中山大学分子生物学提纲

考试范围及题型考试范围包括所讲过的内容考试题有选择题(单选)、是非题和问答题，其中选择题和是非题有50%左右以英语出题课程复习：原核生物与真核生物两大体系原核基因组与真核基因组(prokaryoticgenomesandeukaryoticgenomes)大小(size)：基因组大小(genomesize)一般以单倍体基因组的核酸量来衡量，单位有pg、Dalton、bp或kb、Mb等.1pg=6.02x10iiDaltons=9.8x108bp.原核牛物的genomesize—般都比较小，且变化范围也不大(最大/最小约为20)。由于原核生物基因组中的非基因DNA(non-genicDNA)的含量较少，因此它们的基因组大小与其所含的基因数目是相对应的.真核生物的genomesize—般要比原核生物的大很多，且变化范围也很大(最大/最小可达8万)基因结构(genestructure:continuouscodingsequences,splitgenes)类核基因组--环状，较小：诵常由单拷贝或低拷贝(low-copy)的DNA序列组成：基因排列紧密，较少非编码序列(streamlined)核基因组--多线状：大小一般要比类核基因组大好几个数量级，且变化范围很大：有大量的非编码序列(重复序列、内含子等)非编码序列(non-codingsequences:repeatedsequences,introns)局部分布的重复序列(串联式的高度重复序列)散布的重复序列(SINES,LINES)内含子(intron)I类类类核mRNA内含子(nuclearmRNAintron)即剪接体内含子(spliceosomalintron)核tRNA内含子(nucleartRNAintron)古细菌内含子(archaebacterialintron)细胞器基因组(organellegenomes:mitochondrialgenomes,chloroplastgenome)线粒体基因组--在不同类型的生物(多细胞动物、高等植物、原生动物、藻类、真菌)中变化很大多细胞动物：细小、致密，没有或很少非编码序列高等植物：复杂、不均一，比动物的大得多原生动物、藻类、真菌：或偏向于动物型，或偏向于植物型，但又有其各自的独特之处叶绿体基因组--比较均一，85~292kb(大部分都在120~160kb之内)；特例：伞藻属(Acetabularia),2000kb转录(transcription)RNA聚合酶(RNApolymerase)原核生物：1种，全酶(holoenzyme)由核心酶(2a,B,B')与o亚基组成，o亚基的作用是a)降低酶与非特异DNA的亲和力;b)提升酶与启动子的亲和力。真核生物：3种，由两个较大的亚基和多个较小的亚基组成PolymeraseI:largerRNAprecursor,位于核仁PolymeraseII:mRNAprecursors,snRNAs,位于核质。核心亚基(coresubunits)Rpb1,Rpb2,Rpb3,对聚合酶的活性必不可少，分别与原核RNA聚合酶的B',B和a亚基同源，且功能也基本相同.

PolymeraseIII:tRNAprecursors,5SrRNAprecursor,U6,etc.位于核质顺式作用元件与反式作用因子(cis-actingelementsandtrans-actingfactors)顺式作用元件cis-顺式、同一分子trans-反式、不同分子invivo体内、细胞内invitro体外、无细胞体系insitu原位insilico在电脑中启动子(promoters)聚合酶的结合位点(bindingsite),一般位于转录起始位点上游。RNA聚合酶与启动子的结合，并且从ClosedpromotercomplexOpenpromotercomplex，转录才能开始.结构：原核启动子：Consensussequency:-10box(Pribnowbox),负责解链；-35box)，用于识别。真核启动子：I类，II类，111类增强子：较多在真核生物中存在转录因子(transcriptionfactors)为反式作用因子，真核基因的转录需反式作用因子通用转录因子：I类，II类，III类基因特异转录因子(激活子)多顺反子转录与单顺反子转录原核生物的转录方式：操纵子(operons)介导的多顺反子转录操纵子--一组相邻的协同控制的基因。经典模型：乳糖操纵子(thelacoperon)lacZ：编码B-半乳糖苷酶lacY:编码半乳糖苷透过酶lacA:编码半乳糖苷乙酰基转移酶lacI:调节基因(regulatorygene)Operator:操纵区Repressor:阻遏子(阻遏物)Inducer:诱导物(异构乳糖，allolactose)机制：lacZ、Y、A基因的转录是由lacI基因指令合成的阻遏蛋白所控制。lacI—般和结构基因相毗连，但它本身具有自己的启动子和终止子，成为独立的转录单位。弱化作用的调控：色氨酸操纵子(thetrpoperon)单顺反子转录是真核生物的主要转录方式转录起始、延伸及终止起始所需条件原核生物：RNA聚合酶全酶，启动子真核生物：RNA聚合酶，启动子，转录因子，染色质的合适结构(启动子区无核小体)起始步骤：形成闭合启动子复合物转化为开放启动子复合物Polymerizingthefirstfewnucleotides(upto10)whilethepolymeraseremainatthepromoterPromoterclearanceDissociationofofactor?延伸原核生物：RNA聚合酶核心酶(B亚基参与转录出的RNA的磷酸二酯键的形成)真核生物：RNA聚合酶，延伸因子等终止原核生物：p-dependent:需要终止子--反向重复序列(invertedrepeat),形成发夹结构，富含T的区域(T-richregioninthenontemplate)和弱的rU-dA碱基配对.p是一种六聚体蛋白，具ATPase活性，沿着RNA链5'—3'移动；同时具RNA-DNA解螺旋酶活性，解开RNA-DNA复合物。p的结合位点是在RNA终止位点上游的一段60~100nt序列，二级结构较少且C丰富pindependent:真核生物：比较复杂，且不如原核生物清楚polymeraseI与polymeraseIII的转录终止与原核生物有一定的相似性polymeraseII的转录在聚腺苷酸化位点后至少几百bp才终止转录后的加工剪接(splicing)核mRNA前体的剪接(剪接体)剪接信号剪接过程选择性剪接自剪接的内含子(self-splicingintrons)GroupIintronsGroupIIintrons核tRNA内含子的剪接加帽与聚腺苷酸化(cappingandpolyadenylation)真核生物mRNA特有帽子与Poly(A)的功能rRNA与tRNA前体的加工(rRNAandtRNAprocessing)反式剪接(trans-splicing)RNA编辑(RNAediting)RNA干涉(RNAinterference)翻译起始(initiation)tRNAcharging氨酰tRNA合成酶tRNA识别(第二遗传密码)翻译起始在原核生物与真核生物中有较大差别延伸(elongation)在原核生物与真核生物中基本相似，需延伸因子及肽基转移酶(peptidyltransferase)终止(termination)在原核生物与真核生物中基本相似，需释放因子G蛋白(Gproteins)在翻译中的作用重组与转座[No.4]重组的类型同源重组(homologousrecombination)

包括遗传交换、染色体上基因重排、断裂DNA的修复。常发生在同源染色体之间（分子间重组），也可发生在同一DNA分子内（分子内重组）。Holliday模型是解释同源重组的一个经典模型，它的提岀，是基于重组过程中有十字形的中间产物。RecBCD重组途径存于E.coli中，需要RecBCD蛋白（recB、recC、recD基因的产物）参与。它能修复DNA损伤造成的双链断裂和外源DNA线性分子的DNA断端。RecBCD是一种具多功能的酶，它既是依赖于DNA的ATPase（水解ATP,为DNA的解螺旋提供能量），又是DNAhelicase和DNAnuclease，可作用于单链或双链DNA，切割x位点（GCTGGTGG）x（chi）:CrossoverHotspotInstigator。RecA是一种38kD的蛋白质，在重组中促进同源DNA单链的交换（主要是一单链与一双链中的同源单链交换）；交换过程需ATP。RuvA特异性识别并结合到Hollidayjunction，并促使RuvB蛋白结合到这一位点:RuvB水解ATP，提供能量，促使分支迁移。RuvA和RuvB均具DNAhelicase活性，RuvB还有ATPase活性。RuvC是解开Hollidayjunction的核酸内切酶,是二聚体,有2个活性位点，能切开Hollidayjunction的两条链。RuvC切割位点有特异的序列，必须等分支迁移到达特异序列后，RuvC才能起作用。以何种方式解开Hollidayjunction取决于RuvC切割位点在两对同源单链上的频率。减数分裂重组（meioticrecombination）［由Spo11介导］Spo11是一种核酸內切酶，能在染色体DNA上产生双链断裂而启动减数分裂重组。DNA切割必须发牛在已复制的同源染色体开始配对的时候。减数分裂重组的DNA切割位点没有序列特异性，但是多分布在核小体包「装疏松的染色体区域（如启动子区）基因转换（geneconversion），多见于真核牛物。当两相似的序列（等位基因、非等位基因均可）靠在一起时，就有可能发生基因转换，即—一DNA序列转换成另一相似的序列。基因转换基于重组发生，即先交换一段DNA序列，再进行修复，就会使某一序列的比例增加。位点专一重组（site-specificrecombination）（1）入噬菌体的整合与切除入噬菌体整合到宿主基因组，需要整合酶（Int,入的int基因编码）与整合宿主因子（integrationhostfactor，IHF）帮助完成。入噬菌体从宿主基因组切除，则需要Int、切除酶（Xis,入的xis基因编码）以及IHF。它是整合的逆过程。同源区域attP（入）与attB（宿主）的重组:attP与attB只在它们的中间区域有一小段同源序列（15bp，称为0）。attP的必需序列为235bp（从-152至到+82，以0的中点为0）,而attB必需序列约为25bp（从-12到+12）（2）P1噬菌体的Cre/loxP重组系统Cre是一种由E.coliP1噬菌体ere基因编码的重组酶，功能是在侵染过程中环化线性的噬菌体DNA,并且识别并催化两个/oxP位点间的重组。loxP是一个34bp的回文序列结构，包括被8bp间隔的两个13bp反向重复，每个反向重复及其邻近的4bp构成一个Cre亚基的结合区。转座子5.2.1.细菌的转座子插入序列(insertionsequences,IS)是最简单的转座子，只含有转座必需的元件两端的反向重复序列(invertedrepeats,15~25bp)和中间编码转座酶(transposase)的基因(至少2个)。插入序列在转座时，其插入位点两旁会产生一小段正向重复directrepeats)。带有抗性基因的转座子，除了必需的转座元件，还含有抗生素抗性基因，能赋予其携带者某种抗性。5・2・2・真核生物的转座子玉米中的Ds和Ac最早发现的转座子，引起某些品种的玉米种子上的色斑变化。原因：玉米种子的颜色由C基因编码的色素造成，若C基因突变，则没有色素合成，种子几乎白色。若部分细胞产生回复突变，就会在种子上形成颜色斑点。Ac与细菌的转座子相似，约4500bp,两端有反向重复序列，中间含有转座酶基因。Ds是Ac的衍生物，有Ds-a、Ds-b、Ds-c3种(功能不全，不能自主转座)。Ac能自行转座,而Ds必须要有Ac的帮助才能转座。Ac或Ds插入到功能基因中，会使该基因失活。反转录转座子(retrotransposons)含有编码反转录酶的基因，能进行反转录，以RNA作为中间体进行复制(转座)。反转录的DNA可自行插入基因组中。酵母的Ty(transposonyeast)、果蝇的copia等反转录转座子的两端有长末端重复(longterminalrepeats，LTRs)，转座方式类似反转录病毒(retroviruses)复制转座的机制复制型转座(replicativetransposition)：转座过程有DNA复制，一个转座子留在原位，另一个插入到新的位点非复制型转座(nonre