個(gè)體定制治療方案生物信息學(xué)：計(jì)算機(jī)分析基因組學(xué)數(shù)據(jù) 序列分析、基因測序、生物過程建模 轉(zhuǎn)錄組學(xué) ：所有的mRNA出現(xiàn)在特定的細(xì)胞，特定的地方和時(shí)間 轉(zhuǎn)錄組學(xué)有復(fù)雜的組成和可變性。最直接的研究方法就是構(gòu)建cDNA文庫。再與基因組學(xué)比較。 蛋白組學(xué)：不等于轉(zhuǎn)錄組學(xué)在特定的時(shí)間不是所有的mRNA都被翻譯。 包括合成新的，

15、降解舊的多肽代謝組學(xué)：獲得細(xì)胞代謝產(chǎn)物，與轉(zhuǎn)錄、蛋白組學(xué)比較，可以獲得大量高質(zhì)量的代謝產(chǎn)物得到可靠地生物化學(xué)和功能的信息。（核磁、電泳、毛細(xì)管電泳）27. 促進(jìn)合成生物學(xué)研究的技術(shù)： （1）逆轉(zhuǎn)錄技術(shù)，轉(zhuǎn)錄組學(xué) （2）克隆技術(shù) （3）DNA芯片技術(shù) （4）測序技術(shù) （5）蛋白組學(xué)技術(shù) （6）代謝組學(xué)技術(shù) （7）質(zhì)譜分析技術(shù) 28基因測序的自上而下：隨機(jī)打碎-測大量片段-拼接運(yùn)用工程學(xué)與生物學(xué)知識（二） 自下而上：染色體-片段-小段-測序-拼接 （一代） 29.細(xì)胞種類的不同 細(xì)胞大?。赫婧思?xì)胞大，原核細(xì)胞小 DNA結(jié)構(gòu)：真核線狀結(jié)構(gòu)可以與組蛋白形成核小體，再高度盤旋形成染色體。 原核就是單條環(huán)

16、狀雙鏈DNA 細(xì)胞結(jié)構(gòu)：原核細(xì)胞只有核糖體和擬核，真核有各種酶和細(xì)胞器 繁殖方式：真核細(xì)胞有絲分裂或減數(shù)分裂，原核二分裂 細(xì)胞死亡：真核細(xì)胞程序化死亡，原核細(xì)胞沒有30. 革蘭氏陰性桿菌與陽性：細(xì)胞膜外結(jié)構(gòu)不同31. 多細(xì)胞原核生物：藍(lán)細(xì)菌、鏈霉菌32. 無細(xì)胞結(jié)構(gòu)生物：噬菌體33. 沃爾森和克里克1953年DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)34. DNA合成蛋白質(zhì)：轉(zhuǎn)錄-RNA修飾和剪接-RNA轉(zhuǎn)運(yùn)-翻譯-蛋白質(zhì)修飾和折疊 核糖體：三個(gè)結(jié)合位點(diǎn)A/P/E 凝膠阻滯實(shí)驗(yàn)：測定與特定DNA結(jié)合的蛋白質(zhì)的大小，放射性DNA才能看見免疫共沉淀實(shí)驗(yàn)：找一個(gè)與已知蛋白結(jié)合的序列，在體內(nèi)基因與特定蛋白質(zhì)結(jié)合DNA親和色譜：

17、找一個(gè)與已知蛋白結(jié)合的序列，通過質(zhì)譜確定氨基酸序列 低濃度-中-高 從游離的DNA中分離DNA-蛋白質(zhì)復(fù)合物，移去蛋白質(zhì)，測序離心技術(shù)： 平衡最重要，超速離心分離生物大分子 可溶性物質(zhì)用蔗糖梯度離心色譜分離技術(shù)：（固體介質(zhì)，需要洗脫） 三種：離子交換層析 凝膠過濾層析 親和層析（基因克隆，目的性最強(qiáng)）變性蛋白質(zhì)電泳：SDS（十二烷基磺酸鈉）和-巰基乙醇 SDS PAGE聚丙烯酰胺凝膠電泳，免疫方法檢測手段蛋白質(zhì)雜交DNA雜交RNA雜交通過等電位集中分離蛋白質(zhì)分子：等電點(diǎn)蛋白質(zhì)靜電荷為0，不移動(dòng)雙向電泳：考馬斯亮藍(lán)染色，應(yīng)用蛋白質(zhì)的縮氨酸圖或指紋 蛋白質(zhì)分離后，比較存在的多少。質(zhì)譜分析：基質(zhì)輔助

18、激光解吸電離飛行時(shí)間鋪（MALDL-TOF） 氣相，液相色譜與質(zhì)譜聯(lián)用DNA瓊脂糖凝膠電泳：DNA帶負(fù)電會(huì)發(fā)生遷移，依據(jù)分子量大小不同分離 溴化乙錠染色，紫外光下照射，可通過切割凝膠得到片段DNA雜交：不同DNA退火溫度不同體外DNA標(biāo)記;原料：dATP32，整合到鏈 每條鏈一端被P標(biāo)記核酸雜交：測定序列，之后要使用凝膠電泳 雜交可以看到凝膠測不出的微量序列 上-下：吸水紙-硝化纖維紙-瓊脂糖凝膠-海綿-堿性溶液 標(biāo)記過的放射性DNA芯片;轉(zhuǎn)錄組學(xué)反轉(zhuǎn)錄DNA進(jìn)行雜交定量蛋白質(zhì)組學(xué)分析（iTRAQ）：蛋白質(zhì)樣品-法蛋白定量-蛋白質(zhì)酶解-定量蛋白質(zhì)組學(xué)定位- SCX分離-液相色譜質(zhì)譜分析DNA測

19、序：dNTP鏈接，dd不連接。熒光PCR技術(shù)：實(shí)時(shí)定量PCR 緩沖溶液中有鎂離子，可以影響突變位點(diǎn)個(gè)數(shù) 反應(yīng)液中加入各種類型的熒光染料，檢測熒光強(qiáng)度 基本成分與傳統(tǒng)PCR一樣SYBR GREEN1染料法;不進(jìn)入鏈的染料沒有熒光 復(fù)制進(jìn)行，熒光強(qiáng)度增加 與所有雙鏈結(jié)合無特異性，可通過溶解曲線檢測特異性 聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)1. 高溫變性95度，1分鐘2. 低溫退火，加引物和模板雜交55-60度3. 延伸溫度加DNA聚合酶和dNTP，68-72度，延長時(shí)間由長度而定4. DNA聚合酶Taq：從嗜熱菌中獲得，保真性不好，多一個(gè)3的尾巴 Puf：平末端，高保真性5. 引物的要求：不能有內(nèi)部配對 退火溫差5度 GC含量 3端不要有連續(xù)的AT 不可以有發(fā)卡結(jié)構(gòu) 不要過長 6. 反應(yīng)需要的物質(zhì)：模板。引物、原料、DNA聚合酶、水、緩沖溶液7. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果：當(dāng)有雜交帶時(shí)，可提高退火溫度 沒有時(shí)，可以適當(dāng)降低 梯度PCR可以不同退火溫度同時(shí)實(shí)驗(yàn)8. 應(yīng)用：法醫(yī)、檢查病變、基因克隆、在引物中定向突變、延長PCR（增加保護(hù)堿基）9. 融合PCR：同源交換重組，抗性基因進(jìn)入，菌落PCR驗(yàn)證 10. PCR動(dòng)力曲線：基線期-指數(shù)增長期-線性增長期-平臺期 閾值在指數(shù)增長期，精度高