分子生物學(xué)復(fù)習(xí)資料四川理工學(xué)院

1、分子生物學(xué)復(fù)習(xí)提綱第二章 染色體和復(fù)制1.DNA和染色體：染色體的組成：真核的細(xì)胞染色體由DNA、蛋白質(zhì)（包括組蛋白和非組蛋白）、RNA組成，各組分的含量比例為1：1：0.6：0.1。其中DNA與組蛋白是染色質(zhì)的穩(wěn)定成分。真核的細(xì)胞染色體主要由DNA與蛋白質(zhì)組成，通過(guò)DNA與蛋白質(zhì)形成基本單位核小體，再由核小體形成染色質(zhì)；組蛋白的功能、特點(diǎn)：組蛋白(histone)是染色體的結(jié)構(gòu)蛋白，與DNA組成核小體。組蛋白分為五種H1，H2A，H2B，H3，H4，這些都含有大量的賴(lài)氨酸和精氨酸，可以和酸性的DNA緊密結(jié)合（非特異性結(jié)合）。組蛋白具有如下特性(1).進(jìn)化上的極端保守性(2).無(wú)組織特異性(3

2、).肽鏈上氨基酸分布的不對(duì)稱(chēng)性(4).組蛋白具有修飾作用(5).H5組蛋白富含賴(lài)氨酸；非組蛋白的特點(diǎn)：(1)非組蛋白具多樣性和異質(zhì)性(2)在整個(gè)細(xì)胞周期都進(jìn)行合成，組蛋白只在S期與DNA復(fù)制同步進(jìn)行。(3)能識(shí)別特異的DNA序列，識(shí)別與結(jié)合籍氫鍵和離子鍵。(4)功能：幫助DNA折疊；協(xié)助DNA復(fù)制；調(diào)節(jié)基因表達(dá)。真核染色體DNA的重復(fù)序列的種類(lèi)和各自特點(diǎn)：不重復(fù)序列：這種序列大小不等，每一段順序決定一個(gè)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，為一個(gè)蛋白質(zhì)基因，通常為結(jié)構(gòu)基因；中度重復(fù)序列:基礎(chǔ)順序較長(zhǎng)，可達(dá)100300bp，重復(fù)次數(shù)幾百至幾萬(wàn)，如組蛋白基因，rRNA基因。在物種進(jìn)化過(guò)程中是基因組中可移動(dòng)的遺傳元件，并且影

3、響基因表達(dá)；高度重復(fù)序列：重復(fù)次數(shù)可達(dá)幾百萬(wàn)次，順序較短，含5100bp，GC含量高，這部分DNA又稱(chēng)為衛(wèi)星DNA，這類(lèi)DNA只在真核細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)，通常不轉(zhuǎn)錄。核小體的結(jié)構(gòu)要點(diǎn)：每個(gè)核小體單位包括200bp左右的DNA超螺旋和一個(gè)組蛋白八聚體及一個(gè)分子H1組蛋白2分子組蛋白H2B、H2A、H3和H4構(gòu)成核小體的盤(pán)狀核心結(jié)構(gòu)八聚體146bp的DNA分子超螺旋盤(pán)繞組蛋白八聚體1.75圈, 組蛋白H1在核心顆粒外結(jié)合額外20bp DNA，鎖住核小體DNA的進(jìn)出端，起穩(wěn)定核小體的作用。兩個(gè)相鄰核小體之間以連接DNA 相連，典型長(zhǎng)度60bp，不同物種變化值為080bp組蛋白與DNA之間的相互作用主要是結(jié)構(gòu)

4、性的，實(shí)驗(yàn)表明，核小體具有自組裝（self-assemble）的性質(zhì)染色體的組裝過(guò)程：每圈6個(gè)核小體折疊形成螺旋管，再折疊為直徑為30nm的中空的螺線管纖維（solenoid），這種結(jié)構(gòu)稱(chēng)為染色質(zhì)纖絲。染色質(zhì)纖絲再進(jìn)一步折疊形成許多超螺線管，并附著在一個(gè)由非組蛋白組成的中央骨架（scaffold）上而成為染色單體（chromatid），DNA總共壓縮8400倍原核基因組的特點(diǎn)：1.基因組通常僅由一條環(huán)狀雙鏈DNA分子組成。原核生物的單一環(huán)狀染色體是區(qū)別于真核生物中的多條線狀染色體的最好的標(biāo)志2.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)練：原核生物DNA分子的大部分是用來(lái)編碼蛋白質(zhì)的，只有很少一部分不轉(zhuǎn)錄3.存在轉(zhuǎn)錄單元：功能相

5、關(guān)的基因，往往叢集在基因組的一個(gè)或幾個(gè)特定部位，形成轉(zhuǎn)錄單元，可被一起轉(zhuǎn)錄為含多個(gè)mRNA的分子，叫多順?lè)醋愚D(zhuǎn)錄4.有重疊基因：在一些細(xì)菌和病毒中有同一段DN能攜帶兩種不同的蛋白質(zhì)信息，即重疊基因。5.基因組中只有1個(gè)復(fù)制起點(diǎn)。6.基因序列是連續(xù)的，無(wú)內(nèi)含子結(jié)構(gòu)。7.基因組中的重復(fù)序列很少。編碼蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)基因多為單拷貝，但編碼rRNA的基因往往是多拷貝的，8.細(xì)菌基因組中存在可移動(dòng)的DNA序列，包括插入序列和轉(zhuǎn)座子。DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的要點(diǎn)：超螺旋的形成2.復(fù)制：半保留復(fù)制的定義：當(dāng)細(xì)胞分裂時(shí)， 細(xì)胞核染色體中的DNA的雙螺旋鏈解開(kāi)，然后以解開(kāi)后的每一條鏈為模板，按照堿基配對(duì)的原則，分別合成與兩

6、條模板鏈互補(bǔ)的新鏈。新合成的子代DNA雙鏈中有一條鏈來(lái)自于母鏈，另一條是新合成的，兩條子鏈既彼此全同又和母鏈相同，子鏈中只保留一條母鏈，這種方式稱(chēng)為半保留復(fù)制。復(fù)制的方向：DNA復(fù)制從起點(diǎn)開(kāi)始單向或雙向進(jìn)行直到終點(diǎn)為止。復(fù)制的起點(diǎn)和終點(diǎn)的名稱(chēng)：三種DNA聚合酶的功能：DNA聚合酶能將兩個(gè)脫氧核苷酸連接起來(lái),是DNA復(fù)制的主要酶。pol不是復(fù)制的主要聚合酶，具有35外切酶活性和53外切酶活性。pol不是DNA復(fù)制的主要酶，它可能在DNA損傷修復(fù)中起一定作用。pol 是細(xì)胞內(nèi)DNA復(fù)制所必需的酶，pol 以脫氧核苷酸三磷酸(dNTP)為原料,催化DNA核苷酸的連接，合成的方向是53,以RNA為引物

7、DNA聚合酶的作用特點(diǎn)：pol不是復(fù)制的主要聚合酶，具有35外切酶活性和53外切酶活性。 35外切酶活性是從35方向識(shí)別和切除不配對(duì)的DNA生長(zhǎng)鏈末端的核苷酸。 而在DNA損傷的修復(fù)和對(duì)岡崎片段5-末端RNA引物的去除依賴(lài)此53外切酶活性。三種DNA解旋酶的名稱(chēng)和功能：(1).DNA解旋酶(helicase）能夠解除DNA的雙螺旋,使其成為單鏈,與解螺旋有關(guān)的蛋白稱(chēng)為DnaA、DnaB、DnaC蛋白（又稱(chēng)為rep蛋白）；(2).拓?fù)洚悩?gòu)酶(topoisomerase)又稱(chēng)為旋轉(zhuǎn)酶，能夠解除超螺旋，從而消除解鏈過(guò)程中出現(xiàn)的扭曲力.(3).單鏈結(jié)合蛋白(SSB) 能與解開(kāi)的DNA單鏈結(jié)合，防止DN

8、A再形成雙螺旋，以及防止核酸酶的降解半不連續(xù)復(fù)制的定義：在復(fù)制進(jìn)行時(shí)，領(lǐng)頭鏈的合成是連續(xù)的，而后續(xù)鏈的合成是不連續(xù)的，先合成一些片段（岡崎片段），然后將岡崎片段連接起來(lái)成為一條鏈。這種復(fù)制過(guò)程稱(chēng)為半不連續(xù)復(fù)制；領(lǐng)頭鏈和后續(xù)鏈的合成原理，岡崎片段的合成：DNA復(fù)制時(shí),是向一個(gè)方向齊頭并進(jìn)的，而DNA聚合酶只能催化53方向的因此以3 5模板鏈合成的新鏈?zhǔn)沁B續(xù)的（合成方向?yàn)?3） 。這條鏈稱(chēng)為領(lǐng)頭鏈；而以53模板鏈合成的新鏈?zhǔn)遣贿B續(xù)合成的，先反向（方向?yàn)?3）合成一些DNA片段，再把片段連接而成一條整鏈，這些片段稱(chēng)為岡崎片段，這條鏈稱(chēng)為后續(xù)鏈3.DNA修復(fù)：錯(cuò)配修復(fù)的識(shí)別原理和修復(fù)過(guò)程：；堿基切除修

9、復(fù)和核苷酸切除修復(fù)的區(qū)別；直接修復(fù)的對(duì)象、條件、酶第三章 轉(zhuǎn)錄1.RNA轉(zhuǎn)錄：不對(duì)稱(chēng)轉(zhuǎn)錄的定義：由于轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的RNA為單鏈且分子量較小,因此只有DNA一條鏈的某一區(qū)段作為模板 (template strand)，這種方式稱(chēng)為不對(duì)稱(chēng)轉(zhuǎn)錄。中心法則的定義：遺傳信息通過(guò)RNA傳遞給蛋白質(zhì)的方式稱(chēng)為中心法則啟動(dòng)子的定義: 轉(zhuǎn)錄開(kāi)始時(shí)，RNA聚合酶首先與模板上的特異起始部位結(jié)合,DNA上這個(gè)與轉(zhuǎn)錄起始有關(guān)的部位稱(chēng)為啟動(dòng)子;原核啟動(dòng)子的組成和序列特點(diǎn): 在DNA上開(kāi)始轉(zhuǎn)錄的起點(diǎn)規(guī)定為+1，與轉(zhuǎn)錄相反的方向稱(chēng)上游(up stream)，用“”表示；轉(zhuǎn)錄方向?yàn)橄掠?down stream)用“+”表示。原核生

10、物啟動(dòng)子包括開(kāi)始識(shí)別部位、牢固結(jié)合部位和轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)三個(gè)部分.開(kāi)始識(shí)別部位：位于轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)上游35個(gè)bp位置，記為35，同源序列為T(mén)TGACA，這是RNA聚合酶全酶識(shí)別并首先結(jié)合的部位牢固結(jié)合部位：位于轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)上游10個(gè)bp位置，記為10，含同源序列TATAAT，又稱(chēng)為Pribnow盒。這個(gè)區(qū)域能和RNA聚合酶牢固的結(jié)合.10 區(qū)與35區(qū)的最佳距離大約是16-19bp，小于15或大于20都會(huì)降低啟動(dòng)子的活性轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)：記為+1，總為一個(gè)嘌呤，A或G真核啟動(dòng)子的組成特點(diǎn):在-25區(qū)-35區(qū)有TATA框，稱(chēng)為Hogness box或上游啟動(dòng)子元件（UPE）。TATA框決定了轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)的選擇。在-70 -80

11、含有CCAAT序列（CAAT box），在-80 -100含有富含GC序列的GC區(qū)（GC box），這兩個(gè)區(qū)主要控制轉(zhuǎn)錄起始頻率.另外，在上游遠(yuǎn)端還有增強(qiáng)子（enhencer）序列，能增強(qiáng)或促進(jìn)轉(zhuǎn)錄的起始，在下游也有一些調(diào)控序列。原核RNA聚合酶的亞基組成和功能:原核生物RNA聚合酶由5個(gè)亞基組成:2,其中2稱(chēng)為核心酶, 有些核心酶還具有w亞基。因子與核心酶可以結(jié)合疏松,可自由釋放.因子本身沒(méi)有催化活性,也不能單獨(dú)結(jié)合DNA, 因子可以極大的提高RNA聚合酶與啟動(dòng)子的親和力，其作用是識(shí)別模板上合成的起始信號(hào)，合成開(kāi)始后即釋放出來(lái)。RNA聚合酶的核心酶具有催化活性, 可催化核苷酸間磷酸二酯鍵的形

12、成。其中亞基參與合成的引發(fā)、延伸； 亞基參與酶與DNA模板的結(jié)合；亞基與模板的結(jié)合、酶的滑動(dòng)以及堿基識(shí)別有關(guān)真核三種RNA聚合酶的分布、產(chǎn)物和敏感度:種類(lèi)分布轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物對(duì)-鵝膏蕈堿的敏感程度核仁rRNA不敏感核質(zhì)hnRNA低濃度敏感核質(zhì)tRNA ，5sRNA高濃度敏感原核和真核轉(zhuǎn)錄起始的各自特點(diǎn):在原核生物中，當(dāng)RNA聚合酶的因子發(fā)現(xiàn)其識(shí)別位點(diǎn)時(shí)，全酶就與啟動(dòng)子結(jié)合形成一個(gè)封閉復(fù)合物。然后在此處發(fā)生局部DNA（17bp）的解鏈形成開(kāi)放復(fù)合物。暴露出模板鏈，合成第一個(gè)核苷酸. 新生RNA與開(kāi)放復(fù)合物形成三元復(fù)合物， 因子釋放，由核心酶引導(dǎo)轉(zhuǎn)錄開(kāi)始.真核生物的轉(zhuǎn)錄起始較為復(fù)雜。目前已知RNA聚合酶至

13、少有六種不同的蛋白因子參與轉(zhuǎn)錄復(fù)合體的形成。這些蛋白因子被稱(chēng)為轉(zhuǎn)錄因子（transcriptional factor, TF)。包括TBP，TFA，TFB，TFD，TFE，TFF，TFH。轉(zhuǎn)錄因子陸續(xù)與RNA聚合酶結(jié)合形成轉(zhuǎn)錄復(fù)合物不依賴(lài)于因子的終止子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn):這種終止由DNA上的終止信號(hào)引發(fā)，當(dāng)RNA聚合酶移動(dòng)到特定的DNA序列時(shí)合成即告終止，這一特定DNA序列稱(chēng)為終止子（強(qiáng)終止子）. 通過(guò)分析產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)終止子上游為一富含G-C的回文結(jié)構(gòu)，這段DNA以及轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的RNA容易形成阻礙聚合酶滑動(dòng)的發(fā)卡結(jié)構(gòu)；終止子前有polyA，并導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄本的RNA3端為寡聚U，從而形成不穩(wěn)定的rUdA區(qū)

14、域，這兩種結(jié)構(gòu)特征決定了轉(zhuǎn)錄的終止。依賴(lài)于因子的終止原理:這種終止機(jī)制需要特定的終止位點(diǎn)序列使RNA聚合酶暫停，但不終止。還需要一種蛋白因子因子，稱(chēng)為弱終止子. 因子是一個(gè)六聚體蛋白，在RNA合成起始以后，因子即附著在新生的RNA鏈上，靠ATP水解產(chǎn)生的能量，沿著53方向朝RNA聚合酶移動(dòng)。到達(dá)RNA的3-OH端后取代了暫停在終止位點(diǎn)上的RNA聚合酶，并從模板和酶上釋放RNA，完成轉(zhuǎn)錄過(guò)程。2.轉(zhuǎn)錄后加工：tRNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn): 原核或真核生物中的tRNA基因往往成簇存在，并由一個(gè)啟動(dòng)子轉(zhuǎn)錄成一條長(zhǎng)的前體RNA鏈。每個(gè)tRNA都是前體RNA的一部分。原核生物和真核生物轉(zhuǎn)錄生成的tRNA前體無(wú)生物

15、活性，經(jīng)剪切和拼接等加工后才能才加工成為成熟的tRNA分子。tRNA的三個(gè)加工過(guò)程:1.5 -末端和3-末端在核酸內(nèi)切酶作用下除去多余堿基。2. 內(nèi)含子剪接形成反密碼區(qū)，3-末端在核苷酸轉(zhuǎn)移酶作用下，換上tRNA分子統(tǒng)一的CCA-OH末端，完成tRNA分子中的氨基酸臂結(jié)構(gòu)。3.通過(guò)修飾形成稀有堿基:尿嘧啶還原為二氫尿嘧啶；尿嘧啶,核苷轉(zhuǎn)變?yōu)榧倌蜞奏ず塑眨幌佘账崦摪被鶠槌蔀榇吸S嘌呤核苷酸等。真核mRNA的結(jié)構(gòu)特征:1.真核生物mRNA 5 端存在帽子結(jié)構(gòu)2.真核生物mRNA 3 端有poly(A)尾巴3.轉(zhuǎn)錄出的mRNA中編碼蛋白質(zhì)的信息區(qū)往往被非信息區(qū)隔開(kāi), 信息區(qū)稱(chēng)為外顯子(exon),非信

16、息區(qū)稱(chēng)為內(nèi)含子(intron).加帽反應(yīng)和加尾反應(yīng)的特點(diǎn):mRNA的加帽反應(yīng)是在轉(zhuǎn)錄開(kāi)始就進(jìn)行的,它是在一系列酶催化形成的。加帽酶通常附著在RNA聚合酶的尾巴上,當(dāng)mRNA一旦轉(zhuǎn)錄出來(lái),即進(jìn)行加帽反應(yīng);Poly （A）尾巴是轉(zhuǎn)錄后在核內(nèi)加上的。真核基因的3-端終止點(diǎn)上游的AATAA序列，作為mRNA 3-端加polyA尾的信號(hào)。由polyA合成酶(PAP)催化合成。內(nèi)含子和外顯子的定義:內(nèi)含子的類(lèi)型:對(duì)主要（GU-AG類(lèi)）和次要（AU-AC類(lèi)）內(nèi)含子的剪接由剪接體完成。細(xì)胞核內(nèi)的一些小分子RNA(U1、U2、U4、U5、U6等)和RNA核蛋白（稱(chēng)為snRNPs）通過(guò)形成剪接體(spliceso

17、me)，將內(nèi)含子切除。類(lèi)和類(lèi)內(nèi)含子的RNA本身具有催話活性，可進(jìn)行內(nèi)含子的自我剪接.剪接體剪接的過(guò)程:U1 snoRNA結(jié)合內(nèi)含子5剪接點(diǎn)， U2AF識(shí)別并引導(dǎo)U2snRNP結(jié)合于內(nèi)含子3 剪接點(diǎn)，形成剪接前體。剪接前體進(jìn)一步與U4、U5、U6 snRNP三聚體結(jié)合形成剪接體. 內(nèi)含子的分支點(diǎn)腺苷酸的2 -OH攻擊內(nèi)含子5端，并由剪接體切開(kāi)RNA鏈形成內(nèi)含子套索（lariat） ；再由上游外顯子的3 -OH攻擊內(nèi)含子3端，使內(nèi)含子完全切開(kāi)，由剪接體連接外顯子,形成成熟的mRNA類(lèi)和類(lèi)內(nèi)含子剪接的區(qū)別: 類(lèi)內(nèi)含子的自我剪接：鳥(niǎo)苷酸的3 -OH攻擊內(nèi)含子5 端并切開(kāi)RNA鏈；再由上游外顯子的3-O

18、H攻擊內(nèi)含子3端，使內(nèi)含子完全切開(kāi)，外顯子連接起來(lái)。類(lèi)內(nèi)含子的自我剪接：內(nèi)含子本身的腺苷酸2 -OH攻擊內(nèi)含子5端，并切開(kāi)RNA鏈形成內(nèi)含子套索；再由上游外顯子的3 -OH攻擊內(nèi)含子3端，使內(nèi)含子完全切開(kāi)，外顯子連接起來(lái)。第四章 翻譯1.翻譯過(guò)程：三種RNA在翻譯中的作用:轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的mRNA是遺傳信息的攜帶者，它直接作為蛋白質(zhì)合成的模板，mRNA通過(guò)遺傳密碼的形式翻譯為蛋白質(zhì). 合成過(guò)程是tRNA攜帶氨基酸識(shí)別模板，并將氨基酸連接起來(lái)。核糖體是蛋白質(zhì)合成的場(chǎng)所，rRNA是核糖體的骨架遺傳密碼的性質(zhì),簡(jiǎn)并性和擺動(dòng)性的定義:1.通用性,2.方向性: 在mRNA鏈上，密碼為從5端讀向3端，每次讀三個(gè)

19、核苷酸，中間不重疊，無(wú)標(biāo)點(diǎn), 3. 連續(xù)性,正確的閱讀密碼，必須從一個(gè)正確的起點(diǎn)開(kāi)始閱讀，連續(xù)不斷的一個(gè)接一個(gè)閱讀，從5端讀向3端，直到出現(xiàn)終止密碼, 4.簡(jiǎn)并性:,有許多氨基酸有不止一個(gè)密碼，一個(gè)氨基酸有2個(gè)以上密碼就稱(chēng)為密碼簡(jiǎn)并性 5.擺動(dòng)性: tRNA的一個(gè)反密碼應(yīng)與mRNA上的幾個(gè)密碼配對(duì)，這種配對(duì)方式叫擺動(dòng)性擺動(dòng)性配對(duì): 在蛋白質(zhì)的翻譯過(guò)程中，氨基酸的正確加入，必須是tRNA的反密碼與mRNA上的密碼正確配對(duì)起始tRNA的特點(diǎn): 能夠識(shí)別mRNA中5端起始密碼AUG的tRNA稱(chēng)為起始tRNA，其他tRNA統(tǒng)稱(chēng)延伸tRNA. 在原核生物中，起始tRNA是攜帶甲酰蛋氨酸即tRNAfmet

20、；而在真核生物中，起始tRNA攜帶蛋氨酸，即tRNAimet。在原核生物和真核生物中，均存在另一種攜帶蛋氨酸的tRNA，識(shí)別非起始部位的蛋氨酸密碼：AUG。 氨酰tRNA合成酶的催化反應(yīng)和專(zhuān)一性特點(diǎn):氨基酸與tRNA的連接包括兩步反應(yīng)，由同一個(gè)酶催化，此酶稱(chēng)為氨基酰tRNA合成酶;1.氨基酸(AA)與ATP反應(yīng)，生成活化的氨基酰腺苷酸AAAMP2. 然后氨基酸由AAAMP轉(zhuǎn)移給tRNA而生成氨基酰tRNA. 氨基酸通過(guò)酯鍵連接于tRNA3端腺苷核糖的的2位或3位羥基tRNA和氨基酸之間并不存在識(shí)別作用，它們均是靠氨基酰tRNA合成酶來(lái)識(shí)別的，酶分子有兩個(gè)識(shí)別位點(diǎn)，一個(gè)位點(diǎn)識(shí)別并結(jié)合特異氨基酸，

21、另一個(gè)位點(diǎn)識(shí)別并結(jié)合特異tRNA。兩個(gè)位點(diǎn)專(zhuān)一性不同。氨基酸與其相應(yīng)的tRNA的連接以及攜帶氨基酸的數(shù)種tRNA具有高度特異專(zhuān)一性的，這可以避免錯(cuò)誤蛋白質(zhì)的合成；核糖體的結(jié)構(gòu)和真核特有rRNA:核糖體由大小兩個(gè)亞基組成，每個(gè)亞基都含有蛋白質(zhì)和rRNA。原核生物中的核糖體大小為70S，可分為30S小亞基和50S大亞基。小亞基由16SrRNA和21種蛋白質(zhì)構(gòu)成，大亞基由5SrRNA，23SRNA和35種蛋白質(zhì)構(gòu)成。 rRNA能在特定位點(diǎn)與蛋白質(zhì)結(jié)合，組裝成核糖體。真核生物中的核糖體大小為80S，也分為40S小亞基和60S大亞基。小亞基由18SrRNA和30多種蛋白質(zhì)構(gòu)成，大亞基則由5S rRNA，

22、28S rRNA和50多種蛋白質(zhì)構(gòu)成，在哺乳動(dòng)物中還含有5.8 S rRNA。 大亞基的三個(gè)結(jié)合點(diǎn)和功能：大亞基具有三個(gè)不同的tRNA結(jié)合點(diǎn)。 A位（右） 氨?；?，可與新進(jìn)入的氨基酰tRNA結(jié)合；P位（左）肽?；课唬膳c延伸中的肽?；鵷RNA結(jié)合。另外有一個(gè)E位為結(jié)合空載tRNA的位點(diǎn)。翻譯起始的步驟：細(xì)菌中翻譯起始需要7種成分：30S小亞基，50S大亞基，mRNA，fMet-tRNAfMet，Mg2+，GTP，三種翻譯起始因子。合成起始分為三個(gè)步驟： 1.30S亞基與模板的結(jié)合2.30S起始復(fù)合物的形成3.70S起始復(fù)合物的形成真核生物翻譯起始機(jī)制與原核基本相同，差異主要有以下幾點(diǎn)：1

23、.真核核糖體較大，起始因子（eIF）較多，具有不同的功能。2.mRNA5端的帽子結(jié)構(gòu)和3 端的多聚A參與形成翻譯起始復(fù)合物。3.40S亞基通過(guò)掃描模型來(lái)識(shí)別mRNA上的起始密碼子。 SD序列的特點(diǎn)和作用：在原核mRNA的起始密碼子5上游存在一個(gè)共同序列AGCAGGU，稱(chēng)為SD序列（核糖體結(jié)合位點(diǎn)，RBS），SD序列與核糖體30S亞基的16S rRNA的一段序列互補(bǔ)，因此對(duì)翻譯起始是必需的。延伸的三個(gè)步驟：生成起始復(fù)合物，起始氨基酸與核糖體結(jié)合后，肽鏈開(kāi)始延長(zhǎng)，肽鏈延伸包括結(jié)合、轉(zhuǎn)肽和移位三個(gè)步驟。以上結(jié)合、轉(zhuǎn)肽、移位3步重復(fù)進(jìn)行，核糖體沿mRNA每移動(dòng)一個(gè)三聯(lián)體單位，肽鏈就加長(zhǎng)一個(gè)氨基酸各種因

24、子的名稱(chēng)：起始因子（IF）是一些與多肽鏈合成起始有關(guān)的蛋白因子。其作用主要是促進(jìn)核糖體小亞基與起始tRNA及模板mRNA結(jié)合。 原核生物中存在3種起始因子，分別稱(chēng)為IF1-3。在真核生物中存在9種起始因子（eIF）。延長(zhǎng)因子（EF）作用主要促使氨基酰tRNA進(jìn)入核糖體的受體，并可促進(jìn)移位。原核生物中存在3種延長(zhǎng)因子（EFTU，EFTS，EFG），真核生物中存在2種（EF1，EF2）。釋放因子（RF）：釋放因子（release factor）又叫終止因子，其主要作用是識(shí)別終止密碼，協(xié)助多肽鏈的釋放。合成的終止和肽鏈水解需要三種釋放因子RF （RF1、 RF2 、 RF3）翻譯后加工修飾的幾個(gè)方式

25、：一級(jí)結(jié)構(gòu)的加工修飾： .N端甲酰蛋氨酸或蛋氨酸的切除； .氨基酸的修飾； .二硫鍵的形成； .肽段的切除。2.蛋白質(zhì)運(yùn)轉(zhuǎn)：運(yùn)轉(zhuǎn)的兩種方式：翻譯運(yùn)轉(zhuǎn)同步機(jī)制：分泌蛋白、跨膜蛋白的合成是在翻譯時(shí)通過(guò)轉(zhuǎn)運(yùn)到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上繼續(xù)合成后，運(yùn)到細(xì)胞外或細(xì)胞膜上。翻譯后運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)制：細(xì)胞器內(nèi)的蛋白是在翻譯完成后轉(zhuǎn)運(yùn)到各細(xì)胞器的，如線粒體、葉綠體，細(xì)胞核同步機(jī)制的蛋白質(zhì)、細(xì)胞器：蛋白質(zhì)都是在核糖體上合成的，并且起始于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)，但是有些蛋白質(zhì)在合成開(kāi)始不久后便轉(zhuǎn)運(yùn)在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上繼續(xù)合成，并通過(guò)高耳基體轉(zhuǎn)運(yùn)至各細(xì)胞器。這些蛋白質(zhì)主要有：向細(xì)胞外分泌的蛋白（如抗體、激素）；跨膜蛋白；需要進(jìn)行修飾的蛋白，如糖蛋白。信號(hào)肽的特點(diǎn)：

26、信號(hào)肽（signal peptide），是跨膜蛋白氨基端的一段疏水的肽段，可引導(dǎo)新合成肽鏈轉(zhuǎn)移到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上。常見(jiàn)的信號(hào)肽由1040個(gè)氨基酸殘基組成，N端為帶正電荷的氨基酸殘基，中間為疏水的核心區(qū)，而C端由小分子氨基酸殘基組成，可被信號(hào)肽酶識(shí)別并裂解。翻譯后運(yùn)轉(zhuǎn)的細(xì)胞器：線粒體、葉綠體的許多蛋白和酶是由細(xì)胞質(zhì)提供的，其中絕大多數(shù)是以翻譯后運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)制進(jìn)入細(xì)胞器內(nèi)，另外細(xì)胞核的蛋白運(yùn)轉(zhuǎn)也屬于翻譯后運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)制線粒體和葉綠體前導(dǎo)肽的區(qū)別：線粒體蛋白在運(yùn)轉(zhuǎn)之前以未折疊的前體形式存在,前體蛋白N端有一段信號(hào)序列稱(chēng)為前導(dǎo)肽。前導(dǎo)肽對(duì)線粒體蛋白的識(shí)別和跨膜運(yùn)轉(zhuǎn)其關(guān)鍵作用，在完成轉(zhuǎn)運(yùn)后被肽酶切除。葉綠體的前導(dǎo)肽有兩個(gè)部

27、分 ，分別決定蛋白質(zhì)是否進(jìn)入基質(zhì)或進(jìn)入類(lèi)囊體細(xì)胞核信號(hào)肽的特點(diǎn)：信號(hào)肽通常位于需轉(zhuǎn)運(yùn)的核質(zhì)蛋白的C端，可引導(dǎo)蛋白質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞核，稱(chēng)作核定位信號(hào)NLS。NLS由4-8個(gè)氨基酸組成，對(duì)其連接的蛋白質(zhì)無(wú)特殊要求，并且完成核輸入后不被切除。是一個(gè)永久性結(jié)構(gòu)。第五章原核調(diào)控.概述：基因表達(dá)調(diào)控的概念：基因表達(dá)過(guò)程在體內(nèi)受到精密的調(diào)控，基因的表達(dá)隨著組織細(xì)胞及個(gè)體發(fā)育的階段的不同，以及內(nèi)外環(huán)境的變化，而表現(xiàn)為不同的基因的表達(dá)。這稱(chēng)為基因表達(dá)調(diào)控；調(diào)控的方式：1.組成性表達(dá)；2.誘導(dǎo)和阻遏表達(dá) 組成型表達(dá)的定義：基因的表達(dá)水平在所有細(xì)胞或組織中幾乎是不變的，在個(gè)體發(fā)育的任一階段都能在大多數(shù)細(xì)胞中持續(xù)進(jìn)行的基因

28、表達(dá)。這類(lèi)穩(wěn)定的幾乎不用調(diào)節(jié)的表達(dá)方式稱(chēng)為組成性的基因表達(dá)；基因表達(dá)的特點(diǎn)：1.時(shí)間特異性： 基因表達(dá)的時(shí)間特異性(temporal specificity)是指特定基因的表達(dá)嚴(yán)格按照特定的時(shí)間順序發(fā)生，以適應(yīng)細(xì)胞或個(gè)體特定分化、發(fā)育階段的需要。故又稱(chēng)為階段特異性。2.空間特異性： 基因表達(dá)的空間特異性（spatial specificity）是指多細(xì)胞生物個(gè)體在某一特定生長(zhǎng)發(fā)育階段，同一基因的表達(dá)在不同的細(xì)胞或組織器官不同，從而導(dǎo)致特異性的蛋白質(zhì)分布于不同的細(xì)胞或組織器官。故又稱(chēng)為細(xì)胞特異性或組織特異性。3.基因表達(dá)的多級(jí)調(diào)控；4.基因表達(dá)調(diào)控的基本方法轉(zhuǎn)錄水平的基因表達(dá)調(diào)控主要是通過(guò)DNA

29、上的順式作用元件與反式作用因子作用后調(diào)節(jié)基因表達(dá)。順式作用元件的定義：又稱(chēng)分子內(nèi)作用元件，指存在于DNA分子上的一些與基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控有關(guān)的特殊順序。反式作用因子的定義：又稱(chēng)為分子間作用因子，指一些與基因表達(dá)調(diào)控有關(guān)的蛋白質(zhì)因子。 操縱子的結(jié)構(gòu)和功能：典型的操縱子（operon）可分為控制區(qū)和信息區(qū)兩部分。信息區(qū)包括相鄰的，功能相關(guān)的結(jié)構(gòu)基因，在控制區(qū)的調(diào)節(jié)下轉(zhuǎn)錄并翻譯為功能蛋白質(zhì)。控制區(qū)主要含操縱區(qū)(調(diào)節(jié)蛋白結(jié)合位點(diǎn)) ，調(diào)節(jié)基因（編碼調(diào)節(jié)蛋白），啟動(dòng)區(qū)(RNA聚合酶結(jié)合位點(diǎn))。調(diào)節(jié)蛋白的種類(lèi)，效應(yīng)物的種類(lèi):調(diào)節(jié)蛋白分為激活蛋白和阻遏蛋白兩種。效應(yīng)物包括誘導(dǎo)因子和共阻遏蛋白兩種。負(fù)調(diào)控和正調(diào)控的

30、區(qū)別:負(fù)轉(zhuǎn)錄調(diào)控調(diào)節(jié)基因產(chǎn)生的調(diào)節(jié)蛋白是阻遏蛋白（repressor），起阻止結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄的作用。.正轉(zhuǎn)錄調(diào)控：正轉(zhuǎn)錄調(diào)控調(diào)節(jié)基因產(chǎn)生的調(diào)節(jié)蛋白是激活蛋白（activator），起促使結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄的作用.負(fù)控誘導(dǎo)和負(fù)控阻遏的特點(diǎn):.負(fù)控誘導(dǎo)系統(tǒng)：調(diào)節(jié)基因產(chǎn)生的是有活性的阻遏蛋白，能阻止結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄。當(dāng)與效應(yīng)物結(jié)合時(shí)，結(jié)構(gòu)基因則開(kāi)始轉(zhuǎn)錄。這種效應(yīng)物稱(chēng)為誘導(dǎo)因子.負(fù)控阻遏系統(tǒng)：調(diào)節(jié)基因產(chǎn)生的是無(wú)活性的阻遏蛋白，只有與效應(yīng)物結(jié)合時(shí)，結(jié)構(gòu)基因才不轉(zhuǎn)錄，這種效應(yīng)物稱(chēng)為共阻遏蛋白.乳糖操縱子：結(jié)構(gòu):乳糖操縱子可分為控制區(qū)和信息區(qū)兩部分。信息區(qū)包括編碼三種乳糖酶的結(jié)構(gòu)基因（lacZ，lacY，lacA）在控

31、制區(qū)的調(diào)節(jié)下轉(zhuǎn)錄成mRNA?？刂茀^(qū)主要含啟動(dòng)子（P）,操縱區(qū)(O) ，調(diào)節(jié)基因（lacI）以及終止子（T）基本調(diào)控模型:乳糖操縱子（lac operon）屬于誘導(dǎo)型操縱子，主要參與調(diào)控一系列用于乳糖分解代謝的酶蛋白的轉(zhuǎn)錄合成。當(dāng)環(huán)境中缺乏乳糖時(shí)，此操縱子關(guān)閉，而當(dāng)環(huán)境中有乳糖時(shí)，此操縱子開(kāi)放。因此乳糖操縱子屬于一種負(fù)控誘導(dǎo)操縱子（inducible operon），即這操縱子通常是關(guān)閉轉(zhuǎn)錄的，在有效應(yīng)物乳糖作用時(shí)則開(kāi)放轉(zhuǎn)錄。這種效應(yīng)物稱(chēng)為誘導(dǎo)物（inducer）。細(xì)菌不少生物分解代謝系統(tǒng)的操縱子都屬于這種類(lèi)型，其調(diào)控可使細(xì)菌處在生存繁殖最經(jīng)濟(jì)最節(jié)省的狀態(tài)。葡萄糖效應(yīng)（代謝物阻遏效應(yīng)）和的正調(diào)控

32、原理:葡萄糖（G）對(duì)細(xì)菌乳糖操縱子的影響體現(xiàn)為葡萄糖效應(yīng)： 如果細(xì)菌生長(zhǎng)環(huán)境中，乳糖、G同時(shí)存在，盡管有誘導(dǎo)物乳糖存在，但細(xì)菌優(yōu)先利用葡萄糖， G阻礙了Lac operon的表達(dá)，在G耗盡之前，Lac operon也不會(huì)表達(dá)。細(xì)菌乳糖操縱子結(jié)構(gòu)基因的表達(dá)還受cAMP含量的調(diào)控。 cAMP由ATP環(huán)化產(chǎn)生，細(xì)菌中有一種能與cAMP特異結(jié)合的cAMP受體蛋白CRP，當(dāng)cAMP濃度升高時(shí)，CRP與cAMP結(jié)合并發(fā)生空間構(gòu)象的變化而活化，稱(chēng)為CAP。CAP結(jié)合位點(diǎn)就是一種起正調(diào)控作用的操縱子，CAP則是對(duì)轉(zhuǎn)錄起正性作用的調(diào)控蛋白激活蛋白，編碼CRP的基因也是一個(gè)調(diào)控基因，不過(guò)它并不在lac操縱子的附近

33、。.色氨酸操縱子：結(jié)構(gòu):色氨酸操縱子中編碼色氨酸合成的是一個(gè)基因簇，有7個(gè)基因參與。trpE是第一個(gè)被翻譯的結(jié)構(gòu)基因，在trpE上游的是啟動(dòng)子區(qū)（P）和操縱區(qū)（O），調(diào)節(jié)基因（ trpR）距結(jié)構(gòu)基因簇很遠(yuǎn)，編碼一種阻遏蛋白. 另外，在trpE和操縱區(qū)之間還有一個(gè)前導(dǎo)區(qū)（ trpL）和弱化子區(qū)（ trpa）。這是色氨酸操縱子特有的調(diào)控區(qū)?；菊{(diào)控模型:色氨酸操縱子（trp operon）屬于阻遏型操縱子，主要參與調(diào)控一系列用于色氨酸合成代謝的酶蛋白的轉(zhuǎn)錄合成。當(dāng)細(xì)胞內(nèi)缺乏色氨酸時(shí)，此操縱子開(kāi)放，而當(dāng)細(xì)胞內(nèi)合成的色氨酸過(guò)多時(shí)，此操縱子被關(guān)閉。色氨酸操縱子屬于一種負(fù)控阻遏操縱子（repressibl

34、e operon），即這操縱子通常是開(kāi)放轉(zhuǎn)錄的，有效應(yīng)物色氨酸作用時(shí)則阻遏關(guān)閉轉(zhuǎn)錄。這種效應(yīng)物稱(chēng)為輔阻遏物（corepressor）。細(xì)菌不少生物合成系統(tǒng)的操縱子都屬于這種類(lèi)型，其調(diào)控可使細(xì)菌處在生存繁殖最經(jīng)濟(jì)最節(jié)省的狀態(tài)。色氨酸操縱子結(jié)構(gòu)基因群的轉(zhuǎn)錄受其上游的啟動(dòng)子Ptrp和操縱區(qū)的調(diào)控，調(diào)控基因trpR在其自身的啟動(dòng)子作用下，以組成性方式低水平表達(dá)阻遏蛋白R(shí)（repressor），R并沒(méi)有與結(jié)合的活性，因此在環(huán)境沒(méi)有色氨酸時(shí)，結(jié)構(gòu)基因群表達(dá)，細(xì)菌合成色氨酸。弱化子調(diào)控（弱化作用的條件；弱化子調(diào)控模型，生物學(xué)意義）:色氨酸操縱子的調(diào)控還涉及轉(zhuǎn)錄弱化(attenuation)機(jī)制。即在色氨酸操

35、縱子第一個(gè)結(jié)構(gòu)基因與操縱區(qū)之間存在有一前導(dǎo)序列，當(dāng)細(xì)胞內(nèi)色氨酸濃度很高時(shí)，通過(guò)該序列與轉(zhuǎn)錄相偶聯(lián)的翻譯過(guò)程，該序列形成一個(gè)終止子結(jié)構(gòu)，使RNA聚合酶從操縱子DNA上脫落，導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄終止。由于轉(zhuǎn)錄終止發(fā)生在這一區(qū)域，并且這種終止是被調(diào)節(jié)的，因此稱(chēng)為弱化子。弱化子與阻遏蛋白作用是一致的，阻遏蛋白主要控制操縱子基因表達(dá)的啟動(dòng)，是一種粗調(diào)，弱化子是色氨酸操縱子第二水平調(diào)控的機(jī)制，弱化子主要決定轉(zhuǎn)錄和翻譯是否能繼續(xù)進(jìn)行下去，弱化效應(yīng)是對(duì)Trp濃度的一種更為精細(xì)、敏感調(diào)節(jié)。第六章真核調(diào)控真核調(diào)控的特點(diǎn):一.真核基因表達(dá)調(diào)控的環(huán)節(jié)更多:同原核生物一樣，轉(zhuǎn)錄依然是真核生物基因表達(dá)調(diào)控的主要環(huán)節(jié)。但真核基因轉(zhuǎn)錄發(fā)

36、生在細(xì)胞核，翻譯則多在胞漿，兩個(gè)過(guò)程是分開(kāi)的，因此可分別進(jìn)行調(diào)控，增加了更多的環(huán)節(jié)和復(fù)雜性，轉(zhuǎn)錄后的調(diào)控占有了更多的分量。二.染色質(zhì)結(jié)構(gòu)改變參與基因表達(dá)的調(diào)控: 真核基因組DNA絕大部分都在細(xì)胞核內(nèi)與組蛋白等結(jié)合成染色質(zhì)，染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)、染色質(zhì)中DNA和組蛋白的結(jié)構(gòu)狀態(tài)都影響轉(zhuǎn)錄。當(dāng)真核基因被激活時(shí)，染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)也隨之發(fā)生改變。主要的改變有DNA拓樸結(jié)構(gòu)改變；核小體不穩(wěn)定性增加等三.RNA聚合酶活性受轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控: 真核RNA聚合酶對(duì)啟動(dòng)子的親和力很低，基本上不能獨(dú)靠其自身來(lái)起始轉(zhuǎn)錄，而是需要依賴(lài)多種激活蛋白的協(xié)同作用. 真核生物中存在的RNA pol、三種不同的RNA聚合酶，分別負(fù)與相應(yīng)的轉(zhuǎn)錄

37、因子形成復(fù)合體，從而激活或抑制該酶的催化活性。四.轉(zhuǎn)錄后加工修飾過(guò)程復(fù)雜: mRNA在轉(zhuǎn)錄后僅形成其初級(jí)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物HnRNA，然后再經(jīng)剪接、加帽、加尾等加工修飾，才能轉(zhuǎn)變?yōu)槌墒斓膍RNA。因此轉(zhuǎn)錄后的剪接、特別是可變剪接、RNA編輯以及翻譯后的蛋白質(zhì)肽鏈剪接等，可導(dǎo)致DNA序列與蛋白質(zhì)氨基酸序列的不完全對(duì)應(yīng)關(guān)系。五.真核基因表達(dá)以正調(diào)控為主: 真核基因調(diào)控的負(fù)性調(diào)控元件存在并不普遍，調(diào)控蛋白以激活蛋白的作用為主。即多數(shù)真核基因通常處于阻遏狀態(tài)，需要表達(dá)時(shí)利用各種轉(zhuǎn)錄因子正性激活RNA聚合酶來(lái)促進(jìn)轉(zhuǎn)錄。因此真核基因表達(dá)以正調(diào)控為主導(dǎo)。同時(shí)由于真核基因組很大，調(diào)控序列多種多樣，因此調(diào)控位點(diǎn)也比原核多

38、得多DNA序列改變的幾種調(diào)控方式:、基因削減: 這是通過(guò)改變基因數(shù)目達(dá)到調(diào)控目的，這些調(diào)控是不可逆的、基因擴(kuò)增; 、基因重排; 、基因封閉; 、基因修飾: 最重要的修飾途徑是甲基化/去甲基化。核小體、組蛋白、非組蛋白調(diào)控的特點(diǎn):1. 核小體結(jié)構(gòu)的調(diào)控 在細(xì)胞分裂間期時(shí),染色體保持緊湊折疊的結(jié)構(gòu)，核小體緊密纏繞，使許多酶不能接近DNA，則基因不能轉(zhuǎn)錄表達(dá)；細(xì)胞分裂時(shí)核小體解旋松開(kāi)分散在核內(nèi)，松散的染色質(zhì)中的基因可以轉(zhuǎn)錄。這種結(jié)構(gòu)可引起改變DNA構(gòu)型（左、右旋轉(zhuǎn)換），使結(jié)構(gòu)基因暴露，促進(jìn)轉(zhuǎn)錄因子與啟動(dòng)區(qū)結(jié)合，誘發(fā)轉(zhuǎn)錄。2.組蛋白的調(diào)控組蛋白（histone）的序列極端保守，能保護(hù)DNA穩(wěn)定（骨架8

39、聚體）不受損傷。H1組蛋白封閉核小體進(jìn)出口，同時(shí)能控制基因表達(dá)。凡影響組蛋白正電荷減少的因素，如組蛋白N端中間Ser的磷酸化，中間Lys的去乙?；?，都可以使組蛋白與DNA的結(jié)合能力下降，從而影響轉(zhuǎn)錄。3.非組蛋白的調(diào)控非組蛋白（non-histon）目前分離達(dá)300600多種，種屬、組織特異性高，非組蛋白的高遷移組分可以與H1、H5競(jìng)爭(zhēng)性與DNA結(jié)合，調(diào)控基因表達(dá)活性。啟動(dòng)子的種類(lèi)和特點(diǎn)，增強(qiáng)子作用的特點(diǎn):真核啟動(dòng)子一般包括轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)及其上游約100-200bp序列，包含有若干具有獨(dú)立功能的DNA序列元件，每個(gè)元件約長(zhǎng)7-30bp。最常見(jiàn)的哺乳類(lèi)RNA聚合酶啟動(dòng)子中的元件序列有以下兩種: 核心啟動(dòng)子元件(core promoter element) 指R