現(xiàn)代分子生物學_復習筆記

1、.現(xiàn)代分子生物學復習提綱第一章 緒論第一節(jié) 分子生物學的基本含義及主要研究內(nèi)容1 分子生物學Molecular Biology的基本含義n 廣義的分子生物學：以核酸和蛋白質(zhì)等生物大分子的結構及其在遺傳信息和細胞信息傳遞中的作用為研究對象，從分子水平闡明生命現(xiàn)象和生物學規(guī)律。n 狹義的分子生物學：偏重于核酸（基因）的分子生物學，主要研究基因或DNA的復制、轉(zhuǎn)錄、表達和調(diào)控等過程，也涉及與這些過程相關的蛋白質(zhì)和酶的結構與功能的研究。1.1 分子生物學的三大原則1) 構成生物大分子的單體是相同的2) 生物遺傳信息表達的中心法則相同 3) 生物大分子單體的排列（核苷酸、氨基酸）的不同 1.3 分子生物

2、學的研究內(nèi)容 DNA重組技術（基因工程） 基因的表達調(diào)控 生物大分子的結構和功能研究(結構分子生物學） 基因組、功能基因組與生物信息學研究第二節(jié) 分子生物學發(fā)展簡史 1 準備和醞釀階段n 時間：19世紀后期到20世紀50年代初。 確定了生物遺傳的物質(zhì)基礎是DNA。DNA是遺傳物質(zhì)的證明實驗一：肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗 DNA是遺傳物質(zhì)的證明實驗二：噬菌體感染大腸桿菌 實驗RNA也是重要的遺傳物質(zhì)-煙草花葉病毒的感染和繁殖過程2 建立和發(fā)展階段n 1953年Watson和Crick的DNA雙螺旋結構模型作為現(xiàn)代分子生物學誕生的里程碑。n 主要進展包括：v 遺傳信息傳遞中心法則的建立3 發(fā)展階段n 基因

3、工程技術作為新的里程碑，標志著人類深入認識生命本質(zhì)并能動改造生命的新時期開始。n第三節(jié) 分子生物學與其他學科的關系思考n 證明DNA是遺傳物質(zhì)的實驗有哪些？n 分子生物學的主要研究內(nèi)容。n 列舉510位獲諾貝爾獎的科學家，簡要說明其貢獻。第二章 染色體與DNA第一節(jié) 染色體1.作為遺傳物質(zhì)的染色體特征:n 分子結構相對穩(wěn)定n 能夠自我復制n 能夠指導蛋白質(zhì)的合成，從而控制整個生命過程;n 能夠產(chǎn)生遺傳的變異。2 真核細胞染色體組成(1) DNA(2) 蛋白質(zhì)（包括組蛋白和非組蛋白）(3) 少量的RNA組蛋白：呈堿性，結構穩(wěn)定；與DNA結合形成、維持染色質(zhì)結構，與DNA含量呈一定的比例非組蛋白：

4、呈酸性，種類和含量不穩(wěn)定；作用還不完全清楚3.染色質(zhì)和核小體染色質(zhì)是一種纖維狀結構，由最基本的單位核小體(nucleosome)成串排列而成的。4. 真核生物基因組DNA的C值和重復序列C值 (C Value)：指一種生物單倍體基因組的DNA總量。注意：生物體進化程度高低與C值不成明顯線性相關；親緣關系相近的生物C值卻相差大。高等生物的C值不一定比低等生物的C值高。C值變化范圍寬意味著生物基因組中含有大量的無編碼功能的重復序列。n DNA序列可分為3類:(1)不重復序列 ：是主要的結構基因(2)中度重復序列 n 各種rRNA、tRNA、組蛋白基因以及某些結構基因?qū)儆谶@一類。n 中度重復序列往往

5、分散在不重復序列之間。(3)高度重復序列衛(wèi)星DNA ：不轉(zhuǎn)錄序列。思考：n DNA的C值和重復序列.？5.原核生物基因組特點1）原核生物的基因組很小，大多只有一條染色體，且DNA含量少，沒有重復序列。注意 ：染色體外遺傳基因的概念：即細菌的質(zhì)粒、真核生物的線粒體、高等植物的葉綠體等所含有的DNA和功能基因。 2）結構簡練3）存在轉(zhuǎn)錄單元：n 原核DNA序列中功能相關的基因叢集在基因組的特定部位，形成轉(zhuǎn)錄單元，它們可被一起轉(zhuǎn)錄為可翻譯多個蛋白質(zhì)的mRNA分子，這種mRNA叫多順反子mRNA。注意：原核生物的mRNA是多順反子mRNA；真核生物mRNA是單順反子mRNA4）有重疊基因：在一些細菌和

6、動物病毒中同一段DNA能攜帶兩種不同蛋白質(zhì)的信息。6.真核生物基因組的結構特點n 真核基因組龐大n 存在大量的重復序列n 90%以上為非編碼序列 n 轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物為單順反子n 斷裂基因，含有內(nèi)含子n 有大量順式作用元件（見第八章）n 存在大量的DNA多態(tài)性n 具有端粒結構第二節(jié) DNA的結構1.DNA的一級結構： 指四種核苷酸(dAMP、dCMP、dGMP、dTMP)按照一定的排列順序，通過磷酸二酯鍵連接形成的多核苷酸，也稱為堿基順序2. DNA的二級結構定義：指兩條多核苷酸鏈反向平行盤繞所產(chǎn)生的雙螺旋結構。3.DNA雙螺旋結構模型的要點： 脫氧核糖和磷酸通過3,5磷酸二酯鍵交互連接，成為螺旋鏈的

7、骨架。 堿基互補配對 螺旋參數(shù)：螺旋直徑nm。螺旋每旋轉(zhuǎn)一周10對堿基，每個堿基的旋轉(zhuǎn)角度為36；螺距3.4nm；堿基平面之間的距離為0.34nm。 大溝小溝 ：大溝(2. 2nm)小溝(1. 2nm)4.維持DNA雙螺旋的力：氫鍵、堿基堆集力（包括疏水作用力和范德華力。）、磷酸基團間的靜電斥力、堿基分子內(nèi)能 總之: 氫鍵和堿基堆集力有利于DNA維持雙螺旋結構，而靜電斥力和堿基分子內(nèi)能則不利于DNA維持雙螺旋結構。5.雙螺旋結構的基本形式 ： A，B，Z型雙螺旋Z-DNA有什么生物學意義呢?n Z-DNA在熱力學上是不利的。帶負電荷的磷酸根距離太近，產(chǎn)生靜電排斥。n DNA鏈的局部不穩(wěn)定區(qū)的存

8、在就成為潛在的解鏈位點。n DNA解鏈是DNA復制和轉(zhuǎn)錄等過程中必要的環(huán)節(jié)，因此Z-DNA的結構與基因表達調(diào)控有關。6. DNA的超螺旋結構(三級結構)超螺旋的類型：負超螺旋、松弛DNA、正超螺旋（轉(zhuǎn)化相關物質(zhì)：拓撲異構酶、溴化乙錠）超螺旋的意義：超螺旋形式是DNA分子復制和轉(zhuǎn)錄的需要； 超螺旋可使DNA分子形成高度致密的狀態(tài)從而 得以容納于有限的空間。7. DNA的理化性質(zhì)-變性和復性常用的變性方法：熱變性、堿變性核酸變性程度的鑒定紫外測定法：第三節(jié) DNA的復制概述1 DNA復制的基本機理半保留復制DNA半保留復制的意義：保證DNA代謝的穩(wěn)定性。穩(wěn)定性是相對的，變異是絕對的2 DNA復制的

9、起點、方向和速度1)起點：復制子: 從復制原點（ori ）到終點，組成一個復制單位。原核生物：只有一個復制子真核生物: 多個復制子2)方向：雙向等速復制：大多數(shù)生物體內(nèi)DNA。單向進行：有些病毒（如腺病毒等）、質(zhì)粒DNA及線粒體DNA。不對稱復制：在一定時期內(nèi)DNA只復制一條鏈的情況。如線粒體的D-環(huán)復制和噬菌體的滾環(huán)復制方式。3 復制的幾種方式1) 線狀DNA雙鏈的復制2) 環(huán)狀DNA雙鏈的復制：型、滾環(huán)復制、D環(huán)思考：n 原核生物基因組特點。n DNA雙螺旋結構模型的要點？n DNA的變性和復性？n DNA復制的幾種方式。第四節(jié) 原核生物和真核生物DNA復制特點1 原核生物復制的特點1)

10、DNA雙螺旋的解旋解旋酶 (helicase)：解開氫鍵，形成單鏈。利用ATP水解獲得的能量來打斷氫鍵；二聚體或六聚體形式存在；作用方向：大部分為53,單鏈結合蛋白（SSBP）：功能：穩(wěn)定單鏈DNA。特點：SSBP與螺旋酶不一樣，不具備酶的活性，不和ATP結合。SSBP可以重復使用DNA拓撲異構酶(DNA topoisomerase)：既能水解 、又能連接磷酸二酯鍵DNA拓撲異構酶功能：在DNA復制時，拓撲酶可松馳超螺旋，有利于復制叉的前進。DNA復制完成后，拓撲酶可將DNA分子引入超螺旋，使DNA形成染色質(zhì)。2) DNA復制的引發(fā) 引發(fā)：DNA復制需要合成RNA引物，這段RNA引物的合成稱為

11、引發(fā)。 DNA復制為什么需要引物(Primer)？答案：DNA聚合酶只能催化dNTP到已有核酸鏈的游離3-OH上，而不能從游離核苷酸起始DNA鏈的合成。3) 岡崎片段與半不連續(xù)復制4) 復制的終止：5) DNA聚合酶 2 真核生物復制的特點1）多個復制子，雙向復制2）復制子相對較小3）復制終止通過復制叉的相遇而終止4）復制起點為自主復制序列（ARS） 3 DNA復制的調(diào)控原核生物和真核生物DNA復制的比較 相同點：1）半保留復制方式 2）半不連續(xù)復制3） DNA 螺旋酶, SSBP4） RNA 引物不同點：1） 復制起點（單、多）2）復制子（大小、多少）3）復制叉移動的速度 4）岡崎片段的大小

12、5）端粒和端粒酶6）DNA聚合酶7）引物酶思考題名詞解釋 復制子 半保留復制 崗崎片段簡答題1. DNA復制為何選擇RNA作為引物？2. 大腸桿菌DNA復制起始過程如何，有哪些因子參與？3. 原核生物DNA復制的形式有哪幾類？4. 真核與原核復制的比較第五節(jié) DNA的修復1 錯配修復2 切除修復（堿基、核甘酸）3 重組修復4 DNA直接修復5 SOS系統(tǒng): SOS修復是指DNA受到嚴重損傷、細胞處于危急狀態(tài)時所誘導的一種DNA修復方式，修復結果只是能維持基因組的完整性，提高細胞的生成率，但留下的錯誤較多，故又稱為錯誤傾向修復，細胞有較高的突變率。SOS反應是生物在不利環(huán)境中求得生存的一種基本功

13、能。對原核生物將會產(chǎn)生高變異，對高等動物則是致癌的。第六節(jié) DNA的轉(zhuǎn)座1.轉(zhuǎn)座子（transponson,簡稱Tn）, 又稱易位子，是指存在于染色體DNA上可以自主復制和位移的一段DNA序列。2.轉(zhuǎn)座子類型： 細菌轉(zhuǎn)座子1）IS （插入序列2) Tn （復合轉(zhuǎn)座子）3）TnA （TnA family） 真核生物轉(zhuǎn)座子特點：（1）兩端有IR（2）內(nèi)部有轉(zhuǎn)座酶等基因；3.轉(zhuǎn)座的遺傳學效應：引起插入突變、產(chǎn)生新基因、引起染色體畸變、引起生物進化4.玉米中控制因子家族1)自主性元件： Ac 有自主剪接和轉(zhuǎn)座的能力。2) 非自主性元件：Ds單獨存在是穩(wěn)定的；不能自發(fā)地轉(zhuǎn)座，當基因組中存在與非自主性元件

14、同家族的自主性元件時，它才具備轉(zhuǎn)座功能，成為與自主性因子相同的轉(zhuǎn)座子，不論這自主元件位于何處。問答題 什么是轉(zhuǎn)座子？轉(zhuǎn)座子有哪幾種類型？ 什么叫做Ds-Ac因子？ 錯配修復和切除修復的機制。第三章 生物信息的傳遞（上）從DNA到RNA1. 基本概況編碼鏈與模板鏈:與mRNA序列相同的那條DNA鏈稱為編碼鏈（有意義鏈、正(+)鏈 ） ；將另一條根據(jù)堿基互補原則指導mRNA合成的DNA鏈稱為模板鏈（無意義鏈、負(-)鏈）。結構基因： DNA分子上轉(zhuǎn)錄出RNA的區(qū)段，稱為結構基因。轉(zhuǎn)錄單元: 一段從啟動子開始至終止子結束的DNA序列。RNA合成的基本特征：1) 53 方向；2) 底物三磷酸核苷酸（N

15、TP）3) 不對稱轉(zhuǎn)錄，以單鏈DNA為模板。4) 不需要引物，合成是連續(xù)的。5) 對一個基因組來說，轉(zhuǎn)錄只發(fā)生在一部分基因，且每個基因的轉(zhuǎn)錄都受到相對獨立的控制。2. 轉(zhuǎn)錄的基本過程1）模板識別 :與原核生物的不同，真核生物的RNA聚合酶不能直接識別基因的啟動子區(qū)，需要一些被稱為轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子的輔助蛋白質(zhì)按特定順序結合于啟動子上，RNA聚合酶才能與之相結合并形成復雜的前起始復合物，以保證有效地起始轉(zhuǎn)錄。2)轉(zhuǎn)錄起始3)轉(zhuǎn)錄延伸：即是RNA聚合酶釋放因子離開啟動子后，核心酶沿著模板DNA移動并使新生RNA鏈不斷伸長的過程。4)轉(zhuǎn)錄終止 3. 轉(zhuǎn)錄機器的主要成分轉(zhuǎn)錄酶:原核生物的RNA聚合酶、真核生

16、物的RNA聚合酶(RNA pol、RNA pol、RNA pol )轉(zhuǎn)錄復合物思考： RNA聚合酶如何找到DNA上需要轉(zhuǎn)錄的那個基因的特異性啟動子？s 因子功能特點（1） 因子負責模板鏈的選擇和轉(zhuǎn)錄的起始（2）提高RNA聚合酶對啟動子區(qū)的親和力（3） 因子不參與轉(zhuǎn)錄延伸過程，在轉(zhuǎn)錄起始后RNA聚合酶上釋放出來n 只有全酶才能在正確位置起始轉(zhuǎn)錄。核心酶能在DNA模板上合成RNA，但不能在正確位置起始轉(zhuǎn)錄。 核心酶和全酶的區(qū)別：核心酶沒有因子4. 啟動子與轉(zhuǎn)錄過程1）原核生物的啟動子結構特點：轉(zhuǎn)錄起始點: 常見序列為CAT，A為起始點-10區(qū): 結構特點：保守序列：TATAAT A.T較豐富，易于

17、解鏈。功能：(1) RNA pol結合位點 ；(2) 形成開放啟動復合體；(3) 使RNA pol定向轉(zhuǎn)錄。-35區(qū)：結構特點：其保守序列 TTGACA 與-10序列，相隔16-19bp功能：(1) RNA pol的識別位點。(2) 不同亞基識別不同啟動子，調(diào)控不同基因的轉(zhuǎn)錄起始。增強子 ：具有增加啟動子的作用。增強子的特點： 遠距離效應。 無方向性?？晌挥诎谢虻纳嫌?、下游或內(nèi)部。 順式調(diào)節(jié)。只調(diào)節(jié)位于同一染色體上的靶基因。 無物種和基因特異性?？蛇B接到異源基因上發(fā)揮作用 有組織特異性。需要特定的蛋白因子參與。 有相位性。其作用與DNA的構象有關。2)真核生物的啟動子 核心啟動子：保證RNA

18、聚合酶轉(zhuǎn)錄正常起始所必需的、最少的DNA序列，包括轉(zhuǎn)錄起始位點及轉(zhuǎn)錄起始位點上游TATA區(qū)。作用：選擇正確的轉(zhuǎn)錄起始位點，保證精確起始 上游啟動子元件：控制轉(zhuǎn)錄效率、頻率 其他元件：八堿基區(qū)域、KB元件 、ATF元件 思考：n RNA聚合酶如何找到DNA上的一個特異性的啟動子？n 原核生物啟動子的結構特點？n 真核生物啟動子的結構特點？轉(zhuǎn)錄因子：凡是轉(zhuǎn)錄起始過程必需的蛋白質(zhì)，只要它不是聚合酶的組成成分，就可將其定義為轉(zhuǎn)錄因子（transcription factor, TF).抗終止作用：因子的作用被抵消，使得RNA聚合酶通過終止子繼續(xù)轉(zhuǎn)錄后面的基因5. 原核生物與真核生物mRNA的特征比較原

19、核生物mRNA的特征 mRNA轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物是成熟的，不需修飾即可 直接進行翻譯； 半衰期短 多以多順反子的形式存在5 端無“帽子”結構， 3 端沒有或只有較短的poly（A）結構。無內(nèi)含子，mRNA是連續(xù)的S D 序列：使 rRNA正確定位于起始密碼子真核生物mRNA的特征 5 端存在“帽子”結構 多數(shù)mRNA 3 端具有poly（A）尾巴（組蛋白除外） 以單順反子的形式存在 前體mRNA有內(nèi)含子，是斷裂基因。注意：單順反子mRNA：只編碼一個蛋白質(zhì)的mRNA。多順反子mRNA：編碼多個蛋白質(zhì)的mRNA。5端帽子結構的功能：a. 翻譯起始的必要結構，b. 增加mRNA的穩(wěn)定性c. 有助于mRNA越

20、過核膜polyA尾巴的功能: 與mRNA從細胞核轉(zhuǎn)送到細胞質(zhì)有關。穩(wěn)定mRNA結構，保持生物半衰期。與真核mRNA的翻譯效率有關：6. 內(nèi)含子的剪接、編輯、再編碼及化學修飾核酶(ribozyme) (核糖核酸酯酶)：具有催化功能的RNA分子。作用特點：核酶既是催化劑又是底物，隨著反應最終消失。思考題名詞解釋：轉(zhuǎn)錄單位、轉(zhuǎn)錄起點、啟動子、終止子簡答題：1、簡述s 因子在轉(zhuǎn)錄起始中的作用2、簡述原核生物基因啟動子的結構3、簡述原核生物轉(zhuǎn)錄終止的兩種機制4. RNA聚合酶II的啟動子有哪些基本元件，各元件的作用是什么？5.堿基替換編輯、插入編輯與點突變（堿基替換、堿基增加）有何不同？6.真核生物轉(zhuǎn)錄

21、和原核生物轉(zhuǎn)錄的差異？7.轉(zhuǎn)錄和復制都是合成的過程，二者有何不同？8.內(nèi)含子的“功能”及其在生物進化中的地位。 9.核酶的意義和應用有哪些？ 10.RNA在生物進化中的地位？第四章 生物信息的傳遞-從mRNA到蛋白質(zhì) 遺傳密碼三聯(lián)子 1 遺傳密碼n 遺傳密碼（genetic code）： mRNA中蘊藏遺傳信息的堿基順序。2 遺傳密碼的性質(zhì) ? （1）密碼的連續(xù)性 （2）密碼的簡并性 （3）密碼的通用性和特殊性 （4）密碼子的擺動性密碼子和tRNA數(shù)量n 如果有幾個密碼子同時編碼一個氨基酸，凡是第一、二位堿基不同的密碼子都對應于各自獨立的tRNA。n 第一、二位堿基相同的密碼子，則共用一種tR

22、NA。 tRNA的結構、功能與種類1.tRNA的空間結構（1） 三葉草的二級結構a、氨基酸接受臂: 功能：負責攜帶氨基酸。b、TC臂: 功能：負責和核糖體上的rRNA 識別結合；c、 反密碼子臂: 功能：負責對mRNA上的密碼子的識別與配對。d、D環(huán): 功能：起連接作用e、額外環(huán): 功能：在tRNA三維結構中連接兩個區(qū)域（D環(huán)-反密碼子環(huán)和TC-受體臂）。f、 含豐富的稀有堿基: 每個tRNA分子至少含有2個稀有堿基，最多有19個 （2） “ L”形三級結構2 tRNA的功能1) 解讀mRNA的遺傳信息2) 運輸?shù)墓ぞ?，運載氨基酸3 tRNA的種類:起始tRNA和延伸tRNA; 同工tRNA;

23、 校正tRNAAA-tRNA合成酶的功能：1) 能識別tRNA。2) 能識別氨基酸，它對兩者都具有高度的專一性。 核糖體的結構與功能 核糖體發(fā)揮生物學功能的5個活性位點 mRNA結合位點； 結合AA-tRNA位點（A位）； 結合肽基 tRNA位點（P位）； 空載tRNA移出位點（E位）； 形成肽鍵的位點 (轉(zhuǎn)肽酶中心) 。核糖體的功能小亞基: 負責對模板mRNA進行序列特異性識別大亞基: 負責攜帶AA-tRNA、肽鍵的形成等 蛋白質(zhì)合成的過程 1) 氨基酸的活化氨基酸 ATP 氨基酰-AMP PPi 氨基酰-AMPtRNA 氨基酰-tRNA AMP2) 翻譯的起始a) 核糖體大小亞基分離b)

24、30S小亞基通過SD序列與mRNA模板相結合。c) 起始 tRNA 的結合d) 70S 起始復合物形成 起始因子生物學活性IF-1防止tRNA過早與核糖體A位點結合。IF-2幫助fMet-tRNAfmet與30S小亞基結合IF-3與30S小亞基結合，防止過早與50S亞基結合促進fMet-tRNAfmet向P位點遷移3) 肽鏈的延伸l AA-tRNA與核糖體結合(進位): 主要是密碼子-反密碼子的識別；需要消耗GTP，并需EF-Tu、EF-Ts兩種延伸因子l 肽鍵的生成:l 移位。核糖體向mRNA3端方向移動一個密碼子。需要消耗GTP，并需EF-G延伸因子。4) 肽鏈的終止：肽鏈釋放， tRNA

25、逐出，核糖體與mRNA解聚。mRNA的信息閱讀：5端向3端，肽鏈延伸：從N端到C端。真核與原核蛋白質(zhì)合成的異同 真核 原核 核糖體 80S 70S 含蛋白數(shù)量 多于80 少于60 起始tRNA tRNA met tRNAfmet 啟動 eIF十多種 IF三種 小亞基先與tRNA結合 先與mRNA結合延長 EF1,EF2 EF-Tu EF-Ts EF-G 終止 RF RF1，RF2，RF3 5) 蛋白質(zhì)前體的加工l N-端f-Met或Met的切除l 二硫鍵的形成l 特定氨基酸的化學修飾l 切除新生肽鏈中的非功能片段l 蛋白質(zhì)的空間折疊分子伴侶：能在細胞內(nèi)輔助新生肽鏈正確折疊的一類蛋白質(zhì)。分為兩類

26、：熱休克蛋白家族、伴侶素家族 蛋白質(zhì)的運轉(zhuǎn)機制翻譯運轉(zhuǎn)同步機制：分泌蛋白質(zhì)大多是以同步機制運輸?shù)摹７g后運轉(zhuǎn)機制：由細胞質(zhì)進入細胞器的蛋白質(zhì)大多是以翻譯后運轉(zhuǎn)機制運輸?shù)?。第五、六?分子生物學研究法(略)第七章 基因表達與調(diào)控（上）原核基因表達調(diào)控模式 緒論1 基因表達的方式永久性表達：指不大受環(huán)境變動而變化的一類基因表達。維持細胞最低限度功能所不可少的基因。 適應性表達：指環(huán)境的變化容易使其表達水平變動的一類基因表達。應環(huán)境條件變化基因表達水平增高的現(xiàn)象，這類基因被稱為可誘導的基因；隨環(huán)境條件變化而基因表達水平降低的現(xiàn)象相應的基因被稱為可阻遏的基因。 2 基因表達調(diào)控的生物學意義n 適應環(huán)境

27、、維持生長和增殖（原核、真核）n 維持個體發(fā)育與分化（真核 ） 原核生物基因調(diào)控總論操縱子：是基因表達的協(xié)調(diào)單位，由啟動子、操縱基因及其所控制的一組功能上相關的結構基因所組成。操縱基因受調(diào)節(jié)基因產(chǎn)物的控制。 操縱子的基本組成： 結構基因: Z Y A 調(diào)控基因：I 操縱基因：O 啟動子: P 終止子： T調(diào)控基因結構基因（structural gene）：編碼蛋白質(zhì)或RNA的任何基因。調(diào)控基因（regulator gene）：參與其他基因表達調(diào)控的RNA或蛋白質(zhì)的編碼基因。操縱基因（operator gene，O）：調(diào)控蛋白特異性結合的一段DNA序列；n 啟動子 (promoter, P) ：

28、能被RNA聚合酶識別、結合并啟動基因轉(zhuǎn)錄的一段DNA序列。n 終止子(terminator, T) ：給予RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄終止信號的DNA序列。負轉(zhuǎn)錄調(diào)控:在沒有調(diào)控蛋白質(zhì)存在時基因是表達的，加入這種調(diào)控蛋白質(zhì)后基因表達活性便被關閉。相應的調(diào)控蛋白稱為阻遏蛋白；正轉(zhuǎn)錄調(diào)控:如果在沒有調(diào)控蛋白質(zhì)存在時基因是關閉的，加入這種調(diào)控蛋白質(zhì)后基因活性就被開啟。相應的調(diào)控蛋白稱為激活蛋白。n 可誘導調(diào)控：在某些物質(zhì)的誘導下使基因活化。 n 可阻遏調(diào)控：基因平時是開啟的，處在產(chǎn)生蛋白質(zhì)或酶的工作過程中，由于一些特殊代謝物或化合物的積累而將其關閉，阻遏了基因的表達。n 輔阻遏物(corepressor)：作用

29、于調(diào)控蛋白，引起基因表達阻抑的小分子物質(zhì)。n 誘導物（inducer）：作用于調(diào)控蛋白，引起誘導發(fā)生的小分子物質(zhì)。n 效應物（effector）：在操縱子系統(tǒng)中某些特定的物質(zhì)能與調(diào)控蛋白結合，使調(diào)控蛋白的空間構像發(fā)生變化，從而改變其對基因轉(zhuǎn)錄的影響的特定物質(zhì)。n 安慰誘導物：如果某種物質(zhì)能夠促使細菌產(chǎn)生酶而本身又不被分解，這種物質(zhì)被稱為安慰誘導物，如IPTG（異丙基-D-硫代半乳糖苷）。 乳糖操縱子(lac)與負控誘導系統(tǒng)代謝激活蛋白 （catabolite activator protein , CAP）由Cap基因編碼，能與cAMP形成復合物。結合cAMP后成為有活性的CAP，稱為CRP腺

30、苷酸環(huán)化酶ATP campCAP只有與cAMP結合才有活性，而cAMP 受葡萄糖水平的控制。 葡萄糖含量高- cAMP水平低 葡萄糖含量低- cAMP水平高葡萄糖效應:酵解途徑中某些代謝產(chǎn)物是cAMP活性的抑制劑。因此，葡萄糖效應又叫降解物的遏阻效應。 色氨酸操縱子與負控阻遏系統(tǒng)色氨酸t(yī)rp操縱子的結構ABCDEP啟動子 O操縱子 L前導序列 trpAE為結構基因 t終止子 trpR調(diào)控基因前導序列 trp L :在trp mRNA 5端trpE基因的起始密碼前一個長162bp的mRNA片段。起著隨色氨酸濃度升高降低轉(zhuǎn)錄的作用；弱化子(attenuator, a ) ：也稱內(nèi)部終止子， DNA

31、中可導致轉(zhuǎn)錄過早終止的一段核甘酸序列。弱化作用要具備三個重要的條件：1) 前導序列中要有相應氨基酸的密碼子2) 具備四組配對區(qū)3) 轉(zhuǎn)錄和翻譯必須耦聯(lián)色氨酸t(yī)rp操縱子的結構特點?(1)調(diào)控基因trpR和trpABCDE不連鎖；(2)操縱基因在啟動子內(nèi)(3)啟動子和結構基因不直接相連，二者被前導序列 (Leader) 所隔開 (4)有弱化子trp操縱子的調(diào)控系統(tǒng)1）無Trp時：阻遏物 不結合操縱基因當缺乏色氨酸時,該操縱子開放表達2）有Trp時：阻遏物+Trp 結合操縱基因當存在色氨酸時，該操縱子關閉轉(zhuǎn)錄水平上其它調(diào)控:n 因子的調(diào)節(jié)作用n 組蛋白類似蛋白的調(diào)節(jié)作用n 轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子的作用n 抗

32、終止因子的調(diào)節(jié)作用 轉(zhuǎn)錄后調(diào)控1.mRNA自身結構元件對翻譯起始的調(diào)節(jié)1) 起始密碼子的調(diào)節(jié): AUG 最常用的起始密碼子2) SD序列的調(diào)控: SD序列與核糖體和mRNA的結合有關。2.mRNA穩(wěn)定性對轉(zhuǎn)錄水平的影響3.調(diào)節(jié)蛋白的調(diào)控作用4.反義RNA的調(diào)節(jié)作用反義RNA 通過互補的堿基與特定的mRNA結合，并改變所配對mRNA分子的構象，導致翻譯過程被開啟或者關閉，也可能導致目標mRNA分子的快速降解。5.稀有密碼子對翻譯的影響: 影響蛋白質(zhì)合成的總量6.重疊基因?qū)Ψg的影響7.翻譯的阻遏: QB噬菌體復制酶可作為翻譯阻遏物對 基因表達進行調(diào)控。8.魔斑核苷酸水平對翻譯的影響當大腸桿菌處于

33、氨基酸饑餓時，在體內(nèi)出現(xiàn)兩種異常的核苷酸，人們稱之為魔斑I和魔斑II。后來才知道，魔斑I就是 ppGpp，魔斑II就是 pppGpp。ppGpp：鳥苷四磷酸 pppGpp：鳥苷五磷酸 有時候合寫為(p)ppGpp第八章 基因的表達與調(diào)控(下)真核基因表達調(diào)控的一般規(guī)律真核生物基因調(diào)控可分為兩大類：瞬時調(diào)控或稱可逆性調(diào)控; 發(fā)育調(diào)控或稱不可逆調(diào)控 真核生物的基因結構和轉(zhuǎn)錄活性 1.真核與原核生物基因結構和轉(zhuǎn)錄翻譯的差異？ 單順反子 核小體 不轉(zhuǎn)錄區(qū)域和內(nèi)含子 基因重排和基因擴增 轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)區(qū) 轉(zhuǎn)錄和翻譯的時空間隔 成熟和剪接2. 基因家族:真核生物的基因組中有很多來源相同、結構相似、功能相關的基因

34、，將這些基因稱為基因家族。 3. 內(nèi)含子: 指存在于原始轉(zhuǎn)錄物或基因組DNA中，但不存在于成熟mRNA、rRNA或tRNA中的那部分核苷酸序列。4.真核生物DNA水平上的基因調(diào)控:a) 染色質(zhì)結構的影響:轉(zhuǎn)錄前，染色質(zhì)在特定區(qū)域解旋松弛，核小體結構的消除或改變，形成自由DNA。b) 基因擴增: 是指某些基因的拷貝數(shù)專一性大量增加的現(xiàn)象，它使細胞在短期內(nèi)產(chǎn)生的基因產(chǎn)物以滿足生長發(fā)育的需要，是基因活躍的一種方式。c) 基因重排和移位: 基因重排是將一個基因從遠離啟動子的地方移到距它很近的位點從而啟動轉(zhuǎn)錄。d) 基因丟失: 在細胞分化過程中，丟掉某些基因而去除其活性。5.DNA甲基化抑制基因轉(zhuǎn)錄的機

35、理DNA甲基化能引起染色質(zhì)結構、DNA構象、DNA穩(wěn)定性及DNA與蛋白質(zhì)相互作用方式的改變，從而控制基因表達。 真核生物基因轉(zhuǎn)錄機器的主要組成1） 啟動子：核心啟動子：指保證RNA聚合酶II轉(zhuǎn)錄正常起始所必需的、最少的DNA序列，如轉(zhuǎn)錄起始點和上游的TATA框；功能：確定轉(zhuǎn)錄起始位點并產(chǎn)生基礎水平的轉(zhuǎn)錄上游啟動子成分UPE：如CAAT框，GC框等；功能：調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄起始的頻率，提高轉(zhuǎn)錄效率。增強子 ：指能使與它連鎖的基因轉(zhuǎn)錄頻率明顯增加的DNA序列。增強子的特性？A、增強效應十分明顯。B、增強效應與其位置和取向無關。C、大多為重復序列（50bp）。D、其增強效應有嚴密的組織和細胞特異性,與特定蛋白因子相互作用才能發(fā)揮功能。E、沒有基因?qū)Ｒ恍?，可以在不同的基因組合上表現(xiàn)增強效應；F、許多增強子還受外部信號的調(diào)控。增強子的作用原理？（1）影響模板附近的DNA結構 （2）將模板固定在細胞核內(nèi)特定位置（3）可能作為反式作用因子或RNA聚合酶II進入染色質(zhì)結構的“入口”。順式作用元件：影響自身基因表達活性的非編碼DNA序列。如：真核生物啟動子和增強子反式作用因子