现代分子生物学强无敌版Word文档格式.docx
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组蛋白的修饰:
包括甲基化、乙酰化、磷酸化、泛素化及ADP核糖基化等。
组蛋白的修饰所引起的结构变化同样能影响基因的开关,并且这种变化也控制转录。
修饰租用只发生在细胞周期的特定时间和组蛋白的特点位点上
图:
组蛋白N端残基中常见的化学修饰
3.原核生物基因组(存在方式裸露真核基因组存在方式)
原核:
原核细胞DNA的主要存在形式是以共价闭合环状存在于细菌拟核中。
真核:
DNA子与组蛋白及非组蛋白结合,经过多次压缩最终以染色体的形式存在细胞核中,在叶绿体及线粒体中也存在少量DNA以双链环状DNA的形式存在,与细菌染色体相似。
4.DNA的一级结构
所谓DNA的一级结构,就是指4种核苷酸的连接及其排列顺序,表示了该DNA分子的化学构成。
基本特点
①DNA分子是由两条互相平行的脱氧核苷酸长链盘绕而成的。
②DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接,排在外侧,构成基本骨架,碱基排列在内侧。
③两条链上的碱基通过氢键相结合,形成碱基对,它的组成有一定的规律。
这就是嘌呤与嘧啶配对,而且腺嘌呤(A)只能与胸腺嘧啶(T)配对,鸟嘌呤(G)只能与胞嘧啶(C)配对。
磷酸二酯键负电荷氢键连接电泳移动向正极(?
)
5.DNA的二级结构(双螺旋)
DNA的二级结构是指两条多核苷酸链反向平行盘绕所生成的双螺旋结构。
通常情况下,DNA的二级结构分两大类:
一类是右手螺旋,如A-DNA和B-DNA;
另一类是左手螺旋,即Z-DNA。
6.DNA的复制DNA聚合酶功能表2-12活性p55*
7.DNA复制起点半保留复制模型
一般把生物体的复制单位称为复制子(replicon)。
一个复制子只含一个复制起点。
DNA的复制主要是从固定的起始点以双向等速复制方式进行的。
复制叉以DNA分子上某一特定顺序为起点,向两个方向等速生长前进。
DNA在复制过程中碱基剑的氢键首先断裂,双螺旋解旋并被分开,每条链分别作为模板合成新链,这样新形成的两个DNA分子与原来DNA分子的碱基顺序完全一样。
每个子代分子的一条链来自亲代DNA,另一条链则是新合成的,所以这种复制方式被称为DNA的半保留复制(semiconservativereplication)。
DNA的这种半保留复制保证了DNA在代谢上的稳定性。
8.原核生物DNA复制的特点*
大肠杆菌DNA聚合酶I、II和III的性质比较原核生物的DNA聚合酶
DNA聚合酶Ⅰ:
有3’→5’外切酶活性和5’→3’外切酶活性。
保证DNA复制的准确性。
DNA聚合酶Ⅱ:
活性低,其3’→5’核酸外切酶活性可起校正作用。
主要起修复DNA的作用。
DNA聚合酶Ⅲ:
7种亚单位9个亚基。
只具3’→5’外切酶活性,主导聚合酶。
DNA聚合酶Ⅳ和Ⅴ:
在SOS修复过程中发挥功能。
9.质粒染色体DNA为何能独立复制(具有复制起点)
10.DNA的修复
错配修复(恢复错配)碱基切除修复核苷酸切除修复(切除突变的碱基和核苷酸片段)DNA直接修复(修复嘧啶二体或甲级化DNA)
11.DNA复制涉及的酶
原核DNA聚合酶真核DNA聚合酶DNA连接酶解链酶DNA拓扑异构酶单链结合蛋白(SSB蛋白)
12.大肠杆菌的DNA聚合酶半不连续复制冈崎片段
DNA复制只能沿3’-5’复制,即沿5’-3’合成(DNA聚合酶方向),复制的两条新链被分为前导链和后随链。
前导链的合成以5’-3’方向,随着亲代双链DNA解开连续进行复制;
后随链在合成时,一段亲本DNA单链首先暴露出来,以与复制叉移动相反的方向按5’-3’方向合成一系列不连续的冈崎片段再连成完整的后随链。
13.DNA复制(真核不考)
复制的引发;
DNA链的延伸;
DNA复制的终止。
DNA解旋酶,单链结合蛋白(SSB:
保证解旋酶解开的单链持续存在),DNA拓扑异构酶(消除解链造成的正超螺旋的堆积,消除阻碍解链继续进行的这种压力,使复制得以延伸),引发酶(引物酶),DNA连接酶(连接冈崎片段),DNA聚合酶。
思考题
1,染色体具备哪些作为遗传物质的特性?
答:
1,分子结构相对稳定;
2,能够自我复制,使得亲子代之间保持连续性;
3,能够指导蛋白质的合成,从而控制整个生命活动的过程;
4,能够产生可遗传的变异。
2,什么是核小体?
简述其形成过程。
答:
核小体是染色质的基本结构单位,由~200bpDNA和组蛋白八聚体组成。
形成过程:
核小体是由H2A、H2B、H3、H4各两个分子生成的八聚体和由大约200bp的DNA组成的。
形成核小体时八聚体在中间,DNA分子盘绕在外组成真核细胞染色体的一种重复珠状结构。
3简述真核生物染色体的组成及组装过程
组成:
蛋白质+核酸。
组装过程:
1,首先组蛋白组成盘装八聚体,DNA缠绕其上,成为核小体颗粒,两个颗粒之间经过DNA连接,形成外径10nm的纤维状串珠,称为核小体串珠纤维;
2,核小体串珠纤维在酶的作用下形成每圈6个核小体,外径30nm的螺旋结构;
3,螺旋结构再次螺旋化,形成超螺旋结构;
4,超螺线管,形成绊环,即线性的螺线管形成的放射状环。
绊环再非组蛋白上缠绕即形成了显微镜下可见的染色体结构。
4,简述DNA的一、二、三级结构特征。
1,DNA的一级结构,就是指4种核苷酸的连接及排列顺序,表示了该DNA分子的化学成分;
2,DNA的二级结构是指两条多核苷酸连反向平行盘绕所形成的双螺旋结构;
3,DNA的高级结构是指DNA双螺旋进一步扭曲盘绕所形成的特定空间结构。
6,原核生物DNA与真核生物有哪些不同的特征?
(1)DNA双螺旋是由两条互相平行的脱氧核苷酸长链盘绕而成的,多核苷酸的方向由核苷酸间的磷酸二酯键的走向决定,一条是5---3,另一条是3-----5。
(2)DNA双螺旋中脱氧核糖和磷酸交替连接,排在外侧,构成基本骨架,碱基排列在内侧(3)其两条链上的碱基通过氢键相结合,形成碱基对
意义:
该模型揭示了DNA作为遗传物质的稳定性特征,最有价值的是确认了碱基配对原则,这是DNA复制、转录和反转录的分子基础,亦是遗传信息传递和表达的分子基础。
该模型的提出是20世纪生命科学的重大突破之一,它奠定了生物化学和分子生物学乃至整个生命科学飞速发展的基石
7,DNA复制通常采取哪些方式。
一,线性DNA双链的复制:
1,将线性复制子转变为环装或者多聚分子;
2,在DNA末端形成发卡式结构,使分子没有游离末端;
3,在某种蛋白质的介入下(如末端蛋白,terminalprotein),在真正的末端上启动复制。
二,环状DNA的复制:
1,θ型;
2,滚环形;
3,D—环形(D--loop)。
8,简述原核生物的DNA复制特点。
1,与真核生物不同,原核生物的DNA复制只有一个复制起点;
2,真核生物的染色体全部完成复制之前,各个起始点上DNA的复制不能在开始,而在快速生长的原核生物中,复制起始点上可以连续开始新的DNA的复制,变现为虽然只有一个复制单元,但可有多个复制叉;
9,真核生物的DNA的复制在那些水平上受到调控?
1,细胞生活周期水平调控;
2,染色体水平调控;
3,复制子水平调控。
10,细胞通过哪些修复系统对DNA损伤进行修复?
1,错配修复,恢复错配;
2,切除修复,切除突变的碱基和核苷酸序列;
3,重组修复,复制后的修复,重新启动停滞的复制叉;
4,DNA的直接修复,修复嘧啶二聚体和甲基化的DNA;
5,SOS系统,DNA的修复,导致突变。
11,什么是转座子?
可以分为哪些种类?
转座子是存在于染色体DNA上可自主复制和移位的基本单位。
转座子可分为两大类:
插入序列和复合型转座子。
12,请说说插入序列与复合型转座子之间的异同。
插入序列是最简单的转座子,它不含有任何宿主基因,它们是细菌染色体或质粒DNA的正常组成部分,一般插入序列都是很小的DNA片段,末端带有倒置重复序列;
复合型转座子是一类带有某些抗药性基因的转座子,其两翼往往带有两个或者相同高度同源的IS序列,一旦形成复合转座子,IS序列就不能移动,因为他们的功能被修饰了,只能作为复合体移动。
第三章
名词解释
基因表达:
细胞在生命过程中,把蕴藏在DNA中的遗传信息经过转录和翻译,转变成为具有功能的蛋白质分子的过程。
转录:
拷贝出一条与DNA序列完全相同(除了T-U外)的RNA单链的过程,是基因表达的核心步骤。
翻译:
以新生的mRNA为模板,把核苷酸三联遗传密码子翻译成氨基酸序列,合成多肽链的过程,是基因表达的最终目的。
编码链:
与mRNA序列相同的一条DNA链。
模板链(反义链):
根据碱基互补原则指导mRNA合成的DNA链。
1.RNA转录的基本过程*(转录四个阶段)
模板识别、转录起始、通过启动子及转录的延伸和终止
1、模板识别阶段主要指RNA聚合酶与启动子DNA双链相互作用并与之相结合的过程。
转录起始前,启动子附近的DNA双链分开形成转录泡以促使底物核糖核苷酸与模板DNA的碱基配对。
2、转录起始就是RNA链上第一个核苷酸键的产生。
3、转录起始后直到形成9个核苷酸短链是通过启动子阶段,通过启动子的时间越短,该基因转录起始的频率越高。
4、RNA聚合酶离开启动子,沿DNA链移动并使新生RNA链不断伸长的过程就是转录的延伸。
5、当RNA链延伸到转录终止位点时,RNA聚合酶不再形成新的磷酸二酯键,RNA-DNA杂合物分离,这就是转录的终止。
2.RNA聚合酶核心酶全酶δ因子作用
RNA聚合酶:
大多数原核生物RNA聚合酶的组成是相同的,大肠杆菌RNA聚合酶由2个α亚基、一个β亚基、一个β’亚基和一个ω亚基组成,称为核74心酶。
加上一个σ亚基后则成为聚合酶全酶(holoenzyme),相对分子质量为4.65×
105。
研究发现,由β和β’亚基组成了聚合酶的催化中心,它们在序列上与真核生物RNA聚合酶的两个大亚基有同源性。
β亚基能与模板DNA、新生RNA链及核苷酸底物相结合。
σ因子可以极大地提高RNA聚合酶对启动子区DNA序列的亲和力,加入σ因子以后,RNA聚合酶全酶识别启动子序列的特异性总共提高了107倍。
σ因子的作用是负责模板链的选择和转录的起始,转录的起始从化学过程来看是单个核苷酸与开链启动子-酶复合物相结合构成新生RNA的5’端,再以磷酸二酯键的形式与第二个核苷酸相结合,起始的终止反映在σ因子的释放。
过去认为二核苷酸的形成就是转录起始的终止,实际上,只有当新生RNA链达到6-9个核苷酸时才能形成稳定的酶-DNA-RNA三元复合物,才释放σ因子,转录进入延伸期。
真核生物RNA聚合酶
3.原核生物RNA聚合酶*
全酶:
核心酶+σ因子+亚基与DNA上启动子结合,合成RNA链。
核心酶:
RNA链的延伸。
σ因子:
负责模板链的选择和转录的起始,是酶的别构效应物,使酶专一性识别模板上的启动子。
4.启动子*与转录起始转录单位转录复合物:
二元复合物、三元复合物......
启动子(promoter):
一段位于结构基因5’端上游区的DNA序列,能活化RNA聚合酶,使之与范本DNA准确地相结合并具有转录起始的特异性。
转录单位(transcriptionunit):
是一段从启动子开始至终止子结束的DNA序列,RNA聚合酶从转录起点开始沿着模板前进,直到终止子为止,转录出一条RNA链。
转录复合物如何形成(思考题中)
5.RNA聚合酶与启动子区的结合(识别与结合过程)启动子:
强弱(决定因素)—10区—35区序列第一个核苷酸的距离(以原核生物为主)
1RNA聚合酶并不直接识别碱基对本身,而是通过氢键互补的方式加以识别。
在RNA聚合酶与启动子相互作用的过程中,聚合酶首先与启动子区闭合双链DNA相结合,形成二元闭合复合物,然后经过解链得到二元开链复合物,酶分子以正确的取向与解链后的有关单链相互作用,形成开链复合物。
2一旦RNA聚合酶成功地合成9个以上核苷酸并离开启动子区,转录就进人正常的延伸阶段。
所以,通过启动子的时间代表一个启动子的强弱。
一般说来,通过启动子的时间越短,该基因转录起始的频率也越高。
。
3-10位的TATA区和-35位的TTGAGA区是RNA聚合酶与启动子的结合位点,能与σ因子相互识别而具有很高的亲和力。
在原核生物中,-35区与-10区之间的距离大约是16~19bp,小于15bp或大于20bp都会降低启动子的活性。
在细菌中常见两种启动子突变,一种叫下降突变(downmutation),如果把Pribnow区从TATAAT变成AATAAT就会大大降低其结构基因的转录水平;
另一类突变叫上升突变(upmutation),即增加Pribnow区共同序列的同一性。
6.原核生物和真核生物mRNA的特征比较(差异)帽子-对应功能转录终止的两种方法mRNA的剪切如何识别内含子、剪切体、编辑序
区别在思考题中帽子的功能:
1)对翻译起识别作用------为核糖体识别RNA提供信号Cap—0的全部都是识别的重要信号Cap—1,2的甲基化能增进识别2)增加mRNA稳定性,使5’端免遭外切核酸酶的攻击3)与某些RNA病毒的正链合成有关(Cap—1、Cap—2)除帽子结构外的Euk.mRNA内部甲基化---m6A形式PolyA尾巴3、poly(A)的功能1)可能与核质转运有关2)与mRNA的寿命有关3)与翻译有关a、缺失可抑制体外翻译的起始b、胚胎发育中,poly(A)对其mRNA的翻译有影响(非poly(A)化的为储藏形式)c、对含poly(A)的mRNA失去poly(A)可减弱其翻译4)poly(A)在分子生物学实验中有很大应用价值a.也可将oligo(dT)与载体相连,从总体RNA中分离纯化mRNAb.用寡聚dT(oligo(dT))为引物,反转录合成cDNA
转录终止主要有两种方式:
不依赖于ρ因子:
核心酶靠终止转录的特殊信号(内在)终止子终止基因转录。
依赖于ρ因子:
终止位点的DNA序列不能诱导转录的自发终止,加入了大肠杆菌ρ因子后才能准确地终止转录。
mRNA的剪接:
pre-mRNA剪接,Ⅰ类和Ⅱ类自剪内含子。
RNA剪接由两布转酯反应完成,两步反应使mRNA前体某些磷酸二酯键断开,并形成一些新的磷酸二酯键。
外显子:
基因中有编码蛋白质功能的部分叫外显子(真核生物的结构基因上,能够为特定的蛋白质编码的DNA序列)
内含子:
真核生物的结构基因上,不能为特定的蛋白质编码的DNA序列。
内含子被转录成RNA,但是接着就被剪切掉,因此内含子不编码蛋白质。
剪接体:
snRNA和核内蛋白质构成的小分子核糖核蛋白体,能结合hnRNA内含子区段,使内含子弯曲,3’和5’靠近,利于剪接。
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1,什么是编码链?
什么是模版链?
与mRNA序列相同的那条DNA链称为编码链(或有意义链);
另一条根据碱基互补原则指导mRNA合成DNA链称为模版链(或反义链)。
2,简述RNA转录的概念及其基本过程。
RNA转录:
以DNA中的一条单链为模板,游离碱基为原料,在DNA依赖的RNA聚合酶催化下合成RNA链的过程。
基本过程:
模版识别—转录开始—转录延伸—转录终止。
3,大肠杆菌的RNA聚合酶有哪些组成成分?
各个亚基的作用如何?
大肠杆菌的RNA聚合酶由2个α亚基、一个β亚基、一个β’亚基和一个ω亚基组成的核心酶,加上一个σ亚基后则成为聚合酶全酶。
α亚基肯能与核心酶的组装及启动子的识别有关,并参与RNA聚合酶和部分调节因子的相互作用;
β亚基和β’亚基组成了聚合酶的催化中心,β亚基能与模版DNA、新生RNA链及核苷酸底物相结合。
4,什么是封闭复合物、开放复合物以及三元复合物?
模版的识别阶段,聚合酶与启动子可逆性结合形成封闭性复合物;
封闭性复合物形成后,此时,DNA链仍然处于双链状态,伴随着DNA构象的重大变化,封闭性复合物转化为开放复合物;
开放复合物与最初的两个NTP相结合并在这两个核苷酸之间形成磷酸二脂键后即转变成包括RNA聚合酶、DNA和新生RNA的三元复合物。
5,简述σ因子的作用。
1,σ因子的作用是负责模版链的选择和转录的起始,它是酶的别构效应物,使酶专一性识别模版上的启动子;
2,σ因子可以极大的提高RNA聚合酶对启动子区DNA序列的亲和力;
3,σ因子还能使RNA聚合酶与模版DNA上非特异性位点结合常数降低。
6,什么是Pribnowbox?
它的保守序列是什么?
pribnowbox是原核生物中中央大约位于转录起始位点上游10bp处的TATA区,所以又称作-10区。
它的保守序列是TATAAT。
7,什么是上升突变?
什么是下降突变?
上升突变:
细菌中常见的启动自突变之一,突变导致Pribnow区共同序列的同一性增加;
下降突变:
细菌中常见的启动子突变之一,突变导致结构基因的转录水平大大降低,如Pribnow区从TATAAT变成AATAAT。
8,简述原核生物和真核生物mRNA的区别。
1,原核生物mRNA常以多顺反子的形式存在。
真核生物mRNA一般以单顺反子的形式存在;
2,原核生物mRNA的转录与翻译一般是偶联的,真核生物转录的mRNA前体则需经转录后加工,加工为成熟的mRNA与蛋白质结合生成信息体后才开始工作;
3,原核生物mRNA半寿期很短,一般为几分钟,最长只有数小时。
真核生物mRNA的半寿期较长,如胚胎中的mRNA可达数日;
4,原核与真核生物mRNA的结构特点也不同,原核生物的mRNA的5’端无帽子结构,3’端没有或只有较短的polyA结构。
9,大肠杆菌的终止子有哪两大类?
请分别介绍一下它们的结构特点。
大肠杆菌的终止子可以分为不依赖于p因子和依赖于p因子两大类。
不依赖于p因子的终止子结构特点:
1,位于位点上游一般存在一个富含GC碱基的二重对称区,由这段DNA转录产生的RNA容易形成发卡式结构。
2,在终止位点前面有一端由4—8个A组成的序列,所以转录产物的3’端为寡聚U。
依赖于p因子的终止子的结构特点:
10,真核生物的原始转录产物必须经过哪些加工才能成为成熟的mRNA,以用作蛋白质合成的模版。
加工包括:
(1)5’端连接“帽子”结构;
(2)3’端添加polyA“尾巴”;
(3)hnRNA被剪接,把内含子(DNA上非编码序列)转录序列剪掉,把外显子(DNA上的编码序列)转录序列拼接上(真核生物一般为不连续基因)。
(4)分子内部的核苷酸甲基化修饰
11,简述Ⅰ、Ⅱ类内含子的剪接特点。
Ⅰ类内含子的剪接主要是转酯反应,即剪接反应实际上是发生了两次磷酸二脂键的转移。
I类内含子的切除体系中,在第一个转酯反应由一个游离的鸟苷或者鸟苷酸介导,鸟苷或鸟苷酸的3’—OH作为亲核基团攻击内含子5’端的磷酸二脂键,从上游切开RNA链。
在第二个转酯反应中,上游外显子的自由3’—OH作为亲核基团攻击内含子3’位核苷酸上的磷酸二脂键,使内含子被完全切开,上下游两个外显子通过新的磷酸二脂键相连。
Ⅱ类内含子主要存在于真核生物的线粒体和叶绿体rRNA基因中,在Ⅱ类内含子切除体系中,转酯反应无需游离鸟苷或鸟苷酸,而是由内含子本身的靠近3’端的腺苷酸2’—OH作为亲核基团攻击内含子5’端的磷酸二脂键,从上游切开RNA链后形成套索结构。
再由上游外显子的自由3’—OH作为亲核基团攻击内含子3’位核苷酸上的磷酸二脂键,使得内含子被完全切开,上下游两个内含子通过新的磷酸二脂键相连。
12,什么是RNA编辑?
其生物学意义是什么?
RNA编辑是指某些RNA特别是mRNA前体经过插入、删除或取代一些核苷酸残疾等操作,导致DNA所编码的遗传信息的改变,使得经过RNA编辑的mRNA序列发生了不同于模版的DAN的变化。
生物学意义:
1,校正作用,有些基因在突变的途中丢失的遗传信息可能通过RNA的编辑得以恢复;
2,调控翻译,通过编辑可以构建或去除其实密码子和终止密码子,是基因表达调控的一种方式;
扩充遗传信息,3,能使基因产物获得心得结构核功能,有利于生物的进化。
13,核酶具有哪些结构特点?
核酶的结构特点:
核酶的锤头结构特点是:
三个茎区形成局部的双链结构;
其中含13个保守的核苷酸,N代表任何核苷酸;
生物学意义:
1,核酶是继反转录现象之后对中心法则的有一个重要的修正,说明RNA既是遗传物质又是酶;
2,核酶的发现为生命起源的研究提供了新思路—--也许曾(经存在以RNA为基础的原始生命.
第四章
1.tRNA的功能运送携带氨基酸(所在位置连接方式参与的酶酶为何重要)
特征:
3’端以CCA-OH结束,该位点是tRNA与相应氨基酸结合的位点。
功能:
携带氨基酸进入核糖体,在mRNA指导下合成蛋白质。
即以mRNA为模板,将其中具有密码意义的核苷酸顺序翻译成蛋白质中的氨基酸顺序。
tRNA与mRNA是通过反密码子与密码子相互作用而发生关系的。
tRNA以三叶草形二级结构运输氨基酸,氨基酸在受体臂位点上与tRNA结合。
氨基酸在氨基酰tRNA合成酶催化下,通过其羧基与tRNA末端上2’或3’羟基之间形成一个酯键,与特异的tRNA相结合,生成各种氨基酰tRNA。
起始tRNA:
能特异地识别mRNA模板上起始密码子的tRNA。
其他tRNA统称延伸tRNA。
校正tRNA:
校正无义突变和错义突变的tRNA。
tRNA上与多肽链分解有关的位点:
1.
3’端—CCA上的氨基酸承受位点
2.
辨认氨酰tRNA分解酶的位点
3.
核糖体辨认位点
4.
反密码子位点
2.翻译阶段密码子同工tRNA等概念简并性同义密码子密码子与反密码子之间稀有密码子,改进...
蛋白质翻译的阶段
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:
由于核糖体
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