分子生物学名解.docx

1.病毒基因组特征：
1.基因组很小，但不同病毒之间其基因组相差大
2.基因组可以由DNA或RNA组成，但只能是其中之一
3.RNA病毒基因组可由数条不相连的RNA链组成
4.存在基因重叠
5.可以形成多顺反子mRNA
6.噬菌体基因是连续的，真核细胞病毒基因不连续
2. 原核生物基因组特征：
1. 基因组通常仅由一条双链DNA组成。
2.结构基因与调控序列以操纵子的形式组织在一起
3.基因组中重复序列很少
4.结构基因多为单拷贝，编码rRNA基因多拷贝
5.基因是连续的
6.编码序列一般不会重叠
7.编码区在基因组中的比例远大于真核基因组而小于病毒基因组
8.细菌基因组中存在可移动的DNA序列
3. 真核生物基因组的特点:
1.基因组DNA都是双链线状且不止一条
2.大多数真核生物的结构基因为断裂基因，并受一系列顺式作用元件的调控
3.结构基因的转录产物为单顺反子
4.基因组内非编码序列远多于编码区
5.含有大量重复序列和基因家族
6.基因组DNA末端都有一种称为端粒的特殊结构
7.基因组中存在可移动的遗传因子
8.基因组还包括细胞器基因组
4. 人类基因组：
1.人类基因组中仅少部分DNA具有编码功能，绝大部分不编码。
2.人类基因组中的重复序列：
A.高度重复序列：4-20bp，频率>105，分布于染色体着丝粒和端粒等部位。
①卫星DNA：一般较短，密度梯度离心后分布于DNA主带旁边。分为大卫星DNA、小卫星DNA和微卫星DNA。
②反向重复序列：两个相同顺序的互补拷贝在同一DNA链上反向排列而成。
B.中度重复序列：重复次数在10～105，散布于基因组中，与单拷贝基因间隔排列。大多不编码蛋白质，一部分编码rRNA、tRNA、组蛋白及免疫球蛋白，另一些与基因调控有关
①短散在核元件：Alu家族、KpnI家族和Hinf家族
②长散在核元件：
C.单拷贝序列：在整个基因组中仅出现一次或少数几次的DNA序列。编码蛋白质或酶的结构基因均为单拷贝序列
3.基因家族（gene family）：核苷酸序列或编码产物的结构具有一定程度同源性，且功能相关的一组基因
①核苷酸序列相同或几乎相同：rRNA家族、tRNA家族、组蛋白家族
②核酸序列高度同源：来自共同祖先基因，序列高度同源
③超基因家族：来源相同、结构相关，功能不同。
④假基因：基因家族中不能产生有功能基因产物的基因
5.分子生物学的三条基本原理：
①构成生物体有机大分子的单体在不同生物中都是相同的
②生物体内一切有机大分子的构成都遵循着各自特定的规则
③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
6.DNA复制的一般特性：
1.半保留复制(semicon-servative replication)：DNA复制过程中，两条链分别做模板各自合成一条新的DNA链，子代DNA分子中一条链来自亲代DNA，另一条链是新合成的。
2.双向复制：从复制起点开始同时向两侧进行复制
3.半不连续复制： DNA复制过程中，先导链 合成是连续的；后随链合成是先形成小片段(Okazaki fragment，冈崎片段 )，再连接而成DNA长片段。
4.有一定的复制起始点：复制是从DNA分子上的特定部位开始的，这一部位叫做复制起点(origin of replication, ori ) 。DNA复制从起始点开始直到终点为止，每个这样的DNA单位称为复制子(replicon) ；复制起始点两条链解开成单链，分别做模板各自合成其互补链所形成的Y形结构称为复制叉(replication fork)。
5.需要引物 (primer)：DNA聚合酶必须以一段具有3'-OH的RNA作为引物，才能开始聚合子代DNA链。
7.DNA复制的酶学：
A.使DNA链解离的酶：
（1）解旋酶(helicase)：通过ATP获能，沿5‘→3’方向解开DNA双链
（2）单链DNA结合蛋白（SSB):与单链DNA结合，阻止其再形成双链体状态；保护单链DNA不被水解。
（3）DNA旋转酶：拓扑异构酶II ，催化DNA拓扑异构体相互转换，松弛超螺旋。
B．DNA复制过程中的酶：
（1）RNA引物酶：催化合成与模板DNA3’端互补的RNA引物
（2）DNA聚合酶 ：在引物的3’-OH末端，以dNTP为底物，按模板DNA上的指令逐个聚合上核苷酸，从5’→3‘合成新链。
8. 大肠杆菌DNA pol I的活性及特点：
（1）5‘→3’ DNA聚合酶活性；
（2）3‘→5’外切酶活性，去除错误碱基，有校对作用
（3）5‘→3’外切酶活性，去除RNA引物及缺口平移或链置换
（4）可水解成klenow片段和一个小片段
9.DNA复制的过程：
（1）复制的起始
（2）复制的延伸：
a.先导链合成：以3’ →5’亲本链为模板，由引发体合成引物，DNA聚合酶Ⅲ催化以5’ →3’合成一条完整的新链
b.后随链合成：引物RNA合成→DNA pol Ⅲ→合成冈崎片段→ DNA pol I切除冈崎片段上的RNA引物→由DNA连接酶连接两个冈崎片段→形成完整的DNA后随链
（3）复制的终止
10. 端粒的功能和特点：
（1）保证线性DNA的完整复制
（2）保护染色体末端不受核酸酶水解和不发生染色体的异常重组
（3）体细胞端粒酶活性低
（4）随着复制次数的增加端粒DNA逐步缩短，细胞逐渐停止分裂，进而进入凋亡
（5）恶性肿瘤细胞可表达端粒酶，永生分裂
11.逆转录酶具有3种酶活性：
（1）RNA指导的DNA聚合酶：以RNA为模板合成DNA
（2）DNA指导的DNA聚合酶：以DNA为模板合成DNA
（3）核糖核酸酶H (RNase H)活性：特异性水解RNA-DNA杂交双链上的RNA
12.DNA损伤的原因：
内源性损伤：
DNA复制错误
碱基互变异构体导致错配
DNA自发的化学改变
氧化作用损伤碱基
外源性损伤：
物理因素：紫外线及各种射线
化学因素：碱基类似物、碱基修饰剂、DNA插入剂
13.DNA损伤（突变）的类型
点突变：又称错配，指DNA上单一碱基的变异 ，分为转换和颠换两种形式。
移码突变：指DNA片段中某一位点插入或丢失一个或几个（非3的倍数）碱基对时，造成插入或丢失位点以后的一系列编码顺序发生错位的一种突变。引起该位点以后的遗传信息出现异常
14.DNA损伤的修复类型：
A.复制修复：校正DNA复制过程中产生的碱基错误连接
（1）尿嘧啶糖基酶系统：切除进入DNA分子的尿嘧啶核苷酸。
（2）错配修复：修复DNA碱基错配、增强DNA复制忠实性、维持基因组稳定性和降低自发突变。
（3）无嘌呤（AP）修复：AP内切酶去除DNA中无碱基核糖。
B．损伤修复
（1）光复活修复
（2）甲基转移酶
（3）切除修复：碱基切除修复、核苷切除修复
C. 复制后修复
（1）大肠杆菌的重组修复系统
（2）SOS修复：DNA分子受损伤的范围较大，在复制受到抑制时出现的一种应急修复作用。
15．原核生物转录酶：
原核生物RNA聚合酶：全酶 = 核心酶(α2ββ’ω) + σ因子
（1）α亚基决定转录的基因
（2）β亚基在5’ →3’方向上延长多核苷酸链，可被利福平抑制
（3）β’亚基结合DNA模板
（4）σ因子识别“启动子”并与之结合
（5）ω功能不清楚
16. 原核生物转录相关因子：
（1）ρ因子：六聚体蛋白、依赖ATP的解旋酶活性。
（2）其他因子：nusA蛋白，识别新和成RNA分子中的终止信号。
17. 原核生物启动子结构：
（1）-10区：TATA区(Pribnow box)，RNA聚合酶的牢固结合位点
（2）-35区：TTGACA区，与RNA聚合酶的σ因子相互识别
18.原核生物的转录终止，分为：不依赖Rho (ρ)因子的转录终止；
依赖Rho (ρ)因子的转录终止。
19.真核生物启动子的种类与功能：
A.RNA聚合酶I的启动子：
（1）核心启动子（core promoter），由-45～+20位核苷酸组成，单独存在时就足以起始转录。
（2）由-170 ～ -107位序列组成，称为上游调控元件，能有效地增强转录效率。
（3）转录成rRNA。
B. RNA聚合酶Ⅱ启动子:
（1）起始子：转录起始的第一个碱基多为A,两侧各有若干嘧啶核苷酸
（2）TATA box： -25~ -35区含TATA序列，是转录因子与DNA分子结合的部位，使转录精确地起始
（3）CAAT 框：-70 ~ -80区含CCAAT序列，控制转录起始的频率
（4）GC box：-80 ~ -110区含有GCCACCC或GGGCGGG序列，控制转录起始的频率
C. RNA聚合酶Ⅲ启动子:
（1）负责转录的是5SrRNA、tRNA和某些snRNA
（2）5S rRNA和tRNA基因的启动子是内部启动子位于转录起始位点的下游
20. 真核生物mRNA的成熟过程与特点：
（1）5’端形成特殊的帽子结构及其重要性：
a. 翻译起始的必要结构，为IF3（起始因子）和核糖体对mRNA的识别提供信号
b. 增加mRNA的稳定性，保护mRNA 免遭5’外切核酸酶的攻击
c. 运输，有助于mRNA越过核膜，进入胞质
（2）3’端切断一段序列并加上poly A尾巴及其功能：
a.与mRNA从细胞核转送到细胞质有关
b.稳定mRNA结构，保持生物半衰期
c.与真核mRNA的翻译效率有关：缺失可抑制体外翻译的起始，含 poly(A) 的mRNA 失去 poly(A) 可减弱其翻译
d.稳定帽子结构
（3）通过剪切去除由内含子转录来的序列：依赖于snRNPs进行剪接
（4）链内部核苷酸甲基化
21.原核生物转录调控的特点：
（1）σ因子决定RNA聚合酶识别的特异性
（2）操纵子模型的普遍性：多个功能相关的原核基因串联在一起，依赖同一转录调控区对基因的转录进行调节，以确保功能相关基因之间表达的协调性
（3）以负性调节为主：阻遏蛋白与操纵基因结合，抑制转录起始
22．原核生物操纵子的基本组成：
（1）结构基因：能通过转录、翻译使细胞产生一定的酶系统和结构蛋白
（2）操纵基因(O)：控制结构基因的转录速度，位于结构基因的附近，本身不能转录成mRNA
（3）启动基因P：位于操纵基因的附近，它的作用是发出信号，mRNA合成开始
（4）调节基因：产物为阻遏物(repressor)或激活物(activator)，调节操纵基因
23.阻遏蛋白负性调节以及CAP正性调节看书P65,66。
24.真核生物转录前调控：
A.染色质结构对转录的影响：具有转录活性的活性染色质
染色质DNA对DNaseⅠ更敏感
正转录的DNA甲基化程度降低
常缺乏组蛋白H1，其他核心组蛋白则被乙酰化或与泛素相结合而修饰
非常活泼的转录区，如许多真核生物的rRNA基因处，没有核小体结构
B. DNA的修饰：甲基化与去甲基化
DNA甲基化能关闭某些基因的活性，去甲基化则诱导了基因的重新活化和表达。
甲基化常发生在基因5′侧区的CpG序列中，阻碍转录因子与DNA特定部位的结合。
25. 真核生物通过顺式作用元件和反式作用因子相互作用实现转录调控。
26. 顺式作用元件中增强子的特点：
增强基因转录效应十分明显
发挥作用与其方向或转录起始点的距离无关
大多数为100-200 bp重复序列，其基本核心组件常为8-12bp
没有基因专一性
有严格的组织细胞特异性
活性与其在DNA双螺旋结构中的 空间方向性有关
许多增强子作用的发挥还受外部信号驱使
27．转录因子的DNA结合域：
a.螺旋—回折—螺旋(HTH)：（1）由两个短α螺旋和β转角构成
（2）通过识别螺旋识别并与DNA大沟结合
（3）也称为同源结构域，参与个体发育
b.锌指结构：（1）一组保守的氨基酸残基和锌离子结合，形成可以进入DNA双螺旋大沟的指状结构
（2）两种类型：Cys2/His2; Cys2/Cys2
c.亮氨酸拉链(bZIP)：（1）每隔6个氨基酸就有一个亮氨酸残基
（2）以二聚体形式与DNA结合，两个蛋白质α螺旋上的亮氨酸靠近而形成拉链样结构
d.碱性－螺旋-环-螺旋(bHLH)：（1）由40-50aa组成，含有两个两性α螺旋，负责二聚体的形成
（2）bHLH蛋白含碱性序列，它在HLH基序附近，负责结合DNA
e.β-片层和环结构
28.遗传密码的特点：
（1）方向性： mRNA分子中遗传密码阅读的方向是5′→¢3′
（2）连续性：mRNA的读码方向从5′→3′，两个密码子之间无任何核苷酸隔开.
（3）兼并性：指一个氨基酸具有2个或2个以上的密码子
（4）摆动性：密码子与反密码子配对，有时会出现不遵从碱基配对规律的情况，称为遗传密码的摆动现象
（5）通用性：除个别细胞器的特殊密码子外，蛋白质生物合成的整套密码，从简单生物到人类都通用。
29.原核生物与真核生物mRNA的特点：
原核生物mRNA特点：有S-D序列：原核生物mRNA起始密码AUG上游4~7核苷酸处，存在一段5′-UAAGGAGG-3′的保守序列，称为S-D序列。是mRNA与核蛋白体识别、结合的位点。
真核生物mRNA特点：真核生物没有S-D序列，靠帽子结构识别核糖体
真核生物的起始密码位于Kozak序列（CCACCAUGG）中，增加翻译起始的效率。
30.氨基酰-tRNA合成酶功能：
（1）对底物氨基酸和tRNA都具有高度特异性
（2）具有校正活性，水解错配的氨基酸，加载与反密码子对应的氨基酸。
31.蛋白质的合成过程：
首先是氨基酸的活化；
（1）翻译起始：mRNA、起始氨基酰-tRNA子在起始因子参与下，分别与核糖体结合形成翻译起始复合物。（原核生物的起始因子为IF-l、2和3；真核生物的起始因子为eIF。）
（2）肽链的延伸：在mRNA密码序列的指导下，由特异tRNA携带相应氨基酸转运至核糖体的受位，使肽链依次从N端向C端逐渐延伸。需要GTP及延长因子。（包括进位（注册），成肽，转位。循环一次，肽链增加一个氨基酸）
（3）翻译的终止：识别终止密码，释放肽链、tRNA、mRNA，核糖体大、小亚基解离。（需要释放因子RF参与；原核生物释放因子：RF-1，RF-2，RF-3 ；真核生物释放因子：eRF）
32.原核生物翻译起始：
（1）核糖体大小亚基分离—起始因子 IF3 、IF1介导，利于小亚基与mRNA，fMet-tRNAfMet结合
（2）mRNA与小亚基定位结合—通过5’端S-D序列(AGGA)配对结合到核蛋白体小亚基上的16S-rRNA近3’-末端处(UCCU)
（3）起始fMet-tRNAifMet就位—fMet-tRNAifMet和IF-2及GTP形成复合物
（4）核蛋白体大亚基结合—70S起始复合物形成
33.真核生物翻译起始：
（1）核糖体大小亚基分离： eIF-2B、 eIF-3与小亚基结合，在eIF-6参与下，使核糖体解聚为大、小亚基
（2）Met-tRNAi Met就位： Met-tRNAi Met与eIF-2、GTP结合成为三元复合物，在结合于小亚基P位
（3）mRNA与小亚基结合：在帽结合复合物帮助下，与mRNA帽子结构结合
（4）80S起始复合物的形成：eIF-5作用下，大亚基结合形成翻译起始复合物。
34.分子伴侣的分类及作用：
（1）热休克蛋白70家族（heat-shock protein 70）：参与蛋白质的从头折叠、跨膜运输、错误折叠多肽的降解及其调控过程。
（2）热休克蛋白60家族:具有独特的双层环状结构的寡聚蛋白，以依赖ATP的方式为非自发性折叠蛋白质提供能折叠形成天然空间构象的微环境。
35.蛋白质合成后的加工：
（1）肽链一级结构的修饰：
a.新生肽链N端fMet或Met的切除
b.特定氨基酸的共价修饰：甲基化、糖基化、磷酸化及乙酰化
c.二硫键的形成：通过两个半胱氨酸氧化作用生成
d.多蛋白的加工：一条已合成的多肽链经翻译加工后生成不同活性的蛋白质或多肽
e.前体蛋白的加工：切除前体蛋白的一端肽段；去除蛋白内含子
（2）肽链空间结构的修饰
（3）前体蛋白的加工
36.蛋白质的转运与定位方式：
（1）核孔运输—胞质中合成的蛋白质穿过胞核内外膜形成的核孔进入细胞核
（2）跨膜运输—胞质中合成的蛋白质进入到内质网、线粒体、叶绿体和过氧化物酶体等通过跨膜机制进行运输的。需要消耗能量
（3）小泡运输—蛋白质从内质网转运到高尔基体以及从高尔基体转运到溶酶体、分泌泡、细胞质膜、细胞外等是由小泡介导的。
37.蛋白质合成的调控：
A.蛋白质合成速率的调节
（1）翻译起始的调控：起始因子的调控作用、阻遏蛋白的调控作用、5‘AUG的调控作用、mRNA 5’端非编码区长度对翻译的影响。
（2）mRNA稳定性对翻译水平的影响
（3）小分子RNA对翻译水平的影响：
①RNA干扰(RNAi)与基因沉默
②微小RNA(miRNA)与RNAi
B.蛋白质降解速率的调节：分为不依赖ATP的蛋白降解和依赖ATP和泛素的蛋白降解。
38.细胞信号转导的方式：
1.内分泌型：信号发放细胞分泌激素并进入血液，随循环系统播散于全身各处，作用于生物体其他远端部位的相应靶细胞。
2.旁分泌型：细胞分泌的信号分子只是作为局部的介导物，作用于邻近靶细胞
3.自分泌型：信号分子由细胞分泌后，可被细胞自身或邻近同一类型的细胞受体接受
4.其他类型：接触依赖型、突触型、缝隙连接。
39.膜受体的几大类型：
1.离子通道偶联受体(ion-channel-linked receptor)
2.G蛋白偶联受体(G-protein-linked receptor )
3.酶偶联受体(enzyme-linked receptor )：受体酪氨酸激酶(RTK),即酪氨酸蛋白激酶受体TPKR；非酪氨酸蛋白激酶受体。
40.受体与信号分子结合的特点：
1.高度专一性：一种信号分子到达细胞时，只作用于与之相应的受体。
2.高度亲和性：极低浓度的配体即可与受体结合并充分起到调控作用
3.可饱和性：无论膜受体还是胞内受体的数目都是有限的，当受体为配体占据时，再提高配体的浓度，也不会增加细胞的效应
4.可逆性：受体与配体呈非共价可逆结合，使细胞在外源信息分子浓度下降后，可以迅速终止针对该信息所发生的变化。
5.特定的作用模式
41.细胞内信号转导相关分子
1.第二信使：细胞表面受体接受细胞外信号后转换而来的细胞内信号。
a.特点：(1)不位于能量代谢途径的中心；(2)在细胞中的浓度可以迅速发生改变；(3)作为变构效应剂作用于相应的靶分子；(4)阻断该分子的变化可以阻断细胞对外源信号反应
b.作用方式:(1)直接作用;(2)间接作用：通过活化蛋白激酶，诱导一系列蛋白磷酸化，引起细胞效应。
2. 酶分子:
(1)催化小分子信使生成和转化的酶：AC; PDE; PLC
(2)蛋白激酶和蛋白磷酸酶：催化蛋白质的可逆磷酸化，提高或降低其活性。
3. 调节蛋白:
(1)G蛋白：GTP结合蛋白，在信号传递中起到开关作用，包括三聚体G蛋白和小G蛋白。
(2)衔接蛋白(adaptor protein, AP):含有蛋白质相互作用结构域，连接上下游信号转导的分子。募集和组织信号转导复合物，通过变构激活下游分子。
42. G蛋白偶联受体信号转导的基本过程
(1).配体与受体结合；
(2).受体激活G蛋白；
(3).G蛋白激活或抑制细胞中的效应分子；
(4).效应分子改变细胞内小分子信使的含量和分布；
(5).细胞内小分子信使作用于相应的靶分子，使之构象改变，从而改变细胞的代谢过程及某些基因的表达状态。
43. G蛋白偶联受体的主要信号转导途径
1.AC-cAMP-PKA(腺苷酸环化酶-环磷酸腺苷-蛋白激酶A)信号转导途径:
胞外信号→受体→G蛋白→AC→cAMP→ PKA(调节亚基与催化亚基分离)→PKA催化亚基活化进入细胞核→CREB磷酸化→活化的CREB在CBP协同下，促进特定基因转录→生物学效应。
2.PLCβ-IP3/DG(磷脂酶C-三磷酸肌醇/二酰甘油)信号通路：
①DG-PKC(二酰甘油-蛋白激酶C)途径
②IP3-Ca2+(三磷酸肌醇-钙离子)途径
44.酶偶联受体信号转导途径：
A. 受体酪氨酸激酶(RTK)介导的信号转导：
(1)受体二聚体的形成及其磷酸化
(2)募集接头蛋白Grb2
(3)低分子量G蛋白ras的调控分子--SOS的活化
(4)低分子量G蛋白Ras的活化
(5)MAPK的级联激活
(6)转录因子的磷酸化及其转录调控作用。
B. 酪氨酸激酶偶联受体介导的信号转导：
单次跨膜蛋白，本身不具有酶活性，但与胞内酪氨酸蛋白激酶JAK偶联。与配体结合后发生二聚化而激活，其信号途径为JAK-STAT或RAS途径。
C．受体丝氨酸/苏氨酸激酶介导的信号转导：
单次跨膜蛋白受体，在胞内区具有丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶活性。
45. 保证信号传递一过性的机制:(1)受体和信号转导蛋白的快速活化-失活;(2) 第二信使的快速产生-降解。
46. 信号转导效应的调控：
1. 信号转导的放大效应：少量胞外信号分子—大量胞内效应分子。
2．信号转导的负性调控：利用负反馈机制终止或降低某节点的信号。其意义在于保证对外来信号作出适度、精确的反应。
（1）受体的调节：受体失敏、滞留和减量调节。
（2）细胞内的某些信号蛋白直接参与负性调节：信号被预置性抑制蛋白所抑制；信号造成抑制蛋白活化或产生，后者反馈地作用于信号。
47.PCR技术：
1.原理：以拟扩增的DNA分子为模板，以一对分别与模板互补的寡核苷酸片段为引物，在DNA聚合酶作用下，以dNTPs为底物，按照半保留复制原理，通过变性、退火、延伸三个步骤不断重复完成新DNA合成。
2.PCR体系的基本成分：模板、特异性引物、热稳定的DNA聚合酶、脱氧核苷三磷酸(dNTP)、二价阳离子(Mg2+)、缓冲液、一价阳离子。
3.基本步骤：变性，退火，延伸。
48.cDNA文库：
1. 基本原理：用Oligo(dT)作为逆转录引物，或使用随机引物，以提取的总mRNA为模板，进行逆转录PCR，合成的cDNA连接到适当的载体，转化后获得包含cDNA的克隆群。
2.基本步骤：(1)提纯获取高质量的mRNA; (2)cDNA第一条链的合成; (3) cDNA第二条链的合成; (4) 双链cDNA的修饰; (5) 双链cDNA的分子克隆; (6) cDNA文库的扩增; (7) cDNA文库鉴定评价。
49.RNA干扰（即RNAi）：
1.作用机制:RNA诱导的DNA甲基化：RNA被降解为21-23nt小片段，特异性诱导同源序列DNA甲基化。
2.dsRNA诱导的RNAi作用。
3.作用特点：高度特异性，高效性，受多基因控制，需要siRNA介导，对靶基因位点具有选择性，具有放大效应。