复旦大学上海医学院生物化学2(分子生物学)名词解释.pdf

分子生物学分子生物学名词解释名词解释 作者作者 上海医学院上海医学院 2011 级级临八临八 戴春峰戴春峰 绝密绝密 1 17 仅供学习交流 切勿用于商业用途 否则后果自负 一 核酸的结构与功能 一 核酸的结构与功能 1 核苷 nucleoside 由戊糖和碱基通过 N 糖苷键连接形成的化合物 2 核苷酸 nucleotide 是核酸的基本组成单位 由碱基 戊糖和磷酸连接而成 分为核糖核苷酸和脱氧核糖核 苷酸两类 3 稀有碱基 rare base 是指核酸分子中除常见的 A G C U T 碱基外 还含有的其它微量碱基 大多数是 甲基化修饰碱基 tRNA 中稀有碱基的含量较多 如 DHU 4 多聚核苷酸 polynucleotide 多个核苷酸通过 3 5 磷酸二酯键连接而成的链状聚合物 5 DNA 的一级结构 primary structure of DNA 是指在多聚核苷酸链中 5 3 方向的脱氧核苷酸的排列顺序 由于核苷酸之间的差异 主要是碱基的不同 所以 DNA 的一级结构也称为碱基序列 6 DNA 双螺旋结构 double spiral structure of DNA 是由沃森和克里克于 1953 年提出的 DNA 二级结构模型 要点有 由 2 条反向平行的 多聚核苷酸链共同围绕中心轴盘旋而成双螺旋结构 由脱氧核糖和磷酸基团构成的亲水 性骨架位于双螺旋结构的外侧 而疏水的碱基位于内侧 碱基之间的氢键和碱基堆积力 共同维系双螺旋结构的稳定性 7 碱基互补配对 complementary base pairing 核酸分子中 碱基之间有固定的配对方式 即 A 始终与 T 配对 形成 2 个氢键 G 始 终与 C 配对 形成 3 个氢键 8 碱基堆积力 base stacking interaction 相邻的两个碱基对平面在旋进过程中发生相互重叠 由此产生了疏水性的碱基堆积力 这种碱基堆积力和互补碱基对的氢键共同维系着 DNA 双螺旋结构的稳定 并且碱基堆 积力在双螺旋结构的稳定中起着更为重要的作用 9 Hoogsteen 氢键 配对 Hoogsteen hydrogen bond pairing 在酸性溶液中 胞嘧啶的 N 3 由于质子化 故可以和鸟嘌呤的 N 7 原子形成附加氢键 同时胞嘧啶的 N 4 的氢原子也可以和鸟嘌呤的 O 6 形成氢键 Hoogsteen 氢键的形成并 不破坏原有配对 而是形成了一种三链结构 常在 DNA 双螺旋的局部出现 10 DNA 的三级结构 tertiary structure of DNA DNA 在双螺旋结构基础上通过盘绕和折叠所形成的空间构象称为三级结构 在原核生 物中 常以超螺旋结构出现 在真核生物中 则多为核小体结构 11 超螺旋 superhelix supercoil 将 DNA 的两端固定 使之旋进过分或旋进不足 DNA 双链上就会发生扭曲 以抵消 张力 这种扭曲称为 DNA 双链的超螺旋结构 若旋进过分的方向和 DNA 双链的螺旋 方向相同 则称为正超螺旋 反之 则称为负超螺旋 12 核小体 nucleosome 是真核生物染色质的基本结构单位 由 DNA 和组蛋白构成 各两分子的 H2A H2B H3 和 H4 组成八聚体组蛋白核心 DNA 链以左手螺旋方式在上面缠绕 1 75 圈形成核心 颗粒 相邻核心颗粒间由 H1 组蛋白和一小段 DNA 连接组成核小体 各个核小体可沿 分子生物学分子生物学名词解释名词解释 作者作者 上海医学院上海医学院 2011 级级临八临八 戴春峰戴春峰 绝密绝密 2 17 仅供学习交流 切勿用于商业用途 否则后果自负 纵轴排列成串珠样重复结构 并可进一步卷曲 折叠形成染色体 13 基因组 genome 是指含有一种生物的一整套遗传信息的遗传物质的总和 在真核生物体中 基因组是指 一套完整单倍体 DNA 染色体 DNA 和线粒体 DNA 的全部序列 既包括编码序列 也包括非编码序列 某些病毒的基因组则是由 RNA 组成的 14 核不均一 RNA heterogeneous nuclear RNA hnRNA 是 mRNA 的初级产物 经剪接成为成熟 mRNA 并通过特殊的机制转移到细胞质中 为蛋白质翻译提供模板 15 反密码环 anticodon loop 位于 tRNA 三叶草二级结构的下方 中间的 3 个碱基被称为反密码子 可以与 mRNA 上的三联体密码互补配对 不同的 rRNA 有不同的反密码子 在蛋白质生物合成时 通 过反密码子辨认 mRNA 上相应的三联体密码 tRNA 可以将运载的氨基酸正确安放到正 在合成的肽链上 16 非信使小 RNA small non messenger RNA snmRNA 是指除mRNA以外的小RNA 主要包括核内小RNA snRNA 核仁小RNA snoRNA 胞质小 RNA scRNA 催化性小 RNA 小干扰 RNA siRNA 等 这些小 RNA 在 hnRNA rRNA 转录后加工 转运以及基因表达调控等方面发挥重要作用 17 核内小 RNA small nuclear RNA snRNA 是一类非信使小 RNA 结构中富含尿嘧啶 U 主要参与 hnRNA 的加工 它可以与 蛋白质组成核小核蛋白颗粒 snRNP 聚合成剪接体 识别 hnRNA 上外显子和内含子 的接点 从而将内含子切除 18 DNA 变性 DNA denaturation 是指双链 DNA 在变性因素 如过酸 过碱 加热 的影响下 由于碱基之间的氢键断 裂而解链成单链的过程 变性后其理化性质和生物学活性均有所改变 但一级结构未变 故在一定条件下仍可复性 19 融解 melting 特指将 DNA 的稀盐溶液加热到 80 100 双链螺旋结构发生解体的变性过程 20 增色效应 hyperchromic effect 是指在 DNA 变性的过程中 由于碱基 含有共轭双键 的大量暴露 使得 A260值 260nm 波长处对紫外光的吸收峰值 逐渐增加的现象 增色效应是判定 DNA 双链是否发生变 性的一个指标 21 融解曲线 melting curve 在缓慢加热 DNA 的过程中 通过监测和记录 A260值相对于的温度变化而得到的曲线 22 融解温度 melting temperature Tm 变性是在一个相当窄的温度范围内完成的 融解过程中紫外光吸收值达到最大值一半时 的温度称为融解温度 Tm 在此温度下 DNA 分子内 50 的双链结构被解开 Tm 值与 DNA 分子大小和所含碱基中的 G C 比例成正比 23 DNA 复性 DNA renaturation 在适宜的条件下 将变性条件缓慢出去 互补的 DNA 单链又重新缔合成双链的过程 最常见的复性即退火 24 退火 annealing 热变性的 DNA 经缓慢冷却后 两条互补链可重新恢复天然双螺旋构象 这是复性的一 种特殊情况 25 杂化双链 heteroduplex 核酸分子杂交 hybridization 分子生物学分子生物学名词解释名词解释 作者作者 上海医学院上海医学院 2011 级级临八临八 戴春峰戴春峰 绝密绝密 3 17 仅供学习交流 切勿用于商业用途 否则后果自负 将不同来源的 DNA 混合在一起 经热变性后 让其缓慢冷却复性 若这些异源 DNA 之间在某些区域具有互补序列 复性时就会形成杂化双链 这种杂化双链可以在不同的 DNA 单链之间形成 也可在 RNA 单链之间形成 甚至还可以在 DNA 单链和 RNA 单 链之间形成 其前提条件是两种单链分子之间存在着一定程度的碱基配对关系 这种现 象称为核酸分子杂交 Southern 印迹 Northern 印迹等都应用了这一原理 二 核苷酸 二 核苷酸的代谢的代谢 1 核苷酸的从头合成途径 de novo synthesis pathway 是利用简单的前体物质 如磷酸核糖 氨基酸 一碳单位 CO2 为原料 经过一系列 的酶促反应 合成核苷酸的过程 2 核苷酸的补救合成途径 salvage synthesis pathway 是利用体内游离的碱基或核苷 脱氧核苷 经过简单的反应步骤 合成核苷酸的过程 与从头合成相比 较为简单 且节省能耗 一些中枢神经系统器官只能以此方式合成核 苷酸 3 磷酸核糖焦磷酸 phosphoribosyl pyrophosphate PRPP 是由 5 磷酸核糖在 PRPP 合成酶的作用下 从 ATP 中获得焦磷酸而形成 是磷酸核糖 的活性供体 PRPP 是嘌呤核苷酸和嘧啶核苷酸从头合成过程中的重要中间产物 也参 与嘌呤核苷酸和嘧啶核苷酸的补救合成过程 4 痛风 gout 是一种嘌呤代谢障碍性疾病 其基本生化特征是高尿酸血症 当血尿酸浓度超过 0 48mmol L 时 尿酸盐结晶就会沉积于软骨关节处 形成痛风性关节炎 或在肾脏中 沉积成肾结石 临床上常用别嘌呤醇抑制黄嘌呤氧化酶的活性 从而治疗痛风 5 核苷酸的抗代谢物 antimetabolite 是一些碱基 氨基酸 叶酸的类似物 它们以竞争性抑制或以假乱真的方式 干扰 阻 断核苷酸的正常合成代谢过程 从而进一步阻止核酸 蛋白质的生物合成以及细胞的增 殖 临床上常用于治疗肿瘤 但对增殖速度较旺盛的某些正常组织也有杀伤性 存在较 大的毒副作用 三 三 DNA 的生物合成的生物合成 1 中心法则 central dogma 遗传信息从 DNA 传向 RNA 再由 RNA 传向蛋白质 这种遗传信息的传递规律称为中 心法则 2 复制起始点 origin of replication ori 是指 DNA 复制所必需的 可以控制其合成的一段特殊 DNA 序列 原核生物只有一个 复制起始点 真核生物则有多个 不同生物的复制起始点序列不尽相同 但均含有短的 重复序列 可被相关蛋白识别和结合 3 复制叉 replication fork 双螺旋 DNA 复制时 复制区生长点的结构呈 Y 形或叉形 称之为复制叉 在大多数的 生物中 一个复制泡上的两个复制叉可以分别向相反的方向进行DNA复制 双向复制 4 复制子 replicon 是指从一个 DNA 复制起始点开始的一段 DNA 复制区域 它是一个独立的复制单位 包括复制起始点和终点 5 半保留复制 semiconservative replication DNA 复制时 母链 DNA 解开成两股单链 各自作为模板合成两个子代 DNA 这样一 分子生物学分子生物学名词解释名词解释 作者作者 上海医学院上海医学院 2011 级级临八临八 戴春峰戴春峰 绝密绝密 4 17 仅供学习交流 切勿用于商业用途 否则后果自负 来 子代双链 DNA 分子中一条链来自母链 另一条链则是新合成的 这种复制方式称 为半保留复制 6 前导链 leading strand 后随链 lagging strand DNA 复制时 一条链的复制方向与解链方向相同 可以连续复制 称为前导链 另一 条链的复制方向与解链方向相反 不能连续复制 只能先合成若干冈崎片段 再连接而 成 称为后随链 7 冈崎片段 Okazaki fragment DNA 复制时 后随链复制方向与解链方向不一致 需要等到母链解出足够长度才开始 生成引物并延长 这种不连续复制所得到的片段称为冈崎片段 通过拼接 冈崎片段最 终形成后随链 8 半不连续复制 semidiscontinuous replication 在DNA复制过程中 以3 5 DNA链为模板的子链 前导链 能连续合成 以5 3 DNA 链为模板的子链 后随链 不能连续合成 只能先合成冈崎片段 再加以连接 这种前 导链连续复制 后随链不连续复制的复制方式称为半不连续复制 9 引物 primer 引发 priming DNA 聚合酶不能从游离的核苷酸开始合成 DNA 链 必须由引物提供自由的 3 OH 末 端 再加入核苷酸使之不断延伸 大多数生物的引物是一段 RNA 所有细胞和多数病 毒的 DNA 复制 首先利用模板合成一段 RNA 引物 这一过程称为引发 10 复制体 replisome 是指在复制叉处参与 DNA 复制的所有蛋白质构成的复合物 11 Klenow 片断 Klenow fragment 枯草杆菌蛋白酶可以将 DNA 聚合酶 水解为 N 端的小片段和 C 端的大片段 其中的 大片段被称为 Klenow 片段 它保留 3 5 外切酶和 DNA 聚合酶活性 是常用的工具 酶 例如 它可以补齐双链 DNA 的 3 末端 使其变为平端 12 切口平移 nick translation DNA 聚合酶 在体外从 DNA 分子切口处开始复制 即利用双链 DNA 分子单链上磷酸 二酯键断裂产生的3 OH作为引物开始合成 新合成的DNA片段将取代原有的同源链 这条同源链会被 DNA 聚合酶 的 5 3 外切酶活性降解 使新链合成过程中切口的位 臵沿着 DNA 双链移动 这一过程称为切口平移 常用于标记 DNA 片段 13 拓扑异构酶 topoisomerase 是一种可逆的核酸酶 可共价结合 DNA 分子上的磷酸基团 切断磷酸二酯键 但这一 过程是可逆的 切口可以迅速闭合 这一过程虽然不耗能 但却可以消除阻碍复制过程 的拓扑异构和连环结构 14 增殖细胞核抗原 proliferating cell nuclear antigen PCNA 是真核细胞 DNA 聚合酶的可滑动 DNA 夹子 Pol 的进行性因子 使其获得持续合成 DNA 的能力 通过 RFC 介导 PCNA 可被加载于 DNA 当合成完成时 RFC 帮助 PCNA 从 DNA 上卸载 PCNA 是协调 DNA 复制 损伤修复 表观遗传和细胞周期调 控的核心因子 其表达水平也是检测细胞增殖的重要指标 15 引发体 primosome 是指含有解螺旋酶 DnaB 蛋白 DnaC 蛋白 引物酶 DnaG 蛋白 和 DNA 起始复制 区域的复合体 引发体可以在 DNA 链上移动 在适当的位臵依据模板的碱基序列生成 短链 RNA 引物 16 复制基因 replicator 是指 DNA 复制起始所必需的全部 DNA 序列 如 E coli 为 oriC 分子生物学分子生物学名词解释名词解释 作者作者 上海医学院上海医学院 2011 级级临八临八 戴春峰戴春峰 绝密绝密 5 17 仅供学习交流 切勿用于商业用途 否则后果自负 17 端粒 telomere 是真核生物染色体线性 DNA 分子末端膨大的粒状结构 由富含 TG 的重复序列组成 人端粒的重复序列为 5 TTAGGG 3 端粒对于维持染色体的稳定性和 DNA 复制的完 整性有重要作用 18 端粒酶 telomerase 由端粒酶 RNA 端粒酶协同蛋白 端粒酶反转录酶组成 兼有提供 RNA 模板和催化反 转录的作用 端粒酶可以通过爬行模型机制合成端粒 从而维持染色体的完整性 19 D 环复制 D loop replication 线粒体 DNA 复制时 两条链并不同时进行复制 重链先开始复制 轻链稍后再开始复 制 当复制沿轻链开始时 重链上产生 D 形环 随着轻链复制的进行 D 环逐渐增 大 最终两条链完成复制 20 滚环复制 rolling circle replication 噬菌体 DNA 复制时 首先由它自己编码的 A 蛋白在非模板链上造成缺口 再以所产生 的游离 3 OH 作为引物 并在宿主细胞的 DNA 聚合酶 解旋酶和 SSB 蛋白等作用下 合成新链 新链和模板链互补并取代了原来的非模板链 这种复制方式称为滚环复制 21 原病毒 provirus 是指存在于真核生物染色体中和反转录病毒 RNA 基因组相对应的双链 DNA 序列 22 反转录 reverse transcription 是指在反转录酶的作用下以 RNA 为模板合成 DNA 的过程 又称 RNA 指导的 DNA 合 成 某些 RNA 病毒通过反转录生成 cDNA 可以整合到宿主基因组中去 23 反转录酶 reverse transcriptase 是指催化反转录的酶 此酶有 3 种活性 即 RNA 指导的 DNA 聚合酶 DNA 指导的 DNA 聚合酶和 RNase H 的活性 合成 DNA 的方向为 5 3 也需要引物 tRNA 24 错配修复 mismatch repair 是指在含有错配碱基的 DNA 分子中 使正常核苷酸序列恢复的修复方式 此时 需要 区分母链和子链 通常依赖甲基化修饰 修复的过程是 识别出正确的链 切去不正 确的部分 然后通过DNA聚合酶III和DNA连接酶的作用 合成正确配对的双链DNA 25 碱基切除修复 base excission repair BER 先利用糖苷酶识别 切除受损碱基 产生 AP 位点 然后分别由 AP 内切酶 AP 外切 酶在 AP 位点的 5 和 3 端切割磷酸二酯键 产生缺口 再由 DNA 聚合酶填补缺口 最 后由 DNA 连接酶加以连接 完成修复 26 AP 位点 apurinic apyrimidinic site 即无嘌呤 无嘧啶位点 糖苷酶能够特异性切除受损核苷酸上的 N 糖苷键 从而在 DNA 链上形成去嘌呤或去嘧啶位点 统称为 AP 位点 27 自动防故障系统 fail safe system 是一种因受损碱基在 DNA 复制之前没被切除而产生的补救机制 例如 由于 G 的氧化 而产生的 oxoG 与 A 配对时 会有特异的糖苷酶识别并除去未受损的 A 同样 在 T 与 G 配对中 糖苷酶会认为 T 是 5 甲基胞嘧啶脱氨基产生的而除去 T 使其被 C 取代 28 核苷酸切除修复 nucleotide excision repair NER 这类修复方式并不识别任何特殊的碱基损伤 而是系统识别DNA双螺旋形状的变形 如 嘧啶二聚体 并加以切除 最后由 DNA 聚合酶和连接酶修补缺口 完成修复 29 转录偶联修复 transcription coupled repair 核苷酸切除修复不仅能够修复整个基因组中的损伤 而且能拯救因转录模板链损伤而暂 停转录的 RNA 聚合酶 这种修复即转录偶联修复 真核生物转录偶联修复的核心是 TF 分子生物学分子生物学名词解释名词解释 作者作者 上海医学院上海医学院 2011 级级临八临八 戴春峰戴春峰 绝密绝密 6 17 仅供学习交流 切勿用于商业用途 否则后果自负 H 原核生物也存在转录偶联修复 30 重组修复 recombinational repair 对于 DNA 双链断裂的损伤 细胞会采取双链断裂修复 即重组修复 这种修复主要通 过与姐妹染色单体正常拷贝的同源重组来恢复正确的遗传信息的修复方式 但修复过后 仍存在损伤 故只是起了 稀释 损伤的作用 31 跨损伤 DNA 合成 translesion DNA synthesis TLS 正在复制的 DNA 聚合酶可能遭遇尚未修复的 DNA 损伤 此时细胞自动防故障系统能 够使复制体绕过损伤部位 这一机制就是跨损伤 DNA 合成 特点是差错率高 是 SOS 应答的一部分 四 四 RNA 的生物合成的生物合成 1 转录 transcription 是一种 DNA 依赖的 RNA 合成 是以一段 DNA 单链为模板 NTP 为原料 在 DNA 依 赖的 RNA 聚合酶催化下按照碱基互补配对原则合成 RNA 的过程 转录是生物体 RNA 合成的主要方式 2 结构基因 structural gene 是指基因组中能转录出 RNA 的 DNA 区段 3 模板链 template strand 编码链 coding strand 结构基因的两股 DNA 链中 作为模板转录出 RNA 的那一股链 称为模板链 也叫正 义链 与模板链互补的另一条链 其编码区的碱基序列与该基因转录产物 mRNA 的序 列基本相同 仅 T 代替 U 称为编码链 也叫反义链 4 不对称转录 asymmetric transcription 是指在 DNA 双链上某一区段 一股链用作模板指导转录 而另一股链不转录的现象 此外 不同基因的模板链在 DNA 上并不固定在某一条链 对同一条 DNA 单链而言 在某个基因区段可作为模板链 而在另一个基因区段则可能是编码链 5 转录单位 transcription unit 转录起始于 DNA 模板的一个特定位点 并在另一位点终止 此转录区域称为一个转录 单位 转录单位由结构基因与指导转录起始的启动子和指导转录终止的终止子共同组成 6 单顺反子 monocistron 多顺反子 polycistron 在真核细胞中 一个转录单位通常是单个基因 由一个结构基因和相应的顺式调控元件 组成 其转录初级产物是单顺反子 可以编码一种多肽链 在原核细胞中 一个转录单 位是由多个连续的基因组成 其转录初级产物是多顺反子 可以编码多种多肽链 7 核心酶 core enzyme 大肠杆菌 RNA 聚合酶由两个相同的 亚基 一个 亚基 一个 亚基和一个 亚基组 成 其中 2 称为核心酶 虽不能识别启动子 但可以延长 RNA 链 如果加上 亚 基 则称为全酶 此时可以识别启动子 起始转录 8 羧基末端结构域 carboxyl terminal domain CTD 真 核 生 物RNA聚 合 酶 最 大 亚 基 的 羧 基 末 端 有 一 段 由 共 有 序 列 为 Tyr Ser Pro Thr Ser Pro Ser 的重复序列构成的片段 这一序列仅在 RNA 聚合酶 中存 在 并且所有真核生物的 RNA 聚合酶 都具有 CTD 只是共有序列的重复程度不同 去磷酸化的 CTD 在转录起始中发挥作用 当 RNA 聚合酶 启动转录离开启动子后 CTD 被磷酸化 9 普里布诺盒 Pribnow box 许多细菌的启动子在 10 区域有共有序列 TATAAT 称为普里布诺盒 它是 RNA 聚合 分子生物学分子生物学名词解释名词解释 作者作者 上海医学院上海医学院 2011 级级临八临八 戴春峰戴春峰 绝密绝密 7 17 仅供学习交流 切勿用于商业用途 否则后果自负 酶的结合位点 RNA 聚合酶和 DNA 在此处结合并将双链打开 形成开放转录复合物 10 转录起始复合物 transcription initiation complex 是指转录起始阶段 第一个磷酸二酯键形成时 由 RNA 聚合酶全酶 DNA 模板 pppGpN OH 组成的复合物 它的形成标志着转录的开始 11 转录泡 transcription bubble 也称转录复合物 是指在转录延长过程中 核心酶沿着 DNA 分子不断向下游移动时形 成的一种结构 DNA 双链解开 10 20bp 裸露出局部单链区 和 RNA 聚合酶核心酶 RNA 结合在一起呈空泡状 在整个延伸过程中 转录泡大小不变 随着核心酶向前移 动 12 通用转录因子 general transcription factor 基本转录机构 basal transcription apparatus 通用转录因子是指所有 RNA聚合酶II启动转录都需要的转录因子 包括TFIIA TFIIB TFIID TFIIE TFIIF TFIIH 它们在进化中高度保守 这些通用转录因子和 RNA 聚合酶组成转录任何启动子都必须的基本转录机构 13 转录起始前复合物 preinitiation complex PIC 真核生物的RNA聚合酶不直接与模板链结合 而需要一系列转录因子的辅助作用 RNA 聚合酶 与通用转录因子在装配期形成的闭合复合物称为转录起始前复合物 14 内启动子 internal promoter tRNA 和 5S rRNA 基因的启动子位于被转录的序列之中 转录起始点下游 称为内启 动子 所有 tRNA 都有 2 个内启动子元件 A 盒和 B 盒 5SrRNA 的内启动子称为 C 盒 15 终止因子 termination factor 即 因子 是一种具有 6 个相同亚基的蛋白质 具有依赖 ATP 的 RNA DNA 解螺旋酶 活性 它能和新生 RNA 的终止序列相互作用 通过 ATP 水解 沿 5 3 方向移动 到 达转录复合物后 能促进新生 RNA 和 RNA 聚合酶从转录复合体中释放 终止转录 16 断裂基因 splite gene 真核生物的结构基因由若干编码区和非编码区相互间隔但又连续镶嵌而成 称为断裂基 因 去除非编码区再连接后 可翻译出由连续氨基酸组成的完整蛋白质 17 外显子 exon 内含子 intron 在真核生物断裂基因上具有表达活性的序列称为外显子 没有表达活性 不能编码氨基 酸的序列称为内含子 后者会在剪接过程中被切除 使各外显子得以相连 18 剪接 splicing 将内含子剪切去除 外显子连接起来的 mRNA 前体的加工过程 需要剪接体特异性识 别剪接部位 并以套索的形式除去内含子 19 剪接部位 splice site 是指 mRNA 前体中内含子与外显子的连接部位 真核生物大多数剪接部位都有共同的 结构序列 5 端从 GU 剪接供体 开始 3 端终止于 AG 剪接受体 20 剪接体 spliceosome 是一种超大分子复合体 主要由 5 种核小 RNA snRNA U1 2 4 5 6 和大约 50 种蛋白质装配而成 可以通过识别剪接部位 对 mRNA 前体进行剪接加工 21 选择性剪接 alternative splicing 也叫可变剪接 是指从一个 mRNA 前体中通过不同的剪接方式 如选择不同的剪接位 点组合 产生不同的 mRNA 剪接异构体的过程 最终的蛋白产物也会有所改变 例如 免疫球蛋白重链基因的 mRNA 前体分子有几个加多聚腺苷酸的断裂和聚腺苷酸化的位 点 通过选择性剪接产生免疫球蛋白多样性 22 核酶 ribozyme 分子生物学分子生物学名词解释名词解释 作者作者 上海医学院上海医学院 2011 级级临八临八 戴春峰戴春峰 绝密绝密 8 17 仅供学习交流 切勿用于商业用途 否则后果自负 是指具有催化作用的 RNA 其活性基于转酯化和磷酸二酯键水解 2 种反应 从而催化 自我剪接 23 RNA 编辑 RNA editing 是指转录后除 RNA 剪接之外的加工导致 RNA 碱基序列的改变 作用是消除移码突变 等基因突变的危害 增加基因产物的多样性 与生物发育与分化有关 是基因调控的一 种重要方式 例如 apo B 基因的组织特异性表达就受到 RNA 编辑的调节 24 正链 RNA positive strand RNA 负链 RNA negative strand RNA 单链 RNA 基因组中 正链 RNA 是指与 mRNA 序列一致的 RNA 负链 RNA 是指与 mRNA 序列互补的 RNA 五 蛋白质的合成与加工 五 蛋白质的合成与加工 1 翻译 translation 是以氨基酸为原料 mRNA 为模板 在多种酶和蛋白因子的作用下合成蛋白质 多肽链 的过程 可以分为 5 个阶段 氨基酸活化 肽链合成起始 肽链延长 肽链合成终止及 肽链释放 翻译后加工 2 遗传密码子 三联体密码 genetic codon triplet code mRNA 分子上从 5 3 由 AUG 开始 每 3 个相邻核苷酸构建一个密码子 编码某一 种特定的氨基酸或作为蛋白质合成的起始 终止信号 称为三联体密码 也称遗传密码 子 共 64 个密码子 其中 61 个密码子编码 20 种氨基酸 3 简并性 degeneracy 是指同一种氨基酸具有多种密码子编码 或者多种密码子代表一种氨基酸的现象 甲硫 氨酸 色氨酸除外 4 摆动性 wobble 编码同一氨基酸的不同密码子互称为同义密码子 简并密码子 同义密码子之间的差 异通常只在第 3 位碱基上 即密码子第 3 位碱基与 tRNA 反密码子第 1 位碱基不严格遵 守碱基配对规律 而是摆动碱基配对 摆动性可以有效避免有害突变的发生 5 反密码子 anticodon 是位于 tRNA 反密码子环上的 3 个相邻核苷酸序列 在蛋白质合成过程中 可以通过碱 基互补配对原则结合 mRNA 上的特定密码子 从而帮助 tRNA 正确装载氨基酸 6 开放阅读框 open reading frame ORF 是指从 mRNA5 端起始密码子 AUG 到 3 端终止密码子之间的 可以编码蛋白的碱基序 列 7 核糖体 ribosome 又叫核蛋白体 是由 rRNA 和多种蛋白质结合形成的一种大的核糖核蛋白颗粒 是蛋白 质生物合成的场所 核糖体的大小亚基在通常情况下是游离于细胞质中的 当小亚基与 mRNA 结合后 大小亚基聚合形成完整的核糖体 开始蛋白质的翻译 8 氨基酸的活化 amino acid activation 氨基酸在进入肽链合成前 必须先活化 才能有足够的生物学活性 在氨基酸 tRNA 合 成酶的催化下 以 ATP 供能 使得氨基酸的羧基和 tRNA3 端羟基以酯键相连形成氨基 酰 tRNA 由此 tRNA 才可以将氨基酸转运载到核糖体参与蛋白质的合成 9 氨基酰 tRNA 合成酶 aminoacyl tRNA synthetase 是氨基酸活化时所需要的一种酶 能催化 tRNA3 末端 CCA OH 与氨基酸的羧基之间形 成酯键 从而生成氨基酰 tRNA 其过程是先是将氨基酸连接到 AMP 形成氨基酰腺苷 酸 然后再连接到 tRNA 上 形成氨基酰 tRNA 此酶对底物氨基酸和 tRNA 都有高度 分子生物学分子生物学名词解释名词解释 作者作者 上海医学院上海医学院 2011 级级临八临八 戴春峰戴春峰 绝密绝密 9 17 仅供学习交流 切勿用于商业用途 否则后果自负 特异性 且具有校正活性 10 核糖体结合位点 SD 序列 ribosomal binding site RBS Shine Dalgarno sequence 在原核生物 起始密码子 AUG 能准确定位于肽链合成的起始部位 依赖于核糖体结合 位点 RBS 它实为位于起始密码子上游 8 13 个碱基处的一个 SD 序列 5 AGGAGGU 3 富含嘌呤碱基 可以和核糖体小亚基 16S rRNA3 末端的一段富 含嘧啶碱基的序列互补结合 从而使 mRNA 与小亚基准确结合 11 核糖体循环 ribosomal cycle 是指翻译过程中的肽链在核糖体上连续 循环进行延长的过程 每次循环包括进位 成 肽 转位 3 个步骤 每循环一次 肽链延长一个氨基酸 直至合成完毕 12 释放因子 release factor RF 是指在翻译终止过程中起作用的蛋白质因子 具有辨认 mRNA 上终止密码和诱导转肽 酶变为酯酶的功能 原核生物有 3 种 RF 1 RF 2 RF 3 真核生物只有一种 eRF 13 多聚核糖体 polysome 无论是真核还是原核生物 一条mRNA模板上可同时附着10 100个核糖体 成串排列 依次结合起始密码并沿 5 3 方向读码移动 进行肽链合成 这种 mRNA 与多个核糖 体结合形成的聚合物称为多聚核糖体 每个核糖体都可独立合成一条肽链 如此 可加 快蛋白质合成的速率 提高 mRNA 的利用率 14 多蛋白 polyprotein 一些蛋白质在合成之初是含有一系列头尾相连的蛋白质的长多肽链 称为多蛋白 多蛋 白的水解将裂解释放出各种可能具有完全不同功能的蛋白质 如垂体合成的阿皮素原 至少包含 10 种不同的肽类激素 15 分子伴侣 molecular chaperone 是细胞内的一类可以识别肽链的非天然构象 促进各功能域和整体蛋白质的正确折叠的 保守蛋白质 主要功能是 封闭待折叠蛋白暴露的疏水区段 创建一个隔离的环境 保证蛋白质可互不干扰在此折叠 促进折叠和去聚合 遇到应激 使已折叠的蛋白 质去折叠 分子伴侣可进一步分为核糖体结合和非核糖体结合 如 PDI Hsp70 等 两 者类型 16 分子伴素 chaperonin 是促进蛋白质折叠的分子伴侣的一个家族 如 GroEL GroES 主要作用是为非自发折 叠蛋白质提供天然构象的微环境 17 蛋白质二硫键异构酶 protein disulfide isomerase PDI 是一类在氧化条件下催化多肽链内 链间形成二硫键 从而稳定高级结构 促进蛋白质 折叠的酶 18 信号肽 signal peptide 是位于新生多肽链 N 端的一段特殊氨基酸序列 可以介导多肽链的靶向运输 合成后 即和信号肽识别颗粒 SRP 结合 19 干扰素 interferon IFN 是真核细胞感染病毒后产生的具有抗病毒作用的蛋白质 可以通过诱导蛋白激酶 HCI 使 eIF 2 磷酸化而失活 或者间接诱导 RNaseL 从而降解病毒 RNA 六 基因表达调控 六 基因表达调控 1 基因表达 gene expression 是指基因经过转录 翻译产生具有特定生物学功能的蛋白质分子的过程 但并非所有基 因的表达过程都产生蛋白质 tRNA rRNA 等编码基因的转录 也属于基因表达 分子生物学分子生物学名词解释名词解释 作者作者 上海医学院上海医学院 2011 级级临八临八 戴春峰戴春峰 绝密绝密 10 17 仅供学习交流 切勿用于商业用途 否则后果自负 2 操纵子 operon 在原核生物 绝大多数结构基因是以操纵子的形式组成基本转录单位 操纵子由上游的 调控区 包括启动序列和操纵元件 下游的信息区 串联在一起的 2 个以上结构基因 和最后的转录终止子组成 操纵子是原核生物基因表达调控的重要方式 3 顺式作用元件 cis acting element 基因内外都有一些特定的 DNA 序列 与结构基因表达调控相关 能够被基因调控蛋白 特异性识别和结合 这些序列被称为顺式作用元件 亦称顺式调控元件 在原核生物中 主要是启动序列 阻遏蛋白结合位点 正调控蛋白结合位点等 在真核生物中 主要是 启动子 增强子 沉默子等 4 操作元件 operator 也称操纵基因 是操纵子模型中 阻遏蛋白识别 结合的部位 通常位于启动子下游 可与其部分重叠 5 基因特异性转录因子 gene special transcription factor 是指在原核生物和真核生物细胞中 能够与顺式作用元件特异性结合 对基因表达转录 起始过程 即 RNA 聚合酶对启动序列的特异性识别和结合能力 有调控作用的蛋白质 在原核生物中 对基因表达有激活作用的蛋白质被称为激活蛋白 正调控蛋白 对基因 表达有抑制作用的蛋白质被称为阻遏蛋白 6 阻遏蛋白 repressor 是一类普遍存在于原核生物 在转录水平上对基因表达产生负调控作用的蛋白质 阻遏 蛋白可以与信号分子结合而发生变构 在不同构象时 阻遏蛋白或者与 DNA 结合 或者与 DNA 解离 阻遏蛋白主要通过抑制开放起始复合物的形成而抑制基因的转录 7 阻遏作用 repression 去阻遏作用 derepression 阻遏蛋白与 DNA 结合后 RNA 聚合酶仍有可能与启动子结合 但不能形成开放起始复 合物 不能启动转录 这种作用称为阻遏作用 特定的信号分子与阻遏蛋白结合 使阻 遏蛋白失活 从 DNA 上脱落下来 则称为去阻遏作用 8 分解代谢物基因活化蛋白 catabolite gene activator protein CAP 是一种在乳糖操纵子模型中发挥正调控作用的蛋白 cAMP 可以结合 CAP 使之构象 改变而结合特定 DNA 序列 从而激活邻近基因的转录 当葡萄糖充足时 cAMP 水平 下降 CAP 回到无活性状态 与 DNA 解离 关闭葡萄糖以外的其它糖代谢操纵子 9 弱化子 attenuator 也称衰减子 细菌中的 mRNA 转录和翻译是偶联的 这使得细菌操纵子中的某些特殊 序列可以在翻译过程中控制转录水平 这些特殊的序列称为弱化子 弱化子通常位于操 纵子第一个结构基因之前 是一段能减弱转录作用 甚至于终止转录作用 的序列 10 溶原途径 lysogenic pathway 溶菌途径 lytic pathway 噬菌体感染细菌后 会采取不同的生活方式 如果将基因组整合到宿主菌 DNA 中 处于休眠状态 则称为溶原途径 如果独立复制而导致细菌裂解 则称为溶菌途经 11 启动子 promotor 真核基因的启动子指的是 RNA 聚合酶识别 结合的基因转录调控区中启动基因转录的 一段特异 DNA 序列 包含一组转录调控功能组件 一般而言 启动子包括至少一个转 录起始点和一个以上的功能组件 最简单的就是转录起点 TATA 盒 启动子发挥作用 有严格的方向性 12 TATA 盒 TATA box 典型的启动子核心序列是在转录起始位点上游 30 25bp 处 有一保守的 TATA 序列 被称为 TATA 盒 真核细胞的 TATA 盒多为 TATAAAA 序列 共有序列 它是基本转 分子生物学分子生物学名词解释名词解释 作者作者 上海医学院上海医学院 2011 级级临八临八 戴春峰戴春峰 绝密绝密 11 17 仅供学习交流 切勿用于商业用途 否则后果自负 录因子 TF D 识别 结合的位点 控制着基因转录起始的准确性和频率 13 CpG 岛 CpG island 某些基因中并不含 TATA 盒和 Inr 而在起始位点上游约 100bp 内含有 20 50 个核苷酸 的 CG 序列 称为 CpG 岛 CpG 岛在启动子区出现不是随机分布 其下游很有可能有 编码基因存在 同时 CpG 岛的甲基化可能与基因表达调控有关 14 上游启动子元件 upstream promoter element UPE 是一些位于 TATA 盒上游的 DNA 序列 能与调节蛋白结合 调节通用转录因子与 TATA 盒的结合 RNA 聚合酶与启动子的结合 以及转录起始复合物的形成 从而决定基因 的转录效率与专一性 常见的序列有 CAAT 盒 GCCAAT GC 盒 GGGCGG 15 增强子 enhancer 是真核基因转录调控区中能够增强基因转录活性的一段 DNA 序列 可以存在于所调控 基因的上游或下游 通常离转录起点很远 决定着基因的时空特异性表达 增强子的作 用通常与其方向和与转录起点的距离无关 16 微小启动子 核心启动子 minipromoter core promoter 有时增强子与启动子结构可以连续 交错 为示区分 将只含有 DNA 聚合酶结合位点 和转录起始点的序列称为微小启动子或核心启动子 17 沉默子 silencer 是指某些真核基因转录调控区中能抑制 阻遏基因转录的一段 DNA 序列 沉默子可以促 进局部 DNA 的染色质形成致密结构 从而阻止转录激活因子结合 DNA 是基因转录 的负性调节因素 18 转录因子 transcription factor TF 真核生物转录起始十分复杂 往往需要多种蛋白质的协助 这些蛋白质统称为转录因子 也称转录调节蛋白 转录因子的结构包括 DNA 结合域 转录激活域 有些还有蛋白质 蛋白质结合域 转录因子可以与 RNA 聚合酶 形成转录起始复合物 共同参与转录起 始的过程 此外 转录因子可以分为基本转录因子 是 RNA 聚合酶结合启动子所必需 的一组蛋白因子 为真核基因 mRNA 转录所通用 如 TF A B D 等 决定三种 RNA mRNA tRNA 及 rRNA 转录的类别 和特异转录因子 通过结合相应的增强子激 活某种特异基因的转录 决定该基因的时空特异性表达 19 反式作用因子 trans acting factor 顺式作用蛋白 cis acting protein 以反式作用方式调节其它基因转录的转录因子称为反式作用因子 以顺式作用方式调节 自身基因转录的转录因子称为顺式作用蛋白 20 螺旋 转角 螺旋 helix turn helix HTH 是一种存在于原核基因和真核基因转录因子中的常见的 DNA 结合域 由 3 个 螺旋被 转角连接而成 3 个 螺旋通过侧向作用 维持固定角度 其中 C 末端的 螺旋是识 别螺旋 与 DNA 大沟匹配 N 末端的 螺旋是辅助螺旋 21 锌指结构 zinc finger structure 是一类含锌离子的转录因子 DNA 结合域 含 1 个 以上 锌离子 二级结构类似手指 锌指结构有许多类型 较常见的是 C2H2锌指 2 个 Cys 和 2 和 His 依靠肽链的弯曲螯 合一个锌离子 借此将 2 个反向平行的 折叠和 1 个 螺旋连接在一起 形成手指样 结构 锌离子不与 DNA 作用 只是起稳固作用 使结构域中的 螺旋镶嵌于 DNA 大 沟中 22 亮氨酸拉链 leucine zipper 是一种既可介导 DNA 结合又可介导蛋白质二聚体化的转录因子结构域 是由 2 条平行 的 螺旋单体通过规则位点上的 Leu 残基相互作用而形成的对称二聚体结构 N 端有 分子生物学分子生物学名词解释名词解释 作者作者 上海医学院上海医学院 2011 级级临八临八 戴春峰戴春峰 绝密绝密 12 17 仅供学习交流 切勿用于商业用途 否则后果自负 一段富含碱性氨基酸的亲水区 是 DNA 结合域 2 个结构相类似的转录调节蛋白肽链 单体平行排列 依赖侧面的 Leu 残基的疏水作用在 C 端形成一个短的卷曲螺旋结构 形似拉链 介导蛋白质二聚化 N 端未结合部分相互分开 形成倒 Y 型结构 骑跨在 DNA 大沟上 23 超敏感位点 hypersensitive site 是指在染色质 DNA 中对 Dnase 表现出高度敏感的区域 缺少核小体 但含有特异的 DNA 序列 为特异性 DNA 结合蛋白所识别 因此 它参与了基因表达的调控 另外 处于活性转录的区域对核酸酶也十分敏感 24 组蛋白密码 histone code 组蛋白的多样化修饰及其之间在时空上的组合与生物学功能的关系被视为一种重要的 标志 语言 25 染色质重塑 chromatin remodeling 组蛋白修饰的调节网络能和多种信号转导途径相偶联 细胞外环境的相关信号可改变组 蛋白特异性位点的修饰状态 从而引起染色质结构改变 即染色质重塑而被活化 进而 影响相关基因的转录 染色质重塑需要特异的基因活化蛋白 多蛋白体复合体以及 ATP 26 基因组印迹 genomic imprinting 是指源于父母双方的同一等位基因的选择性差异表达的现象 来自父系 母系的等位基 因在通过精子 卵子传递给子代时 原有的源于亲代的甲基化印迹会被全部消除 新的 甲基化修饰模式则在配子产生时形成 从而使等位基因具有不同的表达特性 27 无义介导的 mRNA 降解 nonsense mediated mRNA decay NMD 是真核生物中一种特殊的 mRNA 质量监测系统 能选择性地降解含有翻译提前终止密 码子的 mRNA 分子 从而防止对机体有害的截短型蛋白质的产生 这种机制在真核生 物中高度保守 其异常与肿瘤发生 发展密切相关 28 RNA 干扰 RNA interference RNAi 是指真核生物中的一种通过小 RNA 介导的特殊的基因沉默方式 此类小 RNA 可以和 mRNA 经常是 3 UTR 的特