分子生物学知识点_1.pdf

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1、一 1、分子生物学：研究核酸等生物大分子的功能、形态结构等特征及其重要性和规律性的科学，是人类从分子水平上真正揭开生物世界的奥秘，由被动的适应自然界转向主动地改造和重组自然界的基础学科 2、基因：是合成一种功能蛋白或 RNA 分子所必需的全部 DNA 序列。一个典型的真核基因包括：编码序列-外显子；内含子；5端和 3端非翻译区 UTR；调控序列 3、基因组：某一特定生物体的整套遗传物质的综合。基因组的大小用全部的 DNA 的碱基对总数表示 5、分子生物学发展史 1869 年 Miesher 首次从莱茵河鲑鱼精子中提取了 DNA。1910 年，德国科学家 Kossel 第一个分离了腺嘌呤、胸腺嘧

2、啶和组氨酸。1953 年，Watson 和 Crick 提出 DNA 反向平行双螺旋结构模型，为充分解释遗传信息的传递规律铺平了道路。1961 年，法国科学家 Jacob 和 Monod 提出并证实了操纵子作为调节细菌细胞代谢的分子机制。此外，他们还首次提出存在一种与染色体 DNA 序列相互补、能将编码在染色体 DNA 上的遗传信息带到蛋白质合成场所并翻译产生蛋白质的信使核糖核酸。这一学说对分子生物学的发展起到了十分重要的作用。1968 年，美国科学家 Nirenberg 由于在破译 DNA 遗传密码方面的贡献，与 Holley 和 Khorana等人分享了诺贝尔生理医学奖。Holley的功绩

3、在于阐明了酵母丙氨酸tRNA的核苷酸序列，并证实所有tRNA具有相似结构，而 Khorana 第一个合成了核苷酸分子，并且人工复制了酵母基因 6、中心法则内容 DNA 是自身复制的模板 DNA 通过转录作用将遗传信息传递给中间物质 RNA RNA 通过翻译作用将遗传信息表达成蛋白质 在某些病毒中，RNA 也可以自我复制，并且还发现在一些病毒蛋白质的合成过程中，RNA 可以在逆转录酶的作用下合成 DNA.7、分子生物学的 3 条基本原理：构成生物体各类有机大分子的单体在不同生物中都是相同的；生物体内一切有机大分子的构成都遵循共同的规则；某一特定生物体所拥有的核酸及蛋白质分子决定了它的属性。8、分

4、子生物学研究内容 DNA 重组技术（基因工程）：将不同的 DNA 片段按照人们的设计定向连接起来，在特定的受体细胞中与载体同时复制并得到表达，产生影响受体细胞的新的遗传性状 基因的表达调控 生物大分子的结构和功能研究(结构分子生物学）基因组、功能基因组与生物信息学研究 9、DNA 重组技术的应用 可被用于大量生产某些在正常细胞代谢中产量很低的多肽；可用于定向改造某些生物的基因组结构；可被用来进行基础研究 10、基因表达调控 在个体生长发育过程中基因表达的调控主要发生在转录水平或翻译水平上 原核生物基因表达调控主要发生在转录水平上 真核生物发生在各种不同水平上 表现在：信号转导研究，转录因子研究

5、，RNA 剪接 11、信号转导：指外部信号通过细胞膜上的受体蛋白传到细胞内部，并激发诸如离子通透性、细胞形状或其他细胞功能方面的应答过程 作用原理：信号转导之所以能引起细胞功能的改变，主要是由于信号最后活化了某些蛋白质分子，是之发生结构变化，从而直接作用于靶位点，打开或关闭某些基因 12、转录因子：是一群能与基因 5端上游特定序列专一结合，从而保证目的基因以特定的强度在特定的时间与空间表达的蛋白质分子 二 1、外显子、内含子：真核生物基因组中，蛋白质表达序列常被一些不表达的间隔序列隔开，表达的部分称为外显子，不表达的部分称内含子 2、DNA 作为遗传物质所具备的特点：分子结构相对稳定，能自我复

6、制，在前后代保持连续性和稳定性；能指导蛋白质的合成，从而控制整个生命过程；有储存巨大数量遗传信息的潜在能力；能引起可遗传变异 3、甲基化 甲基化的位点：甲基化修饰广泛存在于真核生物基因中，发生在CpG 岛上，导致基因失活 甲基化在复制中的调控：复制起始的调控与 DNA 被修饰的情况相关，完全甲基化的复制原点可起始复制，半甲基化的子代复制原点只有恢复完全甲基化状态之后才可以被继续利用 甲基化在错配修复过程中的调控：在 DNA 错配修复当中，一旦复制叉通过复制起始位点，母链就会在开始 DNA 合成前几秒至几分钟内被甲基化，此后只要两条 DNA 链上碱基配对出现错误，错配修复系统就会根据“保留母链，

7、修复子链”的原则，找出错误碱基所在的 DNA 链，并在对应的母链甲基化腺苷酸上游鸟甘酸 5位置切开子链，再根据错配碱基相对于 DNA 切口的方位启动修复途径，合成新的子链片段 5、染色体上的蛋白包括组蛋白和非组蛋白 组蛋白：染色体的结构蛋白，与 DNA 组成核小体，分为 H1、H2A、H2B、H3、H4，富含大量的赖氨酸和精氨酸，H3、H4 富含精氨酸，H1 富含赖氨酸，H2A、H2B 介于两者之间 组蛋白的特性：进化上极端保守，不同生物体组蛋白的氨基酸组成是十分相似的，特别是 H3、H4；无组织特异性；肽链上氨基酸分布的不对称性，碱性氨基酸集中分布在N 端的半条链上，大部分疏水基团分布在C

8、端；组蛋白的修饰作用，甲基化、乙基化、磷酸化、ADP 核糖基化；富含赖氨酸的组蛋白 H5，H5 具有种特异性 非组蛋白：染色体上存在大量非组蛋白，具多样性，包括酶类，细胞分裂有关的收缩蛋白、骨架蛋白、以及肌动蛋白、肌球蛋白，可能是染色体的组成部分 非组蛋白的类型：HMG 蛋白，能与 DNA 结合也能与 H1 作用，但与 DNA 的结合并不牢固，可能与DNA 的超螺旋有关；DNA 结合蛋白，与 DNA 牢固的结合在一起，分子量较低，是与 DNA 的复制或转录有关的酶或调节物质；A24 非组蛋白，溶解性与组蛋白相似，C 端与 H2A 相同，有两个 N 端 1、原核生物基因组结构特点：基因组很小，大

9、多只有一条染色体 结构简炼 存在转录单元 多顺反子 有重叠基因（Sanger 发现 2、真核生物基因组结构特点：真核基因组结构庞大，一般远大于原核的 含有大量重复序列 非编码序列多，多于编码序列(9:1)转录产物为单顺反子 基因不连续性，断裂基因、内含子、外显子 存在大量的顺式作用元件，启动子、增强子、沉默子等 存在大量的 DNA 多态性（DNA 序列中发生变异面导致的个体间核苷酸序列的差异 端粒结构 3、原核生物 DNA 的特点：原核生物中一般只有一条染色体，且大都带有单拷贝基因，只有很少数基因是以多拷贝形式存在；DNA 分子的绝大部分是用来编码蛋白质的，几乎每个基因序列都与它所编码的蛋白质

10、序列成线性对应状态；存在转录单元，原核生物 DNA 序列中功能相关的 RNA 和蛋白质基因往往丛集在基因组的一个或几个特定部位形成转录单元或功能单位，可以被一起转录为含多个 mRNA 的分子（多顺反子 mRNA）；功能上相关的几个结构基因前后相连，形成操纵子；各种基因的启动子和操作子部分的 DNA 序列多种多样，以便与 RNA聚合酶及阻遏蛋白发生不同程度的结合，对基因的表达进行精细的调节；有重叠基因，同一段 DNA 携带两种以上不同蛋白质信息 4、真核生物 DNA 的特点 在体细胞中含量稳定；在生殖细胞中含量减半；能携带遗传信息；能精确的自我复制；能产生可遗传变异 5、C 值：指一种生物单倍体

11、基因组 DNA 的总量 C 值反常现象：真核细胞基因组的最大特点是它含有大量的重复且功能 DNA 序列，序列大多被不编码蛋白质的非功能 DNA 所隔开；C 值不随生物的进化程度和复杂性而增加；亲缘关系密切的生物 C 值相差甚大；高等真核生物具有比用于遗传高得多的 C 值 6、真核细胞DNA 序列的分类：不重复序列：一般只有一个或几个拷贝，占 DNA 总量的 40%-80%，结构基因基本属于不重复序列 中度重复序列：重复次数在 10-10000 次之间，占 DNA 总量的 10%-40%，各种 rRNA、tRNA 以及某些结构基因 高度重复序列-卫星 DNA：只在真核生物中出现，不转录，是异染色

12、质的成分，可能与染色体的稳定性有关 7、核小体结构特点：是由 H2A、H2B、H3、H4 各两个分子生成的八聚体和由大约 200bpDNA 和一个组蛋白 H1 组成的，是 DNA压缩的第一个阶段；盘状八聚体是核小体的核心颗粒，包括由 H2A、H2B、H3、H4 分别组成的二聚体，H3、H4 二聚体位于核心；146bp 的 DNA 序列围绕核心八聚体 1.75 圈，组蛋白 H1 与剩余的 DNA 序列结合起连接作用；相邻核小体间由连接 DNA 序列组成；组蛋白与 DNA 序列的结合是非特异性的 10、DNA 链压缩 7 倍核小体压缩 6 倍螺线管压缩 40 倍超螺线管压缩 5 倍染色体 总压缩

13、8400 11、DNA 的一级结构：是指 4 种核苷酸的连接及其排列顺序表示了该 DNA 得化学构成 特点：脱氧核糖核苷酸以 3，5磷酸二酯键聚合成为脱氧核糖核酸（DNA）链。链的一端的核苷酸有自由的 5磷酸基团，称 5端；另一端核苷酸具有自由的 3羟基，称 3端。交替的磷酸和 2-脱氧核糖构成分子的骨架，碱基为侧链，碱基类似于蛋白质氨基酸的侧链，影响着所形成的核酸的结构和功能。意义：携带遗传信息；决定DNA 的二级结构；决定 DNA 的空间结构 12、DNA 的二级结构：是指两条多核苷酸链反向平行盘绕所生成的双螺旋结构 双螺旋结构模型的要点：1.主链：主链是由两条反向平行的多核苷酸链围绕同一

14、中心轴构成的右手螺旋结构 2.嘌呤和嘧啶碱基对层叠于双螺旋的内侧，脱氧核糖和磷酸交替连接，排在外侧，构成基本骨架3.碱基对：两条链上的碱基以氢键相连，G 与 C 配对，A 与 T 配对 4.螺距：3.4nm 5.大沟和小沟：链中螺旋型的凹槽，大沟对于在遗传上有重要功能的蛋白质识别 DNA 双螺旋结构上的特定信息是非常重要的，只有在沟内，蛋白质才能“感觉”到不同碱基顺序 13、DNA 二级结构的类型：右手螺旋：A-DNA 构象：当相对湿度改变（75%以下）或由钠盐变为钾盐、铯盐，DNA 的结构可成为A 构象。它是 B-DNA 螺旋拧得更紧的状态。DNA-RNA 杂交分子、RNA-RNA 双链分子

15、均采取 A 构象。B-DNA 构象：相对湿度为 92%时，DNA 钠盐纤维为 B-DNA 构象。在天然情况下，绝大多数 DNA 以 B 构象存在。左手螺旋：Z-DNA 构象：在一定的条件下（如高盐浓度），DNA 可能出现 Z 构象。Z-DNA 是左手双螺旋，磷酸核糖骨架呈 Z 字形走向。不存在大沟，小沟窄而深，并具有更多的负电荷密度。Z-DNA 的存在与基因的表达调控有关。14、DNA 二级结构的决定因素：氢键，强特异性，高度方向性 碱基堆积力，同一条链中的相邻碱基之间的非特异性作用力，来源于疏水作用和累积的范德华力静电力，磷酸集团的负电对 DNA 双链的稳定性起负作用，阳离子可对之产生屏蔽，

16、DNA 溶液的离子浓度越低，DNA 越不稳定碱基分子内能，碱基内能越高，氢键和碱基堆积力越容易被破坏，DNA 双链越不稳定核苷酸排列顺序，碱基组成相同，但嘌呤和嘧啶的排列顺序不同双螺旋的稳定性会有很大差异DNA 的修饰：甲基化的不表现基因活性，未甲基化的表现基因活性 15、引起双链构象转变的因素：核苷酸序列；碱基组成；盐的种类；相对湿度 16、DNA 链的呼吸作用：双螺旋 DNA 结构中，配对碱基之间的氢键处于连续不断的断裂和再生的动态平衡之中，这种氢键的迅速断裂和再生过程 17、DNA 的变性：DNA 双链的氢键断裂，逐步变为近似于无规则线团的过程称为变性。增色效应：在变性过程中，260nm

17、 紫外线吸收值先缓慢上升，当达到某一温度时骤然上升 融解温度（Tm)：变性过程紫外线吸收值增加的中点的温度 18、DNA 的复性（Renaturation)：热变性的 DNA 缓慢冷却，单链恢复成双链。减色效应：随着 DNA 的复性，260nm 紫外线吸收值降低的现象。复性的条件：消除磷酸基的静电斥力；破坏链内氢键 复性的机制：随机碰撞，取决于 DNA 浓度、溶液温度、离子强度等；成核作用；拉链作用 19、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，超螺旋是其主要形式，可分为正超螺旋和负超螺旋 扭曲与双螺旋相反拓扑异构酶或溴乙锭负超螺旋DNA松弛 DNA扭曲与双螺

18、旋形同拓扑异构酶或溴乙锭DNA正超螺旋 拓扑异构酶：通过切断 DNA 的一条或两条链中的磷酸二酯键，然后重新缠绕和封口来改变 DNA 连环数的酶，酶 I 通过切断 DNA 中的一条链减少负超螺旋，增加一个连环数；酶 II 也称 DNA 促旋酶 20、DNA 的半保留复制：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复制方式 意义：DNA 的半保留复制表明 DNA 在代谢上的稳定性，保证亲代的遗传信息稳定地传递给后代。24、DNA 复制的原则：半保留复制；复制起始出现在称为原点的特定序列上；复制的控制一般是在复制的起始点处；复制

19、叉的移动一般是单向的或双向的；链的延伸方向是 5-3方向；大多数情况下是半不连续的；在模板存在的条件下 DNA 聚合酶以短的 RNA 片段作为引物开始合成 DNA 的短片段；存在各种 DNA 链的合成起始机制，除了 RNA 引物外，另外的一些装置如 DNA 链与一个末端蛋白共价结合，以及缺口的共价延伸，或者亲本链已被环出的末端；终止也是在复制过程的某个固定点；复制的机制取决于基因组结构和构象来保护产生完整的染色体；即使在一个单细胞中也可进行多种复制机制的操作 21、原核生物（大肠杆菌）DNA 的复制过程：双链的解开：大约 20 个 DnaA 蛋白在 ATP 的作用下与 oriC 处的 4 个

20、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 复制原点：DNA 的复制有特定的起始位点，ori(或 o）、富含 A、T 的区段，复制起点是固定的，表现为固定的序列，并识别参与复制起始的特殊蛋白质 复制子：从复制原点到终点，组成一个复制单位，复制叉：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 复制方向和速度：单起点、双向等速，多起点、双向等速 RNA 引物的合成：DnaB 蛋白活化

21、引物合成酶，引发 RNA 引物的合成，先由 RNA 聚合酶在 DNA 模板上合成一段 RNA 引物；滞后链的引发过程由引发体开完成 DNA 链的延伸：在 DNA 复制时由 DNA 聚合酶从引物 3端开始合成新的 DNA 链，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；引发体在滞后链分叉的方向上前进，在模板上断断续续的引发生成滞后链的引物 RNA 短链，再由 DNA 聚合酶 III 作用合成 DNA 直至遇到下一个引物或冈崎片段，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 半不连续复制：DNA 复制时其中一条子链的合成是连续的，而另一

22、条子链的合成是不连续的 冈崎片段：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 5-3 的多个短片段，这些不连续的小片段 切除 RNA 引物，填补缺口，连接相邻的 DNA 片段（复制终止）：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 复制的终止 a、终止序列 E.coli 有两个终止区域，分别结合专一性的终止蛋白 序列一：terE terD terA 序列二：terF terB terC 每个区域只对一个方向的复制叉起作用 b、专一性终止蛋白 E.coli 中由 tu

23、s gene 编码 通过抑制 DNA 螺旋酶而发挥终止作用 4、前导链：DNA 复制时，以复制叉向前移动的方向为标准，一条模板链是 3-5走向，DNA 能以 5-3方向连续合成，称为前导链 滞后链：另一条模板是 5-3走向，DNA 也是以 5-3方向合成，但复制叉移动方向正好相反，所有，随着复制叉的移动，形成许多不连续的片段，最后连成一条完整的 DNA 链，为滞后链 22、真核生物中 DNA 的复制特点：真核生物每条染色体上有多个复制起点，多复制子；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 复制元相对较小(40-100kb

24、),复制速度较慢,大 约 5005000bp/min.真核生物有多种 DNA 聚合酶 组蛋白八聚体是以全保守的方式传给子代分子的 24、原核生物与真核生物DNA 复制的比较：真核生物每条染色体上可以又多个复制起点；原核生物只有一个；真核生物的染色体在全部完成复制前各个起点上 DNA 不能再开始；而在快速生长的原核生物中复制起点可以连续开始新的 DNA 复制，可以有多个复制叉；真核生物有多种 DNA 聚合酶；原核生物只有三种 真核生物有端粒复制 原核细胞的生长和增值速度取决于培养条件，迅速分裂的细胞有较多复制叉，复制叉的多少决定了复制起始频率的高低；真核细胞 DNA 复制的调控发生在三个水平上：

25、细胞生活周期水平调控：即限制点调控，决定细胞停留在 G1 期还是进入 S 期染色体水平调控：决定不同染色体或同一染色体不同部位的复制子按一定顺序在 S 期起始复制复制子水平调控：决定复制的起始与否，这种调控方式高度保守 23、DNA 的损伤：碱基的脱落；碱基（或核苷）的改变；错误碱基；碱基的缺失或插入；嘧碇碱基的二聚化；链的断裂；DNA链的交联；氧自由基对 DNA 的损伤 24、DNA 的修复：DNA 修复系统：错配修复，恢复错配；碱基切除修复，切除突变的碱基；核苷酸切除修复，修复被破坏的DNA；DNA 直接修复，修复嘧啶二聚体或甲基化 DNA；易错修复，应急措施；SOS 修复的概念：SOS

26、修复是指 DNA 受到严重损伤、细胞处于危急状态时所诱导的一种 DNA 修复方式，修复结果只是能维持基因组的完整性，提高细胞的生存率，但留下的错误较多 25、转座子或转座元件：基因组上不必借助于同源序列就可移动的DNA 片段 转座：转座子的转移过程 26、转座作用机制：转座作用涉及到转座子的复制，当一个拷贝插入基因组的新位置，原来位置上仍可保留一个拷贝，因此转座作用并不是转座子由基因组一处转移到另一处的简单过程 27、转座的主要过程：在靶DNA 上制造一个交错的切口，转座子与突出的单链末端相连接，填充缺口 28、两种不同类型的转座：复制型转座，转座子被复制，靶点插入一个新的拷贝，原来位置上的拷

27、贝仍保留，涉及的酶：转座酶，作用于原来转座子的末端；解离酶，作用于复制拷贝如 TnA非复制型转座，转座子作为一个物理实体直接从一个部位转移到另一个部位，供体分子留下一个断裂，可能被修复或降解，涉及的酶：只需要转座酶 29、转座作用的遗传学效应：转座引起插入突变，转座插入位置上出现新的基因，转座产生的染色体畸变，转座引起的生物进化 30、原核生物转座子的类型：插入序列，复合转座子，TnA 转座子家族和可转移噬菌体 转座子的结构特征：转座子具有反向末端重复序列以及具有编码转座酶的基因 插入序列：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，因其插入使靶

28、点处基因失活而被发现 复合转座子：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。TnA 家族：TnA 的转座作用的两个过程被转座酶和解离酶完成，其编码基因为 tnpA 和 tnpR。解离酶需要一个确切的内部位点，是 TnA 家族的的特色，转座酶的含量是转座作用的限制因子 31、真核生物中的转座子：分为转座子和反转录转座子 转座子：玉米中的控制因子，分为自主性因子和非自主性因子；果蝇中的转座子，如P 转座子导致杂种不育 反转录转座子：指通过 RNA 为中介，反转录成 DNA 后进行转座的可动元件，有：反转录病毒、RNA，整合宿主靶 D

29、NA；病毒超家族，有 LTR，编码反转录或整合酶，可含内含子；非病毒超家族，无重复序列，不编码转座产物、无内含子 32、与 DNA 复制有关的物质 原料：四种脱氧核苷三磷酸（dATP、dGTP、dCTP、dTTP)模板：以 DNA 的两条链为模板链，合成子代 DNA 引物：DNA 的合成需要一段 RNA 链作为引物 引物合成酶（引发酶）：此酶以 DNA 为模板合成一段 RNA，这段 RNA 作为合成 DNA 的引物，实质是以 DNA 为模板的 RNA 聚合酶 DNA 聚合酶:以 DNA 为模板的 DNA 合成酶，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，D

30、NA 链的合成方向为 5到 3 原核生物中的 DNA 聚合酶(大肠杆菌）：性质 聚合酶聚合酶聚合酶 3-5 外切活性+5-3 外切活性+-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：修复紫外光引起的 DNA 损伤 聚合酶：DNA 复制的主要聚合酶，还具有 3-5外切酶的校对功能，提高 DNA 复制的保真性 真核生物中的 DNA 聚合酶：定位 细胞核 细胞核 线粒体 细胞核 细胞核 3-5 外切 -+酶活性 5-3 +功能：引物合成 修复作用 线粒体 核 DNA 的 复制修复 DNA 的

31、复制 复制 DNA 连接酶：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 DNA 拓扑异构酶：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 DNA 分子，同复制有关，例：大肠杆菌中的 DNA 旋转酶 DNA 解螺旋酶/解链酶：通过水解 ATP 获得能量来解开双链

32、 DNA，E.coli 中的 rep 蛋白就是解螺旋酶，还有解螺旋酶 I、II、III。单链结合蛋白：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 33、端粒复制的特点：真核生物线性染色体的两个末端具有特殊的结构，称为端粒，有许多成串的短的重复序列组成。端粒的功能为稳定染色体末端结构，防止染色体间末端连接，并可补偿滞后链 5末端在消除 RNA 引物后造成的空缺、端粒由端粒酶（核糖核蛋白复合物）加到 DNA 的末端。端粒酶实际上是一种逆转录酶，只是模板位于酶分子内部，端粒酶中的 RNA 可能还有别的作用 三 1、转录：指拷贝出一条与 DNA 链序列完全相同（T/U）的 RNA

33、单链的过程，是基因表达的核心 2、转录的基本过程：无论是原核还是真核细胞，转录的基本过程都包括：模板识别：全酶上的因子辨认 DNA 模板上的起始位点，使全酶结合在起始位点上形成全酶-DNA 复合物，即聚合酶与启动子可逆性结合形成封闭复合物（closed complex）。伴随着 DNA 构象的变化，封闭复合物变成开放复合物（open complex），聚合酶全酶所结合的 DNA 序列中有一小段双链被解开。开放复合物与最初的两个 NTP 相结合并在这两个核苷酸之间形成磷酸二酯键后即转变成包括 RNA 聚合酶、DNA和新生 RNA 的三元复合物。转录起始：转录开始后，因子立即从复合物上脱落，由核心

34、酶催化 RNA 的合成，RNA 链上第一个核苷酸键的产生 原核生物转录起始 转录的起始由 RNA 聚合酶与 DNA 模板的启动子结合。启动子具有下列的共同点：在-10bp 处有一段共有序列（consensus sequence），富含 AT，即 TATAAT-，系 Pribnow 等首先发现，因而称为 Pribnow 盒（box），再往上游-35bp 的中心处又有一组保守的共有序列，即-TTGACT-，结合过程可分为二个步骤，首先由因子辨认启动子的35 区，全酶与该区结合，形成疏松的复合物，此时 DNA 双链未解开，因而称为封闭型转录起始复合物，继而 RNA 聚合酶移向10 区及转录起始点，在

35、20 区处 DNA 发生局部解链，形成 1217bp 的单链区，RNA 聚合酶与 DNA 结合更紧密，形成开放型转录起始复合物。以单链的模板链为模板，RNA 聚合酶上的起始位点和延伸位点被相应的NTP占据，聚合酶的亚基催化第一个磷酸二酯键的生成，亚基从全酶解离，形成 DNA-RNA 聚合酶（核心酶）结合在一起的起始延伸复合物。真核生物转录起始 转录因子与 RNA 聚合酶一起共同参与转录起始的过程。相应于 RNA 聚合酶 I、的 TF，分别称为 TFI、TF、TF。TFD 是目前已知唯一能结合 TATA 盒的蛋白质，在转录起始中作为第一步，指导RNA 聚合酶进入作用位点。真核生物 RNA 聚合酶

36、不能直接与 DNA 结合，在转录之前，必须靠 TF 之间的互相结合和促进，然后 RNA 聚合酶再加入，形成起始前复合物(PIC)，再开始进行转录。TFD 有两类组分，即 TATA 结合蛋白(TBP)可特异识别结合 TATA 序列，另是 TBP 相关因子(TAFs)有 9 个亚基，TFA 能激活TBP 并解除 TAFs 对转录复合物组装的抑制作用。TFD 结合于 TATA 盒后，TFA 和 TFB 次序加入，TFB 可与 TATA 盒的下游松散作用，保护转录起始点附近 DNA 模板，为 RNA pol结合的识别作好准备。继后 TFF 可携带 RNA pol进入，TFF 大亚基有解旋酶活性，小亚基

37、与 RNA pol结合。这使聚合体覆盖至下游+15 部位，催化第一个磷酸二酯键合成。另外 TFF 进入使复合体离开启动子向下游移动。TFH 和 TFJ 加入，消耗 ATP 促进 DNA 解旋暴露模板链和转录起点，共同促进 RNA poi复合物向下游移动。完成转录起始复合物组装。转录的延伸：亚基脱落，RNA 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 链不断延长转录终止：当转录到一定长度时，终止因子识别模板上的终止信号，终止转录，释放转录产物，RNA 聚合酶起始基因转录后，它就会沿着模板 53方向不断移动，合成 RNA 链，直到碰上终止信号

38、时才与模板 DNA 相脱离并释放新生 RNA 链。终止发生时，所有参与形成 RNA-DNA 杂合体的氢键都必须被破坏，模板 DNA 链才能与有意义链重新组合成 DNA 链 3、转录单元：一段从启动子开始至终止子结束的 DNA 序列 4、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 5、编码链与模板链：与 mRNA 序列相同的那条 DNA 链称为编码链或称有意义链；将另一条根据碱基互补原则指导 mRNA 合成的 DNA 链称为模板链或称反意义链 6、原核生物 RNA 聚合酶（大肠杆菌为例）：全酶=核心酶+因子，DNA 指导下的 RNA 聚合酶（RNA pol

39、ymerases），以四种 NTP 为底物，在双链 DNA 模板的指导下，以 Mg2+、Mn2+为辅助因子，按碱基互补原则，把 NTP 逐个从单核苷酸 3-OH 末端加上去，形成 35的磷酸二酯键，合成的 RNA 链按 53方向延长，且与模板链反向平行，不需要引物，且无校正功能，催化反应速度很快，在 37时 RNA 链的延伸可达 40 个核苷酸/秒 亚基 基因 相对分子量 亚基数 组分 功能 rpoA 36500 2 核心酶 核心酶组装，启动子识别 rpoB 151000 1 核心酶 和共同形成 RNA 合成的活性中心 rpoC 155000 1 核心酶 和共同形成 RNA 合成的活性中心？1

40、1000 1 核心酶？rpoD 70000 1 因子 存在多种因子，用于识别不同的启动子 7、真核生物 RNA 聚合酶：真核细胞 RNA 聚合酶的性质与大肠杆菌 RNA 聚合酶相似。真核细胞中转录速度很快，在 37时 RNA 链的延伸可达 2500 个核苷酸/分 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 rRNA 50-70%不敏感 RNA 聚合酶 核质 hnRNA 20-40%敏感 RNA 聚合酶 核质 tRNA 约 10%存在物种特异性 8、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

41、105dol 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 无 5-3，3-5 校对合成能力 无 有 修复能力 无 有 9、启动子：指能被 RNA 聚合酶识别、结合并启动基因转录的一段 DNA 序列 10、原核生物启动子结构：转录起点：与新生 RNA 链第一个核甘酸相对应 DNA 链上的碱基（通常为嘌呤）TATA 区（-10）：酶的紧密结合位点（富含 AT 碱基，利于双链打开 TTGACA 区（-35）：提供了 RNA 聚合酶全酶识别的信号，酶的结合位点 11、真核生物启动子的结构：核心启动子（TATA-25bp）：指保证 RNA

42、 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 上游启动子元件（UPE）：包括 CAAT 盒（CCAAT）和 GC 盒（GGGCGG）等，作用：控制转录起始频率 12、真核生物与原核生物启动子比较：其中以启动子最为复杂，它和原核的启动子有很多不同：有多种转录因子识别和结合元件；结构不恒定：不同启动子中各种元件的位置、序列、距离和方向都不完全相同，有的有远距离的调控元件存在，如增强子；这些元件常常起到控制转录效率和选择起始位点的作用；不直接和 RNA 聚合酶结合，转录时先和其他转录激活因子相结合，再

43、和聚合酶结合 13、增强子：一类可促进起始的序列，处于上游或下游区离起始点很远的地方，这类序列组成另一种元件 类型：组织和细胞专一性增强子：只有在特殊的组织细胞、特定的转录因子参与下才能发挥其功能 诱导性增强子：通常要有特定的启动子参与 14、增强子特点：增强效应十分明显，一般能使基因转录频率增加10-200 倍 增强效应与其位置和取向无关，不论增强子以什么方向排列（53或 35），甚至和靶基因相距 3 kb，或在靶基因下游，均表现出增强效应 大多为重复序列，一般长约 50bp，适合与某些蛋白因子结合。其内部常含有一个核心序列：（G）TGGA/TA/TA/T（G），该序列是产生增强效应时所必需

44、的 增强效应有严密的组织和细胞特异性，说明增强子只有与特定的蛋白质（转录因子）相互作用才能发挥其功能；没有基因专一性，可以在不同的基因组合上表现增强效应；有相位性，其作用和 DNA 的构象有关 许多增强子还受外部信号的调控，如金属硫蛋白的基因启动区上游所带的增强子，就可以对环境中的锌、镉浓度做出反应。15、终止子：因子：六聚体蛋白、水解各种核苷三磷酸促使新生RNA 链从三元转录复合物中解离出来，从而终止转录 不依赖因子的终止：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

45、聚 U 的共同作用使 RNA从三元复合物中解离出来，终止效率与二重对称序列和寡聚 U 的长短有关，长度长效率高 依赖因子的终止：RNA 聚合酶沿模板移动，因子依附在 RNA 的 5端，因子沿 RNA 链运动跟踪聚合酶，因子赶上在终止位点暂停的聚合酶，使三元复合物解体 16、抗终止：破坏终止位点RNA 的茎环结构弱化机制；依赖于蛋白质因子的转录抗终止 N 蛋白 17、转录的抑制：DNA 模板功能抑制剂：通过与 DNA 结合而改变模板的功能；放线菌素 D RNA 聚合酶抑制物：与 RNA 聚合酶结合而抑制其活力，利福霉素、利迪霉素、-鹅膏蕈碱 18、转录后加工：绝大数原核生物的 mRNA 不需加工

46、，仍为初级转录体的形式。真核生物从断裂基因产生的 mRNA 要经过复杂的加工历程，包括去除内含子的剪接反应 19、mRNA 的加工(真核生物)：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），作用：使 mRNA 更稳定；增加蛋白质合成的效率；帽子结构对 mRNA 前体的剪接是必须的 3端加尾：核酸外切酶切去 3末端一些过剩的核苷酸，所切核苷酸的数量因 hnRNA 来源不同而不同，然后由多聚核苷酸聚合酶催化，以 ATP 为底物，在 mRNA3末端逐个加上腺苷酸，形成 poly（A）尾巴，作用：有利于 mRNA 通过核孔；使 mRNA

47、 稳定；增强翻译效率 RNA 的剪接：剪除内含子，并使外显子连接起来 真核内含子的序列特征：真核内含子总是由 GU 开始，以 AG 结束，内含子的 5端剪接位点和 3端的剪接点，以及内含子中的一个内部序列分支点是 mRNA 前提正确剪接所必需的，AG 的前一位核苷酸影响剪接效率，一般 CAG=UAG AAG GAG mRNA 前提剪接的机制：剪接过程由两步连续的转酯反应组成，产生一个套索状中间体，结果使两个被分隔的外显子连接 剪接体：细胞核内的小分子 RNA-SnRNA,包括 U1-U6 等，SnRNA 与特异的蛋白质形成复合物-SnRNAmRNA 前体与 snRNP 形成的复合物-剪接体，m

48、RNA 前体的剪接通过剪接体进行 核酶（Ribozyme RNA）：有酶活性的 RNA RNA 的编辑：是一种与 mRNA 剪接不同的加工方式，指 mRNA 在转录后因插入、缺失或核苷酸的替换，改变了 DNA 模板来源的信息，从而翻译出氨基酸序列不同的多蛋白 20、原核生物与真核生物mRNA 的特征比较 真核生物 5端有帽子结构，多数 mRNA 3 端具有 poly（A）尾；原核生物 5 端无“帽子”结构，3 端没有或只有较短的 poly（A）结构 真核的 mRNA 只能编码一个多肽；原核生物可以编码多个 真核生物以单顺反子存在；原核生物以多顺反子存在 真核生物几乎永远以 AUG 作为起始密码

49、；原核生物以 AUG，有时以 GUG、UUG 作为起始密码 真核生物 mRNA 半衰期长；原核生物短 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 SD 序列：mRNA 中用于结合原核生物核糖体的序列 21、复制和转录的比较 相同点：都以 DNA 链作为模板 合成的方向均为 53 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 都遵循碱基互补配对原则 每次只延长一个核苷酸 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 dNTP NTP 酶 DNA 聚合酶 RNA 聚合酶 产物 子代双链 DNA m

50、RNA，tRNA，rRNA（半保留复制）配对 A-T；G-C A-U；T-A；G-C 引物 RNA 引物 无 保真性 产物与亲代完全相同 与模板差异较大 22、rRNA 的前体加工：真核：初级转录本是一条 45SRNA 链。含有 18S，5.8S 和 28SrRNAs。它含有约 110 个甲基，这是在转录过程中或刚刚转录好时加工上去的。几乎所有甲基均连接在核糖残基上，在被加工成熟的 rRNAs 中，这些甲基全部被保存。在成熟的 18SrRNA 上有约 39 个原来的甲基，只有 4 个是后来在细胞浆中加上去的。而在28SrRNA 中有约 74 个甲基，全部是原来的。有人认为甲基的存在是初级转录本