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文档简介

1、北方民族大学 基因:原核、真核生物以及病毒的 dna 和 rna 分子中具有遗传效应的核苷酸序列,是遗传的基本单位和突变单位及控制性状的功能单位。它包括编码蛋白质和 rna 的结构基因以及具有调节控制作用的调控基因。 基因组:含有一个生物体生存、发育、活动和繁殖所需要的全部遗传信息的整套核酸。即单倍体细胞中的全部基因为一个基因组。 c 值:真核生物单倍体基因组所包含的全部 dna 含量称为该生物的 c值。用皮克表示(1pg=10-12g, 属于质量单位)c 值矛盾(c 值悖理):c 值矛盾指真核生物中 dna 含量的反常现象。即 dna 含量与进化复杂性不呈线性关系,表现为:l c 值不随着生

2、物的进化程度和复杂性而增加。l 关系密切的生物 c 值相差很大。l 真核生物 dna 的量远大于编码蛋白等物质所需的量。启动子:是 rna 聚合酶识别、结合和启动转录的一段 dna 序列,它含有 rnapol 特异结合和转录起始所需的保守位点,但启动子本身不被转录。原核启动子分两类:rnapol 能直接识别并结合的核心启动子;启动子上游部位,即 up 元件,是在 rnapol 作用时需要的辅因子及其结合的位点。原核启动子结构有 4 个保守特征:即转录起始点、-10 区、-35 区以及-10 区和-35 区之间的间隔序列10 区(-10box),是 dna 解旋酶的重要部位,突变导致解链速率降低

3、。35 区(sextama box),是 因子识别的重要部位,突变降低了 rna 聚合酶的结合速率。 复制叉:在复制起点,已解链形成的单链模板与未解链的双链 dna 之间形成的“y 字形”连接区域,称为复制叉。它是和复制有关的酶和蛋白质组装成复合物和新链合成的部位。 复制眼:原核生物的染色体和质粒都是环状双链分子,复制从 oric(复制起点)开始以顺时针和逆时针双向进行,dna 在复制叉处两条链解开,各自合成其互补链,中间产物形成形结构,在电镜下可看到形如眼的结构,即复制眼。 半保留复制:dna 复制时,以亲代 dna 的每一条链作为模板,合成完全相同的两个双链子代 dna,产生的每个子代双链

4、 dna 中都含有一条亲代dna 链和一条新合成的互补链,这就是半保留复制。 半不连续复制:以复制叉移动的方向为基准,一条模板链是 35,以此为模板新生成的 dna 链合成沿 53方向连续进行,另一条模板链的方向为53,以此为模板的新链合成方向也是 53,但与复制叉前进方向相反,复制是不连续的,可先分段合成为不连续的冈崎片段,冈崎片段再由 dna 连接酶连接完整的 dna 链,这种合成方式称为 dna 合成的半不连续复制。 冈崎片段:dna 复制时,复制方向由 5向 3端进行,前导链合成是连2013.07.07北方民族大学续的,而滞后链的合成是不连续的,滞后链的合成中出现的不连续的核苷酸小片段

5、,称之为冈崎片段。 发夹结构:当同一个核酸分子中,一段碱基序列附近紧挨着一段它的互补序列时,核酸链有可能自身回折配对产生反向平行的双螺旋结构,称为发夹结构。发夹结构由称为茎的碱基互补双螺旋区和不能配对的突环区构成。 超螺旋:简单地说就是螺旋的螺旋。常态的 dna 分子以纵轴方向额外的多或少转几圈,就会使螺旋结构产生分子内张力,当分子两端固定或分子本身是环状的,使分子不能自由转动,额外张力不能释放,分子就会发生扭曲以抵消张力。这种扭曲后的结构为超螺旋。 负超螺旋:超螺旋本身具有方向性,当超螺旋方向与右手螺旋方向相反时,形成负超螺旋。把具有负超螺旋的 dna 叫盘绕不足 dna。假基因:是指在基因

6、组中形成的稳定和无活性的拷贝,类似于某些有功能的基因但无表达活性的 dna 序列。它不表现任何功能,是基因的退化形式。用“”表示。结构基因:能编码蛋白质或 rna 的 dna 序列。断裂基因:在真核生物中,基因的编码序列被不编码序列间隔开,使一个完整的基因分隔成不连续的若干区段的基因称为断裂基因或不连续基因。重叠基因:指两个或两个以上的基因共有一段 dna 序列,在重叠基因中同一段 dna 序列可以使用不同的阅读方式来编码 2 种或 2 种以上的蛋白质。溶解温度:即 tm,紫外光吸收值达到最大值的 50%时的温度称为 dna的溶解温度。碱基中,g+c 的比例越高,tm 值越高。基因家族:真核生

7、物基因组中来源相同,结构相似,功能相关的一组基因。超基因家族:其各基因序列间没有同源性,但其表达产物的功能却相似,在整体上有相同的结构特征。21 基因超家族:是指一组由多基因家族及单基因组成的更大的基因家族。它们的结构有程度不等的同源性,可能都起源于相同的祖先基因,但是它们的功能并不一定相同。最典型的基因超家族是免疫球蛋白基因超家族。22 trna 的二级结构三叶草形l 氨基酸臂l dhu 环l 反密码环l 额外环l tc 环2013.07.07北方民族大学23 信号肽:又称前导肽,存在于蛋白质分子 n 端的一段长度为 1530 个氨基酸的多肽片段,它使蛋白质具备了通过细胞膜的分泌能力,蛋白质

8、分泌之后, 信号序列被移除。它的功能是引导多肽链穿过 er 膜进入腔内。24 操纵子:原核生物基因表达和调控的单位,包括功能相关的几个结构基因和能被调控基因产物识别的 dna 控制元件。25 转座子:存在于细菌染色体 dna 上可自主复制和位移的一段 dna 序列,包括插入序列(is)和复合转座子(tn)。26 同源重组:指一般性重组,由两条同源区的 dna 分子,通过配对、链断裂和再连接而产生的片段间交换的过程。27 cpg 岛:在哺乳动物基因组中,某些基因上游的转录调控区及其附近, 存在着成串的 cpg 二核苷酸序列,长度可达 12kb,其上的大部分 cpg 不被甲基化。这种富含 cpg

9、的区段称为 cpg 岛。28 sd 序列:部分或所有细菌 mrna 上 aug 起始密码之前的 aggagg 序列,与 16s rrna 上 3末端序列互补,促使核糖体与 mrna 结合,有利于翻译的起始。29 密码子:在 mrna 链上三个相邻的核苷酸能够决定一个特定的氨基酸, 这三个连续的核苷酸就是一个密码子。共有 64 组密码。起始密码子有:aug,终止密码子:uaa、uag、uga。30 反密码子:trna 上的三个碱基决定着携带氨基酸的种类,并能按碱基配对原则与 mrna 上的三个特点碱基配对,称为反密码子。反密码子可以与密码子反向互补。31 转 录 :以 dna 为 模 板 , 在

10、 rna 聚 合 酶 的 催 化 下 以 四 种ntp(atp/ctp/gtp/utp)为原料,沿 35方向合成 rna 的过程。32 转录时 rna 聚合酶的几个亚基:l 亚基功能:酶的装配。l 亚基功能:与启动子上游元件和活化因子结合。l 因子亚基:为起始亚基,识别启动子,促进转录的起始。33 多顺反子 mrna:原核基因组 dna 序列中功能相关的基因往往丛集存在,形成一个转录单元,被一起转录成为含有多个 mrna 的分子,称为多顺反子 mrna。34 单顺反子 mrna:真核基因由一个结构基因与相关的调控区组成,转录生成一条 mrna,翻译产生一种基因产物。2013.07.07北方民族

11、大学35 端粒酶:由 rna 和蛋白质构成的核酸-蛋白质复合物,是一种自身携带模板的反转录酶,功能在于合成染色体端粒的重复序列,维持端粒长度的稳定性。36 减色效应:随着核酸的复性,核酸在 260nm 处的紫外吸收值降低的现象, 即减色效应。37 转座:一个转座子由基因组的一个位置转移到另一个位置的过程。38 dna 的双螺旋:dna 分子的二级结构。两条反向平行的多核苷酸链相互缠绕形成一个右手双螺旋结构。碱基位于双螺旋内侧,磷酸与碱基在外侧,通过磷酸二酯键相连,形成核酸的骨架,维持该结构稳定的力主要是碱基堆积力。39 核酸:以核苷酸为基本单位,通过 3,5磷酸二酯键形成链状多聚体。核苷酸由含

12、氮碱基、戊糖和磷酸构成。依据所含的戊糖种类的不同而分为核糖核酸(rna)和脱氧核糖核酸(dna).40 复制子:基因组内能独立进行复制的单位称为复制子,即一个复制单位。它包括复制起点到终点的区域。41 复制起始位点:用 ori 表示。dna 的复制要从 dna 分子的特点部位开始,此特点部位称为复制起始位点。在原核生物中复制起始位点只有一个,而真核生物具有多个复制起始位点。42 ssb 蛋白:即单链结合蛋白,能选择性结合在 dna 单链上,使 dna 能以单链形式稳定存在的蛋白质。其阻止复制时解开的单链重新缔合成双螺旋, 保护单链部分不被核酸酶降解。43 转座酶:由转座元件编码的一种自身的位点

13、特异性的重组酶,也是整合酶。在转座酶作用下,转座元件在同一细胞内从一个 dna 位置转移到另一个位置。44 转座重组:发生在序列不相同(非同源)的 dna 分子间,在形成重组分子时往往依赖于 dna 的复制而不依赖 dna 序列间的同源性,使一个 dna 分子插入到另一个 dna 分子中,完成重组过程。45 插入序列:即 is,是最简单的一类转座元件,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,is 序列是可以独立存在的单元, 带有介导自身移动的蛋白质。46 反向重复序列:两个顺序相同的拷贝在 dna 链上呈反向排列,人类基因组约含 5%的反向重复序列,散布于整个基因组

14、中,常见于基因组调控区内, 可能与复制、转录的调控相关。47 单拷贝序列:在单倍体基因组中只出现一次或数次的序列,复性速度很慢。2013.07.07北方民族大学48 终止子:促进转录终止的 dna 序列,在 rna 水平上通过转录出的终止子序列形成茎-环结构而起作用,又可分为依赖因子的终止子和不依赖因子的终止子两类。49 增强子:指能使与它连锁的基因(位于同一条 dna 链上,但可远程作用) 转录效率明显增加的 dna 序列。50 沉默子:指某些基因的一种负调控元件,可通过与相关特异蛋白质结合,对基因转录起阻遏作用。51 绝缘子(隔离子):一类特殊的顺式作用元件,一般长几百个核苷酸,其作用是阻

15、止激活或失活效应在染色质上的传递,使染色质的活性限定于一定范围。52 衰减子:即弱化子,操纵子中位于操纵区和结构基因之间的一段能终止转录作用的核苷酸序列,并且这种终止是被调节的。53 顺式作用元件:指与结构基因表达调控相关能够被基因调控蛋白特异性识别和结合的特异 dna 序列。包括启动子、上游启动子元件、增强子、沉默子和一些应答元件。54 反式作用因子:指真核细胞内含有的大量可以通过直接或间接结合顺式作用元件而调节基因转录活性的蛋白质因子。55 开放阅读框:orf,从 mrna 5 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

16、阅读框。56 调节基因:是编码那些参与基因表达调控的 rna 和蛋白质的特异 dna序列。57 操纵基因:是操纵子中的控制基因,在操纵子上一般与启动子相邻,通常处于开放状态,使 rna 聚合酶能够通过它作用于启动子而启动转录。58 正转录调控:调节基因的产物是激活蛋白,起着提高结构基因转录水平的作用。59 负转录调控:调节基因的产物是阻遏蛋白,起着阻止结构基因转录的作用。 大肠杆菌参加复制的酶,有三种 dna 聚合酶,dna 聚合酶 i 主要参与校对、dna 聚合酶 ii 仅参与修复、dna 聚合酶 iii 主要参与复制。除聚合酶外还需要:dna 解旋酶、拓扑异构酶、dna 连接酶、单链结合蛋

17、白(ssb).基因分为三类:细胞核基因、细胞质基因和细胞器基因。2013.07.07北方民族大学顺式作用元件有:启动子、绝缘子、增强子、沉默子和应答元件。复制的三种方式:形复制、滚环式复制、d-环式复制。复制的起始复合物是 orc,基因转录的起始复合物是 pic,翻译的起始复合物:着色性干皮病是一种隐性遗传性疾病,是由于患者对紫外线照射造成的核苷酸损伤切除修复缺陷所致。原核启动子结构有 4 个保守特征:即转录起始点、-10 区、-35 区以及-10区和-35 区之间的间隔序列10 区(-10box),是 dna 解旋酶的重要部位,突变导致解链速率降低。35 区(sextama box),是 因

18、子识别的重要部位,突变降低了 rna 聚合酶的结合速率。反式作用因子有:激活因子、阻遏因子。p308反式作用因子 3 个功能结构域:dna 结合结构域、转录激活结构域、二聚化结构域。p326反式作用因子 dna 结合结构域 :螺旋-转角-螺旋、锌指结构、亮氨酸拉链、螺旋-环-螺旋。原核 dna 复制时和肽链延长有关 dna 聚合酶;解开双链的解旋酶; 连接冈崎片段的 dna 连接酶。真核生物主要有三类 rna 聚合酶:rna 聚合酶 i,rna 聚合酶 ii 和rna 聚合酶 iii;它们分别催化 rrna , mrna 和 trna.原核生物(大肠杆菌)的 rna 聚合酶全酶包括核心酶和 因

19、子。dna 复制显著特征:半保留复制、半不连续复制。用于转录的链称为模板链或负链(反义链);对应的链称为非模板链或正链(有义链),非模板链又称为编码链。细菌有两种类型的效应物:诱导物、辅阻遏物。氨基酸活化中,原核生物起始氨基酸是:甲酰甲硫氨酸;真核生物起始氨基酸是:甲硫氨酸。dna 的物理图谱是 dna 分子的限制性内切酶酶解片段的排列顺序。根据复性动力学(cot)曲线,真核生物基因组的 dna 分为单拷贝 dna2013.07.07北方民族大学序列、低度重复序列、中度重复序列、高度重复序列。根据重复单位的数目多少以及其结构特点高度重复序列分为卫星 dna 序列、小卫星 dna 序列、微卫星d

20、na 序列真核转录水平的调控:1. 真核生物的转录是由反式作用因子、顺式作用元件和 rna 聚合酶的相互作用实现的,主要是反式作用因子结合顺式作用元件后影响转录起始复合物的形成。2. 转录起始复合物形成,tf2d 与 tata 框结合形成 tf2d-dna 闭合复合物,其他转录因子与 rna 聚合酶结合形成开放复合物。3. 反式作用因子特点,有三个功能域,dna 结合域,转录激活域和二聚化结合域;与上游的反式作用元件结合;对转录有正调控和负调控作用。4. 转录起始后的调控;l 反式作用因子的活性调节:a 表达式调节 反式作用因子合成出来就具有活性,且只在需要时才合成,并迅速降解,不能积累。b

21、共价修饰 磷酸化 去磷酸化和糖基化。c 配体结合 很多激素受体是反式作用因子,需要与激素结合后才被激活。d 蛋白质与蛋白质的作用 形成同源或异源二聚体后才有调控活性。l 反式作用因子与顺式作用元件结合;反式作用因子被激活后可以结合顺式作用元件和增强子的保守序列,调控转录。l 反式作用因子的作用方式;反式作用因子的结合位点距离其调控的基因和 rna 聚合酶结合位点较远,一般通过成环、扭曲和滑动来影响转录。l 反式作用因子的组合调控;虽然每种方式转座因子与顺式作用元件接合后都能起促进作用或抑制作用,但是反式作用因子的对转录的调控不是单个因子就能完成的,需要几个因子的组合,才能完成特定功能。乳糖操纵

22、子机制1. 乳糖操纵子有 zya 三个结构基因,分别编码半乳糖苷酶、透性酶和半乳糖苷乙酰转移酶, 催化乳糖分解成葡萄糖和半乳糖。此外还有,一个操纵基因、一个启动子和一个调控基因, 以及启动子基因上游的 cap 结合位点,cap 结合位点、操纵基因和启动子构成了乳糖操纵子的调控区。乳糖操纵子同时受到阻遏蛋白的负调控和 cap 的正调控的,实现转录宠物店协调表达。2. 阻遏蛋白的负调控;乳糖不存在时,调控基因合成阻遏蛋白,结合操纵基因,阻遏乳糖操纵子的活性,使其不能转录,不能合成分解乳糖的三种酶。乳糖存在时,乳糖为诱导物,诱导阻遏蛋白变构,使其不能结合操纵基因,诱导乳糖操纵子转录活性,使其合成分解

23、乳糖的三种酶。3. cap 的正调控;当葡萄糖缺乏时,camp 的浓度升高,与 cap 结合形成 camp-cap 复合物,cap 结合到位于操纵基因附近的 cap 结合位点,激活 rna 聚合酶的活性,促进结构基因转录,加速分解乳糖的三种酶的合成。当葡萄糖充足时,葡萄糖抑制使腺苷酸活化酶,减少环腺苷酸的合成,而与其为配体而结合的 cap 不能一起形成 camp-cap 复合物,不能调控基因转录。协调调控;阻遏蛋白的负调控和 cap 的正调控相互协调,相互制约。色氨酸操纵子机制;2013.07.07北方民族大学1. 色氨酸操纵子由 abcde 五个结构基因组成,分别编码色氨酸合成途径所需的各种

24、酶和酶亚基,5端为调控区;阻遏基因、启动子、操纵区、前导序列和弱化子区。色氨酸操纵子通常处于开放状态,其服阻遏蛋白不能结合结构基因,调节转录。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。2. 色氨酸浓度高时,调控基因合成祖尔蛋白结合到操纵基因,使其不能表达,使色氨酸操纵子处于阻遏状态,实现色氨酸操纵子的负调控。但是由于阻遏能力不强,部分 rna 聚合酶逃脱,使前导序列的合成正常进行,核糖体顺利通过两个相邻的色氨酸密码子,在 4 区没有转录之前就到达 2 区,2-3 区不能配对,3-4 区配对形成发夹结构,转录在弱化子区终止, 色氨酸操纵子被关闭。3. 色氨酸浓度低时,色

25、氨酸使阻遏蛋白的阻遏作用消除,发挥正调控作用,由于色氨酸浓度低,负载有色氨酸的 trna 少,核糖体通过两个相邻的色氨酸密码子时会很慢,在 4 区转录完成后,才加入到 1 区,2-3 区配对,3-4 区不能形成发夹结构,转录继续,直至色氨酸操纵子的结构基因全部转录完。色氨酸的阻遏系统是色氨酸生物合成途径的第一水平调控,决定转录起点与否,色氨酸的弱化系统是合成途径的第水平调控,决定已经起点的转录是否继续。转座机制1.原核生物转座,复制型和非复制型。复制型转座,相互作用时,转座因子被复制,转座实体实际是转座子的一个拷贝,而作为转座子移动的部分被拷贝,其中一个拷贝留在原位点,另一个插入到新的位点。整

26、个转座过程涉及两种酶,转座酶和拆分酶。非复制型转座,转座因子通过转座作用直接插入到新的位点,并保留在欣慰点,过程只有转座酶,其结果是原位点丢失一个转座因子,欣慰点增加一个转座因子。实现表型的变化。2.真核生物转座,逆转录转座通过将 rna 转录成 dna 拷贝的能力而迁移,dna 拷贝的同时被整合到欣慰点,逆转录转座只发生在真核生物,逆转录转座因子都有一个共同特点就是在欣慰点形成短的正向重复序列。holliday 模型holliday 模型可以较好的解释同源重组现象。联会两个同源 dna 分子之一发生断裂断裂后形成的单链 3游离端,插入双链 dna 中,寻找同源区域并结合,形成短的链置换区。形

27、成 holliday 中间体。通过 ruva 和 ruvb 发生分支迁移,形成异源双链 dna通过 ruvc 形成拆分口,将 4 链 dna 复合物沿不同方向拆分,形成片段重组体和拼接重组体。原核启动子1. 启动子是 dna 链上可以与 rna 聚合酶结合并起始 mrna 合成的 dna 序列。原核启动子由两个彼此分开又高度保守的核苷酸序列组成。对 mrna 的合成非常重要。2. pribnow 盒,位于转录起始位点上游 5-10 个碱基,长度为 6-8 个碱基。又称-10 区。启动子的来源不同,导致碱基顺序变化。2013.07.07北方民族大学3.-35 区,位于转录起始点上游 35 个碱基

28、又称-35 区,长度为 19 个碱基。启动子有强弱之分, 虽然原核生物钟一种 rna 聚合酶可以合成所有的 rna,但是不能识别真核启动子,原核生物内常见的强启动子有乳糖启动子,色氨酸启动子,和乳糖以及色氨酸的杂合启动子。真核启动子真核生物含有三种 rna 聚合酶,各种酶有自己的启动子。1 类型,rrna 基因的启动子,分为两类,核心启动子和上游启动元件。2 类型,mrna 基因的启动子,分为核心启动子和上游启动子元件。核心启动子分为 4 个小元件,起始子、tata 框,tf2b 元件、下游启动元件。3 类型,分为两类,基因内启动子和转录起始点上游启动区,tata 盒、远端序列元件和近端序列元

29、件。蛋白质生物合成1. 氨基酸的活化,游离的氨基酸需要经过活化获得能量才能参与蛋白质的合成,氨酰-trna合成酶的催化下,消耗 1 分子 atp,合成氨酰-trna.由 gtp 水解供能。2. 肽链合成的起始,由起始因子参与,mrna 和 30s 小亚基,50s 大亚基以及起始甲酰甲硫氨酰-trna 一起合成 70s 起始复合物。由 gtp 水解供能。3. 肽链合成的延伸,起始复合物形成后即开始延长肽链,首先是氨酰-trna 结合到核糖体的a 位点,然后由肽酰转移酶催化和 p 位点的起始氨基酸和肽酰基结合形成肽键。trnaf 或空载rna 仍留在 p 位点,最后核糖体沿 mrna5-3方向移动

30、一个密码子的距离,最后 a 位点上延长了一个氨基酸单位的肽酰-trna 移动到 p 位点。延伸过程需要延伸因子,ef-tu,ef-ts, 由 gtp 水解供能。4. 肽链合成的终止,当核糖体转移至终止密码子 uaa/uag/uga 时,终止因子 rf-1,rf-2, 识别并结合终止密码子,同时将肽酰转移酶的活性变为水解作用,水解 p 位点的肽酰-trna, 释放肽链,转录终止。真核基因组特点真核生物基因组分子质量大,有多个复制起始位点,各个复制子大小不一。真核基因的 dna 和组蛋白形成染色质,被包裹在核膜内,核外也有遗传组分,即线粒体 dna。存在重复序列。真核基因由一个结构基因和调节基因组

31、成,转录产物为单顺反子 mrna.非编码序列所占比例高,占 90%以上。真核基因组基因的编码序列是不连续的即断裂基因。存在可移动的 dna 序列即自私基因。结构功能相关的基因一起组成各种基因家族。原核生物基因组结构特点原核基因组通常为为双链环状 dna 分子。只有一个复制起始点。无重叠基因。无内含子。有操纵子序列,转录产物为多顺反子 mrna.结构基因为单拷贝。2013.07.07北方民族大学有很多调控序列,如启动子、终止子等。存在可移动的插入序列和转座因子等 dna 序列。编码序列所占比例大。成熟的真核生物 mrna 特点:5端存在帽子结构;3端存在 poly(a)尾巴;无内含子;部分碱基发

32、生甲基化。密码子(遗传密码)的特点:三联密码;无标点符号;不重叠;通用性和变异性;简并性;起始密码子和终止密码子原核生物蛋白质合成(翻译)分为四个阶段:氨基酸的活化、肽链合成的起始、延伸和终止。氨基酸的活化:活化反应由氨酰-trna 合成酶催化,最终氨基酸连接在trna3端 amp 的 3-oh 上,合成氨酰-trna。 肽链合成的起始:首先 if1 和 if3 与 30s 亚基结合,以阻止大亚基的结合;接着 if2 和 gtp 与小亚基结合,以利于随后的起始 trna 的结合;形成的小亚基复合物经由核糖体结合点附着在 mrna 上,起始 trna 和 aug 起始密码子配对并释放 if3 并

33、形成 30s 起始复合物。大亚基与 30s 起始复合物结合,替换 if3 和 if2+gdp,形成 70s 起始复合物,这样在 mrna 正确部位组装成完整核糖体。 肽链的延伸:分三步进行,进位、转肽、移位。 肽链合成的终止与释放:释放因子识别终止密码子,并在 if3 作用下, 促使肽酰转移酶在肽链上加上一个水分子并释放肽链。真核生物基因组的特点:1) 真核生物基因组的相对分子质量大,具有多个复制起点,每个复制子大小不一。2) 真核生物基因组 dna 与组蛋白等构成染色质,被包裹在核膜内,核外也存在遗传组分, 如线粒体 dna.3) 真核生物基因由一个结构基因与相关的调控区组成,转录产物为单顺

34、反子 mrna.4) 存在大量重复序列,或集中成簇或分散于基因间。5) 基因组大部分为非编序列,占 90%以上。6) 基因编码区一般是不连续的,即断裂基因。7) 功能相关的基因构成各种基因家族。8) 存在可移动的 dna 序列,即自私基因。原核生物(细菌)基因组特点:原核基因组通常仅有一条环状双链 dna 分子组成。 基因组中只有 1 个复制起始点。2013.07.07北方民族大学具有操纵子结构,转录的 rna 为多顺反子。一般无重叠基因。无内含子。编码蛋白质的 dna 在基因组中所占比例较大。结构基因为单拷贝。基因组 dna 具有多种调控区,如复制起始区、复制终止区、转录启动子等序列。存在插

35、入序列和转座子等可移动的 dna 序列。原核生物(细菌) rna(基因)转录过程:l 起始阶段:由全酶上的 因子辨认结合在 dna 模板上的-35 区,然后移向-10区并跨入转录起始点,局部 dna 解链,以 dna 的一条链为模板,ntp 为原料,按碱基互补配对原则,由 pppa 或 pppg 启动转录。l 转录延长:起始后 因子离开,核心酶构象改变,沿 dna 模板 35方向进行聚合作用使链延长,转录生成 dna-rna 杂交双链,由于 dna-rna 双链比 dna-rna 杂交双链更稳定,随后 dna 互补链取代 rna 链,恢复 dna 双螺旋结构。l 转录终止:当模板上出现终止信号

36、,转录便自行终止,依据是否需要蛋白质因子的参与,原核生物转录终止分为非依赖 rho 因子和依赖 rho 因子两大类。真核生物 rna(基因)转录过程真核生物转录起始时,rna 聚合酶不直接与模板结合。各种转录因子相互作用结合到 tata 盒上,rna 聚合酶再结合上去形成转录起始前化合物。转录的延长中有核小体移位和解聚现象。转录的终止伴随有 rna 的加尾修饰。转录结束后,需经过加工,转移到细胞质才开始翻译。真核生物基因表达调控主要的七个层次:染色体水平上的结构变化与基因活化。转录水平上的调控,如基因的开与关,转录效率的高与低。rna 加工水平上的调控,包括对初始转录产物的剪接、修饰、活化、编

37、辑等。转录后加工产物在从细胞核向细胞质转运中的调控。翻译水平的控制,对哪一种 mrna 结合核糖体进行翻译的选择及蛋白质合成量的控制。蛋白质合成后选择性的被激活的控制,蛋白质和酶分子水平上的剪切、活化水平的控制。控制 mrna 选择性的降解的调控。真核生物基因表达调控的特点:多层次。个体发育复杂。正调控占主导。转录与翻译间隔进行。2013.07.07北方民族大学试述乳糖操纵子的调控机制答:(1)、乳糖操纵子的组成:大肠杆菌乳糖操纵子含 z、y、a 三个结构基因,分别编码-半乳糖苷酶、透酶和半乳糖苷乙酰转移酶,此外还有一个操纵序列o, 一个启动子 p 和上游的分解代谢物基因激活蛋白(cap)结合

38、位点,构成乳糖操纵子的调控区。在操纵子的上游还有一个调节基因 i,编码一种阻遏蛋白,后者可与 o 序列结合而使操纵子处于关闭状态。(2) 、乳糖操纵子的负性调节:当细菌以葡萄糖为能源时,i 基因编码一种阻遏蛋白, 同等学力分子生物学考试 g 蛋白偶联受体氨基酸的类型、.与 o 序结合,阻碍 rna 聚合酶 与p 序列结合和向结构基因移动,而抑制结构基因的转录。(3) 、乳糖操纵子的正性调节:当细菌只能以乳糖为能源时,乳糖转变为半乳糖,后者与阻遏蛋白结合,使其构象变化而不能结合 o 序列,从而诱导转录过程。同时,细胞内的 camp 的含量升高,camp 与 cap 结合,使 cap 结合到cap

39、位点上,促进转录过程。乳糖操纵子控制模型的主要内容及其调控机制主要内容:z、y、a 基因的产物由同一条多顺反子的 mrna 分子所编码;该 mrna 分子的启动区(p)位 于阻遏基因(i)与操纵区(o)之间,不能单独起始半乳糖苷酶和透过酶基因的高效表达;操纵区是 dna 上的一小段序列,是阻遏物结合的位点;当阻遏物与操纵区结合时,lac mrna 的转录起始受到抑制; 诱导物通过与阻遏物结合,改变其三维构象,使之不能与操纵区结合,从而激活 lac mrna 能够合成。调控机制:a:阻遏蛋白的负调控:当大肠杆菌在没有乳糖的环境中生存时,lac 操纵子处于阻遏状态。r 基因在其自身的启动子控制下,

40、低水平、组成性表达产生阻遏蛋白 r,每个细胞中仅维持约 10 个分子的阻遏蛋白。r 以四聚体形式与操纵子结合,阻碍了 rna 聚合酶与启动子 plac 的结合,阻止了基因的转录起动。r 的阻遏作用不是绝对的, r 与偶尔解离,使细胞中还有极低水平的 半乳糖苷酶及透过酶的生成。当有乳糖存在时,乳糖受 半乳糖苷酶的催化转变为别乳糖,与 r 结合, 使 r 构象变化,r 四聚体解聚成单体,失去与的亲和力,与解离,基因转录开放,使 半乳糖苷酶在细胞内的含量可增加 1000 倍。这就是乳糖对 lac 操纵子的诱导作用。b、cap 的正调控细菌中的 camp 含量与葡萄糖的分解代谢有关,当细菌利用葡萄糖分

41、解产生能量时,camp 生成少而分解多,camp 含量低;相反,当环境中无葡萄糖可供利用时,camp 含量就升高。细菌中有一种能与 camp 特异结合的 camp 受体蛋白 crp(camp receptor protein),当 crp 未与 camp 结合时它是没有活性的, 当 camp 浓度升高时,crp 与 camp 结合并发生空间构象的变化而活化,称为cap(crp-camp activated protein),能以二聚体的方式与特定的 dna 序列结合。在lac 操纵子的启动子 plac 上游端有一段序列与 plac 部分重叠的序列,能与 cap 特异结合,称为 cap 结合位点

42、(cap binding site)。cap 与这段序列结合时,可增强 rna 聚合酶的转录活性,使转录提高 50 倍。相反,当有葡萄糖可供分解利用时,camp 浓度降低,crp 不能被活化,lac 操纵子的结构基因表达下降。2013.07.07北方民族大学分子生物学的研究内容:dna 重组技术。基因表达调控的研究。生物大分子结构与功能的研究。基因组、功能基因组的研究。dna 双螺旋模型的特征:主链:脱氧核糖和磷酸基通过 3,5,-磷酸二酯键连接形成骨架。碱基配对:dna 是反向平行的互补双链,a 和t 互补配对形成两个氢键; g 和 c 互补配对形成三个氢键。螺旋的参数:碱基平面和螺旋轴垂直

43、,相邻碱基距离 0.34nm,螺距为3.4nm,两个相邻碱基对之间绕螺旋轴旋转夹角为 360,每圈 10 个碱基对。大沟和小沟:大沟宽 2.2nm,小沟宽 1.2nm.u基因与基因组的大小:基因的大小在很大程度上取决于其所含的非编码序列,即内含子的数目和长度,由于内含子通常比外显子大的多,从而导致了整个基因比其编码区域长很多。因此一个基因比它实际编码蛋白质的序列要大得多,与一个完整基因相比,真正编码蛋白质的序列很短,外显子的大小与基因大小没有必然联系。基因组大小用全部 dna 碱基对的总数表示。一个单倍体基因组的 dna 含量总是恒定的,即 c 值。(真核、原核)dna 复制的酶体系:u dn

44、a 聚合酶:催化 dna 新链中脱氧核苷酸之间的聚合反应,不能催化两个游离核苷酸之间的磷酸二酯键的形成,只能通过从 3端添加新的核苷酸来延长已存在的多核苷酸链。u 解旋酶:dna 复制时,亲代 dna 双链必须先解开双螺旋成为单链分子,才能作为模板指导新链的合成,由 dna 解旋酶催化解链过程。u 引物酶:是特殊的 rna 聚合酶,有从头合成新链的能力,能在单链模板上合成与之互补的短 rna 引物,再由 dna 聚合酶从引物的 3端开始 dna 链的合成。u dna 拓扑异构酶:既能水解又能连接磷酸二酯键,解除 dna 解链过程中的缠绕、打结现象。u dna 连接酶:可在一条 dna 链的 3

45、端和另一条链的 5端之间生成磷酸二酯键,从而连接两条链。不能作用于两条单独存在的 dna 链,只能连接 dna 双链中一条链上缺口的两个相邻末端。2013.07.07北方民族大学原核、真核 dna 复制的区别:比较项目原核真核复制起点一般为单复制起点一般为多复制起点主要的酶dna 聚合酶dna 聚合酶 复制叉移动速度快,5kb/min慢,13kb/min复制的延伸无核小体的解聚及重新组装有核小体的解聚及重新组装复制终止复制叉相遇即终止端粒处大肠杆菌 dna 复制起始复合物的形成过程:首先 2040 个 dnaa 与 atp 结合形成 dnaa/atp 多聚体,连同 hu 蛋白一起结合在包含 4

46、 个 9 聚体的 oric 重复序列位点上形成起始复合物。大肠杆菌 dna 复制起始复合物各组分(哪些蛋白组成)及其作用:u dnaa:oric 的识别和解链;u dnab 和 dnac:解旋酶,解开双链;u topii:复制叉的移动;u ssb:使单链稳定;u dnag:合成引物。dna 复制的方式:形复制:(环状双链,双向等速)复制从 oric(复制起点)开始以顺时针和逆时针双向进行,dna 在复制叉处两条链解开,各自合成其互补链,中间产物形成形结构。 滚环式复制:(单向)是复制环状 dna 的一种模式,dna 聚合酶结合在一个缺口链的 3端绕环合成与模板链互补的 dna,每一轮都是新合成

47、 dna 取代前一轮合成的dna。复制中间产物形似字母 . d-环式复制:(单向)又称取代环复制,两条链合成不对称,一条链先复制,另一条链保持单链而被取代,电镜下呈 d-环形状。(大多数线粒体 dna 以其复制)dna 复制的调控机制:l 原核生物的整个基因组上一般只有一个复制起始位点,在 dna 复制整个过程中,只有复制起始受细胞周期的严格调控。l 真核细胞中 dna 复制受 3 个水平的调控:细胞生活周期水平的调控,许多细胞因子和外部因素参与此调控。染色体水平的调控,决定不同染色体或同一染色体不同部位的复制子均按一定顺序在 s 期起始复制。复制子水平的调控,决定复制的起始与否。dna 的损

48、伤:又称 dna 突变,指生物体生命过程中 dna 双螺旋结构发生的任何改变包括, 单个碱基的改变(点突变);双螺旋结构异常扭曲(碱基缺失、插入和碱基二聚体)。2013.07.07北方民族大学dna 的损伤修复:修复是指针对已发生的缺陷而进行的补救机制。1) 直接修复:以光修复为代表,通过光修复酶催化完成,需要 300600nm 波长照射即可活化,可使嘧啶二聚体分解为原来的非聚合状态,dna 恢复正常。2) 切除修复:在一系列酶作用下,“切除修复系统识”别并切除掉 dna 分子中受损部分,然后在 dna 聚合酶作用下,以露出的单链为模板,合成新的互补链,最后由连接酶将缺口连接起来。3) 重组修

49、复:先复制再修复。复制时,有损伤的部分模板被跳过,则新合成子链将有一段空缺。细胞从另一条没有损伤的亲代链上将相应核苷酸序列片段移至这段子链缺口处, 被移去一段序列的亲代再用其刚合成的子链为模板来填补空缺。4) 错配修复:用于提高复制的精确度,识别错配形成的结构异常,并去除错配碱基对中错误加入的碱基,再通过 dna 聚合酶和 dna 连接酶的作用,合成正确配对的双链 dna.5) sos 修复:应急性的修复方式,由于 dna 损伤广泛至难以继续复制,由此而诱发出一系列复杂的反应。同源重组的分子模型(holliday 模型):同源重组分子模型是由 holliday 等在 1964 年提出的,hol

50、liday 模型能够较好解释同源重组现象。步骤如下:两条同源染色体联会。两个同源 dna 分子之一发生双链断裂。断裂后形成单链 3游离端,后者侵入对双链 dna 内,寻找同源区域并配对结合, 产生短的链置换区。形成 holliday 中间体。通过 ruva 和 ruvb 引发分支迁移,产生异源双链 dna通过 ruvc 形成拆分口,将四链 dna 复合体按不同方向拆分,形成片段重组体和拼接重组体。细菌的基因转移和 dna 重组:细菌可以通过多种途径进行细胞间基因转移,并通过基因重组以适应随时改变的环境。细菌基因转移有四种机制:接合、转化、转导和细胞融合。转座子转座的特征:转座不依赖 reca转

51、座后靶序列重复转座子有插入选择性区域性优先转座具有排他性转座有极性效应活化临近的沉默基因转座子的分类:l 插入序列:以 is 表示,最简单的转座子。l 复合转座子:以 tn 表示,结构较大而复杂。2013.07.07北方民族大学转座机制: 原核生物转座作用的机制分为:复制型和非复制型两类。 复制型:在相互作用时,转座子被复制,因此转座实体是原核转座子的一个拷贝。转座子中作为移动的部分被拷贝。一个拷贝保留在原点,而另一个则插入到新位点,复制型转座涉及两种类型的酶,转座酶和拆分酶。 非复制型转座:转座因子直接从原来位置上转座插入到新的位置并保留在插入位置上,这种转座只需转座酶的作用。非复制型转座的

52、结果是在原来的位置上丢失了转座因子,而在插入位置上增加了转座因子,造成表型的变化。 真核生物转座作用的机制:逆转录转座子。通过将 rna 转录成 dna 拷贝的能力而迁移,dna 拷贝同时被整合进基因组的新位点,反转座作用出现在真核生物,所有反转录转座子都有一个共同特点,即在其插入位点上产生短的正向重复序列。花玉米颜色与转座:ac-ds 系统,即激活-解离系统,是玉米转座系统之一,ac 即激活因子,ds 即解离因子。无 ds,玉米呈紫色;无 ac,有 ds 时不转座,可使邻近的色素基因 c 断裂或抑制。玉米无色。ac 使 ds 转座离开 c 后,玉米呈花斑。rna 转录的一般特点:转录具有选择性,即只对基因组或 dna 分子中的编码区进

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