分子生物学总结

分子生物学 第一章 分子生物学发展简史 1、中心法则：复制 DNA 复制 RNA 蛋白质（画图+解释） P13 有完整的示 意 图。 定义：遗传信息从 DNA 流向 RNA 再流向蛋白质的规律称为中心法则。 解释：编码蛋白质的基因中所蕴含的信息通过转录和翻译两个相关联的过程得到表达。 RNA 聚合酶以 DNA 中的一条链为模板合成互补的一条 RNA 单链，将 DNA 中所蕴 含的遗传信息以 mRNA 的形式带到核糖体中，在核糖体中作为多肽链合成的直接模 板指导蛋白质的合成。 2、基因工程 实质：基因重组 P5 3、朊病毒，唯一一种蛋白质能够自我复制的病毒。 第二章 遗传物质的本质 1、什么可以作为遗传物质？除了 DNA 之外，RNA、蛋白质都可以。 2、一些经典的实验，肺炎双球菌实验，噬菌体实验都证明了 DNA 是主要的遗传物质。 3、RNA 作为遗传物质时，病毒的例子：人免疫缺陷病毒（HIV ） 、非典型肺炎（SARS） 4、RNA 有两种复制，一种是一般而言的复制，还有一种是一些病毒的复制，多了逆转录 的步骤，如 HIV。 5、逆转录酶的发现证明遗传信息不仅可以从 DNA 流向 RNA，也可以从 RNA 流向 DNA。 6、测序方法了解：末端终止法、化学裂解法、全自动测序 7、核酸的二级结构即双螺旋结构的基本要点： （1）DNA 分子是由两条反相平行的脱氢核苷酸链盘旋成双螺旋结构 （2）DNA 核糖磷酸排列在外侧构成基本骨架，碱基位于内侧 （3）氢键，碱基互补配对原则 8、核酸的三级结构 原核细胞中的超螺旋化，真核细胞中的核小体结构。 重点掌握真核生物核小体。核小体由两个单位的组蛋白 H2A、H2B 、H3 和 H4 形成八聚体 的核心，约 165bp 的 DNA 双螺旋形成两圈超螺旋盘旋在核小体的核心上。在两个核小体 之间由 1bp-80bp 长的连接 DNA 相连。 9、名词解释 核酸的变性：核酸在化学或者物理因素的影响下，维系核酸双螺旋结构的氢键和碱基堆 集力受到破坏，分子由稳定的双螺旋结构松懈为无规则线性结构甚至解旋 成单链的现象，称为核酸的变性。 核酸的复性：变性 DNA 在适当条件下，两条互补链全部或部分恢复到天然双螺旋结构 的现象称为复性。 核酸的分子杂交技术：指不同来源的核酸分子按照碱基互补配对原则形成稳定的杂交双 链分子，是核酸研究中的一项基本实验技术。 杂交的本质：在一定条件下使两条具有互补序列的核酸链实现复性，因此可以利用杂交 技术检测特定的核酸序列的存在。 第三章 基因、基因组和基因组学 1、掌握关键基因 移动基因又称转座基因，由于它可以从染色体基因组上的一个位置转移到另一个位置， 甚至在不同染色体之间跃迁，因此也称跳跃基因。 断裂基因在编码序列中间插有与氨基酸编码无关的 DNA 间隔区，这些间隔区称为内含 子；而编码区则称为外显子。含有内含子的基因称为不连续基因或断裂基因。 2、基因按其功能主要分为结构基因、调控基因和 RNA 基因。 3、真核和原核生物的基因结构有何区别 真核生物基因一般以单顺反子的形式存在，编码单基因产物。原核生物的基因一般以多 顺反子的形式存在，转录产生的 mRNA，可同时编码两种甚至数种基因产物。 原核生物基因的编码区是连续的，真核生物基因的编码区被非编码区分隔开来。 4、 真核和原核生物的基因结构相同点 原核生物和真核生物的基因都可以分为编码区和非编码区。 5、基因组指整套染色体中的全部基因。 原核基因组：原核细胞内构成染色体的一个 DNA 分子。 真核基因组：单倍体细胞核内整套染色体所含有的 DNA 分子 6、染色体功能实现的 3 个要素（真核生物）：复制起点、着丝粒和端粒。 7、端粒和端粒酶 端粒是染色体末端的结构，有助于染色体的稳定，广泛存在于各种生物体中。端粒端粒 由一系列短重复序列构成，人的端粒 DNA 长约 10-15kb，由重复的 GGGTTA 组成。 端粒酶是由 RNA 和蛋白质组成的核糖核蛋白，具有逆转录的性质，可以以特异的内在 RNA 为模板，合成端粒重复序列，添加到染色体的 3端。 端粒与细胞寿命有关，决定细胞的衰老和死亡。肿瘤细胞具有端粒酶活性，使癌细胞获 得无限增殖能力。 第四章 DNA 的生物合成 1、中心法则内容：（同第一章） 2、DNA 的合成：生物体合成 DNA 的手段有两种： 、DNA 复制，这是 DNA 为模板合成 DNA 的过程，它存在于所有的活细胞之中； 、逆转录，这是以 RNA 为模板合成 DNA 的过程，主要存在于逆转录病毒的生活史 之中。 3、RNA 的逆转录：以 RNA 为模板合成 DNA，典型的逆转录病毒颗粒从外到内。外被上 分布表面糖蛋白（SU，主要抗原）和跨膜蛋白（TM，成熟 SU 的内部跨膜部分） ；中间为 衣壳，功能保护基因组；最里面是病毒基因组 RNA，其上有逆转录酶（RT） 、整合酶 （IN） 、蛋白酶和 tRNA 引物。 5、DNA 的复制特点：半保留复制 半不连续复制 6、DNA 复制的酶学，关键酶及其作用 主要成员 主要作用 DNA A 识别复制起始位点 解螺旋酶 解开 DNA 双链 SSB 维持已解开单链 DNA 的稳定 TOPO 使打结缠绕、正超螺旋的 DNA 松弛 引物酶 合成 RNA 引物 DNA-pol DNA 复制 DNA-pol 水解引物，填补空隙，修复作用 DNA 连接酶 催化双链 DNA 单链缺口的连接 7、DNA pol 、和的比较 性质 DNA pol DNA pol DNA pol 结构基因 pol A pol B pol C 3-外切酶活性 有 有 有 5-外切酶活性 有 无 无 生物功能 DNA 修复、RNA 引物切除 DNA 修复 染色体 DNA 复制 8、小结：E.coli（原核生物）DNA 复制 9、DNA 准确复制的原因、意义 DNA 分子独特的双螺旋结构，提供精确地模板 原因 通过碱基互补配对保证了复制的准确无误 意义：经遗传信息从亲代传给子代，保持了遗传信息的稳定性、连续性。 第五章 DNA 的损伤、修复和突变 1、导致 DNA 损伤的因素 细胞内在的因素和环境中的因素都有可能导致 DNA 损伤。 内在因素：、DNA 结构本身的不稳定 、DNA 复制过程中自然发生的错误、主要是碱基错配 、细胞内活性氧（ROS）带来的破坏作用 环境因素：、化学因素：化学诱变剂、烷基化试剂和癌症化疗试剂 、物理因素：紫外辐射和离子辐射 2、DNA 损伤的类型及导致的因素 不同的因素造成不同的损伤，一般根据损伤的部位，DNA 损伤可分为碱基损伤和 DNA 链 的损伤。 碱基损伤：碱基丢失：随着细胞受热或 pH 降低降低而加剧 碱基转换：自发地或化学试剂如亚硝酸作用 碱基修饰：化学试剂、生物试剂或 ROS 直接作用碱基造成 碱基交联：紫外线照射导致 碱基错配：DNA 复制过程中 3 中脱氧核苷三磷酸浓度的失调、碱基的互变异 构或碱基之间的差别不足以让聚合酶正确区分。 DNA 链的损伤：链的断裂：离子辐射（X 射线和 射线）和某些化学试剂的作用，例 如博来霉素 过程 酶和蛋白 作用 解链酶 解开 DNA 双链 拓扑异构酶 松弛超螺旋 SSB 1、防止复性 2、防止被水解 起 始 引物酶 合成 RNA 引物 延长 DNA-pol DNA 链的延伸、校读 DNA-pol 切除引物，填补空隙，校读终 止 DNA 连接酶 连接 DNA 片段 DNA 链的交联：双功能试剂的作用，如顺铂和丝裂霉素 C DNA 与蛋白质之间的交联，UV 3、DNA 的修复 DNA 修复分为直接修复、切除修复、双链断裂修复、易错修复和重组修复等。 4、点突变： 点突变也称为简单突变或单一位点突变。其最主要的形式为碱基对置换，专指 DNA 分子 单一位点上所发生的碱基对改变，分为转换和颠换两种形式。转换是指两种嘧啶碱基（T 和 C）或两种嘌呤碱基（A 和 G）之间的相互转变，颠换是指嘧啶碱基和嘌呤碱基之间的 互变。有时，发生在单个位点上的少数核苷酸缺失或插入也被视为点突变。 发生在蛋白质基因编码区的点突变有三种不同的后果： 突变的密码子编码同样的氨基酸，这样的突变对蛋白质的结构和功能不会产生任何影响， 因此被称为沉默突变或同义突变 突变的密码子编码不同的氨基酸，导致一种氨基酸残基取代另一种氨基酸残基，这样的 突变可能对蛋白质的功能不产生任何影响（中性的）或影响微乎其微，也可能产生灾难 性的影响而带来分子病，如镰刀形贫血和囊性纤维变性等。由于突变导致出现了错误的 氨基酸，因此，这样的突变被称为错义突变。 突变的密码子变为终止密码子或者相反，前者因为终止密码子的提前出现可导致一条多 肽链被截短，被称为无义突变。 5、移码突变 移码突变又称移框突变，是指在一个蛋白质基因的编码区发生的一个或多个核苷酸（非 3 的整数倍）的缺失或插入。 第七章 RNA 的生物合成 1、DNA 转录与 RNA 转录的区别 DNA 复制与转录的不同点 性质 复制 转录 模板 合成方式 原料 聚合酶 碱基配对 引物 产物 两股链均复制 半保留复制 dNTP DDDP A-T、G-C 需要 子代双链 DNA 模板链局部 不对称转录 NTP DDPP A-U、T-A、G-C 不需要 mRNA、tRNA、rRNA 相同点：模板：均为 DNA 遵循碱基配对原则 地点：细胞核 新链方向 5-3 条件：ATP、Mg2+ 都生成磷酸二酯键 2、什么是不对称转录 与 DNA 复制所不同，转录只发生在 DNA 分子上具有转录活性的区域。对于一个 DNA 分 子来说，并不是所有的区域都能被转录，及时能转录的区域也不是每时每刻都在转录。此 外，DNA 两条链也并不是都会被转录。某些基因以 DNA 的这一条链作为模板，而某些基 因以另一条链作为模板，对于某一特定的基因来说，DNA 分子上作为模板的那一条链被称 为模板链，与模板链互补的那一条链被称为编码链。 3、转录的酶学，真核、原核 真细菌的 RNA pol 分为核心酶和全酶两种形式。 全酶由核心酶和 因子组装而成(2 ) 真细菌的 RNA pol 都受到利福霉素和利链霉素的特异性抑制。 真核细胞 5 中 RNApol 结构与功能的比较 名称 细胞中的定位 组成 对 鹅膏蕈碱的敏感 性 对放线菌 D 的敏感性 RNApol RNApol RNApol 线粒体 RNApol 叶绿体 RNApol 核仁 核质 核质 线粒体基质 叶绿体基质 多个亚基组成 多个亚基组成 多个亚基组成 单体酶 类似于原核细胞 不敏感 高度敏感 中度敏感 不敏感 不敏感 非常敏感 轻度敏感 轻度敏感 敏感 敏感 4、原核生物是通过什么机制来达到转录的终止的 原核系统转录的终止有两种方式：一种依赖于被称为 因子的蛋白质因子；另一种方式则 不需要 因子，而需要 RNA 转录物 3端一段被称为终止子的序列 5、RNA 除了可以通过 DNA 转录产生以外，某些 RNA 病毒还可以 RNA 作为模板通过 RNA 转录或复制产生。 第八章 转录后加工 1、真核细胞 RNA 前体的后加工过程 5端“加帽” 3端水解 3端添尾 剪切拼接 2、帽子的功能 有助于某些 mRNA 前体的正确拼接 有助于成熟的 mRNA 转运出细胞核 保护 mRNA，避免核酸酶降解 增强 mRNA 的可翻译性 mRNA 除了几种病毒都是戴帽子的。 3、尾巴的本质与功能 尾巴的本质是一段多聚腺苷酸序列（poly A） Poly A 尾巴至少具有五个功能： 提高 mRNA 的稳定性 增强 mRNA 的可翻译性，提高 mRNA 翻译的效率 影响最后一个内含子的切除 某些先天缺乏终止密码子的 mRNA 通过加尾反应创造终止密码子 UGA（在 UG 序列后 价位产生 UGA）或 UAA（在 UA 序列后价位产生 UAA） 通过选择性加尾调节基因的表达 然而，Poly A 尾巴并不是 mRNA 反应必不可少的，因为某些 mRNA 虽然没有尾巴，但仍 然能够被有效地翻译，比如组蛋白的 mRNA。 四、基因断裂在真核生物及病毒的基因组中都是很普遍的现象，绝大多数的蛋白质基因都 是断裂的，只有少数是连续的。 五、核酶是具有催化性质的 RNA 第九章 蛋白质的生物合成 1、 原料：mRNA，tRNA，rRNA，氨基酸 场所：核糖体 模板：mRNA 2、核糖体的功能部位： （1）A 部位，即氨酰 tRNA 结合部位，也称为受体部位； （2）P 部位，即肽酰 tRNA 结合部位，也称为供体部位； （3）E 部位，即空载 tRNA 在离开核糖体之前与核糖体临时结合的部位； （4）肽酰转移酶活性部位，该部位负责催化肽键的形成。 3、mRNA 是翻译的模板，由它直接指导蛋白质的合成。 作为翻译模板的原因：其内部至少含有一个由起始密码子开始、以终止密码子 结束的一段由连续的核苷酸序列构成的开放阅读框（ORF） ，ORF 内的核苷酸 序列直接决定翻译出来的多肽链的氨基酸序列。 原核生物的 mRNA 一般是含有多个 ORF 的多顺反子 mRNA。 真核生物 mRNA 通常是只有一个 ORF 的单顺反子，一般只编码一个蛋白。 4、tRNA 在翻译中的功能： 将氨基酸运载到核糖体 通过其反密码子与 mRNA 上的密码子之间的相互作用对遗传密码进行解码， 将其最终转化成多肽链上的氨基