分子生物学基本含义

分子生物学分子生物学的基本含义(p8)分子生物学是研究核酸、蛋白质等所有生物大分子的形态、结构特征及其重要由被动地适应自然界转向主动地改造和重组自然界的基础学科。分子生物学与其它学科的关系系和研究手段，成为一个独立的学科。生物化学与分子生物学关系最为密切:生物化学是从化学角度研究生命现象的科学，它着重研究生物体内各种生物分氨基酸、核苷酸、以及能量代谢等与生理功能的联系。分子生物学则着重阐明生命的本质 主要研究生物大分子核酸与蛋白质的结构与功能、生命信息的传递和调控。细胞生物学与分子生物学关系也十分密切:代细胞生物学的发展越来越多地应用分子生物学的理论和方法。某种程度上是向细胞生物学的靠拢。第一章序论1859想。定了“创世说”。达尔文第一个认识到生物世界的不连续性。史上最伟大的创举之一，具有不可磨灭的贡献。细胞学说细胞学说的建立及其意义胞组成的，细胞是一切动植物的基本单位。经典遗传学两条基本规律:统一律：当两种不同植物杂交时，它们的下一代可能与亲本之一完全相同；F1会按照一定的比例分离，因而具有不同的形式。18651900为经典遗传学的奠基人。现代遗传学Morgan遍认识了染色体的重要性并接受了孟德尔的遗传学原理。Morgan因子或基因。第二节 分子生物学发展简准备和酝酿阶段（19世纪后期到20世纪50年代初）对生命本质的认识上的两点重大突破：1．确定了蛋白质是生命的主要基础物质2．确定了生物遗传的物质基础是DNA现代分子生物学的建立和发展阶段（205070）1953WatsonCrickDNA生物学诞生的里程碑开创了分子遗传学基本理论建立和发展的黄金时代。在此期间的主要进展包括：遗传信息传递中心法则的建立对蛋白质结构与功能的进一步认识DNA双螺旋发现的意义：确立了核酸作为信息分子的结构基础；提出了碱基配对是核酸复制、遗传信息传递的基本方式；命中的作用打下了最重要的基础。Crick1954（CentralDogma）：初步认识生命本质并开始改造生命的深入发展阶段（2070基因工程技术的出现作为标志。其间的重大成就包括：DNA基因组研究的发展基因表达调控机理细胞信号转导机理研究成为新的前沿领域第三节分子生物学的主要研究内容一．DNA重组技术（recombinantDNAtechnology）定义：又称为基因工程，根据分子生物学和遗传学的原理，将一种生物的遗传DNA物。DNA重组技术的应用：利用微生物基因工程生产重组基因工程药物转基因植物和动物体细胞克隆基因表达与调控的基础研究二．生物大分子的结构功能研究三．基因组、功能基因组与生物信息学的研究基因组、蛋白质组与生物信息学基因组(Genome)：细胞或生物体一条完整单体的全部染色体遗传物质的总和。（HumanGenomeProject,DNA31095-10基因组、蛋白质组与生物信息学蛋白组计划（Proteomeproject）:又称为后基因组计划或功能基因组计划，用于揭示并阐明细胞、组织乃至整个生物个体全部蛋白质及其功能。生物信息学（Bioinformatics）物信息进行储存、检索和分析的科学。四．基因表达调控研究第二章染色体与DNA本章内容染色体DNADNADNADNADNA第一节染色体(chromosome)概念：染色体(chromosome现在这一概念已扩大为包括原核生物及细胞器在内的基因载体的总称。染色质(chromatin)：由DNA和蛋白质构成，在分裂间期染色体结构疏松，称为染色质。其实染色质与染色体只是同一物质在不同细胞周期的表现。常染色质(euchromatin为浅染，易被核酸酶在一些敏感的位点(hypersensitivesites)异染色质(heterochromatin活动染色质(inactivechromatin)，是遗传惰性区。在细胞周期中表现为晚复制，早凝缩，即异固缩现象(heteropycnosis)。原核细胞与真核细胞特征分析染色体特性：分子结构相对稳定能够自我复制，使亲、子代之间保持连续性能够产生可遗传的变异真核细胞染色体的组成DNA 30%--40%组蛋白(histone) 非组蛋白(NHP) 变化很大少量RNA染色体中的蛋白质组蛋白(histoneLysArg有高亲和力。DNAH1H2AH2BH3H4。非组蛋白(non-histoneproteinDNADNA组蛋白具有如下特性：1、进化上的极端保守性。2、无组织特异性。3、肽链上氨基酸分布的不对称性。4、组蛋白的修饰作用。5H5非组蛋白：非组蛋白大约占组蛋白总量的60－70%，种类很多。HMG(highmobilitygroupprotein)DNAH1DNADNADNAA24H2A非组蛋白的一般特性：非组蛋白的多样性；20-10015-20非组蛋白的组织专一性和种属专一性。DNAC值：通常指一种生物单倍体基因组DNA的总量。CDNA“C象”。染色体中的DNA根据DNA的动力学研究，真核细胞DNA可分为：高度重复序列：几百→几万copy。如：卫星DNA和微卫星DNA。中度重复序列：10copyrDNA、tDNA低度重复序列：2→10copy。如：血红蛋白。如：蛋清蛋白。染色体折叠DNA核小体螺线管圆筒超螺旋核小体染色质纤维细丝是许多核小体连成的念珠状结构。核小体(nucleosome)：DNA(H2A、H2B、H3、H4周(146bp)，形成核小体核心颗粒。螺线管10nm的染色质细丝盘绕成螺旋管状的30nm纤维粗丝，通称螺线管（solenoid）66这种螺线管是分裂间期染色质和分裂中期染色体的基本组分。30nm4000nm40。1/57×6×40×5，近一万倍。特点：1、结构简练2、存在转录单元 多顺反子mRNA3、有重叠基因Sanger1977NatureΦX174DNA正式发现了重叠基因。第二节DNA的结构一、DNA的一级结构DNA4DNA基本特点①DNA分子是由两条互相平行的脱氧核苷酸长链盘绕而成的。②DNA在内侧。③两条链上的碱基通过氢键相结合，形成碱基对，它的组成有一定的规律。这就是嘌呤与嘧啶配对，而且腺嘌呤只能与胸腺嘧啶配对，鸟嘌呤只能与胞嘧啶（C）配对。2、DNA的二级结构DNA的二级结构是指两条多核苷酸链反向平行盘绕所生成的双螺旋结构。通常情况下，DNAA-DNAB-DNA；Z-DNA。3、DNA的高级结构DNADNADNADNA分子的超螺旋化可以用一个数学公式来表示：L=T+WL（linkingnumber），是指环形DNA次数。只要不发生链的断裂，LT（twistingnumber），W（writhingnumber），它们是变量。2．3DNA的复制DNA复制的起点、方向和速度一、DNA1、DNA的半保留复制DNA，另一条链则是新合成的，所以这DNA（semiconservativereplication）。DNA2、复制的起点与方向一般把生物体的复制单位称为复制子（replicon）复制起点。起始位点，因而在复制时呈现多复制泡，也称为多复制子。DNA（DNA拓扑异构酶IIDnaDNA解链酶（DNAhelicase）DNAATPDNA单链结合蛋白（SSB）SSB蛋白的作用是保证被解链酶解开的单链在复制完成前能保持单链结SSB3、DNA的半不连续复制与冈崎片段DNA1000(Okazakifragment)DNADNA。现在已知一般原核生物的冈崎片段要长些，真核生物中的要短些。进一步研究还证明，这种前导链的连续复制和滞后链的不连续复制在生物界是有普遍性的，因而称之为双螺旋的半不连续复制。DNA链的延伸：DNADNADNA4、滞后链的引发DNARNADNARNARNA3'DNA（primosome）6n、n'、n''、DnaB、CI（preprimosome）6（primase）5、链的终止20bp（Ter）时，Ter-TusDNAIVDNA。6、复制的几种方式(1)环状DNA双链的复制DNAθD(a)θDNADNARNADNA(b) 滚环型（rollingcircle）ΦX174DNA（RF）就DNA5‘DNA3’—OHDNA的绕轴旋转同步。（c）D-环型（D-loop）DNA中被发现。双链环在固定点解开进行复制。但两条链的合成是高度不对称的，一条链上迅速合成出互补链，另一条链则成为游离的单链环（D-环）。（2）线性DNA双链的复制线性DNA复制中RNA5'端部分单链DNADNAT4T7DNA3'DNA20DNADNA1DNADNAI、IIIIIDNADNA3’→5’5’→3’DNA的准确性。DNA3’→5’DNADNA聚合酶Ⅲ：7种亚单位9个亚基。只具3’→5’外切酶活性，主导聚合酶。KlenowDNA76000UKlenow3’→5’外切酶DNA三、真核生物DNA的复制特点真核生物DNA复制的起始需要起始原点识别复合物（ORC）参与。DNA50bp/1/20。DNADNADNADNADNA细胞生活周期水平调控染色体水平调控复制子水平调控DNA相同：半保留复制都有引发、延长、终止三个阶段DNA区别：真：多个复制起始点；原：一个复制起始点真：所有复制受一种调控；原：一个复制子上有多个复制叉DNADNA修复系统 功能错配修复 恢复错配碱基切除修复 切除突变的碱基核苷酸切除修复 修复被破坏的DNA直接修复 修复嘧啶二体或甲基化DNADNA转座子的分类和结构特征转座作用的机制转座作用的遗传学效应真核生物中的转座子移动基因(Movablegene)：又称为转位因子(Transposableelements)，是存在于染色体DNA上可自主复制和位移的基本单位。由于它可以从染色体基因组上跃基因(Jumpinggene)。原核生物的转座因子可分为：插入序列(insertionsequence，IS700—2500bp。复合转座子(transposon，Tn宿主基因)的转座子。分子量＞2000bp。转座噬菌体(Mu，D108插入序列的结构特点：IS10—40bp含有一个编码转座酶的长编码区。DNA(3—9bp复合转座子的结构特点：IS中部为某种抗性基因。ISConclusionDonorTncopytargetsite重组的遗传学过程。Tntargetsitestaggeredcutting转座因子的IRCointegraterTnreplicon),其稳定性依Tnresolution完成转座过程. CointegraterTn转座作用的遗传学效应诱变效应（提高重组频率、形成易变基因…）切除效应(倒位、缺失、重复、footprinting)双转座效应（外显子改组exonshuffling）位置效应（启动表达、增强表达…）转座爆炸（激活表达、基因内重排突变基因形成转位作用的机制：靶序列的复制。生物进化。Tn因转移载体。真核生物中的转座子1、玉米中的控制因子自主性因子：具有自主剪接和转座的功能；座子。Ac－DsSpm,En2、果蝇中的转座子CopiaP本章重点染色体及DNA结构 DNA复习题DNADNA4DNAA.两个分子有放射性,两个分子无放射性 B.均有放射性C.两条链中的半条具有放射性 D.两条链中的一条具有放射E.均无放射性DNAA.DNA指导的DNA聚合酶 B.DNA指导的RNA聚合酶 C.连接D.RNA指导的DNA聚合酶 E.拓扑异构酶DNAA.DNA聚合酶Ⅰ有7种9个亚单位 B.DNA聚合酶Ⅱ有最强的外切核酸酶的性 C.DNA聚合酶Ⅲ是真正的起复制作用的酶D.催化过程产生的焦磷酸是主要底物 E.用4种脱氧核苷作底物DNARNA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整个过程。转录(transcriptionDNADNARNA编码链(codingstrand)=有意义链模板链(templatestrand)=反义链不对称转录(asymmetrictranscription)：转录仅发生在DNA的一条链上。启动子(promoterDNA确的结合，并活化酶使之具有起始特异性转录形式。终止子(terminatorDNARNA转录单位：DNA链上从启动子直到终止子为止的长度称为一个转录单位。RNA止。1RNADNADNADNA2、转录起始就是RNA链上第一个核苷酸键的产生。39越短，该基因转录起始的频率也越高。4、RNADNARNA转录的延伸。5RNARNARNA-DNARNA底物是：ATP、GTP、CTP、UTP在聚合酶作用下形成磷酸酯键RNADNADNA5’→3’合成中不需要引物RNA亚基基因 相对分子量亚基数 分 功能α rpoA 3.65×104 2 核酶 核心酶组装，启动子识别β rpoB 1.51×105 1 核酶 β和β’共同形成RNA合成的活性中心β’ rpoC 1.55×105 1 核心酶？ 11×104 1 核酶 未知σ rpoD 7.0×104 1 σ子 存在多种σ因子，用于识别不同的启动子1、RNA聚合酶RNARNA2ββ’ωσ（holoenzyme），4.65×105。ββ’RNAβDNARNAσRNADNAσ以后，RNA107倍。σ因子的作用是负责模板链的选择和转录的起始，转录的起始从化学过程来看是单个核苷酸与开链启动子-酶复合物相结合构成RNA5’σ只有当新生RNA6-9-DNA-RNAσ真核生物RNA聚合酶3RNARNA8-145×105。RNARNA7×104，RNAT7RNARNA聚合酶比较大，结构上与细菌中的聚合酶相似，由多个亚基组成，部分亚基由RNAα常用的转录抑制剂及其作用：抑制剂 靶酶 抑制作用利福霉素 细菌的全酶 与β亚基合，阻止起始链霉溶菌素 细菌的核心酶 与β亚基结合，阻止延长放线菌素D 真核RNA聚合酶Ⅰ 与DNA结合，并阻止延长α-鹅膏蕈碱 真核RNA聚合酶Ⅱ 与RNA聚合酶Ⅱ结起始复合物的形成转录可被分为4个阶段，即启动子的选择、转录起始、RNA链的延伸和终止。RNA启动子可逆性结合形成封闭复合物（closedcomplex）。RNARNA7一般情况下，该复合物可以进入两条不同的反应途径，一是合成并释放2-9个核苷酸的短RNA转录物，即所谓的流产式起始；σRNARNA聚合酶的核心酶虽可合成RNA，但不能找到模板DNA上的起始位点。бDNA模板，合成均一的产物。бRNA启动子的选择和转录的起始，而核心酶的作用是链的延伸。真核生物RNAPolII的转录起始复合物RNA7TFIIA，TFIIB，TFIID，TFIIE，TFIIFTFIIH。2、启动子与转录起始5’DNARNADNARNA启动子的相互作用。启动子区的基本结构转录单元(transcriptionunitDNA列，RNARNADNA常为一个嘌呤。5’末端的序列称为上游(upstream3’的序列称为下游(downstream)。5RNA点，现在称为Pribnow(Pribnowbox处，所以又称为-10绝大部分启动子都存在位于-10bpTATA-35bpTTGACARNAσPribnow（Pribnowbox）10bp为–10TTGACA。这个区的中央大约位于起点上游35bp处，所以又称为–35区。–10TATA35TTGACARNAσ在真核生物基因中，HognessPribnow（Hognessbox），这是位于转录起始点上游–25～–30bpTATAAATATA（3-7）。另外，在起始位点上游–70～–78bpCCAAT核生物中–35bpCAAT（CAATbox）。在–70～–80CCAAT（CAATbox），在–80～–110GCCACACCCGGGCGGG（GCbox）。启动子区的识别加以识别。DNA象影响这一事实。酶与启动子区的结合RNA相结合，形成二元闭合复合物，然后经过解链得到二元开链复合物。DNADNARNADNADNA-10-35在原核生物中，-35-1016~19bp15bp20bp在细菌中常见两种启动子突变，一种叫下降突变(downmutation)，如果把PribnowTATAATAATAAT突变叫上升突变(upmutationPribnow增强子及其功能能强化转录起始的序列为增强子或强化子(enhancer)。DNARNADNA增强子与启动子的区别：增强子对于启动子的位置不固定，而能有很大的变动；它能刺激在它附近的任一启动子。真核生物启动子对转录的影响TATA(upstreampromoterelement，UPE)或称上游激活序列(upstreamactivatingsequence，UAS)。在真核生物基因中，HognessPribnow（Hognessbox），这是位于转录起始点上游–25～–30bpTATAAATATA另外，在起始位点上游–70～–78bpCCAAT核生物中–35bpCAAT（CAATbox）。在–70～–80CCAAT（CAATbox），在–80～–110GCCACACCCGGGCGGG（GCbox）。TATA区的主要作用是使转录精确地起始；CAAT区和GC区主要控制转录起始频率，基本不参与起始位点的确定。RNA结果。转录的终止RNA5’→3’方向不停地移动，合RNADNARNARNA-DNADNADNA3.4 终止和抗终止不依赖于ρ因子的终止GCDNARNA4-8A3’UU（至少6bp）U（4U）长度的增加，终止效率逐步提高。依赖于ρ因子的终止ρ2.0×105NTPNTPRNA3.4.3抗终止抗转录终止主要有两种方式：RNA依赖于蛋白质因子的转录抗终止mRNAmRNAmRNARNA2%左右（tRNA16%，而rRNA80%以上）mRNAmRNA（包括病毒）有时可以编码几个多肽。mRNA1mRNAmRNAmRNA5’端无帽子结构，3’poly(A)结构AUG7-12SD（Shine–Dalgarnosequence）16S-rRNA3’以被认为在核糖体-mRNAmRNAmRNA（monocistronicmRNA），mRNAmRNA（polycistronicmRNA）mRNA为一个操纵子（operon），是生物体内的重要遗传单位。如大肠杆菌乳糖操纵3β及乙酰基转移酶。真核生物mRNA的特征前体RNA 成熟mRNARNA苷酸序列！mRNAmRNA5’端存在“帽子”结构：pppApNpNp。mRNA(A帽子结构mRNA5’mRNA5′端加“G”的反应是由鸟苷酸转移酶完成的。帽子甲基化作用帽子0：出现在所有真核生物中。尿苷酸一7一甲基转移酶 在G的7N位甲基化12’一甲基一转移酶22’－OH（1）2mRNA3mRNA。2’一甲基一转移酶催化2’－OH位置上甲基这种帽子通常低于戴帽群体总量的10－15％。二、mRNA的转录后修饰－ 帽子1、帽子的种类帽子0（Cap-0） m7GpppXpYp （共有）帽子1（Cap-1） m7GpppXmpYp 第一个核苷酸的2’-O位上产生甲基化 （A N6位甲基化）帽子2（Cap-2） m7GpppXmpYm 二个核苷酸的2’-O位上产生甲基化（A、G、C、U）其中:☆ 单细胞真核生物只有Cap—0☆ Cap—1☆ Cap—22☆ S—腺苷甲硫氨酸（SAM）☆ RNA（cappingenzyme）3RNACap—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mRNA5’端免遭外切核酸酶的攻击RNA（Cap—1、 Cap—2）Euk.mRNAm6APolyA3、poly(A)的功能可能与核质转运有关mRNA与翻译有关a始b、胚胎发育中，poly(A)对其mRNA的翻译有影（poly(A)化的为储藏形式）c、对含poly(A)的mRNA失去poly(A)可减弱其翻译poly(A)在分子生物学实验中有很大应用价值aoligo(dT)RNA中分离纯化mRNAb、用寡聚dT（oligo(dT)）为引物，反转录合成cDNA若干基本概念基因表达的第一步D.S.DNADNARNA按A＝U，C＝G配对的原则，合成RNA分子模板单链DNA的极性方向为3’→ 5’,而非模板单DNA的极性方向与RNA链相同，均为5’→3’.模板单链DNA的极性方向为3’→ 5’,而非模板单DNA的极性方向与RNA链相同，均为5’→3’.内含子的剪接、编辑及化学修饰一、概述割裂基因（splitgene）：RNARNARNA开内含子（intron）：RNARNARNADNA外显子（excon）：RNA拼接（RNA splicing）：一个基因的外显子和内含子共同转录在条转录产物中将内含子去除而把外显子连接起来形成成熟RNA分子的过程拼接点：5’拼接点或左拼接点（内含子上游）3’拼接点或右拼接点（……下游）RNA真核生物mRNA前体的加工：5’端形成特殊的帽子结构3’poly(A)的尾巴IVS(非翻译区)内含子的分类中部核心结构（centralcorestructure）410~20bp，4由于并非所有的内含子都有中部核心结构，所以有了内含子的分类Ⅰ类（groupⅠ）:含有中部核心结构的细胞器基因 核基因Ⅱ类（groupⅡ）:不含有中部核心结构细胞器线粒体基因内 核基Ⅲ类（group Ⅲ）:具有GU－AG特征的边界序列核基因mRNA前体RNA基因的内元均位于tRNA的反密码环上3、拼接方式方式一：由拼接装置完成（mRNA）接装置由多种蛋白质和核蛋白组成方式二：自我拼接（）RNA有催化拼接的能力方式三：需要蛋白质酶参与的拼接（酵母tRNA）前两种拼接都属于转酯反应RNARNA剪切方式：mRNA前体的剪接；自我剪接；蛋白质剪接(tRNA)。剪接体(spliceosome)：各种参与剪接的成分形成的一个体系。RibozymeRNA。拼接机制（Splicingmehanism)SnRNA(orScRNA)与拼接点序列间存在互补区域并参与剪接,形成拼接体(spliceosome)。Spliceosome逐级组装，SnRNA（UUUUU）分步替代1 2 5 4 6U1通过5，拼接点互补而结合 U2识别并结合分支点U1和U2作用使内元的5’端和3’端带到一起与3’接点配对） U1、U2、mRNA与U4－U5－U6复合物形成一个完整的拼接体RNARNAmRNA种类：单碱基突变；尿苷酸的缺失和添加核苷酸的替代。习题TATAA.转录的起始点B.翻译的起始点C.RNADNA结合处D.DNA聚合酶的活性中心E.DNA合成起始位点RNA主要有mRNA、tRNA、rRNA三大类 B.胞质中只有一种RNA，即mRNA C.最小的一种RNA是tRNA D.原核生物没有E.原核生物没有snRNAmRNA在mRNA3’末端加polyA尾 B.mRNA的前体是核内hnRNAC.在mRNA5’端形成7甲基鸟苷酸帽子结构 D.除去非结构信息部E.不同RNA片段之间的拼接mRNA5’端有:帽式结构 B.polyA C.起始密码子 D.启动子 E.SD序列snRNA:BA.参与DNA复制 B.参与RNA剪接 C.激活RNA聚合酶 D.形成核体 E.是rRNA的前体核酶(ribozyme)的底物是:A.DNA B.RNA C.核糖体 D.细胞核膜 E.核蛋7.反义核酸作用主要是:A.封闭DNA B.封闭RNA C.降解DNA D.降解RNAE.封闭核糖体DNAA.需要DNA聚合酶 B.所用模板相同 C.所用原料相D.所得产物相同 E.需要RNA聚合酶mRNA①5’端形成特殊的帽子结构②在3’端切断并加上一个poly(A)的尾巴③通过剪接除去转录来的IVS(非翻译区)④链内部核酸的甲基化生物信息的传递(下)—从mRNA到蛋白质遗传密码—三联子1、mRNA与蛋白质之间的联系是通过遗传密码的破译来实现的三联子密码及其破译遗传密码的总和。密码子(codonmRNA氨基酸，这三个核苷酸就称为一个密码子。阅读框(readingframe)：遗传密码是三个一读，称为阅读框。AUG：蛋氨酸(Met)或起始密码UAA、UAG、UGA：终止密码UAG—琥珀型(amber)密码子UGA—蛋白石(opal)密码子UAA—赭石型(ochre)密码子三联体密码的破译：核糖体结合技术1.密码的简并性：简并(Degenracy)：由一种以上密码子编码同一种氨基酸的现象称为简并。同义密码子(Synonymouscodons)：对应于同一种氨基酸的密码子称为同义密码子。密码的普遍性与特殊性：码均适用。mRNAmRNAUGAAUGAUAAGAAGGArgUAAUAGAGAAGG为终止密码子。密码子与反密码子的相互作用：反密码子(anticodon)：指tRNAmRNA的碱基与密码子的碱基是互补的。所谓“摆动假说”(Wobblehypothesis)：按照标准配对(A-U、G-C)，而第三碱基则可以有一定程度的摆动灵活性。Wobblehypothesis：tRNAanticodonWatson-CrickACUGInosine(I个密码子。tRNA。32tRNA61codons密码子—反密码子配对摆动的原则：反密码子5’端 密码子3’端GUorCCGonlyAUonlyUAorGIU，CorA遗传密码子的基本特点：每个密码子三联体(triplet)决定一种氨基酸；两种密码子之间无任何核苷酸或其它成分加以分离，即密码子无逗号；NC密码子有简并性；6413相同的。二、tRNAtRNA的二级结构(三叶草结构)3’CCA-OHTψC环(TψC loop)：7个碱基额外环(extrovariableloop)：3-184.反密码环(anticodonloop)：7二氢尿嘧啶环(dihydr-UloopD-loop)：8-12螺旋区：4-5tRNAtRNALtRNA草结构中的氢键被称为次级氢键，在三级结构中的就称为三级氢键。大部分恒定或半恒定核苷酸都参与三级氢键的形成。tRNA在蛋白质生物合成过程中，tRNAtRNA3’端—CCAtRNA核糖体识别位点反密码子位点tRNAtRNA；tRNA校正tRNA：分为无义突变及错义突变校正在蛋白质的结构基因中，一个核苷酸的改变可能使代表某个氨基酸的密码子变成终止密码子(UAG、UGAUAA义的多肽，这种突变就称为无义突变。氨基酸的密码。氨酰–tRNA是一类催化氨基酸与tRNA结合的特异性酶，其反应式如下：AA+tRNA+ATP→AA-tRNA+AMP+PPi它实际上包括两步反应：第一步是氨基酸活化生成酶-氨基酰腺苷酸复合物。AA+ATP+酶（E）→E-AA-AMP+PPitRNA3'2'3'E-AA-AMP+tRNA→AA-tRNA+E+AMP核糖体4.3.3核糖体的功能核糖体的结构由几十种蛋白质和几种rRNA组成。rRNA成。核糖体的基本功能依赖于其中的rRNArRNA功能的作用。多聚核糖体(polyribosome5-6polysome)。rRNArRNA1.rRNA是单链RNA。2.G-C碱基对与A-U碱基对的总量不等。rRNArRNA4茎(螺旋段)和环，它们通过无距离碱基对的相互反应彼此靠近。rRNArRNA1、5SrRNA:tRNA23SrRNA2、16SrRNA：含与mRNA5’端和23SrRNA互补序列。3、23SrRNA：存在一段能与tRNAMet序列互补的片段，5SrRNA互补序列。4、5.8SrRNA：与tRNA作用的识别序列，同5SrRNA。5、18SrRNA：与16SrRNA同源。6、28SrRNA核糖体的功能5mRNAAA-tRNA位（A）tRNA（P）及形成肽键的部位（转肽酶中心）。mRNA子与反密码子的相互作用等，mRNAtRNAAA-tRNA-tRNA合等，AP蛋白质合成的生物学机制氨基酸的活化氨基酸必须在氨基酰-tRNA合成酶的作用下生成活化氨基酸——AA-tRNA。tRNAtRNA确的氨基酸，多肽合成的准确性就相对有了保障。翻译的起始起始密码子和起始信号：mRNAAUGGUGmRNA8-13Shine-DalgarnoSD16SrRNA3’序列，它们互相识别，以保证起始的正确性。Eukaryoticribosomesmigratefromthe5endofmRNAtotheribosomebindingsite,whichincludesanAUGinitiationcodon.翻译的起始：SDmRNAIF-2GTPfMet-tRNAfMetPtRNAmRNAtRNA，mRNA50S合，GTP原核生物的翻译的起始因子：IF-1 9.5kd IF-2，IF-3IF-2 95kd-117kd fMet-tRNAfMet30SIF-3 20kd 30SmRNA30S50S真核生物蛋白质生物合成的起始机制与原核生物基本相同，其差异主要是核糖体较大，mRNA具有m7GpppNpMet-tRNAMetmRNA5'端的“帽子”参与形成翻译起始复合物。真核生物的翻译的起始因子：eIF2 3种亚基 形成三元起始复合(eIF2,GTP,tRNA)eIF2-A 65kd Met-tRNAmet40SeIF1 15kd 促使mRNA40SeIF3 ＞500kd 促使mRNA40S基结合eIF4b 80kd mRNA与40S亚基结合eIF4a 50kd 促使与mRNA，GTP结合eIF4c 19kd促使两亚基结合eIF5 150kd释放eIF2，eIF3eIF4e(eIF4f的亚基) 与5’端帽子结合肽链的延伸过程：后续AA-tRNA与核糖体结合肽链的生成移位延伸因子：EF-Tu，EF-Ts，EF-G(原核生物)EF-1,EF-22GTP后续AA-tRNA与核糖体结合细菌中肽链延伸的第一步反应：第二个氨基酰-tRNA-tRNAEF-Tu·GTPAGDPEF-TsGDPEF-TuGTP，进入新一轮循环。肽键的生成核糖体·mRNA·AA-tRNA复合物中占据A位，fMet-tRNAfMet占据P位在肽基转移酶（peptidyltransferase ）的催化下，A位上的AA-tRNA转移到P位，与fMet-tRNAfMet上的氨基酸生成肽键。起始tRNA在完成使命后离开核糖体P位点，A位点准备接受新的AA-tRNA，开始下一轮合成反应。移位肽键延伸过程中最后一步反应是移位，即核糖体向mRNA3'端方向移动一个密码子。此时，仍与第二个密码子相结合的二肽基tRNA

从A位进入P位，去氨基2酰-tRNA被挤入E位，mRNA上的第三位密码子则对应于A位。EF-G是移位所必须的蛋白质因子，移位的能量来自另一分子GTP水解。终止因子：3:RF1RF2RF3RF1UAARF2UAA、UAG；RF3mRNA50S30S真核生物仅一种：RF蛋白质前体的加工1.NfMetMet二硫键的形成：蛋白质合成后通过两个半胱氨酸的氧化形成特定氨基酸的修饰：磷酸化、糖基化、甲基化、乙基化、羟基化、羧基化N—糖苷键：β-N-乙酰氨基葡萄糖基-天冬酰胺(GlcNAc-Asn)O—糖苷键：α-N-乙酰氨基半乳糖基-丝氨酸/苏氨酸(GalNAc-Ser/Thr)1.抗生素类阻断剂：四环素和土霉素：四环素阻止氨酰-tRNAA50S嘌呤霉素(Puromycin)白喉霉素(diphtheriatoxin)：与延长因子发生作用2.干扰素对病毒蛋白合成的抑制：αβγ-干扰素。抗生素抑制蛋白质生物合成的原理抗生素 作用点 作用原理四环素族 原核核蛋白体小亚基 抑制氨酰-与小亚基结合氯霉素 原核核蛋白体大亚基 抑制转酶，阻断延长链霉素/卡那霉素 原核核蛋白体小亚基 改变构象起读码错误，霉素抑制起始原、真核核蛋白体大亚基嘌呤抑制转肽酶，妨碍移位放线菌酮转肽酶，阻断延长真核核蛋白体大亚基抑制红霉素位，阻断Pro合成延长原核核糖体大亚基阻断移RNA生命是自我复制的体系：RNARNA核酶(ribosomeRNARNADNA代替了RNA的遗传信息功能DNA双链比RNA单链稳定；DNARNARNA蛋白质化学结构的多样性与构象的多变性；RNA结构成分，逐渐演化成今天的细胞。蛋白质运转类别若蛋白质从核糖体上释放后才发生运转，则属于翻译后运转机制。这两种运转方式都涉及到蛋白质分子内特定区域与细胞膜结构的相互关系。翻译—运转同步机制信号序列(signalsequence)RNA信号肽(signalpeptideNN信号肽的结构特点：10-15N1C近的那个氨基酸往往带有很短的侧链(AlaGly)信号序列的基本作用：SRPSRP&DP信号识别颗粒(signalrecognitionpartical，SRP)：是一种核糖核酸蛋白复合体，它的作用是识别信号序列，并将核糖体引导到内质网上。停靠蛋白(dockingprotein，DPSRPSRPSRP信号肽假说(signalhypothesis)：提出：G.Blobel&B.Dobborstein(1975)证明：基因重组实验mRNA定部位。已知野生型细胞中，β-半乳糖酶定位于胞质内，麦芽糖结合蛋白定位于胞外，β-半乳糖酶羧基端基因片段与麦芽糖运转蛋白和麦芽糖结合蛋白的氨基端基因片段相连，并以此为模板指导合成杂种β翻译后运转机制12翻译后运转机制线粒体蛋白质的跨膜运转通过线粒体膜的蛋白质是在合成以后再运转的。这个过程有如下特征：①通N端延伸出的一段前导肽（leaderpeptide）Hsp70MSFTomTim前导肽的作用与性质肽被水解，前体转变为成熟蛋白，失去继续跨膜能力。前导肽一般具有如下特性：带正电荷的碱性氨基酸（特别是精氨酸）含量较为丰富，它们分散于不带电荷的氨基酸序列之间；缺少带负电荷的酸性氨基酸；羟基氨基酸（特别是丝氨酸）含量较高；有形成两亲（既有亲水又有疏水部分α-螺旋结构的能力。叶绿体蛋白质的跨膜运转译后进行的，在运转过程中没有蛋白质的合成。叶绿体蛋白质运转过程有如下特点：①活性蛋白水解酶位于叶绿体基质内，这是鉴别翻译后运转的指标之一。②叶绿体膜能够特异地与叶绿体蛋白的前体结合。异。核定位蛋白的运转机制核定位序列（NLS—NuclearLocalizationSequence）NLS任何部位。蛋白质向核内运输过程需要一系列循环于核内和细胞质的蛋白因子包括核运转因子（Importin）α、βGTP参与。由上述三个蛋白RanGTPGTPαβα，αβN-膜、双层膜之间或细胞外等不同部位。蛋白质的降解在大肠杆菌中，蛋白质的降解是通过一个依赖于ATP的蛋白酶（称为Lon）来实现的。当细胞中出现错误的蛋白质或半衰期很短的蛋白质时，该酶就被激活。Lon蛋白酶每切除一个肽键要消耗两个分子的ATP。N-端的第一个氨基酸（N4-16）。当某个蛋白质NN2-3在真核生物中，蛋白质的降解依赖于泛蛋白（Ubiquitin），76（ATPE1E2E31×106习题遗传密码的摆动性是指:A.遗传密码可以互换 B.密码的第3位碱基与反密码第1位碱基可以不严格互补 C.一种密码以代表不同的氨基酸D.密码与反密码可任意配对 E.不同的氨基酸具有相同密2.反密码子IGC可以识别的密码子是:A.GCGB.GCAC.ACGD.ICGtRNA有反密码子,能识别mRNA分子的密码 B.由氨基酸臂携带氨基酸C.一种tRNA能携带多种氨基酸 D.一种氨基酸可由数种特定的tRNA运载 E.20种氨基都各有其特定的tRNA真核生物的翻译起始复合物在何处形成?起始密码子AUG处 B.5’末端的帽子结构 C.TATAD.CAAT框合成蛋白质后才由前体转变而成的氨基酸是:脯氨酸 B.羟脯氨酸 C.丝氨酸 D.赖氨酸6.下列哪种抗生素兼可抑制原核生物与真核生物的蛋白质生物合成A.环己酰亚胺(放线菌酮) B.氯霉素 C.四环素 D.链霉E.嘌呤霉素N基酸残基:A.大于100 B.15到30 C.约50 D.小于10信号识别颗粒(signalrecognitionparticle)A.指导RNA剪切 B.引导分泌蛋白质跨膜C.指引核糖体大小亚基结合 D.直到转录终止5 分子生物学研究法物学研究在上个世纪中叶开始高速发展。DNA2040而不是蛋白质，解决了遗传的物质基础问题；第二，50DNA因的自我复制和世代交替问题；60译了遗传密码，阐明了遗传信息的流动与表达机制。DNA40DNA决了遗传的物质基础问题；HersheyChase（1952）的噬菌体侵染细菌实验50DNA自我复制和世代交替问题；5060传密码，充分认识了遗传信息的流动和表达。但是：DNADNADNADNA（recombination）"重组DNA技术：DNA操作重新组装成杂合分子，并使之在适当的宿主细胞中进行扩增，形成大量的DNA" 工具酶：限制性核酸内切酶（restrictionendonuclease）DNA连接酶（DNAligase）两大技术保证：DNA重组DNA实验中常见的主要工具酶酶 类限制性核酸内切酶DNA连接酶DNAI（大肠杆菌反转录酶多核苷酸激酶末端转移酶DNA*DNA碱性磷酸酯酶DNA

功 能识别并在特定位点切开DNA通过磷酸二酯键把两个或多个DNADNA子53DNARNA链5'-OH（DNA3'末端加上多聚单核苷酸DNA3'末端逐个切除单核苷酸DNA5'末端逐个切除单核苷酸DNA53DNADNADNADNA分子生物学研究的核心技术基因操作（genemanipulation）：DNAPCR基因工程（geneengineering）：子，构成遗传物质的新组合，并使之参入到原先没有这类分子的寄主细胞内而能持续的繁殖。DNA核酸的凝胶电v 电泳的基本原理：一种带电粒子在电场中，会以一定的速度移向与它自身带相反电它与电场强度和电泳分子本身所携带的净电荷数成正比。v 核酸的凝胶电泳：DNA和构型。v 影响迁移率的四大因素:一、分子物理性质：电荷多少：电荷密度大的迁移快构形：闭环(CCC)>单链开环(OC)>线性(L)二、支持介质：三、电场强度：DNADNA电场强度愈大，带电颗粒的泳动速度愈快。四、缓冲液离子强度：缓冲液是电泳场中的导体，它的种类、pHTris、Tris（TBE、Tris（TPETAE脉冲电场凝胶电泳（pulsed-fieldgelelectrophoresis用于分离超大分子量（有时甚至是整条染色体）DNA。PFGE45°45°夹角。DNA核酸电泳的指示剂:用的指示剂有两种：溴酚蓝呈蓝紫色，二甲苯青呈蓝色。670Da，在不同浓度凝胶中，迁移速度基本相同，它的分子筛554.6Da，携带的电荷量比溴酚蓝少，在凝胶电泳中，迁移率比溴酚蓝慢。核酸电泳的染色剂:溴化乙锭（EB）DNARNA300nm溴化乙锭不能与琼脂糖凝胶或聚丙烯酰胺凝胶相结合。在适当的染色条件下（0.5ug/ml），DNA（或数量）正比。定义：核酸杂交（Nucleicacidhybridization）：是指具有一定同源性的两条单链核酸在一定条件下，按碱基互补的原则重新配对形成双链的过程。原理：DNA的变性和复性在一定的条件（如适当的温度、有机溶剂存在等）DNA（Denaturation）。高温、低盐和有机溶剂促进DNADNA（Renaturation）DNA（Tm）Tm影响杂交的主要因素：Tm1525Tm0.4MTm1DNA/DNADNA/RNATm0.72℃50%甲酰胺。核酸探针的类型DNAcDNARNA（Riboprobe）RNANorthen位杂交等。主要缺点是不稳定，易被降解，另外其制备较困难。寡核苷酸探针可用化学方法人工合成，制备较方便，但灵敏度稍差。聚合酶链反应扩增产物核酸标记的类型：放射性同位素：32P,35S,33PmRNA缺点是易造成放射性污染以及半衰期短，使用不便。非同位素标记：常用地高辛或生物素系统。常用核酸杂交技术滤膜杂交固相杂交原位杂交核酸杂交液相杂交然后与存在于溶液中的已标记探针进行杂交的过程。滤膜杂交的基本过程核酸探针的制备和标记；核酸片段的凝胶电泳分离；将凝胶中的核酸片段通过印迹（blot）支持物上；用标记的探针与被固定的靶核酸序列杂交；洗膜（除去未杂交的游离探针等）；检测带标记的杂交分子（放射自显影或酶联反应）常见的几种滤膜杂交SouthernDNA定的固相支持物的过程。DNADNARNADNADNASouthernDNA及利用限制性片段长度多态性进行基因突变分析等。NorthernRNAmRNA基本过程包括：RNARNARNA杂交检测RNADNASouthern印迹同，RNANorthernblotting（诺赛恩RNA印迹技术）RNA进行核酸杂交的一种实验方法。3 蛋白质杂交技术（Westernblotting）：immunoblotting，指将蛋定蛋白质之抗体进行反应的技术。

标记的特基因探针(probeDNADNARNA探针的种类：基因组探针(genomicprobe)；cDNA(cDNAprobe探针(人工合成的)。32P理想标记物特点一种理想的标记物，应具备以下几种特性：①高度灵敏性；②标记物与核酸探分子的结合，应绝对不能影响其碱基配对特异性；③应不影响探针分子的主要Tm法具有高度特异性。1短。32P、3H35S2原、配体结合生物素、地高辛和荧光素。ProbesynthesisNickTranslationPrimingEndlabeling细菌转化:DNADNADNA菌菌株则被称为受体菌株。感受态细胞:DNA步骤：将快速生长中的大肠杆菌置于经低温（0℃）会造成细胞膨胀（形成原生质球）。DNA42℃下做短暂的热刺激，复合物便会被细胞所吸收。在全培养基中生长一段时间使转化基因实现表达、细胞活性恢复涂布于选择性培养基中分离转化子。核苷酸序列分析1968年华裔科学家吴瑞设计出引物延伸测序策略SangerDNAKMullisPCRDNA1、Sanger双脱氧链终止法DNADNA引物合成法或酶催引物合成法。ddTTP3'-OHdTTP位置上发生了特异性的链终止效应。2、Maxam-Gilbert化学修饰法DNADNAX片段的核苷酸顺序。Gilbert&Maxam的化学修饰G系统： pH8.0Gm7G→C8~C9A+GpH2.0哌啶甲酸（pidine）→嘌呤环N质子化→脱嘌C系统: 1.5mol/LNaClC+肼（hydrazine）→ 脱T+C系统:肼(hydrazine)→打开嘧啶环→重新5C环化→脱嘧啶DNADNA模板制备 可自动化定序反应 可自动化凝胶电泳 自动化有一定困难：制胶，点样，电泳，凝干燥，放射自显影。核苷酸序列阅读与计算机输入 可自动化自动测序仪Conney1987标记引物，然后做链终止测序，用激光扫描阅读序列。红色引物+T（引物+DNA+dNTP+ddTTP）黄色引物+G（引物+DNA+dNTP+ddGTP）绿色引物+A（引物+DNA+dNTP+ddATP）兰色引物+C（引物+DNA+dNTP+ddCTP）3、DNA序列分析的自动化采用四甲基若丹明（tetramethylrhodamine）DNADNADNADNA4、DNA杂交测序法（SBH）DNA进行杂交，从而测定其核苷酸的序列。基因扩增（PCR）PCRDNA物。（一）PCR的基本过程变性（Denaturation）：待扩增的DNA单链；退火（Annealing）：苷酸引物退火；延伸（Extension）：DNA使引物延伸，产生新的双链。上述变性、退火、延伸步骤的重复循环，导致特异的靶序列的指数扩增。" PCR5’DNAPCRPCRDNA94℃1min601min721.5min（二）PCR体系中的主要成份TaqDNA聚合酶DNA5’-3’DNA5’-33’-5’外切酶活性（校对活性），无校对活性的酶在PCR错掺率较高。寡核苷酸引物PCRPCR0.1-0.5uM的引物浓度易造成非特异性扩增，太低会降低合成效率。MgCl2Mg2+TaqDNATmPCRPCRMgCl1.5-2.5mM(注意游离Mg2+浓度还与能2结合Mg2+的化合物如dNTP、EDTA等的浓度有关。脱氧核苷三磷酸（dNTP）dNTP4dNTP200umol/L,dNTP少游离Mg2+，因此影响聚合酶活性和引物退火。模板DNARNAcDNAPCR1、基因组克隆2、反向PCR与染色体步移3、RT－PCRRNA4、基因的体外诱变与突变的检测5、基因组的比较研究(RAPD)DNA凝胶阻滞试验凝胶阻滞试验（gelretardationassa），又叫作DNA迁移率变动试验（mobilityshiftassa），是用于体外研究DNA与蛋白质相互作用的一种特殊的凝胶电泳技术。载体DNADNA载体必须具备的条件：DNA其结合的外源基因在适当的宿主细胞中复制繁殖。子。③多克隆位点:多种限制性内切酶的单一识别位点，便于外源基因的插入。细胞中克隆基因的剂量增加。DNADNA于分离，便于提纯。DNA载体的类型：质粒、噬菌体、粘粒、人工染色体等。质粒(plasmid)DNA胞分裂时遗传给子代细胞。识别质粒的存在，这是筛选重组转化子的基础。基因组文库与cDNA文库的构一 基因组文库的构建二cDNA文库的构建Ⅰ 真核基因组文"DNADNA群体" λ粒。构建基因组文库的步骤1、载体的制备2、基因组DNA的制备3、载体与基因组DNA的连接4、体外包装提取物的制备和重组DNA的体外包装5ⅡcDNA" cDNAmRNADNAcDNADNAcDNA" cDNAcDNA所筛选的基因可以直接表达。cDNA1mRNA2、cDNA3、cDNA4、cDNA与载体的连接：5、噬菌体的包装、转染和质粒DNA的转化"DNAcDNAcDNA感染宿主菌。RNA提取将用生物素标记的寡聚(dTRNA生物素蛋白，用磁场吸附通过寡聚(dTmRNA。5.4基因的分离与鉴定基因克隆(genecloningDNADNADNA基本步骤：DNADNADNADNA重组体分子的转化子克隆的选择或筛选。克隆基因的分离1、应用核酸探针分离克隆目的基因2、应用mRNA差别显示技术分离克隆目的基因3、应用cDNA差示分析法克隆基因4、应用酵母双杂交体系克隆基因5、基因的图位克隆法6、DNA微列阵技术进行基因克隆应用核酸探针分离克隆目的基因克隆基因的分离或筛选。此法应用广泛、有效，适用于大规模筛选。mRNA看家基因（house-keepinggene），活动；发育调控基因（developmentalregulatedgene），完成个体的正常生长、发育与分化，我们将不同基因在生物个体发育的不同阶段，或是在不同的组织或细胞中发生的按时间、空间进行有序表达的方式称为基因的差别表达（differentialexpression）。DDRT-PCR的主要操作步骤如下：（1）mRNA3‘cDNA；（2用5'随机引物和某个3'端锚定引物对扩增第一链(掺入32P-dNTP)；DNAX回收特异性差别条带；DNANorthern，SouthernDNAcDNA基因的图位克隆法（Map-basedcloning）RFLPRAPD通过对许多不同的生态型及大量限制性内切酶和杂交探针的分析，找出与目RFLP因片段克隆并分离出来。RFLP率来计算的，1cm（厘摩）1%的重组率。人类基因组中，1cm≈1000kb；拟南芥菜中，1cm≈290kb；小麦中，1cm≈3500kb。本章重点cDNAPCR分子生物学中常用载体的特征核酸杂交原理（SouthernBlotting,NorthernBlotting,菌落杂交等探针制备方法DNASangerDNA基因分离方法影响电泳迁移率的因素重要概念基因差别表达、基因克隆、cDNA文库、基因工程、基因探针、转化、质粒基因表达的调控本章内容简介一、基因表达调控的基本概念与原理二、乳糖操纵子的调控模式三、色氨酸操纵子的调控模式一、基因表达调控的基本概念与原理1.基本概念：基因表达(geneexpression)DNA达的实质就是遗传信息的转录和翻译。基因表达的调控(generegulationorgenecontrol)：对基因表达过程的调节就称为基因表达调控。基因表达的时间性及空间性基因表达的时间特异性(temporalspecificity)特定的时间顺序发生，以适应细胞或个体特定分化、发育阶段的需要。故又称为阶段特异性。基因表达的空间特异性（spatialspecificity）定生长发育阶段，同一基因的表达在不同的细胞或组织器官不同，从而导致特异性的蛋白质分布于不同的细胞或组织器官。故又称为细胞特异性或组织特异性。基因表达的方式组成性基因表达（constitutivegeneexpression）段都能在大多数细胞中持续进行的基因表达。其基因表达产物通常是对生命过程必需的或必不可少的，且较少受环境因素的影响。这类基因通常被称为管家基因（housekeepinggene）。诱导表达（induction）的表达产物增加。这类基因称为可诱导基因。阻遏表达（repression）因的表达产物减少。这类基因称为可阻遏基因。基因表达的生物学意义（一）适应环境、维持生长和增殖。（二）维持个体发育与分化。基因表达调控主要表现方面转录水平上的调控(transcriptionalregulation)转录水平后的调控(post-transcriptionalregulation)1）mRNA(differentialprocessingofRNAtranscript)2）翻译水平上的调控(differentialtranslationofmRNA)原核生物基因表达的调控主要发生在转录水平真核生物基因表达的调控可发生在基因表达的各个水平其它影响因素原核生物中，营养状况(nutritionalstatus)和环境因素(environmentalfactor)对基因表达起着举足轻重的影响。在真核生物尤其是高等真核生物中，激素水平(hormonelevel)和发育阶段(developmentalstage力大为下降。基因转录激活调节基本要素：顺式作用元件：顺式作用元件（cis-actingelement）DNA子上的一些与基因转录调控有关的特殊顺序。要由启动基因、操纵基因和调节基因组成。增强子（enhancer）和沉默子（silencer）。反式作用因子：反式作用因子（trans-actingfactor）又称为分子间作用因子，指一些与基因表达调控有关的蛋白质因子。生物中的反式作用因子通常称为转录因子。顺式作用元件与反式作用因子的相互作用：DNADNAⅠ原核生物转录水平的调控操纵子弱化子(衰减子)降解物应急反应操纵子的调控模式基本概述乳糖操纵子的调控模式色氨酸操纵子的调控模式其他操纵子的调控机制操纵子概述JacobMonod（1961概念操纵区（operator）和结构基因（structuralgene）三部分组成。DNA群功能相关的结构基因区。乳糖操纵元而信息区则由若干结构基因串联在一起构成。概念结构基因(structuralgene)：编码蛋白质的基因。操纵区（operator）DNA子邻近或与启动子序列重叠，当调控蛋白结合在操纵子序列上，会影响其下游基因转录的强弱。调控基因（regulatorygene）：是编码能与操纵序列结合的调控蛋白的基因。与操纵子结合后能减弱或阻止其调控基因转录的调控蛋白称为阻遏蛋白（repressiveprotein），其介导的调控方式称为负性调控（negativeregulation）；与操纵子结合后能增强或启动其调控基因转录的调控蛋白称为激活蛋白（activatingprotein），所介导的调控方式称为正性调控（positiveregulation）。乳糖操纵子的调控模式乳糖操纵子(lactoseoperon)的组成lac体系受调控的证据乳糖操纵子的调控laclacCAP&cAMPlac乳糖添加实验同位素示踪乳糖操纵子的本底水平表达在非诱导状态下有少量的lacmRNA（大约每个世代中有1～5个mRNA分子这种合成被称之为本底水平的永久型合成（backgroundlevelconstitutivesynthesis）。由于阻遏物的结合并不是绝对紧密的，即使在它与操纵基因紧密RNA乳糖操纵子的调控B.葡萄糖对lac操纵子的影响C. CAPCAPCAP（catabolicgeneactivatorprotein）CAP（lacoperon）、半乳糖操纵元（galoperon）（206）CAP也起类似的正性调控作用。lacDNAP、O氨基酸合成的操纵子色氨酸操纵子(tryptophaneoperon)的调控模式属于一种负性调控的、可阻遏的操纵子（repressibleoperon），通常是开放转录的，有效应物（色氨酸为阻遏剂）作用时则阻遏关闭转录。不受葡萄糖或cAMP-CAP的调控。色氨酸操纵子的调控模A trp操纵子的组成trp操纵子的阻遏系C 衰减子及其作用前导肽trptrp衰减子及其作用弱化作用(attenuationR其起阻遏作用的程度时，产生色氨酸合成酶类的量已经明显降低，而且产生的酶量与色氨酸浓度呈负相关。化子（attenuator）。trp减子起到细调的作用。前导肽213色氨酸浓度低——trp色氨酸浓度增高Trp操纵子小结其它操纵子的调控机制半乳糖操纵子(galactoseoperon)阿拉伯糖操纵子（arabinoseoperon）半乳糖操纵子(galactoseoperon)包括3个结构基因：异构酶(UDP-galactose-4epimerase,galE)半乳糖-磷酸尿嘧啶核苷转移酶(galactosetransferase,galT)，半乳糖激酶(galactosekinase,galk)特点：有两个启动子，其mRNA可从两个不同的起始点开始转录OP-67--53galE阿拉伯糖操纵子（arabinoseoperon）阿拉伯糖操纵子(arabinoseoperon为能源。araB，araAaraD（见课本翻译起始的调控稀有密码子对翻译的影响重叠基因对翻译的影响RNA魔斑核苷酸水平对翻译的影响本章掌握重点内容基因表达调控的概念、特点和基本原理。CAP色氨酸操纵子的转录衰减机制。基本概念：基因表达 激活蛋白 组遏蛋白 顺式作用元件 反式作用因子 操基因 衰减子选择题：LacBA．葡萄糖 B．别乳糖 C．阿拉伯糖 O．丝氨酸 E．色酸.Ara操纵子的诱导剂是2就当前认识，基因表达调控最主要的环节是：A、DNA复制 B、RNA转录激活 C、RNA转录后加D、RNA转录后转运 E、翻译及翻译后加工（北京医科大学1999年生化）3.对自身基因进行转录调控的特异DNA序列是A．顺式作用因子 B．反式作用因C．顺式作用元件 D．反式作用元件4.由某一基因表达后，对另一基因进行转录调控的因子3.如果操纵子的基因突变缺失A、操纵子将不被转录 B、操纵子将继续被转录C、操纵子的阻遏蛋白将继续合成 D、将无诱导物 E、以上都不是非题调节基因一般都位于operon附近,这种构造有利于调节基因对operon的控制.（）（填空题：操纵子包括 , 和 .（选择题分解代谢基因活化蛋白(CAP)对乳糖操纵子表达是正性调控 B正、负性调控 C负性调D无调控作用 E可有可无 （1995年北医试题）简答题：简述乳糖操纵子的正、负调控(2002年中国农科院)什么是正调控与负调控，试举例说明。(1996年中国农科院)以乳糖操纵子为例说明什么是基因的表达与阻遏？（8）(1997学)选择题AtrplacChisDthr是非题：细菌中衰减子的作用方式是用翻译的手段来控制转录.（）思考：细菌的Trp操纵子中为什么除需要阻遏体系外还需要弱化子系统？真核基因表达的调控本章内容简介真核生物基因表达的调节特点真核基因表达调控的环节更多真核基因的转录与染色质的结构变化相关真核基因表达以正性调控为主2.染色质结构影响基因转录结论：紧密的染色质结构阻止基因表达3.真核基因表达以正性调控为主白质来促进转录。换言之：真核基因表达以正性调控为主导。真核基因表达调控的层次DNA转录水平上RNA翻译水平翻译后的控制DNA基因拷贝数的扩增或丢失和基因重排DNA（常染色质、异染色质）染色质结构的变化（活化）DNA基因扩增基因扩增（geneamplification）：即基因组中的特定段落在某些情况下会复制产生许多拷贝。例如：蛙成熟卵细胞在受精后的发育程中其rRNA基因（可称为rDNA）的扩增基因扩增的调控机理至今还不清楚基因扩增的意义裂要合成大量蛋白质要求有大量核糖体的需要。基因丢失意义，而对生殖细胞的发育也许是不可缺少的。例如：马蛔虫（Parascarisequoorum）和小表瘿蚊（Mayetioledestructor）的生殖细胞的形成。基因重排基因重排（generearrangement）：即胚原性基因组中某些基因会再组合变化形成第二级基因。例如：免疫球蛋白的基因基因重排的的生物学意义种不同抗体的基因，提高对外界环境的适应性。1.3染色质的结构变化（染色质的活化）组蛋白的作用转录活跃区域对核酸酶敏感度增加DNADNA组蛋白的作用DNADNADNADNaseⅠ100-200bpDNADNADNaseⅠ高敏感点（hypersensitivesite）。5‘侧区、3‘