第6章 分子生物学翻译
分子生物学中的基因转录和翻译
分子生物学中的基因转录和翻译基因是生命的基本单位，是人类、动物和植物的遗传信息载体。
基因可以转录为RNA，并且RNA可以被翻译为蛋白质。
基因转录和翻译是维持细胞和生物体正常生理功能的重要过程。
基因转录基因转录是指DNA水平上的信息传递，即将DNA编码的信息转换为RNA信息，并用来推断蛋白质的氨基酸序列。
基因转录是由RNA聚合酶(RNA polymerase)复制DNA时合成RNA分子的过程，RNA聚合酶会在DNA串内扫描，寻找一段特定的DNA序列，其通常以一个起始站点开始，称为启动子。
在这个地方，RNA聚合酶结合并开始克隆RNA。
这个启动序列通常是由两个特定的功能元件组成。
第一部分是TATA盒(TATA box)，它告诉RNA聚合酶在哪里开始转录。
第二部分是增强子(enhancer)序列，它可以增加基因的表达并协调DNA复制的过程。
完成转录之后，pre-mRNA序列会被剪切并拼接，形成成熟的mRNA。
mRNA可以被转运到细胞质中并参与翻译过程。
转录的主要产物是mRNA，但是转录也可以产生其他类型RNA。
转录的调控是生物体中基因表达的关键控制因素。
细胞可以通过控制RNA聚合酶与DNA的互作、核糖体合成和RNA降解等因素来控制基因转录的发生。
此外，转录的调控还受到一些核酸因子和转录激活因子的影响。
许多疾病，如肿瘤和自身免疫疾病，都与转录调控紊乱有关。
基因翻译基因翻译是指RNA水平上的信息传递，即通过将RNA信息翻译为氨基酸序列，生成蛋白质。
蛋白质质量和结构的确定取决于氨基酸的顺序。
20种不同的氨基酸可以以不同的序列组合来进一步分别形成不同的蛋白质。
蛋白质的信息来源于mRNA，mRNA中通过第三个核苷酸测序，信息被读取为三个核苷酸组成的非重叠密码子的序列。
在翻译过程中，一个RNA分子会通过核糖体与一个氨基酸专一地配对，然后一个又一个的氨基酸加入到正在被构建的多肽链中。
翻译是一个复杂的过程，它涉及到许多因素，如翻译起始和停止位点的识别、翻译调节和后翻译修饰等。
第六章 表观遗传学
NIH-National Institutes of Health(美国)
Epigenetic changes have been associated with disease, but further progress requires the development of better methods to detect the modifications and a clearer understanding of factors that drive these changes. 192 million USD for 5 years ( 2008 to 2012)
获得性遗传（ Inheritance
of acquired characteristics）
Jean-Baptiste Lamarck
(1744-1829)
问题 环境的作用能否改变个体的遗传 特性，并传递给下一代?
这种被称为“拉马克学说”(Lamarckism) 的观点一直被正统的生物学家拒之门外。
AHEAD(人类表观基因组与疾病联合会） （Alliance for the Human Epigenome and Disease）计划.
The international AHEAD scientific committee will discuss the issue of the global collaborative efforts in light of the recent launch of NIH routemap Epigenetics program
effect variegation (PEV) —— 第一种表观遗
传学现象。 1942年，Waddington提出现代Epigenetics的
分子生物学第5章、第6章
•DNA分子内或分子间发生遗传信息的重新组合，称为 遗传重组，或基因重排。→ 重组DNA •真核生物基因组间重组多发生在减数分裂时同源染 色体之间的交换；细菌及噬菌体的基因组为单倍体， 来自不同亲代两组DNA之间可通过多种形式进行遗传 重组。 •DNA重组对生物进化起着关键的作用。 •重组分类：同源重组(homologous recombination) 、 位点特异性重组(site-specific recombination)、 转座重组(transposition recombination)和 异常重组(illegitimate recombination)。
1. 互变异构体：碱基发生烯醇式-酮式互变异构或者氨 基-亚氨基互变异构时，使碱基错配。 2. 脱氨基作用：碱基上氨基自发脱落，或在诱变剂的 作用下脱去氨基，则C→U、A →I、G →X，引起子 链错误。 3. DNA聚合酶“打滑”：DNA复制时发生碱基的环出现 象，引起一个或数个碱基的插入或缺失，易发生于 几个相同碱基串联的部位。 4. 活性氧（O3）引起的诱变：①氧化碱基与C、A配对， 造成GC → TA颠换，这种损伤可以积累；②H2O2造成 的DNA氧化损伤，此类损伤一般能被修复。
核苷酸切除修复
错配修复
错配修复对 DNA复制忠实 性的贡献力达 102-103，DNA 子链中的错配 几乎完全都被 修正，充分反 映了母链的重 要性。
大肠杆菌甲基化引 导的错配修复
重组修复
易错修复和SOS反应
•SOS反应：当DNA损伤广泛难以继续复制时，由此而
诱发出一系列复杂的反应。
•这种修复特异性低，对碱基的识别、选择能力差。
5.3.4 基因突变的后果
基因突变的后果主要是生物功能的丧失。 某一基因突变后使其所表达的蛋白质或酶失活， 有时还会引起多种酶的缺乏。 有些突变可产生功能获得性显性表现型。 典型的人体细胞突变每个基因每代发生率为107～10-5，但并非所有的突变都会导致疾病。
分子生物学中的转录和翻译过程
分子生物学中的转录和翻译过程转录和翻译是分子生物学中的两个重要过程。
转录是指从DNA模板合成RNA分子的过程，其中RNA作为信息的中介传递到细胞内的核外，然后供翻译使用。
翻译是指将RNA翻译成蛋白质序列的过程，是生命体系中产生多种功能蛋白质的基础。
本文将分别介绍这两个过程的机制和重要性。
一、转录过程转录是一种基因表达过程，它涉及到模板DNA的开放和RNA合成。
本质上，转录是一种DNA依赖性RNA合成过程，能够启动生物体内大多数核苷酸序列的表达。
相比DNA，RNA分子更易于合成和分解，并且具有许多不同类型：传递RNA（tRNA）、转运RNA（rRNA）和信使RNA（mRNA）等。
转录过程的主要步骤如下：1. 启动子序列的结合：RNA聚合酶必须与某种DNA序列结合才能启动合成RNA的过程。
启动子序列通常位于基因的起始位置，用于指示RNA酶具体在哪一片段开始转录。
2. 开链：RNA酶从DNA双链中打开某一区段，从而产生一个开放的DNA单链。
该单链被稳定地保护，以避免在转录期间被其他元件损坏。
3. 合成RNA：RNA聚合酶沿着单链DNA向前移动，并利用进入口处的核苷酸再合成一个反义核苷酸链的RNA分子。
RNA聚合酶仅将核苷酸添加到5'末端，仅被用作RNA合成起始部分的碱基标志在3'末端停止合成。
整个过程持续到RNA合成末端的终止序列，然后RNA成品释放，并RNA聚合酶从DNA模板中离开。
二、翻译过程翻译是将RNA序列转化为蛋白质的序列的过程，可以分为三个主要步骤：启动、延长和终止。
启动从AUG（起始）密码子开始，在三联码（一种由三个核苷酸组成的密码子，每个三联码都代表一条氨基酸）的作用下继续进行。
翻译过程必须稍微转换一下信息：DNA中的碱基序列被翻译成RNA中的天然核苷酸单元，然后转变为氨基酸的多肽链中的化学信号。
然而，在许多细胞中，许多会影响翻译机制的复杂调节机制也存在。
三、结论转录翻译是基因表达的重要过程，可实现生命中原始信息的继承、分化和增加。
专业英语翻译：分子生物学词汇
专业英语翻译：分子生物学词汇convalescent phase serum 恢复期血清convallamarin 铃兰苦苷convallaria cardiac glycoside 铃兰（类）强心苷convallarin 铃兰苷convective mass transfer 对流传质convective transfer 对流传递conventional mouse 常规小鼠convergence 会聚[用于神经系统]；趋同convergent evolution 趋同进化convergent synthesis 汇集合成conversion （基因）转变cooked meat medium 庖肉培养基cooling 冷却cooling air 冷却空气cooling bath 冷却水浴cooling coil 冷却旋管cooling jacket 冷却套管，冷却夹套cooling system 冷却系统cooling tower 冷却塔cooling tube 冷却管cooling water 冷却水cooling water circulation 冷却水循环coomassie blue [商]考马斯蓝coomassie brilliant blue [商]考马斯亮蓝cooperation 协同（作用）cooperative 协同的cooperative effect 协同效应，合作效应cooperative feedback inhibition 协同反馈抑制cooperative site 协同部位，协同位点cooperativity 协同性coordinate 坐标coordinate axis 坐标轴coordinate bond 配位键coordinate regulation 协同调节coordination 配位（作用）；协同（作用），协调（作用）coordination agent 配位剂coordination anion 配（位）阴离子coordination bond 配位键coordination catalysis 配位催化coordination cation 配（位）阳离子coordination compound 配位化合物，配合物coordination ion 配离子coordination isomerism 配位异构coordination number 配位数coordination site 配位点coordination sphere 配位层copolycondensation 共缩聚copolymer （二元）共聚物copolymerization 共聚合（反应）copper grid 铜载网copper protein 铜蛋白[共包括i,ii、iii型，i型即铜蓝蛋白] coprecipitation 共沉淀coprinin 鬼伞菌素coproporphyrin 粪卟啉coproprophyrinogen 粪卟啉原coprosterol 粪固醇，粪甾醇copurification 共纯化copy error 复制错误copy number 拷贝数cord factor 索状因子[如见于白喉杆菌]cordycepin 3'-脱氧腺苷；蛹虫草菌素。
分子生物学-08-1-生物信息的传递-6-翻译-遗传密码与tRNA
生物 所有
密码 子
UGA
线粒体DNA编 核DNA编码的
码的氨基酸
氨基酸
色氨酸
终止子
酵母 CUA
苏氨酸
亮氨酸
果蝇 AGA
丝氨酸
精氨酸
哺乳类 AGA/G 终止子
精氨酸
哺乳类 AUA 甲硫氨酸 异亮氨酸
线粒体的遗传密码子存在较多的例外情况，其中最常见的一种变化是 UGA由终止密码子变为色氨酸的密码子，这可能是进化上最早期的变化
2020/7/6
核糖体结合技术
特定三核苷酸为模板
如UUU,UCU
促进 结合
保温
核糖体
+
20 种AA-tRNA
其中一种AAtRNA的氨基 酸被14C标记
如果标记的aa能与模板配对， 体积增大，被滤膜滞留
过滤 硝酸纤维滤膜过滤
检测 分析留在滤膜上的核糖体-AA-tRNA放射性
2020/7/6
确定与核糖体结合的AA和模板
3个终止密码 UAG、UAA 、
UGA
61个密码代表20种AA
（3）方向性
5’---- 3’ ;
（4）连续性
密码子间连续阅读；不重叠、
不间断
（5）简并性
一种氨基酸有多个密码子
（6）摆动性
密码子第三个碱基与反密码的第一
个碱基不严格的配对现象。
2020/7/6
1、简并性
page121
由多个密码子编码同一个氨基酸的现象称为简并 （degeneracy），对应于同一氨基酸的密码子称 为同义密码子（synonymous codon）。
4.1.2 遗传密码的性质
（1）普遍性与特殊性 普遍性：
遗传密码无论在体内还是体外，无论是对病 毒、细菌、动物还是植物而言都通用； 特殊性：
(NEW)朱玉贤《现代分子生物学》(第5版)笔记和课后习题(含考研真题)详解
4.3 名校考研真题详解 第5章 分子生物学研究法（上）——DNA、RNA及蛋白质操作技术
5.1 复习笔记 5.2 课后习题详解 5.3 名校考研真题详解 第6章 分子生物学研究法（下）——基因功能研究技术 6.1 复习笔记 6.2 课后习题详解 6.3 名校考研真题详解 第7章 原核基因表达调控 7.1 复习笔记 7.2 课后习题详解 7.3 名校考研真题详解 第8章 真核基因表达调控 8.1 复习笔记 8.2 课后习题详解 8.3 名校考研真题详解
② T2噬菌体感染大肠杆菌实验
a．在分别含有35S和32P的培养基中培养大肠杆菌。
b．用上述大肠杆菌培养T2噬菌体，分别制备含35S的T2噬菌体和32P的
T2噬菌体。
c．分别用含35S的T2噬菌体和32P的T2噬菌体感染未被放射性标记的大 肠杆菌。
d．培养一段时间后，将混合液离心，检测子代噬菌体放射性。上清液 主要是噬菌体，沉淀物主要是大肠杆菌。
（4）基因组、功能基因组与生物信息学研究
基因组计划是一项国际性的研究计划，其目标是确定生物物种基因组所 携带的全部遗传信息，并确定、阐明和记录组成生物物种基因组的全部 DNA序列。
功能基因组学相对于测定DNA核苷酸序列的结构基因组学，其研究内容 是在利用结构基因组学丰富信息资源的基础上，应用大量的实验分析方 法并结合统计学和计算机分析方法来研究基因的表达、调控与功能，以 及基因间、基因与蛋白质之间和蛋白质与底物、蛋白质与蛋白质之间的 相互作用和生物的生长发育等规律。功能基因组学的研究目标是对所有 基因如何行使其职能从而控制各种生命现象的问题作出回答。
严格地说，重组DNA技术并不完全等于基因工程，因为后者还包括其他
可能使生物细胞基因组结构得到改造的体系。
第6章原核生物的基因表达调控
一、操纵子(operon)
细菌能随环境的变化，迅速改变某 些基因表达的状态，这就是很好的基因 表达调控的实验模型。人们就是从研究 这种现象开始，打开认识基因表达调控 分子机理的窗口的。
既然从DNA到蛋白质的过程称为基因表达，对这个过程
的调节就称为基因表达调控（gene regulation或gene control）。基因表达调控是现阶段分子生物学研究的中
心课题。
6.1.1基因表达调控的意义
基因组(genome) 是指含有一个生物体生存、发育、活动和 繁殖所需要的全部遗传信息的整套核酸。
一个受精卵含有发育成一个成熟个体的全部遗传信息，在个 体发育分化的各个阶段，各种基因极为有序地表达，一般 在胚胎时期基因开放的数量最多，随着分化发展，细胞中 某些基因关闭(turn off)、某些基因转向开放(turn on)， 胚胎发育不同阶段、不同部位的细胞中开放的基因及其开 放的程度不一样，合成蛋白质的种类和数量都不相同，显 示出基因表达调控在空间和时间上极高的有序性，从而逐 步生成形态与功能各不相同、极为协调、巧妙有序的组织 脏器。
组成性基因表达也不是一成不变的，其表达强弱也是受一定机制调控的。
②适应性表达(adaptive expression)指环境的变化容易使其表达 水平变动的一类基因表达。
应环境条件变化基因表达水平增高的现象称为诱导(induction)， 这类基因被称为可诱导的基因(inducible gene)；
医学分子生物学第六章_信号转导
调节蛋白质功能 水平，调节细胞分化和增
和表达水平
殖
受体的结构特点
• 结合结构域-----识别外源信号分子并与之结 合
• 效应结构域-----转换配体信号，使之成为细 胞内分子可识别的信号
3、信号转导分子和分子开关
• 信号转导分子（signaling molecule）：细 胞内执行信号转导的成分的一些蛋白质分 子和小分子活性物质。
• 信号转导分子组织在支架蛋白上的意义：
① 保证相关信号转导分子容于一个隔离而稳定的信号转导 通路内，避免与其他不需要的信号转导通路发生交叉反 应，以维持信号转导通路的特异性；
② 增加调控复杂性和多样性。
信号转导通路中的一些环节是由多种分子聚集形成的 信号转导复合物（signaling complex）来完成信号 传递的。
激酶
磷酸基团的受体
蛋白丝氨酸/苏氨酸激酶 蛋白酪氨酸激酶 蛋白组/赖/精氨酸激酶 蛋白半胱氨酸激酶 蛋白天冬氨酸/谷氨酸激酶
丝氨酸/苏氨酸羟基 酪氨酸的酚羟基 咪唑环，胍基，ε-氨基 巯基 酰基
蛋白磷酸酶衰减或终止蛋白激酶诱导的效应
• 蛋白质磷酸酶(phosphatidase)使磷酸化的 蛋白分子发生去磷酸化，与蛋白激酶共同 构成了蛋白质活性的调控系统。
及信息传递，是指一个细胞发出的信息通过介 质传递到另一个细胞并与靶细胞相应的受体相 互作用，然后通过信号转导产生胞内一系列生 理生化反应，最终表现为细胞整体的生物学效 应的过程。
T淋巴细胞
（一）细胞通讯的方式
靶细胞
细胞间隙连接
细胞表面分子接触通讯 可溶型信号分子
化学信号介导通讯
❖分泌化学信号
根据体内化学信号分子作用距离，可以将 其分为三类：
分子生物学教学资料第6章rna剪接
Primary transcript定义：Exons (外显子):编码序列Introns (内含子) : 间隔序列RNA splicing(RNA剪接): 从前mRNA中除去内含子的过程Alternative splicing (可变剪接): 有些前mRNA存在不止一种的剪接方式，从而产生不同的mRNA。
通过这种方式一个基因可以产生多个多肽产物。
通过可变剪接，从一个基因得到的不同产物数量可以从2种到数百甚至数千种。
Why RNA splicing is important?1.RNA剪接的化学基础2. 剪接体Spliceosome:执行RNA的剪接的大复合体，有5种snRNA(核内小RNA: U1,U2,U4,U5,U6)，主要执行功能是RNA非蛋白质。
snRNA的三个功能：Recognizing：识别5’剪接位点和分支位点Bringing：将这两个位点集结到一起U2 取代BBP3. 剪接过程可变剪接Alternative splicing and regulation通过可变剪接一个基因可以得到多个产物。
RNA剪接的5种模式①正常剪接②外显子遗漏③外显子延伸④内含子保留⑤可变剪接可变剪接：组成型：同一个基因总是产生多种不同产物调控型：不同的时间、条件下或不同的细胞、组织中，产生不同mRNA剪接调控蛋白结合到特殊序列上：外显子/内含子剪接增强子enhancer(ESE or ISE)-增强附近剪接位点的剪接(剪接->未剪接)外显子/内含子剪接减弱子silencer（ESS or ISS)–减弱附近剪接位点的剪接(未剪接->剪接) (在不同条件下引导剪接体到不同的剪接位点发挥作用；在发育的某个阶段或在某种类型的细胞中，一种特定的SR蛋白的存在与否或者活性高低，就可以决定某一个特定的剪接位点是否得到利用)特殊内含子剪切体：AT-AC型剪接体催化的剪接反应：U1->U11，U2->U12自剪接内含子Self-splicing introns and mechanisms自剪接：前体RNA中的内含子自身折叠成一种特殊的构象，然后催化自身释放的化学过程。
分子生物学 第六章
摆动性
• 反密码子与密码子之间的配对并不完全遵照 碱基互补规律，称为摆动配对。
二、tRNA
（一）结构特点 1.二级结构：三叶草结构
四环： 二氢尿嘧啶环 反密码子环 额外环 胸腺嘧啶假尿嘧啶胞嘧啶环 一臂： 氨基酸接受臂
2.三级结构——“倒L型”
（二）起始tRNA
密码子 氨基酸 表示方法
（二）延伸
1.进位 • 氨酰-tRNA 按照mRNA 分子的编码 信息进入并 结合到核糖 体A位。
（二）延伸
2.成肽
• 转肽酶催化 肽酰-tRNA 上的肽酰基 转移到A位 氨酰-tRNA 上的氨基酸 α-氨基上。
（二）延伸
3.转位
• 转位酶催化核 糖体沿mRNA 的3‘方向移动 一个密码子的 距离，使 mRNA上的下 一个密码子进 入A位，肽酰tRNA由A位移 入P位。
三、修饰
（一）磷酸化 是指在蛋白激酶的催化作用下，ATP的γ-磷酸 基被转移到蛋白质特定位点上的过程。 通常蛋白质的丝氨酸、苏氨酸和在糖基转移酶的作用下，蛋白质的特定 氨基酸残基被共价连接上寡糖链的过程。 • 糖链与氨基酸的连接主要有O型连接和N型 连接两种方式。
终止密码子： 琥珀石（UAG） 赭石（UAA) 卵白石(UGA)
起始密码子： AUG（甲硫氨酸）
2.特性
(1)完整性：有始有终 (2)方向性：5’到3’ (3)连续性：不中断、无重叠 (4)简并性：多对一 (5)统一性：万物统一 (6)摆动性：：3’位可变 (7)偏爱性：使用频率各异
简并性
• 一种氨基酸具有 两个或两个以上 的密码子为其编 码，这一特性称 为遗传密码的简 并性。
一、mRNA （一）结构特点
原核 生物
真核 生物
分子生物学 翻译
fMet fMet
Tu GTP
5'
AUG
3'
进 位
成肽
转 位
（四）真核生物延长过程
真核生物肽链合成的延长过程与原核 基本相似，但有不同的反应体系和延长因 子。
另外，真核细胞核蛋白体没有E位，转 位时卸载的tRNA直接从P位脱落。
三、肽链合成的终止
当mRNA上终止密码出现后，多肽链 合成停止，肽链从肽酰-tRNA中释出， mRNA、核蛋白体等分离，这些过程称 为肽链合成终止。
胞浆 胞浆
tRNA rRNA
74-95个核苷酸
28S，5400个核苷酸 18S，2100个核苷酸 5.8S，160个核苷酸 5S， 120个核苷酸
转运氨基酸 与密码子识别
构成核糖体 ， 蛋白质合成场 所
S：沉降系数 （1S=10-13秒）
碱基数量：bp, Kb, Mb
原核生物16S rRNA的二级结构
（一）原核生物翻译起始复合物形成
• 核蛋白体大小亚基分离； • mRNA在小亚基定位结合； • 起始氨基酰-tRNA的结合； • 核蛋白体大亚基结合。
1. 核蛋白体大小亚基分离
IF-1 IF-3
2. mRNA在小亚基定位结合
5'
AUG
3'
IF-1
IF-3
S-D序列：
在原核生物mRNA起始密码AUG上 游，存在4~9个富含嘌呤碱的一致性序列， 如-AGGAGG-，称为S-D序列。又称为核 蛋白体结合位点（ribosomal binding site，RBS)
氨基酸的活化形式：氨基酰－tRNA 氨基酸的活化部位：α－羧基 氨基酸与tRNA连接方式：酯键 氨基酸活化耗能：2个~P
第六章 基因调控1：原核生物基因的表达调控 分子生物学习题
第六章基因调控1：原核生物基因的表达调控分子生物学习题第六章基因调控1：原核生物基因的表达调控分子生物学习题第六章基因表达调控1：原核生物基因表达调控名词解释：操纵子基因表达持家基因正调控和负调控安慰诱导物衰减子（弱化子）魔斑结构基因和调节基因本底水平表达填空1操纵子的基因表达调节系统属水平的调节,乳糖操纵子模型由和1961年明确提出的。
色氨酸操纵子包含和两方面的调控。
2、能够诱导操纵子但不是代谢底物的化合物称为诱导物。
能够诱导乳糖操纵子的化合物就是其中一例。
这种化合物同蛋白质结合，并使之与分离。
乳糖操纵子的体内功能性诱导物是。
3、色氨酸就是一种调节分子，被视作。
它与一种蛋白质融合构成。
通过掌控起至促进作用。
色氨酸操纵子受到另一种系统------的调控，它牵涉至第一个结构基因被mRNA前的mRNA。
4、大肠杆菌乳糖操纵子调节基因编码的与结合，对lac结合，对lac表达实施负调控；与复合物结合于上游部分，对lac表达实施正调控。
5、操纵子中没有基因产物的是和选择题1、下面哪些真正就是乳糖操纵子的诱导物？（）a.乳糖b.蜜二糖c.o-硝基苯酚-β-半乳糖苷（onpg）d.异丙基-β-半乳糖苷e.异乳糖2、色氨酸操纵子的调控促进作用就是受到两个相互单一制的系统控制的，其中一个须要前导肽的译者，下面哪一种调控这个系统？（）a.色氨酸b.色氨酰-trnatrpc.色氨酰-trnad.campe.以上都不正确3、Dozul蛋白(阻抑蛋白)辨识操纵子中的（）a逼舳基因b苯峁够因c辈僮莼因d蹦诤子e蓖庀宰4、乳糖、阿拉伯糖、色氨酸等小分子物质在基因表达调控中作用的共同特点是a庇肫舳子结合b庇dna结合影响模板活性c庇rna聚合酶结合影响其活性d庇氲鞍字式岷疑跋旄玫鞍字式岷dnae庇氩僮莼因融合5.下面那项不属于原核生物压低元的结构a：启动子b：终止子c：操纵子d：内含子6、以下有关操纵子的阐释哪个就是错误的（）a操纵子是由启动基因、操纵基因与其所控制的一组功能上相关的结构基因组成的基因表达调控单位b操纵子不包含调节基因c代谢底物往往是该途径的可诱导酶的诱导物，代谢终产物往往是可阻遏酶的辅阻遏物d真核细胞的酶合成也存在诱导和阻遏现象，因此也是由操纵子进行调控的7、操纵子调节系统属于哪一种水平的调节？a复制水平的调控b转录水平调控c转录后加工的调控d翻译水平的调控8、对调节基因下述哪些论述哪些是对的（）a是编码阻遏蛋白的结构基因b各种操纵子的调节基因都与启动基因二者紧邻c调节基因就是操纵子的组成部分d 调节基因的抒发Seiches迁移的调控区9、以下有关Dozul蛋白的哪些就是对的（）aDozul蛋白就是调节基因表的的产物b可诱导操纵子的阻遏蛋白具有直接与操纵子基因结合的活性，与诱导物相互作用后丧失活性c可以Dozul操纵子的Dozul蛋白没轻易与操纵子基因融合的活性，与辅阻遏物融合后才有此活性d阻遏蛋白可与rna聚合酶竞争同一结合部位10、关于启动基因的下述论点哪些是错误的（）a启动基因就是rna聚合酶辨识并最县融合的一段dna序列b启动基因就是最先被rna聚合酶mRNA的dna序列c启动基因就是dna上含有a-t碱基对的部分d启动基因就是引起dna激活的特定序列11、下列有关降解物基因活化蛋白（cap）的哪些论点是正确的（）acap-camp可专一地与启动基因结合，促进结构基因的转录bcap可单独与启动子相互作用，促进转录ccap-camp可以与调节基因融合，掌控Dozul蛋白的制备dcap-camp可与rna聚合酶竞争地结合于启动基因，从而阻碍结构基因的转录12、与乳糖操纵子操纵基因结合的物质是（）arna聚合酶bdna聚合酶cDozul蛋白d反华密码子是非题1、葡萄糖和乳糖并存时，细菌优先利用乳糖并启动乳糖操纵子（）2、小分子物质如itpg诱导乳糖操纵子抒发时起负调控促进作用与操纵基因结合阻抑结构基因的抒发（）3、色氨酸操纵子中含有衰减子区，其调控作用主要受trp浓度高低影响（）4、色氨酸操纵子（trpoperon）中含有衰减子序列（）5、camp在laz操纵子中起正调控作用，其浓度受环境中的葡萄糖影响，与其浓度成正比（）6、大肠杆菌乳糖操纵子真正的诱导物不是乳糖，而是它的异构体别乳糖（）7、操纵基因又称操纵子，如同启动基因又称启动子一样（）8、可诱导操纵子是负责调节糖分解代谢的，可阻遏操纵子是负责调节氨基酸代谢的（）问答题：1、试述乳糖操纵子的结构及负控诱导的调控机理2、色氨酸操纵子的结构特点？其弱化子在调控中如何起至促进作用？3、详述色氨酸操纵子中启动子调控促进作用特点。
细胞分子生物学 第六章 内质网和蛋白质合成
一、化学组成
1、水和无机离子等一些小分子。离子主要是Na+、K+、Ca2+、Mg2+、
Cl-等。 2、脂类、糖类、氨基酸、核苷酸及其衍生物等中等分子。
3、蛋白质、多糖和RNA等大分子。
4、含有糖原等一些处于贮存状态的重要化合物。
二、细胞质溶质的基本属性
1、酸度稳定
主要内容
第一节 细胞质溶质
第二节 内质网 第三节 核糖体 第四节 蛋白质合成的命运
1 、胞质溶质：是指细胞质中可溶性 的液体。含有大量的各种可溶性蛋白 和代谢物质。在细胞的物质代谢、维 持细胞内环境稳定性等方面具有非常 重要的作用。 2.内膜系统：细胞内的许多膜性细胞 器在结构和功能上有一定的连续性， 构成了膜体系，故称为内膜系统，主 要包括内质网、高尔基体、溶酶体等， 但不包括半自主性的线粒体和叶绿体。
SRP为GTP结合蛋白，可结合GTP。当SRP与信号序列和核糖体结合
后，翻译过程暂时停止。 糙面内质网上有信号识别颗粒的受体，SRP引导核糖体与内质网膜 上的的SRP受体结合。内质网膜上存在转运体，转运体可形成通道。当 SRP与SRP受体结合后，新生肽链随即从核糖体的大单位进入转运体的中
央通道。
肽链信号序列进入内质网腔后，随即被膜上与转运体结合的信号肽 酶切除。切除信号肽的新生肽链则继续穿过转运体通道进入内质网腔。
动有条不紊地进行。细胞骨架对细胞质溶质中的各种小泡运输也具有 导向作用。
三、细胞质溶质的功能
1、维持一些代谢反应途径
细胞质溶质中含有很多酶，大部分中间代谢是在细胞质溶质中进 行的。例如：糖酵解的起始步骤
2、保持细胞内环境的稳定
缓冲pH值，使酸度保持在 pH7.2 ，为各种中间代谢反应的进行
分子生物学第六章真核生物基因表达调控
教案首页课程名称分子生物学任课教师李市场第6 章真核生物的表达调控计划学时 6教学目的和要求：a)真核生物的基因结构与转录活性b)真核基因的转录c)反式作用因子*d)真核基因转录调控的主要模式e)其他水平上的基因调控重点：真核生物翻译调控的影响因素及其转录调控的主要模式。
难点：真核生物翻译调控的影响因素及其转录调控的主要模式。
思考题：1真核基因转录调控的主要模式有哪些？第六章真核基因表达调控原核生物的调控系统就是要在一个特定的环境中为细胞创造高速生长的条件，或使细胞在受到损伤时，尽快得到修复，所以，原核生物基因表达的开关经常是通过控制转录的起始来调节的。
真核生物（除酵母、藻类和原生动物等单细胞类之外）主要由多细胞组成，每个真核细胞所携带的基因数量及总基因组中蕴藏的遗传信息量都大大高于原核生物。
人类细胞单倍体基因组就包含有3×109bp总DNA，约为大肠杆菌总DNA 的1000倍，是噬菌体总DNA的10万倍左右！真核基因表达调控的最显著特征是能在特定时间和特定的细胞中激活特定的基因，从而实现"预定"的、有序的、不可逆转的分化、发育过程，并使生物的组织和器官在一定的环境条件范围内保持正常功能。
真核生物基因调控，根据其性质可分为两大类：第一类是瞬时调控或称可逆性调控，它相当于原核细胞对环境条件变化所做出的反应，包括某种底物或激素水平升降及细胞周期不同阶段中酶活性和浓度的调节。
第二类是发育调控或称不可逆调控，是真核基因调控的精髓部分，它决定了真核细胞生长、分化、发育的全部进程。
转录水平调控（transcriptional regulation）；转录后水平调控（post transcriptional regulation）；翻译水平调控（translational regulation）；蛋白质加工水平的调控（regulation of protein maturation）等。
细胞分子生物学翻译
细胞分子生物学专业名词翻译1. 细胞cell2. 细胞生物学cell biology3. 细胞学说cell theory4. 原核细胞prokaryotic cell5. 真核细胞eukaryotic cell6. 光学显微镜optical microscope7. 显微结构microstructure8. 电子显微镜electron microscopy9. 超微结构ultrastructure10. 克隆clone11. 核酸nucleic acid12. 原生质protoplasm13. 核糖核酸ribonucleic acid14. 脱氧核糖核酸deoxyribonucleic acid15. 信使RNA mRNA16. 转运RNA tRNA17. 核糖体RNA rRNA18. 氨基酸amino acid19. 蛋白质protein20. 质膜plasma membrane21. 生物膜biomembrane22. 内在蛋白integrated protein23. 外周蛋白peripheral protein24. 跨膜蛋白transmembrane protein25. 单位膜unit membrane26. 流动镶嵌模型fluid mosaic model27. 被动运输passive transport28. 主动运输active transport29. 外排（胞吐）exocytosis30. 内吞endocytosis31. 胞饮作用pinocytosis32. 吞噬作用phagocytosis33. 受体－53－acceptor34. 配体ligand35. 低密度脂蛋白low density lipoprotein36. 细胞表面cell surface37. 细胞核nucleolus38. 核被膜nuclear envelope39. 核孔复合体nuclear pore complex40. 核纤层nuclear lamina41. 染色质chromatin42. 染色体chromosome44. 核小体nucleosome45. 袢环loop ring46. 着丝粒centromere47. 着丝点kinetochore48. 核仁组织中nucleolar organizer49. 核基质nucleoplasm50. 核仁nucleolus51. 中心法则central dogma52. 遗传密码genetic code53. 细胞骨架cytoskeleton54. 微丝microfilament55. 肌动蛋白actin56. 微管microtubule57. 微管蛋白microtubulin58. 微管组织中心microtubule organizing center59. 中间纤维intermediate filament60. 线粒体mitochondrion61. 呼吸链respiration chain62. ATP酶复合体ATP enzyme complex63. 氧化磷酸化oxidative phosphorylation64. 内膜endomembrane65. 内膜系统endomembrane system66. 内质网endoplasmic reticulum67. 核糖体robosome68. 粗面内质网rough endoplasmic reticulum69. 滑面内质网smooth endoplasmic reticulum70. 信号肽signal peptide71. 信号识别颗粒－54－signal recognition particle72. 信号假说signal hypothesis73. 高尔基复合体golgi body74. 溶酶体lysosome75. 初级溶酶体primary lysosome76. 次级溶酶体secondary lysosome77. 内体endosome78. 过氧化物酶体peroxydase80. 受体acceptor81. 配体ligand82. G蛋白G protein83. 癌基因oncogene84. 无丝分裂amitosis85. 有丝分裂mitosis86. 减数分裂meiosis87. 中心体centrosome89. 细胞周期cell cycle90. 细胞周期蛋白（周期素）cyclin91. 成熟促进因子maturation promoting factor(MPF)92. 细胞分化cell differentiation93. 细胞全能性cell totipotency94. 细胞决定cell determination95. 细胞衰老cell senescence96. 坏死necrosis97. 程序性细胞死亡programmed cell death98. 细胞凋亡cell apoptosis99. 干细胞stem cell100. 胚胎干细胞embryonic stem cell。
ZX第6章蛋白质遗传
• 人的朊病毒蛋白基因定位于20号染色体短臂上 ，小鼠基因定位于2号染色体短臂。
• 朊病毒蛋白的RNA并不是由一个外显子组成，但 整个开放阅读框（ORF)包含在一个单一的外显子 中，这排除了可通过不同的RNA剪接产生不同的 PrP 分子的可能性，但也不能排除通过RNA编辑或 蛋白质裂解产生不同类型PrP的可能性。
Prion protein 结构示意图
• PrPc是一种膜蛋白，定位于细胞膜的穴样内陷 结构域（CLDS）。
• PrPsc 与PrPc在生化特点上有下列不同： • 1）在非变性的去污剂中， PrPsc 不溶解。 • 2）PrPsc 具有抗蛋白酶的特性。 • 3) PrPc和PrPsc 都借助于GPI(糖基磷酸肌醇锚受
正常的 PrPc蛋白转变为PrPsc的过程
6.2.2 繁殖的分子机制
• 关于正常的PrPc转变为PrPsc的分子机制，亦即朊病毒
的复制。目前有重折叠模型与成核模型（图6.3，6.4）。
重折叠模型
成核模型
正常的 PrPc蛋白转变为PrPsc
复制机制：1.晶种模型
朊病毒复制是在protein-only heterodimer模型下建立的.
分子遗传学 Molecular Genetics
第6章 蛋白质遗传
1
第6章 蛋白质遗传
6.1 朊病毒——感染性蛋白质 6.2 朊病毒的繁殖 6.3 朊病毒是细胞中的非孟德尔遗传因子 6.4 朊病毒的遗传标准 6.5 朊病毒蛋白质（PrPsc）——蛋白质基因 6.6 朊病毒蛋白中有一个独立的prion决定域 6.7 消耗性蛋白与遗传性蛋白 6.8 作为细胞结构的“蛋白质复合体”的遗传
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16S rRNA
Prokaryotic
21 proteins of small subunit (S1 ~ S21)
30S subunit
70S prokaryotic ribosome
5S rRNA 5.8S rRNA 28S rRNA
L1
L2
L3
L50
50 proteins of large subunit (L1 ~ L50)
If each codon has one base Amino Codons Acids
If each codon has two bases First Second Amino base base Codons acids
If each codon has three bases First Second Third base base base Amino acids aa1 aa2 aa3 aa4 aa5 aa6 aa7 aa8 aa9 aa10 aa11 aa12 aa13 aa14 aa15 aa16
AGG Arg
AAA Lys
终止 Ser
终止
Asp Asp
Thr
遗传密码的特点
(1) 遗传密码是三联体密码。 (2)遗传密码无逗号。 (3)遗传密码是不重迭的。 (4)遗传密码具有通用性。 (5)遗传密码具有简并性(degeneracy synonyms)。 (6) 密码子有起始密码子和终止密码子。
G
U C A G U C A G U C A G Third position (3’ end)
CUC
C First position (5’ end) A CUA CUG AUU AUC AUA AUG = Met lle Leu
CCC
CCA CCG ACU ACC ACA ACG
Pro
CAC
CAA CAG AAU AAC AAA AAG
NH2
fMet His Ala
Cys
tRNA
Direction of translation
G A U G C U A A U C G G C U A U G C U A
C
G
U
U
A
mRNA
5’
3’
图 6.2
翻译时RNA不能直接作为生产氨基酸模板
• 遗传密码是一组规则，将DNA或RNA序列 以三个核苷酸为一组的密码子翻译为蛋白 质的氨基酸序列，以用于蛋白质合成。几 乎所有的生物都使用同样的遗传密码，称 为标准遗传密码；即使是非细胞结构的病 毒，它们也是使用标准遗传密码。但是也 有少数生物使用一些稍微不同的遗传密码。
表 14-3 密码子在原核生物和真核生物线粒体及原生动物中的改变 AUA AUG UGA UGU UAA UAG CUA CAA UAG Ile Met( 终止 Trp 终止 终止 Arg Gln Gln 起始) Trp Trp Glu Glu Glu Glu Glu Glu Cys — Trp
AGA Arg
60S subunit proteins of small subunit (S1 ~ S33)
Eukaryotic
40S subunit
80S eukaryotic ribosome
图 6.4 原核生物与真核生物核糖体的组成
6.2.1 起始
• 多聚核糖体：原核生物中带有很多核糖体 的mRNA称为多聚核糖体。 • 开放阅读框（Open Reading Frame） 就是直接翻译成蛋白质的那段DNA序列。 从atg开始到终止密码子结束，中间没有内 含子。 • 非翻译区（UnTranslated Regions) 转录产物开头和末尾不翻译成蛋白质的那 段序列。
GCU (Ala/A)丙氨酸 GCC (Ala/A)丙氨酸 GCA (Ala/A)丙氨酸 GCG (Ala/A)丙氨酸
AAU (Asn/N)天冬酰胺 AAC (Asn/N)天冬酰胺 AAA (Lys/K)赖氨酸 AAG (Lys/K)赖氨酸
GAU (Asp/D)天冬氨酸 GAC (Asp/D)天冬氨酸 GAA (Glu/E)谷氨酸 GAG (Glu/E)谷氨酸
6.1 遗传密码
DNA 3’
5’ C A A T G C A T G C A A T G C A A T G U
A C G U A C G U G U U A C
RNA 5’
Direction of transcription
3’ U
A C
图 6.1 转录时DNA可以直接作为生产RNA的模板， 因为核糖体核苷酸能与脱氧核糖核苷酸结合
U
U C A G
U C A G U C A G U C A G
UUU UUC UUA UUG
UCU UCC UCA UCG UAU UAC UAA UAG UGU UGC UGA UGG
C
C U*
A
A
G
G
*Codons and amino acids from using C, A or G as the first base are not listed in this case.
AGU (Ser/S)丝氨酸 AGC (Ser/S)丝氨酸 AGA (Arg/R)精氨酸 AGG (Arg/R)精氨酸
GGU (Gly/G)甘氨酸 GGC (Gly/G)甘氨酸 GGA (Gly/G)甘氨酸 GGG (Gly/G)甘氨酸
G
遗传密码在纤毛虫和线粒体中的改变
生物 一般生物 枝原体 纤毛虫 四膜虫 游仆虫 哺乳动物 ( 线 粒体) 果蝇(线粒体) 酵母(线粒体)
Codons
U C A G
aa1 aa2 aa3 aa4
U
U C A G
U C A G U C A G U C A G
UU UC UA UG
CU CC CA CG AU AC AA AG GU GC GA GG
aa1 aa2 aa3 aa4
aa5 aa6 aa7 aa8 aa9 aa10 aa11 aa12 aa13 aa14 aa15 aa16
32种(L1-L32）含CGAAC和GTψCG互补
21种(S1-S21) 16S RNA(CCUCCU)和S-D 顺序(AGGAGG)互补
50种 有GAUC和tRNAfMat的TψCG互补
33种
和Capm7G结合
5S rRNA
23S rRNA
L1
L2
L3
L32
32 proteins of large subunit (L1 ~ L32) 50S subunit
6.2 原核生物翻译机理
• 核糖体是细胞内一种核糖核蛋白颗粒 (ribonucleoprotein particle)，主要由rRNA和 蛋白质构成，其惟一功能是按照mRNA的指 令将氨基酸合成蛋白质多肽链，所以核糖 体是细胞内蛋白质合成的分子机器。
原核和真核生物核糖体的组成及功能
核糖体亚基 rRNAs 细菌 70S 50S 23S=2904b 2.5×106D 5S=120b 66%RNA 30S 16S=1542b 哺乳动物 80S 60S 28S=4718b 4.2×106D 5S=120b 60%RNA 5.8S=160b 40S 18S=1874b 蛋白 RNA的特异顺序和功能
ACGAGGCTTTCTCCTCCTCCCTGCTCGGCCTCCATTCGCCGTCCGCGGTTCTCTCCACCG AACAAGCTCACACATCAAGACAATAAATAGAGCCTCGTCTGTTTGGGGCCAATCAAACCA AACAACAAGTTCATGTCTGATCTCGACGTCCAGGTTCCAACTGCTTTTGATCCGTTTGCT M S D L D V Q V P T A F D P F A GAGGCAAATGCTGAGGACTCCGGCGCTGGTGCTGGATCAAAGAACTATGTGCATGTGCGT E A N A E D S G A G A G S K N Y V H V R GTACAGCAGCGCAACGGAAGAAAGAGTCTGACAACTGTTCAGGGCTTGAAGAAAGATTAC V Q Q R N G R K S L T T V Q G L K K D Y AGCTACAACAAGATTCTCAAGGATCTCAAAAAGGAGTTCTGCTGTAATGGTACTGTAGTC S Y N K I L K D L K K E F C C N G T V V CAGGATCCAGAACTAGGCCAGGTCATTCAACTCCAAGGTGATCAGCGTAAAAATGTTGCT Q D P E L G Q V I Q L Q G D Q R K N V A ACTTTTCTAGTTCAGGCTGGACTTGCAAAGAAAGAGAGCATCAAGATTCACGGATTTTAG T F L V Q A G L A K K E S I K I H G F * GCAACACACAAATGCCCGTGTGCCGTCACCGAAGCCTGGAAGTTGTCATATACTTGGTAT TGTCACATCTAAGACATTTGAATTGCTAGTAGTCGTGTGAGGCATCTGTGTTTGATGCAC TTCTACACCAAGACATTTGAATTGGCATCGGTGTGTTGATGCAAGTTGTCCTTCACCATG GTTTGTATGCGCCACCAGTATGGCAGTATGGTTTATCCAGGTTAAAAAAAAAAAAAAAAA AAAAAAAAAAAA
His Gln Asn Lys Asp Glu
CGC
CGA CGG AGU AGC AGA AGG
Arg
Ser Arg
Thr
GUU
G GUC GUA GUG Val