分子生物学课件重点整理__朱玉贤

1、错配修复（mismatch repair）●Dam甲基化酶使母链位于5’GATC序列中腺甘酸甲基化●甲基化紧随在DNA复制之后进行（几秒种后至几分钟内）●根据复制叉上DNA甲基化程度，切除尚未甲基化的子链上的错配碱基2、碱基切除修复 excision repair所有细胞中都带有不同类型、能识别受损核苷酸位点的糖苷水解酶，它能特意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，统称为AP位点。

一些碱基在自发或诱变下会发生脱酰胺，然后改变配对性质，造成氨基转换突变*腺嘌呤变为次黄嘌呤与胞嘧啶配对*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3、核苷酸切除修复1）通过特异的核酸内切酶识别损伤部位2）由酶的复合物在损伤的两边切除几个核苷酸3） DNA 聚合酶以母链为模板复制合成新子链4）DNA连接酶将切口补平4 、DNA的直接修复在DNA光解酶的作用下将环丁烷胸腺嘧啶二体和6-4光化物还原成为单体甲基转移酶使O6-甲基鸟嘌呤脱甲基生成鸟嘌呤，防止G-T配对SOS反应 (SOS response)：是细胞DNA受到损伤或复制系统受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。

*包括诱导DNA损伤修复、诱变效应、细胞分裂的抑制以及溶原性细菌释放噬菌体等。

细胞癌变也与SOS反应有关。

两个作用（1）DNA的修复；（2）产生变异五、 DNA的转座DNA的转座或叫移位（transposition)：由可移位因子(transposable element) 介导的遗传物质重排现象。

转座子（transposon Tn）：存在于染色体DNA上可自主复制和位移的基本单位。

已经发现“转座”这一命名并不十分准确，因为在转座过程中，可移位因子的一个拷贝常常留在原来位置上，在新位点上出现的仅仅是它的拷贝。

因此，转座有别于同源重组，它依赖于DNA复制。

原核生物转座子的类型：1、插入序列(IS)IS是最简单的转座子，不含有任何宿主基因，它们是细菌染色体或质粒DNA的正常组成部分。

2、复合转座子(composite transposon)复合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，其两翼往往是两个相同或高度同源的IS序列3、TnA家族⏹TnA家族没有IS序列、体积庞大 (5000bp以上)、带有3个基因，其中一个编码β-内酰胺酶(AmpR)，另两个则是转座作用所必须的。

(三）转座作用的机制⏹转座时发生的插入作用的普遍特征，是受体分子中有一段很短的(3～l2bp)、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。

⏹对于一个特定的转座子来说，它所复制的靶序列长度是一样的，如IS1两翼总有9个碱基对的靶序列，而Tn3两端总有5bp的靶序列。

⏹靶序列的复制可能起源于特定内切酶所造成的黏性DNA末端。

（三）转座作用的遗传学效应 p63（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）转座引起的生物进化反转录转座子（retrotransposon）：指通过RNA为中介，反转录成DNA后进行转座的可动元件。

第三章生物信息的传递（上）——从DNA到RNA转录(transcription) ：生物体以DNA为模板合成RNA的过程。

参与转录的物质原料: NTP (ATP, UTP, GTP, CTP)模板:DNA酶: RNA聚合酶其他蛋白质因子RNA合成方向：5' 到 3'转录的不对称性：在RNA的合成中，DNA的二条链中仅有一条链可作为转录的模板，称为转录的不对称性。

与mRNA序列相同的那条DNA链称为编码链；将另一条根据碱基互补原则指导mRNA合成的DNA链称为模板链。

DNA分子上转录出RNA的区段，称为结构基因。

转录单元（transcription unit）一段从启动子开始至终止子结束的DNA序列。

二、参与转录起始的关键酶与元件（一） RNA聚合酶●原核生物RNA聚合酶（大肠杆菌为例）---全酶=核心酶+ σ因子启动子定义：指能被RNA聚合酶识别、结合并启动基因转录的一段DNA序列。

TATA区：酶的紧密结合位点（富含AT碱基，利于双链打开）TTGACA区：提供了RNA聚合酶全酶识别的信号转录起点---与新生RNA链第一个核甘酸相对应DNA链上的碱基。

真核生物启动子的结构核心启动子（core promoter）●定义：指保证RNA聚合酶Ⅱ转录正常起始所必需的、最少的DNA序列，包括转录起始位点及转录起始位点上游TATA区●作用：选择正确的转录起始位点，保证精确起始2、上游启动子元件●包括CAAT盒（CCAAT）和GC盒（GGGCGG）等●作用：控制转录起始频率。

（三）转录起始复合物---二元闭合复合物、二元开链复合物、三元复合物。

（原核）三、转录的基本过程1、起始位点的识别：RNA聚合酶与启动子DNA双链相互作用并与之相结合的过程。

RNA聚合酶全酶(2)与模板结合2、转录起始①RNA聚合酶全酶(a2s¢bb)与模板结合•DNA双链解开•在RNA聚合酶作用下发生第一次聚合反应，形成转录起始复合物5¢-pppG -OH + NTP ® 5¢-pppGpN - OH 3¢ + ppi转录起始复合物:RNApol (a2s¢bb) - DNA - pppGpN- OH 3¢3、RNA链的延伸●亚基脱落，RNA–pol聚合酶核心酶变构，与模板结合松弛，沿着DNA模板前移；●在核心酶作用下，NTP不断聚合，RNA链不断延长。

注意：9个核苷酸以前还在启动子区，容易脱落，一旦形成9个以上的核苷酸并离开启动子区，转录正式进入眼神阶段。

4、转录终止终止子（terminator）：位于基因的末端，在转录终止点之前有一段回文序列（反向重复序列）约6-20bp。

真核生物终止: 由一段特定序列5′－AATAAA－3′和回文序列（反向重复序列）组成。

分为两类：●强终止子－内部终止子：不依赖Rho (ρ)因子的终止。

●弱终止子－需要ρ因子（rho factor），又称为ρ依赖性终止子（ Rho-dependent terminator）不依赖r因子的终止当RNA链延伸到转录终止位点时，RNA聚合酶不再形成新的磷酸二酯键，RNA-DNA杂合物分离，转录泡瓦解，DNA恢复成双链状态，而RNA聚合酶和RNA链都被从模板上释放出来，这就是转录的终止。

终止位点上游一般存在一个富含GC碱基的二重对称区，RNA形成发夹结构；在终止位点前面有一段由4-8个A组成的序列，RNA的3’端为寡聚U发夹式结构和寡聚U的共同作用使RNA从三元复合物中解离出来。

依赖r因子的终止r因子：六聚体蛋白、水解各种核甘三磷酸促使新生RNA链从三元转录复合物中解离出来，从而终止转录。

（二）、真核生物的转录过程1. 转录起始真核生物的转录起始上游区段比原核生物多样化，转录起始时，RNA-pol不直接结合模板，其起始过程比原核生物复杂。

（1）. 转录起始前的上游区段•顺式作用元件(cis-acting element)：影响自身基因表达活性的非编码DNA序列。

例：启动子、增强子、弱化子等•增强子：在启动区存在的能增强或促进转录的起始的DNA序列。

但不是启动子的一部分。

特点：1.远距离效应；2.无方向性；3.顺式调节；4.无物种和基因的特异性；5.具有组织特异性；6.有相位性；7.有的增强子可以对外部信号产生反应。

（2）. 转录因子：能直接、间接辨认和结合转录上游区段DNA的蛋白质，现已发现数百种，统称为反式作用因子(trans-acting factors)。

反式作用因子中，直接或间接结合RNA聚合酶的，则称为转录因子(transcriptional factors, TF)。

参与RNA-polⅡ转录的TFⅡ --TFⅡD、 TFⅡA、TFⅡB、TFⅡF、TFⅡE、TFⅡH（3）转录起始前复合物(pre-initiation complex, PIC)真核生物RNA-pol不与DNA分子直接结合，而需依靠众多的转录因子。

（4）模板理论(piecing theory)一个真核生物基因的转录需要3至5个转录因子。

转录因子之间互相结合，生成有活性、有专一性的复合物，再与RNA聚合酶搭配而有针对性地结合、转录相应的基因。

2. 转录延伸真核生物转录延长过程与原核生物大致相似，但因有核膜相隔，没有转录与翻译同步的现象。

RNA-pol前移处处都遇上核小体。

转录延长过程中可以观察到核小体移位和解聚现象。

3. 转录终止——和转录后修饰密切相关。

四、转录后加工5’端加帽、3’端加尾、RNA的剪接、RNA的编辑1、在5’端加帽5’端的一个核苷酸总是7-甲基鸟核苷三磷酸（m7Gppp）。

mRNA5’端的这种结构称为帽子（cap）。

帽子结构功能：①能被核糖体小亚基识别，促使mRNA和核糖体的结合；②m7Gppp结构能有效地封闭mRNA 5’末端，以保护mRNA免受5’核酸外切酶的降解，增强mRNA的稳定。

2、3’端加尾--多聚腺苷酸尾巴---AAUAAA：★准确切割。

★加poly（A）多聚腺苷酸尾巴功能：提高了mRNA在细胞质中的稳定性。

3、RNA的剪接生物体内内含子的主要类型：U-AG、AU-AC、Ⅰ类内含子、Ⅱ类内含子Ⅲ类内含子参与RNA剪接的物质： snRNA（核内小分子RNA）、snRNP（与snRNA结合的核蛋白）、核内RNA（U1、U2、 U4、U5、U6）4、RNA的编辑*编辑（editing）是指转录后的RNA在编码区发生碱基的突变、加入或丢失等现象。

五、原核生物与真核生物mRNA的特征比较1、原核生物mRNA的特征●半衰期短●多以多顺反子的形式存在单顺反子mRNA：只编码一个蛋白质的mRNA。

多顺反子mRNA：编码多个蛋白质的mRNA。

Z：β-半乳糖苷酶Y：透过酶A：乙酰基转移酶ZYA为结构基因● 5’端无“帽子”结构， 3’端没有或只有较短的poly（A ）结构。

● SD序列：原核生物起始密码子AUG上游7-12个核苷酸处有一被称为SD序列的保守区。

mRNA中用于结合原核生物核糖体的序列。

P852、真核生物mRNA的特征“基因”的分子生物学定义：产生一条多肽链或功能RNA所必需的全部核甘酸序列。

● 5’端存在“帽子”结构●多数mRNA 3’端具有poly（A ）尾巴（组蛋白除外）●以单顺反子的形式存在六、RNA合成与DNA合成异同点相同点：1、都以DNA链作为模板2、合成的方向均为5’→3’3、聚合反应均是通过核苷酸之间形成的3’,5’-磷酸二酯键，使核苷酸链延长。

第四章生物信息的传递（下）—从mRNA到蛋白质翻译：指将mRNA链上的核甘酸从一个特定的起始位点开始，按每三个核甘酸代表一个氨基酸的原则，依次合成一条多肽链的过程。