分子生物学总复习

1、Molecular biology: the study of biology at a molecular level. 人类基因组计划 (human genome project, HGP): it was an international scientific research project with a primary goal to determine the sequence of chemical base pairs which make up DNA and to identify and map the approximately 20,00025,000 genes o

2、f the human genome from both a physical and functional standpoint. 主要内容包括绘制人类基因组的四张图：遗传图(genetic map)、 序列图(sequence map)、基因图(Gene map)、物理图 (physical map) DNA链上各种多态性遗传标记 (RFLP, SSLP, minisatellite and microsatellite DNA, SNP等 构成的图谱, 以碱基对(bp, kb)度量。 genetic map: showing the relative distance between t

3、wo genes and measured by the frequency of recombinant. physical map: showing how much DNA separates two genes markers and is measured in base pairs . sequence map: showing base pair sequences in DNA . Gene map: referring to the specific locations of genes on chromosomes. minisatellite DNA: is a sect

4、ion of DNA that consists of a short series of bases 1060bp core sequence. microsatellite DNA: is a section of DNA that consists of a short series of bases 112bp core sequence. Genomics( (基因组学）: involves all the information of the sequence of the complete genome Proteomics（蛋白质组学）: is the total set of

5、 proteins expressed from the genome of a cell via the transcriptome. Proteomics is the quantitative study of the proteome using high resolution techniques Metabolomics（代谢组学）：is the study of all the small molecules, including metabolic intermediates (amino acids, nucleotides, sugars etc.) that exist

6、within a cell. The metabolome provides a sensitive indicator of the physiological status of a cell 第二章 核酸、蛋白质结构 1 Nucleic Acid Structure And Function 嘌呤碱（A、G） 碱基 嘧 啶碱（C、T、U） 核苷 核糖- RNA 戊糖 核酸 核苷酸 (DNA、RNA) 脱氧核糖- DNA 磷酸 DNA的一级结构DNA sequence DNA二级结构DNA double helix A-DNA B-DNA Z-DNA B-DNA: Normal DNA w

7、ith a right-handed form, standard DNA helix discovered by Watson and Crick. A-DNA: It is common and well-known B-DNA form, but with a shorter more compact helical structure. Z-DNA: It is a left-handed double helical structure in which the double helix winds to the left in a zig-zag pattern. Renatura

8、tion: DNA renatures on cooling, but will only form fully double-stranded native DNA if the cooling is sufficiently slow to allow the complementary strands to anneal. DNA denature or DNA melting is the process by which double-stranded DNA unwinds and separates into single strands through the breaking

9、 of hydrogen bonding between the bases . 2 Protein Structure And Function Primary structure(一级结构)-Secondary structure(二 级结构)-Tertiary structure(三级结构)-Quaternary structure(四级结构) Domain(结构域): Semi-independent structural and functional units within a single polypeptide chain. (DNA binding domains) Moti

10、f(基序): Motifs are groupings of secondary structural elements or amino acid sequences often found in related members of protein families. (helix- turn-helix motif) 第三章 原核与真核生物的染色体结构 D1 Prokaryotic Chromosome Structure 原核生物染色体：双链DNA同一些碱性蛋白结合。 一般闭环双链(closed-circular DNA) 负超 螺旋(negatively supercoiled)，没

11、有真核生物染 色体特定的形态特征，但也具有一定结构，外形 上看，像一团密集的草丛，占细菌细胞体积的 1/3左右，形成拟核(nucleoid)。 DNA X7 核小体 X6 螺线管 X40 超螺线管 X5 染色体 大肠杆菌基因组结构特点 1 1、染色体为双链闭合DNADNA双螺旋构成的超螺旋，集中 在由RNARNA及支架蛋白（类似于核骨架）形成的拟核区 域。 2 2、具有操纵子(Operon)结构，形成多顺反子。 3 3、结构基因多为单拷贝，除rRNA基因通常是多拷贝 4 4、非编码顺序少 5 5、染色体上一般含有单个复制起点、终点，多个转录 起点、终点。 6 6、存在DNA结合的蛋白质 真核生

12、物基因组特点 1、基因组结构相对原核生物要大得多，聚集在细胞 核内，由一套染色体构成。 2、DNA与组蛋白和非组蛋白结合，复制时形成多复 制子。 3、存在大量的非编码区和重复序列。 4、断裂基因，单顺反子。 5、存在多基因家族。 真核原核生物基因组结构的差异？ 基因组的复杂性 Genome: is the complete set of sequences in the genetic material of an organism. It includes the sequence of each chromosome plus any DNA in organelles. C-value

13、is the DNA content per haploid cell. Repetitive sequence unique-sequences (单拷贝序列) moderately repetitive sequence (中度重复顺序) （1）long interspersed elements, LINES, 长散 在重复序列，如人的LINES （2）short interspersed elements, SINES，短 散在重复序列，如人Alu序列 highly repetitive sequence (高度重复顺序) 卫星DNA (satellite DNA)。 A typica

14、l moderately repetitive sequence ： a：Alu family：An Alu sequence is a short stretch of DNA originally characterized by the action of the Alu restriction endonuclease (recognition site AGCT). Different kinds of Alu sequences occur in large numbers in primate genomes. Alu sequences are 150-300 bp long

15、and are therefore classified as short interspersed nuclear elements (SINEs). There are over one million Alu sequences interspersed throughout the human genome. It may be a mobile elements. About 10.7% of the human genome consists of Alu sequences. Multigene family（多基因家族) )Tandem gene clusters- - Mod

16、erately repetitive sequence: :结构相似、功能相关、 来源相同的一组基因称多基因家族，如珠蛋白基因家族。在 多基因家族中，某些成员并不产生有功能的基因产物，这些 基因称为假基因。 假基因(pseudogene)：在多基因家族中，某些成员并不产生 有功能的基因产物，这些基因称为假基因。 Split gene (Interrupted gene, 断裂基因): the sequences of DNA comprising an interrupted gene are divided into exons and introns. 断裂基因指DNA的编码 序列在DNA

17、分子不连续排 列，而被不编码序列所隔开的基 因。 The Flow Of Genetic Information The central dogma 第四章 DNA复制 DNADNA的半保留复制 (semi-conservative replication) DNADNA的半不连续性复制 (semi-discontinuous synthesis) DNA复制的特征： Replicon: Any piece of DNA which replicates as a single unit is called a replicon. origin: the initiation of DNA r

18、eplication within a replicon always occurs at a fixed point known as the origin. It contain AT-rich sequences are more easily opened than GC- rich regions . DNADNA的复制过程：（以大肠杆菌为例） 双链的解开 RNARNA引物的合成 DNADNA链的延伸 复制终止 起始(initiation) 延伸(elongation) 终止(termination) 参与DNA复制的酶和蛋白因子： DNA聚合酶（DNA polymerase） 解旋

19、酶（helicase） 旋转酶（gyrase） 引物酶（primase） 连接酶（DNA ligase） 单链结合蛋白（single-stranded binding protein, SSB） 细菌复制终止区含有多个约22bp22bp的终止子位 点，E. coli E. coli 有7 7个终止子位点 Tus蛋白（终止 蛋白）：复制终 止是，Tus与Ter 序列结合。阻止 了复制叉的前移。 端粒复制问题( (Telomere replication) )： 端粒（telomere）是指真核生物染色体线性DNADNA分子末端的结 构部分，通常膨大成粒状。 第五章 DNA损伤与修复 The ty

20、pes of DNA damage repair Error- free DNA repair Photoreactivation Nucleotide Excision Repair, NER Base Excision Repair, BER Homologous recombination repair DNA interstrand crosslink repair mismatch repair Repair of alkylational bases oxidative damage repair Error-prone DNA repair SOS induced repair

21、Transposons （转座子）：are small DNA sequences that can move to any position in a cells genome. 转座作用的机制： Replicative transposition：creates a copy of the transposon, which inserts at a recipient site. The donor site remains unchanged, so both donor and recipient have a copy of the transposon. nonreplicati

22、ve transposition：allows a transposon to move as a physical entity from a donor to a recipient site. This leaves a break at the donor site, which is lethal unless it can be repaired. Retrotransposons （反转座子）：经RNA介导的转座过程 称反转座，相应的DNA片段称反转座子。分为病毒类和非 病毒类反转座子。 第六章 原核生物的转录 转录机器 （1）RNAP2 因子 (Sigma factor)：因子

23、是核心酶以外的单 独成分，它对在正确启动子位点起始转录是必需的。 （2）promoter：a DNA sequence to which RNA polymerase binds prior to initiation of transcription. -35sequence (TTGACA)、-10 sequence/ Pribnow 框(TATAAT)、start site (G/A) 核心酶 转录的过程 起始（initiation）：起始位点的识别、DNA链解旋、 RNA合成的起始 延伸（elongation）：RNAP按5 3方向以DNA为模 板合成RNA链，形成转录泡 终止（ter

24、mination）：RNA链的终止（发夹结构）、 依赖于蛋白的终止 Transcription: DNARNA (pre-mRNA/ hnRNA) 逆转录（reverse transcription, RT）： RNADNA 模板链(template strand)：指导RNA合成的DNA链 为模板链，又称反意义链(antisense strand) 编码链(coding strand)：不作为转录的另一条DNA链 为编码链，又称有意义链(sense strand) 第七章 原核生物的转录调控 Operon: an operon is a unit of prokaryotic gene ex

25、pression which includes coordinately regulated (structural) genes and control elements which are recognized by regulatory gene products.(P199) 乳糖操纵子：结构、正负调控机制 CRP：cAMP receptor protein（cAMP受体蛋白）或代谢物激活 蛋白（catabolite activator protein），与cAMP结合形成二元复 合物-cAMP-CRP，激活转录。 E .coli利用Glc使胞内的cAMP浓度下降（Glc糖酵解抑制腺苷

26、环 化酶），使得cAMP-CRP浓度下降，进而降低了RNAP与P结合 效率，转录水平降低。 当E. coli生长在利用乳糖为碳源的培养基上时与上情况相反，提 高转录效率。 负 正 The trp operon (色氨酸操纵子) 弱化子（attenuator）：位于结构基因上游的一段 DNA序列，转录终止发生在这一区域，且这种终止 时可以调节的。 弱化作用（attenuation）：有弱化子介导的提前转录 终止的控制机制。 弱化作用与转录终止的区别？ Attenuation 第八章 真核生物的转录 三种RNA聚合酶：性质与功能 酶 类 分布 （定位） 转录产物 对-鹅膏蕈碱 的敏感性 核仁 核质 核质 rRNArRNA前体（5.8S5.8S、18S18S、28S28S） mRNAmRNA前体（hnRNAhnRNA） tRNAtRNA前体、5SrRNA5SrRNA前体 不敏感 敏感 中度 存在种属特异 性 第九章 真核生物基因的表达调控 DNA水平上的转录调控甲基化、Active chromatin （1）组蛋白甲基化：是一种在组蛋白某个氨基酸上添加一个、两个或三个 甲基基团的修饰。 （2）DNA甲基化：DNA methylation CpG岛（CpG islands）: 是指DNA上一个区域，此区域含有大量相联的 胞嘧啶（C）、鸟嘌呤（G），以及使两者相连的磷酸酯键（p）。