基因的分子生物学.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流基因的分子生物学.精品文档.第一章 绪论（1名解、1判断、1选择）分子生物学是研究核酸、蛋白质等生物大分子的结构与功能，并从分子水平上阐述蛋白质与核酸、蛋白质与蛋白质之间相互作用的关系及其基因表达调控机理的学科。正向遗传学 功能到基因正向遗传学是指，通过生物个体或细胞的基因组的自发突变或人工诱变，寻找相关的表型或性状改变，然后从这些特定性状变化的个体或细胞中找到对应的突变基因，并揭示其功能。反向遗传学 基因到功能反向遗传学的原理正好相反，人们首先是改变某个特定的基因或蛋白质，然后再去寻找有关的表型变化。结构分子生物学是以生物大分子三维结构及其

2、运动性的研究为基础，定量阐明生命现象的学科，药物的合理设计、新药的发现都以结构生物学的研究成果为基础。3个研究方向：1 结构的测定；2 结构的运动变化规律；3 结构与功能之间的关系分子生物学发展简史1944年O.T.Avery等证明了肺炎球菌转化因子是DNA 1950年Chargaff等用新的层析和电泳技术分析组成DNA的硷基和核苷酸量，提出了DNA硷基组成A=T、G=C的Chargaff规则，为硷基配对的DNA结构认识打下了基础。 1951年Pauling和Corey提出了蛋白质的-螺旋和-折叠结构模型。 1952年A.D.Hershey和M.Chase用35S和32P分别标记T2噬菌体的蛋

3、白质和核酸，感染大肠杆菌的实验进一步证明了DNA是遗传物质。 1953年Watson和Crick提出的DNA双螺旋结构模型。 1954年Crick提出了中心法则理论。1957年A.Kornberg首先发现DNA聚合酶 1958年Meselson及Stahl用同位素标记和超速离心分离实验为DNA半保留模型提出了证明。 1961年Jacob和Monod 提出了基因表达调控的操纵子模型。1965年Holley首次测出了酵母丙氨酸tRNA的一级结构 。 同年RNA上编码合成蛋白质的遗传密码 1968年Okazaki（冈畸）提出DNA半不连续复制模型 。1967-1970年,Gellert发现了DNA连

4、接酶，R.Yuan和H.O.Smith等发现的限制性核酸内切酶为基因工程提供了有力的工具。 1972年Berg等将SV-40病毒DNA与噬菌体P22DNA在体外重组成功，转化大肠杆菌 。1975-1977年Sanger、Maxam和Gilbert先后发明了两种DNA序列的测定法。（DNA双脱氧法(酶法)、DNA的化学测序法）1977年Boyer等首先将人工合成的生长激素释放抑制因子14肽的基因重组入质粒，成功地在大肠杆菌中合成得到这14肽。1979年美国基因技术公司用人工合成的人胰岛素基因重组转入大肠杆菌中合成人胰岛素。 1982年Cech等发现四膜虫26SrRNA的自我剪接，从而发现核酶（r

5、ibozyme）。1982年Prusiner在感染了瘙痒病的仓鼠脑中发现了朊病毒(prion)1985年，Saiki等发明了PCR。1997年，多利羊的诞生。2003年2月14日去世 1998年，RNAi , RNA interference 1990-2003年人类基因组计划 人类基因组计划启动于年。2000年月日，来自美国、英国、日本、法国、德国和中国的科学家绘制出人类基因组框架图， 2001 年2 月共同公布了人类基因组图谱及初步分析结果,2003 年4 月15 日, 美、英、德、日、法、中6 个国家共同宣布人类基因组序列图完成, 2006年的第11号染色体的测序已经全部完成了1999

6、年9 月, 中国获准加入HGP 计划, 成为参与其中的唯一发展中国家, 蛋白质组学蛋白质组: 其定义为在一种细胞内存在的全部蛋白质。蛋白质组学: 研究细胞内的所有蛋白质极其动态变化规律的科学功能蛋白质组：在特定时间、特定环境和实验条件下基因组活跃表达的蛋白质功能蛋白质组学: 研究细胞内与某种功能有关或在某种条件下的一群蛋白质第二章 核酸 （1名解、1填空3个空）第一节 细胞的遗传物质人们确定遗传物质的前提是明确遗传物质应具备的特点：贮存并表达遗传信息：能把遗传信息传递给子代：物理和化学性质稳定：遗传变异的能力。第二节 核酸的化学组成与共价结构核酸生命物质的主要组分，控制着生物的生长、发育、繁殖

7、、遗传等重要的生命活动。脱氧核糖核酸（DNA）：遗传物质，遗传信息的载体，负责遗传信息的储存和发布，并通过复制将遗传信息传递给子代。核糖核酸（RNA）：负责遗传信息的表达，转录DNA的遗传信息，参与蛋白质的生物合成，自身也发挥一定的生理功能。核酸的化学组成核酸的元素组成C、H、O、N、P其中P的含量在核酸中相对恒定。在DNA中为9.9%，在RNA中为9.4% 。这可用于测定核酸的含量定磷法。核苷酸由核苷错误！未找到引用源。和磷酸组成。而核苷则由碱基错误！未找到引用源。和戊糖构成。碱基：构成核苷酸中的碱基是含氮杂环化合物，有嘧啶错误！未找到引用源。和嘌呤）错误！未找到引用源。两类。核酸中嘌呤碱主

8、要是腺嘌呤和鸟嘌呤，嘧啶碱主要是胞嘧啶、胸腺嘧啶和尿嘧啶。戊糖：核酸中有两种戊糖DNA中为D-2-脱氧核糖，RNA中则为D-核糖。核苷：核苷是戊糖与碱基之间以糖苷键错误！未找到引用源。相连接而成。核苷酸：核苷中的戊糖5碳原子上羟基被磷酸酯化形成核苷酸。核苷酸分为核糖核苷酸与脱氧核糖核苷酸两大类。DNA的一级结构：核酸是由核苷酸聚合而成的生物大分子。组成DNA的脱氧核糖核苷酸主要是dAMP、dGMP、dCMP和dTMP，组成RNA的核糖核苷酸主要是AMP、GMP、CMP和UMP。第三节 DNA的二级结构双螺旋结构特征（1）主链：由糖-磷酸通过3,5磷酸二酯键相互连接构成的主链处于螺旋外侧。由两条

9、反向平行的脱氧多核苷酸链围绕同一中心轴构成右手双螺旋结构。糖环平面与中轴平行；碱基则伸向螺旋内部，碱基平面与中轴垂直。（2）碱基配对 A = T G=C（碱基互补具有极其重要的生物学意义，是DNA复制、转录、反转录的分子基础）（3 ）螺旋参数：碱基堆积距离0.34nm。每对脱氧核苷酸残基沿纵轴旋转36所以每10个碱基对形成一个螺旋，螺距3.4nm。双螺旋直径为2nm。（4 ）大沟和小沟：DNA双螺旋的表面存在一个大沟和一个小沟，大沟(2.2 nm)：宽 深 小沟(1.2 nm)：窄 深 蛋白质分子通过这两个沟与碱基相识别。维持双螺旋结构稳定性的力：互补碱基之间的氢键 碱基堆积力 离子键（1）B

10、-DNA：典型的Watson-Crick双螺旋DNA相对湿度92%，DNA钠盐结晶为B-DNA。右手双股螺旋，每圈螺旋10.4个碱基对，每对螺旋扭角36，螺距3.32nm，碱基倾角：1C2内式（endo）碱基：反式（Anti）（2）A-DNA：在相对湿度75%以下所获得的DNA纤维，A-DNA也是右手双螺旋，外形粗短。C3内式（endo）碱基：反式（Anti）（3）Z-DNA：左手螺旋的DNA，天然B-DNA的局部区域可以形成Z-DNA。ZDNA有什么生物学意义呢?应当指出ZDNA的形成通常在热力学上是不利的。因为ZDNA中带负电荷的磷酸根距离太近了，这会产生静电排斥。但是，DNA链的局部不稳

11、定区的存在就成为潜在的解链位点。DNA解螺旋却是DNA复制和转录等过程中必要的环节，因此认为这一结构与基因调节有关。 第四节：DNA分子的高级结构 反向重复序列（inverted repeat)：又称回文序列，指在双链DNA序列中按确定的方向阅读双链中的每一条链的序列都是相同的。超螺旋：如果固定DNA分子的两端，或者本身是共价闭合环状DNA或与蛋白质结合的DNA分子，DNA分子两条链不能自由转动，额外的张力不能释放，DNA分子就会发生扭曲，用以抵消张力。这种扭曲称为超螺旋（supercoil).负超螺旋：当DNA分子沿轴扭转的方向与双螺旋的方向相反时，所形成的超螺旋。（使DNA解螺旋以减少张力

12、,称为松旋效应）正超螺旋：当DNA分子沿轴扭转的方向与双螺旋的方向相同时，所形成的超螺旋。（造成双螺旋的过旋而增加张力,称为紧旋效应）连环数或连接数（linking number)双螺旋DNA中两条链相互交叉的次数。L or Lk扭转数（twisting number)： 双螺旋DNA中一条链绕另一条链的扭转数，即DNA分子中Watson-Crick螺旋数。T or Tw缠绕数（writhing number)：双螺旋DNA中螺旋轴的自我交叉数，即超螺旋数目。W or WrL = T + W超螺旋结构的生物学意义lDNA被压缩和包装，使其体积大大减小l增加了DNA的稳定性 l可能与复制和转录的

13、调控有第五节 核酸的变性、复性与分子杂交变性：在某些理化因素的作用下，DNA分子中的碱基堆积力和氢键断裂，空间结构被破坏，使双链分离，这种现象称为核酸的变性。引起DNA变性的因素：加热 pH 有机溶剂（尿素和甲酰胺） Tm：DNA的变性从开始到解链完全，是在一个相当窄的温度内完成的，在这一范围内，紫外光吸收值增加达到最大增加值一半时的温度叫做DNA的熔点。在实验中，Tm值计算公式：Tm=69.3+0.41(G+C%),小于20bp的寡核苷酸：Tm=4（G+C）+2（A+T）。影响DNA的Tm值的因素G-C含量，高则Tm越高，测定Tm，可推知G-C含量。G-C%=（Tm-69.3）2.44介质中

14、离子强度，其它条件不变，离子强度高，则Tm高。DNA复性：是指当变性DNA的溶液缓慢降温，DNA的互补链又可重新聚合，形成规则的DNA双螺旋的现象。 复性的条件：.要有足够高的盐浓度：加入盐主要是中和DNA双链间磷酸基团的静电斥力。通常使用0.15-0.50 mol/L NaCl.温度应适当：一般认为比Tm低25o左右的温度是复性最佳温度。.复性的时间复性的时间与DNA顺序的复杂性有关，一般DNA分子越大、越复杂，其复性所需时间就越长。影响DNA复性速度的因素1、DNA分子的复杂程度：简单分子容易复性2、DNA片段：越大，复性越慢；3,、DNA浓度：越大，复性越快。4、温度：最佳的复性温度为T

15、m减去25，一般在60左右。5、阳离子：离子强度一般在0.4mol/L以上。核酸的分子杂交（hydridization）：亲源关系相近的不同来源的DNA单链或DNA单链与RNA单链之间通过碱基互补形成杂交分子的过程。探针技术，它是指利用标记分子对其它分子的识别性而实现对后者进行检测的一种技术，我们把标记的分子叫探针（Probe）。DNA探针cDNA探针RNA探针 核酸的凝胶电泳（一）、 琼脂糖电泳：用于大片段DNA的分离，精度低，但分离范围广（二）、 PAGE电泳：用于小片段DNA的分析，精度非常高影响迁移率的因素：核酸分子的大小，迁移率与分子量的对数成反比；凝胶浓度DNA的构象，超螺旋最快，

16、线形其次，环形最慢； 电压，不大于5V/cm第三章 DNA的复制（1综合、1名解、判断、填空、选择若干）第1节 DNA聚合酶DNA合成的化学基础 DNA合成的底物： dATP dGTP dCTP dTTP 引物模板接头DNA聚合酶的结构1拇指域：维持引物以及活性部位的正确位置；帮助维持DNA聚合酶与其底物之间的紧密连接；2手指域 促进催化反应 有利于碱基的正确配对；3手掌域催化功能 检查碱基配对的准确性校对机制DNA合成速度降低，引物合成端与酶活性位点亲和力降低。错配DNA与外切核酸酶位点亲和力增加，并结合到外切位点，切除错配碱基。正确配配DNA与聚合酶位点亲和力恢复，并结合到聚合酶位点，从而

17、继续DNA的合成。第2节 复制叉复制叉（replication fork)：刚分开的模板链与未复制的双链DNA间的链接区。RNA引物：DNA聚合酶不能从头合成DNA；RNA聚合酶从头合成RNA；引物酶（primease)合成引物RNA(5-10nt)。无DNA序列特异性。注意：引物无论是DNA还是RNA，DNA聚合酶都能从引物的3-OH端合成DNADNA解旋酶的极性（polarity)：，每个DNA解旋酶在单链DNA上都沿着一定的方向运动。 53 or 3 5；与DNA解旋酶结合的DNA链决定方向； ATP提供能量第3节 DNA聚合酶种类3.1 原核生物DNA聚合酶 亚基 功能Pol I 1

18、RNA引物的去除，DNA修复Pol II 1 DNA修复Pol III(核心) 3 DNA复制Pol III(全酶) 9 DNA复制 真核生物DNA聚合酶 亚基 功能Pol 4 合成引物Pol 2-3 DNA复制与修复Pol 4 DNA复制与修复滑动夹装载器(sliding clamp loader)ll E. coli: 复合体ll Eukaryotic: 复制因子C（RF-C）作用机制：结合ATP；结合并打开滑动夹；结合DNAl滑动夹套住DNAl水解ATP滑动夹装载器脱离DNA 复制体：复制叉上发挥作用的全部蛋白质的总和称为复制体DNA聚合酶III全酶（Poly III holoenzym

19、e）全酶是核心酶和对其有增强功能的其他元件的多蛋白复合体的总称。构成：1. 核心DNA聚合酶III（2）2. 复合体 （1）2.1-蛋白（2）复制体：复制叉上发挥作用的全部蛋白质的总和成为复制体。第4节 DNA复制的起始 复制起始位点 (origin of replication)：DNA解旋和复制起始发生的特殊位点。复制子 (replicon)：能够独立进行复制含有复制起始位点的DNA。复制子结构 1、复制器 (replicator)：足够指导DNA复制起始的整套顺式作用的DNA序列。2、起始子 (initiator)：结合复制器并激活复制起始的反式作用蛋白。复制器特征1、含有起始子蛋白质结

20、合位点，此位点是组装复制起始机器的核心2、富含AT的DNA序列，在复制蛋白质作用下易解旋起始子功能1 结合复制器中的特异DNA序列；2 募集其他蛋白结合复制器；3 利于结合位点附近的DNA解链E. coli复制的起始 1 DnaA-ATP结合到oriC ；2 诱使DNA解旋部位解旋；3 募集DnaB和DnaC结合到起始位点；4 DnaC将DnaB套在单链DNA起始位点，并脱落，激活DnaB；5 DnaB促使RNA引物酶到单链DNA，并合成RNA引物形成引物-模板接头；DnaB除去DnaA蛋白；6 滑动夹组装到引物-模板接头上，启动前导链的合成；7 DNA解旋1000bp后，合成后随链模板引物，

21、启动后随链合成；8 DNA合成的不断延伸直到结束Eukaryotic复制的起始 1复制器的选择（G1期）：（1）ORC识别并结合复制器；（2）募集解旋酶装载器（Cdc6和Cdt1）；（3）ORC和装载器募集解旋酶（Mcm 2-7复合体）；（4）最终形成前复制复合体（pre-RC)2复制起始位点的激活（S期）（1） Cdk和Dbf4磷酸化pre-RC，促使DNA解旋；（2）DNA聚合酶和辅助因子与复制起始位点的结合（3）装载滑动夹，开始合成前导链；（4）后随链模板足够长时启动后随链的合成第5节 DNA复制的结束 端粒酶的作用机制：端粒酶RNA的 5-UAACCCUAA-3与单链DNA端粒3端的5

22、-TTAG-3互补结合；以端粒酶RNA的 5-UAACCCUAA-3为模板，单链DNA 3端为引物合成新DNA；端粒酶移位，使其RNA的 5-UAACCCUAA-3与单链DNA 3端新合成的5-TTAG-3互补结合；再以端粒酶RNA的 5-UAACCCUAA-3为模板，单链DNA 3端为引物合成新DNA DNA 5的延伸：端粒酶延长DNA的3；比较长的3为模板，以后随链合成机制合成冈崎片段；把冈崎片段连接到DNA5，切除冈崎片段上的RNA引物端粒合成：通过端粒酶RNA不断与DNA的3序列的互补结合，延长DNA的3；比较长的3为模板，以后随链合成机制合成冈崎片段；把冈崎片段连接到DNA5，切除冈

23、崎片段上的RNA引物端粒结合蛋白1 调节端粒酶的活性；2 保护端粒DNA第四章 DNA的突变和修复（1判断、3选择、1填空）第1节 复制错误及其修复类型 损伤 酶错配修复 复制错误 E.coli中MutS、MutL和MutH 人类中MSH、MLH和PMS光激活作用 嘧啶二聚体 DNA光解酶碱基切除修复 受损的碱基 DNA糖基化酶核苷酸切除修复 嘧啶二聚体 E.coli中UurA、B、C、D,人类 碱基上的大加合物 XPC/A/D、ERCCI-XPF以及XPG双链断裂修复 双链断裂 E.coli中RecA和RecBCD移损DNA合成 嘧啶二聚体或托嘌呤位点 Y家族DNA聚合酶，突变的本质1单个碱

24、基的替换：转化（Transition）：同类型碱基的替换；颠换（Transversion）：不同类型碱基的替换2一段DNA的改变：大片段DNA的插入或缺失；染色体结构的重排1.3错配修复：MutS识别并结合到错配碱基处；MutS和错配的DNA共同募集MutL和MutH；MutL激活MutH，MutH在错配碱基附近切断一条链；UvrD解旋酶从切口向错配碱基方向解开DNA双链；核酸外切酶VIII或RecJ，或核酸外切酶I去除含有错配碱基的DNA片段；由DNA聚合酶III填补空缺并由DNA连接酶结合第2节DNA的化学损伤及其修复DNA的损伤1、DNA的自发损伤：水解和脱氨基作用2、DNA的损伤：烷化

25、反应、氧化反应和辐射烷化反应G甲基化为O6-甲基鸟嘌呤，与T配对。G:C转换为A:T氧化反应鸟嘌呤氧化为氧代鸟嘌呤，可与A或C配对，G:C颠换为T:A辐射紫外线电离辐射3、DNA的损伤：碱基类似物和嵌入剂DNA损伤的直接逆转 1、光激活作用：DNA光解酶2、甲基转移酶切除修复 1、碱基切除修复：DNA糖基化酶识别错误碱基并将其除去，形成脱氧戊糖；核酸内切酶切除脱碱基戊糖；DNA聚合酶I以未受损的DNA链为模板合成新链，DNA连接酶连接新链2、核苷酸切除修复：UvrA-UvrB识别并结合损伤碱基所产生的扭曲位点，且UvrA脱离UvrB使损伤碱基附近DNA变性，产生单链凸起；UvrB募集UvrC，

26、UvrC在错误碱基两侧切开DNA；UvrD出去切割DNA片段，Pol和连接酶修补缺口第五章 同源重组（无大题、无名解）同源重组：发生在同源序列间的重组称为同源重组，又称基本重组。是最基本的DNA重组方式，它是由两条同源区的DNA分子，通过配对、链的断裂和再连接，而产生片段交换的过程。同源重组机制的Holliday模型：两个同源染色体DNA排列整齐；DNA断裂，产生单链区；链入侵，往往产生异源双螺旋DNA；Holliday联结体的形成；Holliday联结体的剪切（补丁产物、剪接产物）RecBCD 的功能RecBCD：核酸酶和解旋酶 ATP RecB：35解旋酶和核酸酶活性 RecD：53解旋酶

27、和核酸酶活性 RecC：识别DNA的chi位点RecBCD的作用机制RecBCD结合与DNA末端，打开双链 RecB沿35降解单链DNA， RecD沿53降解单链DNA RecC识别chi位点，RecD丧失活性， RecB沿53降解单链DNA，而不再沿35降解单链DNARecA蛋白的功能 促使链的入侵：主要位点结合单链DNA；次要位点结合双链；DNA链交换RuvAB的功能 促进分支移动：RuvA-RuvB结合到联结体；RuvB促使DNA分支移动RuvC的功能 剪切Holliday联结体：RuvC在同一方向的同源DNA链打开缺口5A/T-T-T-G/C3；DNA连接酶连接缺口第六章 位点特异性重

28、组和DNA转座重组位点 组成：转座酶识别序列（对称分布）交换区（crossover region）重组结果：DNA片段的插入；DNA片段的缺失；DNA片段的到位丝氨酸重组酶R1R2功能：重组酶丝氨酸残基的-OH攻击交换区特定磷酸二酯键，重组酶通过磷酸二酯键与DNA断裂端相连；另外一个断裂DNA的-OH攻击重组酶与DNA磷酸二酯键，重新形成DNA的磷酸二酯键，丝氨酸重组酶释放DNA丝氨酸重组酶特异位点重组功能：丝氨酸重组酶的4个亚基分别切断2个DNA分子的4条链，并且重组酶通过磷酸二酯键与DNA断裂端相连；重组酶二聚体亚基旋转进行DNA片段交换；DNA链上-OH攻击重组酶-DNA磷酸二酯键，重新

29、形成DNA磷酸二酯，释放重组酶，完成重组转座因子或转座子：从DNA上的一个地方移位到另外一个地方的遗传因子。转座因子的类型1、DNA转座子（1）DNA自主转座子： 反向重复序列（具有转座酶识别序列） 转座酶基因（2）DNA非自主转座子 反向重复序列（具有转座酶识别序列）2、LTR反转录转座子：两端有LTR；LTR中含有反向末端重复序列；转座酶基因 和反转录酶基因3、聚腺苷酸(poly-A)反转录转座子： 5-UTR；3-UTR (聚腺苷酸序列的A-T碱基对)；ORF1: 编码RNA结合蛋白；ORF2: 编码的蛋白质同时具有反转录酶和核酸内切酶功能DNA转座的剪切-粘贴机制转座酶识别并聚集转座子

30、两端的反向重复序列，形成转座体将DNA转座子从原始位置切除 DNA单链交换，即转座子的3-OH与靶DNA的5-P相连DNA聚合酶和DNA连接酶修复缺口第七章 转录与转录后加工（1名解、1简答）第1节 转录核心酶+=全酶真核生物的RNA聚合酶酶的种类功能-鹅膏蕈碱RNA聚合酶转录45S rRNA前体，经加工5.8S rRNA、18S rRNA、28S rRNA不敏感RNA聚合酶编码蛋白质基因和大多数snRNA敏感RNA聚合酶tRNA、5S rRNA、sn RNA中等敏感转录DNA结构：启动子；转录区；终止子启动子：启动子是RNA聚合酶识别、结合和起始转录的一段DNA序列，它含有RNA聚合酶特异性

31、结合和转录起始所需的保守序列。细菌DNA的转录过程1起始：聚合酶全酶识别并结合启动子形成闭合式复合体；闭合式复合体转变为开放式复合体；转录起始：聚合酶-启动子形成起始转录复合体，合成低于10nt的核苷酸序列2延伸：合成超过10nt的核苷酸，脱离全酶，由DNA-RNA-核心酶延形成延伸复合体；核心酶在RNA转录物上每次添加一个核苷酸；DNA非双链区（复制泡）保持不变3终止：Rho-依赖性终止子；Rho-非依赖性终止子；Rho-非依赖性终止子终止转录机制模型;DNA反向重复序列已被转录并形成RNA茎-环结构;DNA中的A转录成U，且A:U第2节 加工RNA5端加帽：RNA三磷酸酯酶去掉RNA5-磷

32、酸；鸟苷酸转移酶把GMP加到RNA5-磷酸；甲基转移酶甲基化GMP中鸟嘌呤的7号NRNA3端的多聚腺苷酸化：poly-A聚合酶在RNA的3端添加大约200个腺苷酸RNA的剪接1、RNA剪接的位点：5端剪接位点；3端剪接位点；分支点2、 RNA剪接的过程第一次转酯反应，结果是内含子5的-PO4与分支点A的2号位-OH形成酯键，游离出外显子3的-OH 第二次转酯反应，结果是外显子连在一起，内含子游离出去3、 RNA剪接体：5种核内小RNA（snRNA），U1、U2、U4、U5、U6；蛋白质第八章 翻译（判断、选择、填空、简答）第1节 翻译基础可读框：mRNA上的一段从起始密码子到终止密码子之间连续

33、密码子构成的碱基序列，该段碱基序列编码一个多肽链。 起始密码子l原核生物：5-AUG-3、 5-GUG-3 、 5-UUG-3； l真核生物：5-AUG-3 终止密码子l原核生物：5-UAG-3、 5-UGA-3 、 5-UAA-3 l真核生物：5-UAG-3、 5-UGA-3 、 5-UAA-3顺反子：即结构基因，为决定一条多肽链合成的功能单位。单顺反子mRNA：只含有1个ORF，只能编码一条多肽链的mRNA多顺反子mRNA：含有多个ORF，能编码多条多肽链的mRNA原核生物mRNA上的功能元件：核糖体结合位点（RBS），也叫SD序列。位于起始密码子AUG 5端39个碱基之间 5-AGGAG

34、G-3（16S rRNA中的5-CCUCCU-3）真核核生物mRNA上的功能元件5端帽子，募集核糖体5-G/ANNAUGG-3（Kozak序列），提高翻译效率3端poly-A通过提高核糖体的有效循环来加强翻译水平第2节 翻译过程翻译的起始IF3结合核糖体小亚基的E位点，阻止fMet-tRNAifMet结合E位点和大亚基与小亚基的结合IF1结合核糖体小亚基的A位点，IF2结合IF1IF2促使fMet-tRNAifMet结合核糖体小亚基的P位点核糖体小亚基16S RNA与mRNA的RBS结合 fMet-tRNAifMet促进起始密码子位于核糖体小亚基P位点当起始密码子与fMet-tRNAifMet

35、的碱基配对后，小亚基的构象发生变化，促使IF3的释放，大亚基与小亚基结合IF2-GTP转变为IF2-GDP，IF2-GDP和IF1脱离核糖体，大小亚基在mRNA起始位点形成70S核糖体翻译的延伸EF-Tu-GTP 结合与氨基酰tRNA中tRNA的3端 EF-Tu-GTP-aminoacyl-tRNA进入A位点，同时EF-TU结合于大亚基因子结合中心因子结合中心激活EF-Tu的GTP酶活性，EF-Tu水解GTP形成EF-Tu-GDP，并脱离核糖体肽键的形成空载tRNA和肽基酰-tRNA的反密码子依旧分别于P位点和A位点的密码子相结合，但其3端分别移入大亚基的E位点和P位点EF-G-GTP结合大亚

36、基因子结合中心EF-G-GTP变为EF-G-GDP，EF-G-GDP进入小亚基A位点促使A位点的肽基酰-tRNA进入P位点，P位点的空载tRNA进入E位点，mRNA移动3个核苷酸释放EF-G-GDP，腾出A位点核糖体的纠错机制密码子和反密码子的正确配对A位点内16S rRNA的两个相连A与密码子和反密码子前两个碱基对的小沟形成氢键大亚基因子结合中心激活EF-Tu的GTP酶活性氨基酰-tRNA 3端的旋转入位翻译的终止 肽链合成的终止和释放 I类释放因子（RF: release factor）原核生物l RF1 UAG UAA；l RF2 UGA UAA 真核生物l eRF1 UAG UGA U

37、AAII类释放因子原核生物 RF3；真核生物 eRF3 I类释放因子作用机制 RF1或RF2进入A位点 RF1或RF2通过肽反密码子在A位点结合mRNA的终止密码子 RF1或RF2的GGQ氨基酸残基序列促使肽基转移酶中心的多肽链从肽基酰tRNA上水解下来 II类释放因子作用机制RF1释放多肽促使RF3-GDP结合到核糖体上核糖体和RF1使RF3-GDP变为RF3-GTP，同时释放RF1因子结合中心激活RF3的GTP酶活性，使RF3-GTP变为RF3-GDP，RF3脱离核糖体核糖体循环：核糖体循环因子（RRF)；EF-G；IF3第九章 原核生物的基因调控（1综合、1名解、选择若干）第1节 转录调

38、控的原理基因表达调控蛋白1正调控蛋白或活化子（activator）增强受调控基因的转录2负调控蛋白或抑制子（repressor）降低或消除受调控基因的转录 操作子（operator）DNA上抑制子结合的位点活化子调控类型1募集RNA聚合酶：本底水平（basal level）表达；高水平表达2促使RNA聚合酶和DNA的变构3远程激活和DNA环化抑制子调控类型1阻碍RNA聚合酶的结合2抑制变构或启动子的逃脱3远程抑制和DNA环化tRNA的二级结构特点：75-95个核苷酸；受体臂，3端5-CCA-3；U（假尿嘧啶）环， 5-T U CG-3；D环，引双氢尿嘧啶而得名；反密码子环，5-UNNNA/G-

39、3；可变环，长度3-21nt tRNA的三级结构特点：受体臂和反密码子环分别在两端，相距7 nm；受体臂和U环的茎之间形成延伸的螺旋结构；反密码子茎和D环的茎形成第二个延伸的螺旋结构氨基酰tRNA合成酶种类：类氨基酰tRNA合成酶 A-OH 2；类氨基酰tRNA合成酶 A-OH 3催化过程：腺苷酰基化；tRNA负载 识别tRNA机制：受体臂；反密码子环核糖体与tRNA结合位点：A位点：氨基酰tRNA结合位点，aminoacyl-tRNA；P位点：肽基酰tRNA结合位点，peptidyl-tRNA；E位点：空载tRNA结合位点， exit第2节 乳糖操纵子的转录调控乳糖操纵子的结构(lactos

40、e operon, lac)lac启动子；lacZ 编码-半乳糖苷酶lacY 编码乳糖转移酶；lacA 编码硫代半乳糖苷转乙酰酶乳糖操纵子的调控位点：活化子结合位点；操作子乳糖操纵子的调控蛋白活化子：代谢活化蛋白（CAP）；cAMP受体蛋白（CRP）抑制子：lac抑制子（Lac repressor）乳糖操纵子的表达机制（看课本P551）有葡萄糖无乳糖无葡萄糖有乳糖既有葡萄糖又有乳糖lac抑制子抑制lac操纵子转录的机制lac抑制子阻止RNA聚合酶的结合CAP激活lac操纵子转录的机制1 lac操纵子的启动子无UP元件；2 RNA聚合酶的CTD结合UP元件；3 RNA聚合酶不能有效结合lac启动

41、子；4 CAP的DNA结合位点；5 CAP的激活区与RNA聚合酶CTD的相互作用使聚合酶结合启动子CAP和lac抑制子结合DNA的模式螺旋-转折-螺旋识别并结合DNA识别螺旋;识别并结合正确的DNA位点结合螺旋:保证识别螺旋的正确结合，增加结合力 lac抑制子活性的调控乳糖转变为别乳糖别乳糖引起lac抑制子构象的改变从而阻止抑制子结合乳糖操纵子CAP活性的调控葡萄糖浓度高时，cAM浓度低，CAP无法结合cAMP，CAP无激活lac操纵子活性葡萄糖浓度低时，cAM浓度高，CAP结合cAMP，CAP有激活lac操纵子活性第3节 NtrC和MerR蛋白的调控机制NtrC蛋白的调控机制1调控的目的基因

42、-氮代谢基因（glnA）2促使RNA聚合酶的变构化-激活RNA聚合酶3远程激活4 NtrC蛋白活性的信号调控MerR蛋白的调控机制1 调控目的基因-merT的启动子特点2 促使DNA发生扭曲变构-Hg2+第4节 噬菌体裂解和溶原性生长的基因调控噬菌体生长方式：溶原生长(lytically)；裂解生长(lysogenetically)生长调控基因及启动子：基因：cl、cro；启动子：PR、 PRM 、 PL启动子调控裂解生长和溶原生长PR和PL开放，PRM关闭时导致裂解生长 PR和PL关闭，PRM开放时导致溶原生长 调控蛋白调控裂解生长和溶原生长调控蛋白的种类抑制子：活化子激活转录；抑制子抑制转

43、录；二聚体 Cro抑制子；抑制子抑制转录；二聚体（DNA结合域）调控蛋白的结合位点:操作子 长度:17 bp；数目：6；命名：OR1、OR2、OR3、OL1、OL2、OL3抑制子的结合特点结合OR1的亲和力最强，是OR2和OR3的10倍结合OR2和OR3的亲和力相同抑制子是以二聚体的形式结合OR1上抑制子以协同结合的方式结合到OR2上抑制子不结合OR3Cro抑制子的结合特点结合OR3的亲和力最强，是OR1和OR2的10倍结合OR1和OR2的亲和力相同Cro抑制子是以二聚体的形式结合OR3抑制子调控溶原生长抑制子以二聚体形式结合OR1抑制子以二聚体形式协同结合OR2结合于OR1的抑制子阻碍RNA聚合酶结合PR启动子，从而关闭PR启动子（PL与PR一样）结合与OR2的抑制子募集RNA聚合酶结合于PRM启动子，从而开放PRM启动子Cro抑制子调控裂解生长Cro抑制子以二聚体结合于OR3阻碍RNA聚合酶结合PRM启动子，从而关闭PRM启动子OR1和OR2无抑制子和Cro抑制子结合，PR启动子处于开放状态（PL与PR一样）溶原生长到裂解生长的转变E.coli的DNA损伤激活RecA蛋白R