生物化学(中国医科大学临床药学)

第一章 蛋白质的结构与功能1.20种氨基酸的分类及特殊氨基酸1）、非极性脂肪族氨基酸：甘氨酸Gly(无手性碳原子，无旋光，不属于L-氨基酸)、丙氨酸Ala(A)缬氨酸Vla(V)亮氨酸Leu异亮氨酸Ile脯氨酸Pro（亚氨基酸）极性中性氨基酸：Ser、Cys（可形成二硫键，成为胱氨酸）、Met、Asn、Gln、Thr芳香族氨基酸（不带电荷）：Trp、Tyr、Phe酸性氨基酸（中性aq中带负电荷）：Asp、Glu碱性氨基酸（中性aq中带正电荷）：Lys、Arg、His2）、含羟基（-OH）和含磷酸化修饰位点氨基酸：丝苏酪（师叔咯）Ser、Thr、Tyr含共轭双键有280nm紫外吸收氨基酸：色酪 2.GSH的结构及生物学功能谷氨酸-羧基与半胱氨酸的氨基组成l 保护体内蛋白质或酶分子中的巯基免遭氧化，使其处于活性状态l 还原细胞内产生的H2O2，使其变成H2Ol GSH的巯基有嗜核特性，保护机体免遭毒物损害3.蛋白质的一、二、三、四级结构1）一级结构：l 蛋白质的一级结构指肽链中氨基酸的排列顺序l 氨基酸的排列顺序是从左到右的，即从N-末端到C-末端的l 维持一级结构的作用力：肽键、二硫键2）二级结构：l 定义：蛋白质分子中某一段肽链的局部空间排列，即该段肽链主链骨架原子的相对空间位置，不涉及氨基酸残基侧链的构象。l 维持二级结构的作用力：氢键3）三级结构：l 定义：整条肽链中全部氨基酸残基的相对空间位置。即肽链中所有原子在三维空间的排布位置。l 维持三级结构的主要作用力：疏水键、氢键、盐键和Van der Waals力等。4）四级结构：l 蛋白质分子中各亚基的空间排布及亚基接触部位的布局和相互作用，称为蛋白质的四级结构。l 亚基之间的结合力主要是：氢键、离子键4.肽单元、蛋白质二级结构分类及-螺旋的结构要点1）肽单元：参与肽键的6个原子Ca1、C、O、N、H、Ca2位于同一平面，Ca1和Ca2在平面上所处的位置为反式（trans）构型，此同一平面上的6个原子构成了所谓的肽单元2）蛋白质二级结构的形式：l a-螺旋l b-折叠l b-转角l 无规卷曲3）a-螺旋结构特点l 多肽链主链围绕中心轴形成右手螺旋，侧链伸向螺旋外侧l 每个螺旋3.6个氨基酸，螺距0.54nml 每个肽键的亚氨基和第四个肽键的羰基氧形成的氢键保持螺旋稳定，氢键与螺旋长轴基本平行5.Motif、结构域、subunit1）Motif：蛋白质分子中，二个或三个具有二级结构的肽段，在空间上相互接近，形成一个具有特殊功能的空间构象，被称为模体（motif）。2）结构域：大分子蛋白质的三级结构常可分割成一个或数个球状或纤维状的区域，折叠得较为紧密，各行使其功能，称为结构域3）subunit：有些蛋白质分子含有二条或多条多肽链，每一条多肽链都有完整的三级结构，称为蛋白质的亚基（subunit）。6.蛋白质的理化性质（蛋白质变性、蛋白质等电点）1）蛋白质变性：l 蛋白质变性（denaturation）：在某些物理或化学因素作用下，使蛋白质的空间构象破坏，即有序的空间结构变成无序的空间结构，从而导致其理化性质改变和生物活性的丧失。2）蛋白质等电点：l 蛋白质的等电点（isoelectric point，pI）：当蛋白质溶液处于某一pH时，蛋白质解离成正、负离子的趋势相等，即成为兼性离子，净电荷为零，此时溶液的pH称为蛋白质的等电点。附：pIpH时带正电！7.影响-螺旋的结构因素1）脯氨酸的刚性五元环，影响氢键形成，不形成-螺旋2）多个酸性或碱性氨基酸残基相邻，由于同性电荷彼此相斥，妨碍-螺旋的形成3）侧链较大的氨基酸残基，如天冬酰胺、亮氨酸等，也影响-螺旋形成第二章 酶1.酶的分子结构、酶的活性中心、同工酶1）酶的分子结构：全酶=酶蛋白+辅助因子，只有全酶才具有催化活性，辅助因子包括：金属离子和小分子有机化合物l 金属酶（metalloenzyme）：金属离子与酶结合紧密，提取过程中不易丢失。 l 金属激活酶（metal-activated enzyme）：金属离子为酶的活性所必需，但与酶的结合不甚紧密。金属离子的作用： l 参与催化反应，传递电子；l 在酶与底物间起桥梁作用；l 稳定酶的构象；l 中和阴离子，降低反应中的静电斥力等小分子有机化合物称为辅酶：辅酶在催化中的作用如下2） 酶的活性中心：l 必需基团（essential group）酶分子中氨基酸残基侧链的化学基团中，与酶活性密切相关的化学基团（活性中心的有：结合基团和催化基团）。l 酶的活性中心（active center）或称活性部位：指必需基团在空间结构上彼此靠近，组成具有特定空间结构的区域，能与底物特异结合并将底物转化为产物。3）同工酶：l 定义：是指催化相同的化学反应，但酶蛋白的分子结构、理化性质乃至免疫学性质不同的一组酶。附：正常血清LDH2的活性高于LDH1，心肌梗死可见LDH1大于LDH2肝病时LDH5活性增高。2.酶的特性不同点：l 酶的高效性l 酶的高度特异性l 酶的可调节性l 酶活性的不稳定性相同点：l 在反应前后没有质和量的变化l 只能催化热力学允许的化学反应l 只能加速可逆反应的进程，而不改变反应的平衡点3.米-曼氏方程及Km、Vm值的意义1）方程：V=Vmax*S/Km+S2）Km值：等于酶促反应速率为最大反应速率一半时的底物浓度，单位是mol/L。意义：1) Km是酶的特征性常数之一； 2) K3K2时， Km可近似表示酶对底物的亲和力3）Vm定义：Vm是酶完全被底物饱和时的反应速率，与酶浓度成正比。意义：Vmax=K3 E如果酶的总浓度已知，可从Vmax计算酶的转换数(turnover number)，即动力学常数K3。4.酶的3种可逆性抑制作用作用特征竞争性抑制非竞争性抑制反竞争性抑制与I结合的组分EE、ESES表观Km增大不变减小Vmax不变降低降低附：不可逆性抑制作用：解磷定解除有机磷化合物对羟基酶的抑制作用；富含巯基的二巯基丙醇解重金属毒5.酶的化学修饰调节和变构调节的异同点变构调节（allosteric regulation）：一些代谢物可与某些酶分子活性中心外的某部分可逆地结合，使酶构象改变，从而改变酶的催化活性，此种调节方式称变构调节。l 变构效应剂与活性中心以外的调节部位以非共价键结合l 常由多个亚基构成，具有四级结构，含有催化亚基和调节亚基（或催化部位和调节部位）l 酶空间构象的改变，使酶的活性发生改变l 不服从米曼氏方程，S-V关系曲线为S型l 是一种快速的调节方式化学修饰调节：在其他酶的催化作用下，某些酶蛋白肽链上的一些基团可与某种化学基团发生可逆的共价结合，从而改变酶的活性，此过程称为共价修饰或化学修饰。l 与酶的某些基团发生可逆的共价键的结合l 受共价修饰的酶存在有（高）活性和无（低）活性两种形式l 是一种酶促反应，具有放大效应（级联效应）l 是体内经济、有效的快速调节方式6.酶原激活酶原 (zymogen)有些酶在细胞内合成或初分泌时只是酶的无活性前体，此前体物质称为酶原。酶原的激活在一定条件下，酶原分子结构发生变化，暴露或形成活性中心，转变成具有活性的酶的过程。酶原的激活意义：l 避免细胞产生的酶对细胞进行自身消化，并使酶在特定的部位和环境中发挥作用，保证体内代谢正常进行。l 有的酶原可以视为酶的储存形式。在需要时转变成有活性的酶，发挥其催化作用。第三章 生物氧化概念：呼吸链、氧化磷酸化、底物水平磷酸化、P/O比值1）呼吸链定义：代谢物脱下的成对氢原子（2H）通过线粒体内膜的多种酶和辅酶所催化的连锁反应逐步传递，最终与氧结合生成水，这一系列酶和辅酶称为呼吸链(respiratory chain)又称电子传递链(electron transfer chain)。2）氧化磷酸化：指在呼吸链电子传递过程中偶联ADP磷酸化，生成ATP，又称为偶联磷酸化。是体内生成ATP的主要方式。3）底物水平磷酸化：与脱氢反应偶联，生成底物分子的高能键，使ADP（GDP）磷酸化生成ATP（GTP）的过程。不经电子传递。4）P/O比值：指氧化磷酸化过程中，每消耗1/2摩尔O2所生成ATP的摩尔数（或一对电子通过氧化呼吸链传递给氧所生成ATP分子数）。1.呼吸链的组成及其作用1）. 复合体作用是将NADH+H+中的电子传递给泛醌电子传递：NADHFMNFe-SCoQ2）. 复合体作用是将电子从琥珀酸传递到泛醌电子传递：琥珀酸FADFe-S CoQ3）. 复合体作用是将电子从还原型泛醌传递给细胞色素c电子传递过程：CoQCytb Cytc1Cytc4）. 复合体将电子从细胞色素c传递给氧电子传递：CytcCytaa3O22.呼吸链的排列顺序NADHFMN(Fe-S)CoQCytb Cytc1CytcCytaa3O2琥珀酸FAD(Fe-S) 3.氧化磷酸化偶联部位：复合体、1) NADH与CoQ之间；2) CoQ与Cyt c之间；3) Cyt c与氧之间。l NADH氧化呼吸链存在3个偶联部位， P/O比值等于2.5，即产生2.5molATP。l 琥珀酸氧化呼吸链存在2个偶联部位， P/O比值等于1.5，即产生1.5molATP。4.影响氧化磷酸化的因素1)、呼吸链抑制剂阻断呼吸链中某些部位电子传递l Complex ：鱼藤酮、粉蝶霉素A、异戊巴比妥l Complex ：萎锈灵l Complex ：抗霉素A、二巯基丙醇、粘噻唑菌醇l Complex ：CO、CN-、N3-及H2S2)、解偶联剂 破坏电子传递链建立的质子电化学梯度，使氧化与磷酸化偶联过程脱离l 二硝基苯酚(DNP)：脂溶性，可在线粒体内膜自由移动l 棕色脂肪组织线粒体 (解偶联蛋白)产热御寒l 新生儿硬肿症缺乏棕色脂肪组织3)、氧化磷酸化抑制剂抑制ADP磷酸化，继而也抑制电子传递l 寡霉素：可阻止质子从F0质子通道回流，抑制ATP生成。此时由于线粒体内膜两侧电化学梯度增高影响呼吸链质子泵的功能，继而抑制电子传递4)ADP的调节作用l 是主要调节因素l ADP，氧化磷酸化5)甲状腺激素l Na+, K+ATP酶和解偶联蛋白基因表达均增加6)线粒体DNA突变 l 与线粒体DNA病及衰老有关B-羟丁酸生成ATP数:3琥珀酸生成ATP数:2抗坏血酸生成ATP数:1细胞色素C生成ATP数:1丙氨酸：15ATP甘油：16.5或18.5ATP合成一分子尿酸：4ATP第四章 糖代谢概念：糖酵解、有氧氧化、乳酸循环、糖异生糖酵解：在缺氧情况下，葡萄糖或糖原分解成乳酸（lactate）的过程糖的无氧氧化，又称为糖酵解（glycolysis）。有氧氧化概念：指在机体氧供充足时，葡萄糖彻底氧化成H2O和CO2，并释放出大量能量的过程。是机体主要供能方式。部位：胞质及线粒体乳酸循环：当肌肉在缺氧或剧烈运动时，肌糖原经酵解产生大量乳酸，通过血液循环运到肝脏，在肝内异生为葡萄糖，葡萄糖可再经血液返回肌肉利用，这个循环称为乳酸循环，也叫Cori循环。乳酸循环的形成是由于肝和肌组织中酶的特点所致。糖异生概念：指从非糖化合物（乳酸、甘油、生糖氨基酸等）转变为葡萄糖或糖原的过程。部位：主要在肝、肾细胞的胞质及线粒体1. 糖酵解的关键酶己糖激酶 、 6-磷酸果糖激酶-1、丙酮酸激酶 （变构调节和化学修饰调节） 2.糖有氧氧化的关键酶柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶、-酮戊二酸脱氢酶复合体3.葡萄糖氧化分解的能量生成反应辅酶最终获得ATP第一阶段（胞质） 葡萄糖6-磷酸葡萄糖-1 6-磷酸果糖1,6-二磷酸果糖-1 23-磷酸甘油醛21,3-二磷酸甘油酸2NADH3或5* 21,3-二磷酸甘油酸23-磷酸甘油酸2 2磷酸烯醇式丙酮酸2丙酮酸2第二阶段（线粒体基质） 2丙酮酸2乙酰CoA2NADH5第三阶段（线粒体基质） 2异柠檬酸2-酮戊二酸2NADH5 2-酮戊二酸2琥珀酰CoA2NADH5 2琥珀酰CoA2琥珀酸2 2琥珀酸2延胡索酸2FADH23 2苹果酸2草酰乙酸2NADH5由一个葡萄糖总共获得30或324.磷酸戊糖途径的关键酶和生理意义6-磷酸葡萄糖脱氢酶生理意义：l 为核酸的生成提供核糖 l 提供NADPH作为供氢体参与多种代谢反应l NADPH是体内许多合成代谢的供氢体l NADPH参与体内羟化反应l NADPH还用于维持谷胱甘肽（GSH）的还原状态5.糖异生的4个关键酶丙酮酸羧化酶（辅基为生物素）、磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶、果糖双磷酸酶-1和葡萄糖-6-磷酸酶。6.乳酸循环的过程及生理意义l 乳酸循环是一个耗能的过程2分子乳酸异生成G共消耗6个ATPl 乳酸循环的生理意义l 防止乳酸的堆积引起酸中毒l 乳酸再利用，避免了乳酸的损失7.糖原合成与分解的调节两种酶磷酸化或去磷酸化后活性变化相反；两酶均可受磷酸化修饰糖原合酶P：失活抑制糖原合成糖原磷酸化酶P：有活性促进糖原分解第五章 脂类代谢概念：必需脂肪酸、脂肪动员、激素敏感性甘油三酯脂肪酶、酮体必需脂肪酸：机体必需但自身又不能合成或合成量不足，必须从植物油中摄取的脂肪酸叫必需脂肪酸。包括亚油酸、亚麻酸和花生四烯酸。脂肪动员定义：脂肪组织中储存的甘油三酯，被脂肪酶逐步水解为游离脂肪酸（FFA）及甘油，并释放入血以供其他组织氧化利用的过程。甘油三酯脂肪酶：活性低，是脂肪动员（甘油三酯分解代谢）的限速酶，受多种激素调控，又称为激素敏感性甘油三酯脂肪酶（HSL）。酮体概念：酮体是乙酰乙酸、b-羟丁酸和丙酮三者的统称。酮体是脂酸在肝分解氧化时特有的中间代谢产物。关键酶：羟甲戊二酸单酰CoA合酶（HMG CoA合酶）1. 脂肪酸-氧化的关键酶和能量计算脂酰CoA脱氢酶每轮循环四个重复步骤：脱氢、水化、再脱氢、硫解 产物：1分子乙酰CoA1分子少两个碳原子的脂酰CoA1分子NADH+H+1分子FADH2 2.酮体生成的过程，关键酶关键酶：羟甲戊二酸单酰CoA合酶（HMG CoA合酶）3磷脂的合成途径，磷脂酶作用部位（这里有点乱，自己看书）4.胆固醇合成的关键酶羟甲戊二酸单酰CoA还原酶（HMG CoA还原酶）5.胆固醇的转化（一）转变为胆汁酸（二）转化为类固醇激素（三）转化为VD3的前体胆汁酸肠肝循环胆汁酸随胆汁排入肠腔后，通过重吸收经门静脉又回到肝，在肝内转变为结合型胆汁酸，经胆道再次排入肠腔的过程。6.血浆脂蛋白的分类，生成部位和功能（P151）l CM含甘油三酯最多，其次是VLDL；l LDL含胆固醇及胆固醇酯最多；l HDL含蛋白质最多。apo A I 激活LCAT，促进胆固醇酯化apo A II 激活肝脂酶（HL）apo C II 激活脂蛋白脂酶（LPL）第六章 氨基酸代谢概念：腐败作用、必需氨基酸、氨基酸的代谢库、一碳单位、联合脱氨基作用 肠道细菌对未被消化的蛋白质及其消化产物所起的分解作用，称为腐败作用（putrefaction）。. 必需氨基酸：人体营养需要，而又不能自身合成，必须由食物供应的氨基酸。共8种：Val、Ile、 Leu、 Phe、Met、Trp、Thr、Lys。 食物蛋白质经消化吸收产生的氨基酸（外源性氨基酸）与体内组织蛋白质降解生成的氨基酸以及其它物质经代谢转变而来的氨基酸（内源性氨基酸）混在一起，分布于体内各处，参与代谢，称为氨基酸代谢库（metabolic pool）。 某些氨基酸在分解代谢过程中产生的含有一个碳原子的基团，称为一碳单位（one carbon unit）。一碳单位不能游离存在，常与四氢叶酸（tetrahydrofolic acid，FH4）结合而转运和参加代谢。 在转氨酶和谷氨酸脱氢酶的联合作用下，使各种氨基酸脱下氨基的过程。它是体内各种氨基酸脱氨基的主要形式。其逆反应也是体内生成非必需氨基酸的途径。1. 氨基酸的脱氨基作用脱氨基的方式：1)转氨基作用丙氨酸氨基转移酶（alanine aminotransferase, ALT或glutamic pyruvic transaminase, GPT）：肝中活性最高天冬氨酸氨基转移酶（aspartate amino-transferase, AST或glutamic oxalo-acetic transaminase, GOT）：心肌中活性最高2)L-谷氨酸通过L-谷氨酸脱氢酶催化脱去氨基反应可逆。L-谷氨酸脱氢酶为不需氧脱氢酶，辅酶为NAD+或NADP+。1）与2）相结合联合脱氨基作用3）嘌呤核苷酸循环（P188）4）氧化脱氨基作用（生成过氧化氢，此外还有氧化呼吸链，-氧化中生成）2.鸟氨酸循环的过程，关键酶过程（P193）精氨酸代琥珀酸合成酶3甲硫氨酸循环的过程，生理意义过程（P199）SAM为活性蛋氨酸，SAM中的甲基为活性甲基。SAM是体内最重要的甲基供体。N5-CH3-FH4是甲基的间接供体。转甲基酶的辅酶为Vit B124.一碳单位的来源及辅酶一碳单位主要来源于Ser、Gly、His、Trp的分解代谢。四氢叶酸5.氨的来源、去路及转运来源（一）氨基酸脱氨基作用和胺类分解均可产生氨（二）肠道细菌腐败作用产生氨4g/日（三） 肾小管上皮细胞分泌的氨主要来自谷氨酰胺去路氨在肝合成尿素是氨的主要去路转运（一）通过丙氨酸-葡萄糖循环氨从肌肉运往肝（二）通过谷氨酰胺氨从脑和肌肉等组织运往肝或肾第七章 核酸的结构和功能1. 概念：核酸的一级结构，解链温度（Tm），DNA变性，核酸分子杂交1）核酸的一级结构（primary structure）是构成核酸的核苷酸或脱氧核苷酸从5-末端到3-末端的排列顺序，也就是核苷酸序列（nucleotide sequence）。由于核苷酸间的差异主要是碱基不同，所以也称为碱基序列。方向性：通常规定53为正向 附：戊糖与碱基化学键：嘌呤糖苷键（C1N9）嘧啶糖苷键（C1-N1），戊糖与磷酸化学键：磷脂键，2）Tm：变性是在一个相当窄的温度范围内完成，在这一范围内，紫外光吸收值达到最大值的50%时的温度称为DNA的解链温度，又称融解温度(melting temperature, Tm)。其高低与G+C含量和分子大小成正比。（50%DNA解链）3）定义：在某些理化因素作用下，DNA双链互补碱基之间氢键断裂，双螺旋结构松散，解开成两条单链的过程。DNA变性只改变其二级结构，而不改变其核苷酸序列，即一级结构不变。4）在DNA变性后的复性过程中，如果将不同种类的DNA单链分子或RNA分子放在同一溶液中，只要两种单链分子之间存在着一定程度的碱基配对关系，在适宜的条件（温度及离子强度）下，就可以在不同的分子间形成杂化双链(heteroduplex)。这种杂化双链可以在不同的DNA与DNA之间形成，也可以在DNA和RNA分子间或者RNA与RNA分子间形成。这种现象称为核酸分子杂交。2. 简述RNA与DNA的主要不同点。碱基不完全相同，DNA是双链RNA是单链，生理作用不同3.B型DNA双螺旋结构要点。1. DNA是反向平行、右手螺旋的互补双链结构 脱氧核糖基-磷酸基骨架位于螺旋外侧，碱基位于内侧，两条链通过碱基间的氢键相连，A对T有两个氢键，C对G有三个氢键，这种A-T、C-G配对的规律，称为碱基互补规则。碱基平面与螺旋的长轴垂直。2.DNA双链螺旋直径2nm，每圈螺旋含10个碱基对(bp)，螺距为3.4nm。表面存在一个大沟(major groove)和一个小沟(minor groove)。3.维持双螺旋稳定的因素：横向为互补碱基间的氢键，纵向为碱基平面间的疏水性碱基堆积力（base stacking interaction）。4. 真核生物mRNA的结构特点。l 1）5末端的帽结构；l 2）3-末端多聚A尾结构；l 3）携带遗传密码子。 5. tRNA的结构特点？（一） tRNA的一级结构特点1. 含 1020% 稀有碱基，如 DHU、TyC ；2. 3-末端为 -CCA-OH；（二）tRNA的二级结构三叶草形（三）tRNA的三级结构 倒L形6. 试述RNA的种类及其主要功能。第八章 核苷酸的代谢1. 概念：从头合成途径、补救合成途径、核苷酸的抗代谢物1）从头合成途径概念：利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位和CO2 等简单物质为原料，经过一系列酶促反应，合成核苷酸的途径。这是主要合成途径。主要在肝脏进行。2）补救合成途径概念利用体内游离的嘌呤或嘌呤核苷，经过简单的反应，合成嘌呤核苷酸的过程，称为补救合成（或重新利用）途径。3）核苷酸的抗代谢物：5-FU是胸腺嘧啶的类似物嘌呤类似物氨基酸类似物叶酸类似物6-巯基嘌呤6-巯基鸟嘌呤8-氮杂鸟嘌呤等氮杂丝氨酸等氨蝶呤氨甲蝶呤等2. AMP C6、GMP C2、C8及CTP C4的氨基和dTMP C5的甲基供体各是什么？C6来自CO2，C2C8来自甲酰基（一碳单位）C4来自甘氨酸C5来自天冬氨酸3试从合成原料及合成程序方面比较嘌呤核苷酸与嘧啶核苷酸从头合成的异同点。嘌呤原料：CO2、甘氨酸、天冬氨酸、谷氨酰胺、甲酰基嘧啶原料：CO2、天冬氨酸、谷氨酰胺程序方面：嘌呤先与磷酸核糖相连再成环，嘧啶是先合成嘧啶环，然后再与磷酸核糖相连而成。4. 试述PRPP在核苷酸代谢中的重要性。l PRPP是重要的中间代谢物，它不仅参与嘌呤核苷酸的从头合成，而且参与嘧啶核苷酸的从头合成及两类核苷酸的补救合成。是5-磷酸核糖的活性供体；l PRPP合成酶和酰胺转移酶为关键酶。5. 氨甲酰磷酸合成酶（CPS）和有何区别？6. 脱氧胸腺嘧啶核苷酸、脱氧核糖核苷酸和胞嘧啶核苷酸各在几磷酸水平上合成的？二磷酸（具体看书）P2117. 嘌呤碱、尿嘧啶、胞嘧啶及胸腺嘧啶的代谢终产物各是什么？嘌呤核苷酸的分解代谢终产物是尿酸，后三个是尿素，水，二氧化碳第九章 DNA的生物合成1、概念（1）基因（2）复制（3）DNA的半保留复制（4）中心法则（5）冈崎片段（6）复制子（7）Klenow片段（8）端粒（9）端粒酶（10）逆转录（11）突变1）基因为生物活性产物编码的DNA功能片断，产物主要是蛋白质或是各种RNA。2）复制是指遗传物质的传代，以母链DNA为模板合成子链DNA的过程。3）DNA生物合成时，母链DNA解开为两股单链，各自作为模板(template)按碱基配对规律，合成与模板互补的子链。子代细胞的DNA，一股单链从亲代完整地接受过来，另一股单链则完全重新合成。两个子细胞的DNA都和亲代DNA碱基序列一致。这种复制方式称为半保留复制。4） 复制 转录 翻译DNA-RNA-蛋白质 逆转录5）1968年日本生化学者冈崎用电镜及放射自显影技术，观察到DNA复制中出现一些不连续的片段，将这些不连续的片段称为冈崎片段。6）习惯上把两个相邻起始点之间的距离定为一个复制子(replicon) 。7）DNA-pol1水解小片段具有5 3外切酶活性。大片段又称Klenow片段，具有5 3聚合酶活性和3 5 核酸外切酶活性8）端粒（telomere）是指真核生物染色体线性DNA分子末端的结构部分，通常膨大成粒状。9）端粒酶是一种RNA-蛋白质复合体,它可以其RNA为模板，通过逆转录过程对末端DNA链进行延长。（端粒酶RNA (human telomerase RNA, hTR)端粒酶协同蛋白(human telomerase associated protein 1, hTP1)端粒酶逆转录酶(human telomerase reverse transcriptase, hTRT)） 10）以RNA为模板，合成与其互补的DNA的过程。11）遗传物质的结构改变而引起的遗传信息改变，均可称为突变。从分子水平来看，突变就是DNA分子上碱基对的改变。 2. 如何用实验证明DNA的半保留复制？Meselson-Stahl的密度梯度实验3. 参与DNA复制的酶类有哪些？各有何作用？（一）解螺旋酶l 又称rep蛋白或DnaB；l 作用是利用ATP供能，解开DNA双链；l 解螺旋酶在DnaA、DnaC蛋白的协助下，共同完成复制起始过程中解开DNA双链的工作。 （二）单链DNA结合蛋白SSB (single stranded DNA binding protein,SSB)l SSB的作用：维持模板处于单链状态并保护单链的完整。（三）DNA拓扑异构酶改变DNA拓扑构象，理顺DNA链。（四）DNA聚合酶（五）DNA连接酶4. 原核生物和真核生物的DNA聚合酶有何区别？原核催化DNA聚合参与DNA损伤的应急状态修复修复合成、切除引物、填补空隙功 能-+5 3外切酶活性+3 5外切酶活性+5 3聚合酶活性pol IIIpol IIpol I真核DNA pol分子量(kDa)16.54.014.012.525.553聚合酶活性中低高高高53核酸外切酶活性35核酸外切酶活性功 能引物酶活性应急修复催化线粒体DNA复制复制主要聚合酶，解螺旋酶活性填补空隙，修复，即时校读相当于III相当于I5. 简述DNA复制的体系。l 底物(substrate): dATP, dGTP, dCTP, dTTPl 聚合酶(polymerase): 依赖DNA的DNA聚合酶，简写为 DNA-poll 模板(template) : 解开成单链的DNA母链l 引物(primer): 提供3-OH末端使dNTP可以依次聚合 l 其他的酶和蛋白质因子：拓扑异构酶、解螺旋酶、单链DNA结合蛋白、引物酶、连接酶等6. DNA复制和逆转录有何异同？习题册P607. 根据分子改变，突变分为哪几种？l 错配 (mismatch)l 缺失 (deletion)l 插入 (insertion)l 重排 (rearrangement)8. DNA损伤的修复方式有哪几种？简述切除修复的过程。l 错配修复l 直接修复l 切除修复（是最重要和有效的修复机制）l 重组修复l SOS修复第十章 RNA的生物合成1.概念（1）转录 （2）不对称转录（3）结构基因（4）核心酶（5）外显子 （6）内含子（7）模板链 （8）启动子 （9）核酶（10）Pribnow盒1）一是DNA指导的RNA合成，也叫转录，此为生物体内的主要RNA合成方式。另一种是RNA指导的RNA合成(RNA-dependent RNA synthesis)，也叫RNA复制(RNA replication), 常见于病毒。2）在DNA分子双链上，一股链作为模板指引转录，另一股链不转录；模板链并非总是在同一单链上。转录的这种选择性称为不对称转录（asymmetric transcription）。3）DNA分子上能转录出RNA的DNA区段，称为结构基因(structural gene)。4）全称为DNA依赖的RNA聚合酶，简称RNA聚合酶（RNA-pol）。是一个分子量480kD的，由2、和五种亚基组成的六聚体蛋白质。2组成的为核心酶5）外显子在断裂基因及其初级转录产物上出现，并表达为成熟RNA的核酸序列。6）内含子隔断基因的线性表达而在剪接过程中被除去的核酸序列。 7)DNA双链中按碱基配对规律能指引转录生成RNA的一股单链，称为模板链(template strand) 。8)启动子（promoter）是RNA聚合酶结合并启动转录的特异DNA序列。9)自我剪接内含子的RNA具有催化功能称核酶10）10区：一致性序列为TATAAT，又称Pribnow盒，是RNA-pol的结合位点。2. 复制与转录的异同点。同：l 1. 都是酶促的核苷酸聚合过程；l 2. 均以DNA为模板；l 3. 均有磷酸二酯键的生成；l 4. 合成方向均为53；l 5. 都遵从碱基互补配对规律。异：复制转录模板DNA双链DNA的一条链原料dNTP (A、G、C、T)NTP(A、G、C、U)引物需要不需要酶DNA聚合酶(有校读功能)RNA聚合酶(无校读功能)产物双链DNARNA配对A-T、G-CA-U、T-A、G-C3. RNA聚合酶与DNA聚合酶作用的异同点。同：催化聚合的核苷酸以3 5-磷酸二酯键相连接，从而连续地沿5 3方向进行聚合反应异：l RNA-pol催化的聚合反应速率比DNA-pol催化的聚合反应速率慢。 l RNA-pol缺乏3 5外切酶活性，没有校读功能。因此RNA合成的错误率较DNA合成的错误率高很多，约为10-410-5 。l RNA-pol具有解链酶活性，而DNA-pol没有。l 原核生物的 RNA-pol都受利福平和利福霉素(一类抗结核药)的特异性抑制。这类药物能与RNA-pol的b亚基特异结合，从而影响酶的活性。而DNA-pol不受其影响。4. 试述原核生物启动子的结构特点及功能。l 35区：一致性序列为TTGACA，是RNA-pol的辨认位点。l 10区：一致性序列为TATAAT，又称Pribnow盒，是RNA-pol的结合位点。5. 原核生物与真核生物RNA聚合酶有何异同？习题册P66,6. 原核生物与真核生物的转录终止有何不同？ 转录终止指RNA聚合酶在DNA模板上停顿下来不再前进，转录产物RNA链从转录复合物上脱落下来。原核：l 依赖Rho ()因子的转录终止，转录终止信号存在于RNA而非DNA模板。l 非依赖Rho因子的转录终止，DNA模板上靠近终止处，有些特殊的碱基序列，转录出RNA后，RNA产物形成特殊的结构来终止转录。真核：真核生物的转录终止与加尾修饰同时进行，转录不是在polyA的位置终止的，而是超出数百上千个核苷酸才停止，下游常有共同序列AATAAA，再下游还有GT序列，这些序列称为转录终止修饰点，转录过了修饰点后被切除。第十一章 蛋白质的翻译和转录1.概念：翻译、遗传密码、密码的摆动性、mRNA编辑、框移突变、SD序列、信号肽、靶向输送、多聚核糖体1）蛋白质的生物合成，即翻译，就是将核酸中由 4 种核苷酸序列编码的遗传信息，通过遗传密码破译的方式解读为蛋白质一级结构中20种氨基酸的排列顺序 。2）mRNA分子上从5至3方向，由AUG开始，每3个核苷酸为一组，决定肽链上某一个氨基酸或蛋白质合成的起始、终止信号，称为三联体密码(triplet coden)。3）转运氨基酸的tRNA的反密码需要通过碱基互补与mRNA上的遗传密码反向配对结合，但反密码与密码间不严格遵守常见的碱基配对规律，称为摆动配对。这一现象常见于反密码子的第一位碱基与密码子的第三位碱基之间。4）mRNA在核内的初级转录产物称为hnRNA，需要进行多种加工才能成为有功能的成熟的mRNA。5）框移突变是指三联体密码的阅读方式改变，造成蛋白质氨基酸排列顺序发生改变。6）原核生物 mRNA 起始密码前，普遍存在AGGA 序列，因其发现者是 Shine-Dal-garno而称为SD序列。核蛋白体小亚基上的16SrRNA近3-端有与此序列互补的UCCU。因此又称SD序列为核蛋白体结合位点（ribosomal binding site，RBS）。7）分泌性蛋白质的合成过程中，在其N-端先合成一段可被细胞转运系统识别的含疏水氨基酸较多的肽，其作用是把合成的蛋白质送出胞外。这段肽称为信号肽。8）蛋白质合成后需要经过复杂机制，定向输送到最终发挥生物功能的细胞靶部位，这一过程称为蛋白质的靶向输送。 9）一个mRNA分子可同时有多个核蛋白体在进行同一种蛋白质的合成，这种mRNA和多个核蛋白体的聚合物称为多聚核蛋白体。2.简述RNA在蛋白质合成中的作用。mRNA是遗传信息的携带者，按碱基互补配对原则，抄录并传送至核糖体，用以决定其合成蛋白质的氨基酸排列顺序。tRNA活化、搬运氨基酸到核糖体，参与蛋白质的翻译rRNA的作用：l 参与构成核糖体，而核糖体是蛋白质合成的场所;l 为肽链合成所需要的mRNA、tRNA以及多种蛋白因子提供了相互结合的位点和相互作用的空间环境。3.简述原核生物蛋白质生物合成的过程。1）氨基酸活化：分散在胞液中的各种氨基酸需与tRNA结合成活化形式才能被转运至核蛋白体上参与蛋白质合成。2）起始：n 核蛋白体大小亚基分离；n mRNA在小亚基定位结合；n 起始氨基酰-tRNA的结合； n 核蛋白体大亚基结合。3）延长：进位(entrance)成肽(peptide bond formation)转位(translocation4）终止：当mRNA上终止密码出现后，多肽链合成停止，肽链从肽酰-tRNA中释出，mRNA、核蛋白体等分离，这些过程称为肽链合成终止。 4.简述蛋白质生物合成的体系。三种RNA mRNA（messenger RNA, 信使RNA） rRNA（ribosomal RNA, 核蛋白体RNA） tRNA（transfer RNA, 转移RNA）20种氨基酸(AA)作为原料酶及众多蛋白因子，如IF、eIF ATP、GTP、无机离子5.原核生物和真核生物的翻译起始复合物的生成有何异同？原核：核蛋白体大小亚基分离；mRNA在小亚基定位结合；起始氨基酰-tRNA的结合； 核蛋白体大亚基结合。真核：核蛋白体大小亚基分离；起始氨基酰-tRNA结合；mRNA在核蛋白体小亚基就位；核蛋白体大亚基结合。第十二章 基因表达调控1.概念：基因表达、管家基因、操纵子、启动子、增强子、顺式作用元件、反式作用因子、miRNA、siRNA、RNAi1)基因表达=基因转录+翻译。在一定调节机制控制下，基因经历基因激活、转录及翻译等过程，产生具有特异生物学功能的蛋白质分子，赋予细胞或个体一定的功能或形态表型。2)有些基因产物对生命全过程都是必需的或必不可少的。这类基因在一个生物个体的几乎所有细胞中持续表达，通常称为管家基因（housekeeping gene）。3)操纵子(operon)：在原核生物中通常由2个以上的编码序列与启动序列、操纵序列以及其他调节序列在基因组中成簇串联，组成一个基因表达调控单位。4)启动子（promoter），又称启动序列是RNA聚合酶结合并启动转录的特异DNA序列。5)增强子(enhancer)指远离转录起始点、决定基因的时间、空间特异性、增强启动子转录活性的DNA序列，发挥作用的方式通常与方向、 距离无关。6)顺式作用元件包括：启动子，增强子，沉默子。7)参与转录调控的反式作用因子又称为转录调节因子，简称转录因子（transcription factors，TF）。 8)miRNA:l 其长度一般为2025个碱基；l 在不同生物体中普遍存在；l 其序列在不同生物中具有一定的保守性；l 具有明显的表达阶段特异性和组织特异性；l miRNA 基因以单拷贝、多拷贝或基因簇等多种形式存在于基因组中，大多位于基因间隔区。9)siRNA:l 细胞内一类双链RNA(double-stranded RNA，dsRNA)在特定情况下通过一定酶切机制，转变为具有特定长度(2123个碱基)和特定序列的小片段RNA。l 双链siRNA参与RISC组成，与特异的靶mRNA完全互补结合，导致靶mRNA降解，阻断翻译过程。10)RNAi:l 生物宿主对于外源侵入的基因所表达的双链RNA进行切割所产生的2123个核苷酸的小片段RNA(siRNA)，诱发外源基因所表达的mRNA降解。l 由siRNA介导的基因表达抑制作用被称为RNA干涉(RNA interference，RNAi)。2.乳糖操纵子的结构及其作用机制。P3293.增强子的作用特点。（1）增强子即能在基因的上游也可以在下游起作用。（2）可以远距离地实施作用，130kb。 （3）增强子作用无方向性，倒置后仍然有活性。（4）增强子要有启动子才能发挥作用。（5）增强子是通过相应的蛋白因子发挥作用的。（6）增强子对启动子没有严格的专一性，同一增强子可以影响不同类型启动子的转录。但增强子一般具有组织或细胞特异性。许多增强子只在某些细胞或组织中表现活性。 4.简述转录因子常见的DNA结合域的种类及各自的结构特点。1)锌指(zinc finger)l 最常见DNA结合域之一l 约有30个AA残基,其中4个AA残基（2个Cys，2个His或4个Cys） l 与DNA双螺旋大沟结合。 l 存在于多种真核转录因子2)亮氨酸拉链（leucine zipper）由两个a-螺旋肽链单体，部分相互结合形成的二聚体结构3)螺旋-环-螺旋(helix-loop-helix)5.简述RNAi的作用机制。生物宿主对于外源侵入的基因所表达的双链RNA进行切割所产生的2123个核苷酸的小片段RNA(siRNA)，诱发外源基因所表达的mRNA降解。由siRNA介导的基因表达抑制作用被称为RNA干涉(RNA interference，RNAi)。第十三章 基因重组与基因工程1. 概念：克隆、转化、转染、感染、基因工程、转座、限制性核酸内切酶、载体、基因组文库、质粒、cDNA、PCR 1）克隆(clone)：来自同一始祖的相同副本或拷贝的集合。2）通过自动获取或人为地供给外源DNA，导入原核细胞使细胞或培养的受体细胞获得新的遗传表型，称为转化3）通过自动获取或人为地供给外源DNA，导入真核细胞使细胞或培养的受体细胞获得新的遗传表型，称为转染4）病毒将遗传物质传递给细菌的过程。5）基因工程：实现基因克隆所用的方法及相关的工作称基因工程，又称重组DNA工艺学。6）由插入序列和转座子介导的基因移位或重排称为转座(transposition)。7）限制性核酸内切酶(restriction endonuclease, RE)是识别DNA的特异序列, 并在识别位点或其周围切割双链DNA的一类内切酶。8）为携带目的基因，实现其无性繁殖或