分子遗传-全部总结.doc

第一章 引言1分子遗传学概念:广义指研究蛋白质及核酸等生物大分子的结构、功能和生物大分子之间的互作，即分子水平上阐明生命现象和生物学规律。狭义指研究基因的概念、结构、复制、表达、调控、遗传、突变及交换的分子基础。2诺贝尔奖获得情况，挑选三个即可：1932年C.S.谢林顿、E.D.艾德里安（英国人）发现神经细胞活动的机制1933年T.H.摩尔根（美国人）发现染色体的遗传机制，创立染色体遗传理论1946年H.J.马勒（美国人）发现用X 射线可以使基因人工诱变1980年三位分子生物学家获得化学诺贝尔奖的是:F.Sanger(英国剑桥,分子生物学实验室)以发展核酸分子技术、w.Gibert(美国哈佛大学)以发展核酸序列的各种技术以及P.Berg(美国加州,斯坦福大学)从事核酸和遗传操纵方面的研究而著称。1989年美国科罗拉多大学的Thomas Cech与耶鲁大学的Sidney Altman由于在阐明RNA的酶活性方面所作出的杰出贡献而分享了1989年度诺贝尔化学奖。1999年 Gunter Blobel发现控制细胞运输和定位的内在信号蛋白质2002年，英国科学家悉尼布雷内、约翰苏尔斯顿和美国科学家罗伯特霍维茨。他们为研究器官发育和程序性细胞死亡过程中的基因调节作用作出了重大贡献。2007年，两名美国人马里奥卡佩基、奥利弗史密斯和一名英国人马丁埃文斯，获得 2007年诺贝尔生理学或医学奖。诺贝尔奖评审委员会发布的公报说，三位科学家“在涉及胚胎干细胞和哺乳动物重组方面有着一系列突破性发现”，为 “基因靶向”技术的发展奠定了基础。2009年杰克绍斯塔克（Jack Szostak，1952年11月9日），美国生物学家、哈佛医学院遗传学教授。他与伊丽莎白布莱克本和卡罗尔格雷德因为“发现端粒和端粒酶如何保护染色体”而一起获得2009年诺贝尔生理学或医学奖。第二章 遗传的物质基础1.三种类型的遗传物质（DNA,RNA,蛋白质） 遗传物质必须特性：储存并表达遗传信息，能把遗传信息传递给后代，物理和化学性质稳定，具有遗传变化的能力。DNA作为遗传物质的优点：储存遗传信息量大 能把遗传信息传递给子代 物理和化学性质稳定 具有遗传变化的能力RNA病毒有RNA和蛋白质，类病毒只有RNA（通常致病）阮病毒只有蛋白质，可以被蛋白酶K灭活，不能被核酸酶处理和UV辐射灭活。2. 影响DNA双螺旋稳定性的因素 氢键弱键，可加热解键 碱基堆积力碱基堆积力：同一条链中的相邻碱基之间的非特异性作用力；来自于疏水作用力、累积的范德华的作用力；证据（略）磷酸酯键强键需酶促解链 磷酸基团间的静电斥力，0.2mol/LNa生理盐水消除静电斥力 碱基内能增加，使氢键因碱基排列有序状态的破坏而减弱3. ZDNA 左旋双螺旋DNA，在双螺旋多核苷酸链中，只要嘧啶和嘌呤交替排列，在高盐浓度下，可出现Z构象，其脱氧核糖磷酸骨架按之字形从一端伸向另一端。4. 反向重复序列（回文序列）及重要性也叫回文序列，两段同样的DNA碱基序列同时存在于一个DNA分子中，但方向相反。变性后再复性时，同一链内的互补的拷贝可以形成链内碱基配对，形成发夹式或+字形结构。较长的回文结构：可形成茎环结构或十字形结构；较短的回文序列：可作为一种特别信号，如限制性切酶的识别位点，一些调控蛋白的识别位点；转录的终止与回文结构有关；TRNA的三叶草结构5. TM值DNA双螺旋结构失去一般时的温度，一般为8595度6. DNA分子变性以后的特性，影响变性、复性的因素变性后特性：变性DNA在A260nm下的光吸收增加（增色效应）；DNA溶液的粘度降低；沉降速度加快，沉降系数变大；DNA严重失去生物活性。影响变性因素：ATCG随机分布时，决定于GC含量GC含量相同时，碱基排列对变性有明显影响大片段的DNA，片段长短对其影响小，与组成和排列相关小片段，片段愈短，变性愈快变性液中含有尿素、酰胺等，改变碱基对间的氢键盐浓度影响：Na在磷酸基团周围形成的电子云对静电斥力产生屏蔽作用，减弱静电斥力极端pH的影响：改变氢键的形成与结合力。影响复性因素：阳离子浓度，一定浓度可消除polyDNA间的静电斥力复性反应温度，以消除SSDNA分子内部分二级结构SSDAN的初始浓度SSDNA分子的长度：SSDNA愈长，分子扩散愈慢，复性愈慢DNA分子中DNA的排列序列状况（随机排列，重复排列）DNA热变性后将温度缓慢冷却，维持在Tm值左右，变性后的单链DNA即可恢复双螺旋结构，理化性质都能得恢复7. PCR技术标准PCR反应体系：4种DNTP混合物，引物，模板DNA，Taq DNA聚合酶，Mg特点：灵敏度高，简便快速，对标本的纯度要求低PCR是一种选择性体外扩增DNA或RNA得方法理论讲，PCR主要由高温变性、低温退火和适温延伸三步反复的热循环构成，PCR具有高度特异性，可以方便地利用PCR在成千上万的基因序列中获得只有极微量的特定目的基因或序列，同时PCR获得的目的序列产物可以连接在适当的克隆载体上，转化为体细胞，经筛选就能得到目的序列的阳性克隆。8. 拓扑异构酶1、2功能的比较拓扑异构酶1催化DNA链断裂和重新连接，每次只作用一条链，不需要能量辅助因子ATP和NAD，拓扑异构酶2能同时断裂并连接双股DNA链，需要能量辅助因子ATP拓扑异构酶功能：恢复由一些细胞过程产生的DNA超螺旋；防止细胞的DNA过度超螺旋，使细胞内DNA超螺旋保持在一个稳定的状态9. 核酸分子杂交要满足条件不同来源的单链DAN与单链DNA，RNA与单链DNA分子间；在长于20bp的同源区域内；以氢键连接方式互补配对；形成稳定的双链结构第三章 基因与基因组基因：一个具有特定功能的，完整的，不可分割的最小的遗传单位。基因组：生物所携带的遗传信息的总和。等位基因：指野生型基因发生突变后形成的突变基因与野生基因乎称为等位基因。拟等位基因：指表型效应类似，功能密切相关，在染色体上的位置又紧密连锁的基因。顺式作用因子：通过核苷酸自身的特异二级结构控制与它紧密连锁的结构基因的表达或调节转录的DNA序列如启动子、终止子、增强子。反式作用因子：通过扩散自身表达产物控制其他基因的表达。或指可以和顺式作用元件结合的调节蛋白。最大C值：一个物种单倍体基因组总DNA的含量（是恒定的）。最小C值：编码基因信息的总DNA含量。C值矛盾：形态学的复杂程度与C值大小的不一致。重叠基因：不同的基因共用一段相同的DNA序列。 重叠基因生物学意义：a）原核生物进化的经济原则（较小的C值编码较多的基因信息）。 b）修正了经典的各个基因互相独立、互不重叠的传统观念。C) 丰富和发展了基因的概念。基因家族：真核生物基因组中来源相同、结构相似、功能相关的一组基因。基因簇：真合生物中同一条DNA分子上排列的高度重复的基因。断裂基因：由于外显子和内含子相间隔排列组成的基因，或基因的编码序列在DNA分子上是不连续的，被不编码的序列所隔开。 断裂基因生物学意义：a)有利于遗传的相对稳定。B) 增加变异机率，有利于生物的进化。C) 扩大生物体的遗传信息储量。外显子：原初转录物中通过RNA间接反应而保留于成熟RNA中的序列或基因中与成熟RNA序列相对应的DNA序列。内含子：原初转录物中通过RNA剪接反应而被去除的RNA序列或基因中与这种RNA序列相对应的DNA序列。原核生物中转座因子的种类：a) 插入序列 b）转座子 c)复合因子或复合型转座子 d) 转座噬菌体转座的遗传效应：a) 转座引起插入突变 b) 转座产生新的基因 c) 转座产生染色体畸变 d) 转座引起生物进化假基因：与正常基因结构相似但丧失正常功能的DNA序列。 往往存在于真核生物的多基因家族中。突变：可以通过复制而遗传的DNA结构的任何永久性改变。突变体：携带突变基因的生物个体或群体。点突变：在一个基因内部发生的一个或数个核苷酸对的增加、缺失或取代。突变基因：存在突变位点的基因。转换：指DNA分子中的嘌呤为另一种嘌呤或嘧啶为另一种嘧啶所取代而引起的突变。颠换：指DNA分子中的嘌呤被嘧啶取代或嘧啶被嘌呤取代所引起的突变。同义突变：指没有改变产物氨基酸序列的密码子的变化，与密码子的简并性有关。错义突变：指碱基序列的改变引起了产物氨基酸序列的改变。无义突变：指某个碱基的改变使代表某种氨基酸的密码子变为蛋白质合成的终止密码子。同裂酶：有些型核酸内切酶的识别为点的序列相同，但切点不一定相同，这些酶称为同裂酶。同尾酶：有些型核酸内切酶作用后产生好的DNA粘性末端相同、识别位点的序列不一定相同，这些酶称为同尾酶。回复突变：突变体所失去的野生型性状通过第二次突变得到回复，第二次突变称为回复突变。抑制突变：第二点回复突变并没有真正改变正向突变的DNA的碱基序列，只是正向突变的突变效应被抑制了，因此第二点突变又称为抑制突变。遗传重组：广义：造成任何基因型变化的基因交流的过程。 狭义：涉及到DNA分子内断裂-复合的基因交流。 遗传重组类型：a) 同源重组 b) 转座重组 c) 位点特异性重组 d) 异常重组生物体保证遗传稳定性的机制：a) 纠正偶然的复制错误的系统，如DNA聚合酶的3”-5”的校对功能：尿嘧啶糖激酶修复系统；错配修复系统 b) 能修复环境因素和体内化学物质造成的DNA分子损伤的系统，如光复合修复系统、切除修复系统、重组修复系统、SOS修复系统等 c) 对付外源DN A的入侵：限制-修饰系统。 d) 基因的回复突变 e) 致死突变 f) 密码的简并 g) 多倍体第四章 DNA复制DNA复制:亲代双链DNA分子在DNA聚合酶的作用下，分别以每单链DNA分子为模板，聚合与自身碱基可以互补配对的游离dNTP，合成出两条亲代DNA分子完全相同的子代DNA分子的过程。复制体：是复制叉上的一个多酶体结构，与复制叉共同完成DNA的合成。复制子：DNA中含有一定起点和终点的复制单元。前导链：亲代DNA进行复制时，以复制叉移动的方向为标准，以35链为模板，按53方向连续合成的一条链。后随链：亲代DNA进行复制时，以复制叉移动的方向为标准，以53链为模板，按35方向连续合成的一条链。原核生物DNA复制的多酶复合体包括的酶类及其生物学功能答：DNA旋转酶（gyrase），可以消除复制叉移动产生的正超螺旋，催化负超螺旋的形成；DNAHelicase（DNA螺旋酶，DNA解旋酶），利用ATP水解的能量，使DNA双链解旋，并在DNA沿一定方向移动；DNA single-stranded binding proteins（SSB,DNA单链结合蛋白），以同源四聚体的形式与DNA结合，稳定DNA螺旋酶产生的单链结构，便于以其为模板复制子代DNA，保护单链DNA，避免核酸酶的降解，SSB对单链的结合具有协同性，及其初步结合能使其随后的结合更为容易；Primer and Primase（引发酶），催化RNA引物的合成；DNA Polymerase（DNA聚合酶）Pol的作用是用于DNA的修复和RNA引物的替换，Pol用于DNA损伤的应急修复，Pol用于DNA链的延伸；DNA Ligase（连接酶），复制过程中，冈崎片段5端RNA引物被置换后切刻的连接。原核生物与真核生物复制的异同点：相同点：半保留复制；半不连续合成；有复制的起始点与方向；都需要DNA pol,等等。 与原核生物DNA的复制特点相比，真核生物 DNA的复制特点（即不同处)有： (1）真核生物中复制进行的速度约为50个核苷酸秒，仅为原核生物的110，但真核生物染色体上DNA复制起始点有多个，因此可以从几个起始点上同时进行复制，而在原核生物中复制起始点常位于染色体的一个特定部位，即只有一个起始点。 （2）真核生物DNA复制过程中的引物及冈崎片段的长度均小于原核生物。真核长约100-200个核苷酸，原核长约1000-2000个。 （3）其真生物DNA的复制有DNA聚合酶及多种蛋白质因子参与，DNA聚合酶也有多种类型。其中DNA Pol及DNA Pol在细胞核内DNA的复制中起主要作用。DNAPol催化前导链及随从链的合成，PCNA参与其作用。 DNA Pol与引物酶共同催化引发链的合成。DNA Pol有35外切酶活性，因此有校正的功能。（4）DNA Pol 是线粒体中的复制酶。（5）复制周期的重叠与否：真核生物在全部复制完成之前，各个复制起点上不能开始新一轮的复制，受到一种复制的调控，而原核生物DNA的复制起点可以连续开始新一轮的复制，表现为一个复制子上有多个复制叉存在。第五章 RNA转录1. 转录（transcription）：以D.S.DNA中的一条单链作为转录的模板，在依赖DNA的RNA聚合酶的作用下，按照A=T，C=G配对的原则，合成RNA分子的过程。2. 模板链（template）：指根据碱基互补原则指导mRNA生物合成的DNA链。3. 非模板链（Non- template）：与mRNA序列相同的那条链。4. 转录单位（transcriptional unit）：从启动子（promoter）到终止子（terminator）称为5. 启动子（promoter）：之DNA分子上被RNA聚合酶识别病结合形成起始转录复合物的区域。6. 终止子（terminator）：在转录过程中，提供转录终止信号的DNA序列。7. 增强子（Enhancer）：能使和它紧密连锁的基因转录效率明显增强的DNA序列。8. 大肠杆菌RNA聚合酶包括的亚基及其生物学功能 包括：因子，因子，因子，因子 功能：因子：*启动因子*重复使用*使Holoenzyme识别Sextama Box（-35区R位点）并通过与模板链结合*修饰RNA pol构型*降低全酶与DNA的非专一性结合力*增强全酶与R，B site的专一性结合力因子：*核心酶的组建因子+*促使RNA pol与DNA模板链结合*位于前端的因子使双链解链为单链*位于尾端的因子使单链重新聚合为双链因子：*促使RNA聚合酶+NTPRNA elongation*完成NMP之间的磷酸酯键的连接*editing（校正）*与终止蛋白Rho（）因子竞争RNA3-end，决定转录是否终止*构成Holo Enzyme后，因子含有两个位点因子：*强碱性亚基*促使RNA聚合酶与非模板链结合（充当SSB）*受K酶抑制（K酶与终止有关，K酶结合后RNA Pol从DNA上脱离，转录终止）9. 原核生物启动子结构功能 结构：启动子由两个重要部分组成（扩展的启动子）：上游部分CAP-cAMP结合位点（上游控制因子）下游部分RNA pol的进入（结合）位点（核心启动子） 功能：上游控制因子：a）site：IR是CAP-cAMP的强结合位点，b）site：CAP-cAMP的若结合位点c）site+CAP-cAMP：协调效应，提高site的结合效率 核心启动子：a）是RNA pol的松弛结合（起始）位点 b）保守序列为TTGACA，每个碱基的出现频率不同 c）重要性：很大程度上决定了启动子的强度 d）位置在启动子中略有变动10. 原核生物终止子的类型及其结构特点类型：a）不依赖因子的终止子（内在终止子/强终止子）b）依赖因子的终止子（弱终止子）结构特点：a）不依赖的：*在转录终止点之前有一段回文序列，形成发夹结构*回文序列富含G/C*在回文序列的下游有68个PolA b）依赖：*在转录终止点之前有一段回文序列，形成发夹结构*回文序列G/C含量较少*回文序列的下游没有PolA*Rho因子对于转录终止是必需的。11. 转录因子（transcription factor）：是一群能与基因5端上游特定序列专一结合，从而保证目的基因以特定的强度在特定的时间与空间表达的蛋白质分子。12. 原核生物mRNA前体加工过程由hnRNA转变成mRNA的加工过程包括：1）5端形成特殊的帽子结构（m7G5ppp5NmpNp-）2）在链的3端切断并加上多聚腺苷酸（Poly A）尾巴3）链内部核苷被甲基化4）通过剪接去除由内含子转录来的序列13. 真核生物5端帽子类型及其生物学功能 类型：Cap-0： m7GpppXpXp（单细胞真核生物酵母）m7G N7甲基鸟苷 Cap-1： m7GpppXmpYp第一个核苷酸的2-OH位上产生甲基化（其余真核生物的主要帽子形式）（若是A N6位也可能被甲基化） Cap-2：m7GpppXmpYmp第二个核苷酸的2-OH位上产生甲基化（存在于某些真核生物中） 功能：1）它是成熟mRNA运出核孔所必需的结构，为翻译起始酶elF4e识别mRNA的5端提供重要的信号（Cap-0的全部都是识别的重要信号；Cap-1,2的甲基化能增进识别） 2）增加mRNA的稳定性，使5端免遭核酸外切酶的攻击，以便与核糖体结合 3）与某些RNA病毒的正链RNA的合成有关（Cap1；Cap2）14. 真核生物3端的特点及多聚腺苷酸尾巴的生物学功能:*特点：1)真核生物mRNA的3端通常都有20-200个腺苷酸碱基，构成多聚腺苷酸的尾部结构 2）也有例外，如组蛋白和不少植物病毒的mRNA并没有多聚腺苷酸。 3）核内hnRNA的3端也有多聚腺苷酸，这表明加尾过程是在核内完成的。hnRNA中的多聚腺苷酸比mRNA的略长，平均长度为150-200个核苷酸。*多聚腺苷酸尾巴的生物学功能:1)多聚腺苷酸化可被类似物3-脱氧腺苷，即冬虫夏草素（是多聚腺苷酸化的特异抑制剂）所阻止，它并不影响hnRNA的转录，但在加入该抑制剂时，可阻止细胞质中出现新的mRNA，表明多聚腺苷酸化对mRNA的成熟是必要的。2)与翻译有关，珠蛋白mRNA上的多聚腺苷酸尾巴被除去后，仍然能在麦胚无细胞系中翻译，显示该尾部并非翻译所必须，然而除去此结构的mRNA稳定性较差，可被体内有关酶降解，翻译效率下降3)当mRNA由细胞核转移到细胞质中时，起多聚腺苷酸尾部常有不同程度的作用，防治核酸外切酶对mRNA信息序列的降解15. RNA剪接（RNA splicing）：一个基因的外显子和内含子共同转录在一个转录物种，将内含子去除而把外显子连接起来形成或成熟RNA分子的过程称为16. 内含子分类及结构特点：分类（根据内含子与外显子边界序列即供点，受点序列的保守性分）：1）第一类内含子（group ）含有中部核心结构和U-C边界保守序列，在真核生物的线粒体和叶绿体基因，低等真核生物核rRNA的基因以及细菌和噬菌体的个别基因中存在，了解清楚的是纤毛原生动物四膜虫的rRNA的内含子。2）第二类内含子（group ）：不含中部核心结构，但具有GU-AU的边界保守序列，如酿酒酵母线粒体细胞色素c氧化酶a亚基和b亚基的内含子a11,a12,a14,b113）核基因mRNA前体的内含子：具有GU-AG特征的边界保守序列。4） tRNA的基因内含子：均位于反密码环，无保守序列，前三种内含子在剪接机制上有共同特点，而tRNA内含子的剪接机制各有所异。结构特点：1）属于自我剪接（self-splicing，autosplicing）。2）形成明显的二级结构，共形成9个茎环结构。17. 核酶（ribozyme）：具有催化功能的RNA分子。18. 剪接体（spliceosome）：各种参与剪接的成分形成一个剪接体系，称为剪接体，大小在50S-60S。19. 顺式剪接（cis-splicing）：讲一个RNA分子内的内含子剪掉，使外显子连接在一起。20. 反式剪接（trans-splicing）：发生在两个RNA分子之间的剪接，存在于锥虫、线虫以及植物叶绿体中。21. 选择性剪接及其剪接方式Alternative splicing定义：一个基因的转录产物在不同的发育阶段和生理状态下，通过不同的剪接方式，可得到不同的mRNA和翻译产物，称为。所产生的多种蛋白质即为同源体（isoform）。剪接方式：1）剪接产物确实一个或几个外显子。2）剪接产物保留一个或几个内含子作为外显子的编码序列 3）外显子中存在5剪接点或3剪接点，从而部分缺失该外显子。4）内含子中存在5剪接点火3剪接点，从而使部分内含子变为编码序列22. RNA编辑及其生物学意义RNA编辑（RNA editing）：RNA编码序列的改变称为编辑（editing），主要是指mRNA在转录后因插入、缺失或核苷酸的替换，改变了DNA模板来源的遗传信息，从而翻译出氨基酸序列不同的蛋白质。生物学意义：1）可以消除移码突变等基因突变为害。甚至某些基因在突变过程中丢失达一半以上的遗传信息都可借gDNA弥补。 2）增加了基因产物的多样性，由同一基因转录物经编辑可以表达出多种同源体蛋白质。 3）RNA编辑和生物发育与分化有关，是基因调控的一种重要方式 4）RNA编辑可能是基因产物获得性的结构和功能，有利于生物进化 5）RNA编辑可能与学习和记忆有关23. RNA再编辑（RNA recoding）：RNA编码和读码方式的改变称为再编辑（recoding）。24. 互补DNA（complementary DNA）：在重组DNA中，可利用逆转录酶合成某些mRNA相应的DNA，称为25. RACE（rapid-amplification of cDNA ends）：是通过PCR进行cDNA末端快速克隆的技术。第六章 蛋白质翻译1翻译（translation）：指将mRNA链上的核苷酸从一个特定的起始位点开始，按每3个核苷酸代表一个氨基酸的原则，依次合成一条多肽链的过程。2密码子简并性（Degeneracy of codon）：多种Codons编码一种氨基酸的现象。3 同义密码子（synonyms）：代表同一种氨基酸的密码子。4 简并性具有的生物学意义：允许生物体的DNA碱基有较大变异的余地，使基因突变可能造成的危害降至最低，而不影响物种性状的表达，对环境的适应性和物种遗传的稳定。5 同工受体（Isoacceptor）：负载同一氨基酸，但识别不同密码子的tRNA。6 tRNA种类： 1）起始tRNA和延伸tRNA 2）同功tRNA3）校正tRNA7 tRNA中anti-codon碱基修饰的意义： 1）限制对密码识别的随意性，以保证遗传的稳定 2）提高摇摆能力，防治突变效应，以保证遗传的稳定 3）保证正确的读码框架，以保证遗传的稳定8 副密码子（paracodon）：tRNA上被氨酰基tRNA合成酶所是别的碱基，功能是促进tRNA与所携带氨基酸的准确识别。9 mRNA两个必须特点与不同点所有mRNA都具有两个必须特征：一段可翻译的密码子序列（开放阅读框，open reading frame，ORF）和一个核糖体结合位点（ribosome binding site，RBS）。10shine-Dalgarno Seq(S.D seq)：只存在于原核生物中，在mRNA密码子AUG的上游的10个核苷酸处含有一段富含嘌呤核苷酸序列，能与16s rRNA3末端的富含嘧啶的序列结合。11 ORF（open reading frame）：按照一定的阅读框，从起始密码到终止密码子可连续解读遗传密码的区域。12核糖体的8个功能特点：小亚基与mRNA的结合位点大亚基与氨基酸tRNA结合的位点A大亚基与肽链结合的位点P空载tRNA离开核糖体的出口位点大亚基的肽基转移酶结构域EF-Tu进入核糖体的位点EF-G结合位点大亚基与5s rRNA结合位点。13原核生物的翻译过程：1）起始（initiation）2）延伸（elongation）3）终止（termination）1）起始：即核糖体的大小亚基、tRNA和mRNA在起始因子的协助下组合成70S起始复合物的过程。14 释放因子（releasing factor）：没有一种tRNA能与终止密码子作用，而是由特殊的蛋白质因子促成终止作用。15 翻译的初始产物的后加工包括：肽链中氨基酸残基的化学修饰；肽链N端甲硫氨酸或甲酰甲硫氨酸的除去；信号肽的切除；肽链的折叠；切除前体中功能不必需肽段；多肽链N端和C端的修饰。16信号肽（signal S.）：在起始密码子后，有一段编码疏水性氨基酸序列的RNA区域，这个氨基酸序列被称为信号肽。17 SRP：是一种RNA和蛋白质组成的复合物，由TsL RNA和6种蛋白质组成。第7章 突变与遗传重组1、突变 (mutation) ：可以通过复制而遗传的DNA结构的任何永久性改变。突变是一种遗传状态，是相对于野生型而言。2、突变体(mutant)：携带突变基因的生物个体或群体。3、点突变：在一个基因内部发生的一个或数个核苷酸对的增加、缺失或取代，称为点突变。4、突变基因（mutant gene）：存在突变点的基因。5、转换（transition）：指DNA分子中的嘌呤为另一种嘌呤或嘧啶为另一种嘧啶所取代而引起的突变。6、颠换（transversion）：指DNA分子中的嘌呤被嘧啶取代或嘧啶被嘌呤取代所引起的突变。7、同义突变（synonymous）：指没有改变产物氨基酸序列的密码子的变化，与密码子的简并性有关。8、错义突变（Missense mut）：指碱基序列的改变引起的产物氨基酸序列的改变。9、无义突变（Nonsense mut）：指某个碱基的改变使代表某种氨基酸的密码子变为蛋白质合成的终止密码子。产物一般没有活性。10、同裂酶（isoschizomers）:有些型核酸内切酶的识别位点的序列相同，但切点不一定相同，这些酶称为同裂酶。如Hpa和 Misp是一对同裂酶靶序列是CCGGHpa-CCGG-MispGGCC11、同尾酶(isocaudamer):有些型核酸内切酶作用后产生的DNA粘性末端相同、识别位点的序列不一定相同，这些酶称为同尾酶12、回复突变（back mutation/reverse mutation）突变体所失去的野生型性状通过第二次突变得到回复，第二次突变称为回复突变。13、抑制突变：第二点回复突变并没有真正改变正向突变的DNA的碱基序列，只是正向突变的突变效应被抑制，因此第二点回复突变又称为抑制突变。抑制突变分为两类：A 基因内抑制突变（intragenic suppresor）B基因间抑制突变（intergenic suppresor）14、遗传重组:（广义）造成任何基因型变化的基因交流过程，都叫遗传重组。（狭义）涉及到DNA分子内断裂复合的基因交流。类型：（1）同源重组(homologous recombination)a发生在减数分裂DNA的同源序列相同：姊妹和非姊妹染色单体的交换；细菌及某些低等真核生物的转化、细菌的转导和接合、噬菌体的重组；b.要求较大的片段进行交换；c.存在重组热点；d.需要重组酶（RecA,RecBCD）（2)转座重组（transposition recombination）a.不依赖转座子和靶序列间的同源性；b.需要转座酶；c.导致插入、缺失、倒位和重排。（3）位点特异性重组（site-specific recombination）a.直接在专一序列之间配对发生重组，即噬菌体基因组整合到细菌染色体基因组中；b.必须有位点特异的蛋白质因子参与催化；c.不需要重组酶（4）异常重组（illegitimate recombination）a.不需要DNA序列的同源性；b.不需要转座酶和重组酶的参与；c.目前对重组机制了解不清楚。15、论述突变发生的机理 ：自发突变（1）碱基异构式替代正常碱基引起DNA复制过程错误； a）碱基异构式 amino胺式 imino亚胺式 keto酮式 enol烯醇式A（amino）-A(imino) C（a）-C (i)G(keto)G(enol) G(k)G(e,i)T(keto)T(enol-2)or(enol-4) b)碱基异构式引起的DNA复制的错配 正确配对A（a）= T(k) G(k)C(a) 错误配对A（a）= C(i) A(i) = C(a) G(k)C(a) G(e)T(k) Anti同式构象 syn顺式构象 A (I，anti) = A(a，syn) A(I，anti) = G(k，syn) G(e，i，anti) = G(k，syn) G(e，i，anti) = A（a，syn）（2）重复序列间的非对对称）交换；（3）增变基因（mutaor gene）：生物体内有些基因与整个基因组的突变率直接相关。当这些基因突变时，整个基因组的突变率明显上升，这些基因称为增变基因。类别：DNA polymerase相关基因；错配修复系统的基因；DNA损伤修复系统基因诱发突变：（1）物理诱变： a）电离辐射诱变；b）非电离辐射ultra violet light（U.V）（2） 生物技术定点突变（3） 化学突变：a)碱基类似物在复制时的渗入造成碱基错误配对；）分子上碱基上的化学修饰导致碱基错误配对；）嵌合剂的致突变作用；（4）转座子和Ti质粒介导的插入突变15、生物体保证遗传稳定性的机制：修复机制（）复制过程中的错配修复机制： ）错配修复系统（mismatchrepair system）DNA聚合酶将极少数错误碱基遗留在DNA链上而未进行纠正的频率为10-8即碱基中有一个碱基是不配对的错误碱基：实际测得的突变频率为10-10或10-11由于DNA的完整性是生命根本所在，因而在细胞演化出另一个修复系统，给予第二次纠正错误的机会。错配修复系统受甲基化的引导，腺嘌呤的甲基化是错配修复系统的识别标志，这一标志有三个特征a具有碱基序列特异性，m6A-一般包含在GATC序列中b沿新生DNA链有一个甲基化的梯度，靠近复制叉的甲基化程度较小c亲本链上的甲基化程度高而且均一，新生链甲基化弱。根据以上特征，此系统就可以识别模板链和新生链，从而纠正新生链上的错配碱基。 2）ung修复系统（尿嘧啶N糖基酶系统）：尿嘧啶有两种来源a生物体内自身存在的U，生物体内有dUTPase，但仍有少数的dUTP渗入DNA连中发生UA配对，DNA聚合酶的校对功能无法识别它。b 细胞内C脱氨氧化成的U。两种来源的U都可以通过该系统进行修复（2）DNA的损伤修复机制：嘧啶二聚体的修复1）光修复 发生在复制前无误修复； )400nmBlue light & phR gene； b)光复活酶。2）切除修复3）重组修复发生在复制后；易错修复 a）重组修复过程负责消除那些未被切除的二聚体可能造成的可怕后果； b） 在重组修复过程中，二聚体并未出去，而是经过多次复制后，二聚体被稀释，不妨碍正常代谢； c） 所需酶在正常的细胞中就存在：RecA、RecBCD蛋白；DNA polymerase；ligasa； d) RecA蛋白具有催化DNA分子之间的同源联会和交换单链的功能 修复过程：含有二聚体的损伤DNA仍能复制，但子代DNA链在损伤的对应部位出现缺口，通过DNA分子间的重组，从完整的亲代链上把具有相应碱基序列的片段转到子链缺口处，然后再聚合核苷酸填补亲代链的缺口 4）SOS修复 a)发生在复制后；易错修复 ；b) SOS修复系统的寻在是紫外线诱发突变的主要原因；c) SOS修复是一种旁路系统，允许新生的DNA链越过TT而生长，代价是保真度的极大降低，是一个错误潜伏的过程；d) 其原则是：丧失某些信息而存活总比死亡的好；e) 当SOS修复系统被活化后，校对系统大大丧失了识别双螺旋结构变形的能力，结束了空耗过程，而使复制继续前进；f) SOS系统的酶只有细胞受到损伤时才出现；SOS修复系统涉及的2个基因：RecA；lexA。RecA编码RecA 蛋白。该蛋白具有三种主要的生物化学活性；一是重组活性；二是单链DNA结合活性；三是蛋白酶活性。在细胞内，DNA合成正常进行时，RecA 蛋白没有蛋白酶活性，只有在DNA受到损伤或DNA复制受到抑制时RecA 蛋白才有活性。RecA 蛋白在细胞中少量存在；lexA：编码LexA 蛋白，是一种阻遏蛋白。该蛋白结合在SOS系统中各基的操作子上，阻遏SOS基因的活性5） 突变的形成: 物理诱变，化学诱变，自发突变 A 未经修复突变/死亡; B经过修复/校正: a)倾向差错修复（重组修复，SOS）-形成突变；b）避免差错修复（光修复，切补修复）-不形成突变.第八章 原核生物基因表达调控1.基因表达（gene expression）：是储存遗传信息的基因经过一系列步骤表现出其生物功能的整个过程，典型的基因表达是基因经过转录、翻译，产生有生物活性的蛋白质的过程。2.基因表达调控（gene regulation 或 gene control）：从DNA到蛋白质的过程成为基因表达，对这个过程的调节就成为基因表达调控。3.组织特异性（tissue specificity）：不同组织细胞中不仅表达的基因的数量不同，而且基因表达的强度和种类也各不相同，这就是基因表达的组织特异性。4.阶段特异性（stage specificity）：细胞分化发育的不同时期，基因表达的情况是不同的，这就是基因表达的阶段特异性。5.结构基因（structural gene）：编码蛋白质或RNA的任何基因。结构基因编码大量的功能各异蛋白质，如组成细胞和组织的结构蛋白和酶。6.调节基因（regulatory gene）：仅指参与其他基因表达调控的RNA和蛋白质的编码基因。7.看家基因（house-keeping gene）：某些基因的表达产物是细胞或生物体整个生命过程中都持续需要而必不可少的，这些基因成为看家基因。常用的看家基因：可诱导的基因：应环境条件变化，基因表达水平增高的现象称为诱导，相应的基因被称为可阻遏的基因：应环境条件变化，基因表达水平降低的现象称为阻遏，相应的基因被称为8.负调控（positive control）：在没有调节蛋白存在时基因是表达的，加入该调节蛋白质后基因表达活性被关闭。该调节蛋白成为阻遏蛋白（repressor protein）。9.正调控（negative control）：在没有调节蛋白存在时基因是关闭的，加入该调节蛋白质后基因表达活性被开启。该调节蛋白成为激活蛋白（activator protein）或无辅基诱导蛋白（apoinducer）。10.诱导物（inducer）：凡是能诱导操纵子开启的效应物成为诱导物。11.阻遏物（repressor）：12.辅阻遏物（corepressor）：能够与失活的阻遏蛋白结合，并恢复阻遏蛋白与操控基因结合能力的物质。13.安慰诱导物（gratuitous inducer）：IPTG具有极强的诱导效应，而本身不被分解，又称为安慰诱导物。14.不可诱导的突变 ：使操纵子在任何情况下总不能表达的突变。15.组成型突变：不受调控物影响的连续表达的突变。16.严谨现象：原核生物在氨基酸饥饿状态下，自动停止或降低（10-20倍）rRNA、tRNA转录，从而调节蛋白质合成速率的现象。严谨反应（stringent response）是对任何氨基酸饥饿时表现的一种广泛的调节机制。17.衰减子（attenuator）：操纵子结构基因上游前导区内类似于终止子的一段DNA序列。18.相变（phase variation）：相和相细菌在细胞分裂时，以0.1%的频率产生另一相的后代。19.IPTG（异丙基-D-硫代半乳糖苷）：能被-半乳糖苷酶识别但不能被-半乳糖苷酶水解的半乳糖苷化合物。20.乳糖操纵子（lac operon）的调控机理：当细胞内无诱导物时，阻遏蛋白与操纵子O结合，由于O与P之间有一定程度的重叠，因而妨碍了RNA Pol 在-10序列上