分子生物学笔记复习进程.doc

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1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。分子生物学笔记-第一章基因的结构第一节基因和基因组一、基因(gene)是合成一种功能蛋白或RNA分子所必须的全部DNA序列一个典型的真核基因包括编码序列外显子(exon)插入外显子之间的非编码序列内合子(intron)5-端和3-端非翻译区(UTR)调控序列(可位于上述三种序列中)绝大多数真核基因是断裂基因(split-gene)，外显子不连续。二、基因组(genome)一特定生物体的整套(单倍体)遗传物质的总和，基因组的大小用全部DNA的碱基对总数表示。人基因组3X109(30亿bp)，共编码约10万

2、个基因。每种真核生物的单倍体基因组中的全部DNA量称为C值，与进化的复杂性并不一致(C-valueParadox)。人类基因组计划（humangenomeproject,HGP）基因组学（genomics）,结构基因组学（structuralgenomics）和功能基因组学（functionalgenomics）。蛋白质组（proteome）和蛋白质组学（proteomics）第二节真核生物基因组一、真核生物基因组的特点：，真核基因组DNA在细胞核内处于以核小体为基本单位的染色体结构中真核基因组中，编码序列只占整个基因组的很小部分(23)，二、真核基因组中DNA序列的分类?(一)高度重复序列(

3、重复次数lO5)卫星DNA(SatelliteDNA)(二)中度重复序列1中度重复序列的特点重复单位序列相似，但不完全一样，散在分布于基因组中序列的长度和拷贝数非常不均一，中度重复序列一般具有种属特异性，可作为DNA标记中度重复序列可能是转座元件(返座子)，2中度重复序列的分类长散在重复序列(longinterspersedrepeatedsegments)LINES短散在重复序列(Shortinterspersedrepeatedsegments)SINESSINES：长度105如人Alu序列LINEs：长度1000bp(可达7Kb),拷贝数104-105，如人LINEl(三)单拷贝序列(U

4、niqueSequence)包括大多数编码蛋白质的结构基因和基因间间隔序列，三、基因家族(genefamily)一组功能相似且核苷酸序列具有同源性的基因可能由某一共同祖先基因(ancestralgene)经重复(duplication)和突变产生。基因家族的特点：基因家族的成员可以串联排列在一起，形成基因簇(genecluster)或串联重复基因(tandemlyrepeatedgenes)，如rRNA、tRNA和组蛋白的基因；有些基因家族的成员也可位于不同的染色体上，如珠蛋白基因；有些成员不产生有功能的基因产物，这种基因称为假基因(Pseudogene)a1表示与a1相似的假基因假基因分类。

5、加工过的假基因(processedpseudogene)。典型的基因家族1tRNA基因单倍体人基因组中1300个tRNA基因，tRNA基因簇2rRNA基因l00copyrRNA基因簇(重复单元28S、18S、5.8s-rRNA)3组蛋白基因30-40copy定位：7q32-q36组蛋白基因簇(重复单位：H1，H2A，H2B，H3、H4)特点：无intron，Poly(A)-RNA4珠蛋白基因类：16p13，基因簇(24Kb)：51213类：11p15，基因簇(60Kb)：5GrAr3四、超基因家族(Supergenefamily，Superfamily)由基因家族和单基因组成的大基因家族，结构

6、上有程度不等的同源性，但功能不同五、人类基因组中的重复序列标记1、A1u序列单倍体人基因组50万-100万拷贝，平均每隔3-6Kb就有一个Alu序列，人A1u序列长300bp：2X130bp重复序列；+31bp间隔序列(中间)；两侧7-21bp正向重复(directrepeats)，返座子?Alu序列广泛散布于人基因组，约90%巳克隆的人基因合有Alu序列Alu序列标志。2、可变数串联重复?，?Variablenumbertamdemrepeat，VNTR又称小卫星DNA(minisatelliteDNA)由短重复单位(6-40bp)串联重复(6-100次以上)而成，多位于基因的非编码区，广泛

7、分布。VNTR多态性分子标记DNA指纹图（fingerprint）.小卫星DNA突变与肿瘤，H-Ras。3、短串联重复（shorttandemrepeat,STR）又称微卫星DNA（microstalliteDNA）2-6个核苷酸组成的重复单位串联重复(10-60次),两侧为特异的单拷贝序列，人基因组中每l0kbDNA序列至少一个STR序列。CA)n，50，000-100，000拷贝新一代遗传标记，人类基因组研究，肿瘤，遗传病第三节线粒体基因组人线粒体基因组的特点：1、人线粒体基因组为16，569bp的双链闭环分子，一条链为重链(H链)，一条链为轻链(L链)，两条链均有编码功能，每个mtDNA

8、分于编码13种蛋白质和24种结构RNA(22rRNA，2tRNA)2、线粒体DNA为母系遗传3、结构基因不含内含子，部分区域有基因重叠，因此病理性mtDNA突变更易发生4、mtDNA突变频率更高5、线粒体DNA突变的表型表达与核DNA不同。第四节细菌和病毒基因组一、细菌基因组的特点。1功能相关的几个结构基因往往串联在起，受它们上游的共同调控区控制，形成操纵子结构，2结构基因中没有内含子，也无重叠现象。3细菌DNA大部分为编码序列。二、病毒基因组的特点1每种病毒只有一种核酸，或者DNA，或者RNA；2病毒核酸大小差别很大，3X103一3X106bp；3除逆病毒外，所有病毒基因都是单拷贝的。4大部

9、份病毒核酸是由一条双链或单链分子(RNA或DNA)，仅少数RNA病毒由几个核酸片段组成5真核病毒基因有内含子，而噬菌体（感染细菌的病毒）基因中无内含子6有重叠基因第五节染色质和染色体细胞分裂间期染色质(chromatin)分裂期染色体(chromosome)一、染色质的基本单位核小体(一)核小体(nucleosome)结构DNA绕在组蛋白八聚体(H2A、H2B、H3、H4各一对)核心外1.8周(146bp),形成核小体核心颗粒。两个核小体核心颗粒之间有LinkerDNA(0-80bp)，核小体核心颗粒+Linker=核小体(长180-210bp)核小体DNALadder(二)组蛋白(histo

10、ne)：一类小的带有丰富正电荷5%的人基因可在不同的组织或生理状态下，通过选择性剪接产生不同的蛋白质异构体，这是造成真接生物高度异质性的基础。第四节翻译水平调控一、翻译起始因子(IF)的调节：可逆磷酸化的作用1eIF-4F的磷酸化激活蛋白质的合成2eIF-2的磷酸化引起翻译起始受阻，降低蛋白质的生物合成水平二、mRNA结构与翻译控制，（一)5-UTR结构1、mRNA5端m7G帽有增强翻译水平的作用2、“上游AUG密码子”(位于起始AUG上游的其他AUG密码子)的存在往往抑制下游开放读框的翻译效率3、起始AUG旁侧序列对翻译效率的影响Kozak序列：GCCAUGG(二)3-UTR结构1poly(

11、A)尾增加翻译效率2富含UA序列抑制翻译。三、mRNA稳定性与翻译控制mRNA稳定性主要取决于3UTR结构1poly(A)尾增加mRNA稳定性，23-UTR中UA序列导致mRNA不稳定四、翻译后修饰1、氨基酸侧链的共价修饰：乙酰化、磷酸化、糖基化（N-、O-）；2、蛋白质前体的切割和成熟。Proproteinprotein.例：胰岛素的成熟。五、蛋白质的分泌和胞内定位信号肽：作为蛋白质定位信号的短肽序列，指导蛋白质运输到正确位置，定位结束后通常被特异的信号肽酶切除。常见几种信号肽的特点：1内质网和细胞分泌信号：N-端约20个左右氨基酸，疏水。2线粒体定位信号：N-端，一面为正电残基另一面为疏水

12、残基的两亲螺旋。3核定位信号：内部，常为碱性氨基酸加脯氨酸链两部分构成。如SV40T抗原：pro-lys-lys-lys-Arg-lys(127-132)第四章原癌基因与抑癌基因第一节概述病毒致癌作用，病毒癌基因Viraloncogene，V-onc).。细咆癌基因(cellularoncogene，c-onc)或原癌基因(protoncogene)正常细胞中与v-onc同源的基因，抑癌基因(tumorsuppressorgene)：是指由于其存在和表达而抑制细胞癌变的基因。原癌基因与抑癌基因生物学性质差异：1功能：抑癌基因在细胞生长中起负调节作用，抑制增殖、促进分化成熟与衰老，或引导多余细胞

13、进入程序性细胞死亡(PCD)，原癌基因的作用则相反2遗传方式：原癌基因是显性的，激活后即参与促进细胞增殖和癌变过程，而抑癌基因为隐性，只有发生纯合失活时才失去抑癌功能3突变的细胞类型：抑癌基因突变不仅可发生在体细胞中，也可发生在生殖系(germ1ine)细胞中，并通过其遗传突变，而原癌基因只在体细胞中产生突变。第二节原癌基因原癌基因是细胞的正常基因，其表达产物对细胞的生理功能极其重要，只有当原癌基因发生结构改变或过度表达时，才有可能导致细胞癌变。一、原癌基因表达的特点：l、正常细胞中原癌基因的表达水平一般较低，而且是受生长调节的，其表达主要有三个特点：具有分化阶段特异性；细胞类型特异性；细胞周

14、期特异性。2、肿瘤细胞中原癌基因的表达有2个比较普遍和突出的特点：一些原癌基因具有高水平的表达成过度表达?原癌基因的表达程度和次序发生紊乱，不再具有细胞周期特异性。3、细胞分化与原癌基因表达在分化过程中，与分化有关的原癌基因表达增加，而与细胞增殖有关的原癌基因表达受抑制。二，原癌基因的结构改变与其表达激活(一)点突变C-ras：12、13、61位密码子点突变，存在于多种肿瘤C-ras编码蛋白(21kD,P21)：RAS，是一种GTP结合蛋白，具GTP酶活性，是重要的信号转导分子(二)染色体易位染色体易位(translocation)：是染色体的一部分因断裂脱离，并与其它染色体联结的重排过程。因

15、染色体易位造成的原癌基因激活：1、因易位使原癌基因与另一基因形成融合基因，产生一个具有致癌活性的融合蛋白，如t(9：22)使c-abl与bcr融合，产生一个致癌的P210蛋白2、因易位面使原癌基因表达失控，如t(8：14)易位使c-myc表达失控(三)基因扩增基因扩增(geneamplification)即基因拷贝数增加如HL-60和其它白血病细胞，C-myc扩增8-22倍其它：c-erbB，c-net(四)LTR插入LTR是逆转录病毒基因组两端的长末端重复(longterminalrepeat)，其中含有强启动子序列。三、原癌基因产物的功能大多数原癌基因编码的蛋白质都是复杂的细胞信号转导网络

16、中的成份，在信号转导途径中有着重要的作用原癌基因产物可作为：1、生长因子，如sis(PDGF-)，fgf家族(int-2，csf-1等)2、生长因子受体(质膜)：具酪氨酸蛋白激酶活性，如neu，ht，met，erbB，trk，fms，ros-1等。3、非受体酪氨酸蛋白激酶(质膜胞质)如src家族：src，syn，fyn，abl，lck，ros，yes，fes，ret等4、丝氨酸苏氨酸蛋白激酶(胞质)：如raf，raf-1，mos，pim-1，5、G蛋白(质膜内侧)，具GTP结合作用和GTP酶活性，如ras家族中的H-ras，K-ras，N-ras，以及mel和ral等，6核内DNA结合蛋白(转

17、录因子)如myc家族，fos家族，Jun家族，ets家族，rel，erbA(类固醇激素受体)第三节抑癌基因一、抑癌基因失活与杂合性丢失抑癌基因为隐性癌基因，只有发生纯合失活时才对肿瘤形成起作用，通常的表现为抑癌基因的一个等位基因丢失，面另一个存留的等位基因发生突变(点突变、微缺失，重排等)，等位基因丢失常伴有抑癌基因相邻区域的杂合性丢失(Lossofheterozygosity，LOH)，LOS指肿瘤中特定染色体上某种DNA多态性标志(如RFLP，VNTR、STR或SSCP等)的等位基因片段在同一患者中由正常组织基因组中的两种变为一种，即等位基因型由杂合子变为纯合子。LOH是肿瘤细胞中部分染色体区域