分子生物学复习教材

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1、 分子生物学 复习 中心法则 Part A. 复制 复制通论 n1.半保留复制 n2.半不连续复制 n3.复制起点固定, 双向, 等速复制. n4.复制中的信号: (1)复制 起点: 原核ori, 真核ARS (2) 复制终点 原核和真核复制的主要差异 n复制起点( 原核1, 真核多); n复制次数(原核多次, 真核1次) n真核S期复制, 端粒的复制 复制的几种特殊形式 n环状DNA复制 (1) 型 -双向, 大肠杆菌(正常); (2) 滚环 型-单向,切割, X174; (3) D-环型-单向, 线粒体. n病毒中存在全保留复制方式, 逆转录 复 制方式. 复制中信号保真 (原核为例) n

2、1. 复制中, 复制酶35外切酶的矫正功能; n2. 复制后的二次矫正( 母链甲基化). DNA的转座 n转座: 染色体上可自主复制和移动一段核酸序列. n分类 (1) 复制性转座( TnA)-拷贝 (2) 非复制性转座( IS )-整个移动 1.很小,1kb 左右,编码转座酶; 2.末端有倒置重复序列,其外侧还有一小段正置重复序列(转座 时, 复制靶序列形成) 3.,特定IS,靶序列一样; 不同IS,靶序列不一样 Part B. 转录 转 录 通 论 一. RNA转录的一般过程 1.模板识别 2.转录起始 3.通过启动子 4.转录的延伸 5.终止 二.转录的原料: 1.RNA聚合酶; 2.双

3、链DNA模板; 3. NTPs ; 4.辅助因子 三. 转录的方向: 5 3 (模板链 / 编码链) 四. 转录中模板上的信号: (保守序列) 启动子( promotor), 终止子( terminator) 调控序列( 操纵子 operator, 增强子 enhancer ) 五.不对称转录 一.原核生物转录的特点 RNA聚合酶(2 ): 全酶 = 核心酶 + 提高酶与启动子序列的亲和力(103),降低与非特异序列 的亲和力(104), 启动子（promoter） nPribnow box即 -10 box n-10 box与-35 box的最佳距离为17 1 bp n+1 一般为A (mR

4、NA转录起始点) n越接近保守序列, 起动子越强. 转录终止 (终止子) (1)不依赖于因子的终止 强终止子 =“ 一段反向互补序列 “ + “一段富含T的区域” (2)依赖于因子的终止.; 弱终止子 =“ 一段反向互补序列 “ 不依赖于因子的终止 依赖于因子的终止 二.真核生物mRNA转录 nRNA聚合酶II nII类启动子: 增强子(沉默子) n无方向, 位置, 距离的限制 n具有组织特异性 n有时两者可相互转换. n不属于启动子, n能调节基因的转录. n起动子,增强子与沉默子都属于顺式作用 元件. 真核生物的转录因子 n起始,延伸, 终止都需要因子的帮助.(与原 核转录的区别) n分为

5、: (1) 通用转录因子-都需要 (2) 基因特异转录因子-调控 转录起始 转录终止 n没有明确的终止子,但有终止信号 n转录会在AATAAA下游0.5-2kb处终止 (AATAAA下游15-30bp加PolyA) 前体mRNA的加工(时序性) n(1) 5加帽 (转录早期进行30 nt) n(2) 3加尾 (前体mRNA加polyA) n (3) 切除内含子 n (4) 编辑和修饰 5 cap的特殊结构和功能 n3 m7GpppNmNm-3 (G的方向与N的方向相反,通过5-5相连) 功能: (1) 保护mRNA (2) 提高翻译能力（效率） (3) 有利于mRNA在细胞内的运输（运出细胞核

6、） (4) 使mRNA前体的能正确剪接 (第一个内含子) npoly(A)的功能 (1) 保护mRNA：延长其寿命（半衰期） (2) 提高mRNA的翻译能力：能与poly(A) 结合蛋白 结合，促进翻译，促进mRNA与核 糖体结合 (3) poly(A)能促进最后一个内含子的剪接 (3) RNA剪接（RNA splicing） n剪接信号(属于内含子的边界) 主要: GU-AG (剪切体) 次要: AU-AC 自我剪切的I, II内含子 n剪接体: snRNAs (核小分子RNA)参与 特殊剪接方式 n选择性剪接: 一个基因转录出来的RNA前体，通过不同的剪接方式 （选择不同的外显子）而形成不

7、同的成熟mRNA，产 生不同的蛋白质 n反式剪接: 参与剪接的外显子并不在同一个基因中（即在不同的 RNA分子中） RNA编辑 n在特定位点: 改变,插入,删除核苷酸. n在转录后进行，沿3 5方向进行; n由gRNA（guide RNA，向导RNA）指导进行; n因是RNARNA, 存在 G-U 配对. Part C. 翻译 蛋白翻译通论 n一.合成过程 n1. 翻译的起始-2. 肽链的延伸-3. 肽链的终止及释放 n二. 蛋白质生物合成体系 n 1、mRNA; 2、核糖体; 3、tRNA; 4、起始因子、延长因子和 终止因子; 5、氨基酰-tRNA 合成酶 n三.氨基酸的活化与搬运 n A

8、A-tRNA n四. 蛋白质前体的加工, 折叠 n五. 蛋白的定向转运 n六. 蛋白的降解 密码子的特点 n遗传密码：三联体密码 n遗传密码的特点： n连续性 n有起始密码(AUG, (原核中也用GUG)和终止密码 (UAA,UAG,UGA) n简并性 n摆动性 n通用性 n偏好性 tRNA 反密码码子碱基 IUG mRNA 密码码子碱基 A,C,UA,GC ,U 密码子与反密码子配对的摆动现象 核糖体 tRNA：接合器 n一种tRNA只能与一种氨基酸结合，一种氨基酸可与几种 tRNA结合。(tRNA数目20) n结合位点为：3端CCA-OH。 nAla-tRNAala; n起始tRNA fm

9、et-tRNAfmet： (原核生物） Met-tRNAimet 起始tRNA (真核生物） n met-tRNAemet;携带延长中的肽链上的蛋氨酸(真核生物） tRNA的二级结构 和三级结构 三叶草型 倒 L 型 氨基酰-tRNA合成酶 n既能识别特定的氨基酸，又能识别转运该氨基酸的tRNA。 n氨酰tRNA合成酶的专一性很高，共有20种，每一种只用于单一种氨 基酸与相应tRNA的结合 (氨基酸专一, tRNA有多个). n氨基酸+ATP+tRNA 氨基酰-tRNA +AMP +PPi n氨基酰-tRNA合成酶可发挥较对功能，使误载的氨基酰-tRNA从 tRNA上释下，保证遗传信息翻译的准

10、确性。 n1. tRNA装载 在氨酰tRNA合成酶（aminoacyl-tRNA synthetase）的作用下，使 氨基酸连接到tRNA 3端的腺苷酸上，形成氨酰tRNA (fmet-tRNA) n2. 核糖体解离 n翻译起始复合物首先是在核糖体小亚基上组装起来 n每一次翻译后，核糖体的大小亚基必须解离，以让新的翻 译起始复合物形成 n核糖体解离需要起始因子（initiation factors，IF）的协助 原核生物的蛋白翻译 n3. mRNA与小亚基结合。 AUG上游813个碱基处存在SD序列能与小亚基中16S rRNA 3端 序列互补。 n4、fmet-tRNA的结合： fMet-tR

11、NA进入小亚基的P位, 反密码子与mRNA起始密码子配对 ; n5、大亚基结合 n6. 延伸 Step 1：进位 (注册) (1) 一个新的氨酰tRNA结合到核糖体的A位 (2) 校对（proofreading）:如错误的氨酰 tRNA进入了A位 （反密码子与密码子不能很好配对），可进行校正. Step 2：转肽 大亚基的23S rRNA, 肽基转移酶, 形成肽键 Step 3：移位 nmRNA与肽基tRNA（peptidyl-tRNA）移动1个密码子的距离 ，使肽基tRNA进入P位，而原在P位的tRNA离开核糖体 n7. 终止 (1) 翻译到达终止密码子后，释放因子及GTP结合到核糖体的相应

12、位 点，促使肽链与tRNA的连结断开 (2) 接着释放因子和tRNA从核糖体解离 (3) 最后，核糖体与mRNA解离，核糖体大小亚基解离 真核生物蛋白质合成的特点 n起始阶段 （1）在核内合成mRNA前体，加工并与多种蛋 白质结合成核蛋白颗粒，转入胞浆。起始时其 二级结构需要松解，并放出多余的蛋白质。 （2）Met-tRNAiMet （3） 起始复合物：40S-mRNA-Met-tRNAiMet （4）没有SD序列。5cap 和3 ployA参与形成翻 译起始复合物. 起始密码子的寻找-扫描模型 n扫描（scanning） n找到起始密码子后，再加上核糖体大亚基，就 可开始翻译 n第一个AUG

13、不一定是起始密码 n与在其周围，往往有共同序列Kozak 序列 CCRCCAUGG (R,嘌呤) n还与高级结构有关 （1）N末端的甲酰甲硫氨酸（原核）或甲硫氨酸（真核）的切除; （2）二硫键的形成 （3）修饰：磷酸化、糖基化、甲基化、乙基化、羟基化等 （4）多聚蛋白前体的切割, 切除新生肽链中非功能片段, 信号肽的处理. （5）蛋白质剪接：除去蛋白质内含子（intein） (6) 新生肽链的折叠 (7) 亚单位聚合 肽链的翻译后加工 蛋白的定向转运机制 n1.信号肽假说 n(1)分泌蛋白 翻译-转运同步机制 n(2)细胞器(叶绿体, 线粒体等) 翻译后转运机制 n(3)膜蛋白(ER等) 两者

14、兼有 n(4)核定位 翻译后转运机制 n2. 信号肽, 导肽, 核定位信号的特点 蛋白质的降解 n细菌: Lon蛋白酶 n真核: 泛素(ubiquitin) 降解 n(1) 泛素, 76氨基酸; n(2) 成熟蛋白N端第一个氨基酸严重影响蛋白的寿命.( 精氨酸,赖氨酸最不稳定, 2-3min) n(3)需要E1, E2, E3三个降解因子参与和ATP. n(4)泛素标记后, 运送到蛋白降解体系降解. Part D. 基因表达调控 基因表达调控通论 n基因表达的时间性及空间性 n基因表达方式 （1）管家基因与奢侈基因 （2）诱导和阻遏表达 n基因表达的调控方式：多级调控， 转录调控最重要 n影响

15、基因表达的因素： （1）原核: 营养状况, 环境因素; （2）真核: 激素水平, 发育阶段. 一. 原核生物基因表达的调控 n转录与翻译相耦联。 n分为： （1） 转录水平的调控：操纵子 （2）翻译水平的调控 n启动子对转录的影响 （1）启动子决定转录方向及模板链 (2) 启动子决定转录效率 n原核基因 转录水平 的调控 操纵子 =启动子 + 操纵基因 + 结构基因 转录的调控机制 n1.负转录调控 (1) 负控诱导: (2) 负控阻遏: n2.正转录调控 (1)正控诱导: (2)正控阻遏: A. 负控诱导: 细菌中的转录调控系统 转录的调控机制 (范例) n乳糖操纵子调控的机制 (分解代谢) n色氨酸操纵子的调控机制(合成代谢) 色氨酸操纵子(The t