分子生物学复习资料

分子生物学复习资料一、名词解释1.C值反常现象：指C值往往与种系的进化复杂性不一致的现象，即基因组大小与遗传复杂性之间没有必然的联系，某些较低等的生物C值却很大2.DNA的半保存复制:DNA在复制过程中，每条链分别作为模板合成新链，产生互补的两条链。这样新形成的两个DNA分子与原来DNA分子的碱基次序完全同样。因此，每个子代分子的一条链来自亲代DNA,另一条链则是新合成的，这种复制方式被称为DNA的半保存复制3.σ因子：是原核生物RNA聚合酶全酶的一种亚基，是聚合酶的别构效应物，协助聚合酶专一性识别并结合模板链上的启动子，起始基因转录4.操纵子：是指原核生物中由一种或多个有关基因以及转录翻译调控元件构成的基因体现单元5.错义突变：由于构造基因中某个核苷酸的变化使一种氨基酸的密码变成一种氨基酸的密码6.分子伴侣：是细胞中一类能够识别并结合到不完全折叠或装配的蛋白质上以协助这些多肽对的折叠、转运或避免它们聚集的蛋白质，其本身不参加最后产物的形成7.解链温度：核酸在260nm的吸光度增加到最大值二分之一时的温度称为DNA的熔点，用TM表达8.抗终止因子：能够在特定位点制止转录终止的一类蛋白质。它们能与RNA聚合酶结合,协助RNA聚合酶越过含有茎一环构造的终止子继续转录目的RNA9.弱化子:是指原核生物操纵子中能明显削弱甚至终止转录作用的一段核苷酸序列，该区域能形成不同的二级构造,运用原核生物转录与翻译的偶联机制对转录进行调节10.无义突变:在DNA序列中任何造成编码氨基酸的三联密码子转变为终止密码子的突变，它使蛋白质合成提前终止，合成无功效的或无意义的多肽11.同工tRNA：指几个代表相似氨基酸、能够被一种特殊的氨酰-tRNA合成酶识别的tRNA12.增强子：能使与它连锁的基因转录频率明显增加的DNA序列，由于它也能强化转录的起始，又称强化子13.阻遏蛋白：是指转录调控系统中调节基因体现产物丰度的蛋白质，其作用部位往往是操纵子的操纵区，起着制止构造基因转录的作用二、解答题（一）DNA半保存复制的特点DNA的复制总是沿5’→3’方向进行。每个子代DNA分子中都包含有一条新合成的链和一条来自亲代的链，因此称之为半保存复制。DNA半保存复制确保了全部的体细胞都携带相似的遗传信息，并能够将遗传信息稳定地传递给下一代。全部细胞生物DNA都以半保存方式进行复制。（二）DNA修复的作用机理和过程1、错配修复MutS识别并结合错配的碱基对，MutL随即结合，形成复合体。复合体激活MutH的核酸内切酶，在错配位点附近的GATC序列处切割非甲基化子链。核酸外切酶在解螺旋酶及SSB蛋白质的协助下，将无甲基化的一段从GATC位点至错配位点切除。DNApolⅢ和连接酶分别弥补缺口和连接切口2、切除修复（1）碱基切除修复：糖苷水解酶特异识别并切除核苷酸上的N-β糖苷键，在DNA链上形成去嘌呤或去嘧啶位点（AP位点）AP核酸内切酶将受损核苷酸的糖苷-磷酸键切开，移去涉及AP位点核苷酸在内的小片段DNADNA聚合酶I合成新的片段DNA连接酶将两者连接成新的被修复的DNA链（2）核苷酸切除修复：由特殊的蛋白质探测损伤，并引发一系列蛋白质与损伤部位的有序结合由特殊的内切酶在损伤部位的两侧切开DNA链去除2个切口之间的带有损伤的DNA片段，形成缺口由DNApol合成新的片段弥补缺口由DNA连接酶连接切口3、SOS反映SOS修复需要修复蛋白的参加，正常状况下，修复蛋白的合成受遏制蛋白LexA的克制，处在较低水平状态。当DNA两条链的都有损伤并且损伤位点邻近时，损伤不能被切除修复或重组修复，造成损伤处的DNA链空缺。损伤DNA与RecA蛋白结合，激活遏制蛋白断裂，诱导产生的一整套的特殊DNA聚合酶──SOS修复酶类，催化空缺部位DNA的合成，保持了DNA双链的完整性由于没有模板，核苷酸随机补充，错误较多，提高了突变率（三）原核生物RNA终止类型、特点及机理1、不依赖ρ因子的终止—强终止子特点：有双重对称的DNA序列，富含GC碱基，可形成茎环构造在终点位点前面有一段由4~8个A构成的序列，转录为RNA3’端的U机理：模板DNA链在靠近转录终止点处存在相连的富含GC的反转重复序列和AT的区域，使RNA转录产物形成寡聚U及发夹形的二级构造，引发RNA聚合酶变构及移动停止，造成RNA转录的终止2、依赖ρ因子的终止—弱终止子特点：有发夹构造，但GC碱基含量较少，无寡U机理：ρ因子是大肠杆菌的一种六聚体蛋白，是一种NTP酶，含有RNA-DNA解旋酶活性。该蛋白因子能识别终止信号，并能与RNA紧密结合，造成RNA的释放（四）真核生物与原核生物基因组的特点1、真核生物：真核基因组庞大，普通都远不不大于原核生物的基因组。真核基因组存在大量的重复序列。真核基因组的大部分为非编码序列，占整个基因组序列的90%以上。真核基因组的转录产物是单顺反子。真核基因是断裂基因，有内含子构造。真核基因组存在大量的顺式作用元件，涉及启动子、增强子、沉默子等。真核基因组中存在大量的DNA多态性。真核基因组含有端粒构造。2、原核生物：构造简洁。原核DNA分子的绝大部分是用来编码蛋白质的，只有非常小的一部分不转录。存在转录单元—多顺反子。有重叠基因，即同一段DNA能携带两种不同蛋白质的信息。（五）mRNA、tRNA、rRNA的加工过程1、mRNA的加工过程：5´端形成帽子构造3´端加上多聚腺苷酸尾巴中部剪接除去内含子。链内部核苷酸的甲基化。2、tRNA的加工过程：内含子的剪接3’端添加CCA核苷酸修饰（1）甲基化（2）还原反映（3）核苷内的转位反映（4）脱氨反映3、rRNA的加工过程：大多数真核生物rRNA基因无内含子，有些即使含有内含子但并不转录新生rRNA前体与蛋白质结合，形成巨大的核糖核蛋白前体颗粒前体长度约为成熟rRNA的2倍，因此rRNA前体必须被剪切成成熟的rRNA分子，此过程在核仁中进行（六）RNA转录和DNA复制的异同点1、相似点：（1）合成反映的化学本质：都恪守碱基配对原则（2）都以DNA作为模板（3）合成的方向：5’–3’（4）都需依赖聚合酶（5）发生的部位：细胞核2、不同点：（1）转录：以一条DNA链为模板；复制：两条链都可作模板。（2）转录时，模板DNA的信息全保存；复制时模板信息是半保存。（3）RNA合成不需引物，而DNA复制需引物。（4）转录的底物是rNTP，复制的底物是dNTP；碱基由复制时的T替代为转录时的U。（5）复制过程是整条染色体复制，而转录是有选择的，在某个时期，只有某个特定的基因或一组基因被转录。（6）聚合酶系统不同，RNA聚合酶只有5’→3’聚合作用，无5’→3’及3’→5’外切活性。（七）tRNA构造、功效、种类1、构造：tRNA的三叶草形二级构造和tRNA的L形三级构造2、tRAN三叶草二级构造构造：（1）受体臂：负责携带特异的氨基酸（2）TψC臂：负责和核糖体上的rRNA识别结合（3）反密码子臂：负责对密码子的识别与配对（4）二氢尿嘧啶环：负责和氨酰tRNA聚合酶结合（5）额外环：在tRNA的L型三维构造中负责连接两个区域3、tRNA的L形三级构造：(1)氨基酸受体臂位于L型的一侧，距反密码子环约70Å。(2)D环和TψC环形成了“L”的转角。(3)在某些保守和半保守的碱基之间形成诸多三级氢键，使分子形成L形，并使构造稳定。(4)不同于DNA，涉及到与磷酸核糖主链互相作用的三级构造的磷酸二酯键分布在核糖的2’-OH上。(5)几乎全部的碱基平面之间都产生碱基堆积的作用。4、种类：起始tRNA、延伸tRNA、同工tRNA、校正tRNA（八）密码子的6大特性1、方向性：密码子及构成密码子的各碱基在mRNA中的排列含有方向性，阅读方向是5’→3’方向2、持续性：mRNA中密码子及密码子的各碱基是持续排列的，无间隔3、简并性：指一种氨基酸含有2个或2个以上密码子4、通用性和特殊性：从最简朴的病毒，始终到人类，都使用同一套遗传密码。即使密码子有通用性，但也发现少数例外。5、摆动性：mRNA密码子与tRNA反密码子配对，有时出现不遵从碱基配对规律的状况6、密码子第二位决定氨基酸的极性（九）蛋白质的合成过程活化：氨基酸和对应的tRNA形成AAtRNA起始：（1）核糖体大小亚基分离（2）mRNA在小亚基定位结合（3）起始氨基酰-tRNA的结合（4）核糖体大亚基结合延伸：进位、成肽、转位（延伸因子）终止：释放因子加工：（1）N端fMet或Met的切除（2）二硫键的形成（3）特定氨基酸的修饰（4）切除新生肽链中的非功效片段（十）原核生物和真核生物蛋白质合成的重要差别（1）起始复合物形成所需的蛋白质因子的差别原核生物起始因子有3种，真核生物起始因子有9种（2）起始复合物形成过程的次序差别真核生物蛋白质合成的起始过程分为三步：43S起始复合物的形成；48s起始复合物的形成和80s起始复合物的形成.（3）肽链延长和终止过程真核生物和原核生物蛋白质合成的肽链延长和终止过程非常相似,除因子的种类和名称不同外,没有更明显的差别（十一）真核细胞与原核细胞在基因转录、翻译及空间构造方面的差别①在真核细胞中，一条成熟的mRNA链只能翻译出一条多肽链，极少存在原核生物中常见的多基因操纵子形式②真核细胞DNA与组蛋白和大量非组蛋白相结合，只有一小部分DNA是裸露的。③高等真核细胞DNA中很大部分是不转录的，大部分真核细胞的基因中间还存在不被翻译的内含子④真核生物能够有序地根据生长发育阶段的需要进行DNA片段重排，还能在需要时增加细胞内某些基因的拷贝数⑤在真核生物中，基因转录的调节区相对较大，它们可能远离启动子达几百个甚至上千个碱基对，这些调节区普通通过变化整个所控制基因5’上游区DNA构型来影响它与RNA聚合酶的结合能力在原核生物中，转录的调节区都很小，大都位于启动子上游不远处，调控蛋白结合到调节位点上可直接增进或克制RNA聚合酶与它的结合⑥真核生物的RNA在细胞核中合成，只有经转运穿过核膜，达成细胞质后，才干被翻译成蛋白质，原核生物中不存在这样严格的空间间隔⑦许多真核生物的基因只有通过复杂的成熟和剪接过程，才干顺利地翻译成蛋白质（十二）乳糖操纵子的基本构造涉及启动子、控制子、阻遏子及3个构造基因lacZ、lacY、lacA等lacZ编码β-半乳糖苷酶：将乳糖水解成葡萄糖和半乳糖lacY编码β二分之一乳糖苷透性酶：使外界的β-半乳糖苷能透过大肠杆菌细胞壁和原生质膜进入细胞内lacA编码β-半乳糖乙酰基转移酶：能够将乙酰辅酶A上的乙酰基转到β-半乳糖苷上，形成乙酰半乳糖（十三）乳糖操纵子的控制模型及影响因子1、控制模型lacZ、lacY、lacA基因的产物由同一条多顺反子的mRNA分子所编码该mRNA分子的启动子位于阻遏基因与操纵区之间，不能单独起始半乳糖苷酶和透过酶基因的高效体现操纵区是DNA上的一小段序列（仅为26bp），是阻遏物的结合位点当阻遏物与操纵基因结合时，lacmRNA的转录起始受到克制诱导物通过与阻遏物结合，变化它的三维构象，使之不能与操纵基因结合，从而激发lacmRNA的合成2、影响因子（1）lac操纵子的本底水平体现（2）大肠杆菌对乳糖的反映（3）阻遏物lacI基因产物及功效（4）葡萄糖对lac操纵子的影响——代谢物阻遏效应（5）cAMP与代谢物激活蛋白（十四）色氨酸弱化作用的调控机制（1）RNA的二级构造可参