分子复习总提纲讲解

1、第一章绪论分子生物学复习1.1.分子生物学的概念 （广义）在分子水平上研究生命现象。即（狭义）在核酸与蛋白质水平上研究基因的复制，基因的表 达（包括 RNA 转录、蛋白质翻译） ，基因表达的调控以及基因的突变与交换的分子机制。2.2.DNADNA 的双螺旋结构 是由沃森和克里克发现的， PCRPCR 技术 是由生物化学博士 Mullis 发现。3.3.分子生物学在哪些方面具有广泛的应用？动物克隆、人类基因组工程、亲子鉴定、转基因产品、物种鉴定、疫苗和癌症检测4.4.分子生物学的发展简史？（一）分子生物学萌芽阶段（经典遗传学阶段） ： 1868 年孟德尔遗传定律的发现 1910 摩尔根的染 色体

2、学说；（二）分子生物学理论形成阶段： 1941年比德尔和塔特姆的“一个基因一个酶”1965 年“乳糖操纵子学说”（三）分子生物学的发展阶段： 20世纪 70 年代的遗传工程。（四）现代分子生物学阶段：基因组测序等5.5.请简要介绍证明 DNADNA 是遗传物质的两个经典实验（1）Oswald Avery（美国）：肺炎链球菌转化实验（ 1944年）发现转化要素（ DNA ）是主要的遗传物 质。第一次发现遗传物质是 DNA ，而不是蛋白质。（ 2）美国 Alfred Hershey（赫尔希）发现噬菌体感染细菌时，其DNA 进入了细菌体内。 1969 年赫尔希获得了诺贝尔生理学和医学奖。第二章 基因

3、概念的演变与发展1.1.经典基因的概念 性状由遗传因子控制遗传因子在染色体上遗传因子是 DNA 一个基因一个酶基因是顺反子。 基因 是产生一条多肽链或功能 RNA 所需的全部核苷酸序列，是一个具有特定功能的、完整的、不可分 割的最小遗传单位即顺反子。【经典的基因概念】基因是彼此孤立地、呈线性排列在染色体上的遗传实体。 【负剂量效应、位置效应】染色体上的基因不是孤立的， 基因的表达受染色体状态的影响（斯特蒂 文特 A H Sturtevant，1925）。【等位基因、 复等位基因、 拟等位基因】 紧密连锁， 控制同一性状的非等位基因称为拟等位基因（P19）。拟等位基因是不同的两个基因。【顺反子】

4、顺反子是一个具有特定功能的、完整的、不可分割的最小的遗传单位。染色体上一个区 段，在一个顺反子内可以有若干个交换单位，最小的交换单位是交换子，最小的突变单位是突变子。 （也就 是说基因内部可以发生突变和交换）2.2.顺反子顺反子是一个具有特定功能的、完整的、不可分割的 最小的遗传单位 。染色体上一个区段，在一个顺 反子内有若干个交换单位， 最小的交换单位是交换子 ，最小的突变单位是突变子 。鉴定方法：顺反实验 （P21P21） 杂合的双突变体有两种不同的排列形 式：顺式排列和反式排列 （图 8 2），顺式排 列是指两个突变座位在同一条染色体上，反 式排列是两个突变座位在不同的染色体上。 顺反测

5、验就是根据顺式表现型和反式表现型 来确定两个突变体是否属于一个基因或顺反 子。如反式排列表现为野生型，说明这两个 突变分别属于两个基因位点， （非等位基 因）；如表现为突变型，则说明两个突变 属于同一个基因的不同座位，即等位基 因（顺反子） 。顺式有功能而反式没有功能时，突变位点在同一顺反子内；顺式有功能而反式也有功能时，突变位点在不同顺反子内。3.DNA3.DNA 双螺旋模型 脱氧核苷酸之间通过 3 ,5磷酸二酯键连接，形成螺旋体的磷酸骨架；两条链的碱基以氢键连接，并遵循A-T ， C-G 配对原则；双螺旋中任意一条核酸链绕纵轴旋转一周所升降的螺距为3.4nm ，其中包含 10 个碱基对，每

6、对碱基对之间相距 0.34nm。双螺旋形成一个大沟和一个小沟，其中大沟往往是基因表达调控的重要位点。小沟是染料或生物素结合位点。4.4.为什么 RNARNA 不如 DNADNA 稳定？在紫外线下的吸光值更大？因为由于 DNA 的核糖 2位没有自由羟基的缘故，使得 DNA 非常稳定。而且 RNA 是单链结构， DNA 是双链双螺旋结构， 双螺旋以氢键缔合， 而 RNA 的碱基和氢键暴露在环境中， 易与其他物质发生化学反应， 且容易被核酸酶降解。由于碱基暴露在外，所以比 DNA 具有更强的紫外吸收值5.5.什么是 DNADNA 的变性与复性，这一特性有什么应用？DNA 变性 是碱基对之间的氢键发生

7、断裂，两条核苷酸连逐渐彼此分离形成无规则线团的过程，而 复性 是指 DNA 溶液在逐渐降温的条件下，两条核苷酸链的配对碱基间又重新形成氢键，恢复到天然的 DNA 双 螺旋结构的过程。 DNA 的复性和变性是 PCR 技术中的核心原理，以及根据不同 DNA 的变性和复性条件不 同分离 DNA 或提纯。影响 DNADNA 变性的因素影响 DNADNA 复性的因素1. DNA 分子的碱基组成： G+C 含量越高， Tm 越高；1. 长度：单链 DNA 分子越短，分子扩散越快，2. DNA 分子的碱基排列： G+C 含量相同时， A/T 集中有利于分子间的碰撞；分布， Tm 减小（比如：启动子部位）

8、；2. 温度：局部错配的修复和单链内二聚体的修3. DNA 片段大小：片段短的 DNA, 其 Tm 小；复都需要一定的温度（ 60-65 C）4. 变性剂： 尿素、酰胺等变性剂会与 DNA 分子中的碱基3. 起始的 DNA 单链浓度：浓度越高，复性越快形成新的氢键， 改变原有的碱基配对关系， 导致 Tm 减小；4. 核苷酸序列的复杂性： 重复排列的 DNA 分子5. pH 值：变性液为强碱性时，碱基中的酮基会转变为烯较随机排列的 DNA 分子复性速度更快。醇基，使 DNA 分子中的氢键减弱，引起 Tm 减小。6. 盐浓度：变性液中适量的钠盐会中和 DNA 分子的部分负电荷（来自磷酸基团） ，从

9、而减少 DNA 两条链之间的排斥力，增加 DNA 分子的稳定性，使 Tm 增加；6.DNA6.DNA 双螺旋的呼吸作用？由于 DNA 分子中 G/C 碱基对有三氢键，在热变性过程中其稳定性较具有二氢键的 A/T 碱基对更高， 特别是在 A/T 碱基对集中分布的 DNA 分子中，当温度逐步上升时，变性会首先发生在 A/T 集中区域，（氢 键的断裂和再生更为明显） ，整个 DNA 分子会形成若干个泡状的结构，我们称为双螺旋的“呼吸作用” ，有 利于 DNA 的复制。7.7.超螺旋有什么重要的生物学意义？ 超螺旋可使 DNA 分子形成高度致密 的状态从而得以容纳于有限的空间。 超螺旋形式是 DNA

10、分子复制和转录 的需要：超螺旋多余的能量可能使 DNA 双股链分开，或局部熔解。这 种结构上的变化对 DNA 分子复制和 转录等的启动很重要。天然的 DNA 都呈 负超螺旋 ，负超螺旋会部分地 转变为单链泡状结构， 蛋白质会与这 些单链泡状结构结合 ,参与复制和转 录。8.DNA8.DNA 如何装配称染色体？DNA 包装成染色体需要经过三级压缩，其具体过程是：（1）首先组蛋白 H2A H2B H3 H4 各两个组成盘装八聚体核心， 而后 1.75圈共 146BP DNA 缠绕其上， 成为 核小体颗粒，两个颗粒之间经过 60BP 连接 DNA 连接，在出口和入口处再结合组蛋白 H1 作为稳定结构

11、， 经过不断的连接，核小体颗粒形成外径10nm 的纤维状串珠，称为核小体串珠纤维，是为染色体一级结构 。（2）核小体串珠纤维在酶的作用下形成每圈6个核小体，外径 30nm 的螺旋结构。 是为染色体二级结构。（3）螺旋结构再次螺旋化，形成超螺旋结构（此处有争议，我看过的书上，人卫版医学细胞生物学同意 超螺旋学说，而北大版教材认为 3级结构是微带，即曲折化的螺线管） ，此为 三级结构。（4）超螺线管（或者说微带） ，形成绊环，即线性的螺线管形成的放射状环。绊环再非组蛋白上缠绕即形 成了显微镜下可见的染色体结构。9.9.什么叫基因重叠？有什么生物学意义？不同基因共用同一段 DNA 序列，可分为 反向

12、重叠 （主要存在原核生物基因组和真核生物线粒体基因组） 和正向重叠 （主要存在于原核生物基因组） 。主要形式： 1 1） 对终止密码的错误2）以不同的读码框架对同一条的mRNA 进行识读和翻译（选择不同的起始密码和终止密码）3）对内含子选择性剪接。意义： 符合原核生物生物进化的经济原则：a.较少的基因组含量（ C 值小）编码大量的基因；b.同一调控序列调控不同基因的表达。 丰富和发展了基因的概念，部分解释了 “C 值 c值” 的矛盾。10.10. 卫星 DNA?DNA?一些高度重复序列， 通常 A/T 含量高。 由于 A/T 段浮力密度小， 因此将 DNA 切成数百个碱基的区段进 行 CsCl

13、 密度梯度离心时， 常在主要的 DNA 带的上面有一个次要的 DNA 带相伴随，这就是卫星 DNA 。（长 度为 2-6bp 的高度重复序列又成为微卫星序列） 。11.11. 什么叫间隔基因？间隔基因的特征？间隔序列的进化意义？ 某些生物的结构基因是由若干外显子和内含子序列相间隔排列组成的，这种基因称为间隔基因。间隔 基因主要存在于真核生物中。外显子： DNA 上与成熟 mRNA 上对应的核苷酸区段；结构基因的编码区；非间隔区 内含子： 结构基因中不转录的核苷酸区段；非编码区；间隔区。特征： 1、间隔基因在不同组织细胞中的内含子成分一致2、基因上的外显子排列顺序与成熟 mRNA 上的排列顺序一

14、致3、核基因的阅读框通常被内含子隔开，内含子一般无编码功能4、大多数内含子上发生的突变不影响蛋白质的结构（也有些内含子上的突变可影响mRNA 的剪接）5、外显子与内含子的区分是相对的：（1）一些内含子编码小分子 RNA ，调控目标基因的转录和加工（2）有些内含子也能翻译成蛋白：酵母Cytb 基因的内含子 2 编码成熟酶（3）有些外显子在某些情况下不能翻译成蛋白，如人尿激酶原基因的外显子1生物学意义：增加变异概率，有利于进化a. 内含子不受选择压力，有利于累积突变，增加总变异量b. 内含子较长，易于进行基因间重组，增加外显子重新组合的概率有利于物种的稳定性外显子变异，会导致蛋白质在序列、结构等方

15、面发生改变，从而影响蛋白质的正常生物学功能。在选 择压力的作用下，物种容易被淘汰；内含子变异，不影响蛋白质功能，一般不会对物种稳定性造成影响。反而由于内含子积累了大量的突 变，增加了种群的遗传结构，更容易适应环境的变化。扩大遗传信息储量：外显子与内含子区分的相对性（mRNA 的选择性剪接 ）。利用内含子进行基因表达调节（有些内含子编码小RNA ，如 microRNA ）。12.12. 假基因？类型？ 具有与功能基因相似的序列，但不能翻译有功能蛋白质的无功能基因。功能基因累积突变型 （基因的 DNA 序列发生突变引起） ：a. 消除起始转录的信号（启动子突变）b. 阻止在外显子与内含子的连接点进

16、行剪接（内含子剪接位点突变）c.过早地终止翻译（终止突变） 。加工假基因 ：与 RNA 转录物相似的失活基因称为加工假基因。最初是由 RNA 的反转录物以某种随机方 式插入基因组中产生。生物学意义：1、使基因进化 （假基因无选择压力，积累突变快 ）2、部分解释生物进化的 C 值矛盾（由于假基因的存在，使得 c 值偏小。）13.13.什么叫 C C 值？进化 C C 值矛盾？你认为可能的原因是什么？（基因重叠、假基因、非编码的序列可能也具有某种生物学功能）Maximun C Value （ C 值）：某生物物种单倍体基因组 DNA 的总量。Minimun c Value （ c 值）：编码基因的

17、所有 DNA 总量。矛盾一：【 有些生物的 C C 值不随生物的进化程度和复杂性而增加，原因？】 有些进化上更高层次的生物类别的 C 值比低层次的生物的小： 某些哺乳动物的 C C 值 两栖类的 C C 值。C 值矛盾仅存在于真核生物中，主要是由于真核生物中非编码的DNA（ 重复序列、转座子、内含子等 ）大量存在而造成的。 ）编码的基因数大体还是随着生物的进化而逐渐增加。 个别物种基因组增大，非编码序列激增，可能是对环境的一种适应性。如两栖动物基因组明显大于其它 物种，可能就是它对水陆两种环境的一种适应性。基因组在扩增和删除的过程中，由于要适应更复杂的环境，非编码的序列得以保存。矛盾二：【真核

18、生物中 C C远大于 c c值？】 最大 C值远大于编码基因的 DNA 总量（最小 c值）。（1）真核生物基因组中存在大量非编码序列,如重复序列和内含子， 从而导致 C 值偏大。 这是 C 值远大于 c值的主要原因；（2）真核生物中还存在大量可能编码蛋白的基因，但由于突变等改变阅读框，导致不再编码蛋白质，如假 基因。还有一些不编码蛋白质，但可以编码 rRNA, tRNA, micro RNA 等。这些现象的存在会导致 c 值计算 偏小。（3）非编码序列不是垃圾 DNA, 许多都具有重要的生物学功能。比如有些非编码的序列不加深，这些非编 码 DNA 的功能也会逐渐为人们所了解。比如，它们可能对突

19、变起到缓冲的作用，是生物应对突变的天然缓 冲器。第三章 DNA 的复制1.DNA1.DNA 复制的概念DNA 复制时亲代双链 DNA 分子在 DNA 聚合酶等相关酶的作用下， 分别以每条单链 DNA 分子为模板， 聚合与模板链碱基可以互补配对的游离的三磷酸脱氧核糖核酸dNTP，合成出两条与亲代 DNA 分子完全相同的子代双链 DNA 分子的过程。2.2.DNADNA 半保留半不连续复制，如何用实验来证明半保留： DNA 复制过程中亲代 DNA 的双链分子彼此分离，作为模版，按照碱基互补配对原则合成两 条新生子链，并各自和模板链形成双链结构； 实验证据 P92P92半不连续： 双链 DNA 分子

20、的复制是分别以两条极性相反的单链分子为模版，按照53的延伸方向合成新链 DNA 分子，复制中存在前导链和后随链，后随链复制是以小片段冈崎片段不连续复制，最后连接称 为完整的 DNA 链。 实验证据 P94-96P94-963.3.在 DNADNA 复制的同位素时示踪实验中， 为什么两条链看起来都像是半不连续复制？具体原因是什么？P94-95P94-954.4.为什么 DNADNA 复制只能是从 5 5到 3 3进行？ P93P93原因 1 1：不管是哪种聚合酶他们都不能自发启动DNA 复制，只能利用引物分子提供的 3-OH 末端聚合 dNTP 。原因 2 2： dNTP 所具有的强烈负电荷与新

21、生 DNA 链 5末端三磷酸的强烈负电荷之间的静电力难以屏障，从 而既影响了末端核苷酸与模板的配对，又严重阻止了 dNTP 向 DNA 5 端的靠近。原因 3 3：当 DNA 复制发生错误聚合，需要进行校正时，必须先对错误聚合的 dNMP 进行切除，随后还需要 动用其他没系统添加两个磷酸基团，费时耗能。复制的方向取决于复制泡 （复制叉） 前进的方向。 只要双链 DNA 变性为单链 DNA,DNA 聚合酶就可以 开始 DNA 的复制。 复制的方向性与 DNA 聚合酶无关。 复制泡前进的方向取决于复制起点附近碱基的结构。 富含 AT 的区域更容易解螺旋，从而有利于 DNA 的复制起始。5.5.冈崎

22、片段一组短的 DNA 片段，是在 DNA 复制的起始阶段产生的，随后又被连接酶连接形成较长的片段。6.DNA6.DNA 复制的引物是 DNADNA 还是 RNA?RNA? 有什么实验方法可以证明？DNA 复制需要合成RNA ，复制起始的 RNA 由 RNA 聚合酶合成，而 且复制一旦起始，就不再 需要 RNA 引物。实 验 1 1 结 论 ：1）前导链 DNA 复制需要 合成 RNA2 ）复制起始的 RNA 由RNA 聚合酶合成 3）复制一起始， 就不再需 要 RNA 引物实验 2 2 结论：1） 后随链合成的引物也是 RNA97.DNA7.DNA 复制的酶学DNADNA 拓扑异构酶 (top

23、oisomerase)(topoisomerase) : :是一类可改变 DNA 拓扑性质(螺旋方向性)的酶。对 DNA 分子的作用 是既能水解、又能连接磷酸二酯键。可松弛 DNA 超螺旋，有利于 DNA 解链。DNA 拓扑异构酶：切开双链中一股，使 DNA 解链旋转中不打结DNA 拓扑异构酶：切断 DNA 双链，使螺旋松弛，需要 ATP 参与解螺旋酶 (Dna(Dna B B ) ) : : 使氢键断裂， Dna A ：辨认复制起始位点； Dna B ：解螺旋酶； Dna C ：辅助解螺旋酶(DnaB )使其在起始点上结合并打开双链间的氢键。引物酶 (primase):(primase):合

24、成一小段 RNA ，用来引导 DNA 聚合酶起始 DNA 链的合成。单链 DNADNA 结合蛋白 (SSB)(SSB) :SSB 与解开的 DNA 单链紧密结合， 防止重新形成双链， 并免受核酸酶降解。 在 复制中维持模板处于单链状态。引发体 (primosome):(primosome): 由Dna B、Dna A、Dna C 以及其他复制 因子一起形成复合体，再结合引物酶形成较 大的聚合体，结合到模板 DNA 上，这个聚合体称为 DNA 复制的引发体。DNADNA 聚合酶 (polymerase):(polymerase): 催化 dNTP 聚合到核酸链上的酶。是 DNA 复制的主要酶。

25、聚合反应的特点： (1)以单链 DNA 为模板 (2) 以 dNTP 为原料 (3) 引物提供 3-OH(4) 聚合方向为 53DNADNA 连接酶( DNADNA ligaseligase)：连接 DNA 链 3-OH 末端和相邻 DNA 链 5-P 末端，形成磷酸二酯键，从而把 两段相邻的 DNA 链连接成完整的链。反应需要 ATP。8 8.DNA 复制的主要酶是 DNA-polDNA-pol IIIIII ，复制校正的主要酶是 DNA-polDNA-pol I I。 DNA 连接酶将 DNADNA 链 3 3-OH-OH 末 端和相邻 DNADNA 链 5 5-P-P 末端 连接起来，形

26、成 磷酸二酯键 。反应需要 ATPATP。9.9.简述 DNADNA 复制的过程，以及每 个环节所需要的酶类。 【DNADNA 复制 体包括哪些部分】10条数十次重复的 cDNA 端粒末端合成后，3 单链自行回折并在G-G 之间以 Hoogeseen 配对方式连接，最后与 5 端结合，不仅解决了 5 端缩短问题，而且所形成的封闭式的DNA 末端保证了染色体结果的稳定。相同点：（ 1） 都是半保留和半部连续复制（2）复制过程都有引发、延长和终止三个阶段3）都必须有相应功能的蛋白质和DNA 聚合酶参与不同点：（ 1 1）复制子不同：原核生物只有一个复制起点（单复制子）多复制自复制的 非一致性： 每

27、个 细胞周期内只能发动一次复制（ S 期），且不同复制起点发动复制的时 序有差异。原核生物 DNA 复制起始 点却不受这种调控， 在一个细胞周期 内可以连续开始新的复制事件。（ 2 2）参与 DNADNA 复制的 DNADNA 聚合酶 有区别真核生物 DNA 聚合酶（ 5种）： 、 、 、。1110.10.线性 DNADNA 复制为什么会造成 5 5末端缩短？因为 DNA 复制的方向只能 53，复制过程中需要 RNA 作为引物，当复制完毕后引物被切除缺少3-OH ，在 5末端将会缩短。11.11.简述原核生物避免 DNADNA 复制过程中 5 5末端缩短的机制 ? ?T7T7 噬菌体 通过形成

28、 共联体 避免 5末端缩短（ p108）腺病毒 -2-2：单链置换式复制， 腺病毒复制不需要引物酶合成 RNA 引物，从而避免了 5末端切除引物分子后 形成的 5末端缩短的现象。 （ p109） 12.12. 真核生物避免 DNADNA 复制过程中 5 5末端缩短的机制 ? ?端粒学说： 端粒酶与染色体 DNA 末端的 3 单链区域结合（ 5 端缩短后，留下的 3 游离的单链末端） ，端粒 酶中的 RNA 与 DNA 配对，并以 CCCAA 序列为模板， （） DNA 的 3OH 为引物，完成 CCCCTT 一个重复单位的延伸后，端粒酶沿 DNA 链向 3 端移动，再次启动下一个重复单位的副职

29、，如此循环复始，当原核生物 DNA 聚合酶：13.13. 原核与真核生物 DNADNA 复制的相同和不同点？；真核生物 DNA 为多复制子。（ 3 3）参与 DNADNA 复制的 DNADNA 蛋白因子有区别1. 真核生物 DNA 复制的单链结合蛋白是 RFA；原核生物 DNA 复制的单链结合蛋白是 SSB。2. 真核生物 DNA 聚合酶 poly需要一种辅助蛋白（分裂细胞核抗原， PCNA ），它可以促进聚合酶的活性， 增强酶的行进性。（ 4 4）引物及冈崎片段的长度有区别： 真核细胞中的引物约为 10 个核苷酸，冈崎片段约有 100200 个核苷酸； 原核生物中引物可高达数十个，冈崎片段可

30、高达 10002000 个核苷酸。）14.14. 请以质粒 ColEColE 为例说明反义 RNARNA 对复制的调控机制。位于复制起始点 ori 上游 555nt 出有 RNA- 转录起始点，朝向 ori 方向转录 RNA- 。当转录通过原点 ori 后，RNA 被 RNaseH 酶切，产生 3-OH 为 DNA 聚合酶提供引物， 发动 DNA 复制，从某种意义上讲 RNA- 的转录对 DNA 复制是一种正控制的激活过程。但与此同时，在原点 ori 上游 445nt 处的另一极性单链上 还有一个转录起点，背向 ori 方向转录 RNA- ，并与 RNA- 分子间有 110nt 的互补序列，实

31、际上 RNA- 作为 RNA- 的反义 RNA ，以负控制的方式参与对 DNA 复制的调控。 RNA- / RNA- 配对成双链后形成 3 个茎环结构，从而阻止了 RNaseH 对 RNA- 的酶切，在 ori 区域不能形成 DNA 聚合酶的引物，复制过程 被抑制。 RNA- 和 RNA- 分子的准路启动又收到 Rop 基因的负控制调节。当 RNA- 的转录到达 ori 原点 下游不远的地方时， 使编码 63 个氨基酸的 Rom 蛋白基因表达， Rom 蛋白在 RNA- 存在的情况下， 可限制 RNA- 只转录到 100-200nt 将行终止，不能到达 ori 原点，也不能产生 DNA 聚合酶

32、的引物。当 RNA- 的 转录到达 200-360nt 时， Rom 蛋白又会促进 RNA- 与 RNA- 互补形成双链，但此时的双链二级结构并不 影响 RNase酶对 RNA- 的酶切和引物的形成。由此可见， Rom 蛋白对复制的调控是通过 RNA- / RNA- 形成特异二级结构而体现的，而且这种调控也只有在RNA- 转录的特定时刻才具有效应。1215.15. 同义突变、无义突变、通读突变 同义突变： 由于生物的遗传密码子具有兼并性，在某一碱基改变后，翻译出来的氨基酸不变，此现 象称同义突变。无义突变： 由于某个碱基的改变使代表某种氨基酸的密码子突变为终止密码子，从而使肽链合成提前终止。通

33、读突变： 在蛋白质翻译过程中，当核糖体遇到终止密码时，核糖体任意结合一种氨酰 tRNA ，使蛋白质的 合成得以继续，翻译出一条延长的多肽链。16.16. DNADNA 复制过程中保真性的机制有哪些？DNA 复制过程中，母链遗传信息必须准确地传到子链，即复制的保真性。1 半保留复制；严格的碱基配对2.DNA 聚合酶对碱基的选择3.3.DNA 聚合酶的校读功能4.4.复制后修复(光复活修复、剪切修复、重组修复、SOS)17.17.自主复制序列： ARS( automnomously replicating sequences )：在真核生物中发现的一类能启动 DNA 复制 的序列，含有一个 AT

34、富集区。最早在酵母中分离得到，随后在其它真核生物中也发现了ARS 序列的存在。第四章 RNA 的转录1.1.转录( transcriptiontranscription )在 RNA 聚合酶的作用下，以双链 DNA 中的一条单链( 3 5 )作为转录的模板，按 A-U 和 G-C 配 对的原则合成 RNA 的过程。2.2.有义链、反义链模板链( templatetemplate strandstrand )：与转录的 RNA 互补的 DNA 链称为模板链。模板 DNA 单链的极性方向为从 3 到 5。模板链又称反义链，反编码链，负链。非模板链： 与转录的 RNA 核酸序列相同( T 对应 U)

35、的 DNA 链称为非模板链。非模板 DNA 单链的极性方 向为从 5 到 3。非模板链又称有义链，编码链，正链。133.3.启动子DNA 分子上被 RNA 聚合酶、转录 调节因子等识别并 结合形成转录起始 复合物的核酸区域。 是控制转录起始的 序列，它决定着某一 基因转录的起始位点， 表达的强度等。原核生物真核生物：CAPCAP 位点：Catabolite activator protein (CAP ，分解代谢产物激活子蛋白 )：在葡糖糖浓度减少时，腺苷酸环化酶 (ACase)使 ATP转变为 cAMP 。 cAMP 与 CAP 蛋白结合成复合物，这个复合物与 CAP 位点结合，帮助 RNA

36、 聚合酶有效地结合到启动子部位，增强转录效率。CAPCAP 增强 RNARNA 转录机制：1. 由于 CAP 位点与启动子非常靠近， 所以 CAP 与 RNA 聚合酶可能形成复合物， 提供更有效的空间构 象和额外的能量；2. CAP 与 CAP 位点结合后，可改变它所结合位点附近 DNA 双螺旋的结构，从而有利于 RNA 酶的识 别和结合。144.4.简述原核生物 RNARNA 转录的过程。（1 1）转录起始 : :全酶与模板链接触；通过 （发音： sigma）因子识别并结合于启动子的 -35 区，形成 紧密结合复合物； 全酶滑动到 -10 区形成开放复合物，双链 DNA 局部解链（ 亚基）；

37、第一个核苷酸NTP （通常为 A 或 G）结合于 RNA 聚合酶的起始部位，转录开始。（ 2 2）转录延伸： 第二个核苷三磷酸就填充到延伸部位，与 DNA 链的下一个碱基配对，形成氢键， 然后两个核苷酸连接到一起。 当延伸达到一定长度（ 4-8 个碱基）时， RNA 的 5端脱离开模板链； RNA 酶释放 因子； 一种辅助延伸蛋白 NusA 结合到 RNA 聚合酶上，形成 RNA 酶-NusA 复合物，以后 的延伸就由这个复合物来进行。转录延伸过程的特点： 形成转录泡 （ transcription bubble ）：DNA 在 RNA 聚合酶的结合中始终维持大约 13 个碱基对的解链区域，转

38、录位点处的这种动态、短暂的解链结构称为“转录泡”。 转录延宕： 在通过一段富含 G.C对的序列之后约 810 个碱基时，转录会出现一次延宕。这种延宕有利于转录的终止。 需要拓扑 异构酶：在转录过程中， DNA 的解链会导致 RNA 聚合酶前面的双链 DNA 越缠越紧，形成正超螺旋；位于 RNA 聚合酶后面的双链 DNA 越来越松，形成负超螺旋；这就需要拓扑异构酶 I 和 II 来协调作用，保证形 成的应力达到平衡状态。（ 3 3）转录终止： 指 RNA 聚合酶在 DNA 模板上停顿下来不再前进，转录产物 RNA 链从转录复合物上 脱落下来。（不依赖 Rho （ ）因子的转录终止和依赖 Rho

39、因子的转录终止 ）155.5.转录延宕在通过一段富含 G.C对的序列之后约 810 个碱基时，转录会出现一次延宕。这种延宕有利于转录的终 止。6.6.原核生物转录终止的机制（不依赖 因子；依赖 因子）不依赖 RhoRho （ ）因子的转录终止： DNA 模板上靠近终止点之前有一段回文序列。不依赖于 因子的终止子 （提供终止信号的序列）的回文序列中富含G.C（形成茎环结构，造成转录的延宕） ，在回文序列的下游方向又有 68 个 A.U 碱基对（由于 A.U 之间的氢键较弱， RNA 易从 RNA-DNA 杂交分子中释放出来） 。 依赖 RhoRho （）因子的转录终止： DNA 模板上靠近终止点

40、之前的回文序列 G.C 含量较低（转录到此的延宕时 间较短），在回文序列的下游方向缺乏连续的个A.U 碱基对（RNA 不易从 RNA-DNA 杂交分子中释放出来） 因子移动到终止子位点，与 NusA-RNA 聚合酶复合体结。 因子是一类解螺旋酶，它可以破坏 DNA-RNA 碱基配对，使 RNA 分子释放出来，转录终止。7.RNA7.RNA 聚合酶与 DNADNA 聚合酶的区别？RNARNA 聚合酶DNADNA 聚合酶大小 （M M）大， 4.84.8105dol105dol小， 1.091.09 105dol105dol引物无有产物较短，游离较长，与模板以氢键相连作用方式一条链两条链同时进行外

41、切酶活性无5 5 3 3，3 3 5 58.8.顺式作用元件与反式作用因子顺式作用元件 （cis-actingcis-acting elementelement）： 存在于基因旁侧序列中，能影响该基因表达的序列。包括启动子、增强 子、沉默子、绝缘子等。顺式作用元件本身不编码任何蛋白质,仅仅提供一个作用位点，需要与反式作用因子相互作用而发挥作用。反式作用因子 （trans-actingtrans-acting factorfactor） ：由其它基因编码的， 能直接或间接地识别或结合在各类顺式作用元件核 心序列上参与调控靶基因转录效率的蛋白质。如转录因子（真核基因转录必需的蛋白因子） 。 组成型

42、转录因子（ constitutiveconstitutive transcriptiontranscription factorfactor）： 在所有细胞中均有表达，不受外在信号因素的诱导， 与启动子附近或远距离位点结合，控制转录起始复合物的组装，提高转录起始复合物的稳定性或活性。例 如：真核生物转录起始过程所必需的多种转录因子。16诱导型转录因子（ inducedinduced transcriptiontranscription factorfactor ）：可以接受外在信号调节的转录因子。它们的表达受到 环境和发育等信号的调节。例如核受体。反式作用因子的蛋白残基与顺式作用元件的 DNA

43、 碱基之间的非共价作用。9.9.增强子与启动子的差别增强子： 是真核生物中远距离的正调控位点。与启动子的位置不固定，在两个方向上都能对附近启动子起 促进转录效率的作用。真核启动子结构：1 1）核心启动子： 指保证 RNA 聚合酶转录正常起始所必需的、最少的 DNA 序列，包括转录起始位点及转 录起始位 点上游 TATA 区。 TATA-box 常在-25bp 左右， 相当于原核的-10 序列,其保守序列为： T85A97T93A85A63A83A50 。 作用： 有助于 RNA 聚合酶选择正确的转录起始位点，保证转录精确起始。 2 2）上游启动子元件： 包括 CAAT 盒（ CCAAT ）和

44、GC 盒（ GGGCGG） 等CAAT 盒： -70-80bp GGGCGG:-80-110bp作用：控制转录起始频率差异：（1）启动子只能在一个方向对邻近位置的下游基因进行转录发动；（ 2）增强子的作用不依赖于方向和位置；增强子可以从非常远的距离对它的靶基因转录活性增加达1000倍；相同： 两者都没有基因特异性，但具有组织和细胞的特异性。10.10.真核生物 mRNAmRNA 的转录后加工包括哪些？（首尾的加工、剪接、RNARNA 编辑）真核生物转录后加工包括： 加帽，加尾，剪接，修饰和编辑等。（1）3端加尾：加尾信号： AA TAAA多聚腺苷酸尾巴（ polyA tail） 功能：参与新生

45、 RNA 的释放，促进转录终止；参与前体 mRNA 3 端内含子的 除去；稳定 mRNA ；影响翻译的效率。（2）5端加帽： 5端的一个核苷酸总是 7-甲基鸟苷酸（ m7Gppp），这种结构称为帽子。 5帽子结构的功能：能有效地封闭mRNA 5末端，以保护 mRNA 免受 5核酸外切酶的降解，增强mRNA 的稳定； 5端完整的帽子结构有利于第一个内含子的剪切；它是成熟mRNA 运出核孔所必须的结构，为翻译起始酶 eIF4e 识别 mRNA 的 5端提供重要信号；与某些 RNA 病毒的正链 RNA 合成有17 关。(正黏病毒基因组本身不能转录合成 mRNA 的 5帽子结构，但可以从宿主 mRNA

46、 中偷取帽子)(3) 内含子的剪切( mRNA 剪接)：真核生物 RNA 转录后将内含子剪除，同时将外显子连接起来，形成成 熟 RNA 分子的过程。 【见 11 题】4) RNA 编辑【见 14 题】11.11. RNARNA 剪接( RNARNA splicingsplicing)真核生物 RNA 转录后将内含子剪除，同时将外显子连接起来，形成成熟 RNA 分子的过程。顺式剪接( cis-splicingcis-splicing)： 剪接发生在同一 RNA 分子上。反式剪接( trans-splicingtrans-splicing)： 被剪接的外显子来源于不同的基因，甚至不同的染色体。供体

47、位点( donordonor sitesite)和受体位点( acceptoracceptor sitesite) : :由于剪接是使内含子的 5侧外显子和 3侧外显子能 连接在一起，因此顺式剪接至少需要在两个位置发生，5剪接位点称为供体位点， 3剪接位点称为受体位点。断裂基因： 真核生物结构基因，由若干个编码区和非编码区互相间隔开但又连续镶嵌而成，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，这些基因称为断裂基因。组成性剪接( constitutiveconstitutive splicingsplicing)：从 5端向 3端对内含子进行逐一的剪接。选择型剪接( alter

48、nativealternative splicingsplicing)： 对内含子以及外显子进行选择性的剪接。 同源异形蛋白： 不同细胞或组织的选择性剪接可以由单一基因或一个初级转录物产生多种蛋白质。 (同 一基因不同选择性剪接方式所产生的蛋白质。 )12.12. 外显子、内含子外显子： 编码氨基酸的核酸序列。内含子： 阻断基因线性表达的序列，在成熟 RNA 中被剪切而除去。13.13. 内含子边界通常具有什么样的序列特征？ 【根据基因类型和剪接方式，内含子分为三类】剪接机制： 采用序列互补和分子折叠的方式将内含子隔开的供点(5)和受点( 3)连接在一起，以便通过转酯反应完成内含子的剪切和外显

49、子连接过程。18内含子的类型内含子序列特征剪接方式I 型内含子1.前体 RNA 中内含子的边界序列为： 5 5U-G3U-G3 有保守的二级结构，（分布：某些酵2.内含子序列中有多对内部核心序列（CCS），它们的序列反鸟嘌呤核苷酸辅因子是自母线型 rRNA ）向互补，可以配对形成分子内双链结构，以保证长的内含由羟基的供体， 有 RNA 核子能有序地折叠。酶实现自我剪接。3.在靠近的内含子的 5边序内，存在一段与 5供点、 3剪切机制： 转酯反应受点序列发生互补，形成二级结构的“内部引导序列酯键从一个位置转移IGS（internal guide sequence） 。（剪接过程由核酶通过转酯反到

50、另一个位置。 P164.应完成的）（了解）II 型内含子1.边界序列 供点： GUGCGGUGCG ，受点为 AUAU有保守的二级结构，内部（分布：核 U52.在靠近内含子 3端受点上游有序列为 PyPuPyPyUAPy 的腺嘌呤是自由羟基的供snRNA ，叶绿7nt 分支位点，在这 7个位点中 A 完全保守。在分支位点两体，形成套索结构的内含体 RNA )侧存在反向重复序列，可形成茎环结构。子中间体。实现自身催化（ Py：嘧啶； Pu：嘌呤）剪接。（了解） P166III 型内含子1. 边界符合 GU AG 法则【掌握】Pre-mRNA2.分枝点顺序： 为 Py80NPy87Pu75APY9

51、5其中 A 为百分之百两步转酯反应，自由羟基（分布：大部分保守，且具有 2 OH。的起始供体由内部分支位真核生物点腺嘌呤提供，形成 套索RNA )结构 的中间体。需要 UsnRNA 参与装配剪接体。14.14.RNARNA 编辑： 是指转录后的 RNA 在编码区发生碱基的加入、丢失或转换等现象。生物学意义：mRNA 编辑较大程度地改变了 DNA 的遗传信息，对基因的进化等有一定的作用。 （通过基因编辑，可能产 生新的突变或恢复正确的阅读框，消除基因移码突变等。 mRNA 编辑可以形成或删除 AUG ，UAA,UAG ， UGA ，改变编码信息，扩大编码的遗传信息量。也是对中心法则的发展。19第

52、五章 蛋白质的翻译1.1.蛋白质翻译又称蛋白质的生物合成，以 mRNA 为模板，在核糖体上由 tRNA 解读，将贮存于 mRNA 中的密码序列 转变为氨基酸序列，合成多肽链的过程。2.2.蛋白子翻译各组分的作用？参与蛋白质翻译的装置有： mRNAmRNA 、 tRNAtRNA 和核糖体 。此外还有许多 酶和辅助蛋白因子 参与这一过程。 mRNAmRNA ：携带密码的信使，翻译的模板； tRNAtRNA ：转运氨基酸、识读密码子； 核糖体 ：由 rRNA 与多种核糖 体蛋白构建核糖体，成为翻译的场所。3.3.作为翻译的模板， mRNAmRNA 必须具备哪两个特征？ 作为翻译的模板， mRNA 必

53、须具备两个特征：一段可翻译的密码序列 （开放阅读框， ORFORF ）ORF:ORF: mRNA 中从起始密码子 （AUG ）到终止密码子 （UAA、 UAG 或 UGA ）的核酸序列，它可以编码一条完整的多肽链。核糖体结合位点 （ ribosomeribosome bindingbinding site,site, RBSRBS）。mRNA 上的特异性序列， 核糖体可以识别并结合这一序 列来启动翻译过程。在原核生物中该序列称为 SD（Shine-Dalgarno）序列，在真核生物中则称为 Kozak 序列。 4.SD4.SD 序列与 KozakKozak 序列在原核生物中该序列称为 SD（S

54、hine-Dalgarno） 序列，在真核生物中则称为 Kozak 序列。SDSD 序列 : :在 mRNA 起始密码子 AUG 上游 10 个碱基左右处，有一段富含嘌呤的碱基序列 （ 保守序列： AGGAGGU） ，能与细菌 16S rRNA3 端识别，帮助从起始 AUG 处开始翻译。KozakKozak 序列：真核生物 mRNA 第一个密码子 AUG 的上游通常是 CCACC ，它是核糖体结合的位点，有时这 个序列也称为“ -3A ，+4G”序列。“前三后四”规则： 动物： A/G NN AUG G 植物： C/G AANN AUC G 即 AUG 的上游第三位（ -3）为 A 时，下游第

55、四位（ +4）为 G时，基因产量最高；当 -3A ， +4G 的序列发生 突变后，蛋白质翻译效率明显降低。实验：老鼠胰岛素基因翻译起始密码扫描序列（ Kozak 序列）突变对翻译效率的影响205.tRNA5.tRNA 有哪几个功能区域？各自的作用是什么？6.6.原核生物和真核生物的起始 tRNAtRNA 种类分别是什么？ 能特异地识别 mRNA 模板上起始密码子的 tRNA 称起始 tRNAtRNA ，其他 tRNA 统称为延伸 tRNAtRNA。 真核生物： 起始密码子 AUG 所编码的氨基酸是 Met ，起始 AA-tRNA 为 Met-tRNA Met。 原核生物： 起始密码子 AUG

56、所编码的氨基酸并不是 甲硫氨酸本身 , 而是 甲酰甲硫氨酸 ，起始 AA-tRNA 为 fMet-tRNA fMet. 。7.7.核糖体有哪几个主要的功能区域？各自的作用是什么？ 小亚基与 mRNA 结合位点 大亚基与氨酰 tRNA 结合的位点（ A 位） 肽链延伸过程中大亚基与肽链结合的位点（ P 位） 空载 tRNA 离开核糖体的出口位点（ E 位点） 大亚基的肽基转移酶结构域，提供肽键形成的催化活性 延伸因子 -氨基酰 -tRNA-GTP 复合体进入核糖体位点 肽链转位因子结合位点（ EF-G 位点） 核糖体大亚基与 5S rRNA 结合位点（ 5S rRNA 位点）218.8.什么叫三

57、联体密码子？有什么特征？mRNA 链上每三个核甘酸翻译成蛋白质多肽链上的一个氨基酸， 这三个核甘酸就称为密码子或三联子密码 （triplet coden） 。其特征为：普遍性和特殊性 （密码具有四大生物系统的通用性和保守性，除线粒体外）简并性 （由一种以上密码子编码同一个氨基酸的现象称为简并（degeneracy），对应于同一氨基酸的密码子称为同义密码子（ synonymous codon ）。）连续性 （在一个基因序列中密码具有不重叠性和无标点性，即编码蛋白质氨基酸序列的各个三联体密码 连续阅读，密码间既无间断也无交叉。 ）9.9.反密码子的摇摆性？ P193P193 根据摇摆学说“反密码子

58、和密码子之间在一定范围内的可选择配对现象”一般地，同义密码子的第 1、2 位是保守的，而第 3 位则是可变的，意味着该可变位点的配对具有一定的灵活性。tRNA 的反密码子在反密码环上呈弧状排列，与密码子不能保持完全的平行排列；另外，反密码子的第 1 个核苷酸位于非双链结 构的松弛环内，摇摆的自由度较大，从而导致密码子的第 3 位核苷酸和反密码子的第 1 位核苷酸之间形成 非标准的碱基配对。 （反密码子的这个位点称为摇摆位点）如果 tRNA 的摇摆位点是被修饰的碱基，就可能 出现更多的选择配对关系。因此（产生多种同义密码子）仅需 32 种反密码子就可以识读 61 种氨基酸密码， 大大减少了 tR

59、NA 基因的种类数。10.10. 简述原核生物蛋白质翻译的过程。原核生物与真核生物蛋白质翻译的异同点？（装备、偶联情况、 与 mRNAmRNA 的结合、真核核糖体没有 E E 位、终止释放因子） 氨基酸的活化： 在氨酰 tRNA 合成酶的作用下， tRNA 与相应的氨基酸结合为氨酰基 -tRNA 。（原核生物第一个 氨基酸为甲酰甲硫氨酸，真核生物为甲硫氨酸） 核糖体大小亚基分离： IF3IF3 （促使 30S 亚基与 50S 大 亚基分离， 并与 mRNA 的 SD 序列结合） IF1IF1（使得 30S 小亚基彼此分离， 并加强 IF-2 和 IF-3 的酶活性） IF2IF2（保 证 fM

60、et-tRNA fMet 专一性地与 30S 亚基 P 位点结合） 30S 小亚基通过 SD 序列与 mRNA 模板相结合。22在 IF-2 和 GTP 的帮助下， fMet-tRNA fMet 进入小亚基， 并对位于 P 位，tRNA 上的反密码子与 mRNA 上的 起始密码子配对。GTP 水解提供能量下， 50S大亚基与 30S 小亚基结合， 并释放翻译起 始因子。肽链的延伸： 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-tRNAAA-tRNA 与核糖体结合 、肽键的生成 和移位 。延 伸因子 （elongation factor, EF 原核生物： EF