《蛋白質(zhì)工程》word版

1、基因（gene）：指編碼RNA和蛋白質(zhì)序列信息及表達(dá)這些信息所必需的全部核苷酸序列?；蚪M（genome）：一個細(xì)胞或生物體所載的全部遺傳信息。基因組學(xué)（genomics）：闡明整個基因組結(jié)構(gòu)與功能及基因之間相互作用。轉(zhuǎn)錄組學(xué)（transcriptomics）：全面了解基因組的整體轉(zhuǎn)錄情況及調(diào)控。斷裂基因（splite gene）： 真核生物結(jié)構(gòu)基因，由若干個編碼區(qū)和非編碼區(qū)互相間隔開但又連續(xù)鑲嵌而成，去除非編碼區(qū)再連接后，可翻譯出由連續(xù)氨基酸組成的完整蛋白質(zhì)。外顯子(expressed region)：是真核生物基因的一部分，它在剪接(Splicing)后仍會被保存下來，并出可在蛋白質(zhì)生物合

2、成過程中被表達(dá)為蛋白質(zhì)。外顯子是最后出現(xiàn)在成熟RNA中的基因序列，又稱表達(dá)序列。內(nèi)含子（introns）：在轉(zhuǎn)錄后的加工中，從最初的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物除去的內(nèi)部的核苷酸序列。啟動子:指與RNA聚合酶結(jié)合的DNA序列（20-300bp），包括識別位點(diǎn)、結(jié)合位點(diǎn)和轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)。啟動子具有方向性，一般位于上游。不同基因的啟動子之間存在一定的保守性，稱為一致序列或保守序列（consensus sepuence）。位于轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)上游，由轉(zhuǎn)錄因子識別和結(jié)合并決定RNA Pol結(jié)合和轉(zhuǎn)錄起始的核苷酸序列多數(shù)啟動子位于真核細(xì)胞基因轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)的上游（-100-200），啟動子本身通常不被轉(zhuǎn)錄。少數(shù)啟動子（如編碼tRNA基因的

3、啟動子）位于轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)的下游，這些DNA序列可以被轉(zhuǎn)錄。終止子(terminator)和Poly A加尾信號（ polyadenylation signal ）:加尾信號為3端下游的AATAAA序列；其下游有一個反向重復(fù)序列，形成發(fā)夾結(jié)構(gòu)，使轉(zhuǎn)錄終止；加尾信號和反向重復(fù)序列稱為終止子。依賴因子的轉(zhuǎn)錄終止:因子：因子是由相同亞基組成的六聚體蛋白質(zhì)，亞基分子量46kD。因子能結(jié)合RNA，又以對poly C的結(jié)合力最強(qiáng)。因子還有ATP酶活性和解螺旋酶(helicase)的活性。 目前認(rèn)為，因子終止轉(zhuǎn)錄的作用是：與RNA轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物結(jié)合，結(jié)合后因子和RNA聚合酶都可發(fā)生構(gòu)象變化，從而使RNA聚合酶停頓，解

4、螺旋酶的活性使DNA/RNA雜化雙鏈拆離，利于產(chǎn)物從轉(zhuǎn)錄復(fù)合物中釋放 。非依賴 Rho因子的轉(zhuǎn)錄終止DNA模板上靠近終止處，有些特殊的堿基序列，轉(zhuǎn)錄出RNA后，RNA產(chǎn)物形成特殊的結(jié)構(gòu)來終止轉(zhuǎn)錄。近終止區(qū)的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物形成發(fā)夾(hairpin)結(jié)構(gòu)是非依賴因子終止的普遍現(xiàn)象。 莖環(huán)結(jié)構(gòu)使轉(zhuǎn)錄終止的機(jī)理：使RNA聚合酶變構(gòu)，轉(zhuǎn)錄停頓；使轉(zhuǎn)錄復(fù)合物趨于解離，RNA產(chǎn)物釋放。增強(qiáng)子（enhancer）增強(qiáng)真核基因啟動子工作效率，決定著每一個基因在細(xì)胞內(nèi)的表達(dá)水平。能夠在相對于啟動子的任何方向和位置（上游或者下游）上發(fā)揮這種增強(qiáng)作用，大部分位于上游。增強(qiáng)子序列距離所調(diào)控基因距離近者幾十個堿基對，遠(yuǎn)的可達(dá)幾

5、千個堿基對。常與啟動子有交錯，有時也可位于內(nèi)含子之中。不同的增強(qiáng)子序列結(jié)合不同的調(diào)節(jié)蛋白。沉默子：是抑制基因轉(zhuǎn)錄的特定DNA序列，當(dāng)其結(jié)合一些反式作用因子時對基因的轉(zhuǎn)錄起阻遏作用，使基因沉默。絕緣子： 位于啟動子與正負(fù)調(diào)控元件之間，為一種邊界元件。絕緣子本身對基因的表達(dá)既沒有正效應(yīng)，也沒有負(fù)效應(yīng)，其作用是不讓其他調(diào)控元件對基因的活化效應(yīng)或失活效應(yīng)發(fā)生作用。反應(yīng)元件（response element）：是啟動子或增強(qiáng)子的上游元件，通常位于啟動子附近、啟動子內(nèi)或增強(qiáng)子區(qū)域。能介導(dǎo)基因?qū)?xì)胞外的某種信號產(chǎn)生反應(yīng)的DNA序列?；蚪M（genome）：細(xì)胞或生物體中，一套完整單倍體的遺傳物質(zhì)的總和稱為基

6、因組。真核生物基因組包括一套完整單倍體DNA（染色體DNA）和線粒體DNA的全部序列某些病毒的基因組由RNA組成?；蚪M的大小有巨大差別：C值：單倍體基因組中的全部DNA的量。單位：bp（堿基對）不同生物基因組的結(jié)構(gòu)與組織形式也明顯不同：原核生物的基因組一般較小，結(jié)構(gòu)比較簡單；病毒基因組的大小和結(jié)構(gòu)差異較大；真核生物基因組一般較龐大，但結(jié)構(gòu)基因在基因組中所占的比例較小，其中編碼序列更小，且存在大量重復(fù)序列（人的基因組中只有23% 的DNA序列是編碼序列）。不同生物基因組的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：真核基因組：人類基因組貯存于染色體和線粒體中人單倍體基因組DNA約為3109bp由染色體DNA和染色體外DNA（細(xì)

7、胞器DNA）構(gòu)成細(xì)胞器DNA通常是環(huán)狀DNA分子，位于核外人類基因組中90%序列可以轉(zhuǎn)錄編碼序列：凡是可以轉(zhuǎn)錄出RNA的序列均屬于編碼序列2%的編碼序列會翻譯成蛋白質(zhì)，其他為非編碼RNA（non-coding RNA，ncRNA1.高度重復(fù)序列重復(fù)頻率105，占人類基因組長度的20%1）反向重復(fù)序列（inverted repeat）兩個順序相同的拷貝在DNA鏈上呈反向排列，又稱回文結(jié)構(gòu)（palindrome）占人類基因組5%，可能與復(fù)制、轉(zhuǎn)錄調(diào)控有關(guān)。衛(wèi)星DNA（satellite DNA）存在于間隔DNA和內(nèi)含子中的非編碼區(qū)重復(fù)序列，具有固定的重復(fù)單位，首尾相連。2.中度重復(fù)序列重復(fù)頻率為1

8、03-105，占人類基因組長度的35%1）短分散重復(fù)序列：Alu家族。Alu家族為靈長類基因組所特有，可作為天然標(biāo)記長約300bp，重復(fù)30-50萬次，在170bp處有個限制性內(nèi)切酶AluI的酶切位點(diǎn)。2）長分散重復(fù)序列3.單拷貝序列/低度重復(fù)序列在單倍體基因組中只出現(xiàn)一次或數(shù)次，大多數(shù)蛋白質(zhì)編碼基因編碼酶、激素、受體、結(jié)構(gòu)蛋白和調(diào)節(jié)蛋白等。假基因：指與某些有功能的基因結(jié)構(gòu)類似，但不能表達(dá)產(chǎn)物的基因，由功能基因發(fā)生突變或者cDNA插入所致。線粒體DNA：mtDNA編碼的RNA和多肽有：線粒體核糖體中2種rRNA(12S及16S)，22種tRNA，13種多肽。 線粒體DNA的特點(diǎn)：遺傳物質(zhì)不為核

9、膜所包被。DNA不為蛋白質(zhì)所壓縮?；蚪M沒有包含那么多非編碼區(qū)域（調(diào)控區(qū)域或“內(nèi)含子”）。一些密碼子與通用密碼子不同。一些堿基為兩個不同基因的一部分：某堿基作為一個基因的末尾，同時作為下一個基因的開始。很多基因沒有完整的終止密碼，以T或者TA結(jié)尾。原核基因組：轉(zhuǎn)位因子 轉(zhuǎn)位因子（transposable element） 即可移動的基因成分（可移動基因，movable gene mob），是指能夠在一個DNA分子內(nèi)部或兩個DNA分子之間移動的DNA片段。在細(xì)菌中指在質(zhì)粒和染色體之間或在質(zhì)粒和質(zhì)粒之間移動的DNA片段（文獻(xiàn)上有時形象地稱其為是跳躍基因，jumping gene）。轉(zhuǎn)位也是DNA重

10、組的一種形式。（一）轉(zhuǎn)位因子的種類及特征 原核生物：插入序列，轉(zhuǎn)座子及可轉(zhuǎn)座的噬菌體。 1.插入序列（insertion sequence,IS）： 不含有其它編碼蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)基因，本身沒有表型效應(yīng)，但會使該基因發(fā)生失活，或者極性效應(yīng)。2.轉(zhuǎn)座子（transposon,Tn）是一類較大的可移動成分，除轉(zhuǎn)座相關(guān)基因外，尚含有其它基因，如抗藥基因等。3.可轉(zhuǎn)座的噬菌體（transposable phage）(1)包括Mu和D108兩種噬菌體，是一類溫和噬菌體。(2)感染細(xì)菌后，可以整合到細(xì)菌染色體中，插入位點(diǎn)是隨機(jī)的（而入phage插入位點(diǎn)是專一的），可以插到結(jié)構(gòu)基因內(nèi)部，引起突變。（三）轉(zhuǎn)位的遺傳

11、效應(yīng)1.基因重排 可能產(chǎn)生1個新的蛋白分子等，基因重排是進(jìn)化的動力。2.基因突變 插入到基因內(nèi)部，可引起插入失活。3.插入位點(diǎn)引入新的基因 如引進(jìn)抗藥基因。病毒基因組 種類單一；單倍體基因組：每個基因組在病毒中只出現(xiàn)一次；形式多樣；大小不一；基因重疊；動物/細(xì)菌病毒與真核/原核基因相似：內(nèi)含子；具有不規(guī)則的結(jié)構(gòu)基因；基因編碼區(qū)無間隔：通過宿主及病毒本身酶切；無帽狀結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)基因沒有翻譯起始序列。質(zhì)粒DNA獨(dú)立于染色體外的有自我復(fù)制能力的雙鏈環(huán)形DNA，會賦予細(xì)胞新的表型質(zhì)粒的特點(diǎn)：分子相對較小 （在5kb左右，比較穩(wěn)定，不易受物理因素的損傷，此外，較小的質(zhì)粒一般有較高的拷貝數(shù)。）含有高效的自主

12、復(fù)制成分（有復(fù)制起始點(diǎn)，利用細(xì)菌染色體DNA復(fù)制所用的同一套酶系統(tǒng)，在細(xì)菌中獨(dú)立地進(jìn)行自我復(fù)制及轉(zhuǎn)錄。分為低拷貝型（嚴(yán)密控制型）和高拷貝型（松弛控制型）復(fù)制調(diào)控系統(tǒng) 分配系統(tǒng) 細(xì)胞分裂控制系統(tǒng)）不相容性 利用同一復(fù)制系統(tǒng)的不同質(zhì)粒不能穩(wěn)定地和平共處，可稱之為不相容質(zhì)粒，當(dāng)兩個上述質(zhì)粒被導(dǎo)入同一細(xì)胞時，它們在復(fù)制及隨后分配到子細(xì)胞的過程中彼此競爭。最初拷貝數(shù)的微小差異，導(dǎo)致優(yōu)勢質(zhì)粒占絕對上風(fēng)，細(xì)菌生長幾代之后，占少數(shù)的質(zhì)粒將會喪失殆盡，在原始細(xì)胞的后代中可含有兩種質(zhì)粒中的任意一種，但不會兼而有之。4.可轉(zhuǎn)移性：在自然條件下，很多質(zhì)粒都可以通過一種稱為細(xì)菌接合的作用轉(zhuǎn)移到新宿主內(nèi)。5.選擇性標(biāo)記；

13、帶有一個或幾個可供選擇的標(biāo)記，便于對轉(zhuǎn)化株的篩選。 抗生素抗性基因 lac Z基因編碼半乳糖苷酶 X-gal X + gal 無色 藍(lán)色產(chǎn)物 半乳糖 X-gal：5-溴-4-氯-3-吲哚-D-半乳糖苷6. 多個限制性內(nèi)切酶單一切口（多克隆位點(diǎn)）便于外源基因的插入。若處于選擇標(biāo)記基因的內(nèi)部，外源基因片斷插入后會導(dǎo)致該基因失活便于篩選。 結(jié)構(gòu)基因組學(xué)：揭示人類基因組全部DNA序列及組成比較基因組學(xué)：通過模式生物基因組之間和模式生物與人類基因組之間的比較鑒定，為預(yù)測新基因的功能和研究生物進(jìn)化提供依據(jù)。功能基因組學(xué)：利用結(jié)構(gòu)基因組所提供的信息，分析和鑒定基因組中所有基因的功能。遺傳作圖（genetic mapping）：確定連鎖的遺傳標(biāo)志位點(diǎn)在一條染色體上的排列順序及它們之間的相對遺傳距離，用厘摩（cM）表示 。當(dāng)兩個遺傳標(biāo)記之間的重組值為1%時為1cM。限制性片段長度多態(tài)性(RFLP)（restriction fragment length polymorphism)利用特定的限制性內(nèi)切核酸酶 識別切割基因組DNA，得到大小不等的DNA片段，所產(chǎn)生的DNA數(shù)目和各個片段的長度實(shí)際上反映了DNA分子上不同酶切位點(diǎn)的分布情況。單核苷酸多態(tài)性（single nucleotide polymorphism, SNP)指在基因組水平上，由單個核苷酸變異所引起的DNA序列多態(tài)性。不再以“