分子生物学总结完整版

分子生物学总结完整版1、结构分子生物学；2、基因表达的调节与控制；3、DNA重组技术及其应用；4、结构基因组学、功能基因组学、生物信息学、系统生物学第二章DNA and Chromosome1、DNA的变性：在某些理化因素作用下，DNA双链解开成两条单链的过程。

2、 DNA复性：变性DNA在适当条件下，分开的两条单链分子按照碱基互补原则重新恢复天然的双螺旋构象的现象。

3、 Tm(熔链温度)：DNA加热变性时，紫外吸收达到最大值的一半时的温度，即DNA分子内50%的双链结构被解开成单链分子时的温度）4、退火：热变性的DNA经缓慢冷却后即可复性，称为退火5、假基因：基因组中存在的一段与正常基因非常相似但不能表达的DNA序列。

以Ψ来表示。

6、 C值矛盾或C值悖论:C值的大小与生物的复杂度和进化的地位并不一致，称为C值矛盾或C值悖论(C-Value Paradox)。

7、转座：可移动因子介导的遗传物质的重排现象。

8、转座子：染色体、质粒或噬菌体上可以转移位置的遗传成分9、 DNA二级结构的特点：1）DNA分子是由两条相互平行的脱氧核苷酸长链盘绕而成；2）DNA分子中的脱氧核苷酸和磷酸交替连接，排在外侧，构成基本骨架，碱基排列在外侧；3）DNA分子表面有大沟和小沟；4）两条链间存在碱基互补，通过氢键连系，且A=T、G ≡ C（碱基互补原则）；5）螺旋的螺距为3、4nm，直径为2nm，相邻两个碱基对之间的垂直距离为0、34nm，每圈螺旋包含10个碱基对；6）碱基平面与螺旋纵轴接近垂直，糖环平面接近平行10、真核生物基因组结构：编码蛋白质或RNA的编码序列和非编码序列，包括编码区两侧的调控序列和编码序列间的间隔序列。

特点：1）真核基因组结构庞大哺乳类生物大于2X109bp；2）单顺反子（单顺反子：一个基因单独转录，一个基因一条mRNA，翻译成一条多肽链；）3）基因不连续性断裂基因（interrupted gene）、内含子(intron)、外显子(exon)；4）非编码区较多，多于编码序列(9:1)5）含有大量重复序列11、Histon(组蛋白)特点：极端保守性、无组织特异性、氨基酸分布的不对称性、可修饰作用、富含Lys的H512、核小体组成：由组蛋白和200bp DNA组成13、转座的机制：转座时发生的插入作用有一个普遍的特征，那就是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。

复制型转座：整个转座子被复制，所移动和转位的仅为原转座子的拷贝。

非复制型转座：原始转座子作为一个可移动的实体直接被移位。

第3章 DNA Replication and repair1、半保留复制：DNA生物合成时，母链DNA解开为两股单链，各自作为模板(template)按碱基配对规律，合成与模板互补的子链。

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。

两个子细胞的DNA都和亲代DNA碱基序列一致。

这种复制方式称为半保留复制。

2、复制子：生物体内能独立进行复制的单位3、前导链：以复制叉移动的方向为标准，一条模板链的走向是3’→5’，子代链复制时以5’→3’方向连续合成，这一条链称为前导链4、滞后链：另一条模板链的走向是5’→3’，子代链通过不连续的5ˊ-3ˊ聚合而成，称为滞后链(lagging strand)。

5、冈崎片段：滞后链的合成是一段一段的。

DNA复制时，由滞后链所形成的子代DNA短链称为冈崎片段6、端粒:是真核生物线性染色体末端的特殊结构，含物种特异性（species-specific）的DNA重复序列。

7、逆转录：以RNA为模板, 按照RNA中的核苷酸顺序合成DNA的过程，称为反转录(reverse transcription, RT)。

该过程由逆转录酶催化进行，亦称反转录8、 DNA复制的主要特征：半保留复制、双向复制、半不连续复制、保真性9、 DNA复制的几种方式：10、 DNA polymerases（DNA聚合酶） in E、 Coli及其主要功能DNA Pol Ⅳ：din B编码DNA Pol Ⅴ：umc C, umc D编码两者涉及DNA的错误倾向修复 (error-prone repair)。

当DNA受到较严重损伤时，即可诱导产生这两个酶，使修复缺乏准确性（accuracy)，因而出现高突变率。

高突变率虽会杀死许多细胞，但至少可以克服复制障碍，使少数突变的细胞得以存活。

11、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。

其作用是保证被解链酶解开的单链在复制完成之前能保持单链结构。

12、常见的真核细胞DNA聚合酶及其功能13、原核生物DNA复制的过程（课本P50-P52）1）复制的起始：识别起始点，合成引发体：在E、coli，DnaA蛋白识别并结合ori， DnaC 协助DnaB蛋白（解链酶, helicase）结合于ori ，DNA双链局部被打开，引物酶及其他蛋白加入，形成引发体。

形成单链：促旋酶（II型拓扑异构酶）解开DNA超螺旋，解链酶解开双链，单链结合蛋白SSB结合于处于单链状态模板链上。

合成引物：前导链的引物由RNA聚合酶合成，滞后链的引物由引发酶合成。

引物提供3’-OH，复制进入延伸阶段2）复制的延伸：按照与模板链碱基配对的原则，在DNA聚合酶III的作用下，逐个加入脱氧核糖核酸，使链延长。

DNA聚合酶的即时校读和碱基选择功能，确保复制的保真性。

由于DNA双链走向相反，DNA 聚合酶只能催化核苷酸从5’→3’方向合成，前导链的复制方向与解链方向一致，可以连续复制，而另一模板链沿5’→3’方向解开，随从链（滞后链）的复制方向与解链方向相反，复制只能在模板链解开一定长度后进行，因此随从链的合成是不连续的，形成的是若干个岗崎片段。

D NA聚合酶I的3’-5’核酸外切酶活性去除RNA引物。

DNA聚合酶I填补DNA间隙。

连接酶使相邻两个DNA片段的3’-OH末端和5’-P末端形成3’，5’磷酸二酯键。

3）复制的终止：两个复制叉的汇合点就是复制的终点。

两个复制叉向前推移，在终止区相遇而停止复制，复制体解体14、DNA复制过程中后随链的合成：后随链开始合成DNA时，需要一段RNA引物、后随链的引发过程引发体来完成引发体像火车头一样在后随链分叉的方向上前进，并在模板上断断续续地引发生成后随链的引物RNA短链，再由DNA聚合酶III作用合成DNA，直到遇到下一个引物或冈崎片段为止。

由RNaseH降解RNA 引物并由DNA聚合酶I将缺口补齐，再由DNA连接酶将两个冈崎片段连接在一起形成大分子DNA。

15、与原核生物相比真核生物DNA复制的特点：DNA复制发生在细胞周期的S期；染色体DNA有多个复制起点，为多复制子；冈崎片段长约100蛋白质相互作用。

魔斑核苷酸：是细菌生长过程中在缺乏氨基酸供应时产生的一个应急产物。

主要是三磷酸鸟苷（GTP）合成的四磷酸鸟苷（ppGpp）和五磷酸鸟苷（pppGpp）。

主要功能是干扰RNA聚合酶与启动子结合的专一性，诱发细菌的应急反应，帮助细菌在不良环境条件下得以存活。

简述乳糖操纵子在无乳糖、添加乳糖、葡萄糖和乳糖都存在时的工作原理。

1没有乳糖，只有葡萄糖时，不产生利用乳糖的酶。

①有葡萄糖及cAMP浓度低时，CAP活性低，没有正调控。

②没有乳糖，没有半乳糖时，阻遏蛋白可与操纵序列结合，起负调控作用。

由于①、②转录受抑制，不产生利用乳糖的酶。

2、有葡萄糖，又有乳糖时，不利用乳糖。

①有葡萄糖及cAMP浓度低时，CAP活性低，没有正调控。

②有乳糖，有半乳糖，阻遏蛋白不可与操纵序列结合，无负调控。

由于没有正调控，转录处于低水平状态，不产生利用乳糖的酶，细菌优先利用葡萄糖。

没有葡萄糖，只有乳糖时，利用乳糖。

3、没有葡萄糖，只有乳糖时，利用乳糖。

①没有葡萄糖及cAMP浓度高时， CAP活性高，有正调控。

②有乳糖，有半乳糖，阻遏蛋白不可与操纵序列结合，无负调控。

转录处于高水平，利用乳糖酶大量合成。

乳糖操纵子的组成和作用机制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、作用机制：1）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、2）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的转录,对乳糖操纵子实行正调控,加速合成分解乳糖的三种酶、3）协调调节：乳糖操纵子中的I基因编码的阻遏蛋白的负调控与CAP的正调控两种机制,互相协调、互相制约、色氨酸调控机制：大肠杆菌色氨酸操纵子的转录受阻遏机制和弱化机制两种机制的控制，前者通过阻遏蛋白和操纵基因的作用控制转录的起始，后者通过前导序列形成特殊的空间结构控制转录起始后是否进行下去。

）色氨酸操纵子的可阻遏系统：在阻遏系统中，起负调控的调节基因的产物是一个无活性的阻遏蛋白，色氨酸是辅阻遏物；当色氨酸不足时，阻遏蛋白无活性，不能和操纵基因结合，色氨酸操纵子能够转录；当色氨酸充足时，阻遏蛋白和它结合而被激活，从而结合到操纵基因上，而色氨酸操纵子的操纵基因位于启动基因内，因此，活性阻遏物的结合排斥了RNA聚合酶的结合，从而抑制了结构基因的表达。

弱化子工作的原理及其生物学意义原理：原核生物中，转录和翻译偶连。

前导区的转录紧接着前导mRNA的翻译；前导肽mRNA含2个连续的Trp密码子，其翻译对运载色氨酸的tRNA浓度敏感。

如果细胞中Trp浓度很低，核糖体就会在此暂停；核糖体的暂停改变前导mRNA的二级结构，4区被转录完成时核糖体才进行到1区，前导区结构为2&3配对，不形成内在性终止子（3-4配对）结构，转录继续。

如果细胞中Trp浓度高，核糖体很快通过2个连续的Trp密码子，在4区被转录之前就到达2区，3&4配对，形成内在性终止子结构，转录终止。

生物学意义：氨基酸合成中的反馈抑制。

经济的原则。

细菌利用阻遏和弱化双重机制感受细胞内外Trp的变化，精确调控Trp的合成。

反应灵敏。

单独的弱化作用的效率很高，其他氨基酸操纵子如His、Leu，没有阻遏蛋白，全靠弱化作用调节。