分子生物学复习资料

第一章绪论

分子生物学基本含义：从广义来讲，分子生物学是从分子水平阐明生命现象和生物学规律的一门新兴

的边缘学科。它主要对蛋白质及核酸等生物大分子结构和功能以及遗传信息的传递过程进行研究。从狭

义来讲，分子生物学的范畴偏重于核酸（或基因）的分子生物学，主要研究基因或DNA的复制、转录、表

达和调节控制等过程，当然其中也涉及与这些过程有关的蛋白质和酶的结构与功能的研究。

DNA重组技术：DNA重组技术（又称基因工程）是将DNA片段或基因在体外经人工剪接后，按照人

们的设计与克隆用载体定向连接起来，转入特定的受体细胞中勺载体同时复制并得到表达，产生影响受体

细胞的新的遗传性状。

信号转导：是指外部信号通过细胞膜上的受体蛋白传到细胞内部，并激发诸如离子通透性、细胞形状

或其它细胞功能方面的应答过程。

转录因子：是指一群能与基因5'端上游特定序列专一结合，从而保证目的基因以特定强度在特定时间

和空间表达的蛋白质分子。

RNA的选择性剪切：是指所有基因中的内含子并不是一次全部切去，而是在不同的细胞或不同的发育

阶段选择性剪切部分内含子，生成不同的mRNA及蛋白质分子，

基因组：指某种生物单倍体染色体中所含有基因的总数，乜就是包含个体生长、发育等一切生命活动

所需的全部遗传信息的整套核酸。

功能基因组：乂称后基因组，是在基因组计划的基础上建立起来的，它主要研究基因及其所编码蛋白

质的结构和功能，指导人们充分准确地利用这些基因的产物。

生物信息学：是生物科学和信息科学重大交叉的前沿学科，它依靠计算机对所获得数据进行快速高效

计算、统计分类以及生物大分子结构功能的预测。

结构分子生物学：就是研究生物大分子特定空间结构及结构的运动变化与其生物学功能关系的科学。

发展简史：

第一，萌芽阶段：DNA是遗传物质的证实。

第二，建立和发展阶段：DNA双螺旋模型和中心法则的建立。

第三，深入发展和应用阶段：①重组技术的建立和发展，②基因组研究的发展，③功能基因组研究的

发展，④基因表达调控机理的研究。

DNA重组技术的应用前景：

1、可用于大量生产某些在正常细胞代谢过程中产量很低的多肽。

2、DNA重组技术可以改变某些生物的基因组结构。

3、DNA重组技术还被用来进行基础研究。

两个重要的典型实验验证遗传物质是DNA不是蛋白质：肺炎双球菌DNA转化实验，T4噬菌体DNA

浸型细菌的实验

★★第二章染色体与DNA

第一节染色体

染色体：是指存在于细胞核中的棒状可染色结构，由染色质构成。染色质是由DNA、RNA和蛋白质形

成的复合体。染色体是一种动态结构，在细胞周期的不同阶段明显不同。

真核细胞染色体的特征：染色体位于细胞核的核仁内。在细胞分裂间期，染色体以较细H.松散的染色

质形式存在，只有在细胞分裂期，才可在光学显微镜下观察到棒状可染色的染色体。在染色体中，DNA与

组蛋白和非组蛋白完全融合在一起。

原核细胞染色体的特征：染色体位于类似“核”的结构一类核体匕染色体外包裹着稀疏的非组蛋白，

不含组蛋白；原核生物中一般只有一条染色体，且大都带有单拷贝基因，只有很少数基因（如rRNA基因）

是以多拷贝形式存在的；整个染色体几乎完全由功能基因和调控序列所组成。

ModernMolecularBiology现代分子生物学第二章染色体和DNA

真核细胞染色体的组成：（2种）蛋白质和DNA；（3种）组蛋白、非组蛋白和DNA。

非组蛋白：包括酶类及细胞分裂有关的一些蛋白。它们可能与DNA的结构、复制及转录等有关。包括:

高速泳动蛋白（HMG,可能与超噱旋结构有关）、DNA结合蛋白（可能是一些与DNA的复制或转录的关

的酶或调节物）、A24非组蛋白（肝脏中特有的一组蛋白，与H2A及泛素结构相似，功能不详）。

组蛋白：是染色体的结构蛋白，它与DNA组成核小体，是一类小的碱性蛋白。

组蛋白的特征：①进化上的极端保守（如H3、H4）；②无知织特异性；③肽链上氨基酸分布的不对称

性（赖氨酸、精氨酸含量丰富）；④组蛋白的修饰作用（甲基化、乙酰化、磷酸化）；⑤富含赖氨酸的组蛋

白H5（H5的磷酸化可能在染色质的失活过程中起重要作用）。

C.值（Cvahw）:一种生物单倍体基因组DNA的总量。

C-值矛盾（C-valueparadox）：基因组大小与机体的遗传复杂性缺乏相关性。

真核细胞DNA的种类：

1、不重复序列：在单倍体基因组中只有一个或几个拷贝的DNA序列。真核生物的大多数基因在单倍

体中都是单拷贝。

2、中度重复序列：每个基因组中10〜104个拷贝。平均长度为300bp,一般是不编码序列，广泛散布

在丰重复序列之间。可能在基因调控中起重要作用。常有数千人类似序列，各重复数百次，构成一个序列

家族。大多数高等真核生物的基因组都有10%〜40%的中度重复序列。

3、高度重更序列——卫星DNA：只存在于真核生物中，占基因组的1（）%~60%,由6~100个碱基组成。

卫星DNA均位于染色体的着丝粒。

染色质：是由许多核小体连成的念珠状结构。

核小体：是组成染色质的重复单位，每个核小体由约200（160〜250）bp的DNA,和H2A、H2B.%、

也各2个，以及一个H1组成。其中，H2A,H2B,%.H4各两分子组成八聚体的核心颗粒，H1控制DNA

进入和离开核小体

DNA多态性：指DNA序列中发生变异而导致的个体间核甘酸序列的差异，主要包括单核甘酸多态性

（SNP）和串联重更序列多态性两类。

真核生物基因组的结构特点：1、基因组庞大；2、大量重复序列的存在；3、大部分序列为非编码序列；

4、转录产物为单顺反子；5、真核基因是断裂基因：6、真核基因存在大量的顺式作用元件；7、DNA存在

多态性；8、具有端粒结构。

真核生物基因组庞大的原因：①存在大量的重复序列②大部分为非编码序列③其核生物的基因为断

裂基因，含有内含子结构

原核生物基因组的特点1、结构简练：其DNA分子绝大多数用于编码蛋白质，并且编码序列是连续的；

2、存在转录单元：功能上密切相关的基因构成操纵子或高度集中，并且可被一起转录；3、有重叠基因，

同一段DNA序列能携带两种不同蛋白质的遗传信息。

DNA的压缩步骤和比率：DNA—核小体一螺线管一超螺线管一染色体。对应压缩比为：7x6x

40x5=8400

第二节DNA的结构

DNA的一级结构：是指4种核甘酸的排列顺序，表示了该DNA分子的化学组成。又由于4种核甘酸

的差异仅仅是碱基的不同，因此又是指碱基的排列顺序。

DNA一级结构的基本特点：

1、由两条互相平行的脱氧核甘酸链盘绕而成；2、两条主链的脱氧核糖和磷酸由5,磷酸二酯键交互

连接而成，排在外侧，构成基本骨架；碱基位于内侧：3、两条链上的碱基通过氢键结合，形成碱基对，碱

基必须以A-T、C-G配对。

DNA的二级结构：是指两条多核甘酸链反向平行盘绕所生成的双螺旋结构。

DNA的高级结构：是指DNA双螺旋进一步扭曲盘绕所形成的特定空间结构。

超螺旋的生物学意义：

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ModernMolecularBiology现代分子生物学第二章染色体和DNA

①超螺旋可形成高度致密状态，从而得以容纳于有限的空间内。②活体中，DNA的构象是动态的。

B-DNA是一种稳定结构，引入负超螺旋可提高其能量水平，影响DNA结构变化。如有助于在特定区域的

结构转化、使DNA双链分开等。

DNA拓扑异构酶：1、功能：催化DNA分子拓扑异构体之间的相互转化。2、作用机制：切开磷酸二

酯键，在主链上造成切口，通过改变连接数（L）来改变超螺旋状态。3、分类：I型拓扑异构酶：每次切

开一股链。H型拓扑异构陋：每次切开双股链。既可消除负超螺旋，又可消除正超螺旋。需要ATP,使分

子L值每次变化±2。

正超螺旋（positivesupercoil）：由于双链紧缠而引起的超螺旋。

负超螺旋（negaivesupercoil）：由于双链松缠而弓I起的超螺旋。

①两种超螺旋的自由能均高于松弛状态。

②天然原核生物DNA都呈负超螺旋；

③在体外可形成正超螺旋，如加入滨乙锭，可引入正超螺旋。

第三节DNA的复制

半保留复制：每个子代分子的一条链来自亲代DNA,另一条则是新合成的，这种复制方式称为DNA的

半保留复制。对一个生物体而言，复制的起点是固定的，复制叉移动的方向和速度以双向等速为主。

半不连续复制：DNA在复制时，其中一条新生链是连续合成的，而另一条新生链的合成是不连续，称

为DNA合成的半不连续复制。

前导链；随着亲本双链体的解开而连续进行复制的链，称为前导链。

后随链：一段亲本DNA单链首先暴露出来，然后以与复制叉移动相反的方向、按照5,一3'方向合

成一系列短DNA片段，然后再将它们连接成完整的链，称为后随链。

冈崎片段：后随链不连续合成形成的短DNA片段。

复制叉：正在进行复制的复制起点呈现叉子的形式，称为复制叉。

复制眼：DNA复制的部分看上去象一只眼睛，称为复制眼。

复制子：生物体的复制单位称为复制子。

DNA复制的几种方式：线性DNA双链的复制（1）将线性DNA分子转变为环状或多聚分子（末端简

并性是前提条件，如T4噬菌体）：（2）DNA末端发夹结构的形成，如（草履虫的线性线粒体）；（3）在某

种蛋白的介入下，在真正的末端起始复制，（如中29噬菌体和腺病毒DNA）；

环状DNA双链（1）。型，如大肠杆菌质粒DNA的复制；（2）滚环型复制如：①X174在原点割切，

共价延伸，切下被替换的单链；（3）D-环形，如动物线粒体DNA的复制。

实验验证DNA半保留复制的方法：原理，母链中的全部置费为N15,然后让E.c。〃在仅含有N"的培

养基上进行复:制。

具体步骤：1、将大肠杆菌在仅含有做氮源的培养基上培养得到ISN-DNA,同时在含有I4N的培养

基中培养同种的大肠杆菌作为对照，取少量大肠杆菌细胞破碎在采用氯化钠密度梯度离心标记两种不同的

DNA形成的位置区带

2、将双链都是,5N标记的DNA的大肠杆菌转移到仅含有,4N做氮源的培养基中培养一代,

取出培养的大肠杆菌破碎进行离心，可得到离心区带在,4N和,;N的中间部位

原核生物DNA的复制

1、DNA双螺旋的解旋

①在拓扑异构酶I的作用下解开负超螺旋

②在解链酶共同作用，在复制起点处解开双链

③局部解开双链，就必须有单链结合蛋白（SSB）来稳定解开的单链，以保证核甘酸局部不会恢复成双

链

④接着由引发醐等组成的引发体作用于两条单链DNA上■:

DNA解旋过程中需要的酶有：拓扑异构酶I,解链酶，单链结合蛋白（SSB）

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ModernMolecularBiology现代分子生物学第二章染色体和DNA

DNA解旋过程中需要的各种酶：a、DNA解链酶，大部分解链前沿后随链模板的5'-3'方向并随着

复制叉的前进而移动；Rep蛋白是沿前导链模板的3'-5'方向移动。

b、单链结合蛋白（SSB）,作用是保证被解链酶解开的单链在复制完成前保持单链结构。其并没有解链

作用

c、DNA拓扑异构酶，在DNA复制过程中形成正超螺旋，拓扑异构酶能够消除解链造成正超螺旋的堆

积，消除阻碍解链进行的压力，使复制继续进行。

2、DNA复制的引发

①先由RNA聚合酶在DNA模板上合成一段RNA引物

②由DNA聚合酶从RNA引物3,端开始合成新的DNA链。

后随链的引发过程由引发体来完成，引发体由6种蛋白质n、n'、n\DnaB、C和I共同组成，6

种蛋白质合在一起形成引发前体，引发前体与引发酶进一步组装成引发体才能发挥其功效。

引发酶是dnaG基因的产物，是在特定条件下发挥作用的RNA聚合酶，仅用于合成DNA复制所需的

一小段RNA。

DNA的引发过程中需要的酶：引发酶，DNA聚合酶，RnaseI,DNA连接酶

3、DNA复制的终止：当复制叉遇到约22个碱基的重复性终止子序列（Ter）时，Tus-Ter复合物能使

DnaB不再将DNA解链，阻挡复制叉的继续前移，等到相反方向的复制叉达到后停止复制。

原核生物复制的特点：①只有一个复制原点，而真核生物可以有多个②在原核生物的复制原点处含有

串联重复序列，其中富含A-T碱基

原核生物DNA聚合酶的比较

性质聚合酶I聚合酶H聚合酶III

3,5外切+++

5~3,外切+———

新生链合成————+

生物学活性10.0515

DNA聚合酶I含有两个区域，一个为Klenow片段同时具有DNA聚合酶的活性和3'-5'核酸外切酶

活性，另一个为N端具有5'・3'核酸外切酶的活性（可以切除嚏噬二聚体和RNA引物）

DNA聚合酶II：具DNA聚合酶活性，但活力很低；具3'-5'核酸外切酶活性，可起校正作用，它

的主要生理功能是修复DNAo

DNA聚合酶III：具DNA聚合酶活性，活力较强；具3'-5'核酸外切甄活性，可起校正作用，它是

大肠杆菌DNA复制中链延长反应的主导聚合酶。

真核生物DNA的复制

真核生物DNA聚合酶的比较（有：“一”，无："+”）

DNA聚合酶

性质DNA聚合酶aDNA聚合酶BDNA聚合酶YDNA聚合酶6

£

亚基数4122〜321

在细胞

核内核内线粒体核内核内

内分布

线粒体DNA主要DNA

功能DNA引物合成损伤修复及制修复

复制复制酶

3,5外切酶的活

无无有有有

性

5。3,外切酶活性无无无无无

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ModernMolecularBiology现代分子生物学第二章染色体和DNA

真核生物DNA的复制的特点：1、真核生物每条染色体上可以有多处复制起始点。2、真核生物DNA

的复制一般为双向移动。3、真核生物的染色体在全部完成复制之前，各个起始点上DNA的复制不能再开

始。

自主复制序列（ARS）特点：真核生物DNA复制的起点，具有一个A区，该区含有11个A-T碱基对

的保守序列。

真核生物DNA复制的起始需要起始点识别复合物（originrecognitioncomplex,ORC）结合于ARS,ORC

是由6种蛋白质组成的启动复合物。

复制子工作的频率：1、在任意时刻，通常只有少数（＜15%）亚制子工作。2、只有一部分用于起始

复制，另有一部分有时使用。复制子的长度不是固定不变的

真核生物DNA聚合酶的分类和功能：DNA聚合酶a,主要功能是引物的合成，且具体有引发和延伸

链的双重功能；NDA聚合酶B,活性水平稳定，主要在DNA损伤的修复中起作用属于高忠实性修复酶；

DNA聚合酶6是主要负责DNA复制的酶参与前导链和后随链的合成;DNA聚合酶£与后随链的合成有关,

在DNA合成过程中核甘酸切除以及碱基的切除修复中起重要作用，此外它在细胞的重组过程中起作用；

DNA聚合酶丫在线粒体DNA复制中起作用

第四节DNA的修复

错配修复：又称甲基指导的错配修复，是按模板的遗传信息来修复错配碱基的，修复时先要区分模板

链和复制链。这是通过碱基的甲基化来实现的。

切除修复有两种：1、碱基切除修复。（切除碱基）2、核甘酸切除修复。（破坏磷酸糖甘键）

AP位点：在DNA修复过程中糖甘水解酶水解结合在五碳糖上的碱基在DNA链上形成的去喋吟或去

嗜咤的位点称为AP位点.

重组修复：机体细胞对在起始复制时尚未修复的DNA损伤部位可以先复制再修复。原理：先从同源

DNA母链上将相应核甘酸序列片段移至子链缺口，然后再用新合成的序列补上母链缺口。

DNA的直接修复：在DNA光解酶的作用下把在光下或经紫外线照射形成的环丁烷胸腺喀呢二体和6-4

光化物还原成为单体得过程。

SOS反应：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。主要包括：（1）DNA的修旦；（2）产生变异。

第五节DNA的转座

DNA的转座：又称移位，是由可移位因子介导的遗传物质重排现象。

转座子：存在与染色体DNA上可自主复制和移位的基本单位。

转座子的分类：1、插入序列（IS因子）：插入序列是最简单的转座子，不含有任何宿主基因，是细菌染

色体和质粒DNA的正常组成部分。2、复;合型转座子：具有IS模块，其它基因位于中央区；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。3、TnA家族转座

子：复合转座子，较大（〜5kb）,无IS类型元件。

IS因子的一般结构：a、长度较小（约1kb）；b、具有编码自身移动的能一转座前（transposase）；c、含

一对反向末端重复序列（invertedte门ninalrepeats）；d、在靶位点产生一正向重复序列。

转座的类型：1复制型转座：转入新位点的是原先元件的拷贝，即转座子作为可移动的元件被复制，2、

非复制型转座：座子作为一个物理实体从供体的一个位点转移到受体的一个位点；这种方式会在供体分子

处留下一个裂口。

转座子的遗传效应：1、引起插入突变。2、插入位点出现新基因。3、引起染色体畸变转座促进重排。

4、引起生物进化。

真核生物的转座子：1、玉米中的控制因子没有固定的染色体定位。2、果蝇中的P转座子

自主性因子：具有自主剪接和转座能力，可持续移动，造成的结果不稳定。

非自主性因子：不能自发转座，只有在基因组中存在同一家族的自主元件时，才能发生转座而变得不

稳定。

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ModernMolecularBiology现代分子生物学第三章生物信息的传递-从DNA到RNA

★★★第三章生物信息传递（上）一一从DNA到RNA

基因的表达：包括转录和翻译两个阶段，其中转录是基因衣达的核心步骤，翻译是基因表达的最终目

的。

转录：以DNA单链为模板，NTP为原料•，在依赖DNA的RNA聚合酶催化下合成RNA旌的过程。

模板链：或反义链，作为模板，按碱基互补配对原则转录成RNA的DNA链。

编码链：或有意义链，与模板链互补的非模板链，其编码区的碱基序列与转录产物mRNA的序列相同

（仅T、U互换）。

第一节RNA转录的基本过程

RNA转录的基本过程：模板识别，转录起始，通过启动子，转录延伸，转录终止。

模板识别：RNA聚合酶与启动子DNA双链相互作用并与之相结合的过程。

转录的起始：全酶-启动子形成闭合二重复合体；闭合复合体转变为开放复合体；整合进最初两个核昔

酸，形成一个磷酸二酯键，形成三重复合体。

通过启动子：在酶不需要移益时，即可加入9个核甘酸，但在加入核昔酸过程中，随时可能释放RNA；

起始成功后，释放出。因子。真核生物有三种RNA聚合酶，分别催化不同RNA的合成，每种酶的作用均

需一些蛋白辅助因子的参与，将这些因子称为转录因子。

转录延伸：RNA聚合酸释放J因子离开启动子后，核心酶沿模板DNA链移动并使新生RNA链不断伸

长的过程。

转录的终止：RNA聚合酶和RNA链从模板上释放，DNA恢复成双链状态。

转录因子TFs：真核生物转录起始过程中，除RNA聚合前之外的其它辅助因子统称为转录因子。

TFs帮助RNA聚合酶识别启动子。TFs（转录因子）必须先与DNA形成复合物，帮助RNA聚合酶定

位到转录起始的位点。RNA聚合酶和转录因子在DNA上的定位形成前起始复合物，由于转录因子的作用

复合物由封闭型转换成开放型。

第二节转录机器的主要成分

RNA聚合酶：RNA聚合酶主要以双链DNA为模板；RNA聚合酶是转录过程中最关键的酶；每个细胞

中约有7000jRNA聚合醉；任何时候大约2000~250（）个核心酶执行转录功能。

原核生物RNA聚合酶：由2个a亚基、一个B亚基、一个亚基和一个3亚基组成核心酶，加上一

个。亚基组成聚合酶全酶。□亚基可能与核心酶的组装及启动子识别有关。B亚基和B'亚基共同形成RNA

合成的活性中心。。亚基存在多种。因子，。因子负责模板链的选择和转录的起始。。因子辨认起始点，

延伸过程只需要核心酶的催化

真核生物RNA聚合酶:分三类HRNA聚合酶I：转录产物是45srRNA,经简介修饰后生成除了5SrRNA

外的各种rRNA。2、RNA聚合酶H：在核内转录生成hnRNA,经剪接加工后生成成熟mRNA被运送到细

胞质中作为蛋白质合成的模板。3、RNA聚合酶皿：转录产物是tRNA,5SrRNA,snRNA；其中snRNA

参与RNA的剪接。

对a-鹅膏草碱的敏感程

酌细胞内定位转录产物相对活性

度

RNA聚合酶I核仁rRNA50%〜70%不敏感

RNA聚合酶II核质hnRNA20%〜40%敏感

RNA聚合酶III核质tRNA约10%存在物种特异性

转录复合物：分为闭合二重复合体、开放二重复合体、三重复合体、转录延伸复合物。

DNA转录循环理论：1、NTP填补了开放的底物位点，并在活性位点形成磷脂键。2、处于聚合酶中心

的核酸发生位移，其是连接区a蜴旋结构由笔直变为弯曲再恢灾成为笔直状态，为卜.一轮RNA的合成留出

了空的底物位点。课本匕4

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ModernMolecularBiology现代分子生物学第三章生物信息的传递-从DNA到RNA

第三节启动子与转录的起始

RNA聚合酶与启动子的相互作用主要包括：启动子的识别，酶与启动子的结合，。因子的结合与解离。

启动子：是一段位于结构基因5,端上游区的DNA序列，能活化RNA聚合酶，使之与模板DNA准确

地结合并具有转录起始的特异性。

转录单元：是一段从启动子开始到终止了结束的DNA序列，RNA聚合酶从转录起始位点开始沿着模

板前进，直到终止子为止，转录出一条RNA链。

转录起始位点：是指与新生RNA链第一个核昔酸相对应DNA链上的碱基，研究证实通常为一个喋吟。

★原核生物启动子特征：①起点通常是一个喋吟。②起点上游10bp处，有一约6bp的保守区域，称

为-10区（也叫PribnowBox）,共有序列为：TATAA。③起点上游35bp处，有一约6bp的保守区，称

为-35区，共有序列为：TTGACAo④90%的启动子中，-1（）与-35区的距离在16-19bp之间；两个保守区

之间的序列并不重要，但距离很关键。

★真核生物基因中启动子特征：①TATAbox：位于RNA聚合酶II转录起点上游约-35~-25bp处的共

同序列TATAAA,绝大多数情况下全部是A-T碱基对，只有少数含有G-C。②CAATbox：在起点上游-78~-70

bp处还有另一段共有序列CCAAT,称为CAAT区。③GCbox：在起点上游-110、-80bp处有一段富含GC碱基

对的序列（GCCACACCC或GGGCGGG），称为GC区。④增强子：能强化转录起始频率的DNA序列,

*（记得补充第八章真核生物转录的调控处）真核生物启动子对转录的影响：①TATAbox是核心启动子,

控制转录的精确开始，②CAATbox上游启动子控制转录起始的频率

增强子的特点；（1）远距离作用；（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）有的增强子可对外部产生信号。

RNA聚合酶对启动子的识别是通过与碱基上的氢键供体和受体在一定距离内互补，形成氢键而实现的

启动子突变：下降突变：降低其结构基因转录水平的启动子突变，称为下降突变。上升突变：提高其

结构基因转录水平的启动子突变，称为上升突变。

第四节原核生物与真核生物mRNA特征的比较

原核生物mRNA的特征：a、半衰期短；b、许多mRNA以多顺反子的形式存在；c、无帽子和尾巴结

构

SD序列：原核生物起始密码AUG上游7~12个核甘酸处的6个核昔酸的保守序列，被认为在核糖体

-mRNA结合过程中起作用。

真核生物mRNA的特征：a、mRNA的5'端存在“帽子”结构；b、3'端存在poly（A）尾巴。

操纵子:一组相邻或相互重叠的基因，在基因转录时协同作用，这样一组基因称为操纵子。

基因的分子生物学定义：产生一条多肽链或功能RNA所必需的全部核昔酸序列。

帽子结构的作用：1、提高n】RNA的活性及稳定性；2、可能是蛋白质合成起始信号的一部分。

第五节终止与抗终止

不依赖于P因子的终止

合成的RNA尾部的序列（终止子）的特征：1、二重对称的序列形成发卡结构；在发卡结构的茎基部

富含G-C对；发卡结构可减缓或暂停合成。2、尾部有约4~8个连续的U；连续的A・U对使杂交链更容易

分离。

依赖于P因子的终止P因子是由rho基因编码，分子量为55KDa的蛋白质，其活性形式为六聚体，

在离体条件下有两种活性，一种是解螺旋酹的活性，另一种是NTP酶的活性。P因子可结合于自由RNA

链，并沿RNA链移动。结合在正在合成的RNA链的5'端，利用水解NTP释放的能量，从5'端向3'端

移动，当RNA聚合酶移动到终止子而暂停时，P因子达到RNA的3'-OH端追上并取代了停在终止位点

的RNA聚合酶，P因子的解螺旋活性使转录产物RNA链从模板DNA上释放，使转录终止。

第六节内含子的剪切、编辑及化学修释

不连续基因：真核生物基因除了与mRNA相对应的编码序列外，还含有一些不编码序列插在编码序列

之间，这些不编码序列在加工为成熟的mRNA时被去除，这样的基因称为不连续基因或断裂基因。

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ModernMolecularBiology现代分子生物学第四章生物信息的传递-从n:RNA到蛋白质

外显子：基因中与mRNA一致的序列，即编码序列。一个基因总是以外显子为起点和终点。

内含子：基因中编码序列之间的介入序列，在原初转录物加工为mRNA时被去除，即非编码序列。

真核生物RNA中的内含子结构的特点：①GU表示供体衔接点的5'端,AG代表接纳体衔接点的3'

端，把这种保守序列模式成为GMAG法则。②5'端有一保守序列（5'-GUPuAGU-3'）。③3'端剪接位

点AG的附近有一段富含嗑噬的区域，含有10~20个喀噬核昔酸。④3'端上游18〜50个核甘酸处，存在一

个序列为PysoNPys7Pu75APy96的保守区。

剪接体的组装和剪接过程：①、5结合在5,剪切位点。②、UzAF结合在多喘咤区。③、U?结合在分

支点，形成剪接前体进一步与U」、5、U6三聚体结合，形成60S剪接体。④、Ui释放，眺从内含子区移

到外显子区，Ue结合在5,剪切位点。⑤、U4释放，U6/U2催化5喇切，U5结合在3,剪切位点。⑥、U2/U5/U6

催化3,剪切，内含子释放。

组成性剪接：在高等真核生物中，内含子通常是有序或组成性地从mRNA前体中被剪接，这种剪接方

式称为组成性剪接。

变位剪接：又叫选择性剪接，指在剪接过程中可以有选择性地越过某些外显子或某个剪接位点进行变

位剪接，产生出不同mRNA,这种剪接方式称为变位剪接。

自我剪切的RNA：①、I类内含子：剪接主要是转脂反应，即剪接反应实际上是发生了两次磷酸二脂

键的转移。②、II类内含子：剪接主要存在于真核生物的线粒体和叶绿体rRNA基因中。

RNA的编辑：指某些RNA,特别是在mRNA中插入、删除或取代一些核甘酸残基，导致DNA所编码

遗传信息的改变，从而翻译出多种氨基酸序列不同的生白质。结果使成熟mRNA的核甘酸序列不同于前体，

也不同于DNA模板，使遗传信息在mRNA水平上发生改变。

介导RNA编辑的机制有两种：a、脱氨基作用（载脂蛋白mRNA的编辑）b、引导RNA指导的尿喘咤

插入或删除（尿甘酸的缺失和添加）

指导RNA：指导RNA编辑的小分子RNA,又称向导RNA。长度大约是6（）~8（）个核甘酸，中间有一段

与被编辑mRNA相当程度互补的序列。指导RNA上存在一些未能配对的腺喋吟，形成缺口，为插入尿喘

咤提供了模板。

RNA编辑的生物学意义：（1）校正作用；（2）调控翻译；（3）扩充遗传信息。

RNA的化学修饰具有位点特异性。途径包括：甲基化，去氨基化，硫代，碱基的同分异构化，二价键

的饱和化，核甘酸的替代。

核酶：是指一类具有催化功能的RNA分子，通过催化靶位点RNA链中磷酸二酯键的断裂，特异性地

剪切底物RNA分子，从而阻断基因的表达。

核酶的分类：根据催化功能可分为：剪切型核酶，剪接型核酶。

核酶的结果特点：核酶的二级结果为锤头结构。由三个茎构成，茎区是由互补碱基构成的局部双链结

构，包围着一个由1173个保守核甘酸构成的催化之心。核酶剪切通常发生在H位点。

★★★第四章生物信息的传递（下）一一从mRNA到蛋白质

蛋白质的生物合成步骤：（1）翻译的起始：核糖体与mRNA结合并与级酰-tRNA生成起始复合物。（2）肽

链的延伸：由于核糖体沿mRNA5,端向3,端移动，开始了从N端向C端的多肽合成，这是蛋白质合成过程

中速度最快的阶段。（3）肽链的终止及释放：核糖体从mRNA上解离，准备新一轮合成反应。

核糖体是蛋白质合成的场所。mRNA是蛋白质合成的模板。转移RNA是模板与氨基酸之间的接合体。

在合成的各个阶段有许多蛋白质、酶和其他生物大分子参与。

翻译：是指将mRNA链上的核甘酸从•个特定的起始位点开始，按每3个核甘酸代表•个氨基酸的原

则，依次合成一条多肽链的过程。

第一节遗传密码一三联子

遗传密码的破译：

1954,Gamov提出遗传密码的问题,4,=64；1961,Brenner&Crick：加入或减少1个或2个核昔酸

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ModernMolecularBiology现代分子生物学第四章生物信息的传递-从n:RNA到蛋白质

即可导致形成不正常的蛋白质；但加入或减少3个常常对蛋白质活性影响不大。

1961,Nirenberg：人工合成多聚尿啼咤核甘酸指导合成的多肽只含一种氨基酸-苯丙氨酸；1964,

Nirenberg：tRNA结合法。特异的氨酰“RNA可与核糖体-mRNA结合。mRNA可短至3个碱基。

密码：也叫三联子密码，mRNA上代表一个氨基酸或蛋白质合成及终止信号的核甘酸三联体。

★遗传密码的特点：1、密码的连续性。2、密码的简并性。3、密码的通用性与特殊性。4、密码子与

反密码子的相互作用。

密码子与反密码子的相互作用机制：摇摆假说，1）mRNA上密码子第一、二碱基与tRNA上反密码子

相应碱基形成强配对；密码专一性主要是由于这两个碱基的作用。2）反密码子的第一个碱基决定一个tRNA

能够解读密码子的数目。3）当一种氨基酸的几个密码子中，有头2个碱基中任一个是不同的，则必须有不

同的［RNA。

阅读框：读取由一系列三联体组成序列的三种可能方式之一。

可译框架：又叫可读框，指由起始密码子开始，到终止密码子结束的核甘酸序列。

简并：一个氨基酸由多个密码子编码的现象，称为简并。

同义密码子：对应同一个氨基酸的密码子称为同义密码子。

★起始密码子：密码子AUG与N-甲酰甲硫氨酸“RNA（tRNAfMct）结合，在原核生物中启动蛋白质

结合，因此AUG被称为起始密码子。

★终止密码子：UAA、UAG、UGA：终止密码子不编码任何氨基酸，也称为无义密码子，

第二节tRNA

tRNA的共同特征：1、存在经过修饰的特殊碱基。2、3,端均为CCA-OH。

★tRNA的结构：①二级结构：三叶草形。tRNA上的手臂：（1）受体臂：链两端碱基序列互补形成

的杆状结构；3,端有未配对的3〜4个碱基；3端的CCA,最后一个碱基2咱由羟基可被氨酰亿。（2）T6C

臂（环）其中巾表示拟尿喀咤，是1RNA分子所拥有的不常见核甘酸。（3）反密码臂（环）位于套索中央有

三联反密码子。（4）D臂（环）含有二氢尿喀呢。（5）多余臂（环）。②tRNA三级结构：tRNA折叠为L形，

与氨基酸结合的受体臂与反密码环相互远离，分别位于两端；不同的tRNA形状大体相同又有所差异。

★tRNA的功能：tRNA在蛋白质合成中为每个三联密码子翻译成级基酸提供了接合体，为准确无误

地将所需氨基酸运送到核糖体上提供了运送载体，它又被称为第二遗传密码。

每个1RNA与一特定的氨基酸特异共价结合生成有蛋白质合成活性的AA-tRNA（氨酰-【RNA）;含有一

个三核甘酸序列的反密码子，与mRNA上代表该氨基酸的密包子相互识别并配对。

密码子的识别仅决定于反密码子，而与氨基酸无关。

tRNA的种类：1、起始tRNA和延伸tRNA：特异地识别mRNA模板上起始密码子的tRNA叫起始

tRNA,其它tRNA统称为延伸tRNA。2、同工tRNA：代表相同氨基酸的不同IRNA。3、校正tRNA：通过

反密码子区的改变把正确的氨基酸加到多肽链上的（RNA。

无义突变：指某个核昔酸的改变使代表某个氨基酸的密码子变成终止密码子，使蛋白质的合成提前终

止，合成无功能或无意义的多肽，这种突变称为无义突变。

错义突变：指某个核昔酸的变化使一种氨基酸的密码变成另一种氨基酸的密码，这种突变称为错义突

变。

氨酰tRNA合成酶：是一类催化双基酸与tRNA结合的特异性酶。功能是：既要识别tRNA,又要能识

别氨基酸，它对两者都具有高度的专一性。

第三节核糖体

★核糖体的结构：

1、核糖体由大小两个亚基组成，存在形式为核糖体、核糖体亚基、多核糖体。2、核糖体蛋白组成：

核糖体上有多个活性中心，每个中心都由•组特殊的核糖体蛋白质构成。3、核糖体RNA（rRNA）：5SrRNA,

16SrRNA,23SrRNA,5.8SrRNA,18SrRNA,28SrRNAo4、核糖体有3个iRNA结合位点：A位点：氨

酰1RNA结合位点；P位点：肽酰tRNA结合位点；E位点：延伸过程中多肽链转移到肽酰tRNA上释放tRNA

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的位点。

★核糖体的功能：

1、核糖体小业基负责对模板mRNA进行序列特异性识别，如起始部分的识别、密码子与反密码子的相

互作用等，mRNA的结合位点也在小亚基上。2、大亚基负责携带AA及1RNA的功能，包括肽键的形成、

AA-tRNA与肽酰-tRNA的结合等，

核糖体上的活性位点：mRNA结合部位、结合或接受AA-lRNA部位（A位），结合或接受肽酰-tRNA

的部位（P位），肽基转移部位及形成肽键的部位（转肽酶中心）。

★第四节蛋白质合成的生物学机制

氨基酸的活化：氨基酸与tRNA结合形成氨酰-IRNA,反应在细胞质进行。tRNA末端最后一个碱基五

碳糖3'自由羟基（-OH）被氨酰化。

起始因子：蛋白质合成起始阶段特异地与小亚基结合的蛋白质。

★原核生物蛋白质翻译的起始：

第一步，30s小亚基首先与翻译起始因子IF-I,IF-3结合，通过SD序列与mRNA模板相结合。第二

步，在IF-2和GTP的帮助下，AMet-tRNAfMet进入小亚基的P位，tRNA上的反密码子与mRNA上的起始

密码子配对。第三步，带有tRNA、mRNA及3个翻译起始因子的小亚基复合物与50S大亚基结合，GTP

水解，释放翻译起始因子。

★真核生物蛋白质翻译的起始：

笫一步，Mct-tRNAiM5与40s小亚基相结合；接着核糖体上专一位点识别mRNA的帽子，使mRNA

与核糖体结合。第二步,帽子在mRNA与40S亚基结合过程中起稳定作用。带帽子的mRNA5,端与18SrRNA

的3,端序列之间存在碱基配对型相互作用。第三步，除了识别帽子结构以外，40S小亚基还能识别mRNA

上的起始密码子AUG。

真核生物与原核生物翻译起始的异同点：

真核生物翻译起始机制与原核生物基本相同,其差异是核糖为较大、起始因子较多、mRNA有m'GpppNp

帽子结构、Mct-tRNAMei不甲酰化，mRNA分子5,端的帽子和3,端的多聚A都参与形成翻译起始好合物。

肽链的延伸：

1、后续AA-tRNA与核糖体结合。2、肽键的形成。3、核糖体的移位。

延伸因子：是指在蛋白质合成中，每向肽链中加入一个氨基酸时，与核糖体周期性结合的蛋白质分子。

EF-Tu：帮助氨酰-tRNA进入A位点；EF-Ts：使EF-Tu恢复活性：EF-G：参与核糖体移位。

肽链的终止：肽链在延伸过程中，当终止密码子出现在核糖体的A位时，释放因子能识别终止密码子

并与之结合，水解P位上多肽链与tRNA之间的酯键。新生的肽链和tRNA从核糖体上释放，核糖体解体，

蛋白质合成结束。

蛋白质前体的加工：

1.N端也以或Met的切除：细菌蛋白质N端的甲酰基能被脱甲酰化的水解.，原核生物和真核生物N

端的甲硫氨酸在多肽链合成完毕之前被切除。2.二硫键的形成：二硫键是蛋白质合成后通过两个半胱氨酸

的氧化作用生成的。3.特定氨基酸的修饰：氨基酸侧链的修饰包括磷酸化、糖基化、甲基化、乙基化、羟

基化和陵基化等。4、切除新生链中非功能片段。

蛋白质的折叠：是指从多肽氨基酸序列形成具有正确三维空间结构的蛋白质。

分子伴侣：是介导新生肽链正确组装，成为成熟蛋白质，而本身却不是最终功能蛋白组成成分之一的

蛋白质分子。

热休克蛋白：是一类应激反应性蛋白，包括HSP70、HSP40和GrpE家族，广泛存在于原核和真核细胞

中。三者协同作用，促使某些能自发折叠的蛋白折叠成天然构象。

伴侣素：包括HSP60和HSP10,主要为非自发性折叠蛋白提供能折叠成天然构象的环境。

蛋白质合成的抑制剂：（抑制途径）

阻止mRNA与核糖体结合（氯霉素）；阻止AA-tRNA与核糖体结合（四环素）；干