武汉大学分子生物学全部课程 3

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2024分子生物学(全套课件396P)pdf

分子生物学(全套课件396P)pdf目录•分子生物学概述•DNA的结构与功能•RNA的结构与功能•蛋白质的结构与功能•基因表达的调控•分子生物学技术与应用PART01分子生物学概述分子生物学的定义与发展分子生物学的定义分子生物学是研究生物大分子，特别是蛋白质和核酸的结构、功能、相互作用及其在生命过程中的作用机制和调控规律的科学。

分子生物学的发展自20世纪50年代以来，随着DNA双螺旋结构的发现、遗传密码的破译、基因工程技术的建立等一系列重大科学事件的发生，分子生物学迅速崛起并渗透到生命科学的各个领域，推动了整个生物科学的飞速发展。

分子生物学的研究对象与任务分子生物学的研究对象主要包括蛋白质、核酸、糖类等生物大分子，以及由这些大分子所组成的各种亚细胞结构和细胞器。

分子生物学的研究任务揭示生物大分子的结构、功能及其相互作用机制；阐明生物大分子在生命过程中的作用机制和调控规律；探索生物大分子的进化与起源等问题。

分子生物学是在遗传学的基础上发展起来的，遗传学为分子生物学提供了研究对象和研究方法。

同时，分子生物学的发展也推动了遗传学的深入研究，使得遗传学从传统的表型遗传学向分子遗传学转变。

生物化学是研究生物体内化学过程的科学，而分子生物学则是研究生物大分子的结构和功能的科学。

两者在研究对象和研究方法上有一定的重叠和交叉，但侧重点不同。

生物化学更注重生物体内化学过程的动态变化，而分子生物学则更注重生物大分子的静态结构和功能。

细胞生物学是研究细胞结构和功能的科学，而分子生物学则是研究细胞内生物大分子的结构和功能的科学。

两者在研究对象和研究方法上相互补充，共同揭示细胞的生命活动规律。

细胞生物学为分子生物学提供了研究对象和研究背景，而分子生物学则为细胞生物学提供了更深入的研究手段和视角。

与遗传学的关系与生物化学的关系与细胞生物学的关系分子生物学与其他学科的关系PART02DNA的结构与功能1 2 3脱氧核糖核苷酸，由磷酸、脱氧核糖和含氮碱基组成。

分子生物学(全套课件557P)

分子生物学（全套课件557P）简介分子生物学是研究生物分子结构、功能和相互作用的学科。

它涉及到核酸、蛋白质和其他生物分子的研究，以及它们在细胞和生物体中的功能。

本文档是一套全面的分子生物学课件，共有557页。

本课件旨在帮助读者系统地了解分子生物学的各个方面，包括基本的分子生物学原理、实验技术、研究方法以及应用等。

目录1.第一章：分子生物学概述2.第二章：DNA结构与功能3.第三章：RNA结构与功能4.第四章：蛋白质结构与功能5.第五章：基因表达调控6.第六章：基因突变与遗传变异7.第七章：分子生物学实验技术8.第八章：分子生物学研究方法9.第九章：分子生物学的应用领域第一章：分子生物学概述1.1 什么是分子生物学分子生物学是研究生物体内分子的结构、功能以及相互作用的学科。

它涉及到DNA、RNA、蛋白质等生物分子的研究，以及它们在细胞和生物体中的功能。

1.2 分子生物学的历史与发展分子生物学起源于20世纪50年代，当时发现DNA是物质遗传信息的携带者后，科学家们开始研究DNA的结构和功能，从而奠定了现代分子生物学的基础。

1.3 分子生物学的重要性分子生物学的研究对于了解生命的本质和机理至关重要。

它不仅有助于解释遗传现象，还可以揭示细胞的结构、功能和调控机制，甚至为疾病的诊断和治疗提供理论基础。

2.1 DNA的组成与结构DNA是由基因序列组成的生物分子，它由核苷酸组成。

本节将介绍DNA的基本结构、双螺旋结构和碱基对的配对方式。

2.2 DNA复制与遗传信息传递DNA复制是细胞分裂过程中最重要的事件之一，它确保了遗传信息的传递和稳定性。

本节将介绍DNA复制的过程和机制。

2.3 DNA修复与突变DNA在生物体内容易受到各种外界因素的损伤，因此细胞拥有多种修复机制来修复DNA损伤。

本节将介绍DNA修复的方式和维护基因组稳定性的重要性。

3.1 RNA的种类与功能RNA是DNA转录的产物，它在细胞内发挥着多种功能，包括mRNA的编码信息传递、tRNA的氨基酸运载和rRNA的构建核糖体等。

分子生物学-武汉大学

分子生物学
刘青珍武汉大学生命科学学院Biblioteka 第16章原核生物的基因调控
本章内容
1. 本章概要 2. 转录调控的原理 3. 转录起始的调控：细菌中的实例 4. 实例 - λ 噬菌体的调控
3. 转录起始的调控：细菌中的实例
第三个例子 NtrC 和MerR：通过变构而非招募起作用的激活子
在变构激活中 RNA聚合酶可以结合启动子但形成的复合物没有转录活性激活子引发复合物变构并激活转录
NtrC 有ATPase 活性且从距基因较远处起作用
NtrC 控制参与氮代谢的基因表达如 glnA 基因有独立的激活域和DNA 结合域只在氮水平低时与DNA 结合诱导RNA聚合酶构象改变引发从闭合式复合物向开放式复合物的转变
低氮水平- 信号 NtrC 磷酸化和构象改变暴露DNA 结合区 NtrC 结合DNA 与结合在glnA 启动子上的 RNA聚合酶的54 直接互作激活NtrC ATPase 活性，为其聚合酶构象改变提供能量转录开始
噬菌体Φ29 的P4 蛋白抑制启动子的逃离（在不同启动子中作用不同）结合到强启动子PA2c：抑制结合到弱启动子PA3：激活
抑制子以多种方式作用
抑制RNA 聚合酶与启动子结合：Lac 抑制子抑制从闭合式复合物到开放的复合物的转变 E.coli Gal 抑制子抑制启动子逃离噬菌体Φ 29 P4 蛋白（在不同启动子中作用不同）
MerR 通过扭曲DNA 激活转录
MerR 控制merT 基因它编码一种抗汞酶在汞的存在下 MerR 结合到merT 启动子的﹣10 和﹣35 序列之间的一段序列上通过改变DNA 构象激活merT 表达
没有DNA 结合区和激活区的区分结合与激活紧密相关

武汉大学生命科学学院2007至2008学年第一学期分子生物学期末考试试题A

武汉大学生命科学学院2007至2008学年第一学期分子生物学期末考试试题A武汉大学生命科学学院2007－2008学年第一学期期末考试《分子生物学》A 试卷Final exam of Molecular Biology Course (Fall 2007)年级(Grade) ______ 专业(Major) ________ 姓名Name _______ 学号(Student ID)_________ PART I: DESCRIPTION (2 points each)Your answer should describe what each item is and how it functions in the cell. Diagrams, structure and sequence information could be included in your answer, as necessary.1. Trombone model2. TFIID3. Telomerase4. RNA editing5. Tandem mass spectrometry6. tRNA synthetase7. Viral-like retrotransposons8. Transcriptional silencing9. Suppression mutation10. Shine-Dalgarno sequencePART II: MULTIPLE/SINGLE CHOICES (2 points each)1. The following molecule is ____1) 2’-deoxyadenosine 5’-phosphate2) 2’-deoxyadenosine3) dAMP4) dATP2. The strictness of the rules for “Waston-Crick”pairing derives from thecomplementarities___ between adenine and thymine and between guanine and cytosine.1) of base stacking2) of shape3) of hydrogen bonding properties4) of size3. Which of the following statements correctly describe the difference between DNAand RNA? ____1) The major groove of the regular DNA double helical structure is rich in chemicalinformation.2) RNA contains deoxyribose and uracil.3) All RNAs are single-stranded while DNA is double-stranded.4) Some RNAs can fold up into complex tertiary structures, and function asenzymes.4. Nucleosomes are the building blocks of chromosomes, which of the followingstatements are CORRECT in describing the structure and function of nucleosome? ___1) The nucleosome is composed of a core containing eight histone proteins andthe DNA (~147 bp) wrapped around them.2) The core histones specifically contact the major groove of the DNA.3) The interaction of DNA with the histone octamer is very stable and cannot bealtered unless during DNA replication.4) Nucleosome remodeling by the action of enzymes such as histone acetylase isvery important for gene expression.5. Which of the following statements regarding genomes of living organism is NOTcorrect? ___1) Genome size is roughly related to the complexity of the organism.2) The number of genes in a genome cannot explain the complexity of the organism.3) The average number of introns per gene increases with the organism complexity.4) The gene density (genes/Mb) increases with the organism complexity.6. The fact that most amino acids are specified by multiple codons is known as:___1) The “wobble” phenomenon.2) The universality of the genetic code.3) Codon bias.4) The anticodon hypothesis.5) The redundancy of the genetic code.7. Which of the following repair mechanisms is involved in repair of the damaged DNA witha double-stranded break?1) Base excision repair2) Nucleotide excision repair3) Translesion repair4) RecBCD pathway repair5) Mismatch repair8. Which of the following factors/elements regarding translation are CORRECT?1) Ribosome binding site (RBS) is essential for the translationinitiation in bacterial and eukaryotic cells.2) The polyA tail in the 3’end of an mRNA promotes the efficientrecycling of ribosomes, and therefore the translational efficiency.3) Ribosome is able to discriminate between correctly or incorrectlycharged tRNAs.4) The translocation factor EF-G mimics a tRNA molecule so as todisplace the tRNA bound to the A site.5) The ribosome is a ribozyme because the large rRNA is responsiblefor the peptidyl transferase activity.9. RNA polymerase III is the eukaryotic enzyme responsible for:1) Transcription of ribosomal RNA.2) Transcription of transfer RNA and other small RNA species.3) Transcription of messenger RNA.4) Initiation of Okazaki fragment synthesis in DNA replication.10 To obtain the sequence of a genome, which of the following steps are required? __1) Obtain a genomic library2) Obtain a cDNA library3) Shotgun sequencing on automated sequencers4) Sequence assembly on computers5) BLAST searchPART III: SHORT QUESTIONS (CHOOSE SIX QUESTIONS TO ANSWER) (5 points each, total of 30 points) 1. Who is your favorite scientist among those introduced in this course? Pleasedescribe his/her research achievement and contribution to the molecular biology knowledge that you’ve learned and how his/her experience influences your research attitude.2. How the transcription of an mRNA is terminated in eukaryotic cells?3. Please describe the similarity and difference between group II intron andspliceosome-mediated pre-mRNA splicing.4. What are the general principles of transcription regulation in both prokaryoticand eukaryotic cells?5. Please give an example to demonstrate that the RNA secondary structure can regulategene expression in bacteria.Example 1: The attenuation regulation of the tryptophan operon.Example 2: Ribo-switch regulation6. How the activators and repressors regulate gene expression in eukaryotic cells?7. The following DNA sequence contains a small open reading frame (ORF) which encodesonly 5 amino acids. Please list the 5 genetic codons and the stop codon of the ORF. Which strand of the DNA (upper or lower strand) is the template for RNA transcription? The promoter of the gene is in the right or left side of the sequence?5’TCATGCTAGACACGTAATAGCATATGGGA –3’3’AGTACGATCTGTGCATTATCGTATACCCT –5’PART IV: MAJOR QUESTIONS (10 points each, total of 30 points)1.Please discuss what you have learned from this course, including (1) the generalknowledge framework, (2) your most interested knowledge and why this knowledge has impressed you, (3) the value of teamwork, (4) any change of your learning attitude and/or theconstruction of your interest in science.2.Please discuss the similarity and difference between miRNA and siRNA, anddescribe the distinct contributions of these two small regulatory RNAs to the fundamental biology and application, respectively.3.It has been recently reported that a new protein X functions in repressing thetranscription of an oncogene gene Y. Could you design experiments to test if X protein binds to the promoter region of Y gene (1) in vitro and (2) in vivo? If it does bind, could you design an experiment to test if the binding is essential for the transcriptional repression?[Notes: You have all DNA sequences, plasmid vectors, cloning enzymes and other reagents that he needs.]答案PART I:1. Trombone modelThis model is proposed to explain the coordinated synthesis of the leading strand and the lagging strand to the direction of the replication folk movement at a replication folk (2’)2. TFⅡDA transcription factor composed of TBP and TAFs for RNA polymeraseⅡ;(1’)TBP recognizes TATA box and TBP-DNA complex provides a platform for other transcription factors and polymerase to the promoter;(1’)Two of TAFs bind the core promoter elements such as Inr and DPE. Several of histone-like TAFs are also associated with some histone modification enzymes.(1’)3. Telomerase: Solve the End Replication Problem (1’) through adding the telomeric sequence to the 3’end of the telomere. (1’) No extra primer nor template needed.4. RNA editing: a way of changing the sequence of RNA after transcription(1’) bysite-specific deamination of insertion.(1’)5. Tandem mass spectrometryAnswer 1: A method that determines the protein sequence based on the accurate mass of protein fragments obtained by mass spectrometry (2’)Answer 2: (2’)6.Aminoacyl tRNA synthetaseAn enzyme that catalyzes the attachment of an amino acid to a cognate tRNA (2’) through two steps: adenylylation of amino acid and tRNA charging (+1’)7. Viral-like retrotransposons: also called long terminal reapeat (LTR) retrotransposons. The element includes two long terminal repeat sequences that flank a region encoding two enzymes: integrase and reverse transcriptase. It mediate transposition reaction through a RNA intermediate.8 Transcriptional silencing is a specialized form of repression that canspread along chromatin,(1’) switching off multiple genes without the need for each to bear binding sites for specific repressors(1’). The mechanism of this repression is the propagation of certain repressing histone modifications over stretches of chromatin. (1’)Insolator elements can block this spreading, thus protect some inserted gene fromsilencing.(0.5’)9. Suppressor Mutation: 抑制突变，抑制基因突变，抑制因子突变Key points: (1) a second mutation(2) the GENOTYPE is mutationally altered but the wild type PHENOTYPE restores(1) maybe on a different gene (intergenetic) or on the same gene (intragenetic) 10. Shine-Dalgarno sequence: 又称RBS, ribosome binding siteKey points: (1) in prokaryotic cells(2) a stretch of RNA 3 to 9 nucleosides upstream of the start codon in a mRNA(3) contains conservative sequence: 5’-AGGAGG-3’, which is complimented to certain region of 16s rRNA(2) the conservation and spacing decides the activeness of the following OFRPart III: Short questions2 Each mRNA gene contains a poly-A signal sequence near the termination site(1’).Eukaryotic transcription termination is highly coupled with polyadenylation:(1’)(1) CstF/CPSF bound at the CTD tail is transferred to poly-A signal sequence afterti is transcripted, resulting in mRNA cleavage and recruitment of enzymes forpolyadenylation .(2’)(2) Poly-A polynerase(PAP) adds about 200 As to RNA’s 3’end.(2’)Two models for polymerase recycle:(3) Transfer of 3’-processing enzymes from CTD tail to RNA triggers comformationalchange in Pol, reduce processivity, leading to spontaneous termination.(0.5’)(4) Absense of 5’-cap is sensed by the Pol, recognizes the transcript as improperand terminates.(0.5’)3.Please describe the similarity and difference between group II intron and spliceosome-mediated pre-mRNA splicing.(答案有点长，大家可以在精简一下。

武大分子生物学第一周-8

. 根据老师上课提出的问题和给出的提示，试着查找文献、参考爱课程网站本课程资源共享课资源，理解课本上的两个经典实验，我们两周后讨论。希望你能够开动脑筋，像科学家一样思考。两个经典实验分别是（1）证明 DNA 复制是半保留的实验；（2）证明蛋白质合成方向是从氨基端到羧基端的实验。
?
DNA 可能是关键的遗传物质
1944, Oswald T. Avery
转化活性: 脱氧核糖核酸酶(-) 核酸酶(+) 各种蛋白酶(+)
DNA是关键的遗传物质
DNA 复制的三种可能机制
验证 DNA 复制过程中两条互补链的分开
讨论！！！
讨论！！！
无细胞系统/合成几分钟/脉冲标记几秒钟 (低于合成完整肽链需要的时间)/分离并完整肽链/胰蛋白酶处理/检测放射性强度/分析结果/得出结论
2. 预习教材第七章。
我很期待和你们一起学习分子生物学！
让我们一起努力，使这门课程成为
我们人生中一次美好的经历！
我们下周见！
孟德尔第一定律： F2 代中显隐性性状的比率是 3：1
自由组合定律 (孟德尔第二定律)
---当对多个性状进行检测时，子代中出现了具有重组性状的豌豆
孟德尔第二定律： F2 代中显性、两种杂合、隐性性状
的比率是 9 ： 3 ： 3：1
11992288,, FFrreeddeerriicckk GGrriiffffiitthh
分子生物学
刘青珍武汉大学生命科学学院
本周内容
1. 欢迎你 2. 课程介绍：内容/目的/ 课程安排/考核方式 3.第一篇化学和遗传学：简介 – 授课方式
4.开始尝试：像研究者一样思考良好的学术表达：清晰、逻辑、简洁

《分子生物学》课程教学大纲

武汉大学《分子生物学》课程教学大纲课程英文名称：Molecular Biology 课程类别：必修课程学分数：3 课程学时数：54授课对象：本院生物类所有本科生本课程的前导课程：生物化学一、教学目的.本课程主要是从生物大分子的角度来阐述基因组的复制和基因组的表达机制（DNA→ RNA→蛋白质），以及基因调控机制。

通过与实验课结合，将系统介绍基本的分子生物学技术，包括后基因组技术。

本课程是英语教学试验课，旨在使学生习惯使用英语进行“听、想、叙述”分子生物学相关内容，为学生进入研究生学习和进入日趋国际化的工作岗位奠定基础。

二、教学要求1．重点掌握“原核生物和真核生物复制和表达其遗传信息，以及基因表达调控的分子机制：包括发生过程，主导和参与各过程的酶和因子（反式作用因子和顺式作用元件）”。

2.掌握“常规分子生物学技术，包括基因克隆和表达的技术，研究生物大分子相互作用的技术，模式生物和后基因组分子生物学技术。

”3.熟悉“在基因组保持，表达和基因调控中主要酶和蛋白质的结构和作用机制；以及基因调控与发育和疾病的关系。

分子生物学技术在鉴定、诊断和治疗中的作用。

”三．课程内容与学时分配第一章课程简介与分子生物学发展史（教材第1至第5章）第一节课程介绍－教学目标和方法第二节课程介绍－教学内容和安排第三节分子生物学发展史1－蒙德尔的生物观重点：从名人的研究经历学法则、长智慧第四节分子生物学发展史2－核酸承载遗传信息重点：从重大发现学法则、开思路第五节化学弱相互作用与强相互作用决定大分子的结构第二章核酸结构（教材第6章）第一节 DNA的结构与拓扑异构酶重点：DNA的双螺旋结构与DNA的功能和复制之间的关系，以及DNA拓扑异构酶在解决细胞中DNA拓扑结构中的重要性第二节 RNA的结构与核酶重点：RNA可以折叠成高级结构的机制，不同核酶的结构与功能第三章 DNA复制（教材第8章）第一节 DNA复制的化学本质和DNA聚合酶的催化机制重点：DNA复制的化学反应，聚合酶的结构与催化第二节 DNA复制的过程－原核重点：不同蛋白因子是如何顺序性在复制过程中起作用的，先导链和滞后链复制的异同，不同DNA聚合酶的作用第三节 DNA复制的过程－真核重点：不同蛋白因子和聚合酶是如何顺序性在复制过程中起作用的，先导链和滞后链复制的异同第四节同一复制叉中先导链和滞后链同时被复制的机制重点：Sliding clamps和Clamp loader的作用，Trombone复制模型第五节 DNA复制起始的调控－普遍机制和原核机制重点：Replicator-initiator互作模型；E. coli的OriC，DnaA-ATP 水平，SeqA蛋白的作用第六节 DNA复制起始的调控－真核重点：Pre-RC (复制前复合物)的形成和调控第七节 DNA复制起始的结束重点：原核－II型拓扑异构酶的作用；真核－染色体复制的末端问题以及端粒酶的作用第四章基因表达1－转录（教材第12章）第一节 RNA聚合酶与转录循环内容：RNA聚合酶的种类和特征，RNA聚合酶催化的转录步骤，转录复合物在转录过程中的结构改变第二节细菌的转录循环1－启动子和因子第三节细菌的转录循环2－转录的起始，延伸和终止第四节真核转录1－RNA聚合酶II及其介导的前体mRNA转录起始重点：核心启动子的结构，以及普通转录因子组装起始复合物的过程其他内容：因为染色体高级结构的原因，体内转录需要Mediator复合物的作用第五节真核转录2－RNA聚合酶II转录的延伸重点：RNA聚合酶II CTD结构域所结合蛋白因子的顺序置换与前体mRNA的5'加帽，内含子剪接，3'加尾和转录终止第六节真核转录3－RNA聚合酶I和III转录rRNA和tRNA，小RNA的机制第五章基因组表达2－RNA剪接（教材第13章）第一节不同类型内含子分布和RNA剪接的化学性质第二节 I型和II型内含子核酶的剪接机制重点：结构和催化的化学反应第三节真核生物蛋白编码基因内含子的剪接－剪接体的组装，重排和催化重点：剪接体的组分（snRNPs）；剪接体的组装、重派和催化之间的关系第四节可变剪接重点：生物学意义，调控机制第五节其他加工过程内容：选择性剪接体包含不同的snRNPs，RNA编辑，mRNA转运第六章基因组表达3－翻译与遗传密码（教材第14－15章）第一节 mRNA的功能内容：开放阅读框决定多肽序列，原核和真核mRNA上的翻译元件第二节转运RNA的功能，结构，以及氨基酸装载过程重点：氨基酸装载的识别功能第三节核糖内容：核糖体（翻译机器）组装与循环，翻译的化学特性，核糖体的催化功能。

分子生物学-总目录

基础分子生物学1、绪论2、染色体与DNA3、生物信息的传递（上）——从DNA到RNA4、生物信息的传递（下）——从mRNA到蛋白质5、基因的表达与调控（上）——原核6、基因的表达与调控（下）——真核第二章染色体与DNA一、DNA的组成与结构二、DNA的生理意义三、C-Value和Cot1/2 四、染色体结构五、染色体的组成六、原核与真核染色体DNA比较第三章DNA复制DNA代谢DNA复制哺乳动物DNA聚合酶DNA连接酶单链结合蛋白(SSB) 解链酶拓扑异构酶Ⅰ拓扑异构酶Ⅱ引物酶引发前体蛋白1.DNA复制的起始2.DNA子链的延伸3.DNA链的终止复制的方式线状DNA末端复制的问题真核生物染色体端粒的复制第四章突变和修复第一节突变概述一、突变的定义二、突变的分类：染色体畸变、基因突变；多点突变、单点突变（碱基插入、缺失、替代）、碱基替代；同义突变、错义突变、无义突变；正向突变、回复突变第二节诱发突变和自发突变一、碱基类似物二、DNA分子上碱基的化学修饰三、嵌合剂的致突变作用四、转座成分的致突变作用五、增变基因六、紫外线和高能射线的致突变作用七、突变热点第三节DNA的修复一、复制修复：1.尿嘧啶－糖基酶系统 2.错配修复系统二、损伤修复1.光修复：（直接修复）：胸腺嘧啶二聚体2.切除修复3.重组修复4.SOS response第五章重组和转座第一节重组的分类一、同源重组或普遍性重组2、位点特异性重组3、转座二、模板选择（copy choice）性重组第二节同源重组一、Holliday连接二、Rec BCD途径－同源重组的酶学机制：1.Overview 2.RecBCD: 3.Rec A 4.Ruv A-B-C三、基因转换(gene conversion)第三节位点特异性重组位点特异性重组最典型的列子是λ噬菌体对E.coli的整合。

1、att位点2、整合和切离的相关蛋白3、λ整合通常是通过单链交换而不是“一致性剪切”第四节转座一、原核转座子的类型：1、插入序列2、复合转座子3、Tn A家族二．转座机制：1、复制型转座2、非复制型转座3、保守转座三、转座中的一般过程1.非复制转座：转座子插入到DNA上新的位点，首先交错切开靶DNA，再将转座子连接到靶DNA的凸出单链上，最后填补空缺完成转座2.非复制转座的断裂和再连接过程3.复制型转座第五节真核生物的转座因子：Ac-Ds系统第六章转录和转录后加工第一节RNA聚合酶一、RNA合成的基本特征：-RNA的前体: ATP，GTP，CTP，UTP-RNA合成的方向: 5’→3’-RNA聚合酶能起始一条新链的合成，起始核苷酸一般是嘌呤核苷三磷酸（pppA或pppG）-RNA聚合酶以单链为模板，一个NTP的3’-OH和另一个NTP的5’-P反应，去掉焦磷酸，形成磷酸酯键二、原核生物的RNA聚合酶1、RNA聚合酶的组成2、σ亚基三、真核生物的RNA聚合酶第二节启动子一、原核生物启动子：1、-10序列2、-35序列3、CA P位点4、葡萄糖效应二、真核生物启动子和转录因子：真核生物启动子由转录因子而不是RNA聚合酶识别1.RNA聚合酶I启动子1) 核心启动子序列2) 上游启动子序列3) RNA聚合酶I需要两类转录因子参与作用2. RNA聚合酶III启动子1) 5SrRNA和tRNA基因为内在启动子，位于转录单位内部2) 核内小RNA(snRNA)基因的启动子位于转录起始位点上游(type 3)3) RNA聚合酶III的转录因子3.RNA聚合酶II的启动子1）核心启动子的成分：主要决定转录起始点的位置2）上游启动子元件：控制转录起始频率3) RNA聚合酶II的转录因子4.TBP是三种RNA聚合酶通用的转录因子1) TBP与DNA小沟结合，形成一个马鞍形结构2) TBP的结合使DNA弯曲约80°第三节转录的起始、延伸和终止一、起始:1）起始识别：RNA聚合酶与启动子结合形成封闭的启动子复合物，识别位点在-35处；2）活化：-10区域形成形成开放的启动子复合物，解开双链；3）形成三元起始复合物，开始转录。

武大分子生物学第三周-1

H3-H4 四聚体结合DNA 两个 H2B-H2A 二聚体结合到 H3-H4-DNA 复合物上
形成完整的核小体
核小体的组装
许多不依赖于DNA 序列的接触介导核心组蛋白与DNA 的相互作用
组蛋白 N 端尾巴稳定缠绕八聚体的DNA
组蛋白尾巴从核小体特定位置伸出指导DNA 以巴
用胰蛋白酶*处理核小体能去除 N 端尾巴
而紧密包装的折叠域保持完整
蛋白酶处理
*胰蛋白酶
特异性地在
带正电荷的氨基酸后切割
N 端尾巴（2）
是广泛修饰的位点磷酸化、乙酰化、甲基化在丝氨酸、赖氨酸、精氨酸残基上这些修饰可改变单个核小体的功能
核小体的组装是一个有序的过程
首先，H3 和 H4 形成异源二聚体然后，两个二聚体结合形成四聚体
第7章基因组结构、染色体、染色质和核小体
!!!!!!!
本章内容
1. 本章前言 2. 基因组序列和染色体多样性
3. 染色体的复制和分离 4. 核小体
5. 染色质的高级结构 6. 染色质结构的调控 7. 核小体的组装
4. 核小体
核小体是染色体的结构单位
真核细胞中大多数DNA 被包装进核小体
DNA 缠绕组蛋白核心储存负超螺旋
核心组蛋白 H2A、H2B、H3、H4（各两个拷贝）
核心DNA 缠绕其上
连接组蛋白 H1（单拷贝）与连接DNA 结合
组蛋白的特性
带正电荷的氨基酸超过20%的氨基酸：赖氨酸或精氨酸
与带负电荷的DNA 作用核心组蛋白相对较小：核心组蛋白11-15 kDa
连接组蛋白： 20 kDa
N 端尾巴
组蛋白折叠域
核小体由 8 个组蛋白所形成的核心和缠绕在其上的DNA（核心DNA）组成

武大分子生物学第十一周 3

尿尿嘧苷啶
特殊碱基（1）
假假尿尿嘧嘧啶啶ψU
双氢尿嘧啶 DU

特殊碱基（2）
次黄嘌呤胸腺嘧啶甲基鸟嘌呤
这些修饰碱基对tRNA 的功能并非不可或缺但是，缺少这些碱基的细胞生长变慢 --- 这些碱基可提高tRNA 的功能
tRNA 都有三叶草型的二级结构
tRNA 分子有高度保守的单链和双链区域形成三叶草型二级结构
由tRNA 分子完成
tRNA 是密码子和氨基酸之间的接头分子
tRNAs
分子长度为75~95 nt
tRNA 分子有很多种每种仅与一个特定的氨基酸结合每种识别mRNA 的一个或几个特定密码子
所有tRNA 3’ 末端均为5’ CAA 3’ 其的3’端是氨酰tRNA 合成酶加载氨基酸的位点
tRNA一级结构中存在特殊碱基
分子生物学
刘青珍武汉大学生命科学学院
第14章翻译
本章内容
1. 本章概要 2. 信使RNA 3. 转移RNA
4. 氨基酸在tRNA 上的加载 5. 核糖体 6. 翻译起始
7. 翻译延伸 8. 翻译终止 9. 依赖翻译的mRNA 和蛋白质
稳定性调控
3. tRNA
蛋白质合成的核心是将核苷酸序列信息翻译成氨基酸
tRNA 具有L 形状的三级结构
D环
可变环
受体臂
D茎反密码子茎反密码子环
三个茎环一个可变环一个受体臂
ψU 环：特殊碱基假尿嘧啶 ψU D环：特殊碱基双氢尿嘧啶DU 反密码子环：5’ 端尿嘧啶，3’ 端嘌呤
可变环：长度3-21 nt 不等受体臂：5’ 和3’ 端的碱基配对而成
3’ 端CCA 呈单链氨基酸加载位点
tRNA 的二级结构

分子生物学全套课件(2024)

2024/1/26
17
蛋白质在细胞中的作用
蛋白质可以作为酶催化生物体内的化学反应，维持生命活动的正常进行。
蛋白质可以作为载体运输物质，如血红蛋白运输氧气和二氧化碳。
蛋白质可以作为抗体参与免疫反应，保护机体免受病原体的侵害。
蛋白质是细胞结构和功能的基础，参与细胞的各种生命活动，如催化、运输、免疫、调节等。
2024/1/26
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基因表达调控的分子机制
DNA结合蛋白的作用
识别并结合特定DNA序列，影响基因转录。
染色质结构与基因表达
染色质结构的变化可影响基因的可及性和转录活性。
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信号转导与基因表达调控
细胞外信号通过信号转导途径影响基因表达。
转录后调控机制
包括mRNA剪接、转运、定位和降解等过程对基因表达的调控。
比较基因组学分析
通过比较不同物种或不同个体之间的基因组差异，揭示物种进化、基因功能等生物学问题。
生物信息学在基因组学中的应用
利用生物信息学方法对基因组数据进行挖掘和分析，发现新的基因、突变位点以及与疾病相关的遗传变异等。
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THANK YOU
感谢观看
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DNA的复制与修复
01
02
03
DNA复制的过程
起始、延伸和终止三个阶段，涉及多种蛋白质和酶的参与。
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DNA复制的特点
半保留复制、半不连续复制等。
DNA修复的机制
直接修复、切除修复、重组修复和SOS修复等，用于纠正复制过程中产生的错误。
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DNA的转录与表达

分子生物学（全）

分子生物学（全）名词解释基因：是携带有遗传信息信息的DNA片段。

基因组genome:基因组泛指一个有生命体、病毒或细胞器的全部遗传物质；在真核生物，基因组是指一套染色体（单倍体）DNA,又称染色体组。

、重复序列：是指在基因组中重复出现的DNA序列。

假基因pseudogene:在多基因家族中，DNA序列与正常基因的结构相似，但不能产生有功能的基因产物的基因成为假基因。

断裂基因(splite gene)真核生物结构基因，由若干个编码区和非编码区互相间隔开但又连续镶嵌而成，去除非编码区再连接后，可翻译出由连续氨基酸组成的完整蛋白质，这些基因称为断裂基因。

增强子enhancer：指远离转录起始点、决定基因的时间、空间特异性、增强启动子转录活性的DNA序列。

沉默子silencer：是某些基因的负性调节元件，当其结合特异蛋白因子时，对基因转录起阻遏作用。

内含子intron：存在于原始转录产物或基因组DNA中，但不包括在成熟mRNA、rRNA或tRNA中的那部分核苷酸序列。

外显子exon：，基因组DNA中出现在成熟RNA分子上的序列。

启动子：是位于结构基因5，端上游的DNA序列，能活化RNA 聚合酶，使之与模版DNA准确的结合并具有转录起始的特异性。

基因表达谱：是指在某些特定情况下（不同组织、不同细胞、不同发育阶段、不同生理状态及不同环境下等）细胞基因的表达状态（包括基因是否表达、表达丰度以及的表达差异）。

限制性核酸内切酶：是识别DNA的特异序列，并在识别位点或其周围切割双链DNA的一类内切酶。

质粒：是存在于细菌内、染色体外闭合、具有自主修复制能力的环状DNA.微卫星DNA:是由短的重复单元序列串联构成的重复序列，重复单元一般为1～6bp,重复序列长度一般小与150bp.分布广，其功能尚不清楚。

基因诊断：是指用分子生物学的技术，在DNA或RNA水平上检测基因的存在状态或表达状态的诊断方法，对人体状态和疾病作出诊断的方法和过程。

武汉大学分子生物学全部课程3

武汉大学分子生物学全部课程3
2020年7月18日星期六
•Molecular Biology of the Gene, 5/E --- Watson et al. (2004)
•Part I: Chemistry and Genetics •Part II: Maintenance of the Genome •Part III: Expression of the Genome •Part IV: Regulation •Part V: Methods
•Linking number is the number of times one strand have to be passed through the other strand in order for the two strands to be entirely separated from each other.
•Function (1): DNA in cells is negatively supercoiled; nucleosomes introduces negative supercoiling in eukaryotes
•Negative supercoils serve as a store of free energy that aids in processes that require strand separation, such as DNA
•It is a simple consequence of the geometry of the base pair.
•(See the Structural Tutorial of this chapter for details)
•

分子生物学3[1]

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Z： β-半乳糖苷酶 Y：透酶 A：乙酰基转移酶
分子生物学3[1]
大肠杆菌氮代谢基因激活蛋白
（nitrogen metabolism gene aห้องสมุดไป่ตู้tivator protein,ntrC）
ntrB激酶
ntrC
ntrB磷酸酶
ntrCp
当谷氨酰胺丰富时，ntrB以磷酸酶活性为主，当谷氨酰
5、转录终止子与因子
⑴转录终止子(teminater) ①定义：指基因的3′末端或者操纵子的3′ 的一段具有终止转录功能的核苷酸序列。
②分类：依赖因子的转录终止子不依赖因子的转录终止子
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分子生物学3[1]
③序列特征
相同点：终止点之前有一段反向重复序列，两重复序列之间有间隔序列，终止子被转录出来的 RNA可形成发夹结构。
分子生物学3
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2020/11/10
分子生物学3[1]
第一节
SectionⅠ
概述
General Narration
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分子生物学3[1]
本节介绍4方面内容:
一、基因表达的概念二、基因表达的特性三、基因表达的方式四、基因表达的多级调控
一、基因表达的概念
* 基因表达（gene expresion）
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分子生物学3[1]
⑵ 因子
因子具有两种活性：①促进转录终止；②具有NTP酶活性，后一种活性是实现前一种活性必不可少的。
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分子生物学3[1]
ATP
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分子生物学3[1]
6、衰减子(attenuator)

随米武汉大学《分子生物学》2001-2011年考研试卷

武汉大学《分子生物学》2001-2011年考研试卷2002年三、问答：1、简述（或绘图说明）真核细胞RNA聚合酶II转录的起始需要哪些基本转录因子及其装配过程（15分）2、简述（或绘图说明）色氨酸操纵子弱化的机制（15分）3、在讨论基因家庭时经常提到胚胎、胎儿和成体形成的蛋白质，这些述语是指什么现象？可用什么术语来描述这一类基因家族（5分）4、你正在进行Southern blot分析，并刚刚完成凝胶电泳部分，下一步是将胶浸泡在NaOH溶液中使DNA变性为单链，为了节约时间，你跳过这一步，直接把DNA从胶上转到硝酸纤维素膜上，你将标记好的探针与膜杂交，却发现放射自显影结果是一片空白，哪里错了呢？（5分）2001年三、问答题（50分）1．说出双链DNA复制起始有关的五种重要的酶或蛋白并简述它们的功能。

（15分）2．简述增强子的特点和性质及作用机制。

（10分）3．简述真核RNA聚合酶II的转录起始复合物装配过程和转录起始（15分）4． DNA限制性内切酶EcoRI是人们熟悉的常用内切酶，它是在大肠杆菌（E.coli）R株中发现的，它被广泛用于分子克隆操作和DNA分析。

pUC质粒是常用克隆载体之一，它的多克隆位点上有EcoRI、BamHI、KpnI、HindIII等酶切点。

假如要你把一段由EcoRI切割产生的外源DNA片段克隆到pUC质粒中，并把重组质粒转化大肠杆菌R株来扩增，已知条件是所用的R菌株中只有EcoRI一种限制性内切酶，你设计如何做才能确保成功？为什么？（10分）2003年分子生物学一。

下列名词翻译成中文，并简要解释4*101.Domains and motifs2. Alternative splicing3.Reporter genes4. The PCR cycle5.Restriction mapping6.Multiple cloning sites7.DNA libraries8.Proteomics9.Replicon10. semi-conservative replication二。

(武汉大学)分子生物学1_3章(一般不考)

（武汉大学）分子生物学1~3章（一般不考）●孟德尔学派的世界观●解释遗传性状如何从亲代传递给子代●law of segregation 独立分离定律（孟德尔第一定律）F2代中中显隐性性状的比率是3:1●在F1代表现的性状称为dominant 显性，而在F1代不表现的性状称为recessive隐性●不同的性状是由不同对遗传因子控制的（gene 基因）●law of independent 自由组合定律（孟德尔第二定律）F2 代中显性、两种杂合、隐性性状的比率是 9:3:3:1●当对多个性状进行检测时，子代中出现了具有重组性状的豌豆●homozygous 纯种——孟德尔成功的一个关键因素杂种：heterozygous●核酸承载遗传信息●DNA能够携带遗传物质——Avery发现●Griffith的肺炎双球菌转化实验——DNA可能是关键的遗传物质S细胞加热灭活之后与R细胞混合，生成了S细胞●Avery的实验——证明了DNA是遗传物质转化活性：脱氧核糖核酸酶(-) 核酸酶(+) 各种蛋白酶(+) 用核酸酶和蛋白酶处理：排除了RNA和蛋白质的污染●双螺旋——Watson & Crick●DNA半保留复制的证明●技术：放射性同位素标记、密度梯度离心、微量密度检测仪●过程：将大肠杆菌在只含有N15的培养基中培养若干代→ 后续的培养中，每代加入10倍的N14 → 利用E.coli的菌落数确定何时取样→ 进行密度定量检测●结果：N15-N15的条带转变为N15-N15的条带，最后转变为N14-N14和N15-N14条带能说明DNA复制不是全保留复制，但还不能排除分散复制的可能●附加实验：热变性处理实验——排除了分散复制的可能，确定了DNA半保留复制●原理：加热能使DNA解离变性●将培养一代的E.coli进行热处理并对N的同位素进行密度检测，如果密度峰值只有2个，即说明是半保留复制对照组：仅用15N培养基和仅用14N培养基培养的E.coli●中心法则——遗传信息的流向●包括DNA的复制、DNA的转录、RNA的翻译●修正补充：RNA的逆转录、RNA的复制、RNA的加工●蛋白质合成方向的确定通过三个实验完全证明了①肽链是顺序合成的、●实验一——证明肽链合成是顺序的●假设（原理）在加入放射性同位素标记的氨基酸之后，短时间内将溶液中已经合成完毕的球蛋白取出并酶解，测定每一个片段的放射性强度●核糖体合成●短时间标记：核糖体上有不同长度的肽链，加上的放射性氨基酸较少，酶切后测定出的每个肽链放射性强度差不多（没有明显放射性强度梯度）●长时间标记：越来越多的放射性氨基酸被掺入肽链，进行酶切处理时，越接近合成起始端，所带有的放射性氨基酸数目越多，放射性强度越强（放射性强度出现，并形成了起始端到末端逐渐减弱的梯度）●体外合成●短时间标记：位于肽链合成末端的放射性强度是最高的，越接近起始端放射性强度越低（从合成末端到起始端逐渐减弱的放射性强度梯度）●长时间标记：越接近合成的起始端，含有放射性氨基酸肽段的数目越多（削减肽链所产生的梯度）●过程●获得标记的球蛋白（细胞：兔网织红细胞，球蛋白：血红蛋白）兔网织红细胞中只合成血红蛋白，避免了杂蛋白的干扰 H3亮氨酸对球蛋白进行短时间标记，C14亮氨酸进行长时间标记●分离溶液中的球蛋白和核糖体上正在合成的球蛋白细胞破碎、离心，获得上清液和沉淀物。