分子生物学(上).doc

1 分子生物学 上 分子生物学 上 1 1 细胞学说的奠基人是谁 细胞学说的奠基人是谁 德国植物学家 Schleiden 和德国动物学家 Schwann 证明动植物都是由细胞组成 2 2 英国科学家英国科学家 GriffithGriffith 证明了什么证明了什么 肺炎链球菌感染实验证明了 DNA 是遗传物质 3 3 HershyHershy 和和 ChaseChase 通过噬菌体侵染细菌实验证明了什么通过噬菌体侵染细菌实验证明了什么 分别用 15S 和32P 标记噬菌体蛋白质外壳和核酸 感染未百哦机细菌 观察子代是否有 标记 证实噬菌体 DNA 侵染细菌的实验流程 证明侵染过程中发挥作用的是 DNA 不是蛋白 质 遗传物质是 DNA 而非蛋白质 4 4 19651965 年年 JacobJacob 和和 MonodMonod 提出了什么重要理论提出了什么重要理论 提出并证实了操纵子作为调节细菌细胞代谢的分子机制 与 Iwoff 分享了诺贝尔生理 医学奖 并且首次提出存在一种与染色体脱氧核糖核酸序列互补 能将编码在染色体 DNA 上的遗传信息带到蛋白质合成场所 细胞质 并翻译产生蛋白质的信使核糖核酸 即 mRNA 分子 5 5 CrickCrick 和和 WatsonWatson 为什么获得了诺贝尔生理学奖为什么获得了诺贝尔生理学奖 在 1953 年提出 DNA 的反向平行双螺旋模型 与通过 X 射线衍射证实该结构的 Wilkins 共享诺贝尔生理医学奖 6 6 SangerSanger 和和 GilbertGilbert 发明了什么技术发明了什么技术 DNA 序列分析法 双螺旋测序 7 7 谁发明了谁发明了 DNA DNA 体外扩增技术体外扩增技术 PCR 美国科学家 Mullis 8 8 分子生物学的三大支柱学科是什么分子生物学的三大支柱学科是什么 1 cytology 细胞学 生物体由细胞组成 所有组织的最基本单元 形状相似 高度分化的细胞 细胞的发生与形成是生物界普遍和永久的规律 由此延伸出的 Molecular Cell Biology 分子细胞生物学 细胞的化学组成 细胞器 结构 细胞骨架 生物大分子在细胞中的定为及功能为分子生物学提供基础 2 Genetics 遗传学 由此延伸的分子遗传学研究了基因结构 复制 表达 重组 突变 3 Biochemistry 生物化学 分离 纯化 鉴定细胞内含物质的目标 Nucleic Acid Chemistry Protein Chemistry 9 9 染色体的基本组成成分有哪些染色体的基本组成成分有哪些 基本组政成分 DNA 组蛋白 非组蛋白 少量 RNA 1 DNA 不重复序列 中度重复序列 高度重复序列 卫星 DNA 2 组蛋白 富含 Arg Lys 碱性 AA 带正电荷 与 DNA 带负电荷磷酸基团相互作用 四 种 H1 H2A H2B H3 及 H4 特征 进化上极端保守 H3 H4 H2A H2B H1 无组织特 异性 极少不含 H1 而含 H5 肽链上 AA 分布不对称 修饰作用 甲基化 乙酰化 磷酸化 ADP 核糖基化 H3 H4 作用普遍 H5 富含 Lys 有种特异性 与 H1 无明显血缘关系 3 非组蛋白 序列特异性 DNA 结合蛋白 包括酶类 骨架蛋白 核孔复合物蛋白及肌动 蛋白 肌球蛋白 微管蛋白 原肌蛋白等 HMG 蛋白 DNA 结合蛋白 A24 非组蛋白 它 们也可能是染色质的结构成份 核小体 200 个左右碱基对的 DNA 与四种组蛋白结合而成 1 H2A H2B H3 H4 各两个组成八聚体 为核心 DNA 2 2 146BP 的 DNA 在外 1 75 圈 3 H1 于核心颗粒外 20bp 处 4 两个相邻核小体以 0 80bpDNA 连接 物种间有差异 1010 C C 值悖理值悖理 的定义及基本含义是什么的定义及基本含义是什么 c 值通常是指一种生物单倍体基因组 DNA 的总量 C 值悖理 又叫 c 值反常现象 指真核细胞基因的最大特点是含有大量的重复序列 而且 功能 DNA 序列大多被不编码蛋白质的非功能 DNA 所隔开 真核生物中 DNA 含量的反常现象 内容 1 真核生物中 C 值随生物进化而增加 高等 低等 2 实验证明 两栖动物 哺乳动物 而且两栖中 C 值相差很大 3 由上推断 许多 DNA 不编码蛋白质 无生理功能 1111 原核细胞原核细胞 DNADNA 的基本特点是什么的基本特点是什么 1 结构简练 绝大部分用于编码蛋白质 只有非常少的一部分不转录 与真核 DNA 的冗余不同 且 不转录 DNA 序列通常是控制基因表达序列 终止信号 DNA 聚合酶结合位点等 2 存在转录单元 多顺反子 原核生物 DNA 序列中功能相关的 DNA 和蛋白质基因 往往丛集在基因组的 一个或几个特定的部位 形成功能单位或转录单元 它们可能被一起转录为含多个 mRNA 的 分子 则多顺反子 mRNA 其 DNA 学列就是多顺反子 原核生物中可存在数个多顺反子及其他如操纵子 E coli 转录功能单位 3 有重叠基因 有些 DNA 可编码两种蛋白质 即为重叠基因 1 一个基因完全在另一个基因里面 2 部分重叠 3 两个基因只有一个碱基对重叠 以上可用于解释原核生物基因组虽小 但却可以独立完成整个生命活动的原因 从 DNA 上 说 1212 DNADNA 三种构型的异同及其主要存在方式三种构型的异同及其主要存在方式 通常情况下 DNA 二级结构分成两大类 右手螺旋有 A DNA 和 B DNA 左手螺旋有 Z DNA DNA 的水溶液通常为 B DNA 另外 A T 丰富的 DNA 片段常呈现 B DNA DNA 的双 链中一条被相应的 RNA 所取代 就会形成 A DNA 如 在杂交分子或 DNA 处于转录状态时 B DNA 中的多聚 G C 区易形成左手螺旋 DNA 即 Z DNA 其中 B DNA 是最常见的 DNA 构象 而 A DNA 和 Z DNA 似乎不具有生物活性 不同螺旋形式 DNA 分子主要参数比较 双螺旋碱基倾角 碱基间距 nm螺旋直径 nm每轮碱基数螺旋方向 A DNA200 262 611 右 B DNA60 342 010 右 Z DNA70 371 812 左 1313 半保留复制 半不连续复制的机理 主要参与的酶与蛋白有哪些 复制方向如何 半保留复制 半不连续复制的机理 主要参与的酶与蛋白有哪些 复制方向如何 亲代双链 DNA 分子在 DNA 聚合酶的作用下 分别以每条单链 DNA 分子为模板 聚合与 自身碱基可以互补配对的游离的 dNTP 合成出两条与亲代 DNA 分子完全相同的子代 DNA 分 子的过程 每个子代 DNA 分子中的一条链来自亲代 DNA 另一条链则是新合成的 这种复 制的方式称为半保留复制 主要参与反应的酶有 DNA 解旋酶 DNA 聚合酶 DNA 连接酶 DNA 拓扑异构酶 DNA 的复制是由固定的起始点开始的 一般把生物体的复制单位称为复制 子 一个复制子只含一个复制起点 通常细菌 病毒和线粒体的 DNA 分子都是作为单个复 制子完成复制的 而真核生物基因组可以同时存在多个复制起点上进行双向复制 半不连续复制 DNA 分子的两条链是反向平行的 一条链为 5 3 一条链为 3 5 但所有 DNA 聚合酶方向都为 5 3 这就无法就是 DNA 两条链如何同时进行复制 3 日本学者冈崎 1968 提出半不连续复制模型 则认为 3 5 端走向的新链是复制时先 合成较短的 DNA 片断 再由这些 5 3 走向的小片段连接而成 则每个复制叉中前导链 为连续复制 后滞链是反方向的不连续复制 参加的酶和蛋白 解旋 解链 Top 解负超螺旋 W 蛋白 无需能量 Top 使双链同时断裂 连接 需 ATP DNA 解链酶 解开双链 需 ATP 滞后链模板 5 3 Rep 蛋白 沿前导链 模板 3 5 单链结合蛋白 SSB 蛋白 稳定单链 阻止复性 包袱单链不被降解 不起 解链作用 复制的引发 前导链 合成 RNA 引物 后滞链 引发体 n n n DnaB C I 引发酶 Primase 与 6 种蛋白质组成引发体 与 RNA polyase 引发后滞链的引物 RNA RNA 聚合酶 合成 DNA 引物 复制的延伸 DNA 聚合酶 1 5 3 聚合酶活性 2 3 5 核酸外切酶活性 既可合成又可降解 DNA 保证复制准确性 3 5 3 外切酶功能 水解 5 末端 去除 5 端 RNA 引物 DNA 聚合酶 1 5 3 聚合酶 活性低 2 3 5 外切酶 主要起修复作用 DNA 聚合酶 7 种不同亚单位 9 个亚基 生物活性形式为二聚体 1 5 3 聚合酶 活力较强 主要酶 2 3 5 外切酶 复制的终止 RNA 水解酶 DNA polyase 降解 RNA 引物 并由 DNA 聚合酶 补齐缺口 DNA 连接酶 将两个冈崎片断连起来 复制的方向 以双向等速方式为主 复制叉 复制时 双链 DNA 需解开成两股链分别进行 所以复制起点呈叉子形式 复制子 一般把生物体的复制单位称为复制子 一个复制单位只含一个复制起点 1 单起点 单方向 腺病毒 2 单起点 双方向 细菌 病毒 线粒体 T7 大肠杆菌 3 多起点 双方向 真核细胞 大多原核生物 1414 环状环状 DNADNA 双链复制有几种类型 双链复制有几种类型 线性 双向复制时复制叉呈 眼 型 环状 1 型 起点 Ori C DNA 解旋松开 形成两个相反复制叉 2 滚环型 单向复制的特殊方式 DNA 被专一切割 形成自由 5 端被从环中置换 出来并被单链 DNA 结合蛋白覆盖 使 3 OH 端绕 DNA 环延伸 3 D loop 单向复制的特殊方式 动物线粒体中先发现 双链在固定点解开复制 但两条链的合成高度不对称 互补链 游离单环 D loop 1515 复制起始位点的特征是什么 复制起始位点的特征是什么 复制时 双链 DNA 要解开成两股链分别进行 所以 这个复制起点呈现叉子的形式 被称为复制叉 对一个生物体基因组而言 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 1616 E coliE coli DNADNA PolymerasePolymerase I I II II IIIIII 性质的比较性质的比较 P47P47 4 3 5 外切 5 3 外切 新生链合成 生物学活性 10 0515 已知结构基因 polApolBpolC 1 都需要模板指导 以 dNTP 作为底物 且需要 3 OH 的引物链 聚合反应方向为 5 3 2 都有 3 5 外切活性 起核对作用 3 有 无 5 3 外切活性 4 为单一多肽链 为亚基酶 1717 线性线性 DNADNA 5 5 端的复制如何端的复制如何 其生物学意义如何其生物学意义如何 线性 DNA 复制中的 RNA 引物被切除后 留下 5 端部分单链 DNA 不能为 DNA 聚合酶所 作用 使子链短于母链 T4 和 T7 噬菌体 DNA 通过其末端的简并性使不同链的 3 端因互补 而结合 其缺口被聚合酶作用填满 再经过 DNA 连接酶作用生成二联体 这个过程可重复 进行直到生成原长 20 多倍的多联体 并由噬菌体 DNA 编码的核酸酶特异切割形成单位长度 的 DNA 分子 1818 DNADNA 的修复有哪几类的修复有哪几类 1 切除修复 1 碱基切除 在糖苷水解酶等一系列酶的作用下 将受损部位产生的 AP 位点核苷酸在 内的 DNA 小片段切除 由 DNA polyaseI 以另一条完整链为模板合成新片 断 由 DNA 连接酶连接新链的过程 2 核苷酸切除 核苷酸发生损伤后 由 DNA 切割酶在已损伤的核苷酸 3 5 分别切开 磷酸糖苷键 移去小片断后由 DNA polyaseI 合成新片断 并由 DNA 连 接酶完成修复中的最后一道工序 2 错配修复 Dam 甲基化酶可使 DNA5 的 GATC 序列中腺苷酸 N6位甲基化 一旦复制起 始 母链就会在开始复制前几秒至及分钟内部被甲基化 只要两条 DNA 碱基 出现错配 修复系统会 保存母链 修正子链 使子链中错配碱基被切除 修复 3 直接修复 把被损伤的碱基回复到原来的状态 并不需要切除碱基或核苷酸 光复活作 用 DNA 光解酶 O6 甲基鸟嘌呤脱甲基化的甲基化转移酶 G T 错配 单链断裂修复 4 重组修复 复制后修复 机体细胞可以对再复制起始时尚未修复的 DNA 损伤部位可以先 复制再修复 5 易错修复和 SOS 应急反应 生物体为保细胞存活 受损部位既使出现不配对碱基也照样 复制 出现高突变率 1919 描述复合转座子的结构特征描述复合转座子的结构特征 转座的遗传效应表现在哪几个方面转座的遗传效应表现在哪几个方面 P54 P54 转座子 存在于染色体 DNA 上 可自主复制和位移的基本单位 转座 一个转座子由基因组的一个位置转移到另一个位置的过程 结构和分类 1 插入序列 IS 不含任何宿主基因 本身不具表形效应 只有转座到某一基因附近或 插入某一基因内部后 引起失活或极性效应才可判断其存在 结构 1 很小的 DNA 片断 1kb 2 末端有倒置重复序列 5 3 转座时往往宿主靶位点一小段 DNA 形成 IS 两端的正向重复序列 4 除 IS1 外 所有已知 IS 序列只有一个开放读码框 2 复合转座因子 一类带有某些抗药性基因 或其他宿主基因 的转座子 结构 功能基因两翼往往是两个相同或高度同源的 IS 序列 表明 IS 序列插入到某个功能 基因两端时可能产生复合转座子 转座能力由 IS 序列决定和调节 TnA 家族 有 3 个基因 其中一个编码 内酰胺酶 另两个是转座作用必须的 遗传效应 1 插入突变 若位于某操纵子之前 可能极性突变 失活 2 残生新基因 3 产生染色体畸变 若复制性转座发生在原有位点附近时 导致两个拷贝同源重组 引 起 DNA 缺失或倒位 4 引起生物进化 可使原来相距甚远的基因组合倒一起 构建成一个操纵子单元 也可 能产生新功能蛋白 2020 转录的起始序列是什么转录的起始序列是什么 它的主要结构特征 它的主要结构特征 原核 10TATA 区 35TTGACA 区 启动区范围较小 真核 25 35TATA 区 70 80CAAT 区 调控区较大 还拥有 GC 区和增强子区 2121 真核生物转录的主要成分有哪些 真核生物转录的主要成分有哪些 P66P66 DNA 模板 游离的核糖核酸 含 因子的 RNA 聚合酶 转录调控因子 真核生物 RNA 聚合 酶不能直接识别基因的启动区 所以需要一些被称为转录调控因子的辅助蛋白按特定顺序 结合在启动子上 RNA 聚合酶才与之结合成复杂的前起始复合物 2222 RNARNA 聚合酶全酶与核心酶的组成成分及其作用是什么 主要区别 聚合酶全酶与核心酶的组成成分及其作用是什么 主要区别 以 DNA 为指导的 RNA 聚合酶 1 以 4 种核糖核苷三磷酸 NTP 作为底物 DNA 为模板 Mn2 Mg2 辅助因子 2 不需要任何引物 3 是转录过程种最重要的酶 但无校对功能 核心酶 原核 2 个 亚基组成 全酶 核心酶加上一个 亚基 只有 存在时 转录起始才进行 亚基为起始亚基 启动子选择和转录的起始 核心酶组装 启动子识别 参与 RNApolyase 和部分调节因子相互作用 共同组成 RNA 聚合酶反应中心 与真核的两个大亚基有同源性 功能未知 是酶的别构效应物 提高 RNA 聚合酶对启动子 DNA 亲和力 专一性识别模板上的启动 子 不同 因子识别不同启动子 区别 核心酶无起始聚合酶活性 只能使已开始转录的 RNA 延长 关于转录的几个概念 编码链 有意义链 与 mRNA 序列相同的 DNA 链 模板链 反义链 根据碱基互补原则指导 mRNA 合成的 DNA 链 mRNA 编码特定蛋白质序列的信使 RNA tRNA 能特异性解读 mRNA 种的遗传信息 将其转化成相应 AA 后加入肽链的转移 RNA rRNA 直接参与核糖体中蛋白质合成的核糖体 RNA 启动子 5 确保转录精确而有效地起始的序列 有转录起始特异性 转录单元 从启动子开始至终止子结束的 DNA 序列 转录起点 指与新生 DNA 链上第一个核苷酸相对应的 DNA 链上的碱基 通常为嘌呤 2323 真核细胞中三类真核细胞中三类 RNARNA 聚合酶的转录产物的定位及其对聚合酶的转录产物的定位及其对 鹅膏蕈碱的敏感性 鹅膏蕈碱的敏感性 P69P69 酶细胞内定位转录产物相对活性敏感程度 6 DNApolyase 核仁 rRNA 50 70 DNApolyase 核质 hnRNA 20 40 DNApolyase 核质 tRNA 10 存在物种特异 1 三种聚合酶中有两个行对分子量超过 1 105的大亚基 2 同种生物 3 类聚合酶有 共享 小亚基的倾向 3 线粒体和叶绿体 RNA 聚合酶活性不受 鹅膏蕈碱所抑制 2424 试述转录的基本过程 试述转录的基本过程 P66P66 模板识别 RNA 聚合酶与启动子区相互结合 转录起始前 启动子附近的 DNA 双链会分开 形成转录泡 促使底物 NTP 与模板 DNA 配对 转录起始 RNA 上第二个核苷酸键的产生 转录起始后直到形成 9 个核苷酸短链使通过启 动子阶段 转录开始进入正常的延伸阶段 转录的延伸 RNA 聚合酶离开启动子 沿 DNA 链移动 DNA 双链持续解开 新生 RNA 链以 DNA 为模板不断在 3 端延长 在接连区形成 DNA RNA 杂合物 在解链区后面 DFNA 模板 链与原先配对的非模板链重新结合成双螺旋 转录终止 延伸到终止位点时 RNApolyase 不再形成新的磷酸二酯键 RNA DNA 杂合物分 离 转录泡瓦解 DNA 恢复双链 RNA 被释放 2525 何谓增强子其作用机制和特点是什么 何谓增强子其作用机制和特点是什么 增强子 能强化转录起始的序列为增强子或强化子 机理 可能通过影响染色质 DNA 蛋白质结构或改变超螺旋的密度而改变模板的整体结构 从而使得 RNA 聚合酶更容易与模板结合 起始基因转录 特点 1 72bp 起始位点约 200bp 处 2 保留或将之插在 DNA 任何部分 都能保持基因的正常转录 2626 真核生物的启动子区的主要结构特征是什么 各部分的作用如何 真核生物的启动子区的主要结构特征是什么 各部分的作用如何 原核生物 10bpTATA 区 35bpTTGACA 区 真核生物 25 30bpTATA 区 70 78bpCAAT 区 GC 区上游启动子原件 UPE 或上游 激活序列 UAS TATA 区 使转录精确地开始 提供结合位点 CAAT 区 控制转录起始的频率 基本不参加起始位点的确定 GC 区同上 2727 原核生物与真核生物原核生物与真核生物 mRNAmRNA 的特征主要表现在什么地方 的特征主要表现在什么地方 单顺反子 只编码一个蛋白质的 mRNA 称为单顺反子 多顺反子 编码多个蛋白质的 mRNA 原核真核 1 mRNA 半衰期短 细菌的转录和翻译是紧 密相连的 一旦转录开始 核糖体就结合到 mRNA5 端启动蛋白结合 当一个 mRNA5 开 始降解时 3 可能仍在合成或被翻译 1 5 端存在 帽子 结构 一般以为是 GTP 与原 mDNA5 ATP GTP 缩合反应物 mRNA 帽子常被甲基化 帽子结构可能使 mRNA 免受核酸酶破坏 2 以多顺反子形式存在 对于第一个顺反 子来说 一旦 mRNA5 被合成 翻译起始位 点即可与核糖体相结合 而后面几个顺反子 翻译的起始就会受上游顺反子结构的调控 mRNA 可分为 编码区 位于 AUG 之前 5 端上游非编码区 终止密码之后不翻译的 3 端下游非编码区 2 具有 poly A 尾巴 绝大多数 使 mRNA 由细胞核进入细胞质所必需的形式 大 大提高了 mRNA 在细胞质中的稳定性 3 原核 mRNA5 端无帽子结构 3 端无 poly A 或只有较短的 poly A 3 几乎都是单顺反子 通过 RNA 聚合酶 进行转录 7 4 常以 AUG 有时以 GUG UUG 作为起始密 码子 4 相对分子量较大的前体 RNA 出现在核内 只有成熟的 相对分子量明显变小并经过化 学修饰的 mRNA 才进入胞质 5 永远以 AUG 作为起始 2828 DNADNA 甲基化状态可能调节甲基化状态可能调节 DNADNA 复制的机理如何 复制的机理如何 P250P250 DNA 甲基化能引起染色质结构 DNA 构象 DNA 稳定性及 DNA 与蛋白质相互作用方式的 改变 从而控制基因表达 DNA 甲基化主要形成 5 甲基胞嘧啶 5 mC 和少量的 N6 甲 基腺嘌呤 N6 mA 及 7 甲基鸟嘌呤 7 mG 在真核生物中 5 甲基胞嘧啶主要出现 在 CpG 序列 CpXpG CCA TGG 和 GATC 中 DNA 甲基化抑制基因转录的机理 DNA 甲基化导致某些区域 DNA 构象变化 从而影响了蛋白质与 DNA 的相互作用 抑制 了转录因子与启动区 DNA 的结合效率 研究表明 当组蛋白 H1 与含 CCGG 序列的甲基化或 非甲基化 DNA 分别形成复合体时 DNA 的构型存在着很大的差别 甲基化达到一定程度时 会发生从常规的 B DNA 向 Z DNA 的过渡 由于 Z DNA 结构收缩 螺旋加深 使许多蛋白质 因子赖以结合的元件缩入大沟而不利于基因转录的起始 5 甲基胞嘧啶在 DNA 上并不是随机分布的 基因的 5 端和 3 端往往富含甲基化位 点 而启动区 DNA 分子上的甲基化密度与基因转录受抑制的程度密切相关 对于弱启动子 来说 稀少的甲基化就能使其完全失去转录活性 当这一类启动子被增强时 带有增强子 既使不去甲基化也可以恢复其转录活性 若进一步提高甲基化密度 即使增强后的启动子 仍无转录活性 因为甲基化对转录的抑制强度与 MeCP1 结合 DNA 的能力成正相关 甲基化 CpG 的密度和启动子强度之间的平衡决定了该启动子是否具有转录活性 DNA 的甲基化还提高了该位点的突变频率 真核生物中 5 mC 主要出现在 5 CpG 3 序列中 5 mC 脱氨后生成的胸腺嘧啶 不易被识别和矫正 因此 特定部位 的 5 mC 脱氨反应 将在 DNA 分子中引入可遗传的转化 C T 若位点突变发生在 DNA 功 能区域 就可能造成基因表达的紊乱 由于 CpG 甲基化增加了胞嘧啶残基突变的可能性 5 mC 也作为内源性诱变剂或致癌因子调节基因表达 2929 DNADNA 转录终止的机制是什么 转录终止的机制是什么 终止子 能提供转录终止信号的 DNA 序列 终止因子 协助 RNA 聚合酶识别终止信号的蛋白因子 1 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 转录产生的 RNA 易形成发卡结 构 终止位点前有一端由 4 8 个 A 组成的序列 转录产物的 3 端的寡聚 U 新生 DNA 中的发卡结构会导致 RNA 聚合酶的暂停 破坏 RNA DNA 杂合链 5 端的正常结 构 寡聚 U 使杂合链的 3 部分出现不稳定 rU da 区域 两者共同作用使 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 2 依赖 因子的终止 无 GC 二重对称序列及寡聚 U 因子使一个相对分子量 2 0 105六聚体蛋白 是一种 NTP 水解酶 RNA 合成起始后 因子即附着在新生的 RNA 链上 靠 ATP 水解能量 沿 5 3 朝 RNA 聚合酶移动 到达 RNA 的 3 OH 端后取代了暂停在终点位上的 RNA 聚合酶 使之从模板 DNA 释放 nRNA 完 成转录 3030 RNARNA 的的 I I 内含子的剪切机制是什么 它与内含子的剪切机制是什么 它与 mRNAmRNA 内含子剪切作用机制有什么不同 内含子剪切作用机制有什么不同 P91 92P91 92 mRNA 前体中主要 GU AG 类 和次要 AU AC 类 内含子的剪接方式不同的是 类内含子 因为带有这些内含子的 RNA 本身具有催化活性 能进行内含子的自我剪接 型 1 鸟苷或鸟苷酸的 3 OH 作为亲核基团攻击内含子 5 端磷酸二酯键 从上游切 开 DNA 链 8 2 再由上游外显子 第一个 的自由 3 OH 作为亲核基团攻击内含子 3 核苷酸的磷酸 二酯键 使内含子被完全切开 不发生水解 无需供能 3 上下游两个外显子通过新的磷酸二酯键相连 型 1 内含子本身的某个腺苷酸 2 OH 作为亲核基团攻击 5 端的磷酸二酯键 从上 游切开 RNA 链后形成套索状结构 2 再由上游外显子的自由 3 OH 作为亲核基团攻击内含子 3 位核苷酸上的磷酸二酯键 使内含子被完全切开 3 上下游两个外显子通过新的磷酸二酯键相连 mRNA 许多分子量较小的核内 RNA U1 U2 U4 U5 U6 以及与这些 RNA 结合的核蛋白 snRNA 参与 RNA 剪接 1 mRNA 链上每个内含子 3 5 分别与不同 snRNP 相结合 形成 RNA RNP 复合物 2 一般 由 U1snRNA 以碱基互补的方式识别 mRNA 前体 5 剪接点 由结合再 3 剪接点上 游富含嘧啶区的 U2AF 识别 3 剪接点并引导 U2snRNP 与分支点相结合 形成剪接体 并进 一步与 U4 U5 U6snRNP 三聚体相结合 形成 60s 剪接体 进行 RNA 前体分子剪接 保守序列 GU AG AU AC 次要 区别 型剪接本身具有催化功能 属于核酸催化 类需游离鸟苷或鸟苷酸启动 类无需 mRNA 剪接属于蛋白催化 3131 RNARNA 剪切 修饰和编辑的基本过程 剪切 修饰和编辑的基本过程 RNA 的剪切 许多相对分子质量较小 106 185bp 的核内 RNA 如 U1 U2 U4 U5 和 U6 以及与这 些 RNA 相结合的核蛋白 snRNP 参与 RNA 的剪接 mRNA 链上每个内含子的 5 和 3 端分 别与不同的 snRNP 相结合 形成 RNA 和 RNP 复合物 一般情况下 由 U1 snoRNA 以碱基互 补的方式识别 mRNA 前体 5 剪接点 由结合在 3 剪接点上游富嘧啶区的 U2AF 识别 3 剪 接点并引导 U2snRNP 与分支点相结合 形成 60S 的剪接体 进行 RNA 前体分子的剪接 哺 乳动物细胞中 mRNA 前体上的 snRNP 是从 5 向下游 扫描 选择在分支点富嘧啶区 3 下 游的第一个 AG 作为剪接的 3 受点 AG 前一位核苷酸可以影响剪接效率 一般来说 CAG UAG AAG GAG 如果 mRNA 前体上同时存在几个 AG 可能发生剪接竞争 在高等真核生物中 内含子通常是有序或组成性地从 mRNA 前体中被剪接 然而 在个 体发育或细胞分化时可以有选择性地越过某些外显子或某个剪接点进行变为剪接 产生组 织或发育阶段特异性 mRNA 称为内含子的变位剪接 与前面所述的 mRNA 前体中主要和次要内含子的剪接方式不同的是 类内含子 因 为带有这些内含子的 RNA 本身具有催化活性 能进行内含子的自我剪接 RNA 的编辑 RNA 的编辑是某些 RNA 特别是 mRNA 的一种加工方式 它导致了 DNA 所编辑的遗传信 息的改变 因为经过编辑的 mRNA 序列发生了不同于模板 DNA 的变化 哺乳动物载脂蛋白 mRNA 的编辑是广泛研究的典型例子 载脂蛋白基因编码区共有 4563 个密码子 在所有组 织中其 DNA 序列都相同 在肝脏中 该基因转录产生完整的 mRNA 并被翻译成有 4563 个氨 基酸的全长蛋白质 相对分子质量位 5 1 105 在肠中合成的却是只包含有 2153 个密码 子的 mRNA 翻译产生相对分子质量为 2 5 105的蛋白质 该蛋白其实是全长载脂蛋白的 N 端 它是一个在序列上除了第 2153 位密码子从 CAA 突变为 UAA 之外完全与肝脏 mRNA 相同 的核酸分子所编码的 C U 突变使编码谷氨酰胺的密码子变成了终止密码子 RNA 的编辑虽然不是很普遍 在真核生物中也时有发生 表明 RNA 的编辑可能时充分 发挥生理功能所必须的 除单碱基突变之外 RNA 编辑的另一种形式是尿苷酸的缺失和添加 RNA 的修饰 有些 RNA 特别是前体 rRNA 和 tRNA 还可能有特异性化学修饰 1 甲基化 在核苷酸的碱基或核糖基上加一个或多以个 CH3 2 去氨基化 从碱基上去掉氨基 3 硫代 用硫取代碱基分子上的氧 4 碱基的同分异构化 碱基环结构上发生分子替代 5 二价键的饱和化 把一个二价键饱和 9 6 核苷酸的替代 用不常见核苷酸替换常见核苷酸 3232 何谓遗传密码的简并性 何谓遗传密码的简并性 总共由 64 个三联体密码子 除三个终止密码外 UAA UAG UGA 其余 61 个密码子编 码 20 种 AA 所以许多 AA 不只一个遗传密码 由一种以上密码子编码同一个 AA 的现象称 为简并 同一密码子 对应同一 AA 密码子 3333 细胞的通用密码中终止密码是哪几个 起始密码是什么 细胞的通用密码中终止密码是哪几个 起始密码是什么 3434 线粒体中的终止密码是什线粒体中的终止密码是什 么 么 终止 UAA UGA UAG 起始 AUG 线粒体终止 AGA AGG 3535 摆动假说摆动假说 如何解释密码子与反密码子的配对原则 为什么有些氨基酸会有三个以上如何解释密码子与反密码子的配对原则 为什么有些氨基酸会有三个以上 的密码子 的密码子 在密码子与反密码子的配对中 前两对严格遵守碱基配对原则 第三对碱基由一定的 自由度 可以 摆动 因而使某些 tRNA 可以识别一个以上的密码子 一个 tRNA 可以识别 密码子的数量使由反密码子的第一个碱基的性质决定的 A 或 C 只能识别 1 种 G U 可识别 2 种 为某些稀有成份 时 可识别 3 种 若有几个密码子同时编码一个 AA 凡是第一 二位碱基不同的密码子都对应各自独立的 tRNA 原核生物大约有 30 45 种 tRNA 真核生物大约有 50 种 tRNA 除了 UAA UGA UAG 三个终止密码外 存在 61 种密码子编码 20 种 AA 所以有的 AA 有 三种以上密码子 3636 描述描述 tRNAtRNA 分子的二级结构及其功能 分子的二级结构及其功能 结构 tRNA 的二级结构为三叶草形 由于小片段碱基互补配对 三叶草形 tRNA 分子上有 4 条根据它们的结构或已知功能命名的手臂 受体臂 主要由链两端序列碱基配对形成的杆状结构和 3 端末配对的 3 4 个碱基所 组成 其 3 端的最后 3 个碱基序列永远是 CCA 最后一个碱基的 3 或 2 自由羟基 OH 可以被胺酰化 其余手臂均由碱基配对产生的杆状结构和无法配对的套索状结构所组成 T C 臂是根 据 3 个核苷酸命名的 其中 表示拟尿嘧啶 是 tRNA 分子所拥有的不常见核苷酸 反密 码子臂是根据位于套索中央的三联反密码子命名的 D 臂是根据它含有二氢尿嘧啶命名的 不同的 tRNA 分子可有 74 95 个核苷酸不等的二级结构形式 tRNA 分子长度的不同主 要是由其中的两条手臂引起的 在 D 臂中存在多至 3 个可变核苷酸位点 包括 17 1 位 于第 17 和 18 核苷酸之间 及 20 1 20 2 位于第 20 和 21 核苷酸之间 最常见的 D 臂缺失这 3 个核苷酸 而最小的 D 臂中第 17 位核苷酸也缺失了 tRNA 分子中最大的变化发生在位于 T C 和反密码子臂之间的多余臂上 根据多余臂 的特性 又可以降 tRNA 分为两大类 第一类 tRNA 占所有 tRNA 的 75 只含有一条仅为 3 5 个核苷酸的多余臂 第二类 tRNA 含有一条较大的多余臂 包括杆状结构上的 5 个核 苷酸 套索结构上的 3 11 个核苷酸 多余臂的生物学功能尚不清楚 tRNA 的功能 1 为翻译提供接合体 2 为准确无误将所需 AA 运送到核糖体上提供了运送载体 有关功能位点 1 3 端 CCA 上氨基酸的接受位点 2 识别氨酰 tRNA 合成酶位点 3 核糖体识别位点 能与核糖体 P A 位点结合 4 反密码子位点 10 3737 氨基酸活化的基本过程及其活化的场所是什么 氨基酸活化的基本过程及其活化的场所是什么 蛋白质合成起始 核糖体大 小亚基 起始 tRNA 几十个蛋白因子 氨基酸再氨酰 tRNA 合成酶作用下 能够识别并通过氨基酸的羟基与 tRNA3 腺苷酸 核糖基上的 3 OH 缩水形成二酯键 生成活化氨基酸 AA tRNA 研究发现至少存在 20 种以上具有氨基酸专一性的氨酰 tRNA 合成酶 同意氨酰 tRNA 合成酶有将相同氨基酸加 到两个或更多带有不同反密码子 tRNA 分子上的功能 原核生物 1 30S 小亚基首先与 mRNA 结合 2 再与 fMet tRNAfMet结合 3 与 50S 大亚基结合 真核 40S 小亚基 Met tRNAMet mRNA 60S 大亚基 形成 80S mRNA Met tRNAMet复 合物 起始复合物的生成除了需要 GTP 提供能量外 还需要 Mg2 NH4 三个起始因子 IF 1 IF 2 IF 3 3838 为什么核糖体可以与为什么核糖体可以与 mRNAmRNA 上的上的 SDSD 序列结合 序列结合 细菌 30S 亚基具有专一性的识别和选择 mRNA 起始点的性质 二 IF3 能协助该亚基完成 这种选择 30S 亚基通过其 16S rRNA 的 3 端与 mRNA5 端起始密码子上游碱基配对结合 几乎所有原核生物 mRNA 上都有一个 5 AGGAGGU 3 序列即 SD 序列 这个富嘌呤区与 30S 亚基上 16S rRNA3 端的富嘧啶区序列 5 GAUCACCUCCUUA 3 相互补 进行识别 帮助从起始 AUG 处开始翻译 3939 蛋白质合成的基本过程如何 蛋白质合成的基本过程如何 P122P122 蛋白质的生物合成包括氨基酸活化 肽链的起始 伸长 终止以及新合成多肽链的折 叠和加工 氨基酸的活化 蛋白质合成的起始需要核糖体大 小亚基 起始 tRNA 和几十个蛋白因 子的参与 在模板 mRNA 编码区 5 端形成核糖体 mRNA 起始 tRNA 复合物并将甲酰甲硫 氨酸放入核糖体 P 位点 氨基酸必须在氨酰 tRNA 合成酶的作用下生成活化氨基酸 AA tRNA 原核 七种成份 30S 小亚基 模板 mRNA fMet tRNAfMet 3 个翻译起始因子 IF 1 IF 2 IF 3 GTP 50S 大亚基 Mg2 翻译的起始 1 30S 小亚基首先与翻译起始因子 IF 1 IF 2 结合 通过 SD 序列与 mRNA 模板相结合 2 在 IF 2 和 GTP 的帮助下 fMet tRNAfMet进入小亚基的 P 位 tRNA 上的反密码子与 mRNA 上的起始密码子配对 3 带有 tRNA mRNA 3 个翻译起始因子的小亚基复合物与 50S 大亚基结合 GTP 水解 释放翻译起始因子 真核 与原核生物基本相同 但存在差异 1 真核 mRNA 存在 m7GpppNp 帽子结构 能促进起始反应 核糖体 40S 起始复合物形成 过程中有帽子结合蛋白 能专一地识别 mRNA 帽子结构 与 mRNA5 端结合生成蛋白质 mRNA 复合物 并利用该复合物对 eIF 3 的亲和力与含有 eIF 3 的 40S 亚基结合 2 40S 亚基能识别起始密码子 AUG 40S 亚基先结合再 mRNA 上 5 端 然后沿 mRNA 移 动至遇到 AUG 发生较为稳定的相互作用 由于 Met tRNAiMet的反密码子与 AUG 配对的结果 与 60S 亚基生成 80S 起始复合物 肽链的延伸 生成起始复合物 第一个氨基酸与核糖体结合以后 肽链开始伸长 按 照 mRNA 模板密码子的排列 氨基酸通过新生肽键的方式被有序地结合上去 肽链延伸由许 多循环组成 每加一个氨基酸就是一个循环 每个循环包括 AA tRNA 与核糖体结合 肽键 的生成和位移 1 后续 AA tRNA 与核糖体结合 起始复合物形成后 第二个 AA tRNA 在延伸因子 EF Tu 及 GTP 作用下 生成 AA tRNA EF Tu GTP 复合物 然后结合到核糖体的 A 位上 2 肽键的生成 AA tRNA 占 A 位 fMet tRNAfMet占 P 位 在肽基转移酶催化下 A 位 上的 AA tRNA 转移到 P 位 与 fMet tRNAfMet上的氨基酸生成肽键 起始 tRNA 在完成使命 11 后离开核糖体 P 位点 A 位点准备接受新的 AA tRNA 开始下一轮合成反应 3 位移 核糖体向 mRNA3 端方向移一个密码子 此时 氨基酸与第二个密码子相结 合的二肽基 tRNA2从 A 位进入 P 位 去氨酰 tRNA 被挤入 E 位 mRNA 上的第三位密码子则 对应于 A 位 肽链的终止 肽链的延伸过程中 当终止密码子 UAA UAG 或 UGA 出现在核糖体的 A 位 时 没有相应的 AA tRNA 能与之结合 而释放因子能识别这些密码子并与之结合 水解 P 位上多肽链与 tRNA 之间的二酯键 接着 新生的肽链和 tRNA 从核糖体上释放 核糖体大 小亚基解体 蛋白质合成结束 蛋白质前体的加工 1 N 端 fMet 或 Met 的切