2023年分子生物学知识点

一１、分子生物学：研究核酸等生物大分子的功能、形态结构等特性及其重要性和规律性的科学，是人类从分子水平上真正揭开生物世界的奥秘，由被动的适应自然界转向积极地改造和重组自然界的基础学科2、基因：是合成一种功能蛋白或RNA分子所必需的所有DNＡ序列。一个典型的真核基因涉及:编码序列-外显子；内含子；5’端和３’端非翻译区ＵTR；调控序列３、基因组:某一特定生物体的整套遗传物质的综合。基因组的大小用所有的DＮＡ的碱基对总数表达5、分子生物学发展史18６9年Ｍｉesher初次从莱茵河鲑鱼精子中提取了ＤNＡ。19２０23，德国科学家Ｋｏssｅl第一个分离了腺嘌呤、胸腺嘧啶和组氨酸。１9５3年，Ｗatson和Cｒick提出ＤNA反向平行双螺旋结构模型，为充足解释遗传信息的传递规律铺平了道路。１９6１年,法国科学家Ｊacｏb和Monoｄ提出并证实了操纵子作为调节细菌细胞代谢的分子机制。此外,他们还初次提出存在一种与染色体DNA序列互相补、能将编码在染色体DNA上的遗传信息带到蛋白质合成场合并翻译产生蛋白质的信使核糖核酸。这一学说对分子生物学的发展起到了十分重要的作用。196８年，美国科学家Nｉrｅnberg由于在破译DNA遗传密码方面的奉献,与Hｏlley和Khoｒana等人分享了诺贝尔生理医学奖。Hollｅy的功绩在于阐明了酵母丙氨酸tRNA的核苷酸序列，并证实所有ｔRNA具有相似结构，而Khｏrａna第一个合成了核苷酸分子,并且人工复制了酵母基因6、中心法则内容DNＡ是自身复制的模板DNA通过转录作用将遗传信息传递给中间物质ＲNARNA通过翻译作用将遗传信息表达成蛋白质在某些病毒中,RNA也可以自我复制,并且还发现在一些病毒蛋白质的合成过程中,RNA可以在逆转录酶的作用下合成DＮA．分子生物学的３条基本原理：构成生物体各类有机大分子的单体在不同生物中都是相同的;生物体内一切有机大分子的构成都遵循共同的规则;某一特定生物体所拥有的核酸及蛋白质分子决定了它的属性。８、分子生物学研究内容DＮA重组技术(基因工程）:将不同的ＤNA片段按照人们的设计定向连接起来,在特定的受体细胞中与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基因的表达调控生物大分子的结构和功能研究(结构分子生物学)基因组、功能基因组与生物信息学研究9、DNA重组技术的应用可被用于大量生产某些在正常细胞代谢中产量很低的多肽;可用于定向改造某些生物的基因组结构；可被用来进行基础研究10、基因表达调控在个体生长发育过程中基因表达的调控重要发生在转录水平或翻译水平上原核生物基因表达调控重要发生在转录水平上真核生物发生在各种不同水平上表现在：信号转导研究,转录因子研究，RNA剪接1１、信号转导：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、细胞形状或其他细胞功能方面的应答过程作用原理：信号转导之所以能引起细胞功能的改变,重要是由于信号最后活化了某些蛋白质分子，是之发生结构变化，从而直接作用于靶位点,打开或关闭某些基因１2、转录因子：是一群能与基因5‘端上游特定序列专一结合,从而保证目的基因以特定的强度在特定的时间与空间表达的蛋白质分子二外显子、内含子:真核生物基因组中，蛋白质表达序列常被一些不表达的间隔序列隔开，表达的部分称为外显子，不表达的部分称内含子ＤNＡ作为遗传物质所具有的特点:分子结构相对稳定，能自我复制，在前后代保持连续性和稳定性；能指导蛋白质的合成，从而控制整个生命过程；有储存巨大数量遗传信息的潜在能力;能引起可遗传变异甲基化甲基化的位点：甲基化修饰广泛存在于真核生物基因中,发生在CpG岛上，导致基因失活甲基化在复制中的调控:复制起始的调控与DNA被修饰的情况相关，完全甲基化的复制原点可起始复制，半甲基化的子代复制原点只有恢复完全甲基化状态之后才可以被继续运用甲基化在错配修复过程中的调控:在ＤＮA错配修复当中,一旦复制叉通过复制起始位点,母链就会在开始DNA合成前几秒至几分钟内被甲基化，此后只要两条DＮA链上碱基配对出现错误，错配修复系统就会根据“保存母链，修复子链”的原则，找犯错误碱基所在的DNA链,并在相应的母链甲基化腺苷酸上游鸟甘酸5‘位置切开子链，再根据错配碱基相对于DＮA切口的方位启动修复途径，合成新的子链片段5、染色体上的蛋白涉及组蛋白和非组蛋白=1\＊GB2⑴组蛋白：染色体的结构蛋白,与DNA组成核小体,分为H１、H2A、H2Ｂ、H３、H４,富含大量的赖氨酸和精氨酸，Ｈ3、H4富含精氨酸,H1富含赖氨酸，H2A、H2Ｂ介于两者之间=2\＊GB2⑵组蛋白的特性:＝１\*GＢ3①进化上极端保守,不同生物体组蛋白的氨基酸组成是十分相似的，特别是H３、H４；②无组织特异性；③肽链上氨基酸分布的不对称性，碱性氨基酸集中分布在N端的半条链上，大部分疏水基团分布在C端；=4\*ＧＢ3④组蛋白的修饰作用，甲基化、乙基化、磷酸化、ADＰ核糖基化;=5\*GB３⑤富含赖氨酸的组蛋白H５，H5具有种特异性=３\＊GB２⑶非组蛋白：染色体上存在大量非组蛋白,具多样性，涉及酶类，细胞分裂有关的收缩蛋白、骨架蛋白、以及肌动蛋白、肌球蛋白,也许是染色体的组成部分=4\＊GＢ2⑷非组蛋白的类型：=1\*ＧＢ３①HMG蛋白,能与ＤＮＡ结合也能与H1作用,但与DNA的结合并不牢固,也许与DＮＡ的超螺旋有关；=2＼*GB３②ＤNＡ结合蛋白,与DNＡ牢固的结合在一起,分子量较低,是与ＤNＡ的复制或转录有关的酶或调节物质;＝3\*GB3③A２4非组蛋白,溶解性与组蛋白相似,C端与H2A相同，有两个N端原核生物基因组结构特点：基因组很小，大多只有一条染色体结构简炼存在转录单元多顺反子有重叠基因(Ｓａngｅr发现真核生物基因组结构特点:真核基因组结构庞大，一般远大于原核的具有大量反复序列非编码序列多,多于编码序列（９:1)转录产物为单顺反子基因不连续性，断裂基因、内含子、外显子存在大量的顺式作用元件，启动子、增强子、沉默子等存在大量的DNA多态性（DNA序列中发生变异面导致的个体间核苷酸序列的差异端粒结构原核生物ＤNA的特点：原核生物中一般只有一条染色体，且大都带有单拷贝基因,只有很少数基因是以多拷贝形式存在;DNA分子的绝大部分是用来编码蛋白质的,几乎每个基因序列都与它所编码的蛋白质序列成线性相应状态;存在转录单元，原核生物DNA序列中功能相关的RＮA和蛋白质基因往往丛集在基因组的一个或几个特定部位形成转录单元或功能单位,可以被一起转录为含多个mRＮA的分子（多顺反子mＲNA)；功能上相关的几个结构基因前后相连,形成操纵子；各种基因的启动子和操作子部分的DＮＡ序列多种多样,以便与ＲＮA聚合酶及阻遏蛋白发生不同限度的结合，对基因的表达进行精细的调节；有重叠基因，同一段DNA携带两种以上不同蛋白质信息真核生物DNＡ的特点在体细胞中含量稳定;在生殖细胞中含量减半;能携带遗传信息；能精确的自我复制；能产生可遗传变异C值:指一种生物单倍体基因组ＤNＡ的总量C值反常现象：真核细胞基因组的最大特点是它具有大量的反复且功能DＮＡ序列,序列大多被不编码蛋白质的非功能DNA所隔开；Ｃ值不随生物的进化限度和复杂性而增长；亲缘关系密切的生物C值相差甚大；高等真核生物具有比用于遗传高得多的C值真核细胞DNA序列的分类:不反复序列：一般只有一个或几个拷贝,占ＤNA总量的4０％-80%，结构基因基本属于不反复序列中度反复序列：反复次数在１0-１０000次之间,占DNA总量的10%－４0％，各种rRNＡ、tRＮA以及某些结构基因高度反复序列-卫星DNＡ:只在真核生物中出现，不转录，是异染色质的成分,也许与染色体的稳定性有关核小体结构特点：是由H２A、Ｈ2B、H3、H4各两个分子生成的八聚体和由大约20０ｂpＤNA和一个组蛋白Ｈ1组成的,是DNＡ压缩的第一个阶段；盘状八聚体是核小体的核心颗粒，涉及由H2A、H2B、Ｈ3、H4分别组成的二聚体,H3、Ｈ４二聚体位于核心；146bp的DNＡ序列围绕核心八聚体1.75圈,组蛋白H1与剩余的DＮA序列结合起连接作用;相邻核小体间由连接DNA序列组成;组蛋白与DＮA序列的结合是非特异性的10、DＮA链压缩7倍→核小体压缩6倍→螺线管压缩４0倍→超螺线管压缩5倍→染色体总压缩8４0０11、ＤＮA的一级结构：是指4种核苷酸的连接及其排列顺序表达了该ＤＮA得化学构成特点:脱氧核糖核苷酸以3’，５’磷酸二酯键聚合成为脱氧核糖核酸（DＮＡ）链。链的一端的核苷酸有自由的5’磷酸基团，称5’端；另一端核苷酸具有自由的３’羟基，称3’端。交替的磷酸和2-脱氧核糖构成分子的骨架,碱基为侧链，碱基类似于蛋白质氨基酸的侧链，影响着所形成的核酸的结构和功能。意义：携带遗传信息;决定ＤNA的二级结构;决定ＤNＡ的空间结构12、DＮＡ的二级结构：是指两条多核苷酸链反向平行盘绕所生成的双螺旋结构双螺旋结构模型的要点：1．主链:主链是由两条反向平行的多核苷酸链围绕同一中心轴构成的右手螺旋结构2.嘌呤和嘧啶碱基对层叠于双螺旋的内侧，脱氧核糖和磷酸交替连接,排在外侧，构成基本骨架３.碱基对:两条链上的碱基以氢键相连,G与C配对，Ａ与T配对4.螺距：3.4ｎm5.大沟和小沟:链中螺旋型的凹槽,大沟对于在遗传上有重要功能的蛋白质辨认DNA双螺旋结构上的特定信息是非常重要的，只有在沟内,蛋白质才干“感觉”到不同碱基顺序13、DNA二级结构的类型：右手螺旋:=１\*ＧＢ3①A－DNA构象:当相对湿度改变(75％以下）或由钠盐变为钾盐、铯盐，DNA的结构可成为Ａ构象。它是B-DNＡ螺旋拧得更紧的状态。DNＡ-ＲNA杂交分子、ＲNA-RNＡ双链分子均采用A构象。=2＼＊GB3②B－DNA构象:相对湿度为92%时,ＤNA钠盐纤维为B-DNA构象。在天然情况下，绝大多数DＮＡ以B构象存在。左手螺旋：Ｚ-DNＡ构象:在一定的条件下（如高盐浓度）,DＮＡ也许出现Z构象。Z－DＮA是左手双螺旋,磷酸核糖骨架呈Ｚ字形走向。不存在大沟,小沟窄而深,并具有更多的负电荷密度。Z-ＤNA的存在与基因的表达调控有关。14、DNA二级结构的决定因素:=１\*GB3①氢键，强特异性，高度方向性＝2＼*GＢ3②碱基堆积力，同一条链中的相邻碱基之间的非特异性作用力,来源于疏水作用和累积的范德华力＝3\*GＢ3③静电力，磷酸集团的负电对DNＡ双链的稳定性起负作用,阳离子可对之产生屏蔽,DNA溶液的离子浓度越低，ＤNA越不稳定＝４\＊GB3④碱基分子内能，碱基内能越高，氢键和碱基堆积力越容易被破坏,DNＡ双链越不稳定=5\*GB3⑤核苷酸排列顺序,碱基组成相同，但嘌呤和嘧啶的排列顺序不同双螺旋的稳定性会有很大差异=6\*GB3⑥DNＡ的修饰：甲基化的不表现基因活性,未甲基化的表现基因活性１5、引起双链构象转变的因素:核苷酸序列；碱基组成；盐的种类;相对湿度１6、ＤＮA链的呼吸作用:双螺旋DＮA结构中，配对碱基之间的氢键处在连续不断的断裂和再生的动态平衡之中,这种氢键的迅速断裂和再生过程17、DＮＡ的变性：DNA双链的氢键断裂,逐步变为近似于无规则线团的过程称为变性。增色效应:在变性过程中,260nm紫外线吸取值先缓慢上升，当达成某一温度时骤然上升融解温度（Tｍ):变性过程紫外线吸取值增长的中点的温度1８、DＮＡ的复性（Rｅnaｔuration)：热变性的DNA缓慢冷却，单链恢复成双链。减色效应：随着DNＡ的复性,26０ｎm紫外线吸取值减少的现象。复性的条件：消除磷酸基的静电斥力；破坏链内氢键复性的机制：随机碰撞,取决于ＤNA浓度、溶液温度、离子强度等；成核作用;拉链作用19、DNA的高级结构:指DNＡ双螺旋进一步扭曲盘绕所形成的特定空间结构，超螺旋是其重要形式，可分为正超螺旋和负超螺旋松弛ＤNA正超螺旋拓扑异构酶：通过切断DNA的一条或两条链中的磷酸二酯键，然后重新缠绕和封口来改变DNA连环数的酶，酶＝1＼*RＯＭＡＮI通过切断DNＡ中的一条链减少负超螺旋，增长一个连环数；酶=２＼*ROMＡＮII也称DNＡ促旋酶20、ＤNA的半保存复制：由亲代DNA生成子代DNA时,每个新形成的子代DNA中，一条链来自亲代DNA,而另一条链则是新合成的复制方式意义:DNA的半保存复制表白DNA在代谢上的稳定性,保证亲代的遗传信息稳定地传递给后代。2４、DNA复制的原则：半保存复制；复制起始出现在称为原点的特定序列上;复制的控制一般是在复制的起始点处;复制叉的移动一般是单向的或双向的；链的延伸方向是5‘－3‘方向;大多数情况下是半不连续的;在模板存在的条件下DＮA聚合酶以短的RNＡ片段作为引物开始合成ＤNA的短片段;存在各种DNＡ链的合成起始机制,除了RNA引物外，此外的一些装置如ＤNＡ链与一个末端蛋白共价结合,以及缺口的共价延伸，或者亲本链已被环出的末端;终止也是在复制过程的某个固定点；复制的机制取决于基因组结构和构象来保护产生完整的染色体;即使在一个单细胞中也可进行多种复制机制的操作２1、原核生物（大肠杆菌）ＤNA的复制过程：＝１\*ＧB3①双链的解开：大约20个ＤnaＡ蛋白在ATP的作用下与orｉＣ处的4个９ｂp保守序列相结合；在ＨU蛋白和ATP的共同作用下,DNA复制起始复合物使3个１3bｐ直接反复序列变性,形成开链；解链酶六体分别与单链ＤNA相结合(需DnaC帮助)，进一步解开DNA双链复制原点：DNA的复制有特定的起始位点，ｏｒi(或o）、富含Ａ、T的区段，复制起点是固定的，表现为固定的序列,并辨认参与复制起始的特殊蛋白质复制子：从复制原点到终点，组成一个复制单位，复制叉：复制时，解链酶等先将DNA的一段双链解开,形成复制点，这个复制点的形状象一个叉子复制方向和速度：单起点、双向等速,多起点、双向等速=２\*GB3②RNA引物的合成:DnaB蛋白活化引物合成酶，引发RNA引物的合成，先由RNA聚合酶在DNＡ模板上合成一段RNA引物；滞后链的引发过程由引发体开完毕=3＼*GＢ3③DNA链的延伸：在ＤNＡ复制时由DNＡ聚合酶从引物３‘端开始合成新的DNA链，合成方向与复制叉移动的方向一致并连续合成的链为前导链；引发体在滞后链分叉的方向上前进,在模板上断断续续的引发生成滞后链的引物RＮＡ短链,再由DNＡ聚合酶=3\*ROＭANIＩI作用合成DNＡ直至碰到下一个引物或冈崎片段，合成方向与复制叉移动的方向相反，形成许多不连续的片段,最后再连成一条完整的ＤＮA链为滞后链半不连续复制:ＤＮA复制时其中一条子链的合成是连续的，而另一条子链的合成是不连续的冈崎片段：在DNＡ复制过程中，前导链能连续合成,而滞后链只能是断续的合成５‘-3’的多个短片段，这些不连续的小片段=4\*ＧＢ3④切除ＲNA引物,填补缺口，连接相邻的ＤNA片段（复制终止）:在ＤNA聚合酶Ⅰ催化下切除RNA引物;留下的空隙由DNA聚合酶Ⅰ催化合成一段ＤNA填补上；在ＤＮA连接酶作用下，连接相邻的ＤNA链=5\*GB3⑤复制的终止a、终止序列E．cｏｌi有两个终止区域,分别结合专一性的终止蛋白序列一：ｔｅｒEteｒDteｒA序列二:teｒFterBtｅｒC每个区域只对一个方向的复制叉起作用b、专一性终止蛋白E.ｃoｌi中由tusgene编码通过克制DNA螺旋酶而发挥终止作用4、前导链：DNA复制时,以复制叉向前移动的方向为标准，一条模板链是3‘－5‘走向,DNA能以5’-3‘方向连续合成,称为前导链滞后链:另一条模板是5‘-３‘走向,DNＡ也是以5’-３‘方向合成，但复制叉移动方向正好相反，所有,随着复制叉的移动,形成许多不连续的片段，最后连成一条完整的DＮＡ链，为滞后链22、真核生物中ＤＮＡ的复制特点:真核生物每条染色体上有多个复制起点，多复制子；真核生物染色体在所有复制完之前,各个起始点不再重新开始ＤNA复制;真核生物快速生长时，往往采用更多的复制起点复制元相对较小（4０-10０kｂ)，复制速度较慢,大约500～５000bp/ｍin.真核生物有多种ＤNA聚合酶组蛋白八聚体是以全保守的方式传给子代分子的２4、原核生物与真核生物DNA复制的比较：=1\＊GB2⑴真核生物每条染色体上可以又多个复制起点；原核生物只有一个；=2\*GＢ2⑵真核生物的染色体在所有完毕复制前各个起点上DNA不能再开始；而在快速生长的原核生物中复制起点可以连续开始新的ＤＮA复制,可以有多个复制叉;=３\*ＧB2⑶真核生物有多种DNＡ聚合酶；原核生物只有三种=４\＊GB２⑷真核生物有端粒复制=５＼*ＧB2⑸原核细胞的生长和增值速度取决于培养条件，迅速分裂的细胞有较多复制叉，复制叉的多少决定了复制起始频率的高低；真核细胞DNA复制的调控发生在三个水平上:=１\＊ＧB3①细胞生活周期水平调控:即限制点调控,决定细胞停留在G1期还是进入S期=2\＊ＧＢ３②染色体水平调控:决定不同染色体或同一染色体不同部位的复制子按一定顺序在S期起始复制=3\*GB３③复制子水平调控:决定复制的起始与否，这种调控方式高度保守2３、DＮA的损伤：碱基的脱落;碱基(或核苷)的改变;错误碱基;碱基的缺失或插入；嘧碇碱基的二聚化；链的断裂；ＤNＡ链的交联；氧自由基对DNＡ的损伤24、DNA的修复:DＮA修复系统：错配修复，恢复错配;碱基切除修复,切除突变的碱基；核苷酸切除修复,修复被破坏的DNＡ；ＤNA直接修复,修复嘧啶二聚体或甲基化ＤＮA；易错修复,应急措施；SOS修复的概念：SOＳ修复是指ＤＮA受到严重损伤、细胞处在危急状态时所诱导的一种DＮA修复方式,修复结果只是能维持基因组的完整性，提高细胞的生存率,但留下的错误较多25、转座子或转座元件:基因组上不必借助于同源序列就可移动的DNA片段转座:转座子的转移过程26、转座作用机制:转座作用涉及到转座子的复制,当一个拷贝插入基因组的新位置，本来位置上仍可保存一个拷贝,因此转座作用并不是转座子由基因组一处转移到另一处的简朴过程2７、转座的重要过程:在靶DNＡ上制造一个交错的切口，转座子与突出的单链末端相连接,填充缺口２8、两种不同类型的转座:=1\＊GB3①复制型转座,转座子被复制,靶点插入一个新的拷贝,本来位置上的拷贝仍保存,涉及的酶：转座酶，作用于本来转座子的末端；解离酶,作用于复制拷贝如TｎA＝2\*ＧＢ3②非复制型转座，转座子作为一个物理实体直接从一个部位转移到另一个部位,供体分子留下一个断裂,也许被修复或降解，涉及的酶：只需要转座酶29、转座作用的遗传学效应：转座引起插入突变,转座插入位置上出现新的基因,转座产生的染色体畸变，转座引起的生物进化30、原核生物转座子的类型：插入序列，复合转座子，TnA转座子家族和可转移噬菌体转座子的结构特性：转座子具有反向末端反复序列以及具有编码转座酶的基因插入序列:IS是最简朴的转座子,不具有任何宿主基因,它们是细菌染色体或质粒DNA的正常组成部分,因其插入使靶点处基因失活而被发现复合转座子：复合转座子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。ＴnＡ家族:ＴnA的转座作用的两个过程被转座酶和解离酶完毕，其编码基由于ｔnpA和tnｐＲ。解离酶需要一个确切的内部位点，是TnA家族的的特色,转座酶的含量是转座作用的限制因子３1、真核生物中的转座子：分为转座子和反转录转座子转座子:玉米中的控制因子,分为自主性因子和非自主性因子;果蝇中的转座子，如P转座子导致杂种不育反转录转座子：指通过RNA为中介，反转录成DNA后进行转座的可动元件，有:反转录病毒、ＲＮＡ,整合宿主靶ＤNＡ；病毒超家族,有ＬTＲ，编码反转录或整合酶，可含内含子；非病毒超家族，无反复序列，不编码转座产物、无内含子32、与ＤNA复制有关的物质=1\*GB2⑴原料：四种脱氧核苷三磷酸（dATP、dGＴP、ｄCTP、dTTP）=2\*GＢ2⑵模板:以DNA的两条链为模板链,合成子代DNA=3\＊GB２⑶引物:DNA的合成需要一段RＮＡ链作为引物=4\*GB２⑷引物合成酶（引发酶）:此酶以DNA为模板合成一段RNA,这段RNＡ作为合成DNA的引物,实质是以ＤNA为模板的RNＡ聚合酶=5\*ＧB2⑸DＮＡ聚合酶:以DNA为模板的DNＡ合成酶，以四种脱氧核苷酸三磷酸为底物,反映需要有模板的指导，反映需要有3‘－OH存在，DNA链的合成方向为5’到3‘=1\*GB3①原核生物中的DNA聚合酶（大肠杆菌)：性质 聚合酶Ⅰ聚合酶Ⅱ聚合酶Ⅲ3＇-5＇外切活性ﻩ＋ ＋ ＋5'-3'外切活性ﻩ+ﻩ- -５＇-3'聚合活性ﻩ+中＋很低 +很高新生链合成ﻩ- - +聚合酶Ⅰ：重要是对DNA损伤的修复；以及在DNＡ复制时切除ＲNA引物并填补其留下的空隙聚合酶Ⅱ：修复紫外光引起的DNA损伤聚合酶Ⅲ：DＮA复制的重要聚合酶,还具有３’-５’外切酶的校对功能，提高DNA复制的保真性=2\*GB３②真核生物中的DNA聚合酶:αβγδε定位细胞核细胞核线粒体细胞核细胞核3’-5’外切-－++＋酶活性5’-３’+＋+++功能：引物合成修复作用线粒体核ＤＮA的复制修复DNA的复制复制=6\*GB2⑹DNA连接酶：若双链DNA中一条链有切口，一端是3‘-OH,另一端是5‘-磷酸基,连接酶可催化这两端形成磷酸二酯键,而使切口连接,但是它不能将两条游离的ＤNA单链连接起来,DＮA连接酶在DＮA复制、损伤修复、重组等过程中起重要作用=7\*GB２⑺DNA拓扑异构酶：拓扑异构酶І:使DＮA一条链发生断裂和再连接，作用是松解负超螺旋，重要集中在活性转录区，同转录有关,例:大肠杆菌中的ε蛋白拓扑异构酶Π:该酶能暂时性地切断和重新连接双链ＤNA,作用是将负超螺旋引入DNＡ分子,同复制有关，例：大肠杆菌中的DNA旋转酶=８\*ＧB２⑻DNＡ解螺旋酶／解链酶：通过水解ATP获得能量来解开双链DNA，E.coli中的reｐ蛋白就是解螺旋酶,尚有解螺旋酶I、II、ＩIＩ。=9\*GB2⑼单链结合蛋白：稳定已被解开的DNA单链，阻止复性和保护单链不被核酸酶降解３３、端粒复制的特点：真核生物线性染色体的两个末端具有特殊的结构,称为端粒,有许多成串的短的反复序列组成。端粒的功能为稳定染色体末端结构，防止染色体间末端连接,并可补偿滞后链５‘末端在消除RNA引物后导致的空缺、端粒由端粒酶(核糖核蛋白复合物)加到ＤNA的末端。端粒酶事实上是一种逆转录酶，只是模板位于酶分子内部，端粒酶中的RNA也许尚有别的作用三转录:指拷贝出一条与DＮＡ链序列完全相同(Ｔ／U）的RNＡ单链的过程，是基因表达的核心转录的基本过程:无论是原核还是真核细胞，转录的基本过程都涉及:=1\*GB2⑴模板辨认：全酶上的s因子辨认DＮA模板上的起始位点,使全酶结合在起始位点上形成全酶－DＮA复合物，即聚合酶与启动子可逆性结合形成封闭复合物（cloｓｅdcomplex)。随着着DＮA构象的变化，封闭复合物变成开放复合物(opencoｍpｌｅx），聚合酶全酶所结合的DNA序列中有一小段双链被解开。开放复合物与最初的两个NTＰ相结合并在这两个核苷酸之间形成磷酸二酯键后即转变成涉及RNA聚合酶、DNA和新生RNA的三元复合物。＝2\*GB2⑵转录起始:转录开始后,ｓ因子立即从复合物上脱落，由核心酶催化RNA的合成，RＮA链上第一个核苷酸键的产生=１\*GB３①原核生物转录起始转录的起始由RNＡ聚合酶与DＮＡ模板的启动子结合。启动子具有下列的共同点:在-10bp处有一段共有序列(cｏnsensｕｓsequence)，富含AT，即–TＡTAＡT-,系Pｒiｂnoｗ等一方面发现，因而称为Prｉbｎｏｗ盒（bｏx），再往上游-3５bp的中心处又有一组保守的共有序列，即-ＴTGＡCT-，结合过程可分为二个环节,一方面由σ因子辨认启动子的–35区,全酶与该区结合，形成疏松的复合物，此时DＮA双链未解开,因而称为封闭型转录起始复合物，继而ＲＮA聚合酶移向–10区及转录起始点,在–２０区处DNA发生局部解链,形成１2~17bp的单链区，RNA聚合酶与DＮA结合更紧密,形成开放型转录起始复合物。以单链的模板链为模板,ＲNA聚合酶上的起始位点和延伸位点被相应的NＴP占据,聚合酶的β亚基催化第一个磷酸二酯键的生成，σ亚基从全酶解离，形成DＮA-RNA聚合酶（核心酶）结合在一起的起始延伸复合物。=2\*ＧＢ３②真核生物转录起始转录因子与RＮＡ聚合酶一起共同参与转录起始的过程。相应于RNＡ聚合酶Ｉ、Ⅱ、Ⅲ的ＴF,分别称为TFI、TFⅡ、TFⅢ。ＴFⅡＤ是目前已知唯一能结合ＴATA盒的蛋白质,在转录起始中作为第一步,指导RNA聚合酶Ⅱ进入作用位点。真核生物ＲNA聚合酶不能直接与DNA结合，在转录之前,必须靠TF之间的互相结合和促进，然后RNA聚合酶Ⅱ再加入,形成起始前复合物(PIC），再开始进行转录。TFⅡD有两类组分，即TAＴA结合蛋白(ＴＢＰ)可特异辨认结合TAＴA序列,另是TＢP相关因子(TAFs)有9个亚基，TFⅡＡ能激活TBP并解除TAＦs对转录复合物组装的克制作用。ＴFⅡD结合于TATA盒后，TFⅡA和TFⅡB顺序加入,TFⅡB可与TA—TA盒的下游松散作用,保护转录起始点附近DＮA模板，为RNApolⅡ结合的辨认作好准备。继后TFⅡF可携带RNApolⅡ进入，TFⅡF大亚基有解旋酶活性,小亚基与RNApoｌⅡ结合。这使聚合体覆盖至下游+15部位,催化第一个磷酸二酯键合成。此外ＴFⅡF进入使复合体离启动动子向下游移动。TFⅡH和TFⅡJ加入,消耗ATP促进DNＡ解旋暴露模板链和转录起点，共同促进RNApoiⅡ复合物向下游移动。完毕转录起始复合物组装。=3\*GＢ2⑶转录的延伸:ｓ亚基脱落，ＲNA聚合酶核心酶变构，与模板结合松弛,沿着DNA模板前移；在核心酶作用下,NTP不断聚合，ＲＮA链不断延长=4\*GＢ2⑷转录终止：当转录到一定长度时,终止因子辨认模板上的终止信号，终止转录，释放转录产物，RNA聚合酶起始基因转录后,它就会沿着模板5‘—3’方向不断移动，合成RNA链，直到碰上终止信号时才与模板DNA相脱离并释放新生ＲＮＡ链。终止发生时，所有参与形成ＲNＡ-ＤNA杂合体的氢键都必须被破坏,模板DＮＡ链才干与故意义链重新组合成ＤNA链转录单元:一段从启动子开始至终止子结束的DNA序列转录的不对称性：在RNＡ的合成中,DNA的二条链中仅有一条链可作为转录的模板编码链与模板链：与mRＮA序列相同的那条DＮA链称为编码链或称故意义链；将另一条根据碱基互补原则指导ｍRNA合成的ＤNA链称为模板链或称反意义链原核生物RＮA聚合酶（大肠杆菌为例):全酶=核心酶+σ因子,DNA指导下的ＲNA聚合酶（RNAｐoｌymｅraｓes),以四种NTP为底物，在双链DNA模板的指导下,以Mg2+、Mn2+为辅助因子，按碱基互补原则,把NTP逐个从单核苷酸３’-ＯH末端加上去,形成3’—5’的磷酸二酯键,合成的RＮA链按5’—3’方向延长，且与模板链反向平行，不需要引物,且无校正功能，催化反映速度不久，在37℃时RＮA链的延伸可达4０个核苷酸/秒亚基基因相对分子量亚基数 组分 功能αﻩrｐoＡ3６５00 2 核心酶核心酶组装,启动子辨认β ｒｐoBﻩ1５1000 1 核心酶 β和β'共同形成ＲNＡ合成的活性中心β' rpoC １５5000 1核心酶β和β'共同形成RＮA合成的活性中心ωﻩ? 1１０00 １核心酶 ?σﻩrpoＤ 700０0 1ﻩσ因子ﻩ存在多种σ因子，用于辨认不同的启动子7、真核生物ＲNA聚合酶：真核细胞RＮＡ聚合酶的性质与大肠杆菌RＮA聚合酶相似。真核细胞中转录速度不久,在37℃时RNA链的延伸可达2500个核苷酸/分酶 位置 转录产物ﻩ相对活性ﻩ对α－鹅膏蕈碱的敏感性RＮＡ聚合酶Ⅰ核仁 rRNAﻩ5０－70% 不敏感RNA聚合酶Ⅱﻩ核质ﻩhnRNＡ ２0-40% 敏感RNA聚合酶Ⅲﻩ核质ﻩtRNAﻩ约10%ﻩ存在物种特异性RNA聚合酶与DＮA聚合酶的区别：ﻩRNＡ聚合酶ﻩDＮＡ聚合酶大小(Ｍ)ﻩ大，４.8×105ｄｏl 小,1.0９×１0５dｏl引物 无 有产物ﻩ较短,游离ﻩ较长,与模板以氢键相连作用方式一条链的某一段 两条链同时进行外切酶活性ﻩ无ﻩ5‘－３’，3‘-5’校对合成能力无ﻩ有修复能力ﻩ无 有启动子：指能被RNA聚合酶辨认、结合并启动基因转录的一段ＤNA序列1０、原核生物启动子结构：转录起点：与新生RNA链第一个核甘酸相相应DNA链上的碱基（通常为嘌呤）TATA区(－10):酶的紧密结合位点（富含ＡT碱基，利于双链打开TTGACA区（-35)：提供了RNA聚合酶全酶辨认的信号，酶的结合位点１１、真核生物启动子的结构:核心启动子（ＴATＡ-25bｐ):指保证RNA聚合酶Ⅱ转录正常起始所必需的、最少的DNA序列,涉及转录起始位点及转录起始位点上游TATA区,作用：选择对的的转录起始位点,保证精确起始上游启动子元件（UPE）：涉及CＡAT盒（ＣCAAＴ)和GＣ盒(GＧGCGＧ)等，作用:控制转录起始频率12、真核生物与原核生物启动子比较：其中以启动子Ⅱ最为复杂，它和原核的启动子有很多不同:有多种转录因子辨认和结合元件;结构不恒定:不同启动子中各种元件的位置、序列、距离和方向都不完全相同，有的有远距离的调控元件存在，如增强子;这些元件经常起到控制转录效率和选择起始位点的作用；不直接和RNA聚合酶结合，转录时先和其他转录激活因子相结合,再和聚合酶结合13、增强子：一类可促进起始的序列,处在上游或下游区离起始点很远的地方,这类序列组成另一种元件类型:组织和细胞专一性增强子：只有在特殊的组织细胞、特定的转录因子参与下才干发挥其功能诱导性增强子：通常要有特定的启动子参与14、增强子特点：①增强效应十分明显,一般能使基因转录频率增长10-20０倍②增强效应与其位置和取向无关,不管增强子以什么方向排列（5‘→3’或3‘→5’）,甚至和靶基因相距3ｋｂ，或在靶基因下游，均表现出增强效应③大多为反复序列,一般长约50ｂp，适合与某些蛋白因子结合。其内部常具有一个核心序列：(G）TGGA/ＴA/TA／Ｔ(G),该序列是产生增强效应时所必需的④增强效应有严密的组织和细胞特异性,说明增强子只有与特定的蛋白质（转录因子)互相作用才干发挥其功能；⑤没有基因专一性，可以在不同的基因组合上表现增强效应;⑥有相位性，其作用和DNA的构象有关⑦许多增强子还受外部信号的调控，如金属硫蛋白的基因启动区上游所带的增强子，就可以对环境中的锌、镉浓度做出反映。15、终止子：r因子:六聚体蛋白、水解各种核苷三磷酸促使新生RNA链从三元转录复合物中解离出来，从而终止转录不依赖r因子的终止：终止位点上游一般存在一个富含GＣ碱基的二重对称区，RNＡ形成发夹结构,在终止位点前面有一段由４－8个A组成的序列，RNA的3’端为寡聚U,发夹式结构和寡聚U的共同作用使RNA从三元复合物中解离出来，终止效率与二重对称序列和寡聚U的长短有关，长度长效率高依赖ｒ因子的终止：ＲNA聚合酶沿模板移动，r因子依附在ＲNＡ的5‘端,ｒ因子沿ＲNA链运动跟踪聚合酶，r因子赶上在终止位点暂停的聚合酶,使三元复合物解体16、抗终止:破坏终止位点RＮＡ的茎环结构弱化机制；依赖于蛋白质因子的转录抗终止N蛋白1７、转录的克制:ＤNA模板功能克制剂：通过与ＤNA结合而改变模板的功能；放线菌素DＲＮA聚合酶克制物：与RＮＡ聚合酶结合而克制其活力，利福霉素、利迪霉素、α-鹅膏蕈碱18、转录后加工:绝大数原核生物的mRNＡ不需加工,仍为初级转录体的形式。真核生物从断裂基因产生的mRＮＡ要通过复杂的加工历程，涉及去除内含子的剪接反映1９、mRNA的加工(真核生物）：＝1＼*GＢ2⑴5’端加帽:5’端的一个核苷酸总是７－甲基鸟核苷三磷酸(m7Gppp)。mRNA５’端的这种结构称为帽子(cap)，作用:使mRNA更稳定；增长蛋白质合成的效率；帽子结构对mRＮＡ前体的剪接是必须的=2\＊ＧB2⑵３’端加尾：核酸外切酶切去3‘末端一些过剩的核苷酸，所切核苷酸的数量因hnＲNA来源不同而不同，然后由多聚核苷酸聚合酶催化，以ATＰ为底物,在ｍRＮA３‘末端逐个加上腺苷酸,形成poly（Ａ）尾巴,作用:有助于mRNA通过核孔;使mRNA稳定;增强翻译效率＝3＼*GB2⑶RNA的剪接:剪除内含子，并使外显子连接起来真核内含子的序列特性:真核内含子总是由GＵ开始,以AG结束，内含子的5‘端剪接位点和3’端的剪接点，以及内含子中的一个内部序列分支点是ｍRＮA前提对的剪接所必需的,AＧ的前一位核苷酸影响剪接效率，一般CＡＧ=ＵＡG>AAG>GAＧｍRＮA前提剪接的机制：剪接过程由两步连续的转酯反映组成，产生一个套索状中间体，结果使两个被分隔的外显子连接剪接体：细胞核内的小分子RＮＡ-SnRNA，涉及U１-Ｕ6等,SｎRNA与特异的蛋白质形成复合物-SnＲNＡ·mRNA前体与sｎＲＮP形成的复合物-剪接体,ｍRNA前体的剪接通过剪接体进行核酶(RｉbozymeRNA）：有酶活性的ＲNA=４\*GＢ２⑷RNＡ的编辑：是一种与mRＮA剪接不同的加工方式，指mRＮA在转录后因插入、缺失或核苷酸的替换，改变了DNＡ模板来源的信息，从而翻译出氨基酸序列不同的多蛋白2０、原核生物与真核生物ｍRNA的特性比较=1\＊ＧB2⑴真核生物5‘端有帽子结构，多数mＲNA３’端具有ｐoly（Ａ）尾；原核生物5’端无“帽子”结构,３’端没有或只有较短的poｌy(A）结构=2＼*ＧＢ2⑵真核的mRNA只能编码一个多肽;原核生物可以编码多个=3＼＊ＧB2⑶真核生物以单顺反子存在；原核生物以多顺反子存在=4\*ＧB2⑷真核生物几乎永远以AUＧ作为起始密码;原核生物以AＵG,有时以ＧＵG、ＵUＧ作为起始密码=5\*GＢ2⑸真核生物mRNＡ半衰期长；原核生物短单顺反子mRＮA:只编码一个蛋白质的ｍRNA。多顺反子mRNＡ：编码多个蛋白质的mRNASD序列:mRＮA中用于结合原核生物核糖体的序列２1、复制和转录的比较相同点：=1\*ＧB２⑴都以DNA链作为模板=2\＊ＧB2⑵合成的方向均为5’→3’＝3\*GＢ2⑶聚合反映均是通过核苷酸之间形成的３’,5’－磷酸二酯键,使核苷酸链延长=4\*GB2⑷都遵循碱基互补配对原则=５\*ＧB2⑸每次只延长一个核苷酸不同点： 复制 转录模板ﻩ两条链均复制 模板链转录（不对称转录)原料ﻩdNTP NTＰ酶ﻩＤNA聚合酶 RＮA聚合酶产物 子代双链DＮAmRNA，ｔＲＮＡ，rRＮＡ（半保存复制)ﻩ配对 A-T；Ｇ-C A-Ｕ；Ｔ－A；G－C引物ﻩＲＮA引物 无保真性产物与亲代完全相同与模板差异较大22、ｒRＮＡ的前体加工:真核:初级转录本是一条４5SRNA链。具有18S，5.８S和2８SrRNAs。它具有约１１０个甲基，这是在转录过程中或刚刚转录好时加工上去的。几乎所有甲基均连接在核糖残基上,在被加工成熟的rRNＡｓ中,这些甲基所有被保存。在成熟的18SrRNA上有约３９个本来的甲基，只有4个是后来在细胞浆中加上去的。而在2８ＳrＲNA中有约７4个甲基，所有是本来的。有人认为甲基的存在是初级转录本转变成熟的rRNＡ的标志。原核:细菌的rRNAs也是通过切割其共同前体形成的。E.colｉ的七个编码rRNA的操纵子称为rrｎA-G。它们在染色体上并不连锁。每个操纵子均转录为一个ＲNＡ前体，然后被切割为成熟的rＲNA分子。这些rrn操纵子的组成基本相同,均具有顺序为16S－2３S-５S的三个rRNA分子，加工rRNA的酶是RNA酶Ⅲ２3、tRNA前体加工:ＲNＡ的剪接一方面就是要把断裂基因的转录体中的内含子除去,另一方面是进行碱基修饰,形成稀有碱基,并添加上3’CＣA-ＯH末端。三叶草结构：单股tRＮA链可通过自身折叠形成四个螺旋区和四个环的基本结构，类似一个三叶草，故将tRNA的二级结构称为三叶草结构四、1、翻译：指将ｍRNA链上的核苷酸从一个特定的起始位点开始，按每三个核苷酸代表一个氨基酸的原则，依次合成一条多肽链的过程2、密码子或三联子密码:mＲNA链上每三个核苷酸翻译成蛋白质多肽链上的一个氨基酸，这三个核苷酸就称为3、遗传密码的性质:=1＼*GB3①简并性:由一种以上密码子编码同一个氨基酸的现象称为简并（degenｅｒaｃy),相应于同一氨基酸的密码子称为同义密码子(synoｎｙｍousｃｏｄon)=2\*GB３②通用性与特殊性：蛋白质生物合成的整套密码，从原核生物到人类都通用;已发现少数例外，如动物细胞的线粒体、植物细胞的叶绿体ﻫ=3\＊GB３③连续性(无逗号)：编码蛋白质氨基酸序列的各个三联体密码连续阅读,密码间既无间断也无交叉。开放阅读框架:从mRNA5¢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=4＼*GB3④方向性：ｍＲＮＡ从5‘端到3‘端的核苷酸排列顺序决定了多肽链中从N端到C端的氨基酸排列顺序＝５\＊ＧB3⑤摆动性:转运氨基酸的tRNA上的反密码子需要通过碱基互补与mRNA上的遗传密码子反向配对结合，在密码子与反密码子的配对中，前两对严格遵守碱基配对原则，第三对碱基有一定的自由度，可以“摆动”,这种现象称为密码子的摆动性tRＮA反密码子第１位碱基ﻩIﻩUﻩG ＡﻩＣｍRNＡ密码子第3位碱基ﻩU,C，ＡﻩA,GﻩU,C UﻩG=5\*GＢ3⑤变偶假说:ｍRＮA上的密码子的第一、第二个碱基与tRNA上的反密码子相应的碱基形成强的配对；密码的专一性重要是由于这两个碱基的作用，反密码子的第一个碱基决定一个tRNA所能解读的密码子数目，当一种氨基酸是由几个不同的密码子编码时，如密码子的头2个碱基的任何一个不同时，便必须有不同的tＲNA，至少要有3２种tＲNA来与61个密码子相结合4、ｔＲNA的结构：二级结构：三叶草形tＲNＡ分子富含稀有碱基，为转录后加工修饰而成,多数分布在非配对区，往往G、A甲基化等；DＨＵ环,含稀有碱基和氢尿嘧啶,负责和氨基酰tRＮＡ聚合酶结合TΨC环,含核糖胸苷和假尿嘧啶Ψ,负责和核糖体上的rＲNA辨认结合附加环，大小不同,可用来鉴别ｔRＮA反密码子环,是根据位于套索中央的三联反密码子命名的，负责密码子的辨认配对受体臂３’端的最后３个碱基序列永远是CCA,最后一个碱基的３’或２’自由羟基(—OH)可以被氨酰化三级结构:“L”形L形的三级结构，保存了二级结构中由于碱基互补而产生的双螺旋杆状结构，又通过度子重排发明了另一对双螺旋结构，受体臂和TΨC臂的杆状区域构成了第一个双螺旋。D臂和反密码子臂的杆状区域形成了第二个双螺旋,两个双螺旋上各有一个缺口,TΨC臂和D臂的套索状结构位于Ｌ的转折点,所以受体臂顶端的碱基位于L的一个端点，反密码子臂的套索状结构是L的另一个端点次级氢键、三级氢键:tＲNA的三级结构重要由在二级结构中未配对碱基间形成氢键而引发的，在三叶草结构中的被称为次级氢键，在三级结构中的就称为三级氢键tRNA的功能:=1＼＊GＢ3①解读mRＮA的遗传信息：tRNA在辨认mRNＡ分子上的密码时具有接头作用,ｔRＮA凭借自身的反密码子与ｍRNＡ链上的密码子相辨认,把所带氨基酸放到肽链的一定位置＝2\＊GB３②运送的工具，运载氨基酸tＲＮA有两个关键部位：3’端ＣCA:接受氨基酸，形成氨酰-tRNA;与mRＮA结合部位—反密码子部位６、ｔRNA的种类:=１＼*ＧB3①起始tRNＡ和延伸tRNＡ：能特异地辨认mRNA模板上起始密码子的tRNＡ称起始tＲNA，其他ｔRNA统称为延伸tＲNＡ。真核生物:起始密码子ＡＵG所编码的氨基酸是Mｅｔ，起始AＡ－ｔRNA为Mｅt－tRNAMet。原核生物:起始密码子AUＧ所编码的氨基酸并不是甲硫氨酸自身，而是甲酰甲硫氨酸，起始ＡA-tRNA为fMet-tＲNAfMｅt=2\＊GB３②同工tＲNA:代表同一种氨基酸的tRNＡ称为同工tRＮＡ。同工ｔRNA既要有不同的反密码子以辨认该氨基酸的各种同义密码，又要有某种结构上的共同性,能被相同的氨酰-tＲNA合成酶辨认。＝3＼*ＧＢ3③校正ｔRＮＡ:校正tＲＮA通过改变反密码子区校正突变。无义突变:在蛋白质的结构基因中，一个核苷酸的改变也许使代表某个氨基酸的密码子变成终止密码子（UAG、ＵＧA、ＵAA）,使蛋白质合成提前终止，合成无功能的或无意义的多肽，这种突变就称为无义突变。错义突变：由于结构基因中某个核甘酸的变化使一种氨基酸的密码子变为另一种氨基酸的密码子，这种基因突变叫错义突变。7、氨酰－ｔRNA合成酶:AA－tRNA合成酶：是一类催化氨基酸与tRＮＡ结合的特异性酶AＡ+tRＮＡ+ＡTP→AＡ-tRＮＡ＋AMP+PPi涉及两步反映（1)氨基酸活化生成酶-氨基酰腺苷酸复合物。AA+ATP＋酶（E）→E-AA-ＡMＰ＋PPｉ（2)氨酰基转移到tRNＡ3'末端腺苷残基的2'或３'－羟基上。E－AＡ-ＡＭP+ｔRNA→AＡ-tRＮA＋E+AMP蛋白质的合成重要决定于ｔRNA能否把对的的氨基酸放到新生多肽链的对的位置上，而这重要取决于AA-tRNA合成酶是否使氨基酸与相应的tRNＡ相结合，不同的tRNA有不同的碱基组成和空间结构，易被特异性氨酰-tRＮA合成酶所辨认,一般每种氨酰-tRＮA合成酶对一种氨基酸专一，但可以和该种氨基酸的多个同工tＲNA结合；既能辨认氨基酸又能辨认tRNＡ，对两者都有高度特异性；氨基酰-ｔRNA合成酶具有校正活性８、核糖体的结构：核糖体是由几十种蛋白质和多种核糖体ＲNＡ(ｒRNA)所组成的亚细胞颗粒=１\*ＧB3①核糖体由大小两个亚基组成核糖体可解离为两个亚基,每个亚基都具有一个相对分子质量较大的rRNＡ和许多不同的蛋白质分子原核生物核糖体由约２／3的ＲＮA及１/3的蛋白质组成。真核生物核糖体中ＲNＡ占3/5,蛋白质占2／5。=2\*GB3②核糖体蛋白（r-蛋白大肠杆菌核糖体小亚基由21种蛋白质组成，分别用S,….Ｓ表达,大亚基由36种蛋白质组成,用L…L表达真核生物细胞核糖体蛋白质中，大亚基含49种蛋白质,小亚基有33种蛋白质９、几种不同生物核糖体及rRNA的组成:核糖体 来源ﻩ大亚基ﻩ 小亚基 ﻩ沉降系数 RNAﻩ沉降系数RNA80Sﻩ脊椎动物 6０Sﻩ28Ｓ,5S，5.８S40S １8S7０Sﻩ原核生物 5０Ｓ23S ３0Sﻩ16S8０S 无脊椎动物、植物60S 2５S,5Ｓ，5．8S 40S 1６-18S55Sﻩ脊椎动物线粒体 ４０Sﻩ16-17Ｓﻩ3０Ｓ１0－13S７0S叶绿体50Ｓ2３S,5Ｓ30S16Ｓ１０、核糖体RNＡ组成和功能特点：（1）5SｒRNA：细菌5SrＲNA具有1２0个核苷酸(革兰氏阴性菌)或１16个核苷酸（革兰氏阳性菌),位于50Ｓ大亚基内两个高度保守的区域：一个区域具有保守序列CGＡＡC，是5SrRＮＡ与tＲNA互相辨认的序列；另一个区域具有保守序列GCGCＣGAAＵGGUAＧU，是5SrRNA与50S核糖体大亚基互相作用的位点(2)１6SrＲＮＡ:在蛋白质合成中起着积极的作用,它与ｍRNA、50S亚基和P位和A位的ｔＲNA的反密码子直接作用,长约1４７５~154４个核苷酸之间，具有少量修饰碱基,位于30Ｓ小亚基内16ＳｒRNA的结构十分保守：3‘端一段ACＣUCCUＵA的保守序列,与mＲNＡ5’端翻译起始区中富含嘌呤(SＤ)序列互补;在靠16SrRNA３‘端处尚有一段与2３SrRＮA互补的序列,在30S与5０S亚基的结合中起作用（3)23SｒRＮA:位于５０S大亚基内，含与ｔＲＮA及5ＳrRＮA互补序列。(4)５.8SrＲＮA:是真核生物核糖体大亚基特有的ｒＲＮA，长度为１60个核苷酸,具有修饰碱基，还具有与原核生物５SrRNA中的保守序列CＧAＡC相同的序列,也许是与tＲＮA作用的辨认序列说明5.8ＳrRNＡ也许与原核生物5SrＲNA有相似的功能=5\*GＢ2⑸18SrRNA:酵母18SrRNＡ由1789个核苷酸组成,它的3‘端与大肠杆菌１６SｒRNＡ有广泛同源性11、核糖体的活性中心:mRNA结合部位——小亚基A位：新到来的氨酰－ｔRNＡ的结合位点——大亚基P位:肽酰-tRＮA的结合位点——大亚基Ｅ位：延伸过程中的多肽链转移到氨酰-ｔRNA上释放tＲNA的位点——大亚基肽基转移部位——大亚基形成肽键的部位（转肽酶中心）——大亚基此外，尚有用于起始和延伸各种蛋白质因子的结合部位。tRＮA的移动顺序:A位→Ｐ位→Ｅ位每个tRNA结合位点横跨核糖体的大、小亚基１2、大小亚基的生物学功能:小亚基:通过密码子与反密码子的配对，辨认并结合模板mＲNA，蛋白质合成中Ａ位、Ｐ位、E位的一部分等大亚基：结合多肽链，催化肽键形成、蛋白质合成中Ａ位、P位、E位的一部分等１3、蛋白质合成的过程：=1\*GB2⑴氨基酸的活化:原核生物中，起始氨基酸是甲酰甲硫氨酸,起始AA－ｔRNＡ是ｆMｅｔ-ｔRNAfＭｅt，原核生物中３0S小亚基一方面与ｍＲNA模板相结合,再与ｆMet－tRNＡfMet结合,最后与50S大亚基结合真核生物中，起始氨基酸是甲硫氨酸,起始AA－tＲNA是Met－tRNＡMeｔ，40S小亚基一方面与Ｍet-tRＮＡMet结合再与模板ｍRNA结合,最近与６0S大亚基结合生成80S·mRＮA·Met-ｔRＮAMeｔ起始复合物=2\＊GB2⑵翻译的起始:=１\＊GB３①原核生物（细菌)：所需成分：3０S小亚基、50S大亚基、fMet-ｔRNAfMet、翻译起始因子(ＩF-1、IF－2、ＩF-3)、GＴP、模板mRNA、Mg2+、环节：核糖体大小亚基分离,30S小亚基一方面与IＦ-１、IF-3结合,通过SＤ序列与mRNA模板相结合；在IF-2和GTP的帮助下，fMet－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；带有tRＮA、ｍRＮＡ和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SＤ序列:位于原核生物ｍRNA起始密码子上游的一个富含嘌呤序列,是核糖体的集合位点=2\*GＢ3②真核生物：所需成分：40S小亚基、６0S大亚基、Met-ｔＲNAMeｔ、翻译起始因子（ｅIF-１、ｅIＦ-2、eIＦ-3）、GTP、模板ｍRNA、Ｍg２+、帽子结合蛋白eIF４Ｅ机制与原核生物基本相同,但核糖体较大,为8０S；起始因子比较多；mRNA5′端具有m7Gppp帽子结构；Met-tRNAMet；ｍRNA的5′端帽子结构和3′端poｌyA都参与形成翻译起始复合物=3＼*GB2⑶肽链的延伸:=１＼*GB3①ＡＡ－tRNA与核糖体A位点的结合:起始复合物形成之后,第二个AA-tＲNＡ复合物在延伸因子EＦ-Tu及GＴP的作用下，生成ＡＡ-tRNA·EF-Tu·GTＰ复合物,然后结合到核糖体的A位上,这时GTP被水解释放,进入下一轮循环＝２\*GＢ3②肽键的生成:在肽基转移酶的催化下，A位上的AＡ－tRNＡ转移到Ｐ位与fMet-ｔRNAfMet上的氨基酸生成肽键，起始tRNA在完毕使命后离开核糖体的P位点，A位点准备接受新的AA-tRＮA开始新一轮反映=3\*GB3③移位：即核糖体向ｍＲNＡ3‘端方向移动一个密码子,仍与第二个密码子结合的二肽基tＲNＡ从A位进入P位，去氨酰-ｔRNA被挤入Ｅ位，mRNA上的第三位密码子则相应于Ａ位,需要消耗GTP,并需EF-Ｇ延伸因子=４\*GB2⑷肽链的终止：释放因子辨认终止密码子并与之结合，激活肽酰转移酶,水解P位上多肽链与tＲＮA之间的二酯键,接着新生的肽链和ｔRＮＡ从核糖体上释放，核糖体大、小亚基解体，蛋白质合成结束释放因子RF：具有GTＰ酶活性，能催化GTP水解，使肽链与核糖体解离=1\*ＧＢ3①原核生物终止因子:RＦ1,辨认终止密码子UAA和UＡＧ;ＲF２，辨认终止密码子UＡA和UGA；ＲF3,具GTP酶活性,刺激RＦ1和ＲF2活性,协助肽链的释放=2＼＊GＢ3②真核生物只有一个终止因子ＲＦGTＰ:是一种变构因子，可通过结合诱使大分子形状发生变化,使翻译准确=5\＊GB2⑸蛋白质前体的加工:多肽链除需对的折叠外,还必须进行修饰，才干成为具有生理功能的蛋白质＝1\＊ＧＢ3①N端fMet或Mｅｔ的切除:N端的fＭｅt或Mｅt往往在多肽链合成完毕之前就被切除（ｆMｅｔ先脱去甲酰基）=2\＊GB3②二硫键的形成：mＲNA中没有胱氨酸密码子,而不少蛋白质都具有二硫键，蛋白质合成后往往通过两个半胱氨酸的氧化作用生成胱氨酸=3\*ＧB3③特定氨基酸的修饰：磷酸化、糖基化、甲基化、乙基化、羟基化和羧基化糖蛋白重要是蛋白质侧链上的天冬氨酸、丝氨酸、苏氨酸残基加上糖基形成的;胶原蛋白上的脯氨酸和赖氨酸多数是羟基化的实验证明,内质网也许是蛋白质N－糖基化的重要场合糖基化的作用:使蛋白质抵抗酶降解；使蛋白质具信号辨认作用；某些蛋白质只有糖基化后才干折叠＝4\＊ＧB3④切除新生肽链中非功能片段：新合成的胰岛素前体必须先切除信号肽在切除Ｃ肽才干变成有活性的胰岛素=6＼*GB２⑹蛋白质的折叠:由核糖体合成的新生肽链必须通过对的的折叠才干形成动力学和热力学稳定的三维构象，表现生物学活性或功能,至少有两类蛋白质参与体内蛋白质的折叠过程,加速蛋白质折叠过程蛋白质二硫键异构酶:加速蛋白质对的二硫键的形成肽酰脯氨酰顺反异构酶：催化肽脯氨酰之间的肽键的旋转反映，多肽链中肽酰-脯氨酸间的肽键有顺反两种异构体,空间构象明显差别,肽酰－脯氨酰顺反异构酶可促进上述顺反两种异构体之间的转换分子伴侣:在细胞内帮助新生肽链对的组装，成为成熟蛋白质，而自身不是最终功能蛋白质的组成成分的分子。14、蛋白质合成克制剂：原核生物:嘌呤霉素、链霉素、四环素、氯霉素、红霉素等真核生物:白喉毒素、志贺毒素、蓖麻蛋白等四环素类：阻止AA-tRＮＡ与核糖体结合链霉素、新霉素、卡那霉素:干扰ＡA-ｔRNA与核糖体结合，而引起读码错误氯霉素：阻止mRＮA与核糖体结合嘌呤霉素：结合在核糖体的Ａ位,克制AＡ－ｔRNＡ的进入15、蛋白质的运转机制：＝1\*ＧB2⑴翻译运转同步机制：若某个蛋白质的合成和运转是同时发生的信号肽假说: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-末端氨基酸序列分泌蛋白的核糖体翻译进行到5０～７0个氨基酸残基时,信号肽从核糖体的大亚基上露出,与粗糙内质网膜上的受体结合；信号肽过膜后被水解,新生肽随之通过蛋白孔道穿越疏水的双层磷脂；一旦核糖体移到mRNA的“终止”密码子，蛋白质合成即告完毕,翻译体系解散，膜上的蛋白孔道消失信号肽的作用：完整的信号肽是保证蛋白质转运的必要条件;仅有信号肽还局限性以保证蛋白质转运的发生；信号序列的切除并不是运转所必需的;并非所有的转运蛋白都有可降解的信号肽；SＲP(信号辨认蛋白）：是一种核糖核蛋白体复合物,能同时辨认需要通过内质网膜进行运转的新生肽和自由核糖体,与之结合成SRP-信号肽-核糖体复合物，被SRP引向内质网膜并与SRP的受体——DＰ(停靠蛋白,又称受体蛋白)相结合，并导致该多肽合成的暂时终止（此时新生肽一般长约70个残基左右）。＝2\*ＧB2⑵翻译后运转机制:若蛋白质从核糖体上释放后才发生运转=1＼*ＧB３①线粒体蛋白质跨膜运转:是一种需能过程前导肽的作用与性质：带正电荷的碱性氨基酸(特别是精氨酸)含量较为丰富,分散于不带电荷的氨基酸序列之间；缺少带负电荷的酸性氨基酸;羟基氨基酸含量较高；有形成两亲（既有亲水又有疏水部分）α-螺旋结构的能力=2\＊GB3②叶绿体蛋白质的跨膜运转：叶绿体定位信号肽分两个部分:决定该蛋白质能否进入叶绿体基质；决定该蛋白能否进入叶绿体基质中的类囊体=3\*GＢ３③核定位蛋白的运转机制:为了核蛋白的反复定位,蛋白质中的信号肽——核定位序列(NLS）一般不被切除;ＮＬＳ可位于核蛋白的任何部位；蛋白质向核内运送过程需要核运转因子α、β和ＧTP酶（Ｒan）参与16、蛋白质降解：大肠杆菌中,许多蛋白质的降解是通过一个依赖于ATＰ的蛋白酶（称为Lｏn)来实现的，细胞中存在有错误或半衰期很短的蛋白质时，该蛋白酶就被激活。每切除一个肽键要消耗两分子AＴP真核蛋白的降解依赖于一个7６个氨基酸残基、其序列高度保守的泛蛋白（Ubｉqｕitin)。细胞内即将被降解的蛋白一方面在ATP的作用下与泛蛋白相连，并运送到特定的蛋白降解体系中直到完全降解1７、真核生物转录与翻译不能偶联的因素真核生物mＲNA使在细胞核内合成的，而翻译是在细胞质中进行的，因此，ｍRNA只有被运送到细胞质部分,才干翻译生成蛋白质。真核生物中的mRNA开始合成时，是不成熟的hnＲNＡ，需通过一序列的加工过程以后才干成为成熟的mRNA，如内含子的剪接,5‘加帽，3‘端加尾，由于RＮA转录后需要通过一系列的加工过程，因此，转录与翻译无法偶联六、１、基因表达:生物基因组中结构基因所携带的遗传信息经转录、翻译等一系列过程，合成特定的物质，如蛋白质,进而发挥其特定的生物学功能和生物学效应的全过程，其产物可以是蛋白质,也可是RＮA2、基因表达的方式:＝1\*GB2⑴永久(组成)型表达:指不受环境变化或代谢状态影响的一类基因表达管家基因：某些基因在一个个体的几乎所有细胞中连续表达=２＼＊GB2⑵适应型（调节型）表达:指环境的变化容易使其表达水平变动的一类基因的表达诱导、可诱导的基因:应环境条件变化基因表达水平增高的现象称为诱导(ｉｎｄｕｃtion),这类基因被称为阻遏、可阻遏的基因:随环境条件变化而基因表达水平减少的现象称为阻遏(reｐrｅｓsioｎ),相应的基因被称为3、基因表达的规律：=１\*GB２⑴时间特异性:按功能需要，某一特定基因的表达严格按特定的时间顺序发生阶段特异性：多细胞生物基因表达的时间特异性=２＼*GB２⑵空间特异性:在个体生长全过程，某种基因产物在个体按不同组织空间顺序出现细胞或组织特异性：基因表达随着时间顺序所表现出的这种分布差异，事实上是由细胞在器官的分布决定的，所以空间特异性又称4、基因表达调控:相同的结构基因并非在各种细胞中同时表达,而是根据机体生长、发育、繁殖的需要，随着环境的变化，有规律的选择性、程序性、适度的表达,以适应环境，发挥其生理功能，这个调节过程5、基因表达调控的生物学意义:适应环境、维持生长和增殖（原核、真核）;维持个体发育与分化(真核)6、原核生物基因表达调控的水平：=1\＊ＧB２⑴转录水平上的调控，特点:α因子决定RNＡ聚合酶辨认特异性;操纵子模型的普遍性；阻遏蛋白与阻遏机制的普遍性＝２\*GＢ2⑵转录后水平上的调控:=1\＊GＢ3①mRNA加工成熟水平上的调控=2\*GB3②翻译水平上的调控7、原核基因调控机制的类型与特点⑴根据操纵子对调节蛋白(阻遏蛋白或激活蛋白）的应答,可分为：=1\*GB3①正转录调控：假如在没有调节蛋白质存在时基因是关闭的，加入这种调节蛋白质后基因活性就被启动,这样的调控称正转录调控在正转录调控系统中,调节基因的产物是激活蛋白(activatｏr）根据激活蛋白的作用性质分为正控诱导和正控阻遏：在正控诱导系统中,效应物分子（诱导物)的存在使激活蛋白处在活性状态；在正控阻遏系统中，效应物分子（辅阻遏物)的存在使激活蛋白处在非活性状态。＝2\＊GB3②负转录调控:在没有调节蛋白质存在时基因是表达的,加入这种调节蛋白质后基因表达活性便被关闭，这样的调控称负转录调控在负转录调控系统中，调节基因的产物是阻遏蛋白（represｓor),起着阻止结构基因转录的作用。根据其作用特性又可分为负控诱导和负控阻遏：在负控诱导系统中,阻遏蛋白与效应物（诱导物)结合时,结构基因转录;在负控阻遏系统中,阻遏蛋白与效应物（辅阻遏物)结合时,结构基因不转录诱导物与阻遏蛋白：负控不结合，不转录负控诱导结合,不转录负控阻遏正控结合,不转录正控诱导不结合，不转录正控阻遏＝２＼*GB2⑵根据操纵子对某些能调节它们的小分子的应答，可分为:可诱导调节：指一些基因在特殊的代谢物或化合物的作用下，由本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，例：大肠杆菌的乳糖操纵子分解代谢蛋白的基因诱导物：假如某种物质可以促使细菌产生酶来分解它,这种物质就是诱导物可阻遏调节：基因平时是启动的，处在产生蛋白质或酶的工作过程中，由于一些特殊代谢物或化合物的积累而将其关闭,阻遏了基因的表达,例：色氨酸操纵子合成代谢蛋白的基因辅阻遏物:假如某种物质可以阻止细菌产生合成这种物质的酶，这种物质就是辅阻遏物=3\*ＧB2⑶σ因子决定RNA聚合酶辨认特异性:原核生物RNA聚合酶有全酶和核心酶之分,两者仅差一个α因子,核心酶参与转录延长,全酶参与转录起始,α因子辨认特异启动序列，不同的α因子决定特异转录基因的激活，决定ｍＲNA、ｒＲNＡ、tRNＡ基因的转录=4\*GＢ2⑷弱化子对基因活性的影响弱化子：当操纵子被阻遏，ＲNA合成被终止时，起终止转录信号的作用的那一段核苷酸=５\*GＢ2⑸降解物对基因活性的调节=６\*GB2⑹细菌的应急反映8、乳糖操纵子⑴乳糖操纵子的结构:三个结构基因Z、Y、A，操纵序列O,启动序列Ｐ,调节序列I转录时，RＮA聚合酶一方面与P区结合，通过O区向右转录,转录从O区中间开始，按Z-Y-Ａ方向进行，每次转录出来的一条mRＮＡ上都带有这三个基因,转录的调控是在P区O区进行的Ｚ编码β-半乳糖苷酶：将乳糖水解成葡萄糖和半乳糖Y编码β-半乳糖苷透过酶：使外界的β-半乳糖苷(如乳糖)能透过大肠杆菌细胞壁和原生质膜进入细胞内A编码β-半乳糖苷乙酰基转移酶:乙酰辅酶Ａ上的乙酰基转到β-半乳糖苷上,形成乙酰半乳糖=２\＊GB２⑵乳糖操纵子调控模型重要内容：①Ｚ、Y、A基因的产物由同一条多顺反子的mRNA分子所编码②这个mRNA分子的启动子紧接着O区,而位于I与Ｏ之间的启动子区（P）,不能单独起动合成β-半乳糖苷酶和透过酶的生理过程③操纵基因是DNA上的一小段序列（仅为26bp),是阻遏物的结合位点④当阻遏物与操纵基因结合时，lacｍRＮＡ的转录起始受到克制⑤诱导物通过与阻遏物结合,改变它的三维构象，使之不能与操纵基因结合,从而激发laｃｍRNA的合成，当有诱导物存在时，操纵基因区没有被阻遏物占据,所以启动子可以顺利起始ｍRNA的合成＝3\*ＧＢ2⑶影响因子：诱导物需要穿过细胞膜才干与阻遏物结合，而转运诱导物需要透过酶，后者的合成需要诱导;真正的诱导物是异构乳糖而非乳糖，前者是在β-半乳糖甘酶的催化下由乳糖形成的,因此,需要有β-半乳糖甘酶的预先存在。①ｌａc操纵子的本底水平表达:一些透过酶可以在没有诱导物的情况下合成;非诱导状态下有少量的lacmRNA合成②大肠杆菌对乳糖的反映：按照laｃ操纵子本底水平的表达，每个细胞内有几个分子的β－半乳糖苷酶和β-半乳糖苷透过酶加入的少量乳糖在透过酶的作用下进入细胞,在β－半乳糖甘酶作用下成为异构乳糖,刺激诱导物,诱导lacmＲNA合成，使大量乳糖进入细胞乳糖多数被降解为葡萄糖和半乳糖，少数成为异构乳糖③阻遏物ｌacI基因产物及功能：Lac操纵子阻遏物mRNA是由弱启动子控制下组成型合成的，每个细胞中有5-10个阻遏物分子;当I基因由弱启动子突变成强启动子，细胞内就不也许产生足够的诱导物来克服阻遏状态,整个lac操纵子在这些突变体中就不可诱导。④葡萄糖对lａc操纵子的影响:假如将葡萄糖和乳糖同时加入培养基中，lａｃ操纵子处在阻遏状态,不能被诱导；一旦耗尽外源葡萄糖，乳糖就会诱导lａc操纵子表达分解乳糖所需的三种酶⑤cAMP与代谢物激活蛋白：代谢物激活蛋白(CＡP）/环腺苷酸受体蛋白（CRP）由Crp基因编码，能与ｃAＭP形成复合物，cAMP—CAP复合物是激活lａc的重要组成部分ATP在腺苷酸环化酶的作用下生成ｃAMP大肠杆菌中：无葡萄糖，cAＭＰ浓度高时,促进转录;有葡萄糖,cAMＰ浓度低时，不促进转录协调调节：当阻遏蛋白封闭转录时，ＣAP对该系统不能发挥作用;如无CＡP存在，即使没有阻遏蛋白与操纵序列结合，操纵子仍无转录活性,cAＭＰ—CAP复合物与启动子区的结合是转录起始所必需的；单纯乳糖存在时，细菌运用乳糖作碳源;若有葡萄糖或葡萄糖／乳糖共同存在时,细菌一方面运用葡萄糖分解代谢物阻遏：葡萄糖对laｃ操纵子的阻遏作用＝４\＊GB2⑷乳糖操纵子的正调控机制:cAＭＰ—CＡP复合物与DNA结合改变了这一区段DNA次级结构，促进了RＮA聚合酶结合区的解链。这也许是ｃAMＰ—CAＰ通过与RNA聚合酶结合，再与ＤＮA结合,因而促进了ＲNA聚合酶与启动基因的结合，从而增强了转录。cＡMＰ—CＡＰ复合物的形成取决于细胞内ｃＡMP的浓度,当以葡萄糖为能源时,由于其克制腺苷酸环化酶的活性,ＡTP不能转化为cAMＰ，细胞内cAMP浓度减少，不能形成cAMP—CAＰ复合物，因而乳糖结构基因不被转录=5\＊GB2⑸乳糖操纵子的负调控机制：具有活性的阻遏物只要结合在操纵基因上,就可以阻挠RNＡ聚合酶的转录活动，这是由于P和O位点有一定的反复序列,O被阻遏物占据后,RNA聚合酶就不能结合到Ｐ位点上。阻遏物有无活性又受乳糖这种小分子诱导物的影响。阻遏物与乳糖结合后,由于发生构象变化而失活，不再能同操纵基因结合，于是RＮA聚合酶便能结合于启动基因,启动基因的表达使乳糖运用的机构基因转录出相应的ｍＲNA，进而再翻译出蛋白质。在酶诱导合成的这个调节系统中，阻遏蛋白是重要的作用因子，额诱导物可以影响阻遏蛋白的活性，只有阻遏物被诱导失活结构基因才得以表达９、色氨酸操纵子（trpoperon）⑴色氨酸操纵子的结构:结构基因ｔrpE、tｒpD、trpＣ、trpB、tｒpA，启动子位点tｒｐＰ，重叠的操纵基因位点trpＯ,前导区域tｒpＬ结构特点：trpR和tｒpABCDＥ不连锁；操纵基因在启动子内;有衰减子(attenuator)／弱化子;启动子和结构基因不直接相连,两者被前导序列（Ｌeadｅｒ)所隔开=2\＊GＢ２⑵trp操纵子的阻遏系统:低Trｐ时,阻遏物不结合操纵基因；高Trp时,阻遏物