分子生物学笔记6655581238

1分子生物学知识点（修改）染色体与DNA▲基因：DNA分子中含有特定遗传信息的一段核苷酸序列，是遗传物质最小的功能单位。▲基因的分子生物学定义：产生一条多肽链或功能RNA所必需的全部核苷酸序列▲基因组：单倍体细胞中含有的整套染色体。▲染色体：细胞在有丝分裂（或减数分裂）时遗传物质存在的特定形式，是间期细胞染色质结构紧密组装的结果。▲染色体组成：DNA、组蛋白、非组蛋白、部分RNA▲染色体的特征：1、分子结构相对稳定2、能够自我复制，使亲子代之间保持连续性3、能够指导蛋白质的合成，掌握整个生命过程4、可以产生可遗传的变异▲组蛋白：与DNA结合但没有序列特异性的蛋白，是染色体的结构蛋白，与DNA共同组成真核生物染色质的基本结构单位核小体▲组蛋白的特性：1、进化上保守，不同生物组蛋白的氨基酸组成和相似2、无组织特异性3、肽链上氨基酸分布不对称4、组蛋白有修饰作用▲非组蛋白：与DNA结合但有序列特异性的蛋白▲非组蛋白的特性：1、具有多样性和异质性，不同组织细胞中其种类和数量都不相同2、具有识别、结合特异性，能够识别特异的DNA序列，在不同的基因组之间，这些非组识别的DNA序列在进化上是保守的3、具有功能的多样性，包括基因表达的调控和协助染色质高级结构的形成★真核与原核生物基因组的区别：原核生物基因组真核生物基因组结构简单，几乎所有基因都用来编码蛋白质结构庞大，存在大量重复序列和非编码序列功能相关的RNA和蛋白质基因，往往集中在一起形成功能或转录单位，可以一起被转录为多个mRNA（多顺反子mRNA）基因的转录产物为单顺反子有重叠基因（完全重叠、部分重叠、只有一个碱基对的重叠）基因分布在一个染色体上基因分布在多个染色体上几乎每一个基因都是完整的连续的DNA片段基因是不连续的，中间存在不被翻译的内含子序列基因转录和翻译是同步的基因组转录后的绝大部分前体RNA必须经过剪接过程才能形成成熟的mRNA原核生物的基因组一般是一个复制子基因组的复制起点多，缺少明显的操纵子结构2存在大量的顺式作用元件有端粒结构（一段DNA和蛋白质组成的复合体，保护DNA完整复制，保护染色体，决定细胞寿命）▲C值反常现象（C值谬误）：C值和种系进化程度无关▲DNA到染色体的四级组装：DNA核小体螺线管超螺线管染色单体7*6*40*5▲DNA的结构：DNA的一级结构：4种核苷酸的链接及排列顺序，表示了DNA分子的化学构成。DNA的二级结构：两条多核苷酸链反向平行盘绕所生成的双螺旋结构，二级结构和高级结构各种构型之间是存在一个动力学的平衡关系。双螺旋结构的基本特点：1、DNA分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸链盘绕构成的右手螺旋结构2、DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接在外侧，通过3’-5’磷酸二酯键连接，构成基本骨架，碱基在内侧，碱基平面与纵轴垂直，糖环平面与纵轴平行3、DNA分子两条链上的碱基通过氢键按碱基互补配对原则结合4、双螺旋的平均直径为2nm，一圈上升10个核苷酸，螺距为3.4nmDNA的高级结构：指DNA双螺旋进一步扭曲盘绕形成的特定空间结构，正负超螺旋在拓扑异构酶或溴乙啶的作用下可以相互转变。负超螺旋：顺时针右手螺旋的DNA双螺旋以相反方向围绕它的轴扭曲而成，松解了扭曲压力。正超螺旋：朝与DNA双螺旋内部盘绕相同的方向扭转，使DNA的结构更加的紧密。★DNA的复制：▲DNA的半保留复制：DNA在复制时，双链解开，按单链DNA的核苷酸顺序，按碱基配对原则合成新链，组成新的DNA分子，新形成的DNA分子与原来的DNA分子的碱基顺序完全相同，每个子代DNA的一条链来自亲代，一条是重新合成的，这种复制方式称为半保留复制。▲DNA的半不连续复制：DNA复制时，一条链按5’-3’的方向连续合成，另一条链的合是不连续的，先按5’-3’的方向合成若干的冈崎片段，在通过DNA连接酶的作用合成一条链，这种合成方式称为DNA的半不连续复制。▲冈崎片段：DNA复制中，一条链是连续合成的，另一条链首先按照5’-3’方向合成一系列短的小片段，再由酶连接形成新链，这些首先合成的短片段称为冈崎片段。▲前导链：DNA复制中，按5’-3’方向连续合成,复制方向和复制叉移动方向相同，连续合成的一条链。▲后随链：DNA复制中，复制方向与复制叉方向相反，不连续合成的链▲复制叉：DNA复制时在DNA链上通过解旋、解链和SSB蛋白的结合等过程形成的Y字型结构称为复制叉。在复制叉处作为模板的双链DNA解旋，同时合成新的DNA链，生物体的复制单位称为复制子。★DNA复制所需要的酶（按复制过程的先后顺序）：◆拓扑异构酶：将DNA双链中的1条或2条切断，松开超螺旋后再将DNA链连接起来，从而避免出现链的缠绕。拓扑异构酶I（使DNA一条链发生断裂，解开负的超螺旋，同转录有关），拓扑异构酶II（切断双链，作用是将负超螺旋引入DNA分子，同复制有关）。◆解旋酶：是解开双链的酶蛋白，每解开1对碱基，需要消耗2分子ATP。3◆单链结合蛋白（SSB）：是一些能够和单链DNA结合的蛋白质因子，用于稳定DNA单链，保护单链DNA，避免核酸酶的降解。◆引发酶：参与构成引发体，合成RNA引物，提供复制所需要的3’-OH端，引发体由引发酶和引发前体组成。◆DNA聚合酶：需dNDP为原料，Mg2+激活，需模板和3’-OH端引物。◆DNA连接酶：催化两段DNA之间磷酸二酯键的形成，但不能将两条游离的单链连接起来◆DNA复制的过程：起始（DNA母链形成复制叉，DNA合成从复制起始点出沿着两个方向进行，和RNA引物形成的阶段）。延长（复制叉的移动和新生链的延长，包括前导链和后随链的延长）。终止（新生子链和母链形成新生的双链DNA）▲原核生物DNA聚合酶：◆DNA聚合酶I：5’-3’的聚合酶活性，3’-5’，5’-3’外切酶活性，在切除因紫外线照射而形成嘧啶二聚体中有重要作用，也可用来切除冈崎片段5’端的RNA引物，使冈崎片段间缺口消失，保障连接酶的连接。◆DNA聚合酶II：5’-3’的聚合酶活性，3’-5’外切酶活性，主要是起修复DNA的作用。◆DNA聚合酶III：5’-3’的聚合酶活性，3’-5’外切酶活性提高复制的保真性，是DNA复制中链延长的主导聚合酶。▲真核生物DNA聚合酶：◆DNA聚合酶α（分布在核内，主要作用是引物合成）◆DNA聚合酶β（分布在核内，主要起对损伤的修复，属高忠实性修复酶）◆DNA聚合酶γ（分布在线粒体内，对线粒体DNA的复制发挥作用）◆DNA聚合酶δ（分布在核内，主要负责DNA复制的酶，参与前导和后随链的合成）◆DNA聚合酶ε（分布在核内，与后随链的合成有关）▲DNA的复制体系：dNDP为原料，DNA的两条链为模板链，一段RNA引物，引物酶，聚合酶等多种酶。▲DNA的复制的几种方式：◆线性DNA复制（主要是真核生物）◆环状DNA复制（大肠杆菌：θ型，质粒：滚环型（不需要RNA引物，只有一个复制叉），线粒体：D-型）★真核与原核生物DNA复制的比较：相同点：1、都以dNTP为底物，需要Mg激活，需要能量2、聚合时需要模板和引物，都为半保留、半不连续复制3、方向为5’-3’不断延长的是3’-OH4、复制为高保真、有多种机制不同点：真核生物原核生物多复制子，多复制起点，双向为主也有单向单个复制子，单个复制起点，双向一个复制单元一个复制叉，复制叉移动慢一个复制单元有多个复制叉，复制叉移动快DNA聚合酶种类较多，有15种以上DNA聚合酶种类相对较少DNA复制需要起始点识别复合物不需要▲DNA的修复DNA修复系统功能错配修复恢复错配，将错配切除4切除修复（碱基、核苷酸）切除突变的碱基和核苷酸片段重组修复复制后的修复，重新启动停滞的复制叉（错误在后代中稀释）DNA直接修复修复嘧啶二体或甲基化DNASOS系统DNA的修复，导致变异▲错配修复：DNA子链中的错配几乎完全能被修复，充分反映了母链序列的重要性，识别母链的依据来自Dam甲基化酶，母链被甲基化保护，子链被切开，修复系统保存母链，修复子链，找出错误碱基所在的DNA链，并在对应于母链甲基化腺苷酸上游鸟甘酸的5’位置切开子链，在根据错配碱基相对于DNA切口的方位启动修复途径，合成新的子链DNA片段▲切除修复：一些碱基在自发货诱发的条件发生脱酰胺，然后改变配对性质，造成案件转换突变鸟嘌呤变为黄嘌呤与胞嘧啶配对胞嘧啶变为尿嘧啶与腺嘌呤配对①碱基切除修复AP位点：细胞中有不同类型、能识别受损核酸位点的核苷水解酶，它能特异性切除受损核苷酸上的N-β-糖苷键，在DNA链上形成去嘌呤或去嘧啶位点，统称AP位点②核苷酸切除修复当DNA链上相应位置的核苷酸发生损伤，导致双链之间无法形成氢键，特异的核苷酸内切酶识别损伤部位，核苷酸直接被切除，由核苷酸切除修系统负责修复真核和原核核苷酸切除修复的不同：原核生物切割12~13个核苷酸，真核生物切割27~29个核苷酸组成的小片段原核由DNA聚合酶I合成新片段，真核由DNA聚合酶ε合成新片段▲DNA的直接修复把损伤的碱基回复到原来的状态的一种修复，需要可见光的存在，需要光复活酶▲SOS反应是细胞DNA损伤或复制系统收到抑制的紧急情况下，细胞为求生存而产生的一种应急措施，包括DNA修复和产生变异，是在没有模板指导下的复制修复，是一种应急反应▲DNA的转座DNA的转座（移位）：是由可移位因子介导的遗传物质重排现象转座子（转座因子）：存在于染色体DNA上可自主复制和移位的基本单位▲原核生物的转座子分为两类：插入序列（IS）和复合型转座子①插入序列(IS)可以独立存在，有介导自身移动的蛋白质，也可以作为其他转座子的组成部分◆插入序列是最简单的转座子，不含任何宿主基因◆是细菌染色体或质粒DNA的正常组成部分◆他们都是很小的DNA片段，末端具有倒置重复序列◆转座时往往复制宿主靶点一小段DNA，形成位于IS序列两端的正向重复序列◆已知的IS序列都只有一个可译框架，翻译起始位点挨着第一个倒置重复序列，终止点位于第二个倒置重复区或附近②复合型转座子是一类带有某些抗药性基因（或其他宿主基因）的转座子，两翼往往是两个相同或高度同源的IS序列，IS序列插入到某个功能基因两端时就可能产生复合型转座子，一旦形成复合转座子，IS序列就不能单独移动，只能做复合体移动。③TnA家族5没有IS序列，体积庞大的转座子，这类转座子带有三个基因，其中一个编码β-内酰胺酶，另外两个是转座作用所必需的，所有的TnA转座子两翼都带有38个碱基的倒置重复序列。▲真核生物中的转座子玉米中的控制因子（具有典型的IS序列，两翼有两个倒置重复区）1、自主性因子：具有自主剪接和转座的功能2、非自主性因子：单独存在时是稳定的，不能转座，当基因组中存在与非自主性因子同家族的自主性因子时，才具备转座功能，成为与自主性因子相同的转座子▲转座作用的机制受体分子中有一段很短的，被称为靶序列的DNA会被复制，使插入的转座子位于两个重复的靶序列之间①复制型：整个转座子被复制，所移动和转位的仅仅是原转座子的拷贝②非复制型：原始转座子作为一个可移动的实体直接被移位▲转座的遗传效应1、转座引起插入突变2、转座产生新的基因3、转座产生的染色体畸变4、转座引起生物进化★IS和复合型转座子的比较：相同点：都可以移动，都具有倒置重复序列不同点IS复合型转座子结构简单，无宿主基因含有抗药或宿主基因IS序列可以单独存在IS序列存在于功能基因的两端IS序列可以自主移动IS只能做复合体移动不存在任何和插入功能无关的基因区域生物信息的传递（从DNA到RNA）▲转录：指拷贝出一条与DNA链序列完全相同（除了T—U之外）的RNA单链的过程，是基因表达的核心步骤▲翻译：是指以新生的mRNA为模板，把核苷酸三联遗传密码翻译成氨基酸序列、合成多肽链的过程，是基因表达的最终目的基因的表达是由转录和翻译组成的▲编码链与无义链：把与mRNA序列相同的那条DNA链称为编码链（有义链、crick链），把另一条根据碱基互补配对原则指导mRNA合成的DNA链称为模板链（无义链、反义链、watson链）▲RNA的类别：◆信使RNA（messengerRNA，m