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1、分子生物学 第一章第一章 绪论绪论 分子生物学研究内容有哪些方面？分子生物学研究内容有哪些方面？ 1、结构分子生物学； 2、基因表达的调节与控制； 3、DNA 重组技术及其应用； 4、结构 基因组学、功能基因组学、生物信息学、系统生物学 第二章 DNA and Chromosome 第二章 DNA and Chromosome 1、DNA 的变性的变性：在某些理化因素作用下，DNA 双链解开成两条单链的过程。 2、DNA 复性复性：变性 DNA 在适当条件下，分开的两条单链分子按照碱基互补原则重新恢复天 然的双螺旋构象的现象。 3、Tm(熔链温度熔链温度)： DNA 加热变性时，紫外吸收达到最
2、大值的一半时的温度，即 DNA 分子 内 50%的双链结构被解开成单链分子时的温度） 4、退火退火：热变性的 DNA 经缓慢冷却后即可复性，称为退火 5、假基因假基因：基因组中存在的一段与正常基因非常相似但不能表达的 DNA 序列。以来表示。 6、C 值矛盾或值矛盾或 C 值悖论值悖论:C 值的大小与生物的复杂度和进化的地位并不一致，称为 C 值矛盾 或 C 值悖论(C-Value Paradox)。 7、转座：转座：可移动因子介导的遗传物质的重排现象。 8、转座子转座子：染色体、质粒或噬菌体上可以转移位置的遗传成分 9、 DNA 二级结构的特点二级结构的特点 ： 1） DNA 分子是由两条相
3、互平行的脱氧核苷酸长链盘绕而成 ； 2） DNA 分子中的脱氧核苷酸和磷酸交替连接，排在外侧，构成基本骨架，碱基排列在外侧；3） DNA 分子表面有大沟和小沟 ； 4）两条链间存在碱基互补，通过氢键连系，且 A=T、G C （碱基互补原则）；5）螺旋的螺距为 3.4nm，直径为 2nm，相邻两个碱基对之间的垂直距离为 0.34nm，每圈螺旋包含 10 个碱基对；6）碱基平面与螺旋纵轴接近垂直，糖环平面接近平行 10、真核生物基因组结构 ：真核生物基因组结构 ： 编码蛋白质或 RNA 的编码序列和非编码序列，包括编码区两侧的调 控序列和编码序列间的间隔序列。 特点：1）真核基因组结构庞大 哺乳类
4、生物大于 2X109bp；2）单顺反子（单顺反子：一 个基因单独转录，一个基因一条 mRNA，翻译成一条多肽链；）3）基因不连续性 断裂基因 （interrupted gene）、内含子(intron)、 外显子(exon)；4）非编码区较多，多于编码序 列(9:1) 5）含有大量重复序列 11、 Histon(组蛋白)特点Histon(组蛋白)特点 ： 极端保守性 、 无组织特异性、 氨基酸分布的不对称性、 可修饰作用、 富含 Lys 的 H5 12、核小体组成：核小体组成： 由组蛋白和 200bp DNA 组成 13、转座的机制 ：转座的机制 ： 转座时发生的插入作用有一个普遍的特征，那就
5、是受体分子中有一段很短的 被称为靶序列的 DNA 会被复制，使插入的转座子位于两个重复的靶序列之间。 复制型转座：整个转座子被复制，所移动和转位的仅为原转座子的拷贝。 非复制型转座：原始转座子作为一个可移动的实体直接被移位。 第三章 DNA Replication and repair第三章 DNA Replication and repair 1、 半保留复制：半保留复制：DNA 生物合成时，母链 DNA 解开为两股单链，各自作为模板(template)按碱 基配对规律，合成与模板互补的子链。子代细胞的 DNA，一股单链从亲代完整地接受过来，另 一股单链则完全从新合成。两个子细胞的 DNA
6、都和亲代 DNA 碱基序列一致。这种复制方式称为 半保留复制。 2、 复制子：复制子：生物体内能独立进行复制的单位 3、 前导链 ：前导链 ： 以复制叉移动的方向为标准， 一条模板链的走向是 3 5， 子代链复制时以 5 3方向连续合成，这一条链称为前导链 4、 滞后链 ：滞后链 ： 另一条模板链的走向是 53， 子代链通过不连续的 5-3聚合而成，称为 滞后链(lagging strand)。 5、 冈崎片段：冈崎片段：滞后链的合成是一段一段的。DNA 复制时，由滞后链所形成的子代 DNA 短链称 为冈崎片段 6、 端粒:端粒:是真核生物线性染色体末端的特殊结构， 含物种特异性 （speci
7、es-specific） 的 DNA 重复序列。 7、 逆转录 ：逆转录 ： 以 RNA 为模板, 按照 RNA 中的核苷酸顺序合成 DNA 的过程，称为反转录(reverse transcription, RT)。该过程由逆转录酶催化进行，亦称反转录 8、 DNA 复制的主要特征：DNA 复制的主要特征：半保留复制、 双向复制、 半不连续复制、 保真性 9、 DNA 复制的几种方式：9、 DNA 复制的几种方式： 10、 DNA polymerases（DNA 聚合酶）聚合酶） in E. Coli 及其主要功能及其主要功能 DNA Pol ：din B 编码 DNA Pol ：umc C,
8、 umc D 编码 两者涉及 DNA 的错误倾向修复 (error-prone repair)。当 DNA 受到较严重损伤时，即可诱导产生这两个酶， 使修复缺乏准确性 （accuracy)， 因而出现高突变率。 高突变率虽会杀死许多细胞， 但至少可以克服复制障碍， 使少数突变的细胞得以存活。 11、 单链单链 DNA 结合蛋白（结合蛋白（SSB）：）：在复制中维持模板处于单链状态并保护单链的完整。其 作用是保证被解链酶解开的单链在复制完成之前能保持单链结构。 12、 常见的真核细胞 DNA 聚合酶及其功能 13、 原核生物原核生物 DNA 复制的过程（课本复制的过程（课本 P50-P52） 1
9、）复制的起始：识别起始点，合成引发体：在 E.coli，DnaA 蛋白识别并结合 ori， DnaC 协助 DnaB 蛋白（解链酶, helicase）结合于 ori ，DNA 双链局部被打开，引物酶及其他蛋白加入，形成引发体。 形成单链：促旋酶（II 型拓扑异构酶）解开 DNA 超螺旋，解链酶解开双链，单链结合蛋白 SSB 结合 于处于单链状态模板链上。 合成引物： 前导链 的引物由 RNA 聚合酶合成，滞后链的引物由引发酶合成 。引物提供 3-OH，复 制进入延伸阶段 2）复制的延伸 ： 按照与模板链碱基配对的原则，在 DNA 聚合酶 III 的作用下，逐个加入脱氧核糖核酸， 使链延长。
10、DNA 聚合酶的即时校读和碱基选择功能，确保复制的保真性。 由于 DNA 双链走向相反，DNA 聚合酶只能催化核苷酸从 53方向合成，前导链的复制方向与 解链方向一致，可以连续复制，而另一模板链沿 53方向解开，随从链（滞后链）的复制方向与解链 方向相反，复制只能在模板链解开一定长度后进行，因此随从链的合成是不连续的，形成的是若干个岗崎 片段。 DNA 聚合酶 I 的 3-5核酸外切酶活性去除 RNA 引物。DNA 聚合酶 I 填补 DNA 间隙。连接酶 使相邻两个 DNA 片段的 3-OH 末端和 5-P 末端形成 3，5磷酸二酯键。 3）复制的终止：两个复制叉的汇合点就是复制的终点。两个复
11、制叉向前推移，在终止区相遇而停止 复制，复制体解体 14、DNA 复制过程中后随链的合成：复制过程中后随链的合成：后随链开始合成 DNA 时，需要一段 RNA 引物、后随链的引发过程引 发体来完成引发体像火车头一样在后随链分叉的方向上前进，并在模板上断断续续地引发生成后随链的引 物 RNA 短链，再由 DNA 聚合酶III 作用合成 DNA，直到遇到下一个引物或冈崎片段为止。由 RNaseH 降解 RNA 引物并由 DNA 聚合酶 I 将缺口补齐，再由 DNA 连接酶将两个冈崎片段连 接在一起形成大分子 DNA。 15、与原核生物相比真核生物与原核生物相比真核生物 DNA 复制的特点：复制的特
12、点：DNA 复制发生在细胞周期的 S 期； 染色体 DNA 有多个复制起点，为多复制子； 冈崎片段长约 100200 bp。 每个复制子在染色体 DNA 全部复制完成前，不能再开始新一轮复制 ； 而在快速生长的原核中， 起点可以连续发动复制。真核生物快速生长时，往往采用更多的复制起点。 复制叉移动速度较原核生物慢（1/20）； 真核生物线性染色体两端有端粒结构，防止染色体间的末端连接和核酸酶降解。由端粒酶负责 新合成链 5端 RNA 引物切除后的填补，保持端粒的一定长度。 16、几种修复机制：、几种修复机制： 1）直接修复 2）错配修复 3）切除修复 4）重组修复 5)SOS 修复 第四章第四
13、章 转录转录 概念：模板链与编码链：概念：模板链与编码链：DNA 双链中按碱基配对规律能指引转录生成 RNA 的一股单链，称为模板链称为模板链 (template strand)，也称作有意义链或 Watson 链。相对的另一股单链是编码链是编码链(coding strand)，也称为反义，也称为反义 链或 Crick 链。链或 Crick 链。 启动子：启动子：RNA 聚合酶识别、结合和开始转录的一段 DNA 序列。 终止子（终止子（terminator）：）：提供转录终止信号的 DNA 序列。 终止因子(termination factor) ：终止因子(termination facto
14、r) ：协助 RNA 聚合酶识别终止信号的辅助因子（蛋白质）。 外显子&内含子：外显子&内含子：不编码的插入序列，称内含子；称内含子；编码的序列称外显子。称外显子。 断裂基因：断裂基因： 大多数真核生物基因的核苷酸顺序不全部反映到蛋白质一级结构上。基因的编码序列被不编 码的插入序列分割成几段，这样的基因称为断裂基因。 RNA 编辑：RNA 编辑：mRNA 分子由于核苷酸的缺失、插入或置换导致序列发生了不同于模板 DNA 的变化，这种现 象称为 RNA 编辑。 RNA 聚合酶组成: RNA 聚合酶组成: 1)原核生物2 个 亚基、1 个 亚基、1 个次 亚基、1 个 亚基、1个亚基构成 RNA
15、聚合酶的全酶。 2）真核生物一般有 8-16 个亚基，有两个分子质量超过 100000 的大亚基，同种生物 3 类聚合酶（聚合酶、）有共享小亚基的倾向即有几个小亚基是 3 类或 2 类聚合酶所共有的。 70 识别的启动子：70 识别的启动子：E. coli 中70 识别的启动子包含 2 个保守的核心序列-10 区 和-35 区 ： -10 区 (TATA box, Pribnow box) 中心位于转录起始位点上游 10bp 处， 一致序列(Consensus sequence)为 T80A95T45A60A50T96, 所以称-10 区。(右下角的数字表示该碱基在这个位置出现的百分率） 功能
16、：与 RNA 聚合酶紧密结合；形成开放启动子复合体；使 RNA 聚合酶定向转录 -35 区 (Sextama box) 中心位于转录起始位点上游 35bp 处，一致序列为 T82T84G78A65C54A45。 功能： RNA 聚合酶的识别位点，为转录选择模版； -10 区 和-35 区 距离相当稳定，过大过小会影响转 录活性 转录的基本过程：转录的基本过程：起始起始(initiation)、延伸、延伸(elongation)、终止、终止(termination）。）。 终止子的 2 个类型 ：终止子的 2 个类型 ：强终止子（内部终止子）不依赖于因子 弱终止子依赖于因子 真核生物中的三种 RNA 聚合酶存在部位及作用真核生物中的三种 RNA 聚合酶存在部位及作用 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 真核生物 mRNA 加工真核生物 m
