现代分子生物学复习重点

现代分子生物学复习重点现代分子生物学复习资料第一章绪论分子生物学：是研究核酸、蛋白质等所有生物大分子的形态、结构及其重要性、规律性和相互关系的科学分子生物学的主要研究内容1、DNA重组技术2、基因表达调控研究3、生物大分子的结构功能研究——结构分子生物学4、基因组、功能基因组与生物信息学研究5、DNA的复制转录和翻译第二章染色体与DNA半保留复制：DNA在复制过程中碱基间的氢键首先断裂，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。这样新形成的两个DNA分子与原来DNA分子的碱基顺序完全一样，因此，每个子代分子的一条链来自亲代DNA，另一条链则是新合成的，所以这种复制方式被称为DNA半保留复制DNA半不连续复制：DNA双螺旋的两条链反向平行，复制时，前导链DNA的合成以5′-3′方向，随着亲本双链体的解开而连续进行复制；后随链在合成过程中，一段亲本DNA单链首先暴露出来，然后以与复制叉移动相反的方向、按照5′-3′方向合成一系列的冈崎片段，然后再把它们连接成完整的后随链，这种前导链的连续复制和后随链的不连续复制称为DNA的半不连续复制原核生物基因组结构特点：1、基因组很小，大多只有一条染色体2、结构简练3、存在转录单元，多顺反子4、有重叠基因真核生物基因组的结构特点：1、真核基因组庞大，一般都远大于原核生物的基因组2、真核基因组存在大量的重复序列3、真核基因组的大部分为非编码序列，占整个基因组序列的90％以上，该特点是真核生物与细菌和病毒之间最主要区别4、真核基因组的转录产物为单顺反子5、真核基因是断裂基因，有内含子结构6、真核基因组存在大量的顺式作用元件，包括启动子、增强子，沉默子等7、真核基因组中存在大量的DNA多态性8、真核基因组具有端粒结构DNA转座（移位）是由可移位因子介导的遗传物质重排现象DNA转座的遗传学效应：1、转座引入插入突变2、转座产生新的基因3、转座产生的染色体畸变4、转座引起生物进化转座子分为插入序列和复合型转座子两大类环状DNA复制方式：θ型、滚环型和D-环型第三章生物信息的传递（上）从DNA到RNA转录：指拷贝出一条与DNA链序列完全相同的RNA单链的过程启动子：是一段位于结构基因5′段上游区的DNA序列，能活化RNA聚合酶，使之与模板DNA准确地结合并具有转录起始的特异性原核生物启动子结构：存在位于-10bp处的TATA区和-35bp处的TTGACA区，其是RNA聚合酶与启动子的结合位点，能与σ因子相互识别而具有很高的亲和力终止子：是给予RNA聚合酶转录终止信号的DNA序列（促进转录终止的DNA序列）终止子的类型：不依赖于ρ因子和依赖于ρ因子增强子：能增强或促进转录起始的序列增强子的特点：1、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、具有组织特异性6、有相位性7、有的增强子可以对外部信号产生反应上升突变：增加Pribnow区共同序列的同一性，将Pribnow区从TATGTT变成TATATT的启动子突变，会提高启动子的效率，提高乳糖操纵子基因的转录水平下降突变：把Pribnow区从TATAAT变成AATAAT的启动子突变，会大大降低其结构基因的转录水平RNA编辑及其生物学意义：RNA的编辑是某些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生物学意义：1、校正作用2、调控翻译3、扩充遗传信息RNA的再编码：mRNA在某些情况下不是以固定的方式被翻译，而可以改变原来的编码信息，以不同的方式进行翻译，科学上把RNA编码和读码方式的改变称为RNA的再编码比较原核和真核基因转录起始位点上游区的结构：1、原核基因启动区范围较小，一般情况下，TATAAT的中心位于-10——-7，上游-70——-30区为正调控因子结合序列，-20——+1区为负调控因子结合序列；真核基因调控区较大，TATAA/TA区位于-30——-20，而-110——-40区为上游激活区-2、除Pribnow区之外，原核基因启动子上游只有TTGACA区作为RNA聚合酶的主要结合位点，参与转录调控；而真核基因除了含有可与之相对应的CAAT区之外，大多数基因还拥有GC区和增强子区第四章翻译：所谓翻译是指将mRNA链上的核苷酸从一个特定的起始位点开始，按每3个核苷酸代表一个核苷酸的原则，依次合成一条多肽链的过程。遗传密码：mRNA上每3个核苷酸翻译成蛋白质多肽链上的一个氨基酸就称为密码，也叫三联子密码。遗传密码的性质：1.密码的连续性2.密码的简并性3.密码的通用性与特殊性4.密码子与反密码子的相互作用简并性：同一种氨基酸有两组或更多密码子的现象称为密码子的简并性。无义突变：在蛋白质的结构基因中，一个氨基酸的改变可能使代表某个氨基酸的密码子变成终止密码子，使蛋白质合成提前终止，合成无功能的多肽，这种突变称为无义突变。错义突变：是由于结构基因中某个氨基酸的变化使一种氨基酸的密码变成另一种氨基酸的密码。真核生物与原核生物在翻译的起始过程中有哪些区别？1.核糖体大小及组成不同：真核核糖体为80S，比原核70S核糖体更复杂2.真核生物的起始因子较多3.真核生物起始tRNA是Ｍet-tRNAMet原核生物为fMet-tRNAfMet4.真核生物mRNA具有m7GpppNp帽子结构，Met-tRNAMet不甲酰化5.mRNA分子5‘端的“帽子”与3’端的多聚A都参与形成翻译起始复合物SD序列：mRNA中用于结合原核生物核糖体的序列。信号肽：能启动蛋白质运转的任何一段多肽。信号肽的特点：1.一般带有10~15个疏水氨基酸2.在靠近该序列N端常常有一个或数个带正电荷的氨基酸3.在其C端靠近蛋白酶切割位点处常常有数个极性氨基酸，离切割位点最近的那个氨基酸往往带有很短的侧链（丙氨酸或甘氨酸）。简述蛋白质跨膜运转的信号肽假说及其运输过程：1.蛋白质合成起始首先合成信号肽2.SRP与信号肽结合，翻译暂停3.4.5.6.SRP与SRP受体相结合，核糖体与膜结合，翻译重新开始信号肽进入膜结构蛋白质过膜，信号肽被切除，翻译继续进行蛋白质完全过膜，核糖体解离第五章SNP是指基因组DNA序列中由于单个核苷酸的突变而引起的多肽性。RACE技术是一项在已知cDNA序列的基础上克隆5′端或3′端缺失序列的技术，在很大程度上依赖于RNA连接酶连接和寡聚帽子的快速扩增核酸凝胶电泳技术原理：PCR原理：首先将双链DNA分子在临近沸点的温度下加热分离成两条单链DNA分子，DNA聚合酶以单链DNA为模板并利用反应混合物中的四种脱氧核苷三磷酸合成新生的DNA互补链。基因组文库：把某种生物的基因组DNA切成适当大小，分别与载体组合，导入微生物细胞，形成克隆。这些存在于所有重组体内的基因组DNA片段集合即基因组DNA文库。cDNA文库：以组织细胞中mRNA为模板，反转录合成的双链cDNA。第七章基因表达：从DNA到蛋白质或功能RNA的过程称为基因表达。基因表达调控：对从DNA到蛋白质或功能RNA的过程的调节就称为基因表达调控。乳糖操纵子模型的主要内容：1.Z，Y，A基因的产物是由同一条多顺反子的mRNA分子所编码的。2.该mRNA分子的启动区（P）为于遏制基因（I）与操纵区（O）之间，不能单独起始半乳糖苷酶和透过酶基因的高效表达。3．操纵区是DNA上的一小段序列，是遏制物的结合位点。4.当阻遏物与操纵区相结合时，lacmRNA的转录起始受到抑制。5.诱导物通过与阻遏物结合，改变它的三维构象，使之不能与操纵区相结合，从而激发lacmRNA的合成。色氨酸操纵子：（trp操纵子）色氨酸合成分五步完成，有七个基因参与整个合成过程，trpE和trpG编码邻氨基苯甲酸合酶，trpD编码邻氨基苯甲酸磷酸核糖转移酶，trpF编码异构酶，trpC编码吲哚甘油磷酸合酶，trpA和trpB则分别编码色氨酸合酶的α和β亚基，在许多细菌中，trpE和trpG融合成一个功能基因，trpC和trpB也融合成一个基因，产生具有双重功能的蛋白质，trpE基因是第一个被翻译的基因，和trpE紧邻的是启动子区和操纵区第八章基因家族：真核细胞中许多相关的基因常按功能成套组合，被称为基因家族。简述真核细胞与原核细胞在基因转录，翻译及DNA的空间结构方面存在的差异一、基因转录1、原核生物的RNA聚合酶是一种多聚体蛋白质真核生物的RNA聚合酶有三种（RNA聚合酶Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ），分别转录不同种类的RNA2、原核生物转录全过程均需RNA聚合酶催化，起始过程需核心酶，由σ亚基辨认起始点，被辨认的DNA区段是-35区，延长过程的核苷酸聚合仅需核心酶催化，终止分依赖ρ因子的和不依赖ρ因子的转录终止；真核生物转录过程：转录起始前的-25bp区段多有典型的TATA序列，称为TATAbox，通常认为这就是启动子的核心序列。此外DNA分子上还具有其他可影响转录的顺式作用元件，以及能直接、间接辨认和结合转录上游区段的蛋白质——反式作用因子，其中直接或间接结合RNA聚合酶的为转录因子。真核生物RNA聚合酶不与DNA分子直接结合，而需依靠众多的转录因子，真核生物mRNA有polyA尾巴结构，是转录后才加进去的二、翻译：.原核生物与真核生物核蛋白体的组成不同，真核生物肽链合成起始过程与原核生物相似但更复杂。真核生物有不同的翻译起始成分，起始因子种类更多，成熟的真核mRNA有5'帽子和3'polyA尾结构DNA的空间结构：绝大部分原核生物的DNA都是共价封闭的环状双螺旋分子。在细胞内进一步盘绕，并形成类核结构，以保证其以较致密的形式存在于细胞内。在细菌基因组中，超螺旋可以相互独立存在；在真核生物，DNA以非常致密的形式存在于细胞核中。在细胞周期的大部分时间里以分散的染色质形式出现在细胞分裂期形成高度组织有序的染色体。