药学分子生物学重点

绪论分子生物学(molecularbiology）:是在分子水平研究生命现象的科学，是现代生命科学的共同语言。核心内容是通过生物的物质基础——核酸、蛋白质、酶等生物大分子的结构、功能及其相互作用等运动规律的研究来阐明生命分子基础，从而探讨生命的奥秘。药学分子生物学(pharmaceuticalmolecularbiology)：由于分子生物学的新理论、新技术渗入到药学研究领域，从而使药物学研究以化学、药学的培养模式转化为以生命科学、药学和化学相结合的新药模式。分子生物学的主要研究对象：核酸、蛋白质、酶等生物大分子的结构、功能及相互作用分子生物学在医药工业中的应用：1、DNA重组技术与新药研究2、药物基因组学、药物蛋白质组学与现代药物研究3、药物蛋白质组学是基因、蛋白质、疾病三者相连的桥梁科学第一章核酸的分子结构、性质和功能核酸的基本结构（重点掌握）：磷酸核苷碱基戊糖引起DNA构象改变的因素：核苷酸顺序、碱基组成、盐的种类、相对湿度。DNA双螺旋结构有利氢键不利疏水力稳定性的影响：碱基堆积力静电斥力mRNA:遗传信息真核生物的mRNA结构:5'帽子—5’非编码区—编码区—3’非编码区—3’polyA原核生物的mRNA结构：5'非编码区—调控序列—编码区—终止子—起始调控序列—编码区—终止区—3’非编码区tRNA的二级结构：三叶草形三级结构：倒L形功能：接受氨基酸、携带氨基酸，把氨基酸转运到核糖体上，然后按照mRNA上的密码顺序装配成多肽或蛋白质。rRNA：组成核蛋白体核酸分子杂交的原理：复性（变性的DNA重新恢复成双链的过程称为复性也叫做退火。）反义RNA的作用机制（掌握）：Ⅰ类反义RNA:直接作用于靶mRNA的SD序列和(或)部分编码区，直接抑制翻译，或与靶mRNA结合形成双链RNA，从而易被RNA酶Ⅲ降解；Ⅱ类反义RNA：与mRNA的非编码区结合，引起mRNA构象变化，抑制翻译；Ⅲ类反义RNA：则直接抑制靶mRNA的转录。双链RNA诱导诱导RNAi的过程主要分为两个阶段（重点掌握）：Ⅰ启动阶段Ⅱ执行阶段启动阶段：当细胞中由于感染等原因出现双链RNA分子时，细胞中一种称为Dicer的核酸酶就会识别这些双链RNA，并将其降解成21-23bp长的小干扰RNA（siRNA），单链siRNA与一些蛋白形成复合体，构成“RNA诱导的沉默小体”（RISC）执行阶段：当目标mRNA与RISC中的siRNA完全配对时，RISC就会切割目标RNA，并由细胞中的核酸酶将其进一步降解，从而抑制目标基因的表达病毒核酸的特点（了解）：（1）病毒只含一种核酸，构成病毒体的心髓。（2）核酸类型多态化（3）分子量小，基因组结构简单，所含基因组数目少（4）病毒基因组核酸复制多样化（5）病毒核酸更易受宿主细胞的影响而发生基因突变和重组（6）有些病毒去除囊膜和衣壳，裸露的DNA或RNA也能感染细胞，这样的核酸成为传染性核酸第二章染色质、染色体、基因和基因组染色质和染色体的化学成分和组成：DNA:脱氧核糖、磷酸、碱基组蛋白：碱性氨基酸，带正电，如精氨酸、赖氨酸。非组蛋白：酸性氨基酸，带负电，如天冬氨酸、谷氨酸。少量RNA酶DNA和组蛋白的含量比较恒定，非组蛋白的含量变化较大，RNA的含量最少。基因的定义：基因的生物学定义:是携带生物遗传信息的结构单位，又是控制一个特定性状的功能单位。基因的分子生物学定义：指DNA分子中能编码一条多肽链，并且具有一定长度的片段。严格地说，基因不仅包含编码蛋白质肽链或RNA的核酸序列，还包括为保证转录所必须的调控序列。基因组(genome)：是细胞中一套完整单体遗传物质的总和。基因组结构的异同：原核生物真核生物基因组很小基因组庞大复杂，含多种序列成分几乎无蛋白质和核酸结合和蛋白质结合形成染色体有操纵子结构基因家族化，有重复序列基因多连续，有重叠基因（真核细胞病毒除外）基因不连续多顺反子单顺反子以单拷贝和多拷贝两种形式存在以单拷贝和多拷贝两种形式存在第三章、可移动的遗传因子（转座子)和染色体外的遗传因子转座子(transposon)：原核生物和真核生物基因组中存在着可以从一个部位转移到另外一个部位的DNA序列，这些序列称为转座子。逆转录转座子（retransposon）:指内部含逆转录酶编码序列，通过DNARNADNA方式进行转座，即转座子转录产生相应的RNA，再经过逆转录生成新的转座子DNA并整合到基因组中。质粒（plasmid）:是多数细菌和某些真核生物细胞染色体外的双链环状DNA分子。遗传重组（geneticrecombination）:减数分裂时，通过同源染色体的交换和非同源染色体的独立分配，使子代细胞的遗传信息产生了重新组合，这种现象称为遗传重组。同源重组（homologousrecombination）:指发生在两条双链DNA的同源序列之间，涉及的是大片段同源DNA序列的交换。位点特异重组（site-specificrecombination）:指不依赖于DNA序列的同源性，而依赖于能与某些酶相结合的特异DNA序列的重组。简述原核生物转座子的类型及组成特点：①IS——两端有ITR,只能编码转座酶；②类转座子——结构同IS，但不能独立存在，仅作为复合转座子的两端组件；③复合转座子——两端由IS或类IS构成，可编码抗性物质；④TnA转座子家族——两端为ITR,可编码转座酶、解离酶和抗性物质。解释逆转录病毒与逆转录转座子的区别：②
转录病毒是具有感染能力的病毒颗粒，可以在细胞之间转移；②逆转录转座子是宿主DNA基因组的组分，可以在基因组内转座，但是不能在细胞之间转移。简述质粒DNA特性：⑴质粒的复制严密型质粒的复制松弛型质粒的复制⑵质粒的不相容性⑶质粒的转移性⑷质粒的选择性标记试述大肠杆菌同源重组酶的特点（p92）：⑴RecBCD:具有外切核酸酶活性，序列特异性的单链内切酶的活性和解旋酶活性使DNA产生具有游离末端的单链、ATPase活性水解ATP为解旋提供能量；⑵RecA：有单、双链DNA结合活性，有ATPase的活性，并且促进各种DNA分子进行同源配对或分子入侵，形成同源配对的联合分子；⑶RuvAB：RuvA：识别Holliday结构的连接点RuvB：为分枝迁移提供动力（ATPase）凭借其解旋酶活性，推动Holliday中间体的分支迁移；⑷RuvC：是一种核酸内切酶---专一性识别Holliday结构的连接点。同源重组与位点特异重组有何不同：①同源重组中DNA链的切断可能是随机的；位点特异性重组是在某些特异的DNA序列处发生重组。②同源重组后染色体内的DNA序列一般仍按原来的顺序排列；位点特异性重组中DNA节段的相对位置发生了移动，即DNA序列发生重排，从而得到不同的结果。Holliday模型的步骤：1、两个DNA分子单链的同一部位发生断裂；2、两个断裂的单链的游离末端彼此交换，连接形成holliday连接体；3、通过分支移动产生同另一分子的互补序列形成异源双链DNA；4、Holliday交叉的上部或下部旋转180̊，中间体切开并修复，形成两个双链重组体的DNA。分别为片段重组体和拼接重组体。第四章DNA的复制、突变、损伤和修复复制（replication）:遗传物质的传代，以母链DNA为模板合成子链DNA的过程。半保留复制：DNA生物合成时，母联DNA解开为两条单链，各自作为模板按碱基配对规律，合成与模板链互补的子链。子代细胞的DNA，一股单链从亲代完整地接受过来，另一股单链则完全从新合成。复制子：两个复制起始点之间的DNA片段。复制叉：DNA分子复制时，复制起点两条链解开成单链状态所形成的Y形结构称为复制叉。使DNA链解离的酶：（1）解旋酶—利用ATP供能，作用于氢键，使DNA双链解开成为两条单链。（2）单链DNA结合蛋白SSB—在复制中维持模板处于单链状态并保护单链的完整。（3）DNA旋转酶（拓扑异构酶）—改变DNA超螺旋状态、理顺DNA链。DNA聚合酶：原核生物：DNA-polⅠ:对复制中的错误进行校读，对复制和修复中出现的空隙进行填补DNA-polⅡDNA-polⅢ:是原核生物复制延长中真正起催化作用的酶。真核生物：DNA聚合酶α：合成后随链，引物酶活性DNA聚合酶β：DNA修复DNA聚合酶δ:先导链合成DNA聚合酶γ：线粒体DNA的合成DNA聚合酶ε：机制不明类似于δ端粒：真核生物染色体线性DNA分子末端的结构。端粒的结构特点：1、由末端单链DNA序列和蛋白质构成。2、末端DNA序列是多次重复的富含G、C碱基的短序列。端粒的功能：1、维持染色体的稳定性；2、维持DNA复制的完整性端粒酶的组成：端粒酶RNA；端粒酶协同蛋白；端粒酶逆转录酶影响端粒酶的药物：1、反义核酸；2、核酶；3、逆转录酶抑制剂：3'-叠氮胸苷（AZT）线粒体DNA复制：D环复制噬菌体和病毒DNA的复制：滚环复制AZT的作用原理：逆转录酶合成病毒DNA时，AZT掺入到病毒DNA中，由于AZT的3’-OH被叠氮取代，所以不能合成3’-5’磷酸二酯键，使病毒DNA合成终止。（HIV治疗）突变可分为：自发突变；诱发突变突变类型碱基置换突变点突变（转换、颠换）单点突变碱基插入（较长）多点突变碱基缺失（较长）移码突变：插入、缺失一个或两个碱基引起阅读框架的改变移码突变：是指三联体密码的阅读方式改变，造成蛋白质氨基酸排列顺序发生改变。根据密码子遗传信息改变分类：同义突变、错义突变、无义突变根据突变表现型对外界环境的敏感性分类：非条件性突变、条件性突变突变型与野生型的变换：正相突变、回复突变突变原因：（一）自发突变（脱氨基、脱嘌呤）（二）诱发突变１．射线２．化学诱变剂（１）碱基类似物（２）氨基嘌呤（３）碱基修饰剂（亚硝酸、羟胺、烷化剂）（４）ＤＮＡ插入剂（三）基因的人工诱变DNA的修复系统：尿嘧啶糖基酶系统一、复制修复错配修复无嘌呤（AP）修复光复活修复二、损伤修复甲基转移酶修复切除修复三、复制后修复大肠杆菌的重组修复系统SOS修复光复活修复（原理）：胸腺嘧啶在uv的作用下生成TT二聚体（胸腺嘧啶二聚体），光复活酶在蓝光的照射下激活，是二聚体解离。限制与修饰限制：限制性内切酶切断外来的DNA修饰：甲基化酶保护细胞自身的DNA渥曼青霉素的作用机制：（抑制肿瘤细胞）抑制DNA损伤修复的蛋白激酶的活性，DNA的修复功能减弱，增加多耐药细胞对化疗药物的敏感性。第五章转录、转录后加工转录（transcription）：生物体以DNA为模板合成RNA的过程。转录单位：RNA链的生物合成起始于DNA模板的一个特定位点，并在另一位点处终止，这一特定区域称为转录单位。（位于转录起点到转录终点之间的DNA模板区域。）不对称转录：转录选择性称为不对称转录。有两方面含义：（1）在DNA分子双链上，一股链用作模板指引转录，另一股链不转录；（2）模板链并非总是在同一单链上复制与转录相同点：以DNA为模板；由5’向3’方向延长；反应体系需要Mg2+区别：启动子（promoter）：是指RNA聚合酶识别、结合并起始转录的位于转录单位上游的一段具有高度保守性DNA序列。原核生物启动子：1、转录起始点保守序列2、-10序列(Pribnow框）3.-35序列(Sextama框）4.作用部位间隔区:17bp转录效率最高5.CAP结合位点RNA聚合酶II的启动子结构：1、起始子；2、TATA框(-25)；3、CAAT框(-75)；4、GC框(-90)；5、增强子(远上游序列)增强子（enhancer):1、远上游序列；2、转录频率增强；3、增强效应与其位置和方向无关；4、大多为重复序列；5、组织特异性、细胞特异性；6、无基因专一性；7、受外部信号调控原核生物转录起始：需要RNA聚合酶全酶（δ；两个α、β、β’,后四个为核心酶）ρ因子：NTP酶的活性；解旋酶的活性。茎环结构使转录终止的机理：（非依赖ρ因子的终止）使RNA聚合酶变构，转录停顿；使转录复合物趋于解离，RNA产物释放。转录因子(transcriptionalfactors,TF)：RNA聚合酶在起始转录时，需要一些辅助因子（蛋