分子生物学知识点

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1、编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第26页 共26页一1、分子生物学：研究核酸等生物大分子的功能、形态结构等特征及其重要性和规律性的科学，是人类从分子水平上真正揭开生物世界的奥秘，由被动的适应自然界转向主动地改造和重组自然界的基础学科2、基因：是合成一种功能蛋白或RNA分子所必需的全部DNA序列。一个典型的真核基因包括：编码序列-外显子；内含子；5端和3端非翻译区UTR；调控序列3、基因组：某一特定生物体的整套遗传物质的综合。基因组的大小用全部的DNA的碱基对总数表示5、分子生物学发展史1869年Miesher首次从莱茵河鲑鱼精子中提取了DNA。1910年，德国

2、科学家Kossel第一个分离了腺嘌呤、胸腺嘧啶和组氨酸。1953年，Watson和Crick提出DNA反向平行双螺旋结构模型，为充分解释遗传信息的传递规律铺平了道路。1961年，法国科学家Jacob和Monod提出并证实了操纵子作为调节细菌细胞代谢的分子机制。此外，他们还首次提出存在一种与染色体DNA序列相互补、能将编码在染色体DNA上的遗传信息带到蛋白质合成场所并翻译产生蛋白质的信使核糖核酸。这一学说对分子生物学的发展起到了十分重要的作用。1968年，美国科学家Nirenberg由于在破译DNA遗传密码方面的贡献，与Holley和Khorana等人分享了诺贝尔生理医学奖。Holley的功绩在

3、于阐明了酵母丙氨酸tRNA的核苷酸序列，并证实所有tRNA具有相似结构，而Khorana第一个合成了核苷酸分子，并且人工复制了酵母基因6、中心法则内容DNA是自身复制的模板DNA通过转录作用将遗传信息传递给中间物质RNARNA通过翻译作用将遗传信息表达成蛋白质在某些病毒中，RNA也可以自我复制，并且还发现在一些病毒蛋白质的合成过程中，RNA可以在逆转录酶的作用下合成DNA.7、 分子生物学的3条基本原理：构成生物体各类有机大分子的单体在不同生物中都是相同的；生物体内一切有机大分子的构成都遵循共同的规则；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。8、分子生物学研究内容DNA重组技术（

4、基因工程）：将不同的DNA片段按照人们的设计定向连接起来，在特定的受体细胞中与载体同时复制并得到表达，产生影响受体细胞的新的遗传性状基因的表达调控生物大分子的结构和功能研究(结构分子生物学）基因组、功能基因组与生物信息学研究9、DNA重组技术的应用可被用于大量生产某些在正常细胞代谢中产量很低的多肽；可用于定向改造某些生物的基因组结构；可被用来进行基础研究10、基因表达调控在个体生长发育过程中基因表达的调控主要发生在转录水平或翻译水平上原核生物基因表达调控主要发生在转录水平上真核生物发生在各种不同水平上表现在：信号转导研究，转录因子研究，RNA剪接11、信号转导：指外部信号通过细胞膜上的受体蛋白

5、传到细胞内部，并激发诸如离子通透性、细胞形状或其他细胞功能方面的应答过程作用原理：信号转导之所以能引起细胞功能的改变，主要是由于信号最后活化了某些蛋白质分子，是之发生结构变化，从而直接作用于靶位点，打开或关闭某些基因12、转录因子：是一群能与基因5端上游特定序列专一结合，从而保证目的基因以特定的强度在特定的时间与空间表达的蛋白质分子二1、 外显子、内含子：真核生物基因组中，蛋白质表达序列常被一些不表达的间隔序列隔开，表达的部分称为外显子，不表达的部分称内含子2、 DNA作为遗传物质所具备的特点：分子结构相对稳定，能自我复制，在前后代保持连续性和稳定性；能指导蛋白质的合成，从而控制整个生命过程；

6、有储存巨大数量遗传信息的潜在能力；能引起可遗传变异3、 甲基化甲基化的位点：甲基化修饰广泛存在于真核生物基因中，发生在CpG岛上，导致基因失活甲基化在复制中的调控：复制起始的调控与DNA被修饰的情况相关，完全甲基化的复制原点可起始复制，半甲基化的子代复制原点只有恢复完全甲基化状态之后才可以被继续利用甲基化在错配修复过程中的调控：在DNA错配修复当中，一旦复制叉通过复制起始位点，母链就会在开始DNA合成前几秒至几分钟内被甲基化，此后只要两条DNA链上碱基配对出现错误，错配修复系统就会根据“保留母链，修复子链”的原则，找出错误碱基所在的DNA链，并在对应的母链甲基化腺苷酸上游鸟甘酸5位置切开子链，

7、再根据错配碱基相对于DNA切口的方位启动修复途径，合成新的子链片段5、染色体上的蛋白包括组蛋白和非组蛋白组蛋白：染色体的结构蛋白，与DNA组成核小体，分为H1、H2A、H2B、H3、H4，富含大量的赖氨酸和精氨酸，H3、H4富含精氨酸，H1富含赖氨酸，H2A、H2B介于两者之间组蛋白的特性：进化上极端保守，不同生物体组蛋白的氨基酸组成是十分相似的，特别是H3、H4；无组织特异性；肽链上氨基酸分布的不对称性，碱性氨基酸集中分布在N端的半条链上，大部分疏水基团分布在C端；组蛋白的修饰作用，甲基化、乙基化、磷酸化、ADP核糖基化；富含赖氨酸的组蛋白H5，H5具有种特异性非组蛋白：染色体上存在大量非组

8、蛋白，具多样性，包括酶类，细胞分裂有关的收缩蛋白、骨架蛋白、以及肌动蛋白、肌球蛋白，可能是染色体的组成部分非组蛋白的类型：HMG蛋白，能与DNA结合也能与H1作用，但与DNA的结合并不牢固，可能与DNA的超螺旋有关；DNA结合蛋白，与DNA 牢固的结合在一起，分子量较低，是与DNA的复制或转录有关的酶或调节物质；A24非组蛋白，溶解性与组蛋白相似，C端与H2A相同，有两个N端1、 原核生物基因组结构特点：基因组很小，大多只有一条染色体结构简炼存在转录单元多顺反子有重叠基因（Sanger发现2、 真核生物基因组结构特点：真核基因组结构庞大，一般远大于原核的含有大量重复序列非编码序列多，多于编码序

9、列(9:1)转录产物为单顺反子基因不连续性，断裂基因、内含子、外显子存在大量的顺式作用元件， 启动子、增强子、沉默子等存在大量的DNA多态性（DNA序列中发生变异面导致的个体间核苷酸序列的差异端粒结构3、 原核生物DNA的特点：原核生物中一般只有一条染色体，且大都带有单拷贝基因，只有很少数基因是以多拷贝形式存在；DNA分子的绝大部分是用来编码蛋白质的，几乎每个基因序列都与它所编码的蛋白质序列成线性对应状态；存在转录单元，原核生物DNA序列中功能相关的RNA和蛋白质基因往往丛集在基因组的一个或几个特定部位形成转录单元或功能单位，可以被一起转录为含多个mRNA的分子（多顺反子mRNA）；功能上相关

10、的几个结构基因前后相连，形成操纵子；各种基因的启动子和操作子部分的DNA序列多种多样，以便与RNA聚合酶及阻遏蛋白发生不同程度的结合，对基因的表达进行精细的调节；有重叠基因，同一段DNA携带两种以上不同蛋白质信息4、 真核生物DNA的特点在体细胞中含量稳定；在生殖细胞中含量减半；能携带遗传信息；能精确的自我复制；能产生可遗传变异5、 C值：指一种生物单倍体基因组DNA的总量C值反常现象：真核细胞基因组的最大特点是它含有大量的重复且功能DNA序列，序列大多被不编码蛋白质的非功能DNA所隔开；C值不随生物的进化程度和复杂性而增加；亲缘关系密切的生物C值相差甚大；高等真核生物具有比用于遗传高得多的C

11、值6、 真核细胞DNA序列的分类：不重复序列：一般只有一个或几个拷贝，占DNA总量的40%-80%，结构基因基本属于不重复序列中度重复序列：重复次数在10-10000次之间，占DNA总量的10%-40%，各种rRNA、tRNA以及某些结构基因高度重复序列-卫星DNA：只在真核生物中出现，不转录，是异染色质的成分，可能与染色体的稳定性有关7、 核小体结构特点：是由H2A、H2B、H3、H4各两个分子生成的八聚体和由大约200bpDNA和一个组蛋白H1组成的，是DNA压缩的第一个阶段；盘状八聚体是核小体的核心颗粒，包括由H2A、H2B、H3、H4分别组成的二聚体，H3、H4二聚体位于核心；146b

12、p的DNA序列围绕核心八聚体1.75圈，组蛋白H1与剩余的DNA序列结合起连接作用；相邻核小体间由连接DNA序列组成；组蛋白与DNA序列的结合是非特异性的10、DNA链压缩7倍核小体压缩6倍螺线管压缩40倍超螺线管压缩5倍染色体总压缩840011、DNA的一级结构：是指4种核苷酸的连接及其排列顺序表示了该DNA得化学构成特点：脱氧核糖核苷酸以3，5磷酸二酯键聚合成为脱氧核糖核酸（DNA）链。链的一端的核苷酸有自由的5磷酸基团，称5端；另一端核苷酸具有自由的3羟基，称3端。交替的磷酸和2-脱氧核糖构成分子的骨架，碱基为侧链，碱基类似于蛋白质氨基酸的侧链，影响着所形成的核酸的结构和功能。意义：携带

13、遗传信息；决定DNA的二级结构；决定DNA的空间结构12、DNA的二级结构：是指两条多核苷酸链反向平行盘绕所生成的双螺旋结构双螺旋结构模型的要点：1. 主链：主链是由两条反向平行的多核苷酸链围绕同一中心轴构成的右手螺旋结构2.嘌呤和嘧啶碱基对层叠于双螺旋的内侧，脱氧核糖和磷酸交替连接，排在外侧，构成基本骨架3.碱基对：两条链上的碱基以氢键相连，G与C配对，A与T配对4. 螺距：3.4nm 5 .大沟和小沟：链中螺旋型的凹槽，大沟对于在遗传上有重要功能的蛋白质识别DNA双螺旋结构上的特定信息是非常重要的，只有在沟内，蛋白质才能“感觉”到不同碱基顺序13、DNA二级结构的类型：右手螺旋： A-DN

14、A构象：当相对湿度改变（75%以下）或由钠盐变为钾盐、铯盐，DNA的结构可成为A构象。它是B-DNA螺旋拧得更紧的状态。DNA-RNA杂交分子、RNA-RNA双链分子均采取A构象。B-DNA构象：相对湿度为92%时，DNA钠盐纤维为B-DNA构象。在天然情况下，绝大多数DNA以B构象存在。左手螺旋： Z-DNA构象：在一定的条件下（如高盐浓度），DNA可能出现Z构象。Z-DNA是左手双螺旋，磷酸核糖骨架呈Z字形走向。不存在大沟，小沟窄而深，并具有更多的负电荷密度。 Z-DNA的存在与基因的表达调控有关。14、DNA二级结构的决定因素：氢键，强特异性，高度方向性 碱基堆积力，同一条链中的相邻碱基

15、之间的非特异性作用力，来源于疏水作用和累积的范德华力静电力，磷酸集团的负电对DNA双链的稳定性起负作用，阳离子可对之产生屏蔽，DNA溶液的离子浓度越低，DNA越不稳定碱基分子内能，碱基内能越高，氢键和碱基堆积力越容易被破坏，DNA双链越不稳定核苷酸排列顺序，碱基组成相同，但嘌呤和嘧啶的排列顺序不同双螺旋的稳定性会有很大差异DNA的修饰：甲基化的不表现基因活性，未甲基化的表现基因活性15、引起双链构象转变的因素：核苷酸序列；碱基组成；盐的种类；相对湿度16、DNA链的呼吸作用：双螺旋DNA结构中，配对碱基之间的氢键处于连续不断的断裂和再生的动态平衡之中，这种氢键的迅速断裂和再生过程17、DNA的

16、变性：DNA双链的氢键断裂，逐步变为近似于无规则线团的过程称为变性。增色效应：在变性过程中，260nm紫外线吸收值先缓慢上升，当达到某一温度时骤然上升融解温度（Tm )：变性过程紫外线吸收值增加的中点的温度18、DNA的复性（Renaturation)：热变性的DNA缓慢冷却，单链恢复成双链。减色效应：随着DNA的复性，260nm紫外线吸收值降低的现象。 复性的条件：消除磷酸基的静电斥力；破坏链内氢键复性的机制：随机碰撞，取决于DNA浓度、溶液温度、离子强度等；成核作用；拉链作用19、DNA的高级结构：指DNA双螺旋进一步扭曲盘绕所形成的特定空间结构，超螺旋是其主要形式，可分为正超螺旋和负超螺

17、旋松弛DNA正超螺旋拓扑异构酶：通过切断DNA的一条或两条链中的磷酸二酯键，然后重新缠绕和封口来改变DNA连环数的酶，酶I通过切断DNA中的一条链减少负超螺旋，增加一个连环数；酶II也称DNA促旋酶20、DNA的半保留复制：由亲代DNA生成子代DNA时，每个新形成的子代DNA中，一条链来自亲代DNA，而另一条链则是新合成的复制方式意义：DNA的半保留复制表明DNA在代谢上的稳定性，保证亲代的遗传信息稳定地传递给后代。24、DNA复制的原则：半保留复制；复制起始出现在称为原点的特定序列上；复制的控制一般是在复制的起始点处；复制叉的移动一般是单向的或双向的；链的延伸方向是5-3方向；大多数情况下是

18、半不连续的；在模板存在的条件下DNA聚合酶以短的RNA片段作为引物开始合成DNA的短片段；存在各种DNA链的合成起始机制，除了RNA引物外，另外的一些装置如DNA链与一个末端蛋白共价结合，以及缺口的共价延伸，或者亲本链已被环出的末端；终止也是在复制过程的某个固定点；复制的机制取决于基因组结构和构象来保护产生完整的染色体；即使在一个单细胞中也可进行多种复制机制的操作21、原核生物（大肠杆菌）DNA的复制过程：双链的解开：大约20个DnaA蛋白在ATP的作用下与oriC处的4个9bp保守序列相结合；在HU蛋白和ATP的共同作用下,DNA复制起始复合物使3个13bp直接重复序列变性,形成开链；解链酶

19、六体分别与单链DNA相结合(需DnaC帮助),进一步解开DNA双链复制原点：DNA的复制有特定的起始位点，ori(或o）、富含A、T的区段，复制起点是固定的，表现为固定的序列，并识别参与复制起始的特殊蛋白质复制子：从复制原点到终点，组成一个复制单位，复制叉：复制时，解链酶等先将DNA的一段双链解开，形成复制点，这个复制点的形状象一个叉子复制方向和速度：单起点、双向等速，多起点、双向等速RNA引物的合成：DnaB蛋白活化引物合成酶，引发RNA引物的合成，先由RNA聚合酶在DNA模板上合成一段RNA引物；滞后链的引发过程由引发体开完成DNA链的延伸：在DNA复制时由DNA聚合酶从引物3端开始合成新

20、的DNA链，合成方向与复制叉移动的方向一致并连续合成的链为前导链；引发体在滞后链分叉的方向上前进，在模板上断断续续的引发生成滞后链的引物RNA短链，再由DNA聚合酶III作用合成DNA直至遇到下一个引物或冈崎片段，合成方向与复制叉移动的方向相反，形成许多不连续的片段，最后再连成一条完整的DNA链为滞后链半不连续复制：DNA复制时其中一条子链的合成是连续的，而另一条子链的合成是不连续的冈崎片段：在DNA复制过程中，前导链能连续合成，而滞后链只能是断续的合成5-3 的多个短片段，这些不连续的小片段切除RNA引物，填补缺口，连接相邻的DNA片段（复制终止）：在DNA聚合酶催化下切除RNA引物；留下的

21、空隙由DNA聚合酶催化合成一段DNA填补上；在DNA连接酶作用下，连接相邻的DNA链复制的终止a、终止序列E.coli 有两个终止区域，分别结合专一性的终止蛋白序列一：terE terD terA序列二：terF terB terC每个区域只对一个方向的复制叉起作用 b、专一性终止蛋白E.coli 中由 tus gene 编码通过抑制DNA螺旋酶而发挥终止作用4、前导链：DNA复制时，以复制叉向前移动的方向为标准，一条模板链是3-5走向，DNA能以5-3方向连续合成，称为前导链滞后链：另一条模板是5-3走向，DNA也是以5-3方向合成，但复制叉移动方向正好相反，所有，随着复制叉的移动，形成许多

22、不连续的片段，最后连成一条完整的DNA链，为滞后链22、真核生物中DNA的复制特点：真核生物每条染色体上有多个复制起点，多复制子；真核生物染色体在全部复制完之前,各个起始点不再重新开始DNA复制；真核生物快速生长时，往往采用更多的复制起点复制元相对较小(40-100kb), 复制速度较慢,大 约5005000bp/min.真核生物有多种DNA聚合酶组蛋白八聚体是以全保守的方式传给子代分子的24、原核生物与真核生物DNA复制的比较：真核生物每条染色体上可以又多个复制起点；原核生物只有一个；真核生物的染色体在全部完成复制前各个起点上DNA不能再开始；而在快速生长的原核生物中复制起点可以连续开始新的

23、DNA复制，可以有多个复制叉；真核生物有多种DNA聚合酶；原核生物只有三种真核生物有端粒复制原核细胞的生长和增值速度取决于培养条件，迅速分裂的细胞有较多复制叉，复制叉的多少决定了复制起始频率的高低；真核细胞DNA复制的调控发生在三个水平上：细胞生活周期水平调控：即限制点调控，决定细胞停留在G1期还是进入S期染色体水平调控：决定不同染色体或同一染色体不同部位的复制子按一定顺序在S期起始复制复制子水平调控：决定复制的起始与否，这种调控方式高度保守23、DNA的损伤：碱基的脱落；碱基（或核苷）的改变；错误碱基；碱基的缺失或插入；嘧碇碱基的二聚化；链的断裂；DNA链的交联；氧自由基对DNA的损伤24、

24、DNA的修复：DNA修复系统：错配修复，恢复错配；碱基切除修复，切除突变的碱基；核苷酸切除修复，修复被破坏的DNA；DNA直接修复，修复嘧啶二聚体或甲基化DNA；易错修复，应急措施；SOS修复的概念：SOS修复是指DNA受到严重损伤、细胞处于危急状态时所诱导的一种DNA修复方式，修复结果只是能维持基因组的完整性，提高细胞的生存率，但留下的错误较多25、转座子或转座元件：基因组上不必借助于同源序列就可移动的DNA片段转座：转座子的转移过程26、转座作用机制：转座作用涉及到转座子的复制，当一个拷贝插入基因组的新位置，原来位置上仍可保留一个拷贝，因此转座作用并不是转座子由基因组一处转移到另一处的简单

25、过程27、转座的主要过程：在靶DNA上制造一个交错的切口，转座子与突出的单链末端相连接，填充缺口28、两种不同类型的转座：复制型转座，转座子被复制，靶点插入一个新的拷贝，原来位置上的拷贝仍保留，涉及的酶：转座酶，作用于原来转座子的末端；解离酶，作用于复制拷贝如TnA非复制型转座，转座子作为一个物理实体直接从一个部位转移到另一个部位，供体分子留下一个断裂，可能被修复或降解，涉及的酶：只需要转座酶29、转座作用的遗传学效应：转座引起插入突变，转座插入位置上出现新的基因，转座产生的染色体畸变，转座引起的生物进化30、原核生物转座子的类型：插入序列，复合转座子，TnA转座子家族和可转移噬菌体转座子的结

26、构特征：转座子具有反向末端重复序列以及具有编码转座酶的基因插入序列：IS是最简单的转座子，不含有任何宿主基因，它们是细菌染色体或质粒DNA的正常组成部分，因其插入使靶点处基因失活而被发现复合转座子：复合转座子是一类带有某些抗药性基因（或其他宿主基因）的转座子，其两翼往往是两个相同或高度同源的IS序列。TnA家族：TnA的转座作用的两个过程被转座酶和解离酶完成，其编码基因为tnpA和tnpR。解离酶需要一个确切的内部位点，是TnA家族的的特色，转座酶的含量是转座作用的限制因子31、真核生物中的转座子：分为转座子和反转录转座子转座子：玉米中的控制因子，分为自主性因子和非自主性因子；果蝇中的转座子，

27、如P转座子导致杂种不育反转录转座子：指通过RNA为中介，反转录成DNA后进行转座的可动元件，有：反转录病毒、RNA，整合宿主靶DNA；病毒超家族，有LTR，编码反转录或整合酶，可含内含子；非病毒超家族，无重复序列，不编码转座产物、无内含子 32、与DNA复制有关的物质原料：四种脱氧核苷三磷酸（dATP、dGTP、dCTP、dTTP)模板：以DNA的两条链为模板链，合成子代DNA引物：DNA的合成需要一段RNA链作为引物引物合成酶（引发酶）：此酶以DNA为模板合成一段RNA ，这段RNA作为合成DNA的引物，实质是以DNA为模板的RNA聚合酶DNA聚合酶:以DNA为模板的DNA合成酶，以四种脱氧

28、核苷酸三磷酸为底物，反应需要有模板的指导，反应需要有3-OH存在，DNA链的合成方向为5到3原核生物中的DNA聚合酶(大肠杆菌）： 性质 聚合酶聚合酶聚合酶3 -5 外切活性+ + +5 -3 外切活性+ - -5 -3 聚合活性+ 中+ 很低+ 很高新生链合成- - +聚合酶：主要是对DNA损伤的修复；以及在DNA复制时切除RNA引物并填补其留下的空隙聚合酶：修复紫外光引起的DNA损伤聚合酶：DNA 复制的主要聚合酶，还具有3-5外切酶的校对功能，提高DNA复制的保真性真核生物中的DNA聚合酶： 定位 细胞核 细胞核 线粒体 细胞核 细胞核3-5外切 - - + + +酶活性5-3 + +

29、+ + +功能：引物合成 修复作用 线粒体 核DNA的 复制修复DNA的复制 复制 DNA连接酶：若双链DNA中一条链有切口，一端是3-OH，另一端是5-磷酸基，连接酶可催化这两端形成磷酸二酯键，而使切口连接，但是它不能将两条游离的DNA单链连接起来，DNA连接酶在DNA复制、损伤修复、重组等过程中起重要作用DNA 拓扑异构酶： 拓扑异构酶：使DNA一条链发生断裂和再连接，作用是松解负超螺旋，主要集中在活性转录区，同转录有关，例：大肠杆菌中的蛋白拓扑异构酶：该酶能暂时性地切断和重新连接双链DNA，作用是将负超螺旋引入DNA分子，同复制有关，例：大肠杆菌中的DNA旋转酶DNA 解螺旋酶 /解链酶

30、：通过水解ATP获得能量来解开双链DNA，E.coli中的rep蛋白就是解螺旋酶，还有解螺旋酶I、II、III。单链结合蛋白：稳定已被解开的DNA单链，阻止复性和保护单链不被核酸酶降解33、端粒复制的特点：真核生物线性染色体的两个末端具有特殊的结构，称为端粒，有许多成串的短的重复序列组成。端粒的功能为稳定染色体末端结构，防止染色体间末端连接，并可补偿滞后链5末端在消除RNA引物后造成的空缺、端粒由端粒酶（核糖核蛋白复合物）加到DNA的末端。端粒酶实际上是一种逆转录酶，只是模板位于酶分子内部，端粒酶中的RNA可能还有别的作用三1、 转录：指拷贝出一条与DNA链序列完全相同（T/U）的RNA单链的

31、过程，是基因表达的核心2、 转录的基本过程：无论是原核还是真核细胞，转录的基本过程都包括：模板识别：全酶上的s因子辨认DNA模板上的起始位点，使全酶结合在起始位点上形成全酶-DNA复合物，即聚合酶与启动子可逆性结合形成封闭复合物（closed complex）。伴随着DNA构象的变化，封闭复合物变成开放复合物（open complex），聚合酶全酶所结合的DNA序列中有一小段双链被解开。开放复合物与最初的两个NTP相结合并在这两个核苷酸之间形成磷酸二酯键后即转变成包括RNA聚合酶、DNA和新生RNA的三元复合物。转录起始：转录开始后，s因子立即从复合物上脱落，由核心酶催化RNA的合成，RNA链

32、上第一个核苷酸键的产生原核生物转录起始转录的起始由RNA聚合酶与DNA模板的启动子结合。启动子具有下列的共同点：在-10bp处有一段共有序列（consensus sequence），富含AT，即 TATAAT-，系Pribnow等首先发现，因而称为Pribnow盒（box），再往上游-35bp的中心处又有一组保守的共有序列，即-TTGACT-，结合过程可分为二个步骤，首先由因子辨认启动子的35区，全酶与该区结合，形成疏松的复合物，此时DNA双链未解开，因而称为封闭型转录起始复合物，继而RNA聚合酶移向10区及转录起始点，在20区处DNA发生局部解链，形成1217bp的单链区，RNA聚合酶与DN

33、A结合更紧密，形成开放型转录起始复合物。以单链的模板链为模板，RNA聚合酶上的起始位点和延伸位点被相应的NTP占据，聚合酶的亚基催化第一个磷酸二酯键的生成，亚基从全酶解离，形成DNA-RNA聚合酶（核心酶）结合在一起的起始延伸复合物。真核生物转录起始转录因子与RNA聚合酶一起共同参与转录起始的过程。相应于RNA聚合酶I、的TF，分别称为TFI、TF、TF。TFD是目前已知唯一能结合TATA盒的蛋白质，在转录起始中作为第一步，指导RNA聚合酶进入作用位点。真核生物RNA聚合酶不能直接与DNA结合，在转录之前，必须靠TF之间的互相结合和促进，然后RNA聚合酶再加入，形成起始前复合物(PIC)，再开

34、始进行转录。TFD有两类组分，即TATA结合蛋白(TBP)可特异识别结合TATA序列，另是TBP相关因子(TAFs)有9个亚基，TFA能激活TBP并解除TAFs对转录复合物组装的抑制作用。TFD结合于TATA盒后，TFA和TFB次序加入，TFB可与TATA盒的下游松散作用，保护转录起始点附近DNA模板，为RNA pol结合的识别作好准备。继后TFF可携带RNA pol进入，TFF大亚基有解旋酶活性，小亚基与RNA pol结合。这使聚合体覆盖至下游+15部位，催化第一个磷酸二酯键合成。另外TFF进入使复合体离开启动子向下游移动。TFH和TFJ加入，消耗ATP促进DNA解旋暴露模板链和转录起点，共

35、同促进RNA poi复合物向下游移动。完成转录起始复合物组装。转录的延伸：s亚基脱落，RNA聚合酶核心酶变构，与模板结合松弛，沿着DNA模板前移；在核心酶作用下，NTP不断聚合，RNA链不断延长转录终止：当转录到一定长度时，终止因子识别模板上的终止信号，终止转录，释放转录产物，RNA聚合酶起始基因转录后，它就会沿着模板53方向不断移动，合成RNA链，直到碰上终止信号时才与模板DNA相脱离并释放新生RNA链。终止发生时，所有参与形成RNA-DNA杂合体的氢键都必须被破坏，模板DNA链才能与有意义链重新组合成DNA链3、 转录单元：一段从启动子开始至终止子结束的DNA序列4、 转录的不对称性：在R

36、NA的合成中，DNA的二条链中仅有一条链可作为转录的模板5、 编码链与模板链：与mRNA序列相同的那条DNA链称为编码链或称有意义链；将另一条根据碱基互补原则指导mRNA合成的DNA链称为模板链或称反意义链6、 原核生物RNA聚合酶（大肠杆菌为例）：全酶=核心酶 + 因子，DNA指导下的RNA聚合酶（RNA polymerases），以四种NTP为底物，在双链DNA模板的指导下，以Mg2+、Mn2+为辅助因子，按碱基互补原则，把NTP逐个从单核苷酸3-OH末端加上去，形成35的磷酸二酯键，合成的RNA链按53方向延长，且与模板链反向平行，不需要引物，且无校正功能，催化反应速度很快，在37时RN

37、A链的延伸可达40个核苷酸/秒亚基 基因 相对分子量 亚基数组分 功能 rpoA 36500 2 核心酶 核心酶组装，启动子识别 rpoB151000 1 核心酶 和共同形成RNA合成的活性中心 rpoC155000 1 核心酶 和共同形成RNA合成的活性中心 ？ 11000 1 核心酶 ？ rpoD70000 1 因子 存在多种因子，用于识别不同的启动子7、真核生物RNA聚合酶：真核细胞RNA聚合酶的性质与大肠杆菌RNA聚合酶相似。真核细胞中转录速度很快，在37时RNA链的延伸可达2500个核苷酸/分酶 位置转录产物相对活性对-鹅膏蕈碱的敏感性RNA聚合酶 核仁 rRNA 50-70% 不敏

38、感RNA聚合酶 核质 hnRNA 20-40% 敏感RNA聚合酶 核质 tRNA 约10% 存在物种特异性8、 RNA聚合酶与DNA聚合酶的区别： RNA聚合酶 DNA聚合酶大小(M) 大，4.8105dol 小，1.09105dol引物 无 有产物 较短，游离 较长，与模板以氢键相连作用方式 一条链的某一段 两条链同时进行外切酶活性 无 5-3，3-5校对合成能力 无 有修复能力 无 有9、 启动子：指能被RNA聚合酶识别、结合并启动基因转录的一段DNA序列10、原核生物启动子结构：转录起点：与新生RNA链第一个核甘酸相对应DNA链上的碱基（通常为嘌呤）TATA区（-10）：酶的紧密结合位点

39、（富含AT碱基，利于双链打开TTGACA区（-35）：提供了RNA聚合酶全酶识别的信号，酶的结合位点11、/15别、转录无校正功能。行。的酶降解。真核生物启动子的结构：核心启动子（TATA -25bp）：指保证RNA聚合酶转录正常起始所必需的、最少的DNA序列，包括转录起始位点及转录起始位点上游TATA区，作用：选择正确的转录起始位点，保证精确起始上游启动子元件（UPE）：包括CAAT盒（CCAAT）和GC盒（GGGCGG）等，作用：控制转录起始频率12、真核生物与原核生物启动子比较：其中以启动子最为复杂，它和原核的启动子有很多不同：有多种转录因子识别和结合元件；结构不恒定：不同启动子中各种元

40、件的位置、序列、距离和方向都不完全相同，有的有远距离的调控元件存在，如增强子；这些元件常常起到控制转录效率和选择起始位点的作用；不直接和RNA聚合酶结合，转录时先和其他转录激活因子相结合，再和聚合酶结合13、增强子：一类可促进起始的序列，处于上游或下游区离起始点很远的地方，这类序列组成另一种元件类型：组织和细胞专一性增强子：只有在特殊的组织细胞、特定的转录因子参与下才能发挥其功能诱导性增强子：通常要有特定的启动子参与14、增强子特点： 增强效应十分明显，一般能使基因转录频率增加10-200倍 增强效应与其位置和取向无关，不论增强子以什么方向排列（53或35），甚至和靶基因相距3 kb，或在靶基

41、因下游，均表现出增强效应大多为重复序列，一般长约50bp，适合与某些蛋白因子结合。其内部常含有一个核心序列：（G）TGGA/TA/TA/T（G），该序列是产生增强效应时所必需的 增强效应有严密的组织和细胞特异性，说明增强子只有与特定的蛋白质（转录因子）相互作用才能发挥其功能； 没有基因专一性，可以在不同的基因组合上表现增强效应； 有相位性，其作用和DNA的构象有关许多增强子还受外部信号的调控，如金属硫蛋白的基因启动区上游所带的增强子，就可以对环境中的锌、镉浓度做出反应。15、终止子：r因子：六聚体蛋白、水解各种核苷三磷酸促使新生RNA链从三元转录复合物中解离出来，从而终止转录不依赖r因子的终止

42、：终止位点上游一般存在一个富含GC碱基的二重对称区，RNA形成发夹结构，在终止位点前面有一段由4-8个A组成的序列，RNA的3端为寡聚U，发夹式结构和寡聚U的共同作用使RNA从三元复合物中解离出来，终止效率与二重对称序列和寡聚U的长短有关，长度长效率高依赖r因子的终止：RNA聚合酶沿模板移动，r因子依附在RNA的5端，r因子沿RNA链运动跟踪聚合酶，r因子赶上在终止位点暂停的聚合酶，使三元复合物解体16、抗终止：破坏终止位点RNA的茎环结构弱化机制；依赖于蛋白质因子的转录抗终止N蛋白17、转录的抑制：DNA模板功能抑制剂：通过与DNA结合而改变模板的功能；放线菌素DRNA聚合酶抑制物：与RNA

43、聚合酶结合而抑制其活力，利福霉素、利迪霉素、 -鹅膏蕈碱18、转录后加工：绝大数原核生物的mRNA不需加工，仍为初级转录体的形式。真核生物从断裂基因产生的mRNA要经过复杂的加工历程，包括去除内含子的剪接反应19、mRNA的加工(真核生物)：5端加帽：5端的一个核苷酸总是7-甲基鸟核苷三磷酸（m7Gppp）。mRNA5端的这种结构称为帽子（cap），作用：使mRNA更稳定；增加蛋白质合成的效率；帽子结构对mRNA前体的剪接是必须的 3端加尾：核酸外切酶切去3末端一些过剩的核苷酸，所切核苷酸的数量因hnRNA来源不同而不同，然后由多聚核苷酸聚合酶催化，以ATP为底物，在mRNA3末端逐个加上腺苷

44、酸，形成poly（A）尾巴，作用：有利于mRNA通过核孔；使mRNA稳定；增强翻译效率RNA的剪接：剪除内含子，并使外显子连接起来真核内含子的序列特征：真核内含子总是由GU开始，以AG结束，内含子的5端剪接位点和3端的剪接点，以及内含子中的一个内部序列分支点是mRNA前提正确剪接所必需的，AG的前一位核苷酸影响剪接效率，一般CAG = UAG AAG GAGmRNA前提剪接的机制：剪接过程由两步连续的转酯反应组成，产生一个套索状中间体，结果使两个被分隔的外显子连接剪接体：细胞核内的小分子RNA-SnRNA,包括U1-U6等，SnRNA与特异的蛋白质形成复合物- SnRNAmRNA前体与snRN

45、P形成的复合物-剪接体，mRNA前体的剪接通过剪接体进行核酶（Ribozyme RNA）：有酶活性的RNARNA的编辑：是一种与mRNA剪接不同的加工方式，指mRNA在转录后因插入、缺失或核苷酸的替换，改变了DNA模板来源的信息，从而翻译出氨基酸序列不同的多蛋白20、原核生物与真核生物mRNA的特征比较真核生物5端有帽子结构，多数mRNA 3 端具有poly（A ）尾；原核生物5 端无“帽子”结构，3 端没有或只有较短的poly（A ）结构真核的mRNA只能编码一个多肽；原核生物可以编码多个真核生物以单顺反子存在；原核生物以多顺反子存在真核生物几乎永远以AUG作为起始密码；原核生物以AUG，有

46、时以GUG、UUG作为起始密码真核生物mRNA半衰期长；原核生物短单顺反子mRNA：只编码一个蛋白质的mRNA。多顺反子mRNA：编码多个蛋白质的mRNASD序列：mRNA中用于结合原核生物核糖体的序列21、复制和转录的比较相同点：都以DNA链作为模板合成的方向均为53 聚合反应均是通过核苷酸之间形成的3,5-磷酸二酯键，使核苷酸链延长都遵循碱基互补配对原则每次只延长一个核苷酸不同点： 复制 转录模板两条链均复制 模板链转录（不对称转录）原料dNTP NTP酶 DNA聚合酶 RNA聚合酶产物子代双链DNA mRNA，tRNA，rRNA（半保留复制）配对A-T；G-C A-U；T-A；G-C引物

47、RNA引物 无保真性 产物与亲代完全相同 与模板差异较大22、rRNA的前体加工：真核：初级转录本是一条45SRNA链。含有18S，5.8S和28SrRNAs。它含有约110个甲基，这是在转录过程中或刚刚转录好时加工上去的。几乎所有甲基均连接在核糖残基上，在被加工成熟的rRNAs中，这些甲基全部被保存。在成熟的18SrRNA上有约39个原来的甲基，只有4个是后来在细胞浆中加上去的。而在28SrRNA中有约74个甲基，全部是原来的。有人认为甲基的存在是初级转录本转变成熟的rRNA的标志。原核：细菌的rRNAs也是通过切割其共同前体形成的。E.coli的七个编码rRNA的操纵子称为rrnA-G。它

48、们在染色体上并不连锁。每个操纵子均转录为一个RNA前体，然后被切割为成熟的rRNA分子。这些rrn操纵子的组成基本相同，均含有顺序为16S-23S-5S的三个rRNA分子，加工rRNA的酶是RNA酶23、tRNA前体加工：RNA的剪接首先就是要把断裂基因的转录体中的内含子除去，其次是进行碱基修饰，形成稀有碱基，并添加上3CCA-OH末端。三叶草结构：单股tRNA链可通过自身折叠形成四个螺旋区和四个环的基本结构，类似一个三叶草，故将tRNA的二级结构称为三叶草结构四、1、翻译：指将mRNA链上的核苷酸从一个特定的起始位点开始，按每三个核苷酸代表一个氨基酸的原则，依次合成一条多肽链的过程2、密码子

49、或三联子密码：mRNA链上每三个核苷酸翻译成蛋白质多肽链上的一个氨基酸，这三个核苷酸就称为3、遗传密码的性质：简并性：由一种以上密码子编码同一个氨基酸的现象称为简并（degeneracy），对应于同一氨基酸的密码子称为同义密码子（synonymous codon）通用性与特殊性：蛋白质生物合成的整套密码，从原核生物到人类都通用；已发现少数例外，如动物细胞的线粒体、植物细胞的叶绿体连续性（无逗号）：编码蛋白质氨基酸序列的各个三联体密码连续阅读，密码间既无间断也无交叉。 开放阅读框架：从mRNA 5端起始密码子AUG到3端终止密码子之间的核苷酸序列，各个三联体密码连续排列编码一个蛋白质多肽链方向性

50、：mRNA从5端到3端的核苷酸排列顺序决定了多肽链中从N端到C端的氨基酸排列顺序摆动性：转运氨基酸的tRNA上的反密码子需要通过碱基互补与mRNA上的遗传密码子反向配对结合，在密码子与反密码子的配对中，前两对严格遵守碱基配对原则，第三对碱基有一定的自由度，可以“摆动”，这种现象称为密码子的摆动性tRNA反密码子第1位碱基 I U G A CmRNA密码子第3位碱基U, C, A A, GU, C U G变偶假说：mRNA上的密码子的第一、第二个碱基与tRNA上的反密码子相应的碱基形成强的配对；密码的专一性主要是由于这两个碱基的作用，反密码子的第一个碱基决定一个tRNA所能解读的密码子数目，当一

51、种氨基酸是由几个不同的密码子编码时，如密码子的头2个碱基的任何一个不同时，便必须有不同的tRNA，至少要有32种tRNA来与61个密码子相结合4、tRNA的结构：二级结构：三叶草形tRNA分子富含稀有碱基，为转录后加工修饰而成，多数分布在非配对区，往往G、A甲基化等；DHU环，含稀有碱基和氢尿嘧啶，负责和氨基酰tRNA聚合酶结合TC环，含核糖胸苷和假尿嘧啶，负责和核糖体上的rRNA识别结合附加环，大小不同，可用来鉴别tRNA反密码子环，是根据位于套索中央的三联反密码子命名的，负责密码子的识别配对受体臂3端的最后3个碱基序列永远是CCA，最后一个碱基的3或2自由羟基（OH）可以被氨酰化三级结构：

52、“L”形L形的三级结构，保留了二级结构中由于碱基互补而产生的双螺旋杆状结构，又通过分子重排创造了另一对双螺旋结构，受体臂和TC臂的杆状区域构成了第一个双螺旋。D臂和反密码子臂的杆状区域形成了第二个双螺旋，两个双螺旋上各有一个缺口，TC臂和D臂的套索状结构位于L的转折点，所以受体臂顶端的碱基位于L的一个端点，反密码子臂的套索状结构是L的另一个端点次级氢键、三级氢键：tRNA的三级结构主要由在二级结构中未配对碱基间形成氢键而引发的，在三叶草结构中的被称为次级氢键，在三级结构中的就称为三级氢键4、 tRNA的功能：解读mRNA的遗传信息：tRNA在识别mRNA分子上的密码时具有接头作用，tRNA凭借

53、自身的反密码子与mRNA链上的密码子相识别，把所带氨基酸放到肽链的一定位置运输的工具，运载氨基酸tRNA有两个关键部位：3端CCA：接受氨基酸，形成氨酰-tRNA；与mRNA结合部位反密码子部位6、tRNA的种类：起始tRNA和延伸tRNA：能特异地识别mRNA模板上起始密码子的tRNA称起始tRNA，其他tRNA统称为延伸tRNA。真核生物：起始密码子AUG 所编码的氨基酸是Met，起始AA-tRNA为Met-tRNAMet。原核生物：起始密码子AUG 所编码的氨基酸并不是甲硫氨酸本身, 而是甲酰甲硫氨酸，起始AA-tRNA为fMet-tRNAfMet同工tRNA：代表同一种氨基酸的tRNA

54、称为同工tRNA。同工tRNA既要有不同的反密码子以识别该氨基酸的各种同义密码，又要有某种结构上的共同性，能被相同的氨酰-tRNA合成酶识别。校正tRNA：校正tRNA通过改变反密码子区校正突变。无义突变：在蛋白质的结构基因中，一个核苷酸的改变可能使代表某个氨基酸的密码子变成终止密码子（UAG、UGA、UAA），使蛋白质合成提前终止，合成无功能的或无意义的多肽，这种突变就称为无义突变。 错义突变：由于结构基因中某个核甘酸的变化使一种氨基酸的密码子变为另一种氨基酸的密码子，这种基因突变叫错义突变。7、氨酰-tRNA合成酶：AA-tRNA合成酶：是一类催化氨基酸与tRNA结合的特异性酶AA+tRN

55、A+ATPAA-tRNA+AMP+PPi包括两步反应（1）氨基酸活化生成酶-氨基酰腺苷酸复合物。AA+ATP+酶（E）E-AA-AMP+PPi（2）氨酰基转移到tRNA 3 末端腺苷残基的2 或3-羟基上。E-AA-AMP+tRNAAA-tRNA+E+AMP蛋白质的合成主要决定于tRNA能否把正确的氨基酸放到新生多肽链的正确位置上，而这主要取决于AA-tRNA合成酶是否使氨基酸与对应的tRNA相结合，不同的tRNA有不同的碱基组成和空间结构，易被特异性氨酰-tRNA合成酶所识别，一般每种氨酰-tRNA合成酶对一种氨基酸专一，但可以和该种氨基酸的多个同工tRNA结合；既能识别氨基酸又能识别tRN

56、A，对二者都有高度特异性；氨基酰-tRNA合成酶具有校正活性8、核糖体的结构：核糖体是由几十种蛋白质和多种核糖体RNA（rRNA）所组成的亚细胞颗粒核糖体由大小两个亚基组成核糖体可解离为两个亚基，每个亚基都含有一个相对分子质量较大的rRNA和许多不同的蛋白质分子原核生物核糖体由约2/3的RNA及1/3的蛋白质组成。真核生物核糖体中RNA占3/5，蛋白质占2/5。核糖体蛋白（r-蛋白大肠杆菌核糖体小亚基由21种蛋白质组成，分别用S,.S表示，大亚基由36种蛋白质组成，用LL表示真核生物细胞核糖体蛋白质中，大亚基含49种蛋白质，小亚基有33种蛋白质9、几种不同生物核糖体及rRNA的组成：核糖体来源

57、 大亚基 小亚基 沉降系数RNA 沉降系数 RNA80S 脊椎动物 60S 28S,5S,5.8S 40S 18S70S 原核生物 50S 23S 30S 16S80S无脊椎动物、植物 60S 25S,5S,5.8S 40S 16-18S55S脊椎动物线粒体 40S 16-17S 30S 10-13S70S 叶绿体 50S 23S,5S 30S 16S10、核糖体RNA组成和功能特点：（1）5S rRNA：细菌5SrRNA含有120个核苷酸（革兰氏阴性菌）或116个核苷酸（革兰氏阳性菌），位于50S大亚基内两个高度保守的区域：一个区域含有保守序列CGAAC，是5S rRNA与tRNA相互识别的

58、序列；另一个区域含有保守序列GCGCCGAAUGGUAGU，是5SrRNA与50S核糖体大亚基相互作用的位点（2）16S rRNA：在蛋白质合成中起着积极的作用，它与mRNA、50S亚基和P位和A位的tRNA的反密码子直接作用，长约1 4751 544个核苷酸之间，含有少量修饰碱基，位于30S小亚基内16S rRNA的结构十分保守：3端一段ACCUCCUUA的保守序列，与mRNA 5端翻译起始区中富含嘌呤（SD）序列互补；在靠16SrRNA 3 端处还有一段与23SrRNA互补的序列，在30S与50S亚基的结合中起作用（3）23SrRNA：位于50S大亚基内，含与tRNA及5SrRNA互补序列

59、。（4）5.8SrRNA：是真核生物核糖体大亚基特有的rRNA，长度为160个核苷酸，含有修饰碱基，还含有与原核生物5SrRNA中的保守序列CGAAC相同的序列，可能是与tRNA作用的识别序列说明5.8SrRNA可能与原核生物5SrRNA有相似的功能18SrRNA：酵母18SrRNA由1789个核苷酸组成，它的3端与大肠杆菌16SrRNA有广泛同源性11、核糖体的活性中心：mRNA结合部位小亚基A位：新到来的氨酰-tRNA的结合位点大亚基P位：肽酰-tRNA的结合位点大亚基E位：延伸过程中的多肽链转移到氨酰-tRNA上释放tRNA的位点大亚基肽基转移部位大亚基形成肽键的部位（转肽酶中心）大亚基

60、此外，还有用于起始和延伸各种蛋白质因子的结合部位。tRNA的移动顺序：A位P位E位每个tRNA结合位点横跨核糖体的大、小亚基12、大小亚基的生物学功能：小亚基：通过密码子与反密码子的配对，识别并结合模板mRNA，蛋白质合成中A位、P位、E位的一部分等大亚基：结合多肽链，催化肽键形成、蛋白质合成中A位、P位、E位的一部分等13、蛋白质合成的过程：氨基酸的活化：原核生物中，起始氨基酸是甲酰甲硫氨酸，起始AA-tRNA是fMet-tRNAfMet，原核生物中30S小亚基首先与mRNA模板相结合，再与fMet-tRNAfMet结合，最后与50S大亚基结合真核生物中，起始氨基酸是甲硫氨酸，起始AA-tR

61、NA是Met-tRNAMet，40S小亚基首先与Met-tRNAMet结合再与模板mRNA结合，最近与60S大亚基结合生成80SmRNAMet-tRNAMet起始复合物翻译的起始：原核生物（细菌）：所需成分：30S小亚基、 50S大亚基、fMet-tRNAfMet、翻译起始因子（IF-1、IF-2、IF-3）、GTP、模板mRNA、Mg2+、步骤：核糖体大小亚基分离，30S小亚基首先与IF-1、IF-3结合，通过SD序列与mRNA模板相结合；在IF-2和GTP的帮助下，fMet-tRNAfMet进入小亚基的P位，tRNA上的反密码子与mRNA上的起始密码子配对；带有tRNA、mRNA和3个翻译起始因子的小亚基复合物与50S大亚基结合，GTP水解，释放翻译起始