仅供参考~分子生物学复习资料

1第二章染色体与DNA（一）真核细胞染色体与原核细胞染色体的主要区别：比较项目真核细胞染色体原核细胞染色体数量多一般只有一条位置位于细胞核的核仁位于拟核组成方式真核染色体的DNA与蛋白质完全融合在一起原核染色体外裹着稀疏的蛋白质（二）原核生物与真核生物基因组的特点原核生物：1.结构简练；2.存在转录单元：多顺反子；3.有重叠基因真核生物:1.含有大量重复序列：不重复序列：只有一个或几个拷贝，多为结构基因，功能基因中度重复序列：重复10－1000个拷贝，rRNA、tRNA及一些结构基因。高度重复序列：卫星DNA、反向重复序列等，不转录。2.功能DNA序列大多被非功能DNA所隔开（外显子和内含子）3.存在C值矛盾（三）染色体的组装1.核小体的组成成分？由核心组蛋白H2A、H2B、H3和H4各两分子生成的八聚体和由200bp的DNA组成。2.核小体是如何一步一步组装成染色体的？整个过程中的压缩情况如何？形成核小体后,其长度被压缩了7倍→形成螺线管后,DNA长度又被压缩了6倍→由螺线管形成超螺线管后,DNA的长度又被压缩了40倍→形成染色单体后,DNA的长度又被压缩了5倍。因此由一条DNA长链,经过多级螺旋化,可以使几厘米长的DNA与组蛋白等物质共同形成几微米长的染色体,其长度总共被压缩了8000～10000倍。（四）DNA复制的几个基本原则1.半保留复制：DNA生物合成时，母链DNA双螺旋结构解开而成为单链，各自作为模板，按照碱基互补原则，合成与模板互补的子链。这样子代细胞的DNA双链，其中一股单链是从亲代完整地接受过来的，另一股单链则完全重新合成，两个子细胞的DNA都与亲代DNA碱基序列一致2.半不连续复制：在DNA复制过程中，亲代DNA分子中以3’→5’方向的母链作为模板指导新的链以5’→3’方向连续合成，另一股以5’→3’为方向的母链则指导新合成的链以5’→3’方向合成1000—2000个核苷酸长度的许多不连续的片段（岗崎片段），这种复制方式称之为半不连续复制。冈崎片段：DNA复制时，一股以5’→3’方向的母链作为模板，指导新合成的链沿5’→3’合成1000—2000个核苷酸不连续的小片段称之为岗崎片段。岗崎片段由DNA连接酶连成一条完整的新链。前导链：DNA复制时，一股以3’→5’方向的母链作为模板，指导新合成的链以5’→3’方向连续合成的链称为前导链。（复制方向与解链方向一致）随从链：DNA复制时，一股以5’→3’方向的母链作为模板，指导新合成的链沿5’→3’合成，1000—2000个核苷酸不连续的小片段的链称为随从链。（复制方向与解链方向相反)3.RNA引物：提供3’-OH，减少突变，提高DNA复制的真实性4.复制的真实性的保证：DNA的半保留复制；遵守严格的碱基配对规律；复制出错时有即时的校读功2能(3’→5’外切酶功能）；DNA损伤的修复机制；RNA引物（DNA复制开始时掺入的核苷酸往往容易出错，加在RNA引物中可以被切除，不会影响DNA的准确性）（一）DNA复制过程（原核生物为例，掌握过程）（起始、延长、终止）1.确定复制的起始点复制有固定的起始点，称为ori；oriC的跨度为245bp，有特定的碱基顺序3组串联重复序列——识别区；2对反向重复序列——ATrich区（容易解链）2.解开双链DNA,提供单链DNA模板①DNA解成单链，提供模板②形成引发体及合成引物提供3`-OH末端解链过程：由拓扑异构酶I的作用下解开负超螺旋，并与解链酶共同作用，在复制起点处解开双链；SSB在一定时间内使复制叉保持适当长度，稳定解开的单链。3.形成复制叉：复制时，双链DNA要解开成两股链分别进行，所以，这个复制起点呈现叉子的形式，被称为复制叉。4.DNA合成的起始和延长：DNA合成的起始：拓扑异构酶→松驰螺旋引发体和引物：复制过程需要引物——短链RNA；引发前体与六种蛋白质结合在一起，并与引发酶共同形成引发体。在适当位置上，引物酶依据模板的碱基序列，从5`3`方向催化NTP聚合，生成短链RNA引物DNA-polⅢ催化下，引物的3`-OH末端与新链的第一个dNTP形成磷酸二酯键，开始复制。复制的延长：指在DNA-pol的催化下，以母代单链DNA为模板，按照碱基互补原则，dNTP以dNMP的方式逐个加入而延长子代DNA新链，其化学反应的本质是生成磷酸二酯键。5.形成带有新合成的DNA片段的复制泡6.复制的终止：去除RNA引物DNA聚合酶Ⅰ的小片段5’→3’外切酶补充空缺DNA聚合酶Ⅰ的大片段3’→5’外切酶；5’→3’聚合酶连接DNA连接酶（二）解开成单链的过程中，拓扑异构酶、解旋酶和单链结合蛋白分别起什么作用？1．拓扑异构酶I：切断DNA单链和解旋后或再螺旋后连接，作用是松解负超螺旋。主要集中在活性转录区，与转录有关。拓扑异构酶II：切断DNA双链和解旋后或再螺旋后连接，作用是将负超螺旋引入DNA分子，同复制有关。2．解旋酶：解开DNA双链，每个bp消耗2个ATP3．单链结合蛋白（SSB）：与单链DNA结合,维持单链状态，使其不受核酸酶水解，避免单链DNA自身发夹螺旋形成，使前端螺旋易解开。复制叉：复制时，双链DNA要解开成两股链分别进行，所以，这个复制起点呈现叉子的形式，被称为复制叉复制子：DNA的复制是由固定的起始点开始的。一般把生物体的复制单位称为复制子。一个复制子只含一个复制起点。无论是原核生物还是真核生物，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。线性3DNA双链的复制和环状DNA双链的复制的常见复制类型（三）大肠杆菌的DNA聚合酶I和III的特点DNA聚合酶IDNA聚合酶III多功能酶5’→3’外切酶5’→3’外切酶5’→3’聚合酶多功能酶5’→3’聚合酶3’→5’外切酶单链多肽大小二个片段不对称二聚体切除RNA引物，填补空缺损伤后修复DNA复制的主要酶高续进性高聚合酶活性高产物真实性端粒：位于真核生物染色体末端（一条链的3-OH），由蛋白质和DNA（人类：“TTAGGG”重复序列）紧密结合的结构。特征:3’端是由数百个串联重复G丰富的6个核苷酸组成端粒酶（唯一携带RNA模板的逆转录酶）：防止端粒缩短的酶，能不断地延长染色体末端已缩短的端粒，由蛋白质(DNA聚合酶)+RNA(合成端粒DNA的模板)组成。端粒复制过程：本身提供RNA模板，再逆转录，延长母链，然后反皱--------爬行模型（四）DNA的损伤修复1.DNA损伤原因：复制错误、DNA重组、物理化学因子损伤部位：碱基、戊糖或是磷酸二酯键2．DNA损伤修复的类型：错配修复、碱基切除修复、核苷酸切除修复、DNA直接修复DNA转座：一段DNA顺序可以从原位上单独复制或断裂下来，环化后插入另一位点，并对其后的基因起调控作用，此过程称转座。这段序列称跳跃基因或转座子。麦克林托克(B.McClintock)因首先在玉米中发现转座因子而获得了1983年诺贝尔医学奖。转座子的种类：插入序列、类插入序列、复合转座子、TnA家族第三章生物信息的传递(上)——转录（从DNA-RNA）基本概念：转录：生物体以DNA的一条链为模板，按照碱基配对原则，在依赖DNA的RNA聚合酶的作用下合成一条与DNA链的一定区段互补的RNA链，这个过程称为转录。编码链：与RNA序列相同的那条DNA链，又称正(+)链、有意义链模板链：指导RNA合成的DNA链称，又称负(-)链、反意义链不对称转录：在多基因的双链DNA分子中，每个基因的模板不是全在同一条链上，也就是在双链DNA分子中的一条链，对于某基因是有义链，但对另一个基因则可能是反义链。这就是我们所说的不对称转录，即模板链并非永远在同一条单链上。不对称转录。它有两方面含义：一是在DNA双链分子上，相对某基因来说，一股链可转录，另一股链不转录；其二是模板链并非永远在同一单链上一、几种类型的RNA：含量及作用41，信使RNA(mRNA)：它占全部RNA的5%左右。大肠杆菌中占总RNA的2%。2，转移RNA(tRNA)：tRNA在全部RNA中约占15%，种类在40种以上3，核糖体RNA(rRNA)：rRNA一般与核糖体蛋白质结合在一起形成核糖体。在大肠杆菌中，rRNA占细胞总RNA的75%～85%。除了上述3种主要的RNA外，还有一些类型的RNA二、转录与DNA复制的异同相同：模板，新链延伸方向，碱基的加入原则。相异：①引物。②信息全保留与信息半保留。③底物、与T配对的碱基④模板的数量（一条与两条）。⑤所需要的酶，及酶的外切活性的有无。三、大肠杆菌RNA聚合酶的组成1，E.coliRNA聚合酶的核酶：由α2ββ’组成。作用：参与转录的全过程，但不能精确起始2.E.coliRNA聚合酶的全酶：核酶＋σ因子σ因子负责模板链的选择与转录的起始。不仅能增加聚合酶对启动子的亲和力，还降低它对非专一位点的亲和力。功能2个α亚基决定哪些基因被转录核心酶1个β亚基结合底物，形成磷酸二酯间（催化）全酶1个β’亚基结合模板（开链）1个σ亚基识别起始点启动子(延长是脱落)RNA聚合酶与DNA聚合酶的区别RNA聚合酶DNA聚合酶大小(M)大，4.8×105dol小，1.09×105dol引物无有产物较短，游离较长，与模板以氢键相连作用方式一条链的某一段两条链同时进行外切酶活性无5’→3’3’→5’校对合成能力无有修复能力无有相关概念：启动子：位于结构基因5，端上游的一段DNA序列，能被RNA聚合酶识别,结合并启动基因转录的一段DNA序列转录起点：指RNA开始转录的第一个碱基，此点通常用+1表示上游：转录起点的左侧，用负的数码表示下游：转录起点右侧（转录区），用正的数码表示转录单元(transcriptionunit)：一段从启动子开始至终止子结束的DNA序列.在细菌中，一个转录单元可以是一个基因，也可以是几个基因。5足迹法与启动子:启动子是RNA聚合酶识别、结合和开始转录的一段DNA序列。利用DNaseⅠ足迹法和DNA测序法可以确定启动子的序列结构。DNaseⅠ足迹法的基本原理与DNA化学测序法有些相似.首先将待测双链DNA片段中一条单链的一端选择性地进行末端标记,然后加入恰当浓度的DNaseⅠ,使在DNA链上随机形成缺口,经变性后电泳分离,放射自显影,即可形成以相差一个核苷酸为梯度的DNA条带.但当DNA片段与相应的序列特异性DNA结合蛋白结合后,DNA结合蛋白可保护相应的DNA序列不受DNaseⅠ的攻击,因而在放射自显影图谱上,DNA梯度条带在相应于DNA结合蛋白的结合区域中断,从而形成一空白区域,恰似蛋白质在DNA上留下的足迹,因而被形象地称作足迹法.如果同时进行DNA化学测序,即可判断出结合区的精确顺序。原核生物启动子基本结构：原核生物中经对启动子的比较，它们有共有序列：在上游10bp处为TATAAT，又称为Pribnow盒在上游35bp处为TTGACA，又称为sextama盒典型原核启动子的结构RNA聚合酶主要接触位点-35区-10区TTGACA16-17bpTATAAT5-9bp转录起始位点决定启动子的强度保守序列AT含量多，有利于DNA双链解链原核启动子保守区的功能：1，sextamabox(-35区)：RNA聚合酶识别位点，该序列提供了RNA聚合酶识别的信号。σ亚基识别-35序列，为转录选择模板。这一序列的核苷酸结构在很大程度上决定了启动子的强度。2，Pribnowbox（-10区）：RNA聚合酶牢固结合位点，此处AT含量多，有助于DNA局部双链解开。是使起始复合物由关闭状态转变成启动状态的特定序列-10区序列对转录的效率影响:TATAAT→AATAAT，转录效率下降,称为下降突变（downmutation）。TATGTT→TATATT，转录效率上升，为上升突变（upmutation）。由于碱基的改变可能导致DNA双链的双螺旋发生改变，最终导致酶与DNA结合所需要的自由能增加或者降低，从而使转录的效率上升或者下降四、转录的基本过程：1.启动子的识别2.转录起始3.RNA链的延伸4.终止①启动子识别、转录的起始：1.全酶与模板的DNA接