分子生物学重要知识点总结

分子生物学重要知识点总结分子生物学重要知识点总结分子生物学重要知识点总结 1第一章染色体与DNA 3第二章生物信息的传递(从DNA到RNA) 第三章生物信息的传递(从mRNA到蛋白质) 第四章分子生物学研究法 第五章原核生物基因表达调控 分子生物学重要知识点总结第六章真核生物基因表达调控…………………61分子生物学重要知识点总结第一章染色体与DNA染色体(chromosome)是细胞在有丝分裂时遗传物质存在的特定形式，是真核生物的染色体在细胞生活周期的大部分时间里都是以染色质(chromatin)染色质是一种纤维状结构，叫做染色质丝，它是由最基本的单位—核小体蛋白质由非组蛋白和组蛋白(H1,H2A,H2B,H3,H4组蛋白的一般特性：P24⑤H5组蛋白的特殊性：富含赖氨酸(24%)(鸟类、鱼类及两栖类红细胞组蛋白的可修饰性分子生物学重要知识点总结在细胞周期特定时间可发生甲基化、乙酰化、磷酸化和ADP核糖基化等。H3、H4修饰作用较普遍，H2B有乙酰化作用、H1有磷酸化作用。所有这些修饰作用都有一个共同的特点，即降低组蛋白所携带的正电荷。这些组蛋白修饰的意义：一是改变染色体的结构，直接影响转录活性；二是核小体表面发生改变,使其他调控蛋白易于和染色质相互接触,从而间接影响转录活性。2、DNA1)DNA的变性和复性■变性(Denaturation)DNA双链的氢键断裂，最后完全变成单链的过程称为变性。■增色效应(Hyperchromaticeffect)在变性过程中,260nm紫外线吸收值先缓慢上升，当达到某一温度时骤然上升，称为增色效应。■融解温度(Meltingtemperature,Tm)变性过程紫外线吸收值增加的中点称为融解温度。生理条件下为85-95℃值，离子强度，尿素，甲酰胺等■复性(Renaturation)热变性的DNA缓慢冷却，单链恢复成双链。■减色效应(Hypochromaticeffect)随着DNA的复性，260nm紫外线吸收值降低的现象。2)C值反常现象(C-valueparadox)C值是一种生物的单倍体基因组DNA的总量。真核细胞基因组的最大特点是它含有大量的重复序列，而且功能DNA序列大多被不编码蛋白质的非功能DNA所隔开，这就是著名的“C值反常现象”。(四)核小体(nucleosome):用于包装染色质的结构单位，是由DNA链缠分子生物学重要知识点总结绕一个组蛋白核[(H2A、H2B、H3、H4)*2的八聚体】构成的。1、原核生物基因组结构特点●基因组很小，大多只有一条染色体●结构简炼重叠基因由基因内基因、部分重叠基因、一个碱基重叠组成。2、真核生物基因组结构特点●真核基因组结构庞大3×109bp、染色质、核膜●基因不连续性断裂基因(interruptedgene)、内含子●非编码区较多多于编码序列(9:1)●含有大量重复序列■不重复序列/单一序列：在基因组中有一个或几个拷贝。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、血红蛋白等功能：主要是编码蛋白质。■中度重复序列：在基因组中的拷贝数为101～104。如：rRNA、tRNA一般是不编码蛋白质的序列，在调控基因表达中起重要作用■高度重复序列：拷贝数达到几百个到几百万个。●卫星DNA:A·T含量很高的简单高度重复序列。1、DNA的一级结构：指4种脱氧核苷酸的连接及其排列顺序，DNA序分子生物学重要知识点总结列是这一概念的简称。碱基序列●双链反向平行配对而成●脱氧核糖和磷酸交替连接，构成DNA骨架，碱基排在内侧●内侧碱基通过氢键互补形成碱基对(A:T,C:G)。2、DNA的二级结构：指两条多核苷酸链反向平行盘绕所产生的双螺旋结构。2)分类：3、DNA的高级结构：指DNA双螺旋进一步扭曲盘绕所形成的特定空间结构。是一种比双螺旋更高层次的空间构象。2)主要形式：超螺旋结构(正超螺旋和负超螺旋)(一)DNA的半保留复制(semi-nservativereplication)1、定义：由亲代DNA生成子代DNA时，每个新形成的子代DNA中，一条链来自亲代DNA,而另一条链则是新合成的，这种复制方式称半保留复制。3、DNA半保留复制的生物学意义：DNA的半保留复制表明DNA在代谢上的稳定性，保证亲代的遗传信息稳定地传递给后代。1、原料：四种脱氧核苷三磷酸(dATP、dGTP、dCTP、dTTP)2、模板：以DNA的两条链为模板链，合成子代DNA3、引物：DNA的合成需要一段RNA链作为引物4、引物合成酶(引发酶):此酶以DNA为模板合成一段RNA,这段RNA作分子生物学重要知识点总结为合成DNA的引物(Primer)。实质是以DNA为模板的RNA聚合酶。●以四种脱氧核苷酸三磷酸为底物●反应需要有模板的指导●DNA链的合成方向为5'→3'性质聚合酶l聚合聚合酶II3'5'外切活性十+十5'3'外切活性十一一性低十很高新生链合成一十聚合酶I主要是对DNA损伤的修复；以及在DNA复制时切除RNA引物并填补其留下的空隙。聚合酶Ⅱ修复紫外光引起的DNA损伤聚合酶ⅢDNA复制的主要聚合酶，还具有3→5'外切酶的校对功能，提高DNA复制的保真性6、DNA连接酶(1967年发现):若双链DNA中一条链有切口，一端是3分子生物学重要知识点总结-OH,另一端是5'-磷酸基,连接酶可催化这两端形成磷酸二酯键，而使切口连接。但是它不能将两条游离的DNA单链连接起来DNA连接酶在DNA复制、损伤修复、重组等过程中起重要作用7、DNA拓扑异构酶(DNATopisomerase)拓扑异构酶I:使DNA一条链发生断裂和再连接，作用是松解负超螺旋。主要集中在活性转录区，同转录有关。例：大肠杆菌中的ε蛋白拓扑异构酶II:该酶能暂时性地切断和重新连接双链DNA,作用是将负超螺旋引入DNA分子。同复制有关。例：大肠杆菌中的DNA旋转酶8、DNA解螺旋酶/解链酶(DNAhelicase):通过水解ATP获得能量来解蛋白就是解螺旋酶，还有解螺旋酶I、II、Ⅲ。rep蛋白沿3’→5’移动，而解螺旋酶I、II、II沿5’→3'移动。9、单链结合蛋白(SSBP-single-strandbindingprotein):稳定已被解开的DNA单链，阻止复性和保护单链不被核酸酶降解。(三)DNA的复制过程(大肠杆菌为例)■切除RNA引物，填补缺口，连接相邻的DNA片段1、双链的解开------ftju制有特定的起始位点，叫做复制原点。ori(或o)富含A、T的区段。从复制原点到终点，组成一个复制单位，叫复制子复制时，解链酶等先将DNA的一段双链解开，形成复制点，这个复制点的分子生物学重要知识点总结形状象一个叉子，故称为复制叉双链解开、复制起始P44大约20个DnaA蛋白在ATP的作用下与oriC处的4个9bp保守序列相结合复制起始复合物使3个13bp直接重解链酶六体分别与单链DNA相结合(需DnaC帮助),进一步解开DNA双链2、RNA引物的合成DnaB蛋白活化引物合成酶，引发RNA引物的合成。引物长度约为几个至10个核苷酸，3、DNA链的延伸DNA的半不连续复制(semi-discontinuousreplication):DNA复制时其中一条子链的合成是连续的,而另一条子链的合成是不连续的,故称半不连续复制。在DNA复制时，合成方向与复制叉移动的方向一致并连续合成的链为前导链；合成方向与复制叉移动的方向相反，形成许多不连续的片段，最后再连成一条完整的DNA链为滞后链。在DNA复制过程中，前导链能连续合成，而滞后链只能是断续的合成4、切除RNA引物，填补缺口，连接相邻的DNA片段(复制终止)当复制叉遇到约22个碱基的重复性终止子序列(Ter)时合物能使DnaB不再将DNA解链，阻挡复制叉继续前移。P47在DNA聚合酶I催化下切除RNA引物；留下的空隙由DNA聚合酶I催化合分子生物学重要知识点总结成一段DNA填补上；在DNA连接酶作用下，连接相邻的DNA链(四)复制的几种主要方式P421、双链环状、θ型复制、双向等速2、滚环型：(1)模板链和新合成的链分开；(2)不需RNA引物，在正链3'-OH上延伸(3)只有一个复制叉；3、D环复制---单向复制的特殊方式如：动物线粒体DNA(五)真核生物中DNA的复制特点1、真核生物每条染色体上有多个复制起点，多复制子(约150bp左右);2、复制叉移动的速度较慢(约50bp/秒),仅为原核生物的1/10。3、真核生物染色体在全部复制完之前，各个起始点不再重新开始DNA复制；真核生物快速生长时，往往采用更多的复制起点。4、真核生物有多种DNA聚合酶。5、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。(真核冈崎片段长约100-200bp,原核冈崎片段长约1000-2000bp。)(六)原核和真核生物DNA的复制特点比较①复制起点(ori):原核一个，真核多个；②复制子:原核一个，真核多个；③复制子长度：原核长；真核短；④复制叉：原核多个；真核多个；⑤复制移动速度：原核较快；真核较慢；分子生物学重要知识点总结⑥真核生物染色体在全部完成复制前，各起始点的DNA复制不能再开始。而在快速生长的原核生物中，复制起点上可以连续开始新的DNA⑦原核生物染色体的复制与细胞分裂同步，可以多次复制；真核生物染色体的复制发生在S期，是细胞分类的特定时期，而且仅此一次。系统功能恢复错配碱基切除修复切除突变的碱基核甘酸切除修复修复被破坏的DNA修复SOS系统DNA的修复,导致变异1、错配修复(mismatchrepair)●Dam甲基化酶使母链位于5'GATC序列中腺甘酸甲基化复制之后进行(几秒种后至几分钟内)●根据复制叉上DNA甲基化程度，切除尚未甲基化的子链上的错配碱基分子生物学重要知识点总结所有细胞中都带有不同类型、能识别受损核苷酸位点的糖苷水解酶，它能特意切除受损核苷酸上的N-β糖苷键，在DNA链上形成去嘌呤或去嘧啶位点，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*腺嘌呤变为次黄嘌呤与胞嘧啶配对*鸟嘌呤变为黄嘌呤与胞嘧啶配对*胞嘧啶变为尿嘧啶与腺嘌呤配对3、核苷酸切除修复1)通过特异的核酸内切酶识别损伤部位2)由酶的复合物在损伤的两边切除几个核苷酸3)DNA聚合酶以母链为模板复制合成新子链4)DNA连接酶将切口补平4、DNA的直接修复在DNA光解酶的作用下将环丁烷胸腺嘧啶二体和6-4光化物还原成为单体甲基转移酶使O6-甲基鸟嘌呤脱甲基生成鸟嘌呤，防止G-T配对SOS反应(SOSresponse):是细胞DNA受到损伤或复制系统受到抑制的紧急情况下，细胞为求生存而产生的一种应急措施。*包括诱导DNA损伤修复、诱变效应、细胞分裂的抑制以及溶原性细菌释放噬菌体等。细胞癌变也与SOS反应有关。两个作用(1)DNA的修复；(2)产生变异分子生物学重要知识点总结DNA的转座或叫移位(transposition):由可移位因子(transposableelement)介导的遗传物质重排现象。转座子(transposonTn):存在于染色体DNA上可自主复制和位移的基本单位。已经发现“转座”这一命名并不十分准确，因为在转座过程中，可移位因子的一个拷贝常常留在原来位置上，在新位点上出现的仅仅是它的拷贝。因此，转座有别于同源重组，它依赖于DNA复制。原核生物转座子的类型1、插入序列(IS)IS是最简单的转座子,不含有任何宿主基因,它们是细菌染色体或质粒DNA的正常组成部分。2、复合转座子(compositetransposon)复合转座子是一类带有某些抗药性基因(或其他宿主基因)的转座子，其两翼往往是两个相同或高度同源的IS序列■TnA家族没有IS序列、体积庞大(5000bp以上)、带有3个基因，其中一个编码β-内酰胺酶(AmpR),另两个则是转座作用所必须的。(三)转座作用的机制■转座时发生的插入作用的普遍特征，是受体分子中有一段很短的被称为靶序列的DNA会被复制，使插入的转座子位于两个重复的靶序列之间。分子生物学重要知识点总结■对于一个特定的转座子来说，它所复制的靶序列长度是一样的，如IS1两翼总有9个碱基对的靶序列，而Tn3两端总有5bp的靶序列。■靶序列的复制可能起源于特定内切酶所造成的黏性DNA末端。(三)转座作用的遗传学效应p63(1)转座引起插入突变(2)转座产生新的基因(3)转座产生的染色体畸变(4)转座引起的生物进化反转录转座子(retrotransposon):指通过RNA为中介，反转录成DNA后进行转座的可动元件。分子生物学重要知识点总结第二章生物信息的传递(上)——从DNA到RNA转录(transcription):生物体以DNA为模板合成RNA的过程。参与转录的物质其他蛋白质因子RNA合成方向：5'到3'转录的不对称性：在RNA的合成中，DNA的二条链中仅有一条链可作为转录的模板，称为转录的不对称性。与mRNA序列相同的那条DNA链称为编码链；将另一条根据碱基互补原则指导mRNA合成的DNA链称为模板链。DNA分子上转录出RNA的区段，称为结构基因。一段从启动子开始至终止子结束的DNA序列。二、参与转录起始的关键酶与元件聚合酶(大肠杆菌为例)---全酶=核心酶+σ因子基因量基数分功能分子生物学重要知识点总结r核心酶r核心酶β和β'共同形成RNA合成的活性中心r核心酶000(需核心酶?rσ因子用于识别不同的启动子真核细胞的三种RNA聚合酶特征比较置录产物对α-鹅膏杉仁不敏感杉敏感分子生物学重要知识点总结存在物种RNA聚合酶与DNA聚合酶的区别大，4.8×小，1.09×引物无有产物较长，与模板以氢键相连作用方式一段两条链同时进行外切酶活性无5’校对合成能力无有修复能力无有分子生物学重要知识点总结启动子定义：指能被RNA聚合酶识别、结合并启动基因转录的一段DNA序TATA区：酶的紧密结合位点(富含AT碱基，利于双链打开)TTGACA区：提供了RNA聚合酶全酶识别的信号转录起点---与新生RNA链第一个核甘酸相对应DNA链上的碱基。真核生物启动子的结构核心启动子(corepromoter)●定义：指保证RNA聚合酶II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●作用：选择正确的转录起始位点，保证精确起始2、上游启动子元件●作用：控制转录起始频率。(三)转录起始复合物---二元闭合复合物、二元开链复合物、三元复合物。三、转录的基本过程1、起始位点的识别：RNA聚合酶与启动子DNA双链相互作用并与之相结合的过程。分子生物学重要知识点总结·在RNA聚合酶作用下发生第一次聚合反应，形成转录起始复合物3、RNA链的延伸聚合酶核心酶变构，与模板结合松弛，沿着DNA模板前移；●在核心酶作用下，NTP不断聚合，RNA链不断延长。注意：9个核苷酸以前还在启动子区，容易脱落，一旦形成9个以上的核苷酸并离开启动子区，转录正式进入眼神阶段。终止子(terminator):位于基因的末端，在转录终止点之前有一段回文序列(反向重复序列)约6-20bp。真核生物终止：由一段特定序列5'-AATAAA-3'和回文序列(反向重复序列)组成。分为两类：●强终止子-内部终止子：不依赖Rho(p)因子的终止。●弱终止子-需要p因子(rhofactor),又称为p依赖性终止子不依赖p因子的终止当RNA链延伸到转录终止位点时，RNA聚合酶不再形成新的磷酸二酯键，RNA-DNA杂合物分离，转录泡瓦解，DNA恢复成双链状态，而RNA聚合酶和RNA链都被从模板上释放出来，这就是转录的终止。分子生物学重要知识点总结终止位点上游一般存在一个富含GC碱基的二重对称区，RNA形成发夹结在终止位点前面有一段由4-8个A组成的序列，RNA的3'端为寡聚U发夹式结构和寡聚U的共同作用使RNA从三元复合物中解离出来。依赖p因子的终止p因子：六聚体蛋白、水解各种核甘三磷酸促使新生RNA链从三元转录复合物中解离出来，从而终止转录。(二)、真核生物的转录过程1.转录起始真核生物的转录起始上游区段比原核生物多样化，转录起始时，RNA-pol不直接结合模板，其起始过程比原核生物复杂。(1).转录起始前的上游区段·顺式作用元件(cis-actingelement):影响自身基因表达活性的非编码DNA序列。例：启动子、增强子、弱化子等·增强子：在启动区存在的能增强或促进转录的起始的DNA序列。但不是启动子的一部分。特点：1.远距离效应；2.无方向性；3.顺式调节；4.无物种和基因的特异性；5.具有组织特异性；6.有相位性；7.有的增强子可以对外部信号产生反应。(2).转录因子：能直接、间接辨认和结合转录上游区段DNA的蛋白质，现已发现数百种，统称为反式作用因子反式作用因子中，直接或间接结合RNA聚合酶的，则称为转录因子(transcriptionalfactors,TF)。分子生物学重要知识点总结参与RNA-poll转录的TFII--TFIID、TFIIA、TFIIB、TFIIF、TFIIE、TFIH(3)转录起始前复合物真核生物RNA-pol不与DNA分子直接结合，而需依靠众多的转录因子。(4)模板理论(piecingtheory)一个真核生物基因的转录需要3至5个转录因子。转录因子之间互相结合，生成有活性、有专一性的复合物，再与RNA聚合酶搭配而有针对性地结合、转录相应的基因。2.转录延伸真核生物转录延长过程与原核生物大致相似，但因有核膜相隔，没有转录与翻译同步的现象。RNA-pol前移处处都遇上核小体。转录延长过程中可以观察到核小体移位和解聚现象。3.转录终止和转录后修饰密切相关。5’端的一个核苷酸总是7-甲基鸟核苷三磷酸(m7Gppp)。mRNA5'端的这种结构称为帽子(cap)。帽子结构功能：①能被核糖体小亚基识别，促使mRNA和核糖体的结合；②m7Gppp结构能有效地封闭mRNA5'末端，以保护mRNA免受5'核酸外切酶的降解，增强mRNA的稳定。分子生物学重要知识点总结2、3'端加尾--多聚腺苷酸尾巴---AAUAAA:多聚腺苷酸尾巴功能：提高了mRNA在细胞质中的稳定性。3、RNA的剪接生物体内内含子的主要类型：U-AG、AU-AC、I类内含子、Ⅱ类内含子Ⅲ类内含子参与RNA剪接的物质：snRNA(核内小分子RNA)、snRNP(与snRNA结合的核蛋白)、核内RNA(U1、U2、U4、U5、U6)4、RNA的编辑*编辑(editing)是指转录后的RNA在编码区发生碱基的突变、加入或丢失等现象。五、原核生物与真核生物mRNA的特征比较●半衰期短●多以多顺反子的形式存在单顺反子mRNA:只编码一个蛋白质的mRNA。多顺反子mRNA:编码多个蛋白质的mRNA。Z:β-半乳糖苷酶Y:透过酶A:乙酰基转移酶ZYA为结构基因●5’端无“帽子”结构，3’端没有或只有较短的poly(A)结构。●SD序列：原核生物起始密码子AUG上游7-12个核苷酸处有一被称为分子生物学重要知识点总结SD序列的保守区。mRNA中用于结合原核生物核糖体的序列。P852、真核生物mRNA的特征“基因”的分子生物学定义：产生一条多肽链或功能RNA所必需的全部核甘酸序列。尾巴(组蛋白除外)●以单顺反子的形式存在六、RNA合成与DNA合成异同点相同点：1、都以DNA链作为模板2、合成的方向均为5'→33、聚合反应均是通过核苷酸之间形成的3',5'-磷酸二酯键,使核苷酸链延长。不同点：复制转录样板用料西DNA聚合酶RNA聚合酶于分子生物学重要知识点总结物对物无第三章生物信息的传递(下)—从mRNA到蛋白质翻译：指将mRNA链上的核甘酸从一个特定的起始位点开始，按每三个核甘酸代表一个氨基酸的原则，依次合成一条多肽链的过程。蛋白质合成的场所是核糖体。蛋白质合成的模板是mRNA模板与氨基酸之间的接合体是tRNA蛋白质合成的原料是20种氨基酸一、遗传密码i²;a三联子(一)三联子密码：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(tripletcoden)。●至1966年20种氨基酸对应的61个密码子和三个终止密码子全部被查清。(三)遗传密码的性质分子生物学重要知识点总结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基因损伤引起mRNA阅读框架内的碱基发生插入或缺失，可能导致框移突从mRNA5'端起始密码子AUG到3'端终止密码子之间的核苷酸序列，各个三联体密码连续排列编码一个蛋白质多肽链，称为开放阅读框架(openreadingframe,ORF)。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(synonymouscodon)。3、通用性与特殊性蛋白质生物合成的整套密码，从原核生物到人类都通用。已发现少数例外，如动物细胞的线粒体、植物细胞的叶绿体。转运氨基酸的tRNA上的反密码子需要通过碱基互补与mRNA上的遗传密码子反向配对结合，在密码子与反密码子的配对中，前两对严格遵守碱基配对原则，第三对碱基有一定的自由度，可以“摆动”,这种现象称为密码子的摆动性。二、tRNA的结构、功能与种类1、二级结构：三叶草形2、三级结构：“L”形分子生物学重要知识点总结1、解读mRNA的遗传信息2、运输的工具，运载氨基酸tRNA有两个关键部位：●与mRNA结合部位—反密码子部位tRNA凭借自身的反密码子与mRNA链上的密码子相识别,把所带氨基酸放到肽链的一定位置。能特异地识别mRNA模板上起始密码子的tRNA称起始tRNA,其他tRNA统称为延伸tRNA。真核生物：起始密码子AUG所编码的氨基酸是Met,起始AA-tRNA为原核生物：起始密码子AUG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-tRNAfMet代表同一种氨基酸的tRNA称为同工tRNA。同工tRNA既要有不同的反密码子以识别该氨基酸的各种同义密码，又要有某种结构上的共同性，能被相同的氨基酰-tRNA合成酶识别(P119)。无义突变校正tRNA:可以通过改变反密码子区校正无义突变错义突变校正tRNA:通过反密码子区的改变把正确的氨基酸加到肽链上，合成正常的蛋白质。分子生物学重要知识点总结基酸的密码子变成终止密码子(UAG、UGA、UAA),使蛋白质合成提前终止，GGA(甘氨酸)AGA(精氨酸)既能识别tRNA,又能识别氨基酸，对两者都具有高核糖体是由rRNA(ribosomalribonucleicacid)和多种蛋白质结合而成的一种大的核糖核蛋白颗粒，蛋白质肽键的合成就是在这种核糖体上进行的。细菌是70s{50s\30s}哺乳动物是80s{60sl140s}(二)核糖体的功能；合成蛋白质在单个核糖体上，可化分多个功能活性中心，在蛋白质合成过程中各有专一●结合或接受AA-tRNA部位(A位)——大亚基●肽基转移部位(P位)——大亚基●形成肽键的部位(转肽酶中心)——大亚基分子生物学重要知识点总结四、蛋白质合成的过程(生物学机制)氨基酸的活化·蛋白质前体的加工(一)氨基酸的活化原核生物中，起始氨基酸是：甲酰甲硫氨酸真核生物中，起始氨基酸是：甲硫氨酸(二)翻译的起始原核生物(细菌)为例：fMet-tRNAfMet、GTP、Mg2+分子生物学重要知识点总结翻译起始因子：IF-1、IF-2、IF-3、翻译起始(翻译起始复合物形成)又可被分成3步：(P129)1.核蛋白体大小亚基分离2、30S小亚基通过SD序列与mRNA模板相结合。的反密码子与mRNA上的起始密码子配对。4、带有tRNA、mRNA和3个翻译起始因子的小亚基复合物与50S大亚基真核生物翻译起始的特点●起始因子比较多；●mRNA的5'端帽子结构和3'端polyA都参与形成翻译起始复合物；真核生物翻译起始复合物形成(区别原核生物)原核生物中30S小亚基首先与mRNA模板相结合，再与fMet-tRNAfMet结合，最后与50S大亚基结合。而在真核生物中,40S小亚基首先与Met-tRNAMet80S·mRNA·Met-tRNAMet起始复合物(P131)。(三)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-tRNA与核糖体结合、肽键的生成和移位。分子生物学重要知识点总结延伸因子(elongationfactor,EF):真核生物：EF-1、EF-21、AA-tRNA与核糖体A位点的结合需要消耗GTP,并需EF-Tu、EF-Ts两种延伸因子2、肽键形成：是由转肽酶/肽基转移酶催化3、移位：核糖体向mRNA3'端方向移动一个密码子。需要消耗GTP,并需EF-G延伸因子A位点是新到来的氨酰-tRNA的结合位点。P位点是肽酰-tRNA的结合位点。E位点是延伸过程中释放tRNA的位点,即,去氨酰-tRNA通过E位点脱出，释放到核糖体外的胞质中。(四)肽链的终止RF1:识别终止密码子UAA和UAG终止因子RF2:识别终止密码子UAA和UGARF3:具GTP酶活性，刺激RF1和RF2活性，协助肽链的释放真核生物只有一个终止因子(eRF)(五)蛋白质前体的加工1、N端fMet或Met的切除2、二硫键的形成3、特定氨基酸的修饰分子生物学重要知识点总结磷酸化、糖基化、甲基化、乙基化、羟基化和羧基化4、切除新生肽链中非功能片段(六)蛋白质折叠由核糖体合成的所有新生肽链必须通过正确的折叠才能形成动力学和热力学稳定的三位构象，从而表现出生物学活性或功能。新生多肽→一级结构→二级结构→三级结构已经具有活性→(对于寡聚蛋白需要组装称为四级结构才有活性。(七)蛋白质合成抑制剂·青霉素、四环素和红霉素只与原核细胞核糖体发生作用，从而阻遏原核生物蛋白质的合成，抑制细菌生长。被广泛用于人类医学。·氯霉素和嘌呤霉素既能与原核细胞核糖体结合，又能与真核生物核糖体结合，妨碍细胞内蛋白质合成，影响细胞生长。氯霉素有时也用于治病，但剂量和周期受到较严控制。五、蛋白质的运转机制1、翻译-运转同步机制2、翻译后运转机制(1)线粒体蛋白质跨膜运转(2)叶绿体蛋白质的跨膜运转3、核定位蛋白的运转机制4、蛋白质的降解1*蛋白质的合成位点与功能位点常常被细胞内的膜所隔开，蛋白质需要运转。分子生物学重要知识点总结T*核糖体是真核生物细胞内合成蛋白质的场所，任何时候都有许多蛋白质被输送到细胞质、细胞核、线粒体和内质网等各个部分，补充和更新细胞功能。1*细胞各部分都有特定的蛋白质组分，蛋白质必须准确无误地定向运送才能保证生命活动的正常进行。1*细胞中蛋白质的合成：绝大多数在细胞质中合成；一小部分在细胞器(叶绿体和线粒体)中合成。1*定位于细胞器内的大部分蛋白质在细胞质中合成，细胞器内合成的留在细胞器内。1*蛋白质插入或穿过生物膜的过程称为蛋白质运转(proteintranslocation)蛋白质运转的两种方式◆是即将进入内质网的蛋白质的易位方式；◆蛋白质正合成的时候就可与运转装置结合；(membrane-boundribosome)。◆分泌蛋白质大多是以同步机制运输的◆蛋白质翻译完成后从核糖体上释放，然合扩散至合适的靶膜并与运转装置结合。◆蛋白质合成时，其核糖体不与任何细胞器相连，称游离核糖体(freeribosome)◆在细胞器发育过程中，由细胞质进入细胞器的蛋白质大多是以翻译后运转分子生物学重要知识点总结机制运输的。◆参与生物膜形成的蛋白质，依赖于上述两种不同的运转机制镶入膜内。蛋白性质运转机制主要类型分泌蛋白质在结合核糖体上合成并以翻译-运转同步机制运输细胞器发育蛋白质在游离核糖体上合成以翻译后运转机制运输核、叶绿体、线体等细胞器中的蛋白质膜的形成两种机制兼有类囊体中的蛋白质1、翻译-运转同步机制信号肽假说●信号肽：能启动蛋白质运转的任何一段多肽。(常指新合成多肽链中用于指导蛋白质跨膜转移的N-末端氨基酸序列(有时不一定在N端))。分子生物学重要知识点总结●绝大部分被运入内质网内腔的蛋白质都带有一个信号肽。●信号序列特点：(1)一般带有10-15个疏水氨基酸；(2)在靠近该序列N-端常常有1个或数个带正电荷的氨基酸；(3)在其C-末端靠近蛋白酶切割位点处常常带有数个极性氨基酸，离切割位点最近的那个氨基酸往往带有很短的侧链(丙氨酸或甘氨酸)。●信号肽假说内容：(1)蛋白质合成起始首先合成信号肽(2)SRP(信号识别蛋白)与信号肽结合，翻译暂停(3)SRP与SRP受体结合，核糖体与膜结合，翻译重新开始(4)信号肽进入膜结构(5)蛋白质过膜，信号肽被切除，翻译继续进行(6)蛋白质完全过膜，核糖体解离信号肽与蛋白质转运的关系P144(1)完整信号肽是保证蛋白质转运的必要条件；(2)仅有信号肽不足以保证蛋白质转运发生；(3)信号序列切除并不是转运所必需；(4)并非所有运转蛋白质都有可降解的信号肽。蛋白质翻译运转同步运输的基本过程可分两个阶段：首先：带有新生肽链的核糖体与膜结合；然后：新生肽链进入膜通道并易位。分子生物学重要知识点总结核糖体与膜结合需要信号识别颗粒(signalrecognitionparticle,SRP)。SRP有两种能力：◆结合新合成的分泌型蛋白的信号序列；2、翻译后运转机制前导肽及其特性：翻译后跨膜易位的蛋白质，前体一般含前导肽(leader运转中起重要作用。。过膜后，前导肽水解，蛋白质变为有功能的蛋白质。peptide),前导肽在跨膜前导肽的一般特性：(1)带正电荷碱性氨基酸(Arg)较丰富，分散于不带电荷的氨基酸序列之间；(2)缺少带负电荷的酸性氨基酸；(3)羟基氨基酸(Ser)含量较高；(4)有形成两亲(亲水和疏水)α-螺旋能力。线粒体蛋白质跨膜运转·分子伴侣：结合在一些不完全装配或不恰当折叠蛋白上，帮助它们折叠或防止它们聚集的蛋白质。·分子伴侣的生物学功能·(1)帮助新生蛋白质正确折叠·(2)纠正错误折叠或介导其降解分子生物学重要知识点总结·泛素活化酶(ubiquitin-activatingenzyme,E1)·泛素结合酶(ubiquitin-conjugatingenzyme,E2)·泛素蛋白连接酶(ubiquitin-proteinligatingenzyme,E3)E1,E2,E3的作用：·E1激活泛素分子，·E2就负责把泛素分子绑在被降解蛋白质上。·E3能识别被降解的蛋白质。分子生物学重要知识点总结第四章分子生物学研究法重组DNA技术-基因工程分子杂交及相关技术聚合酶链式反应的原理和应用DNA多态性及其检测·基因操作：主要包括DNA分子的切割与连接、核酸分子杂交、凝胶电泳、细胞转化、核酸序列分析以及基因的人工合成、定点突变和PCR扩增等。·基因工程：指在体外将核酸分子插入病毒、质粒或其他载体分子，构成遗传物质的新组合，使之进入新的宿主细胞内并获得持续稳定增值能力和表达。·基因工程技术实际上是核酸操作技术的一部分。1、理论上的三大发现遗传物质主要是DNA■DNA的双螺旋结构和半保留复制机制2、技术上的三大发明限制酶和连接酶体外切割和连接DNA片断■质粒改造成载体以携带DNA片断克隆■逆转录酶的使用①常用的工具酶分子生物学重要知识点总结限制性核酸内切割DNA切酶DNA连接酶生成3'-5'磷酸二酯键DNA聚合酶I探针标记、补平3'末端反转录酶多聚核苷酸激5'磷酸化、探针标记酶末端转移酶3'末端多聚尾碱性磷酸酶切除末端磷酸基●自我复制原核载体：质粒(pBR322,pUC…)真核载体：动物病毒载体pLXSN载体的条件噬菌体(λ,M13)●分子小(<10Kb)·有限制酶酶切位点●可自主复制有足够的copy数分子生物学重要知识点总结带筛选的标志1982年--转基因小鼠1997年克隆绵羊“多利”1998年--克隆鼠2001年2月--人类基因组重组DNA技术是现代分子生物技术发展中最重要的成就之一。即是基因工程(GeneEngineering)的核心技术。重组DNA技术(RecombinantDNATechnique)是人类根据需要选择目的基因(DNA片段)在体外与基因运载体重组，转移至另一细胞或生物体内，以达到改良和创造新的物种和治疗人类疾病的目的。这一技术的发展和应用，关键在于限制酶的发现和应用。基因操作：主要包括DNA分子的切割与连接、核酸分子杂交、凝胶电泳、细胞转化、核酸序列分析以及基因的人工合成、定点突变和PCR扩增等。基因工程：指在体外将核酸分子插入病毒、质粒或其他载体分子，构成遗传物质的新组合，使之进入新的宿主细胞内并获得持续稳定增值能基因工程技术实际上是核酸操作技术的一部分。或者说基因操作技术服务于基因工程。限制性内切核酸酶(restrictiveendonucleases),又称限制酶。是特异性地切断DNA链中磷酸二酯键的核酸酶(“分子手术刀”)。分子生物学重要知识点总结发现于原核生物体内，现已分离出100多种,几乎所有的原核生物都含有这种酶。是重组DNA技术和基因诊断中重要的一类工具酶。1、限制酶的命名命名原则：限制酶由三部分构成，即菌种名、菌系编号、分离顺序。属名菌株名种名编号第一个限制酶。2、限制酶的特点：(1).限制性内切酶一般识别完全的回文结构，它具有两个基本特点：①能够在中间划一个对称轴，两侧的序列两两对称互补配对；②两条互补链的5’—3'的序列组成相同，即将一条链旋转180度，则两条链重叠。(2).识别4-8个相连的核苷酸组成的特定核甘酸序列。(3)切割方式有两种①错位切割，产生互补性的粘性末端。错位切割所产生的DNA末端，两条链不平齐，一条链凸出，一条链凹进，这种末端称为黏性末端。带有相同黏性末端的DNA分子很容易在末端互补配对，连接成新的重组分子。②沿对称轴切割，产生平齐末端分子生物学重要知识点总结末端的一条链多出一至几个核苷酸，成为突出末端，又称粘性末端包括3'突出、5'突出。切割两条链时产生两端平整的DNA分子，称为平末端。(4)具有同裂酶来源不同的限制性内切酶识别同样的核甘酸靶序列。如：BamH|和Bstl具有相同的识别序列GGATCC。(5)具有同尾酶来源各异，识别的靶序列也不同，但却产生相同的黏性末端，故同尾酶产生的黏性末端可以连接起来，但一般不能再被原来的任何一种酶所切割。如：Taql、Clal和Accl为一组同尾酶，其中任何一种酶切割DNA分子都产生5'端CG凸出的粘性末端。二、目的基因及载体(一)目的基因(一)目的基因的获得1)化学合成法：较短的基因(60-80bp)引物、测序引物、定点突变、核酸杂交探针1)DNA的化学合成单链DNA短片段的合成已成为分子生物学和生物技术实验室的常规技>化学合成DNA分子是把新的脱氧核糖核苷酸加到DNA双链的5'端，而在细胞中DNA分子合成的方向恰恰相反。分子生物学重要知识点总结>整个DNA的化学合成过程可以在一个反应柱上连续进行，并且可以对合成过程进行计算机控制。>目前常用的化学合成DNA的方法是磷酰胺法。2)基因组文库和cDNA文库基因库，也叫基因组文库，DNA文库(DNAlibrary)是指用克隆的方法将一种生物的全部基因组长期以重组体方式保持在适当的宿主中。将生物细胞基因组DNA通过限制性内切酶部分酶解后所产生的基因组DNA片段随机地同相应的载体重组、克隆,所产生的克隆群体代表了基因组DNA的所有序列。这样保存的基因组是多拷贝、多片段，当需要某一片段时，可以在这样的“图书馆”中查找(没有目录)。cDNA文库首先获得mRNA,反转录得cDNA,经克隆后形成文库。CDAN文库和基因组文库的不同之处在于，cDNA文库除却了mRNA拼接过程中除去的内含子等成分，便于DNA重组的使用。其复杂性比基因文库主要用于研究蛋白质的氨基酸顺序，可根据克隆的cDNA分子的核酸序列直接推倒出来。组建一个cDNA文库的步骤：1)分离表达目的基因的组织或细胞2)从组织或细胞中制备总体RNA和mRNA3)第一条cDNA链的合成，需要RNA模板，cDNA合成引物，逆转录酶，4种脱氧核苷三磷酸以及相应的缓冲液(Mg2+)等。分子生物学重要知识点总结4)第二条cDNA链的合成5)cDNA的甲基化和接头的加入6)双链cDNA与载体的连接载体(Vector):将外源目的DNA导入受体细胞，并能自我复制和增殖的工具。载体具以下特征：1)分子量小，便于携带较大的DNA片段，能进入宿主细胞并在其中增殖；(质粒大于15kb时，其将外源DNA转入大肠杆菌的效率将大大2)有多种限制酶切点，每种限制酶最好只有单一切点；3)被切割后的载体，插入外源DNA后，不影响其复制能力，并有可选择的标记基因(如，抗药基因)。4)可以在载体细胞中独立复制，即本身是一个复制子。基因工程载体的分类根据载体的分子生物学特性划分(1).质粒型载体—环状dsDNA分子，自主复制(质粒DNA载体)。如：质粒载体(2).病毒型载体—环状、线状、ss-和ds-DNA分子，形成病毒颗粒。如：噬菌体载体(3).混合型载体—具质粒和病毒特性，特性的转换依赖于宿主细胞生物学特性。如：柯斯质粒载体分子生物学重要知识点总结用于原核生物宿主的载体目前已构建应用的基因工程载体主要有：(一).质粒(plasmid):质粒是细胞染色体或核区DNA外能够自主复制的很质粒载体特点1、至少有一个复制起点，因而至少可在一种生物体中自主复制。2、至少应有一个克隆位点，以供外源DNA插入。3、至少应有一个遗传标记基因，以指示载体或重组DNA分子是否进入宿4、具有较小的分子量和较高的拷贝数。*注：前三个特点必不可少。1、标记基因的作用1)指示外源DNA分子(载体或重组分子)是否进入宿主细胞2)指示外源DNA分子是否插入载体分子形成了重组子。2、标记基因的种类1)抗性标记基因(可直接用于选择转化子)主要是抗生素抗性基因：Ampr,Tetr,Cmlr,Kanr2)生化标记基因其表达产物可催化某些易检测的生化反应，如lacZ3、常用的遗传标记基因及其作用机制1)四环素抗性基因(Tetr,Tcr)2)氨苄青霉素抗性基因(Ampr,Apr)44/69分子生物学重要知识点总结3)氯霉素抗性基因(Cmlr,Cmr)4)卡那霉素(Kanr),新霉素(Neor)和G418抗性(G418r)基因5)β—半乳糖苷酶基因(lacZ和lacZa)三DNA重组基本程序1.分—载体和目的基因的分离2.切—限制性内切酶的应用3.接—载体与目的基因连接成重组体4.转—基因序列转入细胞5.筛—目的基因序列克隆的筛选和鉴定6.表-目的基因在宿主细胞的表达目的基因的获取方法：从基因组中提取、CDNA法、化学合成法、PCR法。鉴定得到的目的基因的鉴定方法：抗性选择、提取质粒电泳鉴定大小、快速提取酶切鉴定、菌落杂交法、DNA序列分析。第二节分子杂交及相关技术分子杂交：是通过各种方法将核酸分子固定在固相支持物上，然后用标记的探针与被固定的分子杂交，经显影后显示出目的分子所处的位置的过程分子杂交包括：DNA-DNA杂交(原位杂交、点杂交、Southern杂交),DNA-RNA杂交(Northern杂交)及蛋白杂交(Western杂交)等。一、杂交探针(Probe)的获得Probe:探针，是由放射性同位素、生物素或荧光染料等进行标记后，能与目的基因片段特异性杂交的已知序列的核酸片段。分子生物学重要知识点总结根据探针的来源及核酸性质不同又可分为DNA探针，RNA探针，cDNA探针，及寡核苷酸探针等几类。>DNA探针：DNA探针是最常用的核酸探针,指长度在几百碱基对以上的双链DNA或单链DNA。这类探针多为某一基因的全部或部分序列，或某一非编码序列。可从已建立的基因组文库中筛选分离并克隆制备。>cDNA探针(complementaryDNA):cDNA是指互补于mRNA的DNA分子，是由逆转录酶催化而产生的。该酶以RNA为模板，根据碱基配对原则,按照RNA的核苷酸顺序合成DNA可以从已构建的cDNA文库中筛查和分离目的基因探针。>RNA探针：RNA探针是一类很有前途的核酸探针，由于RNA是单链分子，所以它与靶序列的杂交反应效率极高。早期采用的RNA探针是细胞mRNA探针和病毒RNA探针，这些RNA是在细胞基因转录或病毒复制过程中得到标记的，标记效率往往不高，且受到多种因素的制约。这类RNA探针主要用于研究目的，而不是用于检测。》寡核苷酸探针：根据已知基因序列，人工合成一段互补的DNA片段。一般长约15~50个bpRNA探针和cRNA探针具有DNA探针所不能比拟的高杂交效率，但RNA探针也存在易于降解和标记方法复杂等缺点。前三种探针均是可克隆的，分子生物学重要知识点总结一般情况下，只要有克隆的探针，就不用寡核苷酸探针。三、DNA杂交常用的方法用途：用于快捷地检查出菌落中是否有某个基因，但不能检出基因的大小或重复的程度。>将重组体DNA用限制酶切割，分离出目的DNA后进行电泳分离，再将其原位转至薄膜上，固定后用探针杂交的方法叫Southern杂交。>用途：用来检查DNA样品中是否存在有某个特定的基因，而且还可知道其大小及酶切位点的分布。SouthernDNA印迹杂交主要步骤：1.DNA提取，限制性内切酶切割成DNA片段。3.印迹，将进行DNA电泳的凝胶置于印迹设备中，缓冲液内含有碱，在印迹过程中DNA变性，变成单链DNA。凝胶上的DNA分子通过毛细管4.80℃烘烤1-2小时，DNA片段牢固结合到膜上。5.带有DNA的滤膜与杂交探针一起温育，探针与DNA结合。洗去没有结合的游离探针。6.用X光底片曝光后所得的放射性自显影图片,同溴化乙锭染色的凝胶谱带进行对照比较，便可鉴定出那一条限制片段是与探针核苷酸同源的。让含重组体的菌落或噬菌斑由平板转移到膜上并释放出DNA,变性分子生物学重要知识点总结并固定在膜上，再同DNA探针杂交的方法叫原位杂交。用途：用于在转化菌落中筛选带有目的基因的重组克隆四、RNA杂交常用方法NorthernRNA印迹杂交：将RNA分子从电泳凝胶转移到硝酸纤维滤膜或其它化学修饰的活性滤纸上，进行核酸杂交的一种实验方法，被检对象为RNA,用途：用来检查基因组中某个特定的基因是否得到转录。原理及步骤：提取总RNA、提纯分离mRNA、琼脂糖凝胶电泳分离RNA、转移至硝酸纤维素膜、杂交检测关于印迹技术的概念印迹是将DNA、RNA或蛋白质固定在固体支持物的过程。印迹的目的是减少待测物质的流动性，防止丢失、扩散，保持原有的位置，便于反复使用，容易进行斑点和序列分析，简化分离手续。Southern杂交、Northern杂交和Western印迹、Eastern印迹实际上都是印迹技术。但印记转移的目标物质不同，鉴别方法也不同。五、蛋白质印迹法(Westernbloting)Westernblotting分析(p189)是蛋白质分析的技术在基因表达研究中，应用非常广泛，因为蛋白质是基因的产物，研究蛋白质的变化来分析判断基因转录的高与低。步骤：细胞→提取总蛋白质→聚丙烯酰胺凝胶电泳→转膜(Westernblotting,常用醋酸纤维膜)→固定→用化学发光试剂标记(抗体抗原反应)分子生物学重要知识点总结→分析相对量以判断表达量的多少。第三节聚合酶链式反应(polymerasechainreaction,PCR)PCR是模拟体内DNA复制条件，应用DNA聚合酶反应，特异性扩增某一DNA片段的技术。体外程序化的DNA合成技术。1.增效PCR(boosterPCR)2.巢式PCR(nest转录PCR(retro-transcriptionPCR,简称RTPCR)5.不对称PCR6.反向PCR7、锚定PCR(AnchoredPCR,A-PCR)>先合成cDNA,并用末端脱氧核苷酸转移酶在其3'-可变区末端加上一个PolyG尾巴，所用引物是具5'-polyC尾巴，可以与PolyG尾巴结合，是一个固定点，无论其余部分序列如何，只识别片段末端，由此进行PCR扩增，叫锚定PCR。>锚定PCR主要用于分析具有可变末端的DNA序列.>PCR技术的应用1.遗传性疾病的基因诊断2.传染病的诊断(肝炎病毒)3.癌基因检测4.法医学(亲子鉴定)上的应用5.DNA测序6.基因克隆7.引入基因点突变，基因融合等第四节DNA多态性(DNAPolymorphism群体中每个个体(体细胞)的两套单倍体DNA是不完全相同的，一般每100～500bp就有一个是不相同的，它们多位于内含子序列中，表型并没有改变，这种表现称为DNA多态。常用做遗传分析中的标记。除一卵双生子外，没有两个个体的基因组DNA是完全相同的。分子生物学重要知识点总结DNA多态性有两类：1.位点多态性：是由于等位基因之间在特定的位点上DNA序列存在差异，也就是基因组中散在的碱基的不同，包括点突变(转换和颠换),单个碱基的置换、缺失和插突变是基因多态性的一种特殊形式，单个碱基的置换又称为单核苷酸多态性(singlenucleotidepolymorphism,SNP)。2.序列长度多态性：>又称可变数目变异串联重复序列(variablenumberoftandemrepeats,VNTRS),重复序列以各自的核心序列(重复单元)首尾相连多次重复，散在地分布于染色体上，以插入/缺失方式形成多态。>VNTR两侧的酶切位点固定，但两酶切点之间的串联重复拷贝数不同，酶切后产生不同长度的片段。PCR-SSCP(Single-StrandedConformationPolymorphroism)SSCP:单链构象多态性是指单链DNA由于碱基序列不同而引起构象差异，这种差异将造成相同或相近长度的单链DNA电泳迁移率不同。据此，可用于DNA中单个碱基的替代、微小的缺失或插入的检测。通常与PCR技术联合应用，称基因芯片，又称生物芯片，DNA芯片，DNA探针微阵列(Microarray)。它集成了大量的密集排列的基因探针，这些探针位于芯片的特定位点上，可与被荧光标记的若干靶核酸序列互补匹配，利用基因芯片杂交图象，可以确定杂交探分子生物学重要知识点总结针的位置，便可根据碱基互补匹配的原理确定靶基因的序列，实现核酸序列的分子识别。基因芯片能在同一时间内分析大量的基因，实现生物基因信息的大规模2.寻找基因功能3.基因型及单碱基多态(SNP)4.突变检测6.基因测序7.药物筛选几乎所有的生物学研究领域。作为一种高通量的基因检测方法，具有巨大的应用潜力。分子生物学重要知识点总结第五章原核生物基因表达调控一、基因表达(geneexpression):在一定调节机制控制下，基因通过转录和翻译而产生其蛋白质产物，或转录后直接产生其RNA产物，如tRNA、rRNA等的过程。·大多数基因的表达产物是蛋白质，部分基因如tRNA和rRNA基因表达产物是RNA。二、基因表达调控·围绕基因表达过程中发生的各种各样的调节方式都通称为基因表达调控.DNA水平包括基因丢失、基因重排、染色质的结构状态。RNA水平包括转录水平调控、RNA的转录后加工、mRNA从核内向胞浆转蛋白质水平包括翻译过程；翻译后加工的蛋白质的稳定性。三、基因表达的特性：1)时间特异性或阶段特异性2)空间特异性或组织细胞特异性1、时间特异性按功能需要，某一特定基因的表达严格按特定的时间顺序发生，称之为基因分子生物学重要知识点总结表达的时间特异性(temporalpecificity)。多细胞生物基因表达的时间特异性又称阶段特异性(stagespecificity)。■2、空间特异性(spatialspecificity)■在个体生长全过程，某种基因产物在个体按不同组织空间顺序出现，称之为基因表达的空间特异性(spatialspecificity)。■基因表达伴随时间顺序所表现出的这种分布差异，实际上是由细胞在器官的分布决定的，所以空间特异性又称细胞或组织特异性(cellortissuespecificity)。四、基因表达的方式·适应性表达(诱导和阻遏表达)1、组成性基因表达>指不大受环境变动而变化的一类基因的表达。如：DNA聚合酶、RNA聚合酶等代谢过程中十分必须的蛋白质或酶的表达。某些基因在一个生物个体的几乎所有细胞中持续表达，通常被称为管家基因如：微管蛋白基因、糖酵解酶系基因、核糖体蛋白基因2、适应性表达(诱导和阻遏表达)指环境的变化容易使其表达水平变动的一类基因表达。·诱导表达(induction)指在特定环境因素刺激下，基因被激活，从而使基因的表达产物增加。这类基因称为可诱导基因。·阻遏表达(repression)指在特定环境因素刺激下，基因被抑制，从而使基因的表达产物减少。这类基因称为可阻遏基因。在一定机制控制下，功能上相关的一组基因，无论其为何种表达方式，均需协调一致、共同表达，即为协调表达(coordinateexpression),这种调节称为协调调节(coordinateregulation)。五、基因表达调控的基本原理1.基因表达调控的多层次和复杂性四个基本调控点(1)基因结构的活化(2)转录起始：最有效的调节环节(3)转录后加工及转运(4)翻译及翻译后加工2.基因转录激活调节基本要素基因表达的调节与基因的结构、性质，生物个体或细胞所处的内、外环境，以及细胞内所存在的转录调节蛋白有关。三个基本要素：1)特异的DNA调节序列2)调节蛋白3)RNA聚合酶基因转录激活调节基本要素1、特异DNA序列原核生物的操纵子真核生物的顺式作用元件分子生物学重要知识点总结2、调节蛋白真核生物的顺式作用元件:是指可影响自身基因表达活性的特异DNA序列。通常是非编码序列。包括启动子、增强子及沉默子等是调节基因转录的蛋白因子，如原核生物的阻遏蛋白和CAP蛋白(降解物基因活化蛋白)、真核生物的基本转录因子和特异转录因子等。原核启动序列或真核启动子是由转录起始点、RNA聚合酶结合位点及控制转录的调节组件组成。启动序列影响其与RNA聚合酶的亲和力，而亲和力大小则直接影响转录起动的频率。六、基因表达调控的生物学意义1、适应环境、维持生长和增殖2、维持个体发育与分化基因表达调控●转录后水平上的调控》原核生物主要是在转录水平上调控基因的表达。>当需要某种基因产物时，就大量合成这种mRNA,当不需要这种基因产物时就抑制这种mRNA的转录，就是让相应的基因不表达。》通常所说的基因不表达，并不是说这个基因就完全不转录为mRNA,而是转录的水平很低，维持在一个基础水平(本底水平)。分子生物学重要知识点总结>基因表达完全关闭的情况使极为少见的。·在没有调节蛋白质存在时基因是表达的，加入某种调节蛋白质后基因活性就被关闭，这样的控制系统就叫做负控系统。·其调节蛋白质叫做阻遏蛋白●两种类型：负控诱导和负控阻遏·在没有调节蛋白质存在时基因是关闭的，加入某种调节蛋白质后基因活性就被开启，这样的控制系统就叫做正控系统。·其调节蛋白质叫做无辅基诱导蛋白(激活蛋白)(二)特殊代谢物调节基因表达的类型●一些基因在特殊的代谢物或化合物的作用下，由原来关闭的状态转变为工作状态，即在某些物质的诱导下使基因活化。●调节分解代谢的操纵子，同时受cAMP-CAP的活性调节●一些基因在特殊的代谢物或化合物的作用下,由原来开启的状态转变为关闭状态，基因的表达被阻遏.●调节合成代谢的操纵子(三)原核生物基因表达调控的特点●调节的主要环节在转录水平上进行分子生物学重要知识点总结●σ因子决定RNA聚合酶识别特异性●主要通过操纵子模式进行调节●阻遏蛋白对转录的抑制作用(阻遏机制)是普遍存在的负调控作用原核生物中基因的组织形式》几个作用相关的基因在染色体上串连排列在一起，由同一个调控系统来控制。>这样的一个整体称为一个操纵元二、弱化子对基因活性的影响在操纵区与结构基因之间的一段可以终止转录作用的核苷酸序列，当操纵子被阻遏时，RNA合成被终止，这段核苷酸起终止转录信号作用.2、弱化子作用机制RNA分子在分子内采用不同的碱基配对方式，形成不同的二级结构而参与调控。当不同的结构对是否允许终止存在差异时,改变二级结构可对转录终止进行调控三、降解物对基因活性的调节1、葡萄糖效应(降解物抑制作用)是指当葡萄糖和其它糖类一起作为细菌的碳源时葡萄糖总是优先被利用，葡萄糖的存在阻止了其它糖类的利用的现象。2、降解物对基因活性的调节葡萄糖通过降低cAMP的含量而抑制基因表达分子生物学重要知识点总结四、细菌的应急反应1、细菌的应急反应指细菌在恶劣生长环境中关闭tRNA和核糖体形成的能力。2、细菌的应急反应的机制鸟苷四磷酸(ppGpp)、鸟苷五磷酸(pppGpp)>诱导物：空载tRNA乳糖操纵子模型1、Z、Y、A基因的产物为一条多顺反子mRNAlacZ:编码β-半乳糖苷酶，它可以将乳糖水解为半乳糖和葡萄糖；lacY:编码半乳糖苷透性酶，它能将乳糖运送透过细菌的细胞壁；lacA:编码硫代半乳糖苷乙酰转移酶，进行乳糖代谢。>代谢激活蛋白(Cataboliteactivatingprotein,CAP)是cAmp的受体蛋白(cyclicAmpreceptorprotein,CRP)>cAmp-CAP复合物，是lac操纵元的正调控因子4、葡萄糖对lac操纵子的影响·葡萄糖腺苷酸环化酶活性降低ATP无法转变成cAMP不能形成CAP-cAMP复合蛋白RNA酶无法结合在DNA上结构基因不表达。·代谢物阻遏效应·研究认为葡萄糖的某些降解产物抑制lacmRNA的合成，这种效应称之为代谢物阻遏效应.特殊代谢物调节基因活性的类型●可诱导调节：调节分解代谢的操纵子，同时受cAMP-CAP的活性调节●可阻遏调节：调节合成代谢的操纵子●色氨酸操纵子主要参与调控一系列用于色氨酸合成代谢的酶蛋白的转录合成。当细胞内缺乏色氨酸时，此操纵子开放，而当细胞内合成的色氨酸过多时，此操纵子被关闭。●色氨酸操纵子的调控机制与乳糖操纵子类似，但通常情况下，操纵子处于开放状态，其辅阻遏蛋白不能与操纵基因结合而阻遏转录。●而当色氨酸合成过多时,色氨酸作为辅阻遏物与辅阻遏蛋白结合而形成阻遏蛋白，后者与操纵基因结合而使基因转录关闭。(一)弱化子在操纵区与结构基因之间的一段可以终止转录作用的核苷酸序列，当操纵子被阻遏时，RNA合成被终止，这段核苷酸起终止转录信号作用.(四)转录的弱化作用●mRNA转录的终止是通过前导肽基因的翻译来调节的。●在前导肽基因中有两个相邻的色氨酸密码子，故这个前导肽的翻译必定对tRNATrp的浓度敏感。(五)衰减子的生物学意义分子生物学重要知识点总结●活性阻遏物和非活性阻遏物的转变可能较慢，而tRNA负载与否可能更为灵敏；●氨基酸的主要用途是合成蛋白质，因而以tRNA负载情况为标准来进行控制可能更为恰当.●当细胞内氨基酸高于某一水平时，可以实现完全的阻遏；而只有低于这一水平时，才需用衰减子这个调节系统来进行调节，阻遏蛋白和衰减子调节机制都是为了避免浪费，提高效率。分子生物学重要知识点总结第六章真核生物基因表达调控基因表达(geneexpression)--基因转录及翻译的过程。rRNA、tRNA的合成属于基因表达DNA水平的调控转录水平的调控转录后水平的调控翻译水平的调控翻译后水平的调控真核基因组的结构特点1、在真核细胞中，一条成熟的mRNA链只能翻译出一条多肽链，不存在原核生