分子生物学整理

1.核酸与蛋白质的结构比较表如下：

核酸（Nucleic acids）

蛋白质（Proteins）

DNA RNA

一级结构Primary structure 核苷酸序列

AGTTCT 或AGUUCU 的排列顺序

3，，5，- 磷酸二酯键

氨基酸排列顺序

肽键

二级结构Secondarystructure 双螺旋

主要是氢键，碱基堆积

力

配对（茎-环结构）

（同左）

有规则重复的构象

（α-helix ，β－sheet，

β-turn）

氢键

三级结构Tertiary structure 超螺旋RNA空间构象

一条肽链的空间构象

范德华力氢键疏水

作用盐桥二硫键等

四级结构Quaternarystructure 多条肽链

（或不同蛋白）

3.分离和纯化核酸：聚丙烯酰胺凝胶电泳（PAGE）与琼脂糖凝胶电泳（AGE）广泛用于核酸的分离、纯化

与鉴定

基因组DNA的分离与纯化：（一）酚抽提法（二）甲酰胺解聚法（三）玻棒缠绕法（四）DNA样品的进一

步纯化：纯化的方法包括透析、层析、电泳及选择性沉淀等

4原核生物与真核生物基因信息传递过程中的差异

1. DNA的复制

原核生物真核生物

DNA聚合酶DNA聚合酶Ⅰ、Ⅱ、ⅢDNA聚合酶α、β、γ、δ、ε五种，其中δ为主要的聚合酶，

γ存在于线粒体中

原核的DNA聚合酶I具有5'-3'外切酶活性。真核生物的聚合酶没有5'-3'外切酶活性，需要一种叫FEN1

的蛋白切除5'端引物

DNA聚合酶III复制时形成二聚体复合物

起始复制地点：细胞质复制地点：细胞核

复制时间：DNA合成只是发生在细胞周期的S期

有时序性，即复制子以分组方式激活而非同步启动复制起点：一个起始位点，单复制子复制起点：多个复制起始位点，多复制子

起始点长度：长起始点长度：短

延长冈崎片段：比较长冈崎片段：比原核生物要短

引物：RNA，切除引物需要DNA聚合酶I 引物：较原核生物的短，除RNA外还有DNA，所以真核生

物切除引物需要核内RNA酶，还需要核酸外切酶。

终止基因为环状的DNA，复制的终止点ter，催

化填补空隙为DNA-polⅠ，DNA连接酶连

接冈崎片段成DNA链真核生物基因为线状的DNA，其复制与核小体的装配同步进行，复制后形成染色体，DNA-polε填补空隙，存在端粒及端粒酶防止DNA的缩短（RNA引物留下的空白无法填补时出现DNA的缩短）

2．转录

原核生物真核生物

RNA聚合酶RNA聚合酶有五个亚基组成，全酶的组成是α2ββ’δRNA聚合酶分三类。RNA聚合酶Ⅰ存在于

核仁中，转录rRNA顺序。RNA聚合酶Ⅱ

存在于核质中，转录大多数基因，需要

“TATA”框。RNA聚合酶Ⅲ存在于核质中，

转录很少几种基因如tRNA基因如5SrRNA

基因。

起始阶段转录起始RNA聚合酶ζ亚基辨认起始点，启动序列为-35区的TTGACA序列，参与的酶RNA-pol全酶转录起始需要启动子，RNA聚合酶和转录因子的参与

延长阶段原核生物无核膜相隔，边转录边翻译，DNA局部双链解开，形成转录空泡，产物向外延伸，参与的酶RNA-pol（ζ脱落）。真核生物有核膜相隔，无转录与翻译同步进行的现象，转录延长中有核小体位移和解聚现象，参与的酶主要是RNA-polⅠ、Ⅱ、Ⅲ。

终止阶段可分为：依赖Rho (ρ)因子的转录终止，非依赖Rho因子的转录

终止

终止和加尾修饰同时进行

真核生物RNA的加工3．肽链合成

原核生物真核生物

mRNA 核糖体一条mRNA编码几种蛋白质（多顺反子）一条mRNA编码一种蛋白质（单顺反子）

转录后很少加工转录后进行首尾修饰及剪接

转录、翻译和mRNA的降解可同时发生mRNA在核内合成，加工后进入胞液，再作为模板指导翻译30S小亚基＋50S大亚基↔ 70S核糖体40S小亚基＋60S大亚基↔ 80S核糖体

起始阶段起始氨基酰-tRNA为fMet-tRNAfMet 起始氨基酰-tRNA为Met-tRNAiMet

核糖体小亚基先与mRNA结合,再与fMet-tRNAfMet结合核糖体小亚基先与Met-tRNAiMet结合，再与mRNA结合

mRNA中的S-D序列与16S rRNA3-端的一段互补序列结合mRNA中的帽子结构与帽子结合蛋白复合物结合

有3种IF参与起始复合物的形成有至少10种eIF参与起始复合物的形成

延长阶段延长因子为EF-Tu、EF-Ts和EF-G 延长因子为eEF-1α、eEF-1βγ和eEF-2

终止阶段释放因子为RF-1、RF-2和RF-3 释放因子为eRF

5.了解参与DNA复制的主要蛋白质和酶的结构与功能

复制的过程分四个阶段。

第一阶段，亲代DNA分子超螺旋的构象变化及双螺旋的解链，将复制的模板展现出来。

主要为拓扑异构酶、解旋酶及单链结合蛋白等

拓扑异构酶：解开DNA双链的超螺旋

解旋酶：解开DNA双螺旋结构

单链结合蛋白：解旋后防止DNA再次形成双链

第二阶段为复制的引发阶段，有引物RNA进行5′～3′方向的合成。

第三阶段为DNA链的延长，在引物RNA合成基础上，进行DNA链的5′～3′方向合成，前导链连续地合成

出一条长链，随从链合成出冈崎片段。去除RNA引物后，片段间形成了空隙，DNA聚合酶作用使各个片段靠近。在连接酶作用下，各片段连接成为一条长链。

有三种DNA聚合酶：DNA聚合酶Ⅰ、DNA PolⅡ、DNA Pol Ⅲ

其功能：

酶活性PolⅠPolⅡPolⅢ

5′→3′聚合作用(修复合成) + + +

3′→5′外切酶活性(校对）+ - +

5′→3′外切酶活性(去除引物、填补空隙) + - -

第四阶段为终止阶段，复制叉行进到一定部位就停止前进，最后前导链与随从链分别与各自的模板形成两个子代DNA分子，到此复制过程就完成了。

6.掌握同源重组的机制：

发生在DNA同源序列之间、有相同或近似碱基序列的DNA分子之间的遗传交换。同源重组（Homologus Recombination) 是指发生在姐妹染色单体（sister chromatin) 之间或同一染色体上含有同源序列的DNA分子之间或分子之内的重新组合。同源重组需要一系列的蛋白质催化，如原核生物细胞内的RecA、RecBCD、RecF、RecO、RecR等；以及真核生物细胞内的Rad51、Mre11-Rad50等等。同源重组反应通常根据交叉分子或holiday结构（Holiday Juncture Structure) 的形成和拆分分为三个阶段，即前联会体阶段、联会体形成和Holiday 结构的拆分。

7、简述原核生物RNA聚合酶各组成部分的主要功能；

位于前端的α因子使双链解链为单链；位于尾端的α因子使单链新聚合为双链、σ因子的作用是负责模板链的选择和转录的起始，它是酶的别构效应物，使酶专一性识别模板上的启动子、β因子完成NTP之间的磷酸酯键的连接、β’ 因子促使RNApol与非模板链（sense strand）结合

8.了解原核生物DNA转录终止的两种机制：

原核生物转录的终止有两种机制。一是需要蛋白质因子ρ（Rho）的参与，ρ因子能与转录中的RNA结合，启动ρ因子A TP酶活性，并向RNA的3’端滑动，划至RNA附近时，RNA聚合酶暂停聚合活动，使RNA:DNA 解链分离转录的RNA释放种植转录。

另一是在立体系统中发现的，纯化的的RNA聚合酶不需要其他蛋白质因子的参与，可使转录终止，即不依赖ρ因子的转录终止机制，模板DAN在转录终止点附近有特殊核苷酸序列可以形成颈环结构影响RNA聚合酶的构象使转录暂停，DAN与RNA双链不稳定分离，转录终止。

9.真核生物与原核生物mRNA转录的比较如下：

原核生物：操纵子RNA聚合酶核心酶加σ因子不需加工与翻译相偶联类核

真核生物：单基因RNA聚合酶Ⅱ聚合酶加转录因子需加工故与翻译相分离核内

10.顺式作用元件指同一DNA分子中具有转录调节功能的特异DNA序列。包括启动子、增强子等。

反式作用因子指能直接或间接地识别或结合在各类顺式作用元件核心序列上参与调控靶基因转录效率的蛋白质。多为转录因子。

22.乳糖操纵子的作用机制？

答：1、乳糖操纵子的组成：大肠杆菌乳糖操纵子含Z、Y、A三个结构基因，分别编码半乳糖苷酶、透酶和半乳糖苷乙酰转移酶，此外还有一个操纵序列O，一个启动子P和一个调节基因I。

2、阻遏蛋白的负性调节：没有乳糖存在时，I基因编码的阻遏蛋白结合于操纵序列O处，乳糖操纵子处于阻遏状态，不能合成分解乳糖的三种酶；有乳糖存在时，乳糖作为诱导物诱导阻遏蛋白变构，不能结合于操纵序列，乳糖操纵子被诱导开放合成分解乳糖的三种酶。所以，乳糖操纵子的这种调控机制为可诱导的负调控。

3、CAP的正性调节：在启动子上游有CAP结合位点，当大肠杆菌从以葡萄糖为碳源的环境转变为以乳糖为碳源的环境时，cAMP浓度升高，与CAP结合，使CAP发生变构，CAP结合于乳糖操纵子启动序列附近的CAP结合位点，激活RNA聚合酶活性，促进结构基因转录，调节蛋白结合于操纵子后促进结构基因