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1、 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、效用基因组学、生物信息学、系统生物学第二章 DNA and Chromosome7、转座： 可移动因子介导的遗传物质的重排现象。9、DNA 二级结构的特点 ：1）DNA 分子是由两条相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,组成基本骨架,碱基排列在外侧；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、GC（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
2、.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： 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 mRN,A 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 ：极端保守性
3、、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 H512、核小体组成： 由组蛋白和 200bp DNA组成13、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。1、 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。子代细胞的一股单链则完全从新合成。 两个子细胞的
4、 DNA都和亲代 DNA碱基序列一致。 这种复制方式称为4、 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： 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: 是真核生物线性染色体末端的特殊结构, 含物种特异性 （species-specific ）的 DNA重复序列。7、 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 (reversetranscription, RT) 。该过程由逆转录酶催化进行,亦称反转录
5、8、 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： 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。引物提供 3-OH ,复 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。DNA 聚合酶的即时校读和碱基选择效用,确保复制的保真性。由于 DNA 双链走
6、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14、DNA 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
7、DNA 复制的特点： 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 RNA 引物切除后的填补,保持端粒的一定长度。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(template strand) , 也称作有
8、意义链或 Watson 链。相对的另一股单链 是编码链 (coding strand),也称为反义链或 Crick 链。RNA 的一股单链, 称为模板链启动子： RNA 聚合酶识别、结合和开始转录的一段终止子（ terminator）：提供转录终止信号的 DNA 序列。终止因子 (termination factor) ：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：不编码的插入序列, 称内含子； 编码的序列 称外显子。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：
9、mRNADNA70 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) 35bp 处,一致序列为 T82T84G78A65C54A45 。-10 区 和-35 区 距离相当稳定,过大过小会影响转真核生物中的三种 RNA聚合酶存在部位及作用rRNA5端无帽子结构, 3端没有或只有较短的多（ A）结构密码子：在 mRNA 的开放阅读框架区,以每AUG富含嘌呤碱基, 如-AGGAGG- ,称为 Shine-Dalgarno 序列(S-D 序列),又称核糖体结合位点 (ribosomal
10、 binding起始密码子 (initiation codon) ：AUG终止密码子 (termination codon) ：UAA 、UAG 、UGAtRNA的二级构象特点：DHU 环、反密码环、额外环、 TC 环 tRNA 携带,一种氨基酸可有几种对应的蛋白质合成过程： 翻译的起始 核糖体与 mRNA 结合并与氨基酰 -tRNA 生成起始复合物； 肽链的延伸 核糖体沿 mRNA5 端向 3端移动,开始从 N 端向 C 端的多肽合成； 肽链的终止及释放 核糖体从 mRNA上解离准备新一轮的合成反应。真核细胞elF-3,eIF-2B、eIF-3、 eIF-680S mRNA Met-tRNA
11、Met1.进位 (positioning)/ 注册(registration) ：根据 mRNA 下一组遗传密码指导, 使相应氨基酰 -tRNA 进入核蛋白体GTP,并需 EF-G 延伸因子 羟化作用 :羟脯氨酸羟赖氨酸辅基(辅酶 )与肽链的结合蛋白转运的 2 种机制： 翻译中转运 (cotranslational transport) ：蛋白质合成与跨膜运送是同时进行的。翻译后转运 (posttranslational transport) ：蛋白质在核糖体上合成后释放到胞质中。当它们跨膜运送时,合成过程已完成,故称为“转译后运送”限制性核酸内切酶 ：( RE)是一类核酸内切酶,能识别双链核
12、酸分子杂交： 在 DNA 复性过程中,如果把不同 DNA 单链分子放在同一溶液中,或把Southern 杂交：即将 DNA 经限制性酶切,凝胶电泳后,再转移至膜上与标记探针杂交的一种核酸分子杂交技术。特异性,敏感性,准确性具佳。主要用于检测基因组中特定的基因和序列,也常用于鉴定克隆DNA 的特殊序列。重组 DNA技术中常用的工具酶： 限制性核酸内切酶、 DNA 聚合酶、逆转录酶、 T4DNA 连接酶、碱性磷酸酶、末端转移酶、 Taq DNA 聚合酶。 DNA 序列被扩增而特意设计的载体称为克隆载体。质粒载体（又称黏粒载体） 、酵母人工染色体、 细菌人工染色体、 动物病毒 DNA 改造的载体（如
13、腺病表达载体： 为使插入的外源 DNA 序列可转录翻译成 多肽链而特意设计的载体称为表达载体。 根据宿DNA ,再用相应 RE 切PCR 的用途： （一）目的基因的克隆（二）基因突变（三）操纵子：在原核生物中受同一蛋白质调控的一个转录效用单位, 由启动子（ promoter ）、操纵基因（operator）和结构基因（ structural gene)组成。魔斑核苷酸： 是细菌生长过程中在缺乏氨基酸提供时产生的一个应急产物。主要是三磷酸鸟苷（成的四磷酸鸟苷 （ppGpp）和五磷酸鸟苷 （pppGpp）。主要效用是干扰 RNA 聚合酶与启动子结合的专一性,有乳糖,有半乳糖,阻遏蛋白不可与操纵序列
14、结合, 无负调控。 由于没有正调控, 转录处于低水平状态,不产生利用乳糖的酶,细菌优先利用葡萄糖。没有葡萄糖,只有乳糖时,利用乳糖。3. 没有葡萄糖,只有乳糖时,利用乳糖。1、乳糖操纵子的组成 ：大肠杆菌乳糖操纵子含 O处, 乳糖操纵子处于阻RNA聚合酶的结合,从而抑制了结构基因的表达。原理 ：原核生物中,转录和翻译偶连。前导区的转录紧接着前导mRNA 的二级结构, 4 区被转录完成时核糖体才进行到核糖体很快通过 2 个连续的 Trp 密码子,在 4 区被转录之前就到达 2 区,3&4 配对,形成内在性终止子结构,转录终止。生物学意义： 氨基酸合成中的反馈抑制。经济的原则。Trp 的变化,精确
15、调控 Trp 的合成。反应灵敏。RNA 合成也趋于停止这种现象称为 严紧控制 （rel+）； 抑制 rRNA 基因的启动子与 RNA 聚合酶与结合的专一性； 基因表达：基因转录成 RNA 再翻译成蛋白质的过程,称基因表达。对是基因的转录。管家基因： 其表达产物为细胞生命活动持续需要的、必不可少,如各种酶系,三羧酸循环中各种酶系等。沉默子： 某些基因含有负性调节元件沉默子,当其结合特异蛋白因子时,对基因转录起阻遏作用。反式作用因子： 是指能直接或间接与顺式作用元件结合、参与转录调控的蛋白质。由于它们反式地激活或抑制另一基因的转录,故称反式作用因子。22 个核苷酸的非编码单链RNA分子,它们在动植物中参与信号肽：在起始密码子后, 有一段编码疏水性氨基酸序列的它负责把蛋白质导引到细胞含不同膜结构的亚细胞器内。每一个 DNA 结合结构域有一个与 DNADNA 大沟的片段,能识别大沟的碱基序列。常见有： 螺旋-转角-螺旋 、锌指结构 、亮氨
