药学分子生物学1-5章考试重点归纳.doc

绪论分子生物学：是在分子水平上研究生命现象的科学，是现代生命科学的“共同语言”，核心内容是通过对生物的物质基础核酸、Pr、E等生物大分子的结构、功能及其相互作用等的研究阐明生命分子基础从而探索生命的奥秘。一 核酸的分子结构、性质和功能核酸的变性：指核酸双螺旋氢键的断裂，变成单键并不涉及共价键的断裂。Tm：将DNA双螺旋失去一半时的温度称为该DNA的。核酸的复性：变性DNA在适当的条件下又可使两条彼此分开的链自发重新缔合成为双螺旋结构的过程称为核酸的复性。核酸的杂交：序列互补的单链RNA和DNA/DNADNA/RNARNA根据碱基互补借助氢键相连而形成双链杂交分子的过程。杂交分子：两条链来源不同的已复性的DNA分子。反义核酸：根据碱基互补的原理,利用人工合成或细胞中天然存在的DNA或RNA片段(或其化学修饰的衍生物)与目的靶序列核酸结合，通过空间位阻作用或诱导RNAase活性的降解作用，在复制、转录、剪接、mRNA转运及翻译等水平上，抑制或封闭目的靶基因的表达。RNA干扰：正义链和反义链RNA组成的长约2125bp的双链RNA可有效抑制靶基因的表达的现象。小干扰RNA：一条短小的单链RNA与一条mRNA的互补区发生碱基配对作用，从而阻遏这条mRNA的表达，具有这种作用的短小单链RNA称为小干扰RNA。MicroRNA：是一种大小约2125个碱基的单链小分子RNA，是由具有发夹结构的约70-90个碱基大小的单链RNA前体经过Dicer酶加工后生成。DNA的结构与功能一级结构：DNA的基本组成单位，物种差异根本原因；二：双螺旋模型，两条脱氧核苷酸链以反向平行，碱基堆积力氢键离子键，活性BAZ；三：超螺旋、三链DNA第三股碱基可与Watson-Crick碱基对中的嘌呤碱形成Hoogsteen配对和寡嘌呤核苷酸间同向平行可来自分子内或分子间、拓扑异构酶一条链产生切口使松弛无需ATP/两条链使超螺旋化需ATP。功能：生物遗传信息的携带者，遗传变异的物质基础，与生物信息传递及蛋白质的生物合成密切相关。RNA的结构与功能一级：AUGC；二：茎-环结构；三：单链、环状结构、双螺旋相互作用。功能：遗传物质；转录；转运；识别；催化。mRNA转录Pr翻译的模板tRNA转运Aa识别rRNA构成核糖体Pr合成场所（5、16、23s/5、5.8、18、28s）sRNA（snRNA参与hnRNA剪切、转运；U-snRNA；gRNA对mRNA前体分子的编辑起指导作用）对基因表达和细胞功能有调节作用miRNA、siRNA催化活性-酶携带遗传信息-RNAV。核酸的分子杂交的原理核酸的变性与复性。小RNA的在药物研究中的应用靶实验siRNARNAi药物ep.老年视黄斑退化、肌肉萎缩性侧索硬化症、类风湿性关节炎、肥胖症。二 染色质、染色体、基因和基因组顺反子：在反式结构中不能互补的各个突变位点在染色体上所占的一个区域就叫一个。等位基因：染色体同一基因座上同一基因的不同突变型。复等位基因：某个基因座上不同等位基因的总数超过一对，被称为如人血型基因。野生型基因：在自然群体中往往有一种占多数的（被视为正常）等位基因称为。断裂基因：基因的编码序序列由若干非编码区域（间隔序列）隔开，使阅读框不连续，这种基因称为断裂基因。外显子:基因的编码序列，即DNA分子中编码mRNA某一部分序列的区域。内含子:位于编码序列之间，能被转录成前体转录物却不能成为mRNA组成成分的序列，即被切除的部分。基因家族：真核细胞的基因组中有许多来源相同、结构相似、功能相关的基因，这样一组基因为。超基因家族：有些特殊的基因家族，各成员之间没有相同的功能，核苷酸序列的同源性程度也不高，但他们编码的蛋白质亚结构域却是彼此相关的，称为如免疫球蛋白超基因家族。假基因：基因家族中不能产生有功能基因产物的基因。重复序列：真核生物除了一些基因家族中的重复基因（能称为基因）外，还有大量的重复序列或重复DNA，按照在基因组中出现的频率，可分为：低度重复序列、中度重复序列、高度重复序列。分子标记：RFLP限制性片段长度多态性：限制性内切酶能识别和切割特异核苷酸序列,由于DNA某一位点上的变异有可能引起该位点特异性的酶切位点的改变，当用限制性内切酶处理不同生物个体的DNA时，致使酶切片段长度发生变化，个体间出现限制性片段长度的差异。MS（微卫星）：重复单位6-9bp常见为（AC）n和（TG）n。重复次数10-60词，总长度小于150bp，有高度多态性的DNA。SNP（单核苷酸多态性）：同一物种不同个体基因组DNA的等位序列上单个核苷酸存在差异的现象。比较的是DNA相同序列长度里的单个碱基的差别。染色质和染色体形态,结构和组成染色质：形态a常松散解旋的纤维丝b异高度卷曲紧缩的框状结构，直径100-250nm。结构，一核小体；二螺线体；三超螺线体；四中期染色单体。组成，核小体（核心组蛋白H2A、H2B、H3、H4连接组蛋白H1）。功能：遗传的物质基础，在遗传信息的贮存、传递及Pr合成起重要作用。染色体：形态，单一环行双链。结构，染色单体、着丝粒、副缢痕、随体、核仁组织区、复制子与复制起始点、端粒。化学组成相同，DNA、组蛋白、非组蛋白、少量RNA（cRNA）和酶。功能：遗传的载体，进行DNA复制和RNA转录。原核、真核基因组特点原核：基因组较小；几乎无蛋白质与核酸结合；有操纵子结构；有单、多拷贝两种形式；有重叠基因；多顺反子。真核：基因组较大；和蛋白质结合形成染色体且是多条；有重复序列；以单、多拷贝两种形式存在；基因不连续；基因家族化-最显著特征之一；DNA片段可以重排；单顺反子。人类基因组计划研究内容构建基因组的遗传图谱构建基因组的物理图谱测定基因组DNA的全部序列绘制基因组的转录本图谱分析基因组的功能。三 可移动的遗传因子和然的体外的遗传因子转座子：原核生物和真核生物基因组中可从一个部位转移到另一个部位的DNA序列。复合转座子：由中心区域及其两侧的IS原件构成的“臂”所组成的较大的转座子。同源重组：指发生在两条DNA的同源序列之间,涉及的是大片段同源DNA序列的交换。只要两条DNA序列相同或相近就可以在序列任一点发生同源重组。位点特异性重组：指不依赖于DNA序列的同源性,而依赖于能与某些酶相结合的特异DNA序列的重组。VDJ重排：H链可变区的D基因的任一段与J基因拼成DJ基因后再与V基因任一段相结合形成新基因的过程。原核生物转座子的分类和转座特征插入IS序列:末端含反向重复序列,识别的靶点大多5-9bp，含编码转座酶基因；复合转座子:中间为标记基因，两侧臂是两个同向重复或反向重复的IS序列；转座子A家族：长约5kb,两端长约38bp的反向重复，携带抗性基因和转座酶基因，携带编码转座酶和解离酶基因；转座噬菌体：包括Mu和D108两种噬菌体，侵入的Mu可在溶源化过程插入寄主DNA任意部位（盲目转录），造成靶点倍生，原噬菌体两侧各有一个5bp的靶点重复序列。转座子的共同特点：a都有一个保守结构b有一个或多个开放阅读框c两端有反向末端重复序列d转座后靶位点重复是正向重复e编码与转座有关的蛋白f可以在基因组中移动。遗传重组的分类：根据重组过程中涉及DNA序列和Pr因子的要求不同分为同源重组、位点特异性重组、转作作用、异常重组。同源重组的分子机制和酶学Holliday模型切断：两条配对DNA双链间的同源链在相应位点断裂，切开后形成的切口是游离末端可移动交叉：两条有切口的单链分别离开原互补链并与另一双链中的互补链配对，DNA连接酶封闭切口形成新的分子间的磷酸二酯键。这样所得的一对双链分子称为联合分子，一条DNA链从自身双链交叉到凉意双链分子的位点称重组位点分子迁移：重组位点可沿双链向DNA分子任意方向迁移，原来的碱基对被解开在形成新的碱基对，迁移即两条DNA间交叉的同源单链互置并扩展异源双链区Holliday交叉的上/下半部经180旋转成一去交叉结构的中间体拆分：从中间体中间切断（a切口在中间体形成过程中一直保持完整的一对同源染色单链-互交重组b曾被切开过）再重新连接将交叉拆成两独立DNA双链。双链断裂DSB：受体双链DNA断裂：同源重组由能切开两条双链DNA的其中一条受体双链DNA的核酸内切酶启动。这个切口在核酸外切酶的作用下被扩大成间隙单链入侵形成D环：扩大成间隙产生3单链端，这个3游离端攻击另一条供体双链DNA的单链同源区域，这称为单链入侵。异源双链DNA形成时产生一个D环，即供体双链中的一条链被置换，D环随着DNA修复合成而延伸，以3端为引物产生双链DNA。最终，D环大到足以对应于受体染色单体上的整个缺口长度。当突出的单链接触到缺口的远端，互补的单链序列复性，于是缺口的两端都有异源双链DNA，而缺口本身则被单链D环补上缺口区域修复：缺口区域双链的完整性可以被以左边的3端作为引物的修复合成系统所修复分支迁移：分支迁移把这种结构变为一个有着两个重组位点的分子。RecBCD核酸酶解旋酶ATP酶活性；RecA重组蛋白NTP酶结合单链/双链DNA活性促同源联会链入侵；RuvAB具解旋酶作用,推动Holliday中间体分支迁移；RuvC 具有内切酶活性,拆分Holliday中间体。噬菌体的整合与切离机制POP/attp+BOB/attBInt、IHF/Int、IHF、XisBOP/aatL+POB/aatR整合整合酶Int与DNA和E.coilDNA复合物的形成，联会或附着点/att位点联合链交换，两条链形成Holliday连接，机制不同于同源重组拆分中间体形成重组分子【Int噬菌体DNA的插入、原噬菌体的切离、拓扑异构酶活性（剪接DNA时提供能量，不ATP）；IHF对整合起促进作用】切离发生在原噬菌体两端attL（BOP）和attR（POB）之间产生噬菌体环状DNA和细菌DNA。重组后噬菌体att位点恢复为attP（POP）和attR（BOB）【Xis切除酶与Int结合成复合物与BOP和POB结合是两者间相互作用和重组，Xis-Int不能催化POP和BOB间的重组】VDJ重排简单机制-12/23规则RAG-1和RAG-2基因编码的产物Rag-1和Rag-2在12bp或23bp信号序列（RSSs）附近DNA处引入一单链缺口，新形成的3-OH与互补链形成磷酸二酯键去除两个编码序列间的间隔序列在编码链的两个末端形成发夹结构Artemis与DNA-PKcs结合获得切割发夹结构的核酸内切酶活性，打开发夹结构加入或删去碱基使DNA链末端变成平端两个编码区以精确的机制连接四 DNA的复制、突变、损伤和修复复制子：一个复制子是一个复制单位,包括复制所需的控制元件、起始点和终点。复制叉：DNA分子复制时形成的Y行结构。先导链：DNA复制时按53连续合成的链。后随链：先按35合成若干短DNA片段最后通过DNA连接酶连接形成。DNA聚合酶I 和酶III的特点polRNA引物去除&修复作用，只有一条多肽链，具有53DNA聚合酶、35和53核酸外切酶、内切酶活性，切口平移、链的置换、模板转换、温和Pr水解反应多肽链断成两部分；pol在先导链后随链的引物上进行DNA链的延伸，寡聚酶，有DNA聚合酶活性35核酸外切酶激活活性。DNA复制过程的酶学问题，即参加DNA复制解旋酶DNA复制时首先由水解ATP,沿53方向解开DNA双链单链DNA结合蛋白SSB与解旋的单链结合，防止单链被酶水解及重新弥合成双链（原核中与DNA结合表现出协同效应a相互作用b1st和DNA结合能提高DNA与亲和力）引物酶合成短的RNA引物，提供3末端，以进行DNA的合成DNA聚合酶：原核pol修复pol复制酶；真核合成先导链后随链起始DNA先导链后随链延伸DNA修复线粒体DNA的复制拓扑异构酶原、真核生物中复制叉的移动和转录的进行均需连接酶DNA合成中冈崎片段之间及所有Nick的封闭。原核生物DNA复制的基本过程1起始：E.Coli首先合成复制起始体,起始复合体由六种蛋白组成:DnaA,DnaB,DnaC,组蛋白样蛋白HU,解旋酶及SSBDnaA为主的起始复合体结合到9聚体保守序列，引起13bp序列双链溶解DnaC递呈DnaB结合单链DNA，SSB、DnaG结合，DnaA释放RNA引物合成2延伸：当后随链复制完一个冈崎片段的时候，DNA聚合酶跳回，进行下一个冈崎片段的复制。RNA引物由DNA聚合酶I去除，DNA连接酶连接冈崎片段3终止：ter-tus复合体抑制解旋酶终止。原核生物和真核生物DNA复制的终止分别有什么特点？原核：有两个终止区域（terE,D,A和terC,B），ter序列有一个23bp的区域，在体外可导致复制的终止，但其功能显示了一定的方向性。终止需要tus基因的产物Tus(36kD)蛋白，Tus能识别ter保守序列，并阻止复制叉继续前进。ter-Tus复合物可能通过抑制解旋酶来实行终止突变/真核：以3端DNA为引物，端粒酶自带RNA模板，进行结合、聚合、延伸、移位。端粒5-TTGGGG/3-AACCCC完成染色体末端复制。基因突变类型碱基置换突变，根据DNA碱基序列的不同改变又分为点突变（单、多）、碱基插入、碱基缺失；移码突变；根据对遗传信息的改变分同义、错义、无义突变；突变表现型对外界环境的敏感性分非条件性、条件性突变；突变背离或返回野生型分正向、回复突变。双引物法PCR定点突变？将某基因克隆到载体上人工合成一对互补的含有突变碱基的引物在基因的上游和下游各设计一个引物，分别与突变位置处的一个引物进行PCR扩增两个PCR产物混合延伸后就可获得有特定位点突变的基因。DNA的修复系统有哪些？1复制修复：校正DNA复制过程中产生的碱基错误连接：尿嘧啶糖基酶系统、错配修复、无嘌呤修复2损伤修复：光复活、甲基转移酶、切除修复3复制后修复保留损伤：大肠杆菌的重组修复系统（先复制再修复同源重组不影响DNA复制）、SOS修复（RecA基因为重组Pr基因应急是启动Pr水解酶活性水解阻遏Pr-lexA，使din基因高效表达从而启动）。五 转录、转录后加工转录：以DNA为模板，按碱基配对原则，在RNA聚合酶催化下经起始、延长、终止等步骤沿5-3方向合成互补的单链RNA分子的过程。启动子：指RNA聚合酶识别、结合并起始转录的一段具有高度保守性的DNA序列。终止子：转录过程中能够终止RNA聚合酶转录的DNA序列，这种终止转录信号的序列。增强子：又称远上游序列，指能使和它连锁的基因转录频率明显增加的DNA序列。-10序列：在转录起始位点上游-10左右位置，有一六核苷酸保守序列-TATAAT是RNA聚合酶结合位点，这一段保守序列。-35序列：RNA聚合酶节后覆盖的启动子区域有一六核苷酸保守序列-TTGACA，在转录起始位点上游-35左右位置称为，又因其是RNA聚合酶初始结合位点，RNA聚合酶靠其因子识别该位点，可称为RNA聚合酶识别位点。CAP结合位点：环腺苷酸受体蛋白亦称为分解代谢物激活蛋白（CAP）结合位点。RNA的成熟/转录后加工：RNA聚合酶合成的原初转录物，经过一系列的包括5端与3端的切除，特殊结构的形成，碱基修饰和糖苷键的改变以及剪接等过程，转变为成熟的RNA分子，这个过程称。RNA剪接：一个基因的外显子和内含子都转录在一条原初转录物RNA分子中，然后把内含子切除而把外显子连接起来，才能产生成熟的RNA分子，这个过程叫。RNA编辑：指转录后的RNA在编码区发生碱基的加入、丢失或转换等现象。gRNA：即指导RNA，是小分子RNA可和mRNA分子编辑的部分发生非常规的G-U配对互补，对mRNA前体分子的编辑起指导作用。转录与复制的异同相同：DNA为模板依赖聚合酶产物为单链5-3方向延长反应体系需Mg参与遵守碱基配对原则聚合过程都是核苷酸之间生成磷酸二酯键 不同：转/复原料NTP/dNTP酶DNA指导的RNA聚合酶/DNA聚合酶模板数一/两条链同时稳定性DNA-RNA杂合双链不稳定，RNA合成后释放/DNA复制叉形成后一直打开，新母链组成子链引物-/RNA产物RNA/DNA高度忠实性低/高高度进行性低/高调控区转录开始位点上游/存在复制产物序列中。原核生物启动子的结构上游CAP-cAMP结合位点包括位点、；下游RNA聚合酶介入位点（保守结构特征：转录起始点、-10、-35、及-10与-35间隔区域）包括识别、结合位点。真核生物启动子的类型RNA聚合酶（只转录前体rRNA）的启动子只有一种启动子类型核心启动子远程启动子；RNA聚合酶（Pr基因所有Pr编码&部分snRNA基因转录）的启动子：起始子即转录起始位点区，第一个碱基常A，两侧各有若干嘧啶核苷酸PyPyCAPyPyPyPyPyTATA框也称基本启动子，-30-25区域一七个保守核苷酸序列TATA(A/T）A(A/T)a决定转录起始位点的选择，保证精确起始也称选择子b影响转录效率CAAT框-75附近GG(C/T)CAATCT可能控制转录起始的f增强子-100以上刺激DNA转录的DNA序列a远距离效应b无方向性c顺式调节d无物种和基因特异性e有组织特异性f有的可对外部信号产生反应；RNA聚合酶（转录tRNA、5SRNA&snRNA基因）的启动子：基因内启动子boxA、B、C&基因外启动子OCT、PSE、TATA，其需要共同的转录因子a.5SrRNA【boxAC】是核糖体大亚单位的组成成分唯一独立分开转录的rRNA b转录控制区boxC位于起始点下游80-90bp处c.tRNA【boxAB】。原核、真核生物转录启动子的结构异同原/真起始位点 无”帽子”结构/以腺嘌呤为主开始转录有帽子启动区 范围较小/调控区域较大组成成分 Pribnow框&Sextama框/TATA框CAAT框GC区&增强子参与转录调控结构类型 少/多。转录的基本过程起始：全酶（因子+核心酶）与模板的DNA接触生成非专一的、不稳定的复合物在模板上移动起始识别，全酶与-35序列结合产生封闭的酶-启动子二元复合物全酶紧密结合在-10序列，模板DNA局部变性形成开放启动子二元复合物酶移动到+1连续合成6-9个核苷酸因子释放形成酶-DNA-RNA三元复合物；延长：RNA聚合酶合成短RNA(-10nt)时转录进入延伸阶段，这种转换需RN