分子生物学整理

分子生物学整理1绪论重要诺贝尔奖1.1953,Watson&Crick，脱氧核糖双螺旋结构2.1983，美McClintock发现可移动的遗传因子3.2006，美小Kornberg揭示真核细胞转录机制；Fire&Mello揭示RNA干扰技术4.2009，澳籍美E.Blackburn揭示端粒酶和端粒。（第100届）重组DNA技术：将不同的DNA片段（如某个基因或基因的一部分）按照人们的设计定向连接起来，在特定的受体细胞中与载体同时复制并得到表达，产生影响受体性状的新遗传性状。2染色体与DNA2.1染色体端粒：真核生物线性基因组DNA末端的一种特殊结构，它是一段DNA序列和蛋白质形成的复合体。作用：保护DNA的完整复制、保护染色体末端和决定细胞寿命端粒酶：一种核糖蛋白酶，具有逆转录酶的活性，是一种可催化寡聚核苷酸单链末端延长的酶。作用:可以延长和保持染色体端粒的长度。填空/选择1、染色体的组成：DAN、蛋白质2、蛋白质包括：组蛋白、非组蛋白3、组蛋白包括：H1、H2A、H2B、H3、H44、组蛋白含有：赖氨酸、精氨酸5、组蛋白的修饰作用：甲基化、乙酰化、磷酸化、泛素化及ADP核糖基化简答染色体形成过程4（5）第一步，200bp的DNA绕组蛋白八聚体形成念珠状的核小体，直径10nm，宽度增加5倍，长度缩短7倍；第二步，6个核小体螺旋盘绕成螺线管，直径30nm，宽度增加3倍，长度压缩6倍；第三步，螺线管进一步压缩形成超螺旋，直径4000nm，宽度增加13倍，长度压缩40倍；第四步，超螺旋进一步压缩形成染色体，长度压缩5倍。真核基因组的结构特点：•真核基因组庞大，一般都远大于原核生物的基因组。•真核基因组存在大量的重复序列。•真核基因组的大部分为非编码序列(90％)，是真核生物与细菌和病毒之间最主要的区别。•真核基因组的转录产物为单顺反子。•真核基因是断裂基因，有内含子结构。•真核基因组存在大量的顺式作用元件(启动子、增强子、沉默子)。•真核基因组中存在大量的DNA多态性：单核苷酸多态性和串连重复序列多态性。•真核基因组具有端粒结构。保护线性DNA的完整复制、保护染色体末端和决定细胞的寿命等功能。原核生物基因组（结构简练、存在转录单元、有重叠基因）•原核生物的基因组很小，大多只有一条染色体，且DNA含量少.•原核生物基因主要是单拷贝基因，只有很少数基因〔如rRNA基因〕以多拷贝形式存在；•整个染色体DNA几乎全部由功能基因与调控序列所组成；•几乎每个基因序列都与它所编码的蛋白质序列呈线性对应状态。2.2DNA结构（一级结构、二级结构、高级结构）DNA的一级结构：四种核苷酸的连接及排列顺序，表示了该DNA分子的化学结构。DNA二级结构：是两条多核苷酸链反向平行盘绕所生成的双螺旋结构填空1、DNA的二级结构：左手螺旋、右手螺旋2、右手螺旋：A-DNA与B-DNA比大沟变窄，小沟变宽。B-DNA（最常见，10对bp，相邻碱基对平面之间的距离为0.34nm，即顺中心轴方向，每个0.34nm有一个核苷酸，以3.4nm为一个结构重复周期；双螺旋直径2nm）左手螺旋：Z-DNA（12对bp）大沟平坦，小沟深而窄，核苷酸构象順反相间，螺旋骨架成呈Z字形。DNA的变性：当DNA的温度接近沸点或者pH较高时，互补的两条链就可能分开DNA解链温度/熔点Tm：DNA的吸光度相对温度变化，当吸光度达到最大值的一半时的温度。2.3DNA的复制复制:以亲代DNA分子为模板合成子代DNA链的过程。复制子：生物体内能独立进行复制的单位。复制叉：复制时，双链DNA要解开分两股链进行，呈叉子形状的起始点。真核生物DNA的复制子：被称为ARS，长约150bp左右，包括数个复制起始必需的保守区。SNP：单核苷酸多态性，指基因组DNA序列中由于单个核苷酸（ATCG）的突变而引起的多态性。1.半保留复制：复制过程中碱基间的氢键首先断开，双螺旋解旋并被分开，每条链分别作为模板合成新链，产生互补的两条链。子代分子一条链来自亲代DNA，一条链是新合成的。2.DNA的半不连续复制：DNA复制时，前导链发生连续复制（5’→3’）而后随链不连续复制（在合成过程中，一段亲本DNA链首先暴露出来，然后以与复制叉相反的方向按5’→3’方向合成一系列的冈崎片段，再把它们连接成完整的链）。由于DNA双螺旋的两条链是反向平行的，复制叉附近解开的链一条5’→3’，另一条是3’→5’，两个模板极性不同。复制方向：5’→3’（3’端加羟基）冈崎片段：DNA复制过程中，后随链不连续合成的小分子片段，每个片段前都有引物分子.复制方式：线性复制、环状复制（θ型、滚环型、D环型）3.DNA复制体系（四样）•亲代DNA分子为模板•四种脱氧三磷酸核苷(dNTP)为底物•提供3’-OH末端的引物•多种酶及蛋白质（DNA拓扑异构酶、DNA解链酶、单链结合蛋白、引物酶、DNA聚合酶、RNA酶以及DNA连接酶等）4.DNA复制的基本过程（原核书p50）一、复制的起始二、复制的延伸三、复制的终止起始：复制起始原点、DNA双螺旋的解旋、复制的引发5.大肠杆菌的DNA聚合酶——DNA聚合酶Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ作用：DNA聚合酶Ⅰ具有DNA聚合酶活性和3’→5’核酸外切酶活性，可合成DNA链（非主要）、又能降解DNA—保证DNA复制的准确性。N端区域具有5’→3’核酸外切酶活性，可切除紫外线形成的嘧啶二聚体，除去冈崎片段5’端RNA引物。Ⅱ类Ⅰ，但效果较差Ⅲ（复制的主要酶）Ⅳ、ⅤSOS修复相关2.5DNA的修复(错配修复、切除修复（碱基、核苷酸切除修复）、重组修复、DNA直接修复、SOS系统)错配修复（复制过程中的错配现象，可识别母链和子链）切除修复（自然情况下，单链发生碱基或核苷酸变异，将其切除）AP位点：每一种糖苷酶针对不同种类的DNA损伤，在切除碱基后形成无嘌呤、无嘧啶的位点。（核酸双链上无碱基的位置）重组修复（双链都发生断裂或损伤）2.6DNA的转座巴巴拉•麦克林托克（提出DNA是会转移的）转座子：（简称Tn）,又称易位子，是指存在于染色体DNA上可以自主复制和位移的基本单位。填空转座子的类型：插入序列、复合型转座子转座方式：复制型、非复制型3转录3.1RNA结构功能分类：1、编码特定蛋白质序列的mRNA/信使；2、能特异性解读mRNA中的遗传信息并将其转化成相应氨基酸后加入多肽链中的tRNA/转运；3、直接参与核糖体中蛋白质合成的rRNA/核糖体。功能4：1、细胞内蛋白质生物合成的主要参与者2、核酶，参与初始转录产物的剪接加工3、参与基因表达的调控4、可作为某些病毒的遗传物质3.2RNA转录的基本过程转录:是指以DNA为模板，在依赖于DNA的RNA聚和酶催化下，以4种NTP（ATP、CTP、GTP和UTP）为原料，合成RNA的过程。启动子：位于结构基因5'端上游的DNA序列，能活化RNA聚合酶，使之与模板DNA准确的结合并具有转录起始的特异性。基因转录所必须的一段DNA序列，是基因表达的调控的上游顺式作用元件之一。转录单位：：一段可被RNA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。一个简单的转录单位只携带合成一种蛋白的信息，复合转录单位可携带不止一种蛋白质分子的信息。增强子/强化子：能强化转录起始的序列为增强子或强化子。RNA编辑:是某些RNA，特别是mRNA前体的一种加工方式，如插入、删除或取代一些核苷酸残基，导致DNA所编码的遗传信息的改变。核酶：是指一类具有催化功能的RNA分子。分为剪切型核酶和剪接型核酶。填空1、基本过程：转录的起始、延伸、终止2、真核细胞RNA聚合酶分布及转录产物（填空）酶Ⅰ——核仁，转录产物45rRNA前体。酶Ⅱ——核质，mRNA前体分子（hnRNA）酶Ⅲ——核质，tRNA、5SrRNA、snRNA（核内小RNA）3、大肠杆菌终止子的种类：不依赖ρ因子的、依赖于ρ因子的4、内在终止子的结构：发夹结构、寡U序列5、-10区和-35区最佳距离：16~19bp6、TATA框作用是：(1)选择正确的转录起始位点，保证精确起始，故也称为选择子（selector）。(2)影响转录的速率。-10位的TATA区和-35位的TTGACA区是RNA聚合酶与启动子的结合位点，能与σ因子识别互相识别而具有很高的亲和力。7、真核生物mRNA的三步加工：5‘端的帽子结构、3’端的多（A）结构、内含子外显子的剪接8、RNA编辑的生物学意义：校正作用、调控翻译、扩充遗传信息9、核酶按功能分类：剪切型、剪接型问答1、核心酶——RNA聚合酶全酶（原核生物只一种）真核见上原核含有5个亚基，四个具有酶功能，σ亚基识别启动子。α核心酶组装，启动子的识别β、β’共同形成RNA合成的催化中心ω未知σ亚基识别启动子2、转录需要的物质原料:NTP(ATP,UTP,GTP,CTP)模板:DNA酶:RNA聚合酶，其他蛋白质因子RNA合成方向：5'→3'3、转录起始的过程1.全酶与模板的DNA接触，生成非专一的,不稳定的复合物在模板上移动；2.起始识别：全酶与－35序列结合，产生封闭的酶-启动子二元复合物（closedbinarycomplex）；3.全酶紧密地结合在-10序列处，模板DNA局部变性，形成开放的启动子二元复合体；4.酶移动到I，第一个rNTP转录开始,σ因子释放,形成酶-启动子-rNTP三元复合体（ternarycomplex）。4、增强子的特点①具有远距离效应。②无方向性。③顺式调节。④无物种和基因的特异性。⑤具有组织的特异性。⑥有相位性。其作用和DNA的构象有关。⑦有的增强子可以对外部信号产生反应。5、5’帽子结构的功能1）有助于翻译的开始——在蛋白质合成时起到类似SD序列的作用，使核糖体小亚基便于结合；2）保护RNA免受RNA外切酶的降解；3）为成熟产物运输过程中所必需；4）促进转录。6、多A尾巴多（A）结构是mRNA由细胞核进入细胞质基质所必需的形式，它大大提高了mRNA在胞质基质中的稳定性。功能：（1）穿过核膜所必需；（2）提高mRNA稳定性。（3）与翻译有关a、缺失可抑制体外翻译的起始b、胚胎发育中，poly(A)对其mRNA的翻译有影响（非poly(A)化的为储藏形式）c、对含poly(A)的mRNA失去poly(A)可减弱其翻译7、真核生物mRNA的三步加工过程(加帽加尾剪接)8、原核真核转录产物的差异书p93A、原核生物mRNA的半衰期短。B、许多原核生物mRNA以多顺反子的形式存在。C、原核生物mRNA的5‘端无帽子结构，3’端没有或只有较短的Poly（A）结构。真核生物mRNA结构上的最大特征是5‘端的帽子结构及3’端的多（A）结构。4翻译密码子的简并性：由一种以上密码子编码同一个氨基酸的现象同工tRNA：携带AA相同而反密码子不同的一组tRNA分子伴侣：一类序列上没有相关性但有共同功能的的保守性蛋白质，在细胞内能帮助其他多肽进行正确的折叠、组装、运转和降解填空/选择1、翻译的起始密码子：AUG简答1、翻译的起始：需要核糖体大小亚基、起始tRNA、几十个蛋白因子参与，在模板mRNA编码区5’端形成核糖体-mRNA-起始tRNA复合物，并将甲酰甲硫氨酸放入核糖体P位点。（1）原核生物翻译起始①30S小亚基与翻译起始因子IF-1、IF-3结合，通过SD序列与mRNA模板结合。②在IF-2和GTP的帮助下，fMet-tRNAfMet进入小亚基P位点，tRNA上的反密码子与mRNA上的起始密码子配对。③带有tRNA、mRNA、3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。SD序列：原核生物mRNA起始密码子AUG上游7~12个核苷酸处有一个5’-AGGAGGU-3’保守序列，与30S亚基上16SrRNA3’末端的富嘧啶区序列5’-GAUCACCUCCUUA-3’互补，所以可以将mRNA的AUG置于适当位置以便起始翻译作用。（2）真核生物翻译的起始：与原核生物基本相同，其差异主要是核糖体较大，有较多的起始因子参与，其mRNA具有m7GpppNp帽子结构，M