分子生物学总复习.docx

第二章 染色体与DNA
1、染色体的组装（高级结构）
a、核小体通过组蛋白H1由连接DNA相连，犹如一串念珠
b、念珠串的核小体链进一步折叠盘绕形成30nm的染色质纤丝，每圈6个核小体
c、DNA与某些序列特异的DNA结合蛋白按一定区域联结成较大的突环
d、突环形成玫瑰花结形状的结构
e、组装成螺旋圈，构成染色单体
串珠 染色质纤丝（d=30nm） 突环 玫瑰花结 螺线圈 染色单体
4.DNA修复系统主要有：错配修复、切除修复、重组修复、直接修复、SOS修复（记种类）
错配修复系统：在DNA复制过程中发生错配时，会修正子链DNA中的错误，保存母链。
该系统识别母链的依据来自Dam甲基化酶，它能使位于5’-GATC序
列中腺苷酸的N6位甲基化。一旦复制叉通过复制起始位点，母链就会在开
始DNA合成前几秒钟至几分钟内被甲基化。此后，只要两条链上碱基配
对出现错误，错配修复系统就会根据“保存母链，修正子链”的原则，找
出错误碱基所在的DNA链，并在对应于母链甲基化腺苷酸上游鸟苷酸的
5’位置切开子链，启动修复。（可看P53图）
第三章 生物信息的传递—从DNA到RNA
1.DNA的复制特点（5’ 3’）：半保留复制、半不连续复制
a.用实验证明DNA的半保留复制？
(1)将大肠杆菌长期在以15N作氮源的培养基中培养，得
到15N-DNA。该DNA分子的密度比普通DNA
（14N-DNA）的密度大，在进行氯化铯密度梯度离心
时，两种DNA 形成不同位置的区带。
(2)再用普通培养基（含14N的氮源）培养15N标记的大
肠杆菌，经过一代以后，所有DNA的密度都在
14N-DNA和15N-DNA之间，即形成了一半14N和一半
15N的杂合分子。
(3)继续培养，第二代出现等量14N分子和14N-15N杂合
分子。
(4)再继续培养，看到14N-DNA 分子增多。说明DNA分
子在复制时均被分成两个亚单位，分别构成子代的一
半，这些亚单位经过许多代复制仍然保持着完整性。
b.复制的半不连续性：先导链连续复制而后滞链不连续复制。
先导链：顺着解链方向生成的子链，复制是连续进行
的一股链。（β夹子一直结合）
后随链：因为复制的方向与解链方向相反，不能顺着解链方向连续延长，这股不连续复制的链称后随链。复制中的不连续片段称为冈崎片段。（冈崎起始位点：β夹子结合的地方）
2.环状双链DNA复制方式：θ型、滚环型、D-环型（D-loop）

a.复制起点（OriC）：含有3个13bp的串联重复保守序列（GATCTNTTNTTTT）及4个9bp的串联重复（TTATNCANA）
复制起始后，在OriC上形成的两个复制叉沿着整个基因组双向等速进行移动。DNA复制的中间产物形成一个θ，两个复制叉在距起始点180°处会合。
(1)DNA双螺旋的解旋
首先在拓扑异构酶Ⅰ的作用下解开负超螺旋，并与解链酶共同作用，在复制起点处解开双链。
一旦局部解开双链，SSB蛋白(单链结合蛋白)马上与单链结合稳定其单链结构
(2)DNA复制的引发
首先由引发酶在DNA模板上合成一段RNA链（引物），提供引发末端，再由DNA聚合酶从RNA引物3’端开始合成新的DNA链。后随链的引发过程由引发体完成。
RNase H降解RNA引物并由DNA聚合酶Ⅰ将缺口补齐，再由DNA连接酶将2个冈崎片段连在一起形成大分子DNA。

DNA有两个终止区域（ter E,D,A和ter C,B），位于相遇点的另一侧100kb处，每一终止顺序对某一方向移动的复制叉来说是特异的。
当复制叉前移，遇到约22个碱基的重复性终止子序列（Ter）时，Ter-Tus复合物具有抗解链活性，阻止DnaB解链，使复制叉停止前进。
4.真核生物DNA复制过程
复制叉上存在DNA聚合酶α和两个DNA聚合酶复合体（δε），前者负责引物合成，引发复制起始；后者分别负责先导链与后随链冈崎片段的合成。
RNA 酶H1发挥核酸内切酶活性，在靠近RNA与DNA的连接处切开引物，由具备5’-3’核酸外切酶活性的FEN1蛋白降解RNA片段，再由DNA连接酶Ⅰ将相邻的冈崎片段连接起来。
真核生物的DNA聚合酶（αδε主要，βγ次要）
5.真核生物DNA复制5’端的问题
通过形成端粒结构和具有反转录酶活性的端粒酶来防止DNA复制时后随链缩短而产生的染色体部分缺失。
端粒酶能利用自身携带的RNA链作为模板，以dNTP为原料，以反转录的方式催化合成模板后随链5’端DNA片段或外加重复单位（如人染色体端粒为TTAGGG），以维持端粒一定的长度，从而防止染色体的短缺损伤。

都需要模板
a.相同点都以三磷酸核苷酸为底物（NTP或dNTP）
合成方向都是5’→3’

转录不需引物；
只转录DNA分子中的一个片段（称为转录单位或操纵子)；
双链DNA中只有一条链具有转录活性（称为模板）；
哪个基因被转录与特定的时间、空间、生理状态有关。
RNA聚合酶无校对功能。
三种转录后加工的比较

剪接体的剪接
rRNAⅠ型内含子
rRNAⅡ型内含子
基因外的成分
U1~6
GTP、Mg2+
Mg2+
能量要求
ATP
不需
不需
中间型分子
套索结构
线型
套索结构
第四章 生物信息的传递—从mRNA到蛋白质
1.蛋白质合成方向：N端→C端
2.密码子特点：连续性、简并性、通用性和特殊性、变偶性/摆动性

RNA和延伸tRNA：原核生物起始tRNA携带甲酰甲硫氨酸（fMet），真核生物起始tRNA
携带甲硫氨酸（Met）。
tRNA：几个代表相同氨基酸的tRNA。在一个同工tRNA组内，所有tRNA均专一于
相同的氨酰-tRNA合成酶。
tRNA

原核：大亚基：5s、23s rRNA 真核：大亚基：5s、28s、5.8s rRNA
小亚基：16s rRNA 小亚基：18s rRNA
6.核糖体上有三个tRNA结合位点
A位点：氨酰基位点，结合或接受氨酰-tRNA
P位点：肽酰基位点，结合或接受肽酰-tRNA
E位点：转肽酶中心，肽基转移及形成肽键部位。
7.蛋白质合成各阶段成分简表（无大题，记小知识点）
阶段
必需组分
氨基酸的活化
20种氨基酸
20种氨酰-tRNA合成酶
20种或更多的tRNA
ATP（1分子）、Mg2+
肽链的起始
mRNA
N-甲酰甲硫氨酰-tRNA
mRNA上的起始密码子（AUG）
核糖体大、小亚基
GTP、Mg2+
起始因子（IF-1、IF-2、IF-3）
肽链的延伸
功能核糖体（起始复合物）
氨酰-tRNA
伸长因子
GTP、Mg2+
肽基转移酶
肽链的终止
GTP
mRNA上的终止密码子
释放因子（RF-1、RF-2、RF-3）
折叠和加工
参与起始氨基酸的切除、修饰等加工过程的酶
8.大肠杆菌肽链起始过程中：IF-1、IF-2、IF-3的功能（均与30S小亚基结合）
IF-1：作为完整的起始复合物的一部分，与30S亚基结合。它结合在A位，能阻止氨酰-tRNA的进入，它的定位还可以阻止30S亚基和50S亚基的结合。
IF-2：特异与起始子甲酰甲硫氨酰-tRNAfMet结合，并把它带到核糖体的P位中
IF-3：使结束合成的核糖体的30S和50S亚基分开，辅助30S亚基与mRNA上起始位点的特异结合
IF-1与IF-2使mRNA、fMet-tRNAfMet，30S亚基结合成复合物后，就离开核糖体，同时IF-2上结合的GTP水解成GDP。
9.肽链的延伸（各种酶）

a.进位：需要两个延伸因子：EF-Tu，EF-Ts
起始复合物形成后，第二个氨酰-tRNA与EF-Tu、GTP形成复合物，进入核糖体A位。此时GTP水解产生GDP并在EF-Ts的作用下释放，使EF-Tu结合另一分子GTP，进入新一轮循环。
b.肽键的形成：在肽基转移酶的催化下，P位上的起始氨基酸与A位上的氨酰-tRNA 携带的氨基酸生成肽键。起始tRNA完成使命后离开核糖体P位。
c.移位：通过EF-G介导的GTP水解提供能量，使核糖体向mRNA3’端方向移动一个密码子，处于A位的二肽酰-tRNA2完全进入P位，准备开始新一轮肽链延伸。
原核生物每次反应共需3个延伸因子：EF-Tu、EF-Ts、EF-G，它们都具有GTP酶活性。EF-Tu、
EF-Ts：促进氨酰-tRNA进入A位。EF-G：促进移位和卸载tRNA的释放。
真核生物细胞需要EF-1（对应于EF-Tu、EF-Ts）和EF-2（相当于EF-G），消耗2个GTP，
向生长中的肽链加上1个氨基酸。
10.分子伴侣分类：热休克蛋白、伴侣素。
第七章 原核基因的表达与调控

lacZ产生β-半乳糖苷酶，lacY产生透过酶，lacA产生乙酰基转移酶
前两种酶是大肠杆菌利用乳糖所必需的，最后一种是非必需的。
如上图：lacI：调节基因，P为启动子，O为操纵基因，ZYA为结构基因。

①没有乳糖存在时，调节基因lacI产生的阻遏蛋白结合到操纵区，结构基因闭合，乳糖mRNA的转录收到抑制。
②有乳糖存在时，调节基因lacI产生的阻遏蛋白和乳糖结合，阻遏蛋白构象改变，失去活性，不能结合到操纵区，启动子能够顺利起始mRNA的转录。
2..乳糖操纵子的正调控
对于细菌来说，代谢物激活蛋白CRP和腺苷酸环化酶AMP是合成lac mRNA必需的。转录必须有cAMP-CRP复合物结合在启动子区域上。
乳糖操纵子受正调控和负调控共同影响。

3.培养基中有葡萄糖和乳糖共同存在，细菌为什么优先利用葡萄糖？
答：乳糖操纵子受正调控和负调控共同影响。
①阐述乳糖操纵子的负调控影响（同1）
②正调控——当葡萄糖和乳糖共同存在时，葡萄糖的分解代谢产物会产生两种效果：a.抑制腺苷酸环化酶的活性，使ATP不能转变成cAMP，从而导致cAMP的量减少；b.激活磷酸二酯酶的活性，使cAMP转变成5’-AMP，也导致cAMP的量减少。
对于细菌来说，代谢物激活蛋白CRP和腺苷酸环化酶AMP是合成lac mRNA必需的。转录
必须有cAMP-CRP复合物结合在启动子区域上。当cAMP的量减少，cAMP-CRP复合物也减少，即使此时有乳糖存在，乳糖结构基因也无法转录，因此无法分解乳糖。
综上，细菌优先利用葡萄糖。
5.色氨酸操纵子：弱化子调节机制

当培养基中色氨酸的浓度很低时，负载有色氨酸的tRNATrp也就少，这样翻译通过两个相邻色氨酸密码子的速度就会很慢，当4区被转录完成时，核糖体才进行到1区（或停留在两个相邻的trp密码子处），这时的前导区结构是2-3配对，不形成3-4配对的终止结构，所以转录可继续进行，直到将trp操纵子中的结构基因全部转录。
当培养基中色氨酸浓度较高时，核糖体可顺利通过两个相邻的色氨酸密码子，在4区被转录之前就到达2区，使2-3区不能配对，3-4区自由配对形成茎-环终止子结构，转录被终止，trp操纵子被关闭。
6.半乳糖操纵子（gal）两个特点：
①有两个启动子，无-35序列，其mRNA可从两个不同的起始点开始转录
②有两个操纵基因，一个在P区上游-73~-67，在CRP位点内；另一个在结构基因E内
第八章 真核基因的表达与调控

三色猫一定是雌的，动物的毛皮上长斑点是由一个P基因控制的，白底上长什么颜色的斑点，黑色还是黄色的是由一对位于X染色体上的等位基因——色素元基因控制的，先产生黄色，再产生黑色，两个X染色体上各一个。
雌性胎生哺乳动物细胞中两条X染色体之一在发育早期随机失活，以确保在雌雄个体内X染色体基因的剂量相同。失活机制：X染色体失活中心（Xic）含有Xist基因，它编码一个只在失活染色体中所转录的RNA，Xist RNA分子能与Xic位点相互作用，引起后者构象变化，使染色体异染色质化。Xist基因是否有活性取决于它的甲基化程度，当Xist基因甲基化时，就不进行转录，这条X染色体就是有活性的；当Xist基因去甲基化时，则进行转录，那么这条X染色体是失活的。
如果是带有B基因的X染色体失活，则显示黄色；如果是带有b基因的X染色体失活，就显示黑色。在猫身上不同的位置，哪一条X染色体失活是随机的，就产生了不同颜色的斑点。
DNA识别或结合域：螺旋-转折-螺旋、锌指结构、碱性螺旋-突环-螺旋、
4.转录调节因子结构 碱性-亮氨酸拉链、同源域蛋白
（反式作用因子TF） 转录激活域：酸性激活域、谷氨酰胺富含域、脯氨酸富含域
蛋白质-蛋白质结合域（二聚化结构域）