研究生入学考辅导(西医综合).ppt

DNA蛋白质 复制 转录 反 逆 转录 翻译 RNA 复制 遗传中心法则 第三部分基因信息的传递 DNA复制要点一 DNA半保留复制二 DNA复制的酶学三 复制基本过程 端粒酶 四 DNA损伤 突变 及其修复五 逆转录及逆转录酶 一 DNA复制的含义 DNA分子为模板合成新的DNA分子的过程 称为DNA复制 二 复制的方式 半保留复制指经复制后 子代DNA分子中一条链完整来自亲代DNA 而另一条链则完全重新合成 且与母链碱基互补 DNA的半保留复制 DNA复制的酶学 一 酶 DNA聚合酶 简称DNA pol 全称依赖DNA的DNA聚合酶 DNA dependentDNApolymerase DDDP 主要特点 1 催化5 3 的合成方向 2 具核酸外切酶活性 3 底物 dNTP 大肠杆菌DNA聚合酶 3 5 外切5 3 外切酶活性酶活性 功能 种类 DNA polI 校读 修复 填补缺口 催化延长约20个核苷酸 DNA polII 不详DNA polIII 复制 真核生物DNA聚合酶 酶活性5 3 聚合酶活性 3 5 外切酶活性 构成亚基数44425分子大小 kd 25036 38163 300170256细胞内定位核核线粒体核核功能随从链修复复制领头链校读 修复制 无其它复制复 填补DNA pol时 DNA聚合酶通过其3 5 核酸外切酶的作用发挥较正功能 二 引物 寡聚核苷酸 RNA片段 三 模板 解开成单链的DNA母链为模板 四 其它酶类和蛋白质因子解螺旋酶 即DnaB蛋白或Rep蛋白 解开DNA双链 DnaA 辨认复制起始点 DnaC 协助解螺旋酶 使其在起始点上结合并打开双链 DNA拓扑异构酶 理顺DNA链 即通过切断 旋转和再连结作用 把正超螺旋变为负螺旋 单链结合蛋白 SSB 稳定解开的单链DNADNA连接酶 催化复制中两条不连续的链片段间的磷酸二酯键形成 解旋 解链作用 DNA复制的基本过程 起始延长终止 5 5 5 3 3 3 5 领头链 随从链 解链方向 不连续复制 复制叉 冈奇片段 连续复制 起始点 Ori 复制叉与双向复制引发体的形成3 引物的生成 起始 复制方向 5 3 不 连续复制冈崎片段领头链随从链 延长 终止 引物水解补缺连接端粒酶 含义 它有蛋白质和RNA两部分组成 是一种特殊的反转录酶 它以自身的RNA为模板 在随从链模板DNA的3 OH末端延长DNA 再以这种延长的DNA为引物 继续合成随从链 直至一定长度 端粒酶 真核生物 1 突变 基因突变 的含义 指DNA分子 基因 上碱基的改变 2 分类 错配 点突变 DNA分子上1个碱基的变异缺失 一个或一段核苷酸链片段的丢失插入 原来没有的1个碱基或一段核苷酸链插入分子重排 重组 DNA分子内发生较大片段的交换 移位的DNA片段在新位点上可颠倒方向反置 倒位 也可以发生在染色体之间 DNA损伤 突变 与修复 3 引发突变的因素 1 物理因素 紫外线和辐射 紫外线常发生嘧啶二聚体 致复制和转录受阻 2 化学因素 化学诱变剂 5 溴尿嘧啶 5 BU 羟胺类 NH2OH 亚硝酸盐 烷化剂 氮芥类 等 胸腺嘧啶 嘧啶二聚体 光修复酶 4 DNA损伤的修复 1 光修复 通过光修复酶催化 使嘧啶二聚体解聚 但需要光照射 2 切除修复 特异核酸内切酶 DNA polI和连接酶共同完成 重组修复 3 重组修复 4 SOS修复 细胞处危急状态的一种修复 此时可诱导一种可催化DNA合成的特殊酶 其对碱基识辨能力差 易出错 尽管如此 还是可以提高细胞存活率 逆转录作用 指以RNA为模板合成DNA的过程 逆转录酶 三种酶活性 1 RNA为模板催化DNA合成 2 水解杂化双链上RNA 3 DNA为模板催化DNA合成 逆 反 转录作用和逆 反 转录酶 起始点多点单点速度慢 原核的1 10 快引物大小短 约10个核苷酸 长 约数十个核苷酸 冈奇片段少 约100 200个 多 约1000 2000个 酶DNA聚合酶 DNA聚合酶III端粒酶有无 真核生物原核生物 真核与原核生物复制的主要区别 转录以DNA为模板合成RNA的过程 称为转录 要点1 RNA的不对称转录 转录的模板 酶及基本过程 2 RNA转录后的加工修饰3 核酶 RNA聚合酶 一 RNA聚合酶 全称依赖DNA的RNA聚合酶 DNA dependentRNApolymerase DDRP 亦称转录酶 特点 1 催化5 3 的合成方向2 底物为NTP3 摸板DNA4 不需要引物5 产物是RNA 大肠杆菌RNA聚合酶组分及功能 二 原核生物RNA聚合酶 2 核心酶 全酶 亚基分子量功能 36512决定哪些基因被转录 150618与转录全过程有关 催化 155613结合DNA模板 开链 sigma 70263辨认起始点 三 真核生物RNA聚合酶 真核生物RNA聚合酶分类 种类IIIIII 转录产物45S rRNAhnRNA5SRNA tRNAsnRNA对鹅膏覃碱的反应耐受极敏感中度敏感 一 不对称转录两层含义 1 在DNA双链分子上 仅一股链可转录 2 模板链非永远在同一条单链上 模板 为结构基因 编码链 反义链 为有意义链 模板链 不对称转录 3 3 5 5 箭头表示转录产物生成方向 二 模板链 有意义链 和编码链 反义链 模板链 指DNA分子中可转录成RNA的一股链 编码链 其特点是除用T代替RNA分子中U外 其余都相同 DNA模板 转录产物 RNA繁荣核苷酸序列 以及翻译产物肽的氨基酸序列 T T T U U U 三 酶与模板的辩认结合1 转录起始点 开始转录的位点 常标以 12 结合部位 约为7个碱基长度 其中心位于上游 10bp处被称为 10区或Pribnow盒 TATA盒 该区具高度保守性 并易解链 3 识别部位 RNA聚合酶 亚基识别的部位 约含6个碱基长度 其中心位于上游 35bp处被称为 35区 启动序列 原核 启动子 真核 顺式作用元件 TGTTGACA TATAAT 3 5 5 3 DNA 编码链模板链 35区 10区 1 5 McGPPP 转录起始部位 启动子 基因转录区 RNA产物 NH2 翻译开始 转录开始 四 基本过程1 转录起始原核生物需要依赖 因子辨认转录起始点 被辨认的DNA区段处 35区特定序列 真核生物转录起始也需要RNApol对起始区上游DNA序列做辨认和结合 并生成起始复合物 但其上游DNA序列 统称为顺式作用元件 不象原核生物那样典型 2 延长在RNA聚合酶催化下 按5 3 方向合成5 3 磷酸二酯键 酶 DNA RNA形成转录复合物 3 终止原核生物有两种机制 1 依赖 因子 Rhofactor 的转录终止 可识别来自RNA产物的终止信号 而不是来自DNA摸板 2 非依赖 因子的转录终止 终止子特点是RNA产物具有发夹结构 茎 环结构 和一段富含polyU片段 真核生物的转录终止是与转录后修饰密切相关的 5 AAA AAA TTATTT AATAAA GTGCGC 5 3 DNA 转录终止 RNA聚合酶 AAUAAA RNase 修饰点 hnRNA 真核生物的转录终止及加尾修饰 一 真核生物mRNA的转录后的修饰1 加帽 5 端 2 加尾 polyA 3 端 3 剪接 断裂基因 外显子和内含子 切除 连接 帽 polyA 转录后的修饰 概念 真核生物结构基因含若干个编码区 即外显子 被非编码区 即内含子 互相隔开 但又连续镶嵌而成 故被称为断裂基因 二 tRNA的转录后加工加工修饰包括 剪接 去除内含子 甲基化 生成甲基嘌呤 还原反应 生成DHU 核苷内转位反应 形成 脱氢反应 产生I 加 CCA OH 三 rRNA的转录后加工加工修饰包括 1 原核生物16S23S30S5S2 真核生物18S5 8S45S28S5S 3 核酶 ribozeme 由RNA发挥催化作用的酶称为核酶 其本质是RNA 复制转录模板两股链模板链 有意义链 原料dNTPNTP配对A T G CA U G C聚合酶DNA聚合酶RNA聚合酶产物半保留DNA三种RNA 转录与复制的区别 要点参加蛋白质生物合成的物质遗传密码蛋白质生物合成过程和合成后的加工修饰蛋白质生物合成的干扰和抑制 翻译 概念 指核酸中储存的遗传信息 通过遗传密码解读的手段转变为蛋白质的氨基酸排列顺序的过程 参与蛋白质生物合成的物质 mRNA 模板tRNA 运载体核蛋白体 装配场所 一 mRNA是翻译直接模板遗传密码的特点 1 连续性 2 简并性 除Trp和Met外 一种氨基酸可有多个密码 2 6个 且其1 2位碱基大多相同 第三位碱基可不同 例如 SerUCUUCCUCAUCG偏爱性 5 3 3 摆动性 tRNA反密码的第一位碱基IUCmRNA密码的第三位碱基A C UA GC G U 4 通用性 起始密码 AUG 终止密码 UAA UAG UGA 二 合成场所 核糖体 核蛋白体 的组成三 氨基酸活化 氨基酰 tRNA 一 氨基酰 tRNA合成酶特点 1 绝对转一性 对底物氨基酸和tRNA都有高度特异性 2 具有校正活性 实际为水解酯键催化活性 二 二步反应氨基酸 ATP E氨基酰 AMP E Ppi氨基酰 AMP E tRNA氨基酰 tRNA AMP E 三 氨基酰 tRNA的表示方法 ala tRNAala arg tRNAarg met tRNAmet e 真核 met tRNAmet i 携带延长肽链上Met 起始者tRNA 被起始因子eIF 2a辨认 原核 fmet tRNAmet i 四 基本过程 一 起始S D序列 原核细胞 指mRNA起始密码AUG前若干嘌呤核苷酸的保守序列 可与核糖体16SrRNA3 末端UCCU序列互补 故又称为核糖体互补序列 或称核蛋白体结合位点 例如 5 AGGAPuPu UUUPuPuAUG 3 mRNA mRNA 小亚基 小亚基 mRNA 小亚基 fmet tRNA mRNA 小亚基 fmet tRNA 大亚基 fmet tRNA 大亚基 met tRNA 小亚基 小亚基 met tRNA 小亚基 mRNA met tRNA 小亚基 mRNA大亚基 mRNA 大亚基 met tRNA GTP eIF 真核生物 原核生物 二 肽链的延长 核糖体循环 包括 注册 成肽和转位三步 三 终止多聚核糖体 合成中 在一条mRNA上 有多个核糖体结合呈串珠状 称为多聚核糖体 五 翻译后加工 一 一级结构的修饰1 去除N 甲酰基或N 蛋氨酸 细胞内脱甲酰基酶或氨基肽酶可去除N 甲酰基 N 末端蛋氨酸或N 末端一段肽 2 个别氨基酸的修饰 如 胶原分子中的羟脯氨酸和羟赖氨酸3 水解修饰 N C 信号肽 103肽 ACTH 39 脂酸释放激素 91 促黑激素 促黑激素 内啡肽 二 高级结构的修饰1 亚基聚合2 辅基连接 糖基化 三 合成后的靶向输送 信号肽 自身结构 转运机构 信号肽 1 10 40多个氨基酸组成2 碱性氨基酸组成N 端 Lys Arg 3 中性氨基酸为主组成疏水核心区 Leu Ile 4 小分子氨基酸组成C 端 即加工区 Gly Ala Ser 碱基N 端 疏水核心区 加工区 含信号肽酶裂解位点 20或更多个氨基酸 信号肽结构 连接分泌蛋白 部分抗生素对翻译过程抑制作用的机理 种类机理作用对象 四环素抑制起始氨基酸 tRNA与核糖体小亚基结合原核氯霉素结合大亚基 抑制转肽酶活性 阻断链延伸原核或真核线粒体链霉素 或结合小亚基 改变其构象 引起读码错误原核卡那霉素嘌啉霉素取代一些氨基酰 tRNA进入核糖体A位 终原核或真核止肽链合成放线菌素抑制核糖体转肽酶真核白喉毒素共价修饰延长因子 2 使之失活真核 六 抗生素对翻译的抑制作用 1997年A型题31 紫外线对DNA的损伤主要是A 引起碱基置换B 导致碱基缺失C 发生碱基插入D 使磷酸二酯键断裂E 形成嘧啶二聚物 1997年X型题143 将DNA核苷酸顺序的信息转变成为氨基酸顺序的过程包括 A 复制B 转录C 反转录D 翻译 1998年A型题29 下列哪种酶不参与DNA损伤的切除修复过程 A 核酸内切酶B 核酸外切酶C DNA聚合酶D DNA连接酶E 核酸限制性内切酶 1998年A型题30 下列关于氨基酸密码的描述 哪一项是错误的 A 密码有种属特异性 所以不同生物合成不同的蛋白质B 密码阅读有方向性 5 端起始 3 端终止C 一种氨基酸可有一种以上的密码D 一组密码只代表一种氨基酸E 密码第3位 即3 端 碱基在决定掺入氨基酸的特异性方面重要性较小 1997年C型题A 不被转录的序列B 被转录但不被翻译的序列C 二者均是D 二者均不是123 DNA上的内含子 intron 是指124 DNA上的外显子 exon 是指 1997年A型题29 真核生物转录生成的mRNA前体的加工过程不包括 A 5 末端加帽B 3 末端加多聚A尾C 甲基化修饰D 磷酸化修饰E 剪接去除内含子并连接外显子 1999年A型题31 氯霉素可抑制原核生物的蛋白质合成 其原因是A 特异地抑制肽链延长因子2 EFT2 的活性B 与核蛋白体的大亚基结合 抑制转肽酶活性 而阻断翻译延长过程C 活化一种蛋白激酶 从而影响起动因子 IF 磷酸化D 间接活化一种核酸内切酶使mRNA降解E 阻碍氨基酰tRNA与核蛋白体小亚基结合 1999年C型题A GTPB ATPC 两者都需要D 两者都不需要123 糖原合成时需要的是124 蛋白质生物合成时需要的是 2000年A型题29 下列关于真核生物DNA复制特点的描述错误的是A RNA引物较小B 岗崎片段较短C 片段连接时由ATP供给能量D 在复制单位中 DNA链的延长速度较慢E 仅有一个复制点 2000年A型题30 AUC为异亮氨酸的遗传密码 在tRNA分子中其相应的反密码应为A UAGB TAGC GAUD GATE IAG 2001年A型题30 下列有关真核细胞mRNA的叙述 错误的是A 是由hnRNA经加工后生成的B 5 末端有m7GpppNmp帽子C 3 末端有多聚A尾D 该mRNA为多顺反子 多作用 E 成熟过程中需要进行甲基化修饰 2001年A型题31 下列有关反转录酶的叙述 错误的是A 反转录酶以mRNA为模板 催化合成cDNAB 催化的DNA合成反应也是5 3 合成方向C 在催化DNA合成开始进行时不需要有引物D 具有RNase活性E 反转录酶没有3 5 核酸外切酶活性 因此它无校对功能 2001年C型题A DNA聚合酶IB DNA聚合酶IIIC 二者都是D 二者都不是123 具有3 5 外切酶及5 3 外切酶活性的是124 在DNA复制中 链的延长上起重要作用的是 2002年A型题26 下列有关遗传密码的叙述 正确的是A 遗传密码只代表氨基酸B 一种氨基酸只是一个密码子C 一个密码子可代表多种氨基酸D 每个tRNA上的反密码只能识别一个密码子E 从病毒到人 丝氨酸的密码子都是AGU 2002年A型题28 原核生物中识别DNA模板上转录起始点的是A RNA聚合酶的核心酶B RNA聚合酶的 因子C RNA聚合酶的 亚基D RNA聚合酶的 亚基E 因子 2003年A型题27 下列不属于DNA分子结构改变的是A 点突变B DNA重排C DNA甲基化D 碱基缺失E 碱基插入 2003年A型题28 真核生物中 催化转录产物为hnRNA的RNA聚合酶是A RNA聚合酶B RNA聚合酶IC RNA聚合酶IID RNA聚合酶IIIE RNA聚合酶 亚基 2003年A型题29 下列属于终止密码子的是A UCAB UCGC UACD UAAE UGC 2003年B型题A rRNAB mRNAC tRNAD hnRNAE SnRNA97 含稀有碱基最多的RNA是98 既含内含子又含外显子的RNA是 基因表达调控要点基因表达调控的基本概念原核基因转录调控真核基因转录调控 一 基本概念 一 基因表达 指基因转录及翻译的过程 二 基因表达的特点 1 时间特异性 基因表达严格按特定时间顺序发生多细胞生物表现发育 阶段特异性 2 空间特异性 某基因产物按个体不同组织空间顺序出现 即细胞 或组织 特异性 三 基因表达方式 1 组成性表达 管家基因 生命必不可少 几乎在所有组织细胞中持续表达的一类基因 不受环境影响 2 诱导和阻遏基因表达 诱导基因和阻遏基因 二 原核基因转录调节原核生物基因组大多按功能相关性成簇地串联 密集于染色体上 共同组成一个转录单位 操纵子 一 乳糖操纵子 诱导型操纵子1 结构 操纵序列O启动序列P 上游含CAP 分解代谢物基因激活蛋白 调控区 调节基因I 编码一种阻遏蛋白 结构基因 Z 半乳糖苷酶Y 透酶A 乙酰基转移酶 CAP 同型二聚体 DNA结合区cAMP结合位点 2 阻抑蛋白的负性调节3 CAP的正性调节 4 协同调节 CAP 分解代谢基因结合蛋白 结合位点 聚合酶进入位点 Pi启动基因 结构基因 操纵基因 启动基因 调节基因 mRNA 阻抑蛋白 别乳糖乳糖 半乳糖苷酶透性酶乙酰基转移酶 PiIPOZYA 乳糖操纵子结构示意图 阻抑蛋白的负调节作用 CAP结合位点 RNA聚合酶进入位点 Pi启动基因 结构基因 操纵基因 启动基因 调节基因 半乳糖苷酶透性酶乙酰基转移酶 PiIPOZYA CAP的正调节作用 cAMP cAMP 三 真核基因调控 一 真核基因组特点基因组庞大单顺反子重复序列多基因不连续性 二 转录激活调节1 顺式作用元件 顺式作用元件 正性调控作用元件 负性调控作用元件 沉寂子 启动子 增强子 1 启动子 RNA聚合酶结合并启动转录的DNA序列 2 增强子 是远离转录起始点 决定组织特异性表达 增强启动子转录活性的特定DNA序列 特点a 远距离作用 在上 下游都能起作用b 作用与其序列的方向无关c 对启动子没有严格专一性d 必须与特定蛋白质因子结合才能发挥作用 具组织或细胞特异性 3 沉寂子 沉默子或抑制子 2 反式作用因子 指与顺式作用元件DNA序列相结合或间接影响其作用的蛋白质因子 统称为转录因子 1 分类 基本转录因子 RNA聚合酶结合启动子所必需的一组蛋白因子 决定转录类别 特异转录因子 为个别基因转录所必需 2 结构 DNA结构域 锌指碱性亮氨酸拉链碱性螺旋 环 螺旋转录激活域 酸性激活域谷氨酰胺富含域脯氨酸富含域蛋白质 蛋白质相互作用的结构域 二聚化结构域 三 真核基因调控 一 真核基因组特点基因组庞大单顺反子重复序列多基因不连续性 二 转录激活调节1 顺式作用元件 顺式作用元件 正性调控作用元件 负性调控作用元件 沉寂子 启动子 增强子 1 启动子 RNA聚合酶结合并启动转录的DNA序列 2 增强子 是远离转录起始点 决定组织特异性表达 增强启动子转录活性的特定DNA序列 特点a 远距离作用 在上 下游都能起作用b 作用与其序列的方向无关c 对启动子没有严格专一性d 必须与特定蛋白质因子结合才能发挥作用 具组织或细胞特异性 3 沉寂子 沉默子或抑制子 2 反式作用因子 指与顺式作用元件DNA序列相结合或间接影响其作用的蛋白质因子 统称为转录因子 1 分类 基本转录因子 RNA聚合酶结合启动子所必需的一组蛋白因子 决定转录类别 特异转录因子 为个别基因转录所必需 2 结构 DNA结构域 锌指碱性亮氨酸拉链碱性螺旋 环 螺旋转录激活域 酸性激活域谷氨酰胺富含域脯氨酸富含域蛋白质 蛋白质相互作用的结构域 二聚化结构域 基因重组的概念 基本过程及其在医学中的应用癌基因的基本概念及活化机制抑癌基因和生长因子的基本概念极其作用机制基因诊断的基本概念 特点及应用基因治疗的基本概念及基本程序 要点 基因工程 癌 抑癌 基因 基因诊断 治疗 一 工具酶 限制性核酸内切酶 作用特点识别双链DNA 并在识别位点 长度一般为4 6个核苷酸 或其周围切割双链DNA的一类内切酶 切割特点 1 3 突出粘性末端2 5 突出粘性末端3 平末端 钝性末端 3 3 5 5 二 目的基因的来源和分离1 基因组DNA文库2 cDNA文库3 聚合酶链式反应 polymerasechainreaction PCR 4 人工化学合成 聚合酶链式反应 polymerasechainreactionPCR 1 PCR系统的组成 模板DNA 特异引物 dNTP DNA聚合酶以及含Mg2 的缓冲液2 基本步骤 循环三步骤 1 DNA解链 变性 2 DNA单链与引物结合 退火 3 引物的延伸 DNA的合成 3 原理及应用 目的基因克隆 体外突变 微量分析 三 基因载体 克隆载体 指能够携带外源基因进入受体细胞 并在其中进行扩增或诱导外源基因表达的DNA分子 表达载体指可转录 翻译成多肽链的基因载体 具备的条件 能自我复制 具备筛选标志 多克隆位点 接纳外源基因 细胞中拷贝数高 分类 质粒载体 Pbr322 pUC19 共价闭合环状DNA 自主复制并能传给子代细胞 共存 但非宿主细胞生存必需噬菌体载体 噬菌体 M13噬菌体 柯斯质粒 cosmid 载体和酵母人工染色体载体病毒载体 腺病毒载体 逆转录病毒载体 pBR322质粒图谱 PVUII PstI Ori Ampr Tetr ECoRI BamHI SalI 载体筛选标志 抗生素抗性 互补 Ori LacI LacZ MCS Ampr pUC19载体图谱 X gal 5 溴 4氯 3吲哚 D 半乳糖苷 D 半乳糖苷酶 片段 基因载体LacZ 片段 宿主细胞 X gal培养基上生长 白色菌落 载体LacZ 有外源基因插入蓝色菌落 载体LacZ 无外源基因插入 四 基本方法和基本过程1 分 载体和目的基因的分离2 切 工具酶的应用3 接 载体和目的基因连接成重组体4 转 重组体的转化感受态细胞 具接受外源DNA能力的细胞5 筛 DNA重组体筛选与鉴定 A B A B 内切酶 内切酶 目的基因 转化 连接 载体 载体 筛选 DNA重组技术的基本步骤 五 克隆基因的表达系统1 原核表达系统特点 无转录和翻译后加工修饰功能 易形成包涵体2 真核表达系统 一 癌基因 oncogene 一 癌基因 原癌基因 的基本概念癌基因 指其异常表达或其表达产物异常可决定细胞恶性表型产生的一类基因 在正常细胞内处非激活状态 低表达或不表达 故亦称原癌基因 病毒癌基因 v onc 细胞癌基因 c onc 第二十一章癌基因 抑癌基因与生长因子 癌基因产物的主要功能src家族 酪氨酸蛋白激酶myc家族 DNA结合蛋白ras家族 P21蛋白sis家族 P28蛋白和人血小板源生长因子 PDGF myb家族 核蛋白 核内转录因子 二 癌基因的活化机制1 获得启动子与增强子 插入激活 2 基因移位 使原来无活性的原癌基因移至某些强启动基因或增强子附近而被激活 3 原癌基因扩增 细胞不