药学分子生物学

绪论一、分子生物学的定义分子生物学是在分子水平研究生命现象的科学，是现代生命科学的“共同语言”。它的核心内容是通过对生物的物质基础----核酸、蛋白质、酶等生物大分子的结构、功能及其相互作用等的研究来阐明生命分子的基础，从而探索生命的奥秘。二、DNA是遗传物质的实验证据（1944年Avery）他们从SⅢ型活菌体内提取DNA、RNA、蛋白质和荚膜多糖，将它们分别和RⅡ型活菌混合均匀后注射人小白鼠体内，结果只有注射SⅢ型菌DNA和RⅡ型活菌的混合液的小白鼠才死亡，这是一部分RⅡ型菌转化产生有毒的、有荚膜的SⅢ型菌所致，并且它们的后代都是有毒、有荚膜的。三、DNA双螺旋结构模型的提出（年代提出人）1953年，Waston和Crick阐明DNA双螺旋结构四、中心法则第一章一、核酸的种类核酸分为脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）二、DNA的结构与功能（1）一级结构的定义定义：指4种脱氧核糖核苷酸的连接及其排列顺序脱氧核糖核苷酸：脱氧戊糖、磷酸和碱基-----A、T、C、G------dATP、dTTP、dCTP、dGTP（2）二级结构的定义、分类、定义：指两条脱氧核苷酸链以反向平行的形式，围绕同一个中心轴盘绕所形成的双螺旋结构。分类：右手螺旋：A-DNA，B-DNA，C-DNA，D-DNA左手螺旋：Z-DNA（3）DNA的三级结构定义、主要形式、拓扑异构酶定义：指在DNA双螺旋结构基础上，进一步扭曲所形成的特定空间结构。主要结构模式：超螺旋结构DNA拓扑异构酶定义：细胞内存在的一类能催化DNA拓扑异构体相互转化的酶。种类：拓扑异构酶І和拓扑异构酶Π三、RNA的结构与功能：（1）原核生物与真核生物mRNA结构差异原核生物mRNA的结构特点：①3`-末端有polyA尾巴②5`-末端有帽子结构③是单顺反子真核生物mRNA的结构特点：①半衰期短②以多顺反子形式存在③5`-末端有SD序列（2）tRNA、rRNA、scRNA、snRNA、iRNA、gRNA、端粒酶RNA、核酶真核生物rRNA：5S、5.8S、18S、28S原核生物rRNA：5S、16S、23SsnRNA：核小RNA1）分子小，含量不到1%，但拷贝数非常多2）种类：20多种，其中10几种富含尿苷酸，称U-snRNA.3）主要功能是参与基因转录产物的加工过程（snRNP)scRNA：胞浆小RNA;scRNPiRNA：起始RNAgRNA：指导RNA端粒(telomere)：人的染色体端粒TTAGGG重复序列端粒酶(Telomerase)-防止端粒缩短的酶●蛋白质+RNA（合成端粒DNA的模板）●唯一携带RNA模板的逆转录酶●端粒酶和衰老、肿瘤有关核酶（Ribozyme）：有催化活性的RNA四、核酸的分子杂交：（1）概念：杂交分子、核酸的杂交、探针杂交分子：已经复性的DNA分子，如果两条链来源不同，则称为杂交分子。核酸的杂交：序列互补的单链核酸根据碱基配对原则，借助氢键相连而形成双链杂交分子的过程。探针定义：是指能够与靶分子核酸按碱基互补原则特异性相互作用的一段已知序列的寡核苷酸或核酸。（2）杂交的种类：Southern、Northern、Western、原位杂交Southern印迹●1975年，英，E.M.Southern发明●待测核酸：DNA片段●探针：标记的单链DNA或RNANorthern印迹●1977年，Alwine建立并经Thonas改进●待测核酸：RNA片段●探针：标记的单链DNA或RNA●用途：用于外源基因转录产物特异mRNA的检测Western印迹●待测物质：蛋白质原位杂交定义：在组织或细胞水平，使用放射性的标记探针与细胞内DNA或RNA杂交的方法。五、反义核酸：（1）几个概念：反义核酸、反义技术反义核酸定义：根据碱基互补原理，用人工合成或生命有机体合成的特定互补的DNA或RNA片段。（掌握）反义技术定义：根据碱基互补原理，用人工合成或生物体合成的特定互补的DNA或RNA片段抑制或封闭基因表达的技术。（掌握）（2）反义核酸的功能功能：抑制或封闭目的基因的表达。（掌握）第二章一、染色体的化学成分及组成（1）染色体的化学成分二、染色质和染色体的化学成分及组成（重点）{组蛋白：H1H2AH2BH3H4非组蛋白}核小体{DNA蛋白质染色体少量RNA、酶（2）根据DNA复性动力学，可将真核生物DNA序列分为哪几种四种类型？非重复序列：一个拷贝，编码蛋白质和酶的结构基因轻度重复序列：2-10个拷贝如组蛋白、酵母tRNA、非洲爪蟾基因中度重复序列：10-几百个拷贝，非编码序列高度重复序列：几百-几百万个拷贝（3）组蛋白的种类按精氨酸/赖氨酸的比例，将组蛋白分为：H1；H2A；H2B；H3；H4按组蛋白在染色质上的位置不同，可分为：H1组蛋白；核小体组蛋白（H2A、H2B、H3、H4）二、基因（1）基因的分子生物学定义产生一条多肽链或功能RNA所必需的全部核苷酸序列。（2）基因功能：遗传信息的中心法则DNARNA蛋白质复制转录翻译逆转录RNA复制（3）真核生物基因特征概念：不连续基因/断裂基因、外显子和内含子、RNA剪接、基因家族、基因簇、假基因不连续基因/断裂基因：指在DNA分子上的编码序列是不连续的,被不编码的序列所隔开的基因。DNA分子中编码mRNA某一部分序列的区域称为外显子；不编码的序列称为内含子RNA剪接（RNAsplicing）：真核基因转录之后，除去内含子、连接外显子的过程。基因家族定义：真核细胞的基因组中有许多来源相同、结构相似、功能相关的基因，这样的一组基因称为基因家族。基因簇定义：基因串联排列在一起形成基因簇假基因定义：在基因家族中,不能产生有功能基因产物的基因称为假基因。用ψ表示三、基因组（1）基因组定义基因组是细胞中一套完整单体的遗传物质的总和（2）基因组的结构特点：原核生物、真核生物原核生物●基因组较小●几乎无蛋白质同核酸结合●有操纵子结构●有单拷贝和多拷贝两种形式●有重叠基因（Sanger发现）●多顺反子真核生物●基因组较大●和蛋白质结合，形成染色体，而且是多条●有重复序列●有单拷贝和多拷贝两种形式●基因不连续●基因家族化●DNA片段可以重排●单顺反子第三章一、转座子的定义、作用特点转座子：存在于染色体DNA上可自主复制和位移的基本单位。特点：1、两端有反向重复序列2、转座后靶位点重复是正向重复3、编码与转座有关的蛋白4、可以在基因组中移动二、质粒：定义、构型、复制类型定义：多数细菌和某些真核生物细胞的染色体外的双链环状DNA分子。构型（P298）：●共价闭合环型DNA（cccDNA）●开环DNA（ocDNA）●线性DNA（ss-DNA）两种类型：严谨型复制：拷贝数少（1至数个拷贝）松弛型复制：拷贝数多（10个拷贝以上）第四章一、DNA复制：（1）DNA复制的一般特征半保留复制：定义：由亲代DNA生成子代DNA时，每个新形成的子代DNA中，一条链来自亲代DNA，而另一条链则是新合成的，这种复制方式称半保留复制。双向复制半不连续复制：定义：DNA复制时其中一条子链的合成是连续的，而另一条子链的合成是不连续的需要RNA引物（2）参与DNA复制的酶和蛋白质：6种酶1、DNA拓扑异构酶(DNATopoisomerase)2、DNA解旋酶/解链酶（DNAhelicase)3、单链DNA结合蛋白4、引物合成酶（引发酶）5、DNA聚合酶6、DNA连接酶（1967年发现）（3）原核生物的DNA复制过程（一）起始1、辨认复制原点，形成单链2、合成RNA引物（二）延伸复制的延长指在DNA-pol催化下，dNTP以dNMP的方式逐个加入引物或延长中的子链上，其化学本质是磷酸二酯键的不断生成。（三）终止（4）真核生物DNA复制的特点1、每条染色体上有多个复制起点，多复制子2、染色体在全部复制完之前,各个起始点不再重新开始DNA复制；而在快速生长的原核生物中，复制起点可以连续开始新的复制(多复制叉)。3、有多种DNA聚合酶。（5）线粒体DNA复制的方式单向复制的特殊方式二、基因突变突变概念、类型和原因突变是指DNA碱基序列发生可遗传的改变类型：1、碱基置换突变（2）碱基插入（3）碱基缺失2、移码突变3、根据对遗传信息的改变情况进行分类同义突变错义突变无义突变4、根据突变表现型对外界环境的敏感性分类：非条件性突变条件性突变5、从突变效应背离或返回到野生型分类：正向突变回复突变6、影响基因调控的序列：启动子上升突变启动子下降突变组成型突变突变原因（一）自发突变1、DNA复制错误2、碱基本身存在互变异构体3、自发的化学变化4、氧化作用损伤碱基（二）诱发突变1、射线2、化学诱变剂（三）基因的人工诱变（四）适应性突变三、ＤＮＡ的修复系统一、复制修复1、尿嘧啶糖基酶系统2、错配修复(1)识别错配的碱基对；(2)对错配的一对碱基要能准确区别哪一个是错的，哪一个是对的；(3)切除错误的碱基，并进行修复合成。二、损伤修复1、光复活2、甲基转移酶3、切除修复三、复制后修复1、重组修复2、SOS修复四、限制与修饰五、DNA损伤修复系统与疾病第五章一、基本概念：转录、转录的不对称性、编码链与模板链转录(transcription)：生物体以DNA为模板合成RNA的过程。转录的不对称性：在RNA的合成中，DNA的二条链中仅有一条链可作为转录的模板，称为转录的不对称性。编码链与模板链：与mRNA序列相同的那条DNA链称为编码链；将另一条根据碱基互补原则指导mRNA合成的DNA链称为模板链。二、转录与复制的异同相同点：1、都以DNA链作为模板2、合成的方向均为5’→3’3、聚合反应均是通过核苷酸之间形成的3’,5’-磷酸二酯键，使核苷酸链延长。4、都受到严格调控不同点：三、RNA聚合酶：原核生物RNA聚合酶组成真核生物RNA聚合酶的种类四、启动子：定义：指能被RNA聚合酶识别、结合和开始转录的一段具有高度保守性DNA序列。原核生物启动子结构真核生物启动子Ⅱ的结构；增强子的定义和性质定义：指能使和它连琐的基因转录频率明显增加的DNA序列。增强子的性质：①增强效应十分明显②增强效应与其位置和取向无关③大多为重复序列④增强效应有严密的组织和细胞特异性⑤没有基因专一性⑥许多增强子还受外部信号的调控五、终止子：种类、结构种类：●强终止子－不依赖ρ因子终止子●弱终止子－ρ因子依赖性终止子六、原核生物转录的基本过程1、原核生物转录的起始1.RNA聚合酶与启动子的结合（σ亚基辨认-35区）2.DNA双链的打开3.RNA链上合成第一个磷酸二酯键6-9个核苷酸合成后，σ因子脱离全酶二、原核生物转录的延长●亚基脱落，RNA–pol聚合酶核心酶变构，与模板结合松弛，沿着DNA模板前移；●在核心酶作用下，NTP不断聚合，RNA链不断延长。转录的延长核心酶····DNA····RNA转录泡••ρρ--因子的结构因子的结构••六个亚基组成的六六个亚基组成的六聚体蛋白聚体蛋白••NTPNTP酶活性酶活性••与单链与单链RNARNA结合结合三、原核生物转录的终止和新合成RNA链的释放1、依赖因子的终止••ρρ--因子的作用因子的作用••与新生与新生RNARNA结合结合ATPATP供能供能ρρ--因子沿因子沿新生的新生的RNARNA单链推进单链推进新生的新生的RNARNA单链单链从从DNADNA模板上分离下来模板上分离下来RNA聚合酶ρ因子附在RNA链上ρ因子RNA链形成一个发夹结构，转录停止，ρ因子利用ATP能滑行ρ因子发挥解螺旋酶活性，解开发夹和RNA-DNA依赖Rho因子的转录终止七、真核生物mRNA的前体加工过程1、5’端加帽5’端的第一个核苷酸总是7-甲基鸟苷酸（m7Gppp）。mRNA5’端的这种结构称为帽子。2、3’端加尾多聚腺苷酸尾巴功能：提高了mRNA在细胞质中的稳定性。3、核苷甲基化N6-甲基腺嘌呤（m6A）功能：可能对mRNA前体的加工起识别作用4、mRNA的剪接定义：切除内含子连接外显子，产生成熟的RNA分子的过程。八、定义：RNA剪接和RNA编辑一个基因的外显子和内含子都转录在一条原初转录