分子生物学总结(朱玉贤版)

绪论

分子生物学的发展简史

Schleiden和Schwann提出“细胞学说”

孟德尔提出了“遗传因子”的概念、分离定律、独立分配规律

Mieschei•首次从莱茵河雄鱼精子中分离出DNA

Morgan基因存在于染色体匕、连锁遗传规律

Avery证明基因就是DNA分子，提出DNA是遗传信息的载体

McClintock首次提出转座子或跳跃基因概念

Watson和Crick提出DNA双螺旋模型

Crick提出了“中心法则”

Meselson与Stah用N重同位素证明了DNA复制是一种半保留复制

Jacob和Monod提出了著名的乳糖操纵子模型

Arber首次发现DNA限制性内切酶的存在

Temin和Baltimore发现在病毒中存在以RNA为模板，逆转录成DNA的逆转录前

哪几种经典实验证明了DNA是遗传物质？(Avery等进行的肺炎双球菌转化实验、Hershey

利用放射性同位素35S和32P分别标记T2噬菌体的蛋白质外壳和DNA)

第二章染色体与DNA

第一节染色体

一、真核细胞染色体的组成

(―)DNA:组蛋白：非组蛋白：RNA=1:1:(1-1.5):0.05

(-)蛋白质(组蛋白、非组蛋白)

(1)组蛋臼：H1.H2A.H2B.H3.H4

功能：①核小体组蛋白(H2A.H2B.H3.H4)作用是将DNA分子盘绕成核小体

②不参加核小体组建的组蛋白H1,在构成核小体时起连接作用

(2)非组蛋白：包括以DNA为底物的酶、作用于组蛋白的酷、RNA聚合酶等。常见

的有(HMG蛋白、DNA结合蛋白)

二、染色质

染色体：分裂期由染色质聚缩形成。

染色质：线性复合结构，间期遗传物质存在形式。

/常染色质（着色浅）

具间期染色质形态特征和着色特征染色质\

异染色质（着色深）

结构性异染色质兼性异染色质

（在整个细胞周期内都处于凝集状态）（特定时期处于凝集状态）

三、核小体

山H2A.H2B.H3.H4各2分子组成的八聚体和绕在八聚体外的DNA.一分

「H1组成。八聚体在中央,DNA分广盘绕在外，由此形成核心颗粒。，H1结合在核心

颗粒外侧DNA双链的进出口端，如搭扣将绕在八聚体外DNA链固定，核心颗粒之间

的连接部分为连接DNA.

核小体的定位对转录有促进作用

中期染色体由着丝粒、染色体臂、次缢痕、随体、端粒（由重复的寡核甘酸序列构成）

5部分组成。

染色单.体

省•”粒丁

核型：指染色体组在有丝分裂中期的表型，是染色体数目、大小、形态特征的总和。

第二节DNA

Chargaff定则：(1)同一生物的不同组织的DNA碱基组成相同

(2)一种生物DNA碱基组成不随生物体的年龄、营养状态或者环境变

化而改变

(3)[A]=[T]、总的噂口令摩尔含量与总的喀咤摩尔含量相同(|A+

GHC+TJ)

(4)不同生物来源的DNA碱基组成不同，表现在A+T/G+C比值的不同

(-)DAN的结构

一级结构：四种脱氧核糖核甘酸dAMP、dGMP、dCMP、dTMP,通过3f-磷酸二酯键

连接起来的直线形或环形多聚体。

某DNA分子的一条多核苜酸链由100个不同的碱基组成，其可能的排列方

式有4人100种

图2-1DNA多核甘酸蜷的一段

A.DNA多核苛酸片段B.线条式缩写C.文字式

右手螺旋:A-DNA、B-DNA(最常见)

二级结构：双螺旋结构左手螺旋:Z-DNA

B-DNA:（Watson-Crick）92%湿度下的钠盐结构

碱基平面与双螺旋的长轴相垂直，碱基间符合碱基互

补配对原则，相邻碱基对平面间的距离为0.34nm,

双旋旋的螺距为3.4nm,每圈螺旋有10个碱基对，

螺旋直径为2.0nm。A=T（两个氢键），G=C（三个

氢键），具大沟和小沟。

A-DNA:相对湿度75%以下的结构，每圈螺旋有11个碱基对，螺体较宽而短，碱基对与

中心轴的倾角也不同，呈19°大沟变窄、变深，小沟变宽、变浅°若DNA

双链中一条链被相应RNA替换，则变构为A-DNA。（基因表达）

Z-DNA:左手螺旋，螺距延长（4.5nm左右），直径变窄（1.8nm）,每个螺旋含12个

碱基对。螺旋骨架呈Z字形。（转录调控）

正超螺旋（左旋、双螺旋圈数增加而拧紧）

三级结构：双螺旋进一步扭曲形成超螺旋负超螺旋（右旋、减少而拧松，绝大多数）

White方程：L-T+W

L（Linkingnumber）：连环数或称拓扑环绕数，指cccDNA中一条链绕另一条链的总次

数。其特点是：（1）L是整数；（2）在cccDNA中任何拓扑学状态中其值保持不变；

（3）右手螺旋对L取正值。

T（Twistingnumber）:缠绕数,DNA一条链绕另一条链的扭转数即双螺旋的圈数。其

特点:（1）可以是非整数（2）是变量；

W（Writhingnuinbur）:扭曲数,即超螺旋数,指双螺旋分子在空间上相对丁双螺旋轴

的扭曲。特点是：（1）可以是非整数（2）是变量；

I型：转变超螺旋为松弛状态

拓扑异构酶（改变DNA拓扑异构体的L值）II型：引入负超螺旋&同I型

（二）DNA主要序列类型

高度重复序列（卫星DNA.分散高度重复序列）、中度重复序列、低度重复序列、反向

重复序列。

石婿油

（三）DNA的理化性质

诙白质

溶解度：微溶于水，钠盐在水中的溶解度较大。可溶

开环形及

于2-甲氧乙醇，但不溶于乙醇等一般有机溶剂，常用

线形DNA

乙醇从溶液中沉淀核酸。团环形

放较DNA

紫外吸收:DNA钠盐的紫外吸收在260nm附近有最

大吸收值

RNA

核酸的沉降特性（如右图）

（四）DNA的变性与复性

变性:DNA分子由稳定的双螺旋结构松解为无规则线性结构的现象，不涉及到其一级结构

的改变。

伴随变性，会发牛增色效应（紫外吸收明品增加）溶液粘度下降等现象.

熔解——DNA加热变性的过程。

溶解温度（Tm）:核酸加热变性过程中，紫外光吸收值达到最大值的50%时的温

度称为核酸的解链温度。（G+T含量越高Tm越大:DNA分子序列越均一，变形过

程温度范围越窄：溶液的离子强度较低时,Tm值较低。）

复性：热变性DNA一般经缓慢冷却后即可复性，此过程称之为退火

影响DNA复性的因素：①温度和时间②DNA浓度t，更性t③DNA顺序的更杂

性④DNA片段的大小⑤盐的浓度

K1/k值越大表明反应越慢

核酸外切陶

酶解：核酸核酸防：1型和III型限制性内切施（需要消耗ATP）、II型（不需要ATP）

DNA的复制

Meselson与Stah用N重同位素证明了DNA复制是一种半保留复制

（一）基本概念：

半保留复制：每个子代分子的一条链来自亲本DNA,另一条则来是新合成的，这种复制

方式称半保留复制。

半不连续复制:DNA复制时，一条链连续复制，另一条不连续复制，这种复制方式称

先导链：DNA复制时，连续合成的链后随链：不连续合成的链

冈崎片段：后随链复制中出现的不连续的DNA片段

复制子：从起始点开始至终止点而独立进行发制的单位（细菌只有一个，真核多个）

一个复制子只含一个复制起始点，启动单向复制or双向取决于起始点形成一

个复制叉。r两个。

（三）复制终止点：复制子中控制复制终点的位点。型一一大肠杆菌质粒DNA

（四）DNA复制的几种方式滚环型一一噬菌体

（五）线性DNA（单向、双向），环状DNAD环（D-loop）型——动物线粒体

（六）复制的过程（起始、延伸、终止）

不能从头开始，必须有引物

参与”制的酶：解旋随、DNA单链结合蛋白质、、引物陋、DNA聚合酶（I、H、HI）

连接酶，拓扑异构酶

单链结合蛋白（SSB）:防止被解链形成的单链重新配对或被核酸酶降解

引物酶（RNA聚合酶）引物是一段RNA分子

DnaB+DnaC+DNA复制起始区域+引物酶二引发体

DNA聚合酶（I、IKIII）

DNA聚合酶IDNA聚合酶nDNA聚合酶m

聚合活性+++

3J5,外切活性+++

5，-3唆卜切活性+■-

修复不详染色体DNA的复

校对制

功能去除引物、水解

DNA聚合酶有6个结合位点：模板结合位点；引物结合位点；引物3'—0H结合位点;

底物dNTP结合位点；5'-3'外切陋结合位点；3'-5'校正位点。

连接酶:DNA聚合酶只能催化多核甘酸链的延长，不能催化各片段间的连接，复制中的

单链缺口由DNA连接酶催化，但是它不能催化两条游离链的连接。

原核生物DNA复制的基本过程

(1)起始：包括DNA复制起点双链解开及RNA引物的合成(整个DNA复制过程中，只

有复制起始受细胞周期的严格调控)

(2)延长:DNA链的延长主要由DNA聚合酶HI催化

亚制义前进的方向

合成先守链

先导敬的引物

见物您合成斯的RNA引物

合成后随链

DNA聚合晦川催化

区崎片段的令成

合成下一个冈崎片段

引物

DNA聚合酶I切除RNA引物，

合成新的DNA片段城补缺口

连接％日闭缺口

图1373DNA的半不连续复制

(3)终止

1.真核与原核生物复制的区别：

2.原核生物单一起点；真核生物多起始点

3.真核生物复制速度比原核生物慢

4.原核生物催化先导链、后随链的酶相同；真核不同

5.原核细胞中引物酶与解旋酶相连：真核中引物酶与DNA聚合酶相连

6.真核生物的染色体在全部完成复制之前，各个起始点上的DNA的复制不能再

开始，而原核生物，复制起始点可以连续开始新的DNA复制，表现为虽只有一

个复制单元，但可有多个复制叉。

7.真核生物DNA复制的起始需要起始原点识别复合物（ORC）参与

在真核生物中主要有5种DNA聚合酶（a、8、丫、6、£）,一半都不具有核酸外

切酶活性。

端粒的复制：依赖于端粒酶（逆转录酶，由蛋白质和RNA组成）

端粒DNA

端聚HRNA

5'

V

5'---------TTGGGGTTG-OHV'

3'5'rAACCCCAAC、

y

移位

5'---------TTGGGGTTG-OH3"

3'5'厂AACCCCAAC

3'5',

DNA的损伤和修复与基因突变

（一）DNA的损伤

自发性损伤：脱噪吟、唯咤；碱基脱氨基作用；碱基的互变异构（烯醇式与酮式）、细

胞正常代谢产物对DNA的损伤

物理因素：高能离子化辐射（X射线、Y射线）；非离子化辐射（紫外线）

（二）化学因素：烷化剂；碱基类似物

（三）DNA损伤的修复

直接修复、切除修复、错配修复、重组修复、SOS修复

直接修复：常见的有光复活修复，作用于紫外线引起的DNA喀咤二聚体的损伤修复，由

DNA光复活酶识别并催化光复活反应。

切除修复：切除修复是指在一系列酶的作用下，将DNA分子中受损伤部分切除，然后以

另一条完整的互补链为模板，重新合成切除的部分，使DNA恢复正常结构

的过程。一一修复DNA损伤的主要方式

基本步骤：识别（核酸内切酶）、切除+修补（DNA聚合酶I）、连接（DNA

连接酶）

错配修复：区别模板链和新合成的DNA链是通过碱基的甲基化来实现的。刚合成的子

代分子中，亲代链甲基化，新合成链的GATC中的A未被甲基化，故子代

DNA暂时是半甲基化的，细胞发现错配碱基，首先切除未甲基化链上的错

配碱基。

重组修好：

（四）SOS修复：当DNA受到严重损伤，细胞为了生存诱发的一些复杂的反应。其诱

发了修复机制相关酶与蛋白质产生。

（五）基因突变

概念：在DNA分子碱基序列水平.上所发生的一种永久性、可遗传的变化。

点突变（转换——喀陡与唯呢，喋吟与噂吟、颠换一一嚏咤与喋吟）、缺失、插入

DNA的转座

转座子：基因组上可自主复制和位移的DNA片段，可以直接从基因组内的一

个位点移

到另一个位点，发生转座重组，从而改变染色体的结构。转座子的转移过程叫

转座。转座子每次移动时携带着转座必需的基因一起在基因组内跃迁，所以转座子又称

跳跃基因。

类型：简单转座子和复合转座子

结构特征：（1）结构中含有一个或多个开放阅读框，其中

有一个编码转座酶的

基因，这种酶催化转座子插入新的位置；

（2）两端有20-40bp的反向末端重复序列，末端重复序列是转座所必需的，因为它们是

转座前所识别的底物。

转座机制：

DNA聚合酶填补缺口

DNA连接酶封闭切口

转座作用的遗传学效应：1.引起插入突变2.产生新的基因3.产

生染色体畸变

4.引起生物进化

反转座子：以RNA为中间体进行转座

第三章RNA的合成

转录的概念与特点

转录：以DNA中一条链为模板，在RNA聚合酶催化下，以四种NTP为原料，合成RNA

的过程。

有两种方式：

DNA指导的RNA合成一一生物体内的主要合成方式。

RNA指导的RNA合成——病毒。

合成的RNA中，如只含一个基因的遗传信息，称为单顺反子；如含有几个基因的遗传信

息，则称为多顺反子。

・转录特点：

•不对称性：指以双链DNA中的一条链作为模板进行转录，该链称为模板链（无意

・义链、负链），另一条不作为模板的链称为编码链（有意义链、正链）

连续性:RNA转录合成时为连续合成一段RNA链，各条RNA链之间无需

再进行

连接。

•单向性：合成方向为5'-3，

•有特定的起始和终止位点：RNA转录合成时，只能以DNA分子中的某一段作为模

板

•转录可同时进行

DNA复制与转录的比较

相同点：

•都以DNA为模板

•碱基的加入严格遵循碱基配对原则

•都生成磷酸二酯键

・新链合成方向为5'-3'

不同点：

•复制需要引物，转录不需引物

•转录时，模板DNA的信息全保留，复制时模板信息是半保留

•转录时,RNA聚合函只有5'-3'聚合作用，无5'-3'及3'-5'外切活性

复制过程是整条染色体复制，而转录是有选择的，在某个时期，只有某个特定的基

因或一组基因被转录

复制--半保留，转录--不对称

转录反应体系：DNA模板,NTP,酶,Mg2+,Mn2+

合成方向：5'f3'

连接方式：3',5’磷酸二酯键

原核与真核生物RNA聚合酶蛆成与功能

（一）该酶在单链DNA模板以及四种核糖核苜酸存在的条件下，不需要引物，即可从

5f聚合RNA,

（二）原核

核心酶+全酶（a2BB'（。。）

核心酶：不能起始RNA的合成

（三）。:转录起始因子，识别转录起始开始部位

（四）作用：识别DNA分子中转录的起始部位，促进与模板链结合，催化NTP的聚

合，识别转录终止信号。

（五）真核

功能：识别DNA双链上的启动子

使DNA变性在启动子处解旋成单链

通过阅读启动子序列，RNApol确定它自口的轨录方向和模板链

达到终止子时，通过识别停止转录

启动子与终止子

（一）启动子

基因转录起始所必需的一段DNA序列，位于结构基因上游。启动子本身不转录

原核生物启动子：包括转录起始点、结合部位（・10区）、识别部位（・35区）、及二者之

间的间隔区。

-10区：位于起始点上游-10bp处,5'-TATAAT-3',AT较丰富，易于解链，为RNA

聚合酶结合部位。

-35区：位于-35bp处,5'-TTGACA-3',为RNA聚合酶识别位点

真核生物启动子：（三类）RNA聚合酶H识别的启动子包括基础元件、上游元件、应

答元件

（二）基础元件：包括TATAbox和起始子,TATAbox与-10区相似，是转录因子

与DNA结合部位

（三）上游元件：作用是提高转录效率，并不是所有的启动子必须的

（四）终止子

在基因编码区下游的可被RNA聚合酶识别和停止合成RNA的一段DNA序列

特点：富含GC与AT.形成发卡结构和连续的U区，以终止转录。

蛋白。因子辅助识别终止.信号，参与终I匕

大肠杆菌中的两类终止子：

强终止子：发夹结构，3'端上有6个U

弱终止子一需要P因子

原核生物RNA的合成

分为起始，延长、终止三个阶段

转录起始不需要引物

RNA按5；3,方向延伸

真核生物转录过程与原核生物的不同点

（1）转录在细胞不同位置进行

（2）原核只有一种RNA聚合酶,而其核细胞有三种聚合酶；

启动子的结构特点不同，真核有三种不同的启动子和有关的元件；

真核生物RNA聚合酶自身不能识别和结合到启动子上，需要转录因子先于启动子结合

后才能结合上去。

RNA转录后加工

rrRNA

原核真核都需要加工

原核：一般不需要加工，边转录边翻译

5咖帽

在转录过程中

真核：需要加工3咖尾

剪接-转录后进行

减少部分片段：切除5,端前导序列，3,端拖尾序列和中部的内含子

增加部分片段：5'加唱，3'加poly（A）,通过编辑加入一些碱基

（一）修饰：对某些碱基进行甲基化

（二）原核生物RNA转录后加工

（三）转录过程中几个结构基因利用共同的启动子和共同的终止信号，

转录形成一条成NA分子，一条mRNA链可编码几种不同的蛋白质。形成

的mRNA称为多顺反子Mrnao

（四）真核生物RNA转录后加工

tRNA加工：与原核生物不同的一点是先将内含子切除，再由连接酶将外

显子连接

mRNA加工：一个结构基因转录成一个mRNA分子且内含子与外显子

一起被转录

包括：5'末端加帽子、3'端多聚A尾、剪接去除内含子将外显子连接

5'末端加帽子：脱磷、加GTP、甲基化(细胞核内完成)

0型帽子：7一甲基鸟甘三磷酸吗n/7GpppN

I型、II型

3'端多聚A尾：poly(A)不为基因编程，由poly(A)聚合酶合成(细

胞核)

剪接：核内不均一RNA(hnRNA):为mRNA的前体，转录物中外显子

与内含子间隔排列，需经剪接加工后生成niRNA。

外显子：在真核生物基因中编码蛋白质的序列。

内含子：非编码蛋白的序列

内含子的类型发现的位置

GU・AG内含子真核细胞核mRNA前体

AU・AC内含子真核细胞核mRNA前体

5'端剪切点为GU；3'端剪切点为AG

核酶：具有酶的催化活性的RKA称为核随

第四章蛋白质的生物合成和转运

（一）翻译：从mRNA链上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。包括起始、延长、终止。

（二）参与蛋白质生物合成的物质

20种氨基酸、mRNA.tRNA.核糖核蛋臼体（RNA和核糖体）、辅助因子

（l）mRNA:超玄台密6马----AUG

（2）终止密码--UAA/UGA/UAG

（3）通用性与特殊性（人线粒体中，UGA不是终止码，而是色氨酸的密码

子）

（4）简并性（一种以上密码子编码同一个氨基酸）

（5）摆动性（前两个碱基决定其专一性，第三位碱基可有变异）

（6）连续性和方向性

（7）不重叠性

tRNA:（1）具反密码子识别mRNA上密码子，反密码子阅读方向5'~3',

反密码子第一位碱基与密码子第三位碱基配对。

（2）携带氨基酸，氨基酸结合在IRNA3'端CCA的位置。一种氨基酸可被几种（RNA

携带，一种IRNA只携带一种氨基酸JRNA以所运氨基酸命名，如携带丙氨酸的叫丙氨酸一

tRNA,结合氨基酸后，成为丙氨酰一tRNA。

（3）连接多肽链和核糖

核糖核蛋白体：蛋白质肽键的合成就是在这种核糖体上进行的。一类附着于粗面

内质网，参与分泌蛋白的合成。另一类游离于胞质，参与细胞固有蛋白质的合成。

原核生物与真核生物核糖体组分

核糖体亚基rRNAs

细菌

70S50S23S

5S

30S16S

哺乳动物

80S60S28S

5S

5.8S

40S18S

核糖体上活性位点

肽酰-tRNA结合部位延伸中氨酰4RNA结合部位

所以tRN瞄动顺序是AA位点到P位点再到E,通渥码子与反密码予ffl互作用保证反

应正向进行不会雌。

（二）蛋白质合成的过程

氨基酸的活化与转运、多肽链合成的起始、肽链的延长、肽链合成终止、折叠与

加工

（1）氨基酸的活化与转运：氨酰-tRNA合成酶催化氨基酸的活化和与特异的

tRNA结合

（2）多肽链合成的起始：辨认起始密码子，核糖体与mRNA.第一个氨酰-tRNA.

起始因子结合形成起始复合物。

原核生物中：真核生物中：

起始氨基酸是：甲酰甲硫氨酸甲硫氨酸

起始AA-tRNA是:fMet-tRNAfMetMet-tRNAMet

（3）原核起始tRNA:tRNAf真核生物起始:iRNAi延伸：tRNAm

⑷肽链的延长一一结合、转肽、移位

肽链合成的终止：当核蛋白体A位出现终止密码后，多肽链合成停止，肽链从肽

酰一tRNA中释出，mRNA.核蛋白体大小亚基等分离

真核生物与原核生物蛋白质合成的异同

（1）起始

核糖体为80S

用于起始的氨酰-tRNA为Met-tRNAMet（甲硫氨酸没有被甲酰化）

起始因子较多

mRNA的5,端帽子结构和3'端polyA都参与形成翻译起始复合物

（三）蛋白质合成的抑制剂

<1）抗生素类阻断剂

,链霉素、卡那霉素、新霉素

/抑制G-蛋白质合成的三个阶段：

/①阻止起始复合物的形成，使氨基酰tRNA从复合物中脱落；

/②在肽链延伸阶段，使氨基酰tRNA与mRNA错配；

/③在终止阶段，阻碍终止因子与核蛋白体结合，使已合成的多肽链

无法释放，-而且还加制70S核糖体的解离。

/四环素和土霉素

①作用于细菌内30S小亚基，抑制起始复合物的形成；

/抑制氨基酰IRNA进入核糖体的A位，阻滞肽链的延伸；

/影响终止因子与核糖体的结合，使已合成的多肽链不能脱落离核糖体。

/氯霉素一广谱抗生素。

/①与核糖体上的A位紧密结合，因此阻碍氨基酰IRNA进入A位。

/②抑制转肽酶活性，使肽链延伸受到影响，菌体蛋白质不能合成，因此有较

强的抑菌作用

/喋吟霉素

/代一些氨基酰IRNA进入核糖体的A位，当延长中的肽转入此异常A位时,

容易脱落，终止肽链合成。

/白喉霉素

（2）干扰素对病毒蛋白合成的抑制

（五）干扰素是真核细胞感染病毒后能分泌的一类有抗病毒作用的蛋白质，能

抑制病毒的繁殖。

（六）扰素诱导的蛋白激酶使真核eIF2磷酸化失活

（七）蛋白质的运转

分泌蛋白一翻译•转运同步机制；细胞器需要•翻译后转录机制

（1）翻译-运转同步机制

信号肽假说

信号肽：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

•假说的基础：蛋白质定位的信息存在于该蛋白质自身结构中，并且通过与膜

上特殊受体的相互作用得以表达

（2）假说的内容：蛋白质跨膜运转信号也是由mRNA编码的。在起始密码子

后，有一段编码疏水性氨基酸序列的RNA区域，这个氨基酸序列就被称

为信号序列。信号序列在结合核糖体上合成后便与膜上特定受体相互作用,

产生通道，允许这段多肽在延长的同时穿过膜结构，因此，这种方式是边

翻译边跨膜运转。

（3）当翻译进行到50-0个氨基酸后，信号肽开始从核糖体上露出，被糙面内

质网上受体识别并结合，信号肽进入内质网后，被水解，正在合成的新生

肽随之通过蛋白孔道穿越磷脂双分子层，当核糖体移至终止子，蛋白质合

成结束，膜上的蛋白通道消失，核糖体重新处于自由态。

翻译后转运机制：线粒体蛋白质跨膜运转、叶绿体蛋白质的跨膜运转

（四）蛋白质的降解

泛素——蛋白酶体系统，包括两个主要步骤：底物蛋白的泛素化标记（2）

蛋白酶体水解底物蛋白

（1）底物蛋白的泛素化标记

A.泛素激活酶（E1）活化泛素形成E1.泛素复合物.消耗1分子ATP；

B.泛素载体蛋白（E2）催化泛素分子从E1转到E2,形成E2.泛素复合物，

释放出E1；

C.在泛素蛋白连接酶（E3）的催化下，泛素分子羟基末端与底物蛋白肽链

中某些赖氨酸侧链上的£一氨基形成异肽键；

D.第二个泛素分子竣基末端与第一个泛素分子48位赖氨酸侧链的£一氨

基连接，以后的泛素分子以相同方式连接，最终形成多聚泛素分子的蛋

白链标记。

（2）蛋白酶体水解底物蛋白

A.具调节活性的19s蛋白复合体使底物蛋白去折叠，并通过蛋白醐体受

体端裂隙进入20S内部；

B.具催化活性的20S蛋白复合体将底物蛋白降解为小片段，小片段的释放

方式还不太清楚。释放出的泛素分子可被循环利用。

第五章原核生物的基因表达调控

基因表达：从DNA到蛋白质或功能RNA的过程。

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

达调控一基因/染色体水平、转录水平的调控、转录后的调控、翻

译水平、翻译后水平的调控

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

•。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

顺式作用：不转变为任何其他形式（RNA或蛋白质）而只以DNA形式在原来位

置起作用，仅影响与其紧密相连的DNA序列。

顺式作用元件：对基因表达有调节活性的DNA序列，其活性只影响与其自身同

处在一个DNA分子上的基因。通常不编码蛋白质，多位于基因旁侧或

内含子中。包括启动子，增强子，沉默子等。

反式作用：编码产物从合成地点扩散到其他场所起作用的过程。

反式作用因子：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。调节基因编码的产物。多为转录因子。

组成蛋白：细胞内有许多种蛋白质的数量几乎不受外界环境的影响，这些蛋m质

称为组成蛋白。

调节蛋白：是一类特殊的蛋白质，它们可以影响一种或多种基因的表达。（正调

节蛋白和负调节蛋白，前者是激活蛋白，后者是阻遏蛋白。）

基因表达的方式

­组成性基因表达

•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娶合

酶等代谢过程中十分必须的蛋白质或酶的表达。

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。

1.负调控negativeregulation

•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

2.正调控positiveregulation

•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）

•两种类型:正控诱导和正控阻遏系统

特殊代谢物调节基因表达的类型

•1.可诱导调节

•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的活性调节一一乳糖操纵子

•2.可阻遏调节

•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一一色氨酸操纵子

细菌的应急反应的机制：

应急信号：鸟背四磷酸（ppGpp）、鸟甘王磷酸（pppGpp）

诱导物：空载tRNA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

操纵子：由操纵基因以及相邻的若干结构基因所组成的功能单位，其中结构基

因转录受操纵基因控制

乳糖操纵子模型——代谢型操纵子

lacZ:编码B-半乳糖甘酶，它可以将乳糖水解为半乳糖和葡萄糖；

lacY：编码半乳糖在透性酶，它能将乳糖运送透过细菌的细胞壁；

lacA：编码硫代半乳糖甘乙酰转移酶，进行乳糖代谢。

2.0区就是阻遏物结合区

3、lacP（启动子区）：从I基因结束:到mRNA转录起始位点止，有cAMP-CAP

结合区

•4.cAmp-CAP

•代谢激活蛋白（CAP）是cAmp的受体蛋白（CRP）

cAmp-CAP复合物，是lac操纵元的正调控因子

5.葡萄糖对lac操纵子的影响

••葡萄糖存在时腺昔酸环化酶活性降低,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.

trp操纵子的阻遏调控机制一一合成代谢

trpPtrpOtrp£trpPtrpCtrpBtrpA

I

o

[-------1i-------1

TrpR（无活性）

图1677TrpR^Trp激活后可阻遏trp操姒子的转录

•结构基因EDCBA

•色氨酸