分子生物详细重点

1、第一章见书本第二章1 .基本概念：基因、基因组、内含子、外显子、基因家族、基因簇（其它见书本）基因：原核生物、真核生物以及病毒的DNA和RNA分子中具有遗传效应的核甘酸序列，是遗传的基本单位。基因组：是指一种生物体中的整套遗传信息，一般为一个受精卵或一个体细胞的细胞核中所有DNA分子的总和。基因家族：指DNA序列具有较高的同源性（通常大于50%）,并且其编码产物具有相同或相似生理功能的一组结构基因。基因簇：是指基因家族中的各成员紧密成簇排列成大段的串联重复单位，定位于染色体的特殊区域。它们属于同一个祖先的基因扩增产物。2 .原核生物基因组、真核生物基因组的特点（见书本）3 .基因组的序列类型（

2、1）单一拷贝序列：复性最慢，在基因组中只有一个拷贝。真核生物的大多数基因在单倍 体中都是单拷贝的。如：蛋清蛋白、血红蛋白等。单一序列中储存了巨大的遗传信息，编码 各种不同功能的蛋白质。（2）低度重复序列2 10:在一个基因组中一般为 210个拷贝，编码蛋白质的基因：珠蛋白，存在假基因。（3）中度重复序列10 105:是指在基因组中重复十几次至几十万次的部分，其复性速度 快于单拷贝序列，但慢于高度重复序列。中度重复序列在基因组中所占比例在不同种属之间 差异很大，一般为1235%,人类基因组中约占12%。（4）高度重复序列：重复次数> 106 ,序列较短，大部分集中在异染色质中（中心粒和端粒

3、的附近）真核生物中含 1020%。4 .核酸的光谱学特征和热力学特征见书本或PPT5 . DNA的超螺旋：核中央由支架蛋白和 RNA组成，环状双链 DNA绕在支架蛋白的外围，只 有一个复制起点，DNA与细胞膜木在一起，DNA上有结合蛋白作业一、名词解释融解温度：变性过程紫外线吸收值增加到中点时的温度称为融解温度复性：退火处理（慢速冷却）使得互补链互相配对，恢复双链结构为DNA复性 基因家族、基因簇二、问答题1 .试比较原核生物和真核生物基因组结构的异同点？2 .基因组的重复序列有哪几种类型？第三章一、基本概念半保留复制复制：过程中各以双螺旋 DNA的其中一条链为模板合成其互补链，新生的互补 链

4、与母链构成子代 DNA分子。复制子：能独立进行复制的 DNA单位，从起始位点到终止位点的全部DNA。复制叉：复制时DNA分子中的叉形结构，是由解开的两条链和尚未松解开的双螺旋形成的，是复制有关的酶和蛋白质组装成复合物和新链合成的部位。复制泡：两个靠得很近的复制叉之间形成的空间。半不连续复制：在DNA复制过程中，亲代 DNA分子中以3'到5'方向的母链作为模板指 导新的链以5'倒3'方向连续合成，另一股以 5'到3'为方向的母链则指导新合成的 链以5'到3'方向合成许多不连续的片段（岗崎片段） 。前导链：DNA复制时，一股以3

5、9;到5'方向的母链作为模板， 指导新合成的链以 5'到3' 方向连续合成的链称为前导链。后随链：DNA复制时，一股以5'到3'方向的母链作为模板， 指导新合成的链沿 5'到3' 合成10002000（100-200）个核甘酸不连续的小片段的链称为随从链。冈崎片段：DNA复制时，一股以5'到3'方向的母链作为模板，指导新合成的链沿 5'到3' 合成10002000（100-200）个核甘酸不连续的小片段称之为岗崎片段。二、细菌DNA复制的过程（1）（起始）：识别原点；分开双链，稳定单链；通过引发体起动子代链

6、的合成反应。 只有完全甲基化的起点能够起始复制，半甲基化的起点在其完全恢复甲基化状态之前不能起始复制。1 .起始复合体：随同 HU蛋白一起，2040个dnaA protein -ATP复合体Z合到 DNA上，包围 4 个 9-mers 区2 .开放性复合体：DnaA蛋白使13bp重复单位熔解而形成开放性复合体，这一过程需要 ATP。3 .前引发复合体：这日DnaB和DnaC蛋白进入DNA的熔解区与OriC结合形成前引发复合体。4 .单链结合蛋白结合，稳定 OriC的单链结构（2）（延伸）：DNA聚合酶III合成前导链和滞后链DNA polymerase I切除RNA引物，补齐空缺的碱基 DNA

7、 ligase连接冈崎片段.（3）终止与分离：在OriC中形成的两个复制叉沿环状染色体双向移动，最后在与oriC相对的复制终止子ter终止。有6个复制终止位点。3个终止顺时针方向延伸的复制叉， 3个终 止反时针方向延伸的复制叉。拓扑异构酶IV:,分开连锁的姐妹染色体。三、细菌DNA复制过程中相关酶和蛋白质的作用四、DNA复制的方式（1）。型复制：双链环状、。型复制、双向等速（2）滚环复制：模板链和新合成的链分开；不需RNA引物，在正链3 'OH上延伸只有一个复 制叉;单向复制的特殊方式A、首先（+）链DNA复制起点被特异性蛋白切开，形成切口，使游离出5'和3' -OH,

8、 （+）链的5'端与双链脱离开B、以（）链DNA为模板，（+）链的3' -OH为引物，由DNA聚合酶III催化聚合反应，使链不 断的延长，3'端不断延伸，取代原有的 （+）链，被取代的（+）链不断剥离出来C、（+）链不断被合成，好像（）链在滚动，（+）链5'形成越来越常的“尾巴”D、当置换出的正链 DNA达到单位长度时被内切核酸酶酶切离后，环化为环形DNA。（3）D环复制：双链在固定点解开进行复制，但两条链的合成高度不对称，一条链先复制，另一条链保持单链而被取代在电镜下看到呈D环形状。原因：两条链的起点并不在同一点上，分开一段距离。五、真核生物DNA复制过程主要

9、酶和蛋白质的作用DNA聚合酶：DMA puK iiicrd:¥多f|rncalio nnuclear 细胞核fiuc lear细胞核nitochondr ion 技粒体nuclearnue HearActivin活性的聚合陶活性污1物隔活性3”的活性S' 7e的外切 活性3 d 活性v的 外切活性. 需要的聚合辞旃性；r5'的外切活性Fuimctio n 功能引发Repair修复mDNA rqplieaiicm箭号缸和 后航微的 合成Repair 修复辅因子：PCNA（增殖细胞核抗原）进8酶与模板/引物相互作用复制因子C （RF-C）具有ATP活性，是8 酶的辅助因R

10、F-A,真核生物的单链结合蛋白 六、端粒DNA复制的过程A、端粒后随链模板的3'端和端粒酶所结合的RNA分子的3'端通过碱基配对形成DNA-RNA的部分杂交链B、利用RNA为模板，将dNTP单位逐个加到后随链模板DNA3'端C、DNA-RNA杂交链之间发生相对滑动，DNA链3'端和RNA模板下游3'端形成新的碱基配对，并暴露出部分 RNA模板序列D、端粒后随链模板又继续延伸，DNA-RNA杂交链之间再次发生移位和配对，周而复始。E、当后随链模板的3'端延伸到足够长时，端粒的3'单链末端回折成发夹结构，成为引物，复制后随链的5'。七

11、、真核生物DNA复制的特点作业：一、名词解释半保留复制、复制子、复制叉、半不连续复制二、问答题1 .试述细菌DNA复制的过程？2 .真核生物如何解决端粒复制的问题？比较端粒复制与常染色质DNA复制的区别（未解决）第四章1 . DNA复制忠实性的机制A、DNA 聚合酶：Watson -Crick base pairing （碱基互补配对）B、3' 5' proofreading exonuclease校正外切活性）.C、RNA priming（RNA 引物）：proofreading the 5 ' end of the lagging strand （对 5'的

12、错误进 行校正，5'最易发生复制错误）D、Mismatch repair （错配修复，在DNA第二次复制之前完成）2 .突变的种类及点突变的生物学效应突变种类：（1）点突变（DNA上单一碱基的变异）：转换：喋吟替代喋吟（A与G之间的相互替代 卜喀咤替代喀咤（C与T之间的替代）。 颠换：喋吟变嘴咤或喀咤变喋吟。对表型的影响：无影响沉默突变有或无影响错义突变有影响无义突变(2)插入或缺失：DNA上插入或丢失一个或多个核甘酸。移码框突变：蛋白质编码的序列中如缺失及插入的核甘酸数不是3的整倍数，则发生读框移动(reading frame shift),使其后所译读的氨基酸序列全部混乱。(3 )

13、倒位或转位：DNA链重组使其中一段核甘酸链倒置或从一处迁移到另一处。(4)双链断裂生物学效应：(1)无影响 改变基因型(genotype)而不改变表现型(phenotype);产生遗传多态性(DNA 多态性，蛋白质多态性)。(2)丧失某些功能；生物体结构和功能的异常引起疾病。(3 )肿瘤癌症发生(4)生殖细胞基因突变传递至后代，导致遗传性疾病的发生。(6 )致死性；(7)进化生物体获得新的性状，适应环境的能力增强。发生了有利于物种生存的结果，使生物进化。3 .引起DNA损伤的因素，及主要作用(1) DNA分子的自发性损伤A、 DNA复制中的错误碱基配对的错误频率约为10-1 10-2.在DNA

14、复制酶的作用下碱基错误配对频率降到约10-510-6。但校正后的错配率仍约在 10-10左右，即每复制1010 (100亿)个核甘酸大概 会有一个碱基的错误。B、生物体内DNA分子可以由于各种原因发生变化，至少有以下类型：a.碱基的异构互变DNA中的4种碱基各自的异构体间都可以自发地相互变化(例如烯醇式与酮式碱基间的互变 ),这种变化就会使碱基配对间的氢键改变。b.碱基的脱氨基作用一些碱基在自发或诱变下会发生脱酰胺，然后改变配对性质，造成氨基转换突变腺喋吟变为次黄喋吟与胞喀咤配对鸟喋吟变为黄喋吟与胞喀咤配对胞喀咤变为尿喀咤与腺喋吟配对胞喀咤自发脱氨基的频率约为每个细胞每天190个。c.脱喋吟与

15、脱喀咤自发的水解可使喋吟和喀咤从DNA链的核糖磷酸骨架上脱落下来。d.碱基修饰与链断裂细胞呼吸的副产物 O2、H2O2等会造成DNA损伤，能产生胸腺喀咤乙二醇、羟甲基尿喀咤等碱基修饰物，还可能引起DNA单链断裂等损伤。每个哺乳类细胞每天 DNA单链断裂发生的频率约为5万次。发生在需氧细胞中。电离辐射会加剧这种损伤。(2)物理因素引起的DNA损伤A、紫外线引起的 DNA损伤当DNA受到其最易吸收波长(200260nm)的紫外线照射时，主要是使同一条DNA链上相邻的口密咤以共价键连成二聚体， 相邻的两个T、或两个C、或C与T间都可以环丁基环（cyclobutane ring）连成二聚体，其中最容易

16、形成的是TT二聚体。B、电离辐射引起的 DNA损伤（氢键断裂、喀咤二聚体、DNA-蛋白质交联、DNA-DNA交联、 双链断裂、碱基丢失、碱基错接、链间交联、单链断裂） 电离辐射损伤DNA有直接和间接的效应： 直接效应是DNA直接吸收射线能量而遭损伤；间接效应是指 DNA周围其他分子（主要是水分子）吸收射线能量产生具有很高反应活性的自 由基进而损伤DNA。（3）化学因素引起的DNA损伤A、烷化剂对DNA的损伤烷化剂是一类亲电子的化合物 （如甲基甲烷磺酸、盐乙基亚硝基月尿、硫酸二甲酯等），很容易与生物体中大分子的亲核位点起反应。烷化剂的作用可使DNA发生各种类型的损伤.a.碱基烷基化：将烷基加到

17、DNA链中喋吟或喀咤的 N或。上，其中鸟喋吟的 N7和腺喋吟 的N3最容易受攻击。b.碱基脱落c.断链d.交联：双功能基烷化剂，化学武器如氮芥、硫芥等，一些抗癌药物如环磷酰胺、苯丁酸氮 芥、丝裂霉素B、碱基类似物、修饰剂对 DNA的损伤人工可以合成一些碱基类似物用作促突变剂或抗癌药物，如5澳尿喀咤（5 BU）、5氟尿喀咤（5FU）、2氨基腺喋吟（2 AP售。由于其结构与正常的碱基相似，进入细胞能替代正常的碱基参入到DNA链中而干扰DNA复制合成。还有一些人工合成或环境中存在的化学物质能专一修饰DNA链上的碱基或通过影响 DNA复制而改变碱基序列，例如亚硝酸盐能使 C脱氨变成U,经过复制就可使

18、DNA上的GC对变成AT对；羟胺能使T变成C,结果是AT对改成GC对；黄曲霉素B也能专一攻击DNA上的碱基导致序列的变化，这些都是诱发突变的化学物质或 致癌剂。4. DNA修复机制一、Direct repair （直接修复）A、光活化修复：在可见光照射下，DNA光解酶分解环丁烷喀咤二聚体形成两个正常的单体。这些酶含有可吸收蓝光并将能量转移到待切环丁烷环中的辅基。损伤被直接修复，是无差错的。B、烷基转移酶：烷基转移酶将烷基从DNA链鸟喋吟O6位转移到酶蛋白本身，并失活。这是一种适应性反应。无差错修复。烷基转移酶特异性地转移O6 -甲基鸟喋吟或 O6 -乙基鸟喋吟上的甲基或乙基基团到酶分子的半胱氨

19、酸上，从而保护DNA免受烷基化诱变。C、单链断裂修复：DNA单链断裂是损伤的一种常见形式，可以通过 DNA连接酶的重接而 修复。2、 Exision repair （切割修复）包括 核甘酸切除修复和碱基切除修复。修复各种损伤。无差错修复。A、核甘酸切除修复（nucleotide excise repair, NER）NER可以修复UV照射形成的喀咤二聚体以外， 还能消除体内产生的各种喋吟和喀咤加合物。NER的关键特征是对损伤的 DNA链的两端进行切割。NER在已研究过的真核生物中都很相似，说明其在进化过程中高度保守。切除修复步骤：首先由核酸酶识别 DNA的损伤位点，在损伤部位的5'侧切

20、开磷酸二酯键。不同的 DNA损伤需要不同的特殊核酸内切酶来识别和切割。由51 一 3'核酸外切酶将有损伤的 DNA片段切除。在DNA聚合酶的催化下，以完整的互补链为模板，按5' 一 3'方向复制DNA链，填补已切除的空隙。由DNA连接酶将新合成的 DNA片段与原来的 DNA断链连接起来。这样完成的修复能使 DNA恢复原来的结构。B、碱基切除修复（base excise repair, BERBER可以去除因脱氨基或碱基丢失，无氧射线辐射或内源性物质引起的环氮类的甲基化等因素产生的DNA损伤。BER是维持DNA稳定的重要修复方式，其步骤是N-糖昔键水解，从而切除发生变化的

21、碱基。碱基释放过程是由 DNA糖音酶催化的。3、 Mismatch repair （错配修复）用于修复在复制中错配并漏过校正检验的任何碱基。可使复制的保真性提高102-103倍。按模板的遗传信息来修复错配的碱基。无差错。错配修复可以纠正几乎所有的错配。此外对于插入或删除引起的DNA遗传信息的改变也有作用。错配修复是以底物链上的信息为模板进行的，因此这个系统有区分底物链和新合成链的机制，细胞通过识别 DNA链的甲基化状态来区分底物链和新合成的链。整个修复过程可以 分为识别、切除和修补等步骤。四、重组修复（不完全修复）a.复制遇到DNA损伤b.跳过损伤部位，在下一个冈崎片段的起始位置或前导链的相应

22、位置上继续复制。c.从同源DNA母链上将相应核甘酸序列片段移至子链缺口处d. DNA聚合酶填补母链空缺。五、SOS repair （SOS修复）转移损伤复制SOS反应：细胞 DNA受到损伤或复制系统受到抑制的紧急情况下，为求得生存而出现的应 急效应。易错修复（倾向差错的修复）广泛存在于原核生物和真核生物中,可能在进化中起重要作用。需要：转移损伤 DNA聚合酶5 .重组的类型一、同源重组一般重组或普遍性重组由两条同源区的 DNA分子，通过配对、链断裂和再连接，而产生的片段间交换的过程。经常发生于减数分裂期的同源染色体之间A、二倍体真核生物：crossing over（交换）双链侵入模型见书本同源

23、染色体减数分裂，非姐妹染色单体交叉互换B、单倍体原核生物两个双螺旋DNA重组已部分复制的DNA间，染色体 DNA与获取的外源 DNA间 二、位点特异性重组概念：是由整合酶催化，在两个DNA序列的特异位点间发生的整合。位点特异性重组不依赖于 DNA序列的同源性，而依赖于能与某些酶结合的特异DNA序列的存在。最典型的列子是入噬菌体对E.coli的整合三、转座重组不需要序列间具有同源性， 也不是位点特异性， 低效率，转座子需要由转座子编码的转座酶可以在不同复制子之间转移，以非正常重组方式从一个位点插入到另外一个位点，对新位点基因的结构与表达产生多种遗传效应。四、异常重组6 .转座子的概念转座子：指基

24、因组上不必借助于同源序列就可移动的DNA片段，它可直接从基因组内的一个位点移到另一个位点。第五章一、基本概念不对称转录：DNA链上只有部分的区段作为转录模板(反义链或模板链，且模板链并非自始至终位于同一股DNA单链上，称为转录的不对称性。有意链：与mRNA序列相同的那条 DNA链反义链：根据碱基互补原则指导 RNA合成的DNA链。转录单元：一段从启动子开始至终止子结束的DNA序列。包括上游调控区、结构基因区、下游转录终止区三个部分。 原核生物的转录单位多为多顺反子，真核生物中的转录单位多为单顺反子。启动子：是指DNA分子上被RNA聚合酶识别并结合形成起始转录复合物的区域，它还包括一些调节蛋白因

25、子的结合位点。二、大肠杆菌RNA聚合的结构及各亚基的功能亚基基因相对分 子量业毡 数阳分功能<1rpoA365002核心酶核心甑组装，启动子识 别PrpoB1510001核心醒H和B '共同形成RNA合 成的活性中心rpoC1550001核心罐用于模板的结合O9 f110001核心酶与酶复合体组装有关0rpoD700001口因子存在多种口因子，用于 识别不1司的启动产三、启动子的结构- 55 to +20:全酶的结合- 20 to +20:聚合酶紧密结合，防止 DNase I的降解Up to position - 40: 最重要 (mutagenesis analysis)- 1

26、0 and - 35 sequence: 6 bp,对大肠杆菌基因的起始转录最关键四、大肠杆菌转录的过程起始过程：1 . RNA5合酶全酶搜索并结合 DN/W异位点：RNA5合酶全酶接触DN吩子，通 过接触-解离-再接触搜索启动子序列。2 .闭和的启动子复合体：RN咪合酶（全酶）中的6因子在 DN/W链上迅速、 随机滑动，寻找到启动子-35区，形成疏松的复合物，DNW链未解开。3 .开放的启动子复合体：RN咪合酶（全酶）移向-10区和转录起始点，在-20 区DN敬链解开12-17bp时的启动子复合体。4 . DNA酶-底物NTP三元起始复合物的形成：在聚合酶全酶的作用下，聚合第一 个磷酸二酯键

27、以及连续的一小段新生 RN颂。当RN咪合酶聚合新生RNAA连 为910个核甘酸时，（7因子脱离全酶，进入延伸阶段。延伸过程：1） 亚基脱落，RNA- pol聚合酶核心酶变构，与模板结合松弛，沿3' 5'方向前移；2）在核心酶彳用下，NTP不断聚合，RNA链不断延长。3） RNA-DNA形成12bp长的杂交螺旋4）转录产物RNA沿5'3'方向延长终止过程：1 .不依赖p因子的终止子终止转录（1）新生RNA链发夹结构形成，与 RNApol发生作用，阻止 RNA链的释放，造成高度延宕 （典型的有60秒左右）。（2） RNApol暂停为终止提供了机会 ，6 8个连续的U

28、串可能为RNApol与模板的解离提 供了信号，RNA DNA之间的rUdA结合力较弱，于是： RNA DNA解离一一三元复 合体解体 一一RNApol解离一一转录终止。2、依赖p因子的终止子终止转录RNA Pol 转录 DNAP因子附着到RNA识别位点上p因子跟在RNAPol后沿RNA移动RNA Pol在终止位点停下，并被p因 子追上在转录泡中p因子使 DNA-RNA杂种双链解开转录终止 释放出RNA Pol,p子和 RNA第六章1.三种RNA聚合的特性和功能TypeLocation位置Transcription product 转录产物a-anianitin对a-鹅膏簟碱 的政感性RNAPo

29、l Nucleoli核仁Most rRNA等Inscnsilivc不敏感RNAPollINucleoplasm 核质hnR、A,jinRNA"ery sensitive 非3敏感RNA PM IllN'ucleo- phsm 核质5S rRN A, snRNA utid other Miiall RNAsModerate sensitive 中度敏感2. rRNA基因、5s rRNA基因、tRNA基因转录起始复合物组装的过程。rRNA基因：1.两个UBF分别特异性地结合到上游控制元件（UCE）和核心启动子上，通过UBF蛋白质的相互作用，使 UCEW核心启动子之间的 DN颂成环

30、状结构2. SL-1结合到UBF-DN想合物上3. RNA聚合酶I结合到核心启动子上，形成开放性起始复合物。5s rRNA基因、tRNA基因(见书本)3. mRNA启动子的结构TATA 框核心元件 起始了(initiator! Inr)TFI IB识别元件下游启动子元件CAAT box>II类启动子上游元件纲成 GC box Oct增强子(enhomcer)远端调控区 减弱子(dehancer)静息予(sisencer)上游激活序列(upstream activating seguences UASs)4.增强子的概念及特性概念：能从启动子的上游或下游数千个碱基处激活转录的序列元件增强子的基本特性：1)赋予其相连基因从正确的起始位点的强转录活性2)不管位于其连接的基因的上游或下游均可激活转录3)可在远离起始位点处发挥作用4)优先激活两