分子生物学复习

1、分子生物学与基因工程 复习中心法则 复制 1.半保留复制2.半不连续复制3.复制起点固定, 双向, 等速复制. 4.复制中的信号: (1)复制 起点: 原核ori, 真核ARS (2) 复制终点原核和真核复制的主要差异: 复制起点( 原核1, 真核多);复制次数(原核多次, 真核1次)真核S期复制, 端粒的复制复制的几种特殊形式环状DNA复制: (1) 型 -双向, 大肠杆菌(正常); (2) 滚环型-单向,切割, X174; (3) D-环型-单向, 线粒体.病毒中存在全保留复制方式, 逆转录复制方式.复制中信号保真 (原核为例) 1. 复制中, 复制酶3à5外切酶的矫正功能;2.

2、 复制后的二次矫正( 母链甲基化). DNA的转座转座: 染色体上可自主复制和移动一段核酸序列.分类: (1) 复制性转座( TnA)-拷贝(2) 非复制性转座( IS )-整个移动 1.很小,1kb 左右,编码转座酶; 2.末端有倒置重复序列,其外侧还有一小段正置重复序列(转座时, 复制靶序列形成) 3.,特定IS,靶序列一样; 不同IS,靶序列不一样 转录 转录通论 一. RNA转录的一般过程 1.模板识别 à 2.转录起始 à 3.通过启动子à 4.转录的延伸à 5.终止二.转录的原料: 1.RNA聚合酶; 2.双链DNA模板; 3. NTPs ;

3、 4.辅助因子三. 转录的方向: 5 à 3 (模板链 / 编码链)四. 转录中模板上的信号: (保守序列) 启动子( promotor), 终止子( terminator) 调控序列( 操纵子 operator, 增强子 enhancer )五.不对称转录一.原核生物转录的特点RNA聚合酶(a2bbw s): 全酶 = 核心酶 + s s 提高酶与启动子序列的亲和力(103),降低与非特异序列的亲和力(104), 启动子（promoter）n Pribnow box即 -10 boxn -10 box与-35 box的最佳距离为17 ± 1 bp n +1 一般为A (m

4、RNA转录起始点)n 越接近保守序列, 起动子越强.转录终止 (终止子)(1)不依赖于r因子的终止 强终止子 =“一段反向互补序列“ + “一段富含T的区域” (2)依赖于r因子的终止. 弱终止子 =“ 一段反向互补序列 “ 二.真核生物mRNA转录1.RNA聚合酶II2.II类启动子增强子(沉默子)n 无方向, 位置, 距离的限制n 具有组织特异性n 有时两者可相互转换.n 不属于启动子, n 能调节基因的转录.n 起动子,增强子与沉默子都属于顺式作用元件.真核生物的转录因子n 起始,延伸, 终止都需要因子的帮助.(与原核转录的区别)n 分为: (1) 通用转录因子-都需要 (2) 基因特异

5、转录因子-调控转录终止 1. 没有明确的终止子,但有终止信号2.转录会在AATAAA下游0.5-2kb处终止(AATAAA下游15-30bp加PolyA)前体mRNA的加工(时序性) (1) 5加帽 (转录早期进行30 nt)(2) 3加尾 (前体mRNA加polyA)(3) 切除内含子(4) 编辑和修饰5 cap的特殊结构和功能3 m7GpppNmNm-3 (G的方向与N的方向相反,通过5-5相连)功能: (1) 保护mRNA (2) 提高翻译能力（效率） (3) 有利于mRNA在细胞内的运输（运出细胞核） (4) 使mRNA前体的能正确剪接 (第一个内含子)poly(A)的功能(1) 保护

6、mRNA：延长其寿命（半衰期）(2) 提高mRNA的翻译能力：能与poly(A)结合蛋白 结合，促进翻译，促进mRNA与核糖体结合(3) poly(A)能促进最后一个内含子的剪接n (3) RNA剪接（RNA splicing）n 剪接信号(属于内含子的边界) 主要: GU-AG (剪切体) 次要: AU-AC 自我剪切的I, II内含子n 剪接体: snRNAs (核小分子RNA)参与特殊剪接方式n 选择性剪接: 一个基因转录出来的RNA前体，通过不同的剪接方式（选择不同的外显子）而形成不同的成熟mRNA，产生不同的蛋白质n 反式剪接: 参与剪接的外显子并不在同一个基因中（即在不同的RNA分

7、子中） RNA编辑n 在特定位点: 改变,插入,删除核苷酸.n 在转录后进行，沿3 5方向进行;n 由gRNA（guide RNA，向导RNA）指导进行;n 因是RNARNA, 存在 G-U 配对.翻译 蛋白翻译通论n 一.合成过程n 1. 翻译的起始-2. 肽链的延伸-3. 肽链的终止及释放n 二. 蛋白质生物合成体系n 1、mRNA; 2、核糖体; 3、tRNA; 4、起始因子、延长因子和终止因子; 5、氨基酰-tRNA 合成酶n 三.氨基酸的活化与搬运n AA-tRNA n 四. 蛋白质前体的加工, 折叠n 五. 蛋白的定向转运n 六. 蛋白的降解密码子的特点n 遗传密码：三联体密码n

8、遗传密码的特点：连续性,有起始密码(AUG, (原核中也用GUG)和终止密码(UAA,UAG,UGA),简并性 ,摆动性.通用性,偏好性tRNA：接合器n 一种tRNA只能与一种氨基酸结合，一种氨基酸可与几种tRNA结合。(tRNA数目>20)n 结合位点为：3端CCA-OH。n Ala-tRNAala;n 起始tRNA fmet-tRNAfmet： (原核生物） Met-tRNAimet 起始tRNA (真核生物）n met-tRNAemet;携带延长中的肽链上的蛋氨酸(真核生物）氨基酰-tRNA合成酶n 既能识别特定的氨基酸，又能识别转运该氨基酸的tRNA。n 氨酰tRNA合成酶的专

9、一性很高，共有20种，每一种只用于单一种氨基酸与相应tRNA的结合 (氨基酸专一, tRNA有多个).n 氨基酸+ATP+tRNA 氨基酰-tRNA +AMP +PPi n 氨基酰-tRNA合成酶可发挥较对功能，使误载的氨基酰-tRNA从tRNA上释下，保证遗传信息翻译的准确性。原核生物的蛋白翻译n 1. tRNA装载 在氨酰tRNA合成酶（aminoacyl-tRNA synthetase）的作用下，使氨基酸连接到tRNA 3端的腺苷酸上，形成氨酰tRNA (fmet-tRNA) n 2. 核糖体解离n 翻译起始复合物首先是在核糖体小亚基上组装起来n 每一次翻译后，核糖体的大小亚基必须解离，

10、以让新的翻译起始复合物形成n 核糖体解离需要起始因子（initiation factors，IF）的协助n 3. mRNA与小亚基结合。 AUG上游813个碱基处存在SD序列能与小亚基中16S rRNA 3端序列互补。 n 4、fmet-tRNA的结合： fMet-tRNA进入小亚基的P位, 反密码子与mRNA起始密码子配对; n 5、大亚基结合 n 6. 延伸Step 1：进位 (注册) (1) 一个新的氨酰tRNA结合到核糖体的A位 (2) 校对（proofreading）:如错误的氨酰 tRNA进入了A位 （反密码子与密码子不能很好配对），可进行校正. Step 2：转肽 大亚基的23S

11、 rRNA, 肽基转移酶, 形成肽键Step 3：移位 n mRNA与肽基tRNA（peptidyl-tRNA）移动1个密码子的距离，使肽基tRNA进入P位，而原在P位的tRNA离开核糖体n 7. 终止(1) 翻译到达终止密码子后，释放因子及GTP结合到核糖体的相应位点，促使肽链与tRNA的连结断开(2) 接着释放因子和tRNA从核糖体解离(3) 最后，核糖体与mRNA解离，核糖体大小亚基解离真核生物蛋白质合成的特点n 起始阶段（1）在核内合成mRNA前体，加工并与多种蛋白质结合成核蛋白颗粒，转入胞浆。起始时其二级结构需要松解，并放出多余的蛋白质。（2）Met-tRNAiMet （3） 起始复

12、合物：40S-mRNA-Met-tRNAiMet（4）没有SD序列。5cap 和3 ployA参与形成翻译起始复合物.n 第一个AUG不一定是起始密码n 与在其周围，往往有共同序列Kozak 序列CCRCCAUGG (R,嘌呤)n 还与高级结构有关肽链的翻译后加工（1）N末端的甲酰甲硫氨酸（原核）或甲硫氨酸（真核）的切除; （2）二硫键的形成（3）修饰：磷酸化、糖基化、甲基化、乙基化、羟基化等（4）多聚蛋白前体的切割, 切除新生肽链中非功能片段, 信号肽的处理.（5）蛋白质剪接：除去蛋白质内含子（intein） (6) 新生肽链的折叠 (7) 亚单位聚合基因表达调控n 基因表达的时间性及空间性

13、n 基因表达方式 （1）管家基因与奢侈基因 （2）诱导和阻遏表达n 基因表达的调控方式：多级调控， 转录调控最重要n 影响基因表达的因素： （1）原核: 营养状况, 环境因素; （2）真核: 激素水平, 发育阶段.一. 原核生物基因表达的调控n 转录与翻译相耦联。n 分为：（1） 转录水平的调控：操纵子 （2）翻译水平的调控n 启动子对转录的影响 （1）启动子决定转录方向及模板链 (2) 启动子决定转录效率 n 原核基因 转录水平 的调控操纵子 =启动子 + 操纵基因 + 结构基因 转录的调控机制 (范例)n 乳糖操纵子调控的机制 (分解代谢)n 色氨酸操纵子的调控机制(合成代谢)二.真核生物

14、基因表达的调控n DNA水平的调控*n 转录水平的调控 n 转录后水平的调控*n 翻译水平的调控n 翻译后水平的调控* DNA水平的调控n 染色质的丢失n 基因扩增n 基因重排n DNA甲基化 (表达降低, X染色体失活中心)n 染色体结构 (常染色质 和 异染色质)转录水平的调控-最重要n 转录起始n 顺式作用元件 和 反式作用因子;n 以正调控为主反式作用因子特点n 三个功能结构域： (1) DNA识别结合域； (2) 转录活性域 (3) 结合其他蛋白的结合域n 能识别并结合顺式作用元件 n 正调控与负调控反式作用因子结构域的模式n DNA结合域n 转录活化结构域n (1) 酸性-螺旋结构域n (2) 富含谷氨酰胺结构域 n (3) 富含脯氨酸结构域 转录起始的调控n 反式作用因子的活性调节n (1) 合成后即有活性：需要时合成，可迅速降解n (2) 共价修饰：磷酸化-去磷酸化，糖基化n (3) 配体结合：如激素与受体的结合n (4) 蛋白质与蛋白质相互作用：二聚体n 反式作用因子与顺式作用元件, 通过成环等方式调控n 反式作用因子间存在组合式调控. 转录后水平的调控n mRNA的选择性剪接 mRNA 运