基因的分子生物学读书笔记

分子生物学读书笔记第1篇化学和遗传学1知识点：1.孟德尔定律是什么？答：显性和隐性基因都是独立传递的，并且在性细胞形成过程中能够独立分离。这个独立分离规律（principleofindependentsegregation）经常被称为孟德尔第一定律。基因存在，并且每一对基因在性细胞发育过程中，都可以独立地传递到配子中。这一独立分配律（principleofindependentassortment）尔第二定律。2知识点：1.中心法则：答：1956，Crick（centraldogma）。转录 翻译复制 DNA RNA 蛋白质DNADNARNARNA（转录，transcription）为模板的。相应地，蛋白质的合成（翻译，translation）RNARNARNADNARNA11RNADNARNA503知识点：4答：范德华力,疏水键,氢键及离子键。弱化学键的作用：答：介导了到分子内/间的相互作用，决定了分子的形状及功能。第4章高能键的重要性知识点：蛋白质与核酸的形成：2p~pATP答：ATP应供能。5知识点：强化学键的作用：答：核酸（DNA/RNA）和蛋白质都是由简单的小分子通过共价键组成的高分子。这些小分子的排列顺序决定了其遗传学和生物化学的功能。弱化学键的作用：答：核酸（DNA/RNA）和蛋白质的三维空间构型及它们间的相互作用是由弱的相互作用来决定和维持。除少数特例外，对这种弱的相互作用的破坏（如加热或去污剂），即使不破坏共价键，都将会破坏其所有的生物活性。蛋白质的四级结构：答：1级结构（primarystructure）：多肽链中氨基酸的线性顺序。２级结构（secondarystructure）：邻近的氨基酸通过弱的相互作用形成二αβ测。３级结构（tertiarystructure）：多肽链在二级结构基础上形成的空间结构。可用x射线晶体衍射和核磁共振术进行测定。４级结构（quaternarystructure）：多亚基蛋白所形成的结构。第2篇基因组的维持6DNARNA知识点：DNADNA（polynucleotidechain）以双螺旋的形式相互缠绕。双螺旋两条单链的骨架是由糖和磷酸基团交替构成的；碱基朝向骨架的内侧，通过大沟和小沟可以接近碱基。DNA螺旋。大沟中有丰富的化学信息。DNADNA习惯上，DNA5’端（在左边）3’5’3’端是羟基。双螺旋的两条链序列互补：答：腺嘌呤（A）和胸腺嘧啶（T）配对，鸟嘌呤（G）和胞嘧啶（C）配对的DNA碱基会从双螺旋中翻转出来：答：有时单个的碱基会从双螺旋中突出，这种值得注意的现象叫做碱基翻出（baseflipping）。DNA（变性）和复性：DNA（100℃）pHDNA，DNADNADNA20基础。例如，Southern（20）DNA（1818-1）。DNADNA40%DNA260nm（hyperchromicity）；DNA外线的吸收能力。吸光度增加到最大值一半时的温度叫做DNA的熔点（meltingpoint）。连环数由扭转数和缠绕数共同决定：答：连环数（linkingnumber）是指要使两条链完全分开时，一条链必须穿过另一条链的次数（用Lk表示）。连环数是扭转数（twistnumber，用Tw）和缠绕数（writhenumber，用Wr表示）这两个几何数的总和。扭转数仅仅是一条链旋绕另一条链的螺旋数，即一条链完全缠绕另一条链的次数。在三维空间里双螺旋的长轴经常重复地自我交叉，这称为缠绕数。DNADNALk=Tw+Wr，负超螺旋可以让双螺旋扭转DNADNA2答：拓扑异构酶（topoisomerase）DNA而改变连环数。DNADNADNAATPDNADNAATP。原核生物还拥有一种特殊的拓扑异构酶Ⅱ，通称为促旋酶，它引入而不是去除负超螺旋。RNA答：RNADNA3第一，RNA2’-C2’位置上带有一个羟基。第二，RNA（uracil）5’5’甲基-尿嘧啶。第三，RNA通常是单多聚核酸链。从功能上讲，mRNA，tRNAmRNA，RNAmRNARNA（RNA）是在细胞中催化一些重要反应的酶。（pseudoknot）的复杂结构。RNAWatson-CrickG：URNARNA答：RNA（ribozyme），底物结合位点和辅助因子（如金属离子）结合位点。RNaseP，RNAtRNA。mRNAtRNArRNA（intron）RNA（RNAsplicing）。RNA答：（1）有些RNA本身就是一种酶,具有调节功能；RNA（主要为病毒的遗传物质）；RNARNA（如:mRNA）；RNA7知识点：一些概念：答：（1）染色体（chromosome）：DNADNA（chromosome）。核小体（nucleosome）：DNA（nucleosome）。染色体是环状或线状的。MbDNADNA所造成的。假基因则是因反转录酶（reversetranscriptase）的作用而形成。每个细胞都有特定的染色体数目：答：大多数真核细胞是二倍体（diploid），也就是说，细胞中每条染色体有两个拷贝。同一个染色体的两个拷贝叫做同源染色体（homolog），分别来自父本和母本。但是，一个真核生物中的所有细胞并非都是二倍体，某些细胞是单倍体或多倍体。单倍体（haploid）细胞每条染色体只有一个拷贝，并且参与有性生殖（例如，精子和卵子都是单倍体细胞）。多倍体（polyploid）细胞中每条染色体都超过两个拷贝。基因组大小与生物体的复杂性相关：答：基因组的大小（单倍染色体中DNA的长度）在不同的生物种有相当大的变化。由于生物的复杂性越高所需的基因也就越多。因此基因组的大小与生物体的复杂性相关也就不足为奇。导致真核细胞中基因密度降低的因素：DNA白质的基因通常是不连续的。这些分散的非蛋白质编码区段称为内含子（intron）RNA（RNAsplicing）RNADNADNADNADNADNA（microsatelliteDNA）由非常短的（13bp）的重复序列（genemo-widerepeat）要比微卫星大得多，尽管这些重复有许多种类，但是它们有着共同的特点，即都是转座元件（transposableelement）。转座元件是指能从基因组的一个位置移动到另一个位置的序列，这个过程称为转座（transposition）。真核染色体在细胞分裂过程中需要着丝粒、端粒和复制起始位点：答：（1）复制起始位点（originsofreplication）DNA起始复制的位点。着丝粒（centromere）DNA起始位点相似，着丝粒指导一个精细的蛋白质复合体的形成，此结构也称为动粒（kinetochore）。端粒（telomere）DNA合酶——端粒酶（telomerase）来完成线性染色体末端的复制。细胞周期及有丝分裂：答：细胞完成一轮分裂所需要的过程称为细胞周期（cellcycle）。大多数真核细胞的分裂会使子代细胞维持与父本细胞一致的染色体数目。这种分裂类型称为细胞的有丝分裂（mitoticcelldivision）。4：G1、S、G2M。DNAS（synthesisSphase），导致每条染色体的复制。复制后配对的每条染色体叫做一条染色单体（chromatid），配对的两条染色单体称为姐妹染色单体（sisterchromatid）体通过一个叫做黏粒（cohesin）的分子聚在一起，这一过程称为姐妹染色单体的聚集（sisterchromatidcohesion），这种状态一直维持到染色体的相互分离。染色体分离发生在细胞周期的有丝分裂期或M期（mitosis，Mphase）。有丝分裂及减数分裂的具体过程：P1517-15P1537-16核小体是染色体的结构单位：DNA8的核组成，DNA缠绕在组蛋白核上。每个核小体之间的DNA（“念珠”上的“线”）DNA（linkerDNA）。DNADNA（coreDNA），1.65组蛋白是带正电荷的小分子蛋白质：DNA5H1、H2A、H2B、H3H4。在每种核心组蛋白中都存在一个保守区域，称为组蛋白折叠域（histone-folddomain），调节这些组蛋白中间体的组装。DNA，H3·H4DNAH2A·H2BH3·H4-DNA核小体。N的结构，而且是完整的核小体中易接近的部分。DNADNANDNA。染色质的高级结构：H1DNADNADNADNA核小体重塑复合体有助于核小体的移动：DNADNA3DNA“滑动”（sliding）；②DNADNA（transfer）；③核小体“重塑”（remodeling），增加DNA的易接近性。某些核小体在体内处于特定的位置：核小体的定位：DNA制是有利的。NN录受抑制的区域结合。与乙酰化不同，NDNA答：当复制叉经过时，核小体解体为亚组装部件。H3·H4DNA核小体的组装需要组蛋白“伴侣”：DNAH3·H4H2A·H2B形成复合体，并护送它们到核小体组装的位点。由于这些因子可以避免组蛋白与DNA发生无效的相互作用，因此被称为组蛋白伴侣（histonechaperone）。PCNADNADNADNADNAPCNADNADNACAF-1PCNAH3·H4PCNADNA简述染色体的组装过程。DNAH3-H4H2A-H2BDNAH3-H4H2A-H2BDNAH1DNA，开成染色质形式（30nm），8DNA知识点：DNA答：DNADNA3’端的延伸进行合成。焦磷酸水解是DNA合成的驱动力。DNA答：（1）DNADNA：DNADNArNTP。DNA3βDNA2（镁离子和锌离子），dNTP3’-OH功能：1）dNTP起校对功能；聚合位点有两个金属离子，它们有利于催化的进行；检测配对的准确性。dNTPdNTPdNTP。功能：1）dNTP，2）dNTP3）稳定PPi的功能。DNADNA底物之间的紧密连接。功能：不直接参与催化，但是可保持引物和活性位点处在正确的位置，还可帮助维持DNA聚合酶与其底物紧密连接，有助于添加许多dNTP的能力。DNADNADNA1000酸。DNADNA（processivity）DNA力定义为每次酶与引物-模板接头结合时所添加核苷酸的平均数。DNA：DNADNA（proofreadingexonuclease）DNA3’DNADNA。DNA答：刚分开的模板链与未复制的双链DNA之间的连接区称为复制叉（replicationfork），DNADNADNA在此条模板链上，DNADNA（leadingstrand）。DNADNADNADNA（laggingstrand）。DNA（Okazakifragment），其1000~2000100~400DNARNA答：引物酶（primase）DNARNA个核苷酸长度）RNADNARNADNARNA，RNAH（RNaseH）RNA物的大部分。5’RNADNADNADNA（DNAligase）的酶修复。DNA答：DNADNADNA（DNAhelicase）DNADNADNADNA都具有的特性，称作极性（polarity）。DNASSBSSBDNA同结合（cooperativebinding），DNASSB分子之间也能够结合。DNADNADNA答：E.coli5DNA和丰度而划分。DNAⅢ（DNAPolⅢ）是染色体复制中所涉及的最主要的酶。DNAⅠ（DNAPolⅠ）DNARNAE.coli3DNADNADNA153：DNAδ、DNAεDNAα/物酶。RNARNADNADNADNAPolα/DNAδεδεDNAPolα/引物酶的过程称作聚合酶的切换（polymeraseswitching），3DNADNADNADNA答：DNADNA（slidingDNAclamp）的蛋白质间的结合。DNA答：一类称为滑动夹装载器（slidingclamploader）的特殊的蛋白复合体DNAATPDNADNA答：E.coliDNA并结合有增强其功能的其他元件的多蛋白复合体的总称。DNADNASSBRNADNADNARNARNADNAE.coli答：DNADNADNADNA1DNARNA复制叉上作用的全部蛋白质的总和称为复制体（replisome）。DNA（originreplication）。复制起始的复制子模型：答：定义所有的DNA均从称为复制子（replicon）的特定的起始位点开始复制。复制子模型提出了控制复制起始的两个元件：复制器和起始子。复制器（replicator）是指足够指导DNA复制起始的整套顺式作用的DNA序列。复制子模型的第二个元件是起始子（initiator）蛋白。此蛋白质特异性地识别复制器中的一个DNA元件并激活复制的起始。DNA：DNA2ATDNA结合和解旋：起始子蛋白对复制起始位点的选择和激活：3DNADNADNA用，使它们聚集到复制器上。E.coliDnaADnaAoriC9ATPDnaADNADNA白。真核细胞中，起始子时一个被称为起始位点识别复合体（originrecognitioncomplex，ORC）的六蛋白复合体。ORCAB1ORC白召集到复制器上。蛋白质-蛋白质和蛋白质-DNA答：起始子（DNAA）oriC13DNADNAADNADNABDNAC解旋酶与上面所说的复制叉其他元件之间的蛋白质相互作用指导复制机器其他部分的组装。前复制复合体的形成指导真核细胞中的复制起始：G1（早S）SDNADNA聚合酶的募集。复制器选择是由前复制复合体（pre-RC）的形成介导的。pre-RC（CdkDdk）G1Spre-RC答：Cdkpre-RCpre-RCDNACdkpre-RCG1Cdk，但是细胞周期的其他期内（S、G2M）Cdk。因此，在每个细胞周期内，pre-RC（G1），pre-RC（S、G2Mpre-RCS）。DNA后随链的合成不能复制线性染色体的最末端：DNARNA制成为难题。这种情况被称为末端复制问题（endreplicationproblem）。细胞解决末端复制问题有各种各样的方法。一种解决方法是用蛋白质代替RNA作为每个染色体末端最后一个冈崎片段的引物。多数真核细胞使用完全不同的方法来复制其染色体末端。真核生物染色体的TGDNA结构可作为新的复制起始位点以弥补末端复制问题。DNARNA（所以这是一个核糖核蛋白的例子）DNADNA3’DNADNAdNTPRNA3’RNADNA3’-OHDNADNA。为什么真核生物染色体在一个周期中只能复制一次？DNASDNA离会引起染色体的断裂或缺失。DNA染色体中每个碱基对复制且只能复制一次，使极其重要的。端粒酶如何实现端粒的复制？RNADNA3`端退火，随后用其反转录DNARNARNADNA到端粒的末端，重复上面的过程。9DNA知识点：突变的本质：答：最简单的突变是一种碱基变成另一种碱基，有两种类型，转换（transition），TCAG；颠换（transversion），TGAAT酸的突变被称为点突变（pointmutation）。DNA构的整体重排。有些复制错误能逃脱校正读码：答：有些错误插入的核苷酸逃脱检测并在新合成的链与模板链之间形成错误配对。错配修复能将逃脱校正读码的错误去除：DNA（mismatchsystem）DNA2~3MutSMutSDNADNAE.coliDam（DAMmethylase）5’-GATC-3’AGATC（全甲基化）DNADNA（只有母链是甲基化的）。E.coli确序列的“记忆”设备。MutS（MutSMSH）MutL（MutLMLHPMS）的类似物完成这一功能。DNA答：最频繁和最重要类型的水解损伤时胞嘧啶碱基的脱氨基。胞嘧啶可自发进行脱氨基作用，从而产生非天然的（DNA）易于自发脱氨基，脱氨基将腺嘌呤转变成次黄嘌呤，鸟嘌呤转变为黄嘌呤。DNAN-糖苷键的自发水解进行去嘌呤化（depurination），DNA5’-甲基胞嘧啶脱氨基产生胸腺嘧啶，不能明显被识别为异常碱基。DNA答：DNADNADNA（O2-、H2O2OH·）由致电离辐射和产生自由基的化学试剂产生。另一种碱基损伤时紫外线造成的。260nm其后果之一是在同一多核苷酸链相邻位置上的两个嘧啶之间发生光化学融合。γX（电离辐射）DNADNADNA（clastogenic）。突变还可由碱基类似物和嵌入剂引起：答：突变还可由可替换正常碱基的化合物（碱基类似物，baseanalog）或能插入碱基间的化合物（嵌入剂，intercalatingagent）导致复制错误而引起。DNA答：如我们所看到的那样，DNADNADNADNA（指真正的修复）修复酶简单地将损伤逆转（撤销）。一个更精致的步骤涉及剪切修复系统（excisionrepairsystem），DNADNA除。但是，更精致的系统是重组修复（recombinationalrepair），DNA链都受损（断裂）时采用这种修复。在重组修复[也叫双链断裂修复（double-strandbreakrepair）]中，序列信息从染色体第二条未受损的拷贝上找回。最DNA（translesion）DNA过受损位点进行拷贝。因为移损合成不可避免地具有很高的错误易发性（诱变性），所以细胞在迫不得已的情况下才采用此机制。8.DNA损伤的直接逆转：答：损伤简单逆转修复的一个例子是光复活作用（photoreactivation），光复活作用直接逆转紫外辐射造成的嘧啶二聚体结构。O6-9.碱基切除修复酶通过碱基弹出机制除去受损碱基：答：DNArepair）切除修复（nucleotideexcisionrepair）酶（glycosylate）的酶识别并通过水解糖苷键除去受损碱基。在随后的核酸内切DNAAoxoGoxoGAoxoG：AAoxoGAA。GT10.DNA：答：与碱基切除修复不同，核苷酸切除修复酶不能区分各种不同的损伤，而单链片段（或小区）DNADNA受损的链为模板进行填补，从而恢复原始的核苷酸序列。RNARNARNADNADNADNADNADNA（DSB）途径[double-strandbreak（DSB）repairpathway]进行的。此途径从姐妹染色体中取回序列信息。DNA重组还帮助修复DNA复制中的错误。异源末端连接（NHEJ）的防故障系统发挥作用。NHEJDNA连接。此错排配对是通过小段（可以短至一个碱基对）互补碱基之间的匹配完成的。DNADNA答：细胞不能修复损伤，也有防故障机制使复制机器绕过受损的部位。这种机制就叫做移损合成（translesionsynthesis）。DNADNA。这些聚合酶一个重要的性质就是，虽然它们是模板依赖性的，但是它们掺入核苷酸的方式不依赖于碱基配对。10知识点：DNA②引入DNA断裂。DNADNADNADNADNAHolliday（Hollidayjunction）。④HollidayHollidayDNADNA，从而完成遗传物质的交换过程。这个过程叫做拆分（resolution）。Holliday答：HollidayDNAHolliday拆分等同源重组的核心过程。双链断裂修复模型更加准确地描绘了许多重组事件：DNADNA（double-strandedbreak，DSB），一条保持完整。在双链断裂模式下，这种单向的遗传物质交流有时会留下一个遗传标记——引发基因转换（geneconversion）事件。DNADNA质交换。同源重组是真核细胞中修复DNA断裂和复制叉停滞的关键步骤。RecBCD/DNA答：RecBCDDNADNA，RecBCDRecADNA，RecBCDDNARecBCDchi（cross-overinstigator）DNAchi，RecBCDRecBCDchi3’→5’DNA，5’→3’DNADNA的，chi3’DNARecA换。RecASSBDNA，RecBCDRecA白质的组装。RecADNARecADNA：答：RecARecADNADNA（DNA）DNARecADNA位：主要位点（DNA）与次要位点。当一个碱基互补的区域被定位后，RecADNARecA（jointmolecule），通常DNA，实际的链交换就发生在连接分子内。RuvABHollidayRuvCHollidayDNARuvCRuvCDNA是有一定程度的序列特异性。真核细胞的同源重组具有额外的功能：答：在减数分裂过程中，同源重组确保染色体正确配对，从而保持基因组的完整性。染色体的不恰当分离，被称之为不分离（nondisjunction）。这种在减数分裂过程中发生的同源重组被称为减数分裂重组（meioticrecombination）。DNA答：Spo11DNA，但却必须发生在减数分裂的一特定时期。MRXDNARecA答：3’DNADNA5’→3’MRX5’→3’3’DNA，1kbDNASpo11。DmcRecARecARad51Dmc1。多种蛋白质共同促进减数分裂重组：答：Rad52Rad51Rad52DNA（Rad51）的组装。Mus81HollidayDNAMATDNA酶——HO（HOendonuclease）来完成。HO5’→3’DNAMRX5’DNA3’DNA3’DNARad51Rad52（和其他帮助组装重组蛋白-DNA）交配型的转换是单向性的，即序列信息（DNA）HMRHMLMAT交配型转换是一种基因转变事件，与交换无关：答：为解释缺少交换事件的基因转变的机制，提出了一种新的重组模型，称之为依赖合成的链退火（synthesis-dependentstrandannealing，SDSA）。首先在重组位点引入DSB，经过链侵入之后，侵入的3’端作为引物启动新的DNA合DSBDNADNADNAHODNAMRXDNA——DNADNA频率和这些基因间的距离成正比。DNA11DNA知识点：DNADNA般称作转座）（transpositionalrecombination）。DNADNADNA因子，叫做重组位点（recombinationsite），DNACSSR3DNADNA（λDNA）；②DNA；③DNA每个重组位点由一对对称排列的重组酶识别序列（recombinaserecognitionsequence）构成，识别序列中间所包围的是一个短的不对称序列，称为交换区（crossoverregion），DNA的断裂和重新连接就是在这里发生。DNArepeat）或同向重复（directrepeat）的方式排列。在一对反向位点间的重组将使这两个位点DNADNADNA3位点特异性重组酶通过一个蛋白质－DNADNA重新连接：答：保守的位点特异性重组酶共有两个家族：丝氨酸重组酶（serinerecombinase）和酪氨酸重组酶（tyrosinerecombinase）。保守性位点特异性重组（CSSR）名称中“保守”的意义：被称为“保守”是DNADNAATPDNADNACre答：CreP1DNAlox，Cre-loxCreloxCre程中被广泛使用的一个工具。位点特异性重组的生物学作用：DNA体中。还有些时候，位点特异性重组被用来改变基因的表达。DNADNACre白包括一些所谓的构筑蛋白（architecturalprotein），DNAλλstate），或者导致噬菌体的增殖，即进入裂解性生长growth）过程。为实现整合，整合酶蛋白（λInt）在两个特定位点之间催化重组的进行，这attattP（PattB（B）。λIntCreCreλDNA整合过程要求attB、attP、λInt，以及一个叫做整合宿主因子（integrationhostfactor，IHF）的构筑蛋白的参与。λDNA答：一个由噬菌体编码的构筑蛋白对切除重组至关重要，这个蛋白质叫做Xis（即切除），它结合到特定的DNA序列上并造成DNA的弯曲。除了促进切除过程（attLattR）以外，XisDNA制了整合过程（attPattB）。HinDNA答：Hin称为程序性重排。它的功能通常是让一部分细菌能够对周围环境的突然变化获得“预适应”。HinDNA答：Hin重组过程除了需要hix位点外，还需要一段序列。这截短短的序列（约60bp）是一个增强子，它能将重组率提高1000倍左右。增强子-FisHinFis-hixDNA答：位点特异性重组对细胞中环状DNA分子的维护起到关键作用。XerXerCreXerXerCXerDXerdifFtsKXerCDXerDHolliday体；反应完成后，XerCDNAFtsKDNA转座：DNA方移位到另一个地方。这些可以移动的遗传因子叫做转座因子（transposableelement）或转座子（transposon）。三类基本的转座因子：根据转座子的结构及其转座机制，可将其分为以下3个家族：DNALTR子。聚腺苷酸（poly-A）反转录转座子。这类因子又称为非病毒反转录转座子。DNA答：转座因子两端的重组位点以反向重复序列排布，这些末端反向重复序列的长度从25到几百碱基对不等。催化转座的重组酶通常叫做转座酶（transposase）[有时也叫整合酶（integrase）]。DNA功能。转座子包括自主转座子和非自主转座子：DNADNA主转座子（nonautonomoustransposon），cis-acting要的基因：答：类病毒反转录转座子和反转录病毒也带有反向末端重复序列，它们是重组酶结合和作用的位点。类病毒反转录转座编码联众移位所需的蛋白质：整合酶（转座酶）和反转录酶。像基因的聚腺苷酸反转录转座子：答：聚腺苷酸反转录转座子没有其他转座子所带的末端反向重复序列，反5’UTR（非翻译区），3’UTR，它带有一串叫做聚腺苷酸序列（poly-Asequence）A-T反转录转座子带有两个基因，ORF1ORF2。DNA答：DNADNADNA制叫做剪切－粘贴转座（cut-and-pastetransposition）。一旦转座酶识别了这些序列，它就将这两端聚集在一起形成一个稳定的蛋白质-DNA复合体，这个复合体被称为联合复合体（synapticcomplex）或转座体（transpososome）。DNADNADNA3’DNA条单链的机制各不相同。3’DNADNADNA（targetDNA）。剪切－粘贴转座中的中间体由缺口修复来完成。3非转座酶可用来断裂非转移单链。DNADNATn5Tn10时就产生一个“DNADNA（打开），DNADNADNA3’DNADNA答：复制性转座的第一步是转座酶蛋白和转座子DNA两端装配成一个转座体。第二步是转座子末端DNA的断裂。DNA3’－OHDNADNADNA3’5’端仍连在原处。DNADNA3’端为引DNA2DNA，复制产物两端是短小的正向排列靶位点重复序列。复制性转座常常会造成染色体的倒位和丢失。RNA答：类病毒反转录转座子和反转录病毒插入到宿主细胞基因组的新位点，所DNADNADNARNA转座周期开始于反转录转座子（或反转录病毒）DNARNARNALTRRNARNADNADNAcDNA（DNA），DNAcDNA（DNA将会看到）DNAcDNA3’DNADNADNA转座酶和反转录整合酶同属于一个蛋白超家族。聚腺苷酸（poly-A）反转录转座子通过一种“反向剪切”机制进行移位：LINERNA但其转座机制与类病毒转座因子有所不同，它的机制叫做靶位点引导反转录（targetsiteprimedreversetranscription）RNA5’UTRRNARNAORF1ORF2RNA这个蛋白质-RNA复合体重新进入核内并与细胞DNA结合。转座子及其调节的实例：答：IS4Tn10DNAMuDNADNATyLINE因子能够推动自身转座，还能转座细胞RNA。V（D）J的。312知识点：转录机制与复制机制的区别：答：（1）转录得到的新链是由核糖核苷酸组成的，而不是脱氧核糖核苷酸。RNA（RNApolymerase，RNA）不需要引物，它能够从头起始转录（能起始）。RNADNA转录尽管是非常精确的（10000），但还是不如复制更为精确（每10000000个核苷酸发生一次错误）。一个到几百个，或者甚至上千个拷贝。转录区域的选择并不是随机的；每个转录区域通常包括一个或多个基DNA止。RNARNA3：RNA有蛋白质编码基因的酶。聚合酶Ⅰ（PolⅠ）和聚合酶Ⅲ（PolⅢ）RNA，PolRNAPoltRNARNA5SrRNA为转录一个基因，RNA3（phase）：答：（1）起始（initiation）：启动子（promoter）RNADNA（在很多情况下是与转录起始因子一起结合的）。启动子-聚合酶复合体一旦形成就发生结构改变，以使起始过程继续进行。延伸（elongation）：RNARNA（10其能够更牢固地与模板结合。在延伸阶段，RNARNADNA，DNARNA终止（termination）：RNA（或整组基因），RNA止转录并从模板上分离，还不十分清楚。转录起始包括三个定义明确的步骤：答：转录周期（transcriptioncycle）的第一个阶段——起始又可以分为一系列定义明确的步骤。第一步是聚合酶与启动子初步结合形成所谓的闭合式复合体（closedcomplex），DNA第二步是闭合式复合体经过转变而成为开放式复合体（opencomplex），DNA双链在起始位点周围大约14bp的距离内分开以形成转录泡。1010苷酸），10bp，就可以说它逃离了启动子。这时，它已经形成了一个稳定的三重复合体（stablecomplex），包括酶、DNARNA。细菌的启动子在强度和序列上是多样的，但是具有某些明确的特征：σRNA（holoenzyme）。σσ70σ70617~19苷酸的非特异序列所分割。这两段序列称为﹣35﹣10（region）或元件（element）。具有与共有序列更近似的序列的启动子通常要比那些匹配较差的启动子“更强”。所谓启动子的强度，我们是指一个启动子在一定的时间内可以起始多少个转录物。在一些较强的启动子中，如在指导核糖体RNA（rRNA）基因表达的启动子中RNADNAUP（UP-element）DNAσ70﹣35﹣10域”元件。σ答：σ70因子可以分为4个区域，称为σ区域1~σ区域4。区域4内的两个螺旋形成一个常见的DNA结合基序，称为螺旋-转角-螺旋（helix-turn-helix）。其中一个螺旋插入到﹣35（majorDNA﹣10α更为复杂。延长的﹣10σ3α螺旋与组成这一元件的两个特异性的碱基对接触。与启动子内的其他元件不同，UPσα的羧基末端域（αCTD）来识别。RNADNA答：从闭合式复合体到开放式复合体的转变过程涉及聚合酶的结构变化，以DNA一“融化”发生在﹣11﹢3对于含有σ70因子的细菌聚合酶，这一转变常被称为异构化作用（isomerization）。DNA，σN1.1）DNA，σ1.1DNA1.150?DNARNA答：聚合酶必须与起始核苷酸建立特异性的相互作用，严格控制其处于正确AARNARNA：RNA10RNAσRNA。σRNA10RNA，σ出，这个过程需要聚合酶尝试几次才能成功。RNA答：DNADNA后从各自的通道离开酶，并在延伸聚合酶（elongationpolymerase）的后面重新DNARNA除了所有这些功能外，RNA（proofreading）功能。第一个称为焦磷酸化编辑（pyrophosphorolyticediting）PPi，催化错误插入的核糖核苷酸的去除。在第二种称为水解编辑（hydrolyticediting）RNARNA答：称为终止子（terminator）DNARNA：Rho-非依赖型（Rho-independent）Rho-依赖型（Rho-dependent）；第一种类型不需要其他因子的参与就可以引发聚合酶的终止反应（termination）；第二种类型，顾名思义，需Rho止子。Rho-非依赖型终止子也称为固有终止子（intrinsicterminator），序列元件组成：一段短的反向重复序列（20），8A：TRho6RNAATPRNA首先，Rho（rutRhoutilization）Rho（是被核糖体结合的转录物）结合。真核生物的转录：答：真核生物有三个不同的聚合酶（PolⅠ、PolⅡ和PolⅢ），而细菌只有一个。还有，细菌只需要一个额外的起始因子（σ），而真核生物中有效的和启动子特异的起始则需要几个起始因子。这些起始因子称为通用转录因子（generaltranscriptionfactor，GTF）。DNA蛋白复合体”（mediatorcomplex）DNA酶。RNA4答：真核细胞的核心启动子（corepromoter）是指在体外检测时，PolⅡ机PolTFⅡB（TFⅡBrecognitionelement，BRE）、TATA（或盒子）、起始密码子（initiator，Inr）和下游启动子元件（downstreampromoterelement，DPE）。在核心启动子之外（而且通常是在其上游）存在一些在体内进行有效转录所需的其他序列元件。这些元件包括：启动子最近元件（promoterproximalelement），上游激活物序列（upstreamactivatorsequence，UAS），增强子（enhancer），以及一系列的称为沉默子（silencer）、边界元件（boundaryelement）和绝缘子（insulator）的抑制元件。RNAPolTATA（大约在转录起始位点上30）这是前起始复合体开始形成的位置。TATATFⅡDTATATBP（TATAprotein）TAF，TBP（TBP-associatedfactor）。TBP-DNA招募到启动子上。在体外，这些蛋白质按照下列顺序在启动子处组装：TFⅡA、TFⅡB、TFⅡFTFⅡETFⅡH，PolⅡ上ATPTFⅡHDNA在真核细胞中，逃离启动子包含一个在细菌中所没有见到的步骤：聚合酶的磷酸化作用：PolⅡ的大亚基有一个C端域（CTD），延伸成一个“尾巴”。CTD包含一连串重复的七肽序列：Tyr-Ser-Pro-Thr-Ser-Pro-Ser。每一个重复序列都包含特定蛋白激酶的磷酸化位点，其中一个激酶就是TFⅡH的一个亚基。TBPβDNA：答：TBPTATAA：T其他通用转录因子在起始中也有特殊作用：答：TAF：TBP10TAFTAFDNATAFTAFTBPDNATFⅡB：TBPTFⅡB-DNATFⅡBPolTATATBP桥梁。TFⅡBNσ3.2PolRNATFⅡF：PolPolⅡ（以及其他因子）一起被募集到启动子上。PolTFⅡFDNA-TBP-TFⅡBTFⅡETFⅡHTFⅡETFⅡH：TFⅡETFⅡFTFⅡHTFⅡHATP起始复合体向开放复合体的转变。TFⅡHATP个亚基是蛋白激酶，参与启动子的解旋和逃离，与其他因子一起，ATP与核苷酸错误匹配的修复。体内的转录起始需要其他蛋白质参与，包括中介蛋白复合体：答：细胞内高水平的、受调节的转录还额外需要中介蛋白复合体和转录调节蛋白，并在很多情况下需要核小体修饰酶（其自身常常是大的蛋白质复合体的组成部分）。中介蛋白包含很多亚基，其中有些亚基从酵母到人类是保守的：207间表现出显著的序列同源性。只有一个（Srb4）PolⅡ基因在细胞内转录所必需的。PolⅡ、中介蛋DNARNAPolⅡ全酶，也因而能够起始转录。PolRNAPolⅡ酶脱置上。其中的一些（TFⅡShSPT5）是延伸因子（elongationfactor），也RNAP-TEFb，PolCTD2P-TEFbhSPT5，TAT-SF1，P-TEFb另一个不影响起始但激发延伸的因子是TFⅡS。此因子促进延伸的总体速度，这是通过在遭遇到趋向于减缓聚合酶进程的序列时限制其暂停时间而实现的。TFⅡS还有另外一个功能：它有助于由聚合酶进行的校对。RNA答：这些加工事件包括下面几个：RNA5’端加帽（capping）、剪接（splicing）RNA3’端的多聚腺苷酸化（polyadenylation）RNARNARNA5’端添加一个修饰过的鸟嘌呤碱Ser5进一步的磷酸化（Ser2）RNARNA——mRNA3’CTDRNARNApoly-ACPSFCstFRNARNA3’CTDRNARNA5’端的帽子，这一点被聚合酶感知，因此识别其为不正确的转录物并终止。RNATBP：答：rRNAUCE（上游控制元件，upstreamcontrolelement）PolUBFPolⅢ启动子有各种形式，而且绝大部分具有位于转录起始位点下游的不寻PolⅢ启动子（tRNA）AB，AC（5SrRNA基因）；TATAPolⅡ的启动子相似。第13章RNA剪接知识点：几个基础概念：答：许多真核基因是嵌合的：由一段编码区组成，它们被另外一段段非编码区隔开了。编码区称为外显子（exon），它们之间的非编码区称为内含子（intron）。从pre-mRNA中除去内含子的过程称为RNA剪接（RNAsplicing）。可以除去不同组合的内含子，这称为可变剪接（alternativesplicing）。通过这种方式，一个基因可以产生多个多肽产物。RNA5’GU3’AGA。当内含子两边的外显子连接时，内含子是以套索结构被除去的：答：剪接是由两步连续的转酯反应（transesterification）完成的，这样pre-mRNA2’5’3’5’5’2’在第二步转酯反应中，5’外显子（3’羟基）3’5’3’外显子连接起来了。其次，使内含子作为离去基团释放出去。RNARNA5RNA（U1、U2、U4、U5U6）RNA（smallnuclearRNA，snRNA）snRNA100~300nt，与几种蛋白质形成复合物。这RNA-蛋白质复合物称作小核内核糖蛋白（smallnuclearribonuclearprotein，snRNP）snRNPsnRNPsnRNP，另外一些蛋白质只能与剪接体松散结合。snRNP35’两个位点集结到一起；催化（或协助催化）RNA剪接体内的组装、重排与催化反应：剪接过程：答：首先，5’U1snRNP（snRNApre-mRNA碱基配对）。U2AF3’剪接位点结BBP（E）复合体。U2AF，U2snRNPBBPAA3U4、U6U5snRNP3snRNPsnRNP（tri-snRNP）U4U6snRNPRNAU5snRNPtri-snRNP，AB再下一步，U15’U6U1snRNPpre-mRNAU6RNA（实际上时与一段与之重叠的序列配对），应，过程如下：U4U6U2（RNA-RNA对）CU2U6RNApre-mRNA5’剪接位点与分支点拉到了一起，加速了第一次转酯反应。5’3’U5snRNPmRNAsnRNP。RNARNA类型丰度机制催化机器细胞核两步转酯反应，很常见，适用于大多数真核基因 主要剪接体pre-mRNA 类型丰度机制催化机器细胞核两步转酯反应，很常见，适用于大多数真核基因 主要剪接体pre-mRNA Apre-mRNA相内含子编码的内含子核基因同核酶rRNA内含子内含子胞器基因，以及少量原核基因G内含子相同Ⅰ类自剪接内含子释放出线形内含子，而不是一个套索结构：答：Ⅰ类自剪接内含子剪接机制完全不同。它们使用游离的鸟苷或鸟苷酸，而不是分支点腺苷酸。RNA分子结合该鸟苷或鸟苷酸，并将其3’羟基呈递给5’剪接位点。以前面提到的形成套索结构的同类转酯反应，把游离的鸟苷或鸟苷酸与内含子5’端连接起来。第二步反应与以前讲述的完全相同：游离的外显子3’端攻击3’剪接位点。这个反应把两个外显子连接起来并释放出内含子，尽管在这里内含子是线形的，而不再是套索状。Ⅰ类自剪接内含子比Ⅱ类小，有一个保守的二级结构。该结构包括一个容纳鸟苷或鸟苷酸的结合口袋，只要这些鸟苷或鸟苷酸是以核糖的形式出现。除此之外，Ⅰ类自剪接内含子还含有一段“内在指导序列”，与5’剪接位点的序列配对，因而确定了鸟苷亲核攻击的精确位置。剪接体怎么可靠地确定剪接位点？答：剪接位点的识别容易犯两种错误：一是遗漏了剪接位点，例如，结合到5’3’剪接位点的剪接体成分配对。二是与剪接位点邻近的非法位点被错认为剪接位点。能够增加剪接位点选择准确性的两种机制如下。其一，在将某个基因转录为RNA，RNARNARNA5’RNAC（RNA）RNA5’剪接位点，就会做好准备与那些结合即将转录出来的、3’3’3’剪接位点。其二，确保优先识别邻近外显子的剪接位点（因而更有可能是真正的剪接位点），以防止使用错误剪接位点。一种叫做富含丝氨酸和精氨酸的蛋白质（SR蛋白与剪接机器的组分相作用，将其引导到附近的剪接位点通过可变剪接一个基因可以得到多个产物：RNAmRNA，从而翻译出不同的蛋白质。可变剪接可以组成型的，也可以是受调控的。在前者，同一个基因总是产生多种不同的产物；在后者，不同的产物会在不同的时间、不同的条件，或在不同的细胞或组织类型中产生。可变剪接受激活因子和抑制因子的调控：答：剪接调控蛋白结合到称为外显子/内含子剪接增强子（ESSISE，exonic/intronicsplicingenhancer）或者外显子/内含子剪接减弱子（ESSsplicingsilencer，ISS）的剪接位点的剪接，后者正好相反。SRRNA，RNA（RNA-recognitionmotif，RRM）SRRS结构域（RSdomain）CSR互作用，以便把剪接体募集到附近的剪接位点。多数减弱子由不均一核糖核蛋白（heterogeneousnuclearribonucleoprotein，hnRNP）RNA结构域，所以无法募集剪接体，相反它们可以阻断特定的剪接位点，使之丧失作用。我们曾强调过可变剪接作为从同一个基因得到多种不同的蛋白质产物的一种途径，这些不同的蛋白质叫做同工型（isoform）。它们可能具有相似或不同的功能，甚至作用相拮抗（一种同工型可能对另一种具有显性的负作用）。甚至有些基因虽然只编码一种功能蛋白，但也存在可变剪接现象。这时可变剪接仅是对该基因的表达起到开关的作用。snRNP答：低丰度剪接体识别一类很少见的内含子，其共有序列不同于绝大多数pre-mRNAAT-AC5’AU，3’AC（DNAATAC）。外显子通过重组的方式完成改组，从而产生了编码新蛋白质的基因：答：首先，某个特定基因的外显子和内含子的交界处经常与该基因编码蛋白质的结构域的边界相一致，即每个外显子似乎经常编码蛋白质的一个独立的折叠单位（也经常与一个独立的功能相一致）。其次，许多基因及其所编码的蛋白质明显是在进化过程中部分地通过外显子复制和变异而产生的。第三，有时在其他方面并不相关的基因中会发现相关的外显子，即有证据显示有些外显子确实在编码不同蛋白质的基因中被重复使用。RNAmRNARNA，RNA（RNAediting）RNARNARNA位点特异性脱氨基做欧诺个（deamination）的一种形式是，mRNAmRNA，RNA在特定的组织或细胞发生，而且是受到调控的。其他酶促脱氨的RNA编辑例子包括腺嘌呤的脱氨基作用。这个反应由作用于RNA的腺苷脱氨酶（adenosinedeaminaseactingonRNA，ADAR，人类有3种）催化，产生次黄嘌呤。由于次黄嘌呤可以与胞嘧啶配对，所以这种编辑形式很容易改变mRNA编码的蛋白质序列。RNApre-mRNA（有时也可能是删除几个尿嘧啶）mRNAmRNARNA（guideRNA，gRNA）mRNAgRNA35’gRNAmRNA3’端，是一段多聚尿嘧啶序列。gRNA的“锚”区有一段序列，可以与mRNA上将要编辑区域的紧邻位置上（3’端）的一段序列形成碱基配对。随后编辑“指令”发出：gRNAmRNAgRNAmRNAgRNAmRNARNA-RNAmRNA。编辑涉及mRNA3’端尿苷酰转移酶（TUT）化。RNAmRNAgRNAmRNA3’→5’方向继续发挥作用。一旦完成加工，mRNA答：mRNA（加帽、去除内含子和多聚腺苷酸化）细胞核进入细胞质，然后翻译得到蛋白质产物。mRNAmRNAmRNASR（RNA）。一组蛋白（或者说是蛋白质组合）RNAmRNA转运是通过核膜上的一种特殊结构完成的，这就是核孔复合体（nuclearporecomplex）。一旦进入细胞质，蛋白质组分就会解离下来，并被识别后重新运回细胞核；然后再与另外的mRNA结合，重复下一次循环。第14章翻译知识点：多肽链是由可读框规定的：答：蛋白质合成的信息蕴藏在三核苷酸密码子中，每个密码子指定一个氨基mRNA（open-readingframe，ORF）ORFmRNAORFmRNA第一个和最后一个密码子分别称作起始密码子（startcodon）和终止密码子（stopcodon）。细菌中，起始密码子通常是5’-AUG-3’，但是5’-GUG-3’有时甚至5’-UUG-3’也使用。真核细胞总是使用5’-AUG-3’为起始密码子。这一密码子有两个重要的功能，第一，它指定掺入到增长的多肽链中的第一个氨基酸；第二，它确定了所有后续密码子的可读框。mRNA答：要使翻译发生，mRNA核细胞的可读框在起始密码子的上游（5’端）含有一小段称为核糖体结合位点（ribosomebindingsite，RBS）SD（Shine-Dalgarnosequence），mRNA5’3~9RNA16SRNA（rRNA）3’端的一段序列互补。mRNA5’3’端被修饰，以促进翻译：mRNA5’5’帽子（5’cap）的特殊的化mRNA5’→3’5’-AUG-3’起始密码子，这一过程称作扫描（scanning）。mRNAmRNAMarilynKozakKozak3’poly-AtRNA答：蛋白质合成的核心是将核苷酸序列的信息（以密码子的形式）“翻译”tRNAmRNA个或几个特定的密码子（tRNA）3’5’-CCA-3’tRNAtRNA合成酶结合的位点。tRNA酸链的正常碱基在转录后由酶修饰作用形成的。tRNA答：tRNA3（ΨU环和反密码子环）和第四个可变环。tRNALLWatson-Crick）键；第二，碱的碱基堆积作用。tRNA3’