分子生物学课件重点整理朱玉贤Word格式文档下载.docx

1、拷贝数达到几百个到几百万个。卫星DNA：AT 含量很高的简单高度重复序列。1、 DNA的一级结构：指4种脱氧核苷酸的连接及其排列顺序， DNA序列是这一概念的简称。碱基序列2）特征：双链反向平行配对而成脱氧核糖和磷酸交替连接，构成DNA骨架，碱基排在内侧内侧碱基通过氢键互补形成碱基对（A：T，C：G）。2、DNA 的二级结构：指两条多核苷酸链反向平行盘绕所产生的双螺旋结构。 2）分类：右手螺旋：A-DNA，B-DNA左手螺旋：Z-DNA3、DNA的高级结构：指DNA双螺旋进一步扭曲盘绕所形成的特定空间结构。是一种比双螺旋更高层次的空间构象。2）主要形式：超螺旋结构（正超螺旋和负超螺旋）（一）D

2、NA的半保留复制（semi-nservative replication）1、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。3、DNA半保留复制的生物学意义：DNA的半保留复制表明DNA在代谢上的稳定性，（二）以四种脱氧核苷酸三磷酸为底物反应需要有模板的指导反应需要有3-OH存在DNA链的合成方向为5 3 性质 聚合酶聚合酶聚合酶3 5 外切活性+5 3 - 5 3聚合活性+ 中+ 很低+ 很高新生链合成聚合酶主要是对DNA损伤的修复；以及在DNA复制时切除RNA引物并填补其留下的空隙。聚合酶修复紫外光引起

3、的DNA损伤聚合酶 DNA 复制的主要聚合酶，还具有35外切酶的校对功能，提高DNA复制的保真性6、DNA连接酶（1967年发现）：若双链DNA中一条链有切口，一端是3-OH，另一端是5-磷酸基，连接酶可催化这两端形成磷酸二酯键，而使切口连接。 但是它不能将两条游离的DNA单链连接起来 DNA连接酶在DNA复制、损伤修复、重组等过程中起重要作用7、DNA 拓扑异构酶（DNA Topisomerase）：拓扑异构酶：使DNA一条链发生断裂和再连接，作用是松解负超螺旋。主要集中在活性转录区，同转录有关。例：大肠杆菌中的蛋白拓扑异构酶：该酶能暂时性地切断和重新连接双链DNA，作用是将负超螺旋引入DN

4、A分子。同复制有关。大肠杆菌中的DNA旋转酶8、DNA 解螺旋酶 /解链酶（DNA helicase）：通过水解ATP获得能量来解开双链DNA。 E.coli中的rep蛋白就是解螺旋酶，还有解螺旋酶I、II、III。rep蛋白沿3 5移动，而解螺旋酶I、II、III沿5 3移动。9、单链结合蛋白（SSBP-single-strand binding protein）：稳定已被解开的DNA单链，阻止复性和保护单链不被核酸酶降解。（三）DNA的复制过程（大肠杆菌为例） 双链的解开 RNA引物的合成 DNA链的延伸 切除RNA引物，填补缺口，连接相邻的DNA片段1、双链的解开- ftju制有特定的起

5、始位点，叫做复制原点。 ori（或o）、富含A、T的区段。从复制原点到终点，组成一个复制单位，叫复制子复制时，解链酶等先将DNA的一段双链解开，形成复制点，这个复制点的形状象一个叉子，故称为复制叉双链解开、复制起始P44大约20个DnaA蛋白在ATP的作用下与oriC处的4个9bp保守序列相结合在HU蛋白和ATP的共同作用下,Dna复制起始复合物使3个13bp直接重复序列变性,形成开链解链酶六体分别与单链DNA相结合（需DnaC帮助）,进一步解开DNA双链2、RNA引物的合成DnaB蛋白活化引物合成酶，引发RNA引物的合成。引物长度约为几个至10个核苷酸，3、DNA链的延伸DNA的半不连续复制

6、（semi-discontinuous replication）：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，故称半不连续复制。在DNA复制时，合成方向与复制叉移动的方向一致并连续合成的链为前导链；合成方向与复制叉移动的方向相反，形成许多不连续的片段，最后再连成一条完整的DNA链为滞后链。 在DNA复制过程中，前导链能连续合成，而滞后链只能是断续的合成53 的多个短片段，这些不连续的小片段称为冈崎片段。4、切除RNA引物，填补缺口，连接相邻的DNA片段（复制终止）当复制叉遇到约22个碱基的重复性终止子序列（Ter）时，Ter-Tus蛋白复合物能使DnaB不再将DNA解

7、链，阻挡复制叉继续前移。P47在DNA聚合酶催化下切除RNA引物；留下的空隙由DNA聚合酶催化合成一段DNA填补上；在DNA连接酶作用下，连接相邻的DNA链（四）复制的几种主要方式 P421、双链环状、型复制、双向等速2、滚环型：（3、D环复制-单向复制的特殊方式如：动物线粒体DNA（五）真核生物中DNA的复制特点1、真核生物每条染色体上有多个复制起点，多复制子（约150bp左右）；2、复制叉移动的速度较慢（约50bp秒），仅为原核生物的110。3、真核生物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；真核生物快速生长时，往往采用更多的复制起点。4、真核生物有多种DNA聚合酶。5、

8、真核生物DNA复制过程中的引物及冈崎片段的长度均小于原核生物。（真核冈崎片段长约100-200bp，原核冈崎片段长约1000-2000bp。）（六）原核和真核生物DNA的复制特点比较1 复制起点（ori）：原核一个，真核多个；2 复制子 ：3 复制子长度：原核长；真核短；4 复制叉：原核多个；真核多个；5 复制移动速度：原核较快；真核较慢；6 真核生物染色体在全部完成复制前，各起始点的DNA 复制不能再开始。而在 快速生长的原核生物中，复制起点上可以连续开始新的DNA复制。7 原核生物染色体的复制与细胞分裂同步，可以多次复制；真核生物染色体的复制发生在S期，是细胞分类的特定时期，而且仅此一次。

9、四、DNA的修复DNA修复系统功能错配修复恢复错配碱基切除修复切除突变的碱基核甘酸切除修复修复被破坏的DNADNA直接修复SOS系统修复嘧啶二体或甲基化DNADNA的修复，导致变异1、错配修复 （mismatch repair）Dam甲基化酶使母链位于5GATC序列中腺甘酸甲基化甲基化紧随在DNA复制之后进行（几秒种后至几分钟内）根据复制叉上DNA甲基化程度，切除尚未甲基化的子链上的错配碱基2、碱基切除修复 excision repair 所有细胞中都带有不同类型、能识别受损核苷酸位点的糖苷水解酶，它能特意切除受损核苷酸上的N-糖苷键，在DNA链上形成去嘌呤或去嘧啶位点，统称为AP位点。一些碱

10、基在自发或诱变下会发生脱酰胺，然后改变配对性质，造成氨基转换突变* 腺嘌呤变为次黄嘌呤与胞嘧啶配对* 鸟嘌呤变为黄嘌呤与胞嘧啶配对* 胞嘧啶变为尿嘧啶与腺嘌呤配对3、核苷酸切除修复1）通过特异的核酸内切酶识别损伤部位2）由酶的复合物在损伤的两边切除几个核苷酸3） DNA 聚合酶以母链为模板复制合成新子链4）DNA连接酶将切口补平4 、DNA的直接修复在DNA光解酶的作用下将环丁烷胸腺嘧啶二体和6-4光化物还原成为单体甲基转移酶使O6-甲基鸟嘌呤脱甲基生成鸟嘌呤，防止G-T配对SOS反应 （SOS response）：是细胞DNA受到损伤或复制系统受到抑制的紧急情况下，细胞为求生存而产生的 一种

11、应急措施。* 包括诱导DNA损伤修复、诱变效应、细胞分裂的抑制以及溶原性细菌释放噬菌体等。细胞癌变也与SOS反应有关。两个作用（1）DNA的修复；（2）产生变异五、 DNA的转座DNA的转座或叫移位（transposition）：由可移位因子（transposable element） 介导的遗传物质重排现象。转座子（transposon Tn）：存在于染色体DNA上可自主复制和位移的基本单位。已经发现“转座”这一命名并不十分准确，因为在转座过程中，可移位因子的一个拷贝常常留在原来位置上，在新位点上出现的仅仅是它的拷贝。因此，转座有别于同源重组，它依赖于DNA复制。原核生物转座子的类型：1、插

12、入序列（IS）IS是最简单的转座子，不含有任何宿主基因，它们是细菌染色体或质粒DNA的正常组成部分。2、复合转座子（composite transposon） 复合转座子是一类带有某些抗药性基因（或其他宿主基因）的转座子，其两翼往往是两个相同或高度同源的IS序列 3、TnA家族 TnA家族没有IS序列、体积庞大 （5000bp以上）、带有3个基因，其中一个编码-内酰胺酶（AmpR），另两个则是转座作用所必须的。（三）转座作用的机制 转座时发生的插入作用的普遍特征，是受体分子中有一段很短的（3l2bp）、被称为靶序列的DNA会被复制，使插入的转座子位于两个重复的靶序列之间。 对于一个特定的转座子

13、来说，它所复制的靶序列长度是一样的，如IS1两翼总有9个碱基对的靶序列，而Tn3两端总有5bp的靶序列。 靶序列的复制可能起源于特定内切酶所造成的黏性DNA末端。（三）转座作用的遗传学效应 p63（1）转座引起插入突变（2）转座产生新的基因（3）转座产生的染色体畸变（4）转座引起的 生物进化反转录转座子（retrotransposon）：指通过RNA为中介，反转录成DNA后进行转座的可动元件。第三章 生物信息的传递（上） 从DNA到RNA转录（transcription） ：生物体以DNA为模板合成RNA的过程 。参与转录的物质原料: NTP （ATP, UTP, GTP, CTP） 模板:D

14、NA酶: RNA聚合酶其他蛋白质因子RNA合成方向： 到 3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。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。DNA分子上转录出RNA的区段，称为结构基因。转录单元（transcription unit）一段从启动子开始至终止子结束的DNA序列。二、参与转录起始的关键酶与元件（一） RNA聚合酶原核生物RNA聚合酶（大肠杆菌为例）-全酶=核心酶+ 因子亚基基因相对分子量亚基数组分rpoA365002核心酶核心酶组装，启动子识别rpoB1510

15、001和共同形成RNA合成的活性中心rpoC155000？11000（需查）rpoD70000因子存在多种因子，用于识别不同的启动子真核细胞的三种RNA聚合酶特征比较酶位置转录产物相对活性对-鹅膏蕈碱的敏感性RNA聚合酶核仁rRNA50-70%不敏感RNA聚合酶核质hnRNA20-40%敏感RNA聚合酶tRNA约10%存在物种特异性RNA聚合酶与DNA聚合酶的区别RNA聚合酶DNA聚合酶大小（M）大，4.8105dol小，1.09引物无有产物较短，游离较长，与模板以氢键相连作用方式一条链的某一段两条链同时进行外切酶活性5 3，3 5校对合成能力修复能力（二） 启动子（promoter）启动子定

16、义：指能被RNA聚合酶识别、结合并启动基因转录的一段DNA序列。TATA区：酶的紧密结合位点（富含AT碱基，利于双链打开） TTGACA区：提供了RNA聚合酶全酶识别的信号 转录起点-与新生RNA链第一个核甘酸相对应DNA链上的碱基。真核生物启动子的结构核心启动子（core promoter）定义：指保证RNA聚合酶转录正常起始所必需的、最少的DNA序列，包括转录起始位点及转录起始位点上游TATA区作用：选择正确的转录起始位点，保证精确起始2、上游启动子元件包括CAAT盒（CCAAT）和GC盒（GGGCGG）等控制转录起始频率。（三） 转录起始复合物-二元闭合复合物、二元开链复合物、三元复合物

17、。（原核）三、转录的基本过程1、起始位点的识别：RNA聚合酶与启动子DNA双链相互作用并与之相结合的过程。RNA聚合酶全酶（2）与模板结合 2、转录起始RNA聚合酶全酶（2）与模板结合 DNA双链解开 在RNA聚合酶作用下发生第一次聚合反应，形成转录起始复合物-pppG -OH + NTP 5-pppGpN - OH 3 + ppi转录起始复合物: RNApol （2） - DNA - pppGpN- OH 33、RNA链的延伸 亚基脱落，RNApol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。注意：9个核苷酸以前还在启动子区，容易脱

18、落，一旦形成9个以上的核苷酸并离开启动子区，转录正式进入眼神阶段。4、转录终止 终止子（terminator）：位于基因的末端，在转录终止点之前有一段回文序列（反向重复序列）约6-20bp。 真核生物终止: 由一段特定序列5AATAAA3和回文序列（反向重复序列）组成。分为两类： 强终止子内部终止子：不依赖Rho （）因子的终止。 弱终止子 需要因子（rho factor），又称为依赖性终止子（ Rho-dependent terminator）不依赖因子的终止当RNA链延伸到转录终止位点时，RNA聚合酶不再形成新的磷酸二酯键，RNA-DNA杂合物分离，转录泡瓦解，DNA恢复成双链状态，而RN

19、A聚合酶和RNA链都被从模板上释放出来，这就是转录的终止。终止位点上游一般存在一个富含GC碱基的二重对称区，RNA形成发夹结构；在终止位点前面有一段由4-8个A组成的序列，RNA的3端为寡聚U发夹式结构和寡聚U的共同作用使RNA从三元复合物中解离出来。依赖因子的终止因子：六聚体蛋白、水解各种核甘三磷酸促使新生RNA链从三元转录复合物中解离出来，从而终止转录。（二）、真核生物的转录过程1. 转录起始真核生物的转录起始上游区段比原核生物多样化，转录起始时，RNA-pol不直接结合模板，其起始过程比原核生物复杂。（1）. 转录起始前的上游区段 顺式作用元件（cis-acting element）：影

20、响自身基因表达活性的非编码DNA序列。 例： 启动子、增强子、弱化子等 增强子：在启动区存在的能增强或促进转录的起始的DNA序列。但不是启动子的一部分。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。（2）. 转录因子：能直接、间接辨认和结合转录上游区段DNA的蛋白质，现已发现数百种，统称为反式作用因子（trans-acting factors）。反式作用因子中，直接或间接结合RNA聚合酶的，则称为转录因子（transcriptional factors, TF）。参与RNA-pol转录的TF

21、-TFD、 TFA、TFB、TFF、TFE、TFH（3）转录起始前复合物（pre-initiation complex, PIC） 真核生物RNA-pol不与DNA分子直接结合，而需依靠众多的转录因子。（4）模板理论（piecing theory） 一个真核生物基因的转录需要3至5个转录因子。转录因子之间互相结合，生成有活性、有专一性的复合物，再与RNA聚合酶搭配而有针对性地结合、转录相应的基因。2. 转录延伸真核生物转录延长过程与原核生物大致相似，但因有核膜相隔，没有转录与翻译同步的现象。RNA-pol前移处处都遇上核小体。转录延长过程中可以观察到核小体移位和解聚现象。3. 转录终止 和转录

22、后修饰密切相关。四、转录后加工5端加帽、3端加尾、RNA的剪接、RNA的编辑1、在5端加帽 5端的一个核苷酸总是7-甲基鸟核苷三磷酸（m7Gppp）。mRNA5端的这种结构称为帽子（cap）。帽子结构功能： 能被核糖体小亚基识别，促使mRNA和核糖体的结合； m7Gppp结构能有效地封闭mRNA 5末端，以保护mRNA免受5核酸外切酶的降解，增强mRNA的稳定。2、3端加尾-多聚腺苷酸尾巴-AAUAAA：准确切割。加poly（A）多聚腺苷酸尾巴功能：提高了mRNA在细胞质中的稳定性。3、RNA的剪接生物体内内含子的主要类型：U-AG、AU-AC、类内含子、类内含子类内含子参与RNA剪接的物质：

23、 snRNA（核内小分子RNA）、snRNP（与snRNA结合的核蛋白） 、核内RNA（U1、U2、 U4、U5、U6）4、RNA的编辑* 编辑（editing）是指转录后的RNA在编码区发生碱基的突变、加入或丢失等现象。五、原核生物与真核生物mRNA的特征比较1、原核生物mRNA的特征 半衰期短 多以多顺反子的形式存在 单顺反子mRNA：只编码一个蛋白质的mRNA。多顺反子mRNA：编码多个蛋白质的mRNA。Z： -半乳糖苷酶Y： 透过酶A：乙酰基转移酶ZYA为结构基因 5 端无“帽子”结构， 3 端没有或只有较短的poly（A ）结构。 SD序列：原核生物起始密码子AUG上游7-12个核苷

24、酸处有一被称为SD序列的保守区。mRNA中用于结合原核生物核糖体的序列。P85 2、真核生物mRNA的特征“基因”的分子生物学定义：产生一条多肽链或功能RNA所必需的全部核甘酸序列。 5 端存在“帽子”结构多数mRNA 3 端具有poly（A ）尾巴（组蛋白除外）以单顺反子的形式存在六、RNA合成与DNA合成异同点相同点：1、都以DNA链作为模板2、合成的方向均为53 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。不同点：复制转录模板两条链均复制模板链转录（不对称转录）原料dNTPNTP子代双链DNA（半保留复制）mRNA， tRNA， rRNA配对A-T；G-CA-

25、U；T-A；RNA引物第四章 生物信息的传递（下） 从mRNA到蛋白质翻译：指将mRNA链上的核甘酸从一个特定的起始位点开始，按每三个核甘酸代表一个氨基酸的原则，依次合成一条多肽链的过程。蛋白质合成的场所是核糖体。蛋白质合成的模板是mRNA模板与氨基酸之间的接合体是tRNA蛋白质合成的原料是20种氨基酸一、遗传密码三联子（一）三联子密码：mRNA链上每三个核甘酸翻译成蛋白质多肽链上的一个氨基酸，这三个核甘酸就称为密码子或三联子密码（triplet coden） 。至1966年，20种氨基酸对应的61个密码子和三个终止密码子全部被查清。（三）遗传密码的性质1、 连续性编码蛋白质氨基酸序列的各个三

26、联体密码连续阅读，密码间既无间断也无交叉。基因损伤引起mRNA阅读框架内的碱基发生插入或缺失，可能导致框移突变（frameshift mutation）。从mRNA 5端起始密码子AUG到3端终止密码子之间的核苷酸序列，各个三联体密码连续排列编码一个蛋白质多肽链，称为开放阅读框架（open reading frame, ORF）。2、简并性 由一种以上密码子编码同一个氨基酸的现象称为简并（degeneracy），对应于同一氨基酸的密码子称为同义密码子（synonymous codon）。3、通用性与特殊性蛋白质生物合成的整套密码，从原核生物到人类都通用。已发现少数例外，如动物细胞的线粒体、植物细胞的叶绿体。4、摆动性转运氨基酸的tRNA上