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1、一1、分子子生物学学:研究究核酸等等生物大大分子的的功能、形形态结构构等特征征及其重重要性和和规律性性的科学学,是人人类从分分子水平平上真正正揭开生生物世界界的奥秘秘,由被被动的适适应自然然界转向向主动地地改造和和重组自自然界的的基础学学科2、基因因:是合合成一种种功能蛋蛋白或RRNA分分子所必必需的全全部DNNA序列列。一个个典型的的真核基基因包括括:编码码序列-外显子子;内含含子;55端和33端非翻翻译区UUTR;调控序序列3、基因因组:某某一特定定生物体体的整套套遗传物物质的综综合。基基因组的的大小用用全部的的DNAA的碱基基对总数数表示5、分子子生物学学发展史史18699年Miiesh
2、her首首次从莱莱茵河鲑鲑鱼精子子中提取取了DNNA。119100年,德德国科学学家Koosseel第一一个分离离了腺嘌嘌呤、胸胸腺嘧啶啶和组氨氨酸。119533年,WWatsson和和Criick提提出DNNA反向向平行双双螺旋结结构模型型,为充充分解释释遗传信信息的传传递规律律铺平了了道路。119611年,法法国科学学家Jaacobb和Moonodd提出并并证实了了操纵子子作为调调节细菌菌细胞代代谢的分分子机制制。此外外,他们们还首次次提出存存在一种种与染色色体DNNA序列列相互补补、能将将编码在在染色体体DNAA上的遗遗传信息息带到蛋蛋白质合合成场所所并翻译译产生蛋蛋白质的的信使核核糖核
3、酸酸。这一一学说对对分子生生物学的的发展起起到了十十分重要要的作用用。19968年年,美国国科学家家Nirrenbbergg由于在在破译DDNA遗遗传密码码方面的的贡献,与与Hollleyy和Khhoraana等等人分享享了诺贝贝尔生理理医学奖奖。Hoolleey的功功绩在于于阐明了了酵母丙丙氨酸ttRNAA的核苷苷酸序列列,并证证实所有有tRNNA具有有相似结结构,而而Khooranna第一一个合成成了核苷苷酸分子子,并且且人工复复制了酵酵母基因因6、中心心法则内内容DNA是是自身复复制的模模板DNA通通过转录录作用将将遗传信信息传递递给中间间物质RRNARNA通通过翻译译作用将将遗传信信息
4、表达达成蛋白白质在某些病病毒中,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、 分子生物物学的33条基本本原理:构成生物物体各类类有机大大分子的的单体在在不同生生物中都都是相同同的;生物体内内一切有有机大分分子的构构成都遵遵循共同同的规则则;某一特定定生物体体所拥有有的核酸酸及蛋白白质分子子决定了了它的属属性。8、分子子生物学学研究内内容DNA重重组技术术(基因因工程):将不同同的DNNA片段段按照人人们的设设计定向向连接起起来,在在特定的的受体细细胞中与与载体同同时复制制并得到到表达,产产生影响响受体细细胞的新新的遗传传性状基因的表
5、表达调控控生物大分分子的结结构和功功能研究究(结构构分子生生物学)基因组、功功能基因因组与生生物信息息学研究究9、DNNA重组组技术的的应用可被用于于大量生生产某些些在正常常细胞代代谢中产产量很低低的多肽肽;可用于定定向改造造某些生生物的基基因组结结构;可被用来来进行基基础研究究10、基基因表达达调控在个体生生长发育育过程中中基因表表达的调调控主要要发生在在转录水水平或翻翻译水平平上原核生物物基因表表达调控控主要发发生在转转录水平平上真核生物物发生在在各种不不同水平平上表现在:信号转转导研究究,转录录因子研研究,RRNA剪剪接11、信信号转导导:指外外部信号号通过细细胞膜上上的受体体蛋白传传到
6、细胞胞内部,并并激发诸诸如离子子通透性性、细胞胞形状或或其他细细胞功能能方面的的应答过过程作用原理理:信号号转导之之所以能能引起细细胞功能能的改变变,主要要是由于于信号最最后活化化了某些些蛋白质质分子,是是之发生生结构变变化,从从而直接接作用于于靶位点点,打开开或关闭闭某些基基因12、转转录因子子:是一一群能与与基因55端上游游特定序序列专一一结合,从从而保证证目的基基因以特特定的强强度在特特定的时时间与空空间表达达的蛋白白质分子子二1、 外显子、内内含子:真核生生物基因因组中,蛋蛋白质表表达序列列常被一一些不表表达的间间隔序列列隔开,表表达的部部分称为为外显子子,不表表达的部部分称内内含子2
7、、 DNA作作为遗传传物质所所具备的的特点:分子结结构相对对稳定,能能自我复复制,在在前后代代保持连连续性和和稳定性性;能指指导蛋白白质的合合成,从从而控制制整个生生命过程程;有储储存巨大大数量遗遗传信息息的潜在在能力;能引起起可遗传传变异3、 甲基化甲基化的的位点:甲基化化修饰广广泛存在在于真核核生物基基因中,发发生在CCpG岛岛上,导导致基因因失活甲基化在在复制中中的调控控:复制制起始的的调控与与DNAA被修饰饰的情况况相关,完完全甲基基化的复复制原点点可起始始复制,半半甲基化化的子代代复制原原点只有有恢复完完全甲基基化状态态之后才才可以被被继续利利用甲基化在在错配修修复过程程中的调调控:
8、在在DNAA错配修修复当中中,一旦旦复制叉叉通过复复制起始始位点,母母链就会会在开始始DNAA合成前前几秒至至几分钟钟内被甲甲基化,此此后只要要两条DDNA链链上碱基基配对出出现错误误,错配配修复系系统就会会根据“保留母母链,修修复子链链”的原则则,找出出错误碱碱基所在在的DNNA链,并并在对应应的母链链甲基化化腺苷酸酸上游鸟鸟甘酸55位置切切开子链链,再根根据错配配碱基相相对于DDNA切切口的方方位启动动修复途途径,合合成新的的子链片片段5、染色色体上的的蛋白包包括组蛋蛋白和非非组蛋白白组蛋白白:染色色体的结结构蛋白白,与DDNA组组成核小小体,分分为H11、H22A、HH2B、HH3、HH
9、4,富富含大量量的赖氨氨酸和精精氨酸,HH3、H4富含含精氨酸酸,H11富含赖赖氨酸,H2A、H2B介于两者之间组蛋白白的特性性:进化上上极端保保守,不不同生物物体组蛋蛋白的氨氨基酸组组成是十十分相似似的,特特别是HH3、HH4;无组织织特异性性;肽链上上氨基酸酸分布的的不对称称性,碱碱性氨基基酸集中中分布在在N端的的半条链链上,大大部分疏疏水基团团分布在在C端;组蛋白白的修饰饰作用,甲甲基化、乙乙基化、磷磷酸化、AADP核核糖基化化;富含赖赖氨酸的的组蛋白白H5,HH5具有有种特异异性非组蛋蛋白:染染色体上上存在大大量非组组蛋白,具具多样性性,包括酶酶类,细细胞分裂裂有关的的收缩蛋蛋白、骨骨
10、架蛋白白、以及及肌动蛋蛋白、肌肌球蛋白白,可能能是染色色体的组组成部分分非组蛋蛋白的类类型:HMGG蛋白,能能与DNNA结合合也能与与H1作作用,但但与DNNA的结结合并不不牢固,可可能与DDNA的的超螺旋旋有关;DNAA结合蛋蛋白,与与DNAA 牢固固的结合合在一起起,分子子量较低低,是与DNNA的复复制或转转录有关关的酶或或调节物物质;A244非组蛋蛋白,溶溶解性与与组蛋白白相似,CC端与HH2A相相同,有有两个NN端1、 原核生物物基因组组结构特特点:基因组很很小,大大多只有有一条染染色体结构简炼炼存在转录录单元多顺反子子有重叠基基因(SSangger发发现2、 真核生物物基因组组结构特
11、特点:真核基因因组结构构庞大,一一般远大大于原核核的含有大量量重复序序列非编码序序列多,多多于编码码序列(9:11)转录产物物为单顺顺反子基因不连连续性,断断裂基因因、内含含子、外外显子存在大量量的顺式式作用元元件, 启动动子、增增强子、沉沉默子等等存在大量量的DNNA多态态性(DDNA序序列中发发生变异异面导致致的个体体间核苷苷酸序列列的差异异端粒结构构3、 原核生物物DNAA的特点点:原核生物物中一般般只有一一条染色色体,且且大都带带有单拷拷贝基因因,只有有很少数数基因是是以多拷拷贝形式式存在;DNAA分子的的绝大部部分是用用来编码码蛋白质质的,几几乎每个个基因序序列都与与它所编编码的蛋蛋
12、白质序序列成线线性对应应状态;存在转转录单元元,原核核生物DDNA序序列中功功能相关关的RNNA和蛋蛋白质基基因往往往丛集在在基因组组的一个个或几个个特定部部位形成成转录单单元或功功能单位位,可以以被一起起转录为为含多个个mRNNA的分分子(多多顺反子子mRNNA);功能上上相关的的几个结结构基因因前后相相连,形形成操纵纵子;各各种基因因的启动动子和操操作子部部分的DDNA序序列多种种多样,以以便与RRNA聚聚合酶及及阻遏蛋蛋白发生生不同程程度的结结合,对对基因的的表达进进行精细细的调节节;有重重叠基因因,同一一段DNNA携带带两种以以上不同同蛋白质质信息4、 真核生物物DNAA的特点点在体细
13、胞胞中含量量稳定;在生殖殖细胞中中含量减减半;能能携带遗遗传信息息;能精精确的自自我复制制;能产产生可遗遗传变异异5、 C值:指指一种生生物单倍倍体基因因组DNNA的总总量C值反常常现象:真核细细胞基因因组的最最大特点点是它含含有大量量的重复复且功能能DNAA序列,序序列大多多被不编编码蛋白白质的非非功能DDNA所所隔开;C值不不随生物物的进化化程度和和复杂性性而增加加;亲缘关关系密切切的生物物C值相相差甚大大;高等等真核生生物具有有比用于于遗传高高得多的的C值6、 真核细胞胞DNAA序列的的分类:不重复序序列:一一般只有有一个或或几个拷拷贝,占占DNAA总量的的40%-800%,结结构基因因
14、基本属属于不重重复序列列中度重复复序列:重复次次数在110-1100000次之之间,占占DNAA总量的的10%-400%,各各种rRRNA、ttRNAA以及某某些结构构基因高度重复复序列-卫星DDNA:只在真真核生物物中出现现,不转转录,是是异染色色质的成成分,可可能与染染色体的的稳定性性有关7、 核小体结结构特点点:是由H22A、HH2B、HH3、HH4各两两个分子子生成的的八聚体体和由大大约2000bppDNAA和一个个组蛋白白H1组组成的,是是DNAA压缩的的第一个个阶段;盘状八八聚体是是核小体体的核心心颗粒,包包括由HH2A、HH2B、HH3、HH4分别别组成的的二聚体体,H33、H4
15、4二聚体体位于核核心;1146bbp的DDNA序序列围绕绕核心八八聚体11.755圈,组组蛋白HH1与剩剩余的DDNA序序列结合合起连接接作用;相邻核核小体间间由连接接DNAA序列组组成;组蛋白白与DNNA序列列的结合合是非特特异性的的10、DDNA链链压缩77倍核小体体压缩66倍螺线管管压缩440倍超螺线线管压缩缩5倍染色体体总压缩88400011、DDNA的的一级结结构:是是指4种种核苷酸酸的连接接及其排排列顺序序表示了了该DNNA得化化学构成成特点:脱脱氧核糖糖核苷酸酸以3,5磷酸二二酯键聚聚合成为为脱氧核核糖核酸酸(DNNA)链链。链的的一端的的核苷酸酸有自由由的5磷酸基基团,称称5端
16、;另另一端核核苷酸具具有自由由的3羟基,称称3端。交替的磷磷酸和22-脱氧氧核糖构构成分子子的骨架架,碱基基为侧链链,碱基基类似于于蛋白质质氨基酸酸的侧链链,影响响着所形形成的核核酸的结结构和功功能。意义:携携带遗传传信息;决定DDNA的的二级结结构;决决定DNNA的空空间结构构12、DDNA的的二级结结构:是是指两条条多核苷苷酸链反反向平行行盘绕所所生成的的双螺旋旋结构双螺旋结结构模型型的要点点:1. 主链链:主链链是由两两条反向向平行的的多核苷苷酸链围围绕同一一中心轴轴构成的的右手螺螺旋结构构2.嘌嘌呤和嘧嘧啶碱基基对层叠叠于双螺螺旋的内内侧,脱脱氧核糖糖和磷酸酸交替连连接,排排在外侧侧,
17、构成成基本骨骨架3.碱基对对:两条条链上的的碱基以以氢键相相连,GG与C配配对,AA与T配配对4. 螺螺距:33.4nnm 55 .大大沟和小小沟:链链中螺旋旋型的凹凹槽,大大沟对于于在遗传传上有重重要功能能的蛋白白质识别别DNAA双螺旋旋结构上上的特定定信息是是非常重重要的,只只有在沟沟内,蛋蛋白质才才能“感觉”到不同同碱基顺顺序13、DDNA二二级结构构的类型型:右手螺旋旋: A-DNAA构象:当相对对湿度改改变(775%以以下)或或由钠盐盐变为钾钾盐、铯铯盐,DDNA的的结构可可成为AA构象。它它是B-DNAA螺旋拧拧得更紧紧的状态态。DNNA-RRNA杂杂交分子子、RNNA-RRNA双
18、双链分子子均采取取A构象象。B-DDNA构构象:相相对湿度度为922%时,DDNA钠钠盐纤维维为B-DNAA构象。在在天然情情况下,绝绝大多数数DNAA以B构构象存在在。左手螺旋旋: ZZ-DNNA构象象:在一一定的条条件下(如如高盐浓浓度),DDNA可可能出现现Z构象象。Z-DNAA是左手手双螺旋旋,磷酸酸核糖骨骨架呈ZZ字形走向向。不存存在大沟沟,小沟沟窄而深深,并具具有更多多的负电电荷密度度。 ZZ-DNNA的存存在与基基因的表表达调控控有关。14、DDNA二二级结构构的决定定因素:氢键,强强特异性性,高度度方向性性 碱基基堆积力力,同一一条链中中的相邻邻碱基之之间的非非特异性性作用力力
19、,来源源于疏水水作用和和累积的的范德华华力静电力力,磷酸酸集团的的负电对对DNAA双链的的稳定性性起负作作用,阳阳离子可可对之产产生屏蔽蔽,DNNA溶液液的离子子浓度越越低,DDNA越越不稳定定碱基分分子内能能,碱基基内能越越高,氢氢键和碱碱基堆积积力越容容易被破破坏,DDNA双双链越不不稳定核苷酸酸排列顺顺序,碱碱基组成成相同,但但嘌呤和和嘧啶的的排列顺顺序不同同双螺旋旋的稳定定性会有有很大差差异DNAA的修饰饰:甲基基化的不不表现基基因活性性,未甲甲基化的的表现基基因活性性15、引引起双链链构象转转变的因因素:核核苷酸序序列;碱碱基组成成;盐的的种类;相对湿湿度16、DDNA链链的呼吸吸作
20、用:双螺旋旋DNAA结构中中,配对对碱基之之间的氢氢键处于于连续不不断的断断裂和再再生的动动态平衡衡之中,这这种氢键键的迅速速断裂和和再生过过程17、DDNA的的变性:DNAA双链的的氢键断断裂,逐逐步变为为近似于于无规则则线团的的过程称称为变性性。增色效应应:在变变性过程程中,2260nnm紫外外线吸收收值先缓缓慢上升升,当达达到某一一温度时时骤然上上升融解温度度(Tmm ):变性过过程紫外外线吸收收值增加加的中点点的温度度18、DDNA的的复性(RRenaaturratiion):热变变性的DDNA缓缓慢冷却却,单链链恢复成成双链。减色效应应:随着着DNAA的复性性,2660nmm紫外线线
21、吸收值值降低的的现象。 复性的条条件:消消除磷酸酸基的静静电斥力力;破坏坏链内氢氢键复性的机机制:随随机碰撞撞,取决决于DNNA浓度度、溶液液温度、离离子强度度等;成成核作用用;拉链链作用19、DDNA的的高级结结构:指指DNAA双螺旋旋进一步步扭曲盘盘绕所形形成的特特定空间间结构,超超螺旋是是其主要要形式,可可分为正正超螺旋旋和负超超螺旋松弛DNNA正超超螺旋拓扑异构构酶:通通过切断断DNAA的一条条或两条条链中的的磷酸二二酯键,然然后重新新缠绕和和封口来来改变DDNA连连环数的的酶,酶酶I通过切切断DNNA中的的一条链链减少负负超螺旋旋,增加加一个连连环数;酶III也称DDNA促促旋酶20
22、、DDNA的的半保留留复制:由亲代代DNAA生成子子代DNNA时,每每个新形形成的子子代DNNA中,一一条链来来自亲代代DNAA,而另另一条链链则是新新合成的的复制方方式意义:DDNA的的半保留留复制表表明DNNA在代代谢上的的稳定性性,保证证亲代的的遗传信信息稳定定地传递递给后代代。24、DDNA复复制的原原则:半保留复复制;复复制起始始出现在在称为原原点的特特定序列列上;复复制的控控制一般般是在复复制的起起始点处处;复制制叉的移移动一般般是单向向的或双双向的;链的延延伸方向向是5-3方向;大多数数情况下下是半不不连续的的;在模模板存在在的条件件下DNNA聚合合酶以短短的RNNA片段段作为引
23、引物开始始合成DDNA的的短片段段;存在在各种DDNA链链的合成成起始机机制,除除了RNNA引物物外,另另外的一一些装置置如DNNA链与与一个末末端蛋白白共价结结合,以以及缺口口的共价价延伸,或或者亲本本链已被被环出的的末端;终止也也是在复复制过程程的某个个固定点点;复制制的机制制取决于于基因组组结构和和构象来来保护产产生完整整的染色色体;即即使在一一个单细细胞中也也可进行行多种复复制机制制的操作作21、原原核生物物(大肠肠杆菌)DNA的复制过程:双链的的解开:大约220个DDnaAA蛋白在在ATPP的作用用下与ooriCC处的44个9bbp保守守序列相相结合;在HUU蛋白和和ATPP的共同同
24、作用下下,DNNA复制制起始复复合物使使3个113bpp直接重重复序列列变性,形成开开链;解解链酶六六体分别别与单链链DNAA相结合合(需DDnaCC帮助),进一一步解开开DNAA双链复制原点点:DNNA的复复制有特特定的起起始位点点,orri(或或o)、富富含A、TT的区段段,复制制起点是是固定的的,表现现为固定定的序列列,并识识别参与与复制起起始的特特殊蛋白白质复制子:从复制制原点到到终点,组组成一个个复制单单位,复制叉:复制时时,解链链酶等先先将DNNA的一一段双链链解开,形形成复制制点,这这个复制制点的形形状象一一个叉子子复制方向向和速度度:单起起点、双双向等速速,多起起点、双双向等速
25、速RNAA引物的的合成:DnaaB蛋白白活化引引物合成成酶,引引发RNNA引物物的合成成,先由由RNAA聚合酶酶在DNNA模板板上合成成一段RRNA引引物;滞滞后链的的引发过过程由引引发体开开完成DNAA链的延延伸:在在DNAA复制时时由DNNA聚合合酶从引引物3端开始始合成新新的DNNA链,合合成方向向与复制制叉移动动的方向向一致并并连续合合成的链链为前导导链;引引发体在在滞后链链分叉的的方向上上前进,在在模板上上断断续续续的引引发生成成滞后链链的引物物RNAA短链,再再由DNNA聚合合酶IIII作用用合成DDNA直直至遇到到下一个个引物或或冈崎片片段,合合成方向向与复制制叉移动动的方向向相
26、反,形形成许多多不连续续的片段段,最后后再连成成一条完完整的DDNA链链为滞后后链半不连续续复制:DNAA复制时时其中一一条子链链的合成成是连续续的,而而另一条条子链的的合成是是不连续续的冈崎片段段:在DDNA复复制过程程中,前前导链能能连续合合成,而而滞后链链只能是是断续的的合成55-3 的多个个短片段段,这些些不连续续的小片片段切除RRNA引引物,填填补缺口口,连接接相邻的的DNAA片段(复复制终止止):在在DNAA聚合酶酶催化下下切除RRNA引引物;留留下的空空隙由DDNA聚聚合酶催化合合成一段段DNAA填补上上;在DDNA连连接酶作作用下,连连接相邻邻的DNNA链复制的的终止a、终止止
27、序列E.cooli 有两个个终止区区域,分分别结合合专一性性的终止止蛋白序列一:terrE terrD terrA序列二:terrF terrB terrC每个区域域只对一一个方向向的复制制叉起作作用 b、专一一性终止止蛋白E.cooli 中由 tuss ggenee 编码码通过抑制制DNAA螺旋酶酶而发挥挥终止作作用4、前导导链:DDNA复复制时,以以复制叉叉向前移移动的方方向为标标准,一一条模板板链是33-5走向,DDNA能能以5-3方向连连续合成成,称为为前导链链滞后链:另一条条模板是是5-3走向,DDNA也也是以55-3方向合合成,但但复制叉叉移动方方向正好好相反,所所有,随随着复制制
28、叉的移移动,形形成许多多不连续续的片段段,最后后连成一一条完整整的DNNA链,为为滞后链链22、真真核生物物中DNNA的复复制特点点:真核生物物每条染染色体上上有多个个复制起起点,多多复制子子;真核生物物染色体体在全部部复制完完之前,各个起起始点不不再重新新开始DDNA复复制;真核生物物快速生生长时,往往往采用用更多的的复制起起点复制元相相对较小小(400-1000kbb), 复制速速度较慢慢,大 约5000550000bp/minn.真核生物物有多种种DNAA聚合酶酶组蛋白八八聚体是是以全保保守的方方式传给给子代分分子的24、原原核生物物与真核核生物DDNA复复制的比比较:真核生生物每条条染
29、色体体上可以以又多个个复制起起点;原核生生物只有有一个;真核生生物的染染色体在在全部完完成复制制前各个个起点上上DNAA不能再再开始;而在快快速生长长的原核核生物中中复制起起点可以以连续开开始新的的DNAA复制,可可以有多多个复制制叉;真核生生物有多多种DNNA聚合合酶;原原核生物物只有三三种真核生生物有端端粒复制制原核细细胞的生生长和增增值速度度取决于于培养条条件,迅迅速分裂裂的细胞胞有较多多复制叉叉,复制制叉的多多少决定定了复制制起始频频率的高高低;真真核细胞胞DNAA复制的的调控发发生在三三个水平平上:细胞生生活周期期水平调调控:即即限制点点调控,决决定细胞胞停留在在G1期期还是进进入S
30、期期染色体体水平调调控:决决定不同同染色体体或同一一染色体体不同部部位的复复制子按按一定顺顺序在SS期起始始复制复制子子水平调调控:决决定复制制的起始始与否,这这种调控控方式高高度保守守23、DDNA的的损伤:碱基的脱脱落;碱碱基(或或核苷)的的改变;错误碱碱基;碱碱基的缺缺失或插插入;嘧嘧碇碱基基的二聚聚化;链的断断裂;DNAA链的交交联;氧自由由基对DDNA的的损伤24、DDNA的的修复:DNA修修复系统统:错配配修复,恢恢复错配配;碱基基切除修修复,切切除突变变的碱基基;核苷苷酸切除除修复,修修复被破破坏的DDNA;DNAA直接修修复,修修复嘧啶啶二聚体体或甲基基化DNNA;易易错修复复
31、,应急急措施;SOSS修复的的概念:SOSS修复是是指DNNA受到到严重损损伤、细细胞处于于危急状状态时所所诱导的的一种DDNA修修复方式式,修复复结果只只是能维维持基因因组的完完整性,提提高细胞胞的生存存率,但但留下的的错误较较多25、转转座子或或转座元元件:基基因组上上不必借借助于同同源序列列就可移移动的DDNA片片段转座:转转座子的的转移过过程26、转转座作用用机制:转座作作用涉及及到转座座子的复复制,当当一个拷拷贝插入入基因组组的新位位置,原原来位置置上仍可可保留一一个拷贝贝,因此此转座作作用并不不是转座座子由基基因组一一处转移移到另一一处的简简单过程程27、转转座的主主要过程程:在靶
32、靶DNAA上制造造一个交交错的切切口,转转座子与与突出的的单链末末端相连连接,填填充缺口口28、两两种不同同类型的的转座:复制型型转座,转转座子被被复制,靶靶点插入入一个新新的拷贝贝,原来来位置上上的拷贝贝仍保留留,涉及及的酶:转座酶酶,作用用于原来来转座子子的末端端;解离酶酶,作用于于复制拷拷贝如TnAA非复制制型转座座,转座座子作为为一个物物理实体体直接从从一个部部位转移移到另一一个部位位,供体体分子留留下一个个断裂,可可能被修修复或降降解,涉涉及的酶酶:只需需要转座座酶29、转转座作用用的遗传传学效应应:转座座引起插插入突变变,转座座插入位位置上出出现新的的基因,转转座产生生的染色色体畸
33、变变,转座座引起的的生物进进化30、原原核生物物转座子子的类型型:插入入序列,复复合转座座子,TTnA转转座子家家族和可可转移噬噬菌体转座子的的结构特特征:转转座子具具有反向向末端重重复序列列以及具具有编码码转座酶酶的基因因插入序列列:ISS是最简简单的转转座子,不不含有任任何宿主主基因,它它们是细细菌染色色体或质质粒DNNA的正正常组成成部分,因因其插入入使靶点点处基因因失活而而被发现现复合转座座子:复复合转座座子是一一类带有有某些抗抗药性基基因(或或其他宿宿主基因因)的转转座子,其其两翼往往往是两两个相同同或高度度同源的的IS序序列。TnA家家族:TTnA的的转座作作用的两两个过程程被转座
34、座酶和解解离酶完完成,其其编码基基因为ttnpAA和tnnpR。解解离酶需需要一个个确切的的内部位位点,是是TnAA家族的的的特色色,转座座酶的含含量是转转座作用用的限制制因子31、真真核生物物中的转转座子:分为转转座子和和反转录录转座子子转座子:玉米中中的控制制因子,分分为自主主性因子子和非自自主性因因子;果果蝇中的的转座子子,如PP转座子子导致杂杂种不育育反转录转转座子:指通过过RNAA为中介介,反转转录成DDNA后后进行转转座的可可动元件件,有:反转录录病毒、RRNA,整整合宿主主靶DNNA;病病毒超家家族,有有LTRR,编码码反转录录或整合合酶,可可含内含含子;非非病毒超超家族,无无重
35、复序序列,不不编码转转座产物物、无内内含子32、与与DNAA复制有有关的物物质原料:四种脱脱氧核苷苷三磷酸酸(dAATP、ddGTPP、dCCTP、ddTTPP)模板:以DNNA的两两条链为为模板链链,合成成子代DDNA引物:DNAA的合成成需要一一段RNNA链作作为引物物引物合合成酶(引引发酶):此酶以以DNAA为模板板合成一一段RNNA ,这这段RNNA作为为合成DDNA的的引物,实实质是以以DNAA为模板板的RNNA聚合合酶DNAA聚合酶酶:以DDNA为为模板的的DNAA合成酶酶,以四四种脱氧氧核苷酸酸三磷酸酸为底物物,反应应需要有有模板的的指导,反反应需要要有3-OHH存在,DDNA链
36、链的合成成方向为为5到3原核生生物中的的DNAA聚合酶酶(大肠肠杆菌):性质 聚合合酶聚合酶酶聚合酶酶3 -5 外切活活性+ + +5 -3 外切活活性+ - -5 -3 聚合活活性+ 中中+ 很很低+ 很很高新生链合合成- - +聚合酶:主要要是对DDNA损损伤的修修复;以以及在DDNA复复制时切切除RNNA引物物并填补补其留下下的空隙隙聚合酶:修复复紫外光光引起的的DNAA损伤聚合酶:DNNA 复复制的主主要聚合合酶,还还具有33-5外切酶酶的校对对功能,提提高DNNA复制制的保真真性真核生生物中的的DNAA聚合酶酶: 定位 细细胞核 细胞核核 线粒体体 细胞胞核 细胞胞核3-55外切 -
37、 - + + +酶活性5-33 + + + + +功能:引引物合成成 修复复作用 线粒粒体 核核DNAA的复制制修复DNA的的复制 复制制 DNAA连接酶酶:若双双链DNNA中一一条链有有切口,一一端是33-OHH,另一一端是55-磷酸酸基,连连接酶可可催化这这两端形形成磷酸酸二酯键键,而使使切口连连接,但但是它不不能将两两条游离离的DNNA单链链连接起起来,DDNA连连接酶在在DNAA复制、损损伤修复复、重组组等过程程中起重重要作用用DNAA 拓扑扑异构酶酶:拓扑异构构酶:使DNNA一条条链发生生断裂和和再连接接,作用用是松解解负超螺螺旋,主主要集中中在活性性转录区区,同转转录有关关,例:大
38、肠杆杆菌中的的蛋白拓扑异构构酶:该酶酶能暂时时性地切切断和重重新连接接双链DDNA,作作用是将将负超螺螺旋引入入DNAA分子,同同复制有有关,例例:大肠肠杆菌中中的DNNA旋转转酶DNAA 解螺螺旋酶 /解链链酶:通通过水解解ATPP获得能能量来解解开双链链DNAA,E.colli中的的repp蛋白就就是解螺螺旋酶,还还有解螺螺旋酶II、III、IIII。单链结结合蛋白白:稳定定已被解解开的DDNA单单链,阻阻止复性性和保护护单链不不被核酸酸酶降解解33、端端粒复制制的特点点:真核生物物线性染染色体的的两个末末端具有有特殊的的结构,称称为端粒粒,有许许多成串串的短的的重复序序列组成成。端粒粒的
39、功能能为稳定定染色体体末端结结构,防防止染色色体间末末端连接接,并可可补偿滞滞后链55末端在在消除RRNA引引物后造造成的空空缺、端端粒由端端粒酶(核核糖核蛋蛋白复合合物)加加到DNNA的末末端。端端粒酶实实际上是是一种逆逆转录酶酶,只是是模板位位于酶分分子内部部,端粒粒酶中的的RNAA可能还还有别的的作用三1、 转录:指指拷贝出出一条与与DNAA链序列列完全相相同(TT/U)的的RNAA单链的的过程,是是基因表表达的核核心2、 转录的基基本过程程:无论论是原核核还是真真核细胞胞,转录录的基本本过程都都包括:模板识识别:全酶上上的s因子辨辨认DNNA模板板上的起起始位点点,使全全酶结合合在起始
40、始位点上上形成全全酶-DDNA复复合物,即即聚合酶酶与启动动子可逆逆性结合合形成封封闭复合合物(cclossed commpleex)。伴伴随着DDNA构构象的变变化,封封闭复合合物变成成开放复复合物(oopenn coompllex),聚聚合酶全全酶所结结合的DDNA序序列中有有一小段段双链被被解开。开开放复合合物与最最初的两两个NTTP相结结合并在在这两个个核苷酸酸之间形形成磷酸酸二酯键键后即转转变成包包括RNNA聚合合酶、DDNA和和新生RRNA的的三元复复合物。转录起起始:转录开开始后,s因子立即从复合物上脱落,由核心酶催化RNA的合成,RNA链上第一个核苷酸键的产生原核生生物转录录起
41、始转录的起起始由RRNA聚聚合酶与与DNAA模板的的启动子子结合。启动子具具有下列列的共同同点:在在-100bp处处有一段段共有序序列(cconssenssus seqquennce),富富含ATT,即 TATTAATT-,系系Priibnoow等首首先发现现,因而而称为PPribbnoww盒(bbox),再再往上游游-355bp的的中心处处又有一一组保守守的共有有序列,即即-TTTGACCT-,结合过过程可分分为二个个步骤,首首先由因子辨辨认启动动子的35区区,全酶酶与该区区结合,形形成疏松松的复合合物,此此时DNNA双链链未解开开,因而而称为封封闭型转转录起始始复合物物,继而而RNAA聚合
42、酶酶移向10区区及转录录起始点点,在20区区处DNNA发生生局部解解链,形形成122177bp的的单链区区,RNNA聚合合酶与DDNA结结合更紧紧密,形形成开放放型转录录起始复复合物。以以单链的的模板链链为模板板,RNNA聚合合酶上的的起始位位点和延延伸位点点被相应应的NTTP占据据,聚合合酶的亚基催催化第一一个磷酸酸二酯键键的生成成,亚基从从全酶解解离,形形成DNNA-RRNA聚聚合酶(核核心酶)结结合在一一起的起起始延伸伸复合物物。真核生生物转录录起始转录因子子与RNNA聚合合酶一起起共同参参与转录录起始的的过程。相相应于RRNA聚聚合酶II、的TFF,分别别称为TTFI、TTF、TFF。
43、TFFD是目目前已知知唯一能能结合TTATAA盒的蛋蛋白质,在在转录起起始中作作为第一一步,指指导RNNA聚合合酶进入作作用位点点。真核核生物RRNA聚聚合酶不不能直接接与DNNA结合合,在转转录之前前,必须须靠TFF之间的的互相结结合和促促进,然然后RNNA聚合合酶再加入入,形成成起始前前复合物物(PIIC),再再开始进进行转录录。TFFD有两两类组分分,即TTATAA结合蛋蛋白(TTBP)可特异异识别结结合TAATA序序列,另另是TBBP相关关因子(TAFFs)有有9个亚亚基,TTFA能激激活TBBP并解解除TAAFs对对转录复复合物组组装的抑抑制作用用。TFFD结合合于TAATA盒盒后,
44、TTFA和TTFB次序序加入,TTFB可与与TATA盒盒的下游游松散作作用,保保护转录录起始点点附近DDNA模模板,为为RNAA pool结合的的识别作作好准备备。继后后TFF可携携带RNNA ppol进入,TTFF大亚亚基有解解旋酶活活性,小小亚基与与RNAA pool结合。这这使聚合合体覆盖盖至下游游+155部位,催催化第一一个磷酸酸二酯键键合成。另另外TFFF进入入使复合合体离开开启动子子向下游游移动。TTFH和TTFJ加入入,消耗耗ATPP促进DDNA解解旋暴露露模板链链和转录录起点,共共同促进进RNAA pooi复合物物向下游游移动。完完成转录录起始复复合物组组装。转录的的延伸:s亚
45、基脱脱落,RRNA聚聚合酶核核心酶变变构,与与模板结结合松弛弛,沿着着DNAA模板前前移;在在核心酶酶作用下下,NTTP不断断聚合,RRNA链链不断延延长转录终终止:当当转录到到一定长长度时,终终止因子子识别模模板上的的终止信信号,终终止转录录,释放放转录产产物,RRNA聚聚合酶起起始基因因转录后后,它就就会沿着着模板553方向不不断移动动,合成成RNAA链,直直到碰上上终止信信号时才才与模板板DNAA相脱离离并释放放新生RRNA链链。终止止发生时时,所有有参与形形成RNNA-DDNA杂杂合体的的氢键都都必须被被破坏,模模板DNNA链才才能与有有意义链链重新组组合成DDNA链链3、 转录单元元
46、:一段段从启动动子开始始至终止止子结束束的DNNA序列列4、 转录的不不对称性性:在RRNA的的合成中中,DNNA的二二条链中中仅有一一条链可可作为转转录的模模板5、 编码链与与模板链链:与mmRNAA序列相相同的那那条DNNA链称称为编码码链或称称有意义义链;将将另一条条根据碱碱基互补补原则指指导mRRNA合合成的DDNA链链称为模模板链或或称反意意义链6、 原核生物物RNAA聚合酶酶(大肠肠杆菌为为例):全酶=核心酶酶 + 因子,DDNA指指导下的的RNAA聚合酶酶(RNNA ppolyymerrasees),以以四种NNTP为为底物,在在双链DDNA模模板的指指导下,以以Mg22+、MMn2+为辅助助因子,按按碱基互互补原则则,把NNTP逐逐个从单单核苷酸酸3-OHH末端加加上去,形形成35的磷酸酸二酯键键,合成成的RNNA链按按53方向延延长,且且与模板板链反向向平行,不不需要引引物,且且无校正正功能,催催化反应应速度很很快,在在37时RNNA链的的延伸可可达400个核苷苷酸/秒秒亚基 基基因 相相对分子子量 亚亚基数组分功能 rrpoAA 365500 22 核心酶酶核心酶酶组装,启启动子识识别 rrpoBB15110000 11 核心酶酶和共同同形成RRNA合合成的活活性