分子生物学期末总复习23页文档资料Word格式.docx
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产物DNA的极性与模板单链相反
DNA聚合酶（DNA-dependentDNApolymerase）催化
端粒酶
反转录酶
端粒酶以自身RNA为模板延长染色体突出的3’端
端粒酶是蛋白质和RNA的复合物
参与DNA复制的酶：
拓扑异构酶：
拓扑异构酶Ⅰ解除超螺旋，拓扑异构酶Ⅱ增加超螺旋
解链酶：
解除DNA双螺旋
单链DNA结合蛋白：
DNA复制过程中，在DNA分叉处与单链DNA结合的蛋白质。
防止已解链的双链还原、退火，使复制得以进行。
引物酶：
合成一小段RNA，用来引导DNA聚合酶起始DNA链的合成
DNA聚合酶
DNA连接酶
基因表达：
指基因的遗传信息通过转录和翻译传递到蛋白质和功能性RNA等基因产物的过程。
功能性RNA：
rRNA、tRNA、snRNA
转录：
是基因表达的第一步
以dsDNA中的一条单链作为转录的模板
依赖DNA的RNA聚合酶催化
以NTPs为底物，按A=U，C≡G配对的原则，合成RNA分子,不需要引物,从头合成
RNA链合成方向5’→3’，与非模板单链DNA的极性方向相同（模板单链DNA的极性方向为3’→5’。
模板链，反义链，waston链
编码连，有义链，crick链
不对称转录：
某一基因只以一条单链DNA为模板进行转录
转录单位：
从启动子（promoter）到终止子（terminator）的一段DNA
原核生物中多为多顺反子，真核生物中多为单顺反子。
转录原点记为+1，其上游记为负值，下游记为正值
转录起始：
RNA聚合酶结合启动子，形成启动子-聚合酶复合物
全酶不断改变与DNA的结合部位，直到找到正确的启动子序列，启动子处DNA开始解链，封闭启动子转变为开放启动子。
启动子清理（promoterclearance）：
当开放的启动子复合物足够稳定时，DNA聚合酶离开启动子，释放出σ亚基，核心酶空出启动子位点以进行下次转录起始。
启动子清理通常伴随着流产起始：
进行中的转录常常在合成了一段寡核苷酸之后停止，聚合酶回到起始位置。
1~9个核苷酸残基。
流产转录：
聚合酶合成，释放出寡核苷酸
转录延伸：
OncetheRNApolymerasehassynthesizedashortstretchofRNA（~10nt）,transcriptionshiftsintotheelongationphase.
Thistransitionrequiresfurtherconformationalchangeinpolymerasethatleadsittogripthetemplatemorefirmly.
Functions:
synthesisRNA,unwindstheDNAinfront,re-annealsitbehind,dissociatesthegrowingRNAchain
转录起始移动速度慢，延伸时核心酶与DNA的非专一性静电结合力才能力高RNA链的延伸速度。
转录终止
RNA合成全长基因后，将RNAtranscript（转录本）释放出来
在一些细胞中，终止发生在特异的序列确定的RNA序列上，称为终止子。
有的细胞缺少这样的终止序列。
大肠杆菌启动子由两个重要部分组成：
核心启动子（-35~-10，RNA聚合酶的结合位点）、上游元件（-60-70~-40CAP—cAMPbindingsite）
核心启动子区域：
-35Box（sextamabox）:
-35siteRNApol.looselybindingsite。
Rsite，TTGAC
PribnowBox：
-10siteRNApol.firmlybindingsite（Bsite），TATAAT
Transcriptionstartsite：
RNAtranscriptionalinitiationsite（Isite）
-35Box与PribnowBox间距17bp,有利于RNApol启动，17bp的间距较17bp的序列对转录更为重要
间距趋近于17bp，上调突变，启动子活力增强。
间距远离于17bp，下调突变，启动子活力减弱
consensussequence一致序列：
不同启动子的-35，-10区序列间存在较为保守的标准序列。
σ亚基能够识别启动子的一致序列，并且只在起始时起作用。
σ亚基能识别R位点和B位点，与模板链特异性结合
σ亚基决定了强启动子、弱启动子。
终止子：
使得延伸阶段聚合酶离开DNA
基因末端终止子（terminator）、基因内部终止子（attenuator）
ρ因子非依赖性终止子结构：
有回文序列
GCrich，形成发卡茎环结构
茎环末端连有一连串U
ρ因子
1.终止活性，可能是通过与RNA聚合酶直接作用，在酶的活性位点处嵌入DNA—RNA杂交链中，使RNA从DNA模板上脱离。
2.附着在新生RNA上，依靠ATP释放的能量，按照一种热追赶模型与停留在依赖ρ因子终止子出的RNA聚合酶结合，将转录物从DNA上释放出来
RNA聚合酶：
真核生物：
RNA聚合酶Ⅰ：
rRNA
RNA聚合酶Ⅱ：
mRNA
RNA聚合酶Ⅲ：
tRNA、5sRNA、snRNA
原核生物：
一种RNA聚合酶
真核生物转录在核中进行而不是在细胞质中进行。
真核生物转录先合成前体mRNA
RNA加工（RNAprocessing）：
转录后加工（戴帽、加尾、剪接、甲基化和编辑）
mRNA5’帽子的结构
m7Gcap和五碳糖以5’-5’三磷酸键连接
基本水平转录的顺式因子，负责管家基因的组成型表达：
核心启动子帽子位点（capsite+1）和-30保守序列（TATA盒）
上游控制元件（UpstreamPromoterElement）：
-70保守序列（GC岛和CAATbox）
CAATbox的突变对转录起始影响很大，决定了启动子起始转录的效率。
CAATbox对启动子的特异性并无直接影响，但可以增强启动子的强度。
特异诱导高效表达的顺式因子
增强子（enhancer）沉默子
Enhancer由两个以上的增强子成分（EnhancerElement）组成，EnhancerElement由两个紧密相连的增强子元（Enhanson）组成，各个Enhanson与激活蛋白（activator）结合
增强子：
增强特异性转录，可远距离控制，无方向性。
有组织和细胞的特异性，增强子的表达需要特异的蛋白因子的作用。
绝缘子（insulater）
是一段具有特化染色质结构的区域，它能阻断增强子或沉默子对靶基因/启动子的增强或失活作用效应
用于调控转录起始效率的序列（顺式作用元件）。
加强启动的序列：
Promoterproximalelement近启动子元件
Upstreamactivatorsequence（UAS）上游激活序列
Enhancer增强子
阻遏性元件:
Silencer沉默子
Insulator绝缘子/Boundaryelements边界序列
真核细胞转录启动子的清空：
由RNA聚合酶ⅡC端结构域的磷酸化启动。
（RNA聚合酶ⅡC端结构域含有七肽重复，Tyr-Ser-Pro-Thr-Ser-Pro-Ser）
磷酸化由TFⅡ酶催化。
真核转录需要的蛋白：
RNAP
GTPs
中介因子蛋白
激活蛋白
核小体修饰、重装蛋白
mRNA转录后加工：
指细胞核内对mRNA前体（Pre-mRNA）进行各种修饰、剪接和编辑，生成成熟mRNA，使编码蛋白质的外显子部分连接成为一个连续的开放阅读框（openreadingframeORF）的过程。
RNA加工
5’戴帽
剪接去除内含子
3’端多聚腺苷酰化
甲基化
RNA编辑
成熟的mRNA才能通过核孔被运出细胞核，在细胞质中进行翻译。
5’戴帽、3’端多聚腺苷酰化的作用
保护mRNA不被外切酶降解
增加翻译速率，翻译时供起始因子和核糖体识别
5’戴帽能使mRNA通过核孔进入细胞质
5’戴帽有利于第一个内含子的剪切，3’端多聚腺苷酰化有利于最后一个内含子的剪切
3’端多聚腺苷酰化
与转录终止过程偶联
PolIICTD参与招募多聚腺苷化酶
转录产物RNA上的poly-A信号促发多聚腺苷化反应
前体mRNA=核不均一RNAhnRNA
hnRNP:
（核不均一核糖核蛋白）
能够保护hnRNA维持单链结构，协助完成RNA加工过程
外显子：
编码蛋白的基因序列
内含子：
在转录后的加工中，从最初的转录产物除去的内部的核苷酸序列
RNA剪接：
在内含子与外显子交界处产生断裂去除内含子，并将外显子末端连接生成完整的可读框/ORF。
GT-AG法则：
多数细胞核mRNA前体中内含子的5‘边界序列为GU，3’边界序列为AG。
因此，GU表示供体衔接点的5‘端，AG表示接纳体衔接点的3’端。
把这种保守序列模式称为GU-AG法则，
剪接反应机理：
两个连续的转酯反应
内含子剪切下来形成套马索式的结构。
剪接体：
由核内一种富含U的小分子RNA（snRNA）和若干剪接蛋白组成。
作用是通过不同RNA分子间的互补序列，将内含子的3个关键位点精确而又有序地聚在一起，便于完成转酯反应。
snRNA的作用
剪接体聚集
识别在前体RNA中的特异性剪接信号（三个位点）
催化（核酶）
核酶：
自身具有酶活性的RNA分子。
自我剪接内含子：
内含子能够自我折叠成特殊构象，并且催化内含子的释放和外显子的链接。
能在没有任何蛋白或者RNA的协助下，自我剪接。
第一类自我剪接内含子：
自由的G攻击5’端剪接位点。
外显子5’端剪接位点3’末端-OH与3’端剪接位点链接。
GroupIintrons
比第二类自我剪接内含子小
形成一个保守的二级结构，含有内部引导序列与5’端剪接位点的外显子序列互补。
三级结构形成一个口袋结合位点，结合鸟苷酸
ThreeclassesofRNASplicing
Class
Abundance
Mechanism
CatalyticMachinery
Nuclearpre-mRNA
Verycommon;
mosteukaryoticgenes
2transesterification;
branchsiteA
spliceosome
GroupIIintrons
Rare;
someeukaryoticgenesfromorganellesandprokaryotes
RNAenzymeencodedbyintron（ribozyme）
GroupIintrons
nuclearrRNAinsomeeukaryotes,organellegenes,andafewprokaryoticgenes
exogenousG
RNAenzymeencodedbyintron（ribozyme）
RNA编辑：
是与剪接不同的一种mRNA加工方式，指mRNA在转录后因插入、缺失或核苷酸替换，从而改变DNA来源的遗传信息。
两种RNA编辑
位点特异性脱氨反应
gRNA指导的鸟苷插入或删除
RNAenzyme=ribozyme核酶≠ribonuclease（RNase）核糖核酸酶
是具有催化功能的RNA分子。
最早发现大肠杆菌RNaseP的蛋白质部分除去后，在体外高浓度Mg2+存在下，留下的RNA部分具有与全酶相同的催化活性
密码子：
从5’to3’
密码子不重叠，没有间隔
起始密码子控制翻译起始
开放阅读框（ORF）：
蛋白编码区域组成一个连续、不重叠的编码链
遗传密码：
决定蛋白质中氨基酸顺序的DNA或mRNA核苷酸序列，由核苷酸三联体密码子所构成，生物有61个编码蛋白质氨基酸的密码子，以及3个终止密码子。
密码子codon：
是mRNA上连续排列的3核苷酸序列，一个三联体密码编码一个氨基酸信息或蛋白翻译的终止信息。
遗传密码特点：
遗传密码具有通用性Universal
是三联体密码Triplet
无标点符号Nopunctuation
相邻密码不重迭Nooverlapping
遗传密码具有简并性degeneracy。
同义密码子Synonymouscodons
有起始密码子Startcodon
有终止密码子stopcodon/Nonsensecodon
终止密码子：
UAA,UAG,andUGA，不被tRNA识别，被释放因子（RF1和RF2）
错义突变：
编码一个氨基酸的密码子突变成编码另一个氨基酸的密码子。
无义突变：
编码一个氨基酸的密码子突变成终止密码子。
移码突变：
插入或缺失一个或几个碱基造成的突变。
抑制突变（回复突变）抵消或抑制了前一次突变的效应。
简并性：
一种氨基酸由2个以上密码子编码的遗传现象
密码子家族：
编码同一氨基酸，且只在第三位碱基上有区别的密码子
（密码子）摆动假说（坑爹）
tRNA的拓扑空间结构
34th摇摆位点位于“L”结构的末端，
碱基堆积力小，
选择性配对的自由度大
34th摇摆位点被修饰的频率高，几乎无A
遗传密码的通用性
tRNA二级结构为三叶草型的单链，三级结构为L型
TΨCloopandDloop位于“L”转角处，之间形成帮助稳定“L”形结构
“L”形结构中,氢键和碱基堆积力使其空间结构稳定
wobblebase
位于“L”结构末端
堆积力小,自由度大
使碱基配对摇摆
“L”结构域的功能
aaaccepterarm位于“L”的一端，契合于核糖体的肽酰转移酶（转肽酶）结合位点,以利肽键的形成
anti-codonarm位于”L”另一端，与结合在核糖体小亚基上的mRNA的codon配对
原核生物多顺反子mRNA
原核生物翻译：
细菌起始密码子：
AUG,GUG,orUUG
编码第一个氨基酸：
，N-甲酰甲硫氨酸,fMet
核糖体结合位点（RBS/SD序列）：
原核生物mRNA中起始密码子上游一段富含嘌呤的保守序列它可与16SrRNA3’端序列互补，可招募核糖体。
真核生物mRNA（单顺反子）：
CDS编码区（ORF）：
起始密码子到终止密码子
5’-m7Gcapand3’-poly-Atail（被用于mRNA分离、cDNA文库构建）
原核生物mRNA通过5’甲基帽子来识别核糖体
一旦结合，核糖体沿5’到3’的方向找到AUG起始密码子
Poly-Atail促使核糖体有效的回收。
Kozakconsensussequence：
Kozark发现，GCCACCAUGG可促进真核基因从该AUG正确起译，避免“漏读”，其中-3位的A和＋4位的G尤为重要
高能酯键的作用
高能酯键的水解驱动肽键的合成。
tRNA连接氨基酸的作用：
活化氨基酸，促进蛋白合成。
建立氨基酸和密码子之间的联系。
氨基酸活化：
将AMP与氨基酸—COOH端相连，ATP功能
tRNA加载：
腺苷酰氨基酸加载到tRNA3’端（CCA）,AMP脱落。
1个氨酰tRNA合成酶，对应一个氨基酸
核糖体不能区分tRNA是否携带正确的氨基酸
核糖体：
核糖体结构与功能均决定于rRNAs
有3个tRNA结合位点，A,P,E
有1个mRNA通道和1个新生肽链通道
A-site：
氨酰tRNA位点；
P-site：
肽酰tRNA位点；
E位点：
空载tRNA离开的位点。
蛋白质合成：
起始：
mRNA及起始氨酰-tRNA与30S小亚基结合，然后50S大亚基结合形成核糖体
延伸：
核糖体沿着mRNA移动，肽链通过从肽酰tRNA转移到氨酰tRNA而延伸
终止：
翻译到终止密码子，多肽链从tRNA上释放，核糖从mRNA上解离
新氨基酸加到延伸中肽链的C-端
肽链延伸的方向：
从N-端到C-端
23SrRNA是一个ribozyme，具有肽酰转移酶活性
肽键形成：
将延伸中的肽链从肽酰-tRNA转到氨酰-tRNA即形成新的肽键
Formationofthe30Sinitiationcomplex:
IFs1-3+30S+mRNA+fmet-tRNAfMet+GTP
Formationofthe70Sinitiationcomplex:
50S+30S+mRNA+fmet-tRNAfMet
IF-1：
加强IF-2和IF-3的作用
IF-2：
促使fMet-tRNAfmet选择性地结合在30S亚基上，有GTPase活性
IF-3：
促使30S亚基结合于mRNA起始部位，具有解离30S与50S亚基的活性
mRNA的SD序列与rRNA互补，启动翻译
新生肽中第一个氨基酸---甲酰甲硫氨酸（fMet）的切除当新生肽链达到15-16氨基酸长度时就会发生。
（去甲酰化酶产生正常-NH2，氨肽酶切除甲硫氨酸）
真核生物翻译起始：
真核生物40S小亚基被5’cap招募
40S沿mRNA寻找AUG起始密码子
起始因子更多
真核和原核翻译起始的主要区别：
（1）核糖体识别5′端甲基化的帽子结构，
（2）以5’→3’方向扫描的方式寻找起始密码子，一般是第一个AUG/Kozak序列可促进起始
（3）起始氨基酸为甲硫氨酸Met，而不是甲酰甲硫氨酸fMet
真核生物翻译延伸：
氨酰-tRNA进A位，进位反应
EF-Tu-GTP与aa-tRNAs结合；
运送aa-tRNA到A位；
形成正确codon-anticodon配对时,EF-Tu与factor-bindingcenter作用并水解其结合的GTP→GDP；
EF-Tu-GDP离开核糖体
EF-Ts帮助EF-Tu-GDP交换GTP，回复活性状态
转肽反应，肽键形成
核糖体移位反应
只有和密码子配对的氨酰-tRNA才能与rRNA形成稳定的接触。
不配对的氨酰-tRNA不能与rRNA形成稳定的接触，因而不能形成肽键，氨酰-tRNA从A位被逐出。
释放因子：
作用于肽酰tRNA上的多肽，使之从核糖体上释放。
翻译终止：
原核：
RF1识别UAA或UAG，RF2识别UGA和UAA;
RF-3起辅助作用。
真核系统中只有一种释放因子eRF,可识别3种终止密码子。
RFs识别终止密码子并与之结合，激活肽基转移酶，水解P位点上多肽与tRNA之间的键，释放多肽和tRNA
核糖体再循环因子（RRF）：
释放最后一个tRNA，IF3（解离大小亚基），EF—G（释放RRF）
氨基酸活化2个（ATP→PPi）
氨酰tRNA进位1个（GTP→GDP）
核糖体移位1个（GTP→GDP）
肽链起始1个（70S复合物形成，GTP→GDP）
第1个氨基酸参入需消耗3个（活化2+起始1）
以后每掺入1个AA需要消耗4个（活化2个+进位1个+移位1个）
遗传信息表达的方式：
组成型表达：
表达持家基因：
组成型表达，在基本的细胞生命活动中十分重要。
诱导型表达（大部分基因）：
也称奢侈基因
可诱导基因：
只有被诱导物和细胞因子激活时才会表达
参与调控的因素：
信号分子：
胞内外生理和环境信号，多为小分子
顺式元件：
操纵区，帽子位点
反式元件：
激活蛋白，阻遏物，TFs，σfactors
DNA调控蛋白的主要功能域
DNA结合域（DNAbindingdomain）
负责DNA序列特异性识别与结合；
结构相对独立，可以做结构域替换
蛋白互作位点
效应物结合位点
效应物：
一些化学小分子，其结合能够影响调控蛋白的活性
如Corepressor辅阻遏物：
指与调节蛋白结合后可阻止转录的小分子化合物。
Inducer诱导物：
指与调节蛋白结合后可诱导转录的小分子化合物。
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