分子生物学总结.pdf

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1、SectionA1 三个域：真细菌，古细菌，真核生物2 组装中的主要作用力：非共价健作用力SectionB1 蛋白质纯化的分析方法2正电荷：天冬氨酸 谷氨酸负电荷：赖氨酸 精氨酸组氨酸极性：天冬酰胺 谷氨酰胺苏氨酸 丝氨酸 半胱氨酸非极性：脂肪族 甘氨酸 丙氨酸 缬氨酸 亮氨酸异亮氨酸 甲硫氨酸 脯氨酸芳香族 苯丙氨酸酪氨酸 色氨酸Cys二硫键Gly无手性Pro亚氨基酸芳香族氨基酸最大吸收峰280mm3 蛋白质的一级(决定蛋白折叠及其最后的形状的最重要的因素)：氨基酸脱水缩合形成肽链N 端到 C 端共价键二级：多肽链中空间结构邻近的肽链骨架通过氢键形成的特殊结构。转角螺旋 氢键为主要作用力三级

2、： 多肽链中的所有二级结构和其他松散肽链区域（散环结构）通过各种分子间作用力（非共价键为主） ，弯曲、折叠成具有特定走向的紧密球状构象。非共价键四级： 许多蛋白分子由多条多肽链（亚基，subunits ）构成。组成蛋白的各亚基以各种非共价键作用力为主，结合形成的立体空间结构即为四级结构。 非共价键4偶极：电子云在极性共价键的两原子间不均匀分布，使共价键两端的原子分别呈现不同的电性兼性离子：具有正电荷（碱性） ，又具有负电荷（酸性）的分子双极性分子：Section C1 核酸的光学特性：增色性：一种化合物随着结构的改变对光的吸收能力增加的现象减色性：一种化合物随着结构的改变对光的吸收能力减少的现

3、象Reason: 碱基环暴露在环境中的越多，对紫外的吸收力越强Absorbance（吸收值） ：Nucleotide ssDNA/RNA dsDNA核酸的最大吸收峰 260mm(碱基有芳香环)芳香族氨基酸最大吸收峰280mmA260/A280:纯的 dsDNA：1.8纯的 RNA：2.0纯的 Protein：0.52 Tm 值（熔解温度） ：热变性时，使得 DNA 双链解开一半所需要的温度。Tm=2x(A+T) + 4x(G+C)Tm 值与 DNA 分子的长度，及 GC 的含量成正比Annealing（退火）:热变性的 DNA 经过缓慢冷却后复性快速冷却： Stay as ssDNA缓慢冷却:

4、复性成 dsDNA3 脱氧核糖核酸与核糖核苷酸得到画法4 支持双螺旋结构的两个实验：查戈夫规则X 射线晶体衍射5 双螺旋的内容：双链之间的关系：DNA 分子由两条链组成双链反向平行 (5?3 方向)两链的碱基通过氢键互补配对，A:T; G:C。双链序列反向互补各基团排列方式：糖-磷酸骨架 DNA 分子排列在外;碱基对平面相互平行，排列在DNA 分子的内部。空间结构为：右手双螺旋结构每转一圈10 个碱基对，每一圈长度33.2A双链螺旋中形成大沟，小沟。6碱对 DNA 的影响：高 pH 值对 DNA 的影响比低 pH 值的要小。高 pH 值(pH11)会改变碱基构象，使 DNA 变性（双链解旋，成

5、单链）RNA 的影响：高 pH 值，2羟基会攻击磷酸二酯键，使其断裂，形成2 ，3-环式磷酸二酯键，从而使RNA 分子断裂7 共价闭合环状 DNA (convalently closed circular DNA, cccDNA） 。即通过共价键结合形成的封闭环状 DNA 分子。8 超螺旋 DNA（Supercoil DNA）:松弛型双链 DNA 进一步旋转后，再形成闭环结构时，就会形成 DNA 超螺旋结构L=T+W 判断是否为超螺旋 正负超螺旋9 拓扑异构酶：暂时断裂DNA 分子中一条或两条单链上的磷酸二酯键，改变DNA 分子的连接数及拓扑状态。功能：消除 DNA 复制和转录等过程产生的超螺

6、旋。细胞中， 型酶与型酶的活性保持一种平衡状态。 型酶的 “使 DNA 超螺旋化”与型酶“使 DNA 松驰化” 相抗衡，从而使 DNA 保持适当的超螺旋密度。10EB: 嵌入 DNA 配对碱基之间，使DNA 分子在嵌入处局部解旋，增加 ccDNA 其它部位的正超螺旋11 Type II RE二型限制性内切酶:识别位点一般为8 个碱基对的回文序列如：EcoRI5-GAATTC-33-CTTAAG-5Section D1 染色体的折叠：串珠结构 ：核心组蛋白:H2A, H2B, H3 and H4.连接组蛋白 H1核小体30nm 纤丝高级环状结构（染色质的最高结构）紧密缠绕结构2 着丝粒：两侧是大

7、量的名叫卫星DNA 的重复序列端粒：上百个短的重复序列作用：端粒 DNA 形成特殊的环状二级结构，保护染色体末端不被核酸外切酶降解。抵消 DNA 复制时每一轮复制都导致两末端形成的后随链比母链要短一截的现象对染色体的影响3 异染色质：高度浓缩，无转录活性常染色质：结构松散，有转录活性DNaseI 敏感区域：对区域内 DNA 的转录活跃串珠结构DNaseI 超敏感区域：转录活跃的基因的调控区域DNA 裸露4 原核染色体结构：非特异性DNA 结合蛋白：类组蛋白位点特异性 DNA 结合蛋白：与特殊的DNA 序列结合有 其 他 特 殊 的 生 理 功 能 ： RNApolymerases对结构域的形成

8、也很重要56 复性动力曲线：Low C0t: 高重复 卫星 DNAModerate C0t : 中重复 串联基因簇反转座子High C0t :单拷贝或低重复大肠杆菌基因组7 染色体结构对基因转录的影响染色体结构对基因转录的影响CpG 抑制CpG 位点中的胞嘧啶的 C-5 常发生甲基化(CpG 甲基化） ，CpG 甲基化可能可以DNA 转录被限制哺乳动物基因组中， 有些区域含有很多未甲基化的CpG 位点， 被称为 CpG孤岛。甲基化转录抑制去甲基化恢复转录组蛋白的乙酰化：核心组蛋白 N-端的 Lys 被乙酰化，DNA 与核心组蛋白体解聚。 Gene 表达被激活去乙酰化：抑制 gene 表达组蛋白

9、的磷酸化:对组蛋白 H1 磷酸化，抑制基因表达其他组蛋白8 中心法则Section E1 DNA 复制：细胞中，一条双链DNA 分子通过碱基配对，形成两条与其序列相同的DNA 双链分子的过程。2确定 DNA 半保留复制半不连续复制3 复制的基本步骤复制的基本步骤 复制为双向大肠杆菌的复制：起始起始 AT含量高的区域参与蛋白：DnaA （复制起始因子)：识别并结合于重复序列上，驱使富含AT的重复序列解链，需负超螺旋，及 ATPDnaB (DNA 解旋酶):DNA 双链解旋，形成复制叉SSB:(单链结合蛋白):保持解旋部分的单链状态DnaG(引发酶/引物酶):RNA 引物合成，引发复制延伸延伸参与

10、蛋白：DNA Pol III 全酶：负责新链的合成:前导链，冈崎片段DNApolI ： 复 制 中 除 去 引 物 ，终止：终止：填 补 引 物 处 空 缺4 真核生物的复制：一个细胞周期内，一个 DNA 分子只能复制一次SectionF1复制忠实性的机制：DNA 复制的高精度：模板连和进入核苷酸在DNA 聚合酶的作用位点正确配对3到 5外切核酸酶对错误碱基的校正错配修复2holiday 模型3Section K1 编码链 模板链2 大肠杆菌的转录RNAP 酶：核心酶：a亚基：aNTD 对核心酶的组装很重要。aCTD 在识别启动子、调节转录水平中起着非常重要的作用。b亚基：RNAP 的催化中心

11、。与模板 DNA、 RNA 产物、及底物核糖核苷酸紧密结合。抗生素利福平结合在在 b 亚基上，可以抑制 RNAP 的转录活性。利福平只抑制转录的起始。利迪链菌素只抑制延伸而不抑制转录起始b 亚基：可能与 RNAP 的催化有关。肝素与 b亚基结合后，能干扰 RNAP 与 DNA 的结合，抑制转录。w亚基：可能与 RNAP 的组装及维持 RNAP 结构的稳定性有关sfactor (s 因子)：s factor 在启动子特异性识别过程中至关重要移动慢的原因：可以保持与翻译同步。与有些基因转录调控相关。有利于转录终止RNAP 没有 3 5外切酶活性，不能进行转录校正。其错配率达10-4。RNAP 倒退

12、暴露新合成的错配碱基，可以有利于其他辅助核酸酶将错配碱基切除，增加转录的忠实性。3 s70 基础启动子的一般结构-10 序列：它对转录起始时，RNAP 打开 DNA 双链的过程非常重要。-10 序列到 TSS 位点的距离对转录效率也有很大的影响-35 序列：增强 RNAP s factor 的识别能力及与 DNA 的结合能力4 影响启动子效率的 DNA 序列：核心启动子的序列：与保守序列越像，效率越高。TSS 周围序列：影响起始效率。转录单位的前 30 个核苷酸的碱基序列：影响RNAP 从启动子处移动出去（启动子区清空）的速率。核心启动子附近的调控元件。5 转录的起始：开放复合物 闭合复合物

13、无效起始延伸：启动子的清空，链的延伸转录泡，s 因子的循环利用终止：依赖性 不依赖性反复重复序列Section L1.顺式作用元件（cis-acting elements） ：一般为 DNA 上较为保守的、有着特异性序列或结构的特定区域。它们只能影响与其在同一条染色体上的基因的活动。如：启动子，转录激活因子结合位点等。反式作用基因/调节基因（trans-acting genes，regulator genes）可以影响与他们不在同一条染色体上的基因的表达水平的DNA 元件。2 乳糖操纵子3 色氨酸操纵子4 正负调控都可以有诱导和阻遏两种调控方式。正控诱导：诱导因子活化激活因子，使其可以增加基因

14、的表达。 （Lac operon， CRP 调控）正控阻遏：共阻遏物使激活因子失活，减少基因的表达。负控诱导：诱导因子使阻遏蛋白失活，增加基因的表达。 （Lac operon，lac repressor）负控阻遏:共阻遏物活化阻遏蛋白，使其可以降低基因的表达。 （Trp operon， trp repressor）Section M1 增强子 沉默子2 TFIID：可与多种核心启动子元件或特异性转录因子结合， 启动二类转录预起始复合物组装的通用转录因子。TBP (TATA-box binding protein): 可识别并结合 TATA-boxTAFII（TBP-associated fac

15、tor II） ：TBP 关联蛋白，TFIID 中与 TBP 形成复合体的所有蛋白，13 个。TFII H 的结构与功能：蛋白激酶 (4 个亚基)：催化蛋白磷酸化。将NTP（一般为 ATP）的 g-磷酸基团转移到蛋白上。磷酸化 RNA pol II 中的 CTD 结构域。TFIIE 刺激 TFIIH 介导的磷酸化反应。DNA 解旋酶/ATPase (5 亚基)：水解 ATP，利用其能量打开 DNA 的双链3 TBP (TATA-binding protein):确保 RNA Pol I 能正确定位到转录起始区域上。SP1 为组成性表达的转录因子，在所有的细胞中都存在，与基因本底表达水平有关SL

16、1，选择因子,RNA Pol I 起始转录所必需的因子CTD:羧基末端结构域,的磷酸化状态与转录进程有关转录起始时期，CTD 结构域一般处于去磷酸化形式 ，与结合启动子有关。转录延伸时期，CTD 结构域常处于磷酸化形式，与mRNA 的加工有关。Section N1 DNA-binding domains（DBD）:DNA 结合结构域螺旋-转角-螺旋结构（域）锌指结构（域）碱性结构（域）Dimerization domains：二聚体化结构域亮氨酸拉链螺旋 散环 螺旋DBD+DM激活结构域酸性激活结构域富含谷氨酰胺结构域富含脯氨酸的结构域LBDSection O1 真核生物中 mRNA 加工的一

17、般过程5加帽:CTD 作用：转录起始时，参与加帽反应的三种酶结合在RNA Pol II 的 CTD 结构域上。转录产物刚开始合成时，即对其5端进行加帽反应。作用：防止降解：核糖核酸酶一般不能降解帽结构中的三磷酸键帮助转运 mRNA 到细胞质中增强翻译水平：mRNA 需要帽结合蛋白的帮助才能更好的与核糖体结合帮助去除 pre-mRNA 中的第一个内含子。3加 Poly (A)尾：作用：防止被核酸酶降解：增加mRNA 的稳定性有助于 mRNA 从细胞核到细胞质的转运参与 pre-mRNA 的最后一个内含子的剪接。增强 mRNA 的翻译水平，增加基因的表达剪接甲基化2 核酶有：有催化功能的RNA 即

18、为核酶U2 U6 RNAP3 RNA 的多样性：可变加工，反式剪接，RNA 编辑4 原核生物核糖体真核生物核糖体5 原核 rRNA 加工的大致过程：形成多个茎环结构，与蛋白结合形成RNP，核苷酸修饰，逐级切割真核 rRNA 加工的大致过程：甲基化，切割。内含子剪接6 原核 tRNA 加工的大致过程:将多顺反子前体切割，分离出单顺反子前体单顺反子前体进一步被切割，形成与成熟 tRNA 长度一致分子（ RNases D, E, F，P.碱基修饰，形成成熟tRNA真核 tRNA 加工的大致过程：5-末端成熟，3-末端成熟（添加 5-CCA-3 ）去除内含子7 miRNA and siRNA 的调控机

19、制：mRNA 降解，抑制翻译，抑制转录Section P1 遗传密码的特性:蛋白的编码信息由三联体密码子组成。密码子为连续的，之间无间隔、无重叠。除三个终止密码子之外，每个密码子对应一种氨基酸有密码简并现象。即：多个密码子对应同一种氨基酸。标准遗传密码子在各类生物中基本通用，不过少数生物体或细胞器中，有一些密码子对应的氨基酸与标准的不同。生物对同义密码子的使用经常有偏好性。不同生物的密码子偏好性不同。基因一般不重叠。 一段核酸分子一般只有一个开放阅读框 （open reading frame, ORF/可读框） ，被翻译成一个蛋白。有些物种也有重叠基因的现象。2 开放阅读框:ORF 从起始密码

20、子 ATG 到终止密码子TGA,TAA or TAG 之间的连续的蛋白编码序列CDS 编码序列 当 ORF 可以预测一个蛋白时3 tRNA 二级结构:三叶草结构4 tRNA 的特异性加载： （翻译的高保真性）氨酰-tRNA 合成酶对相应 tRNA 分子有很强的专一性：第二密码子：氨酰-tRNA 合成酶接受相应氨基酸时有很强的忠实性：校正：双筛选机制酶的活性中心，酶中的编辑位点5 氨酰-tRNA （AA-tRNA） ： 3-end 加载了一个氨基酸的tRNA 分子。是在蛋白质合成中，将密码子转换氨基酸的适配器。Section Q1 密码子与反密码子的反向互补配对2 一个 tRNA 可识别的密码子

21、数由反密码子的第一位碱基决定摆动学说：第三位密码子与第一位反密码子的配对可以摆动反密码子第一位为 A 或 C 时，配对无摇摆现象。3 核糖体的 E，P，A 位点A 位：接受 AA-tRNA 部位.除了起始氨酰-tRNA，其他所有 AA-tRNA 都只能进 A 位点。P 位：肽酰基-tRNA 结合部位。起始氨酰-tRNA 也进入此位点。E 位：空载 tRNA 离开核糖体的位点。4 核糖体各亚基的功能核糖体小亚基功能：结合mRNA促进密码子与反密码子的正确结合mRNA 移位大亚基的功能 A 位、P 位、肽酰转移酶（转肽酶）中心等在大亚基上。负责携带 AA-tRNA、肽键/肽链的形成5 翻译的基本内容核糖体与 mRNA 结合氨酰 tRNA 逐个进入核糖体氨酰 tRNA 通过反密码子与 mRNA 互补配对氨酰 tRNA 分子的氨基酸之间形成肽键。空载 tRNA 的释放肽链的释放