分子生物学笔记

分子生物学笔记

中心法则（Central dogma）

DNA的组成

DNA的融解温度Tm，高GC含量使得DNA的Tm升高，以及GC的体积较小，使得测得密度较大

DNA变性的条件:有机化合物,高pH,低盐浓度

探针和DNA杂交

基因组是一个生物体的所有遗传信息的集合。

染色体的组成：DNA、蛋白质、RNA

组蛋白Histones：五种H1、H2A、H2B、H3、H4

核小体核心由8个组蛋白组成H2A、H2B、H3、H4各两个（组蛋白八聚体）146bpDNA

核小体核心+H1+linkerDNA组成了染色体

组蛋白的修饰

乙酰化：转录激活，结构变松散

DNA复制

半保留复制

DNA聚合酶只能从5‘到3’合成DNA（前导链）

2. 3‘到5’的DNA聚合酶移动是半不连续复制（后随链，也是从5’-3‘合成）

冈崎片段（DNA+RNA引物），后随链绕DNA聚合酶一圈，使得两者的复制方向相同

细菌的后随链片段约1000nt，真核细胞中约200nt

3. 引物和模板依赖

DNA聚合酶不能从头合成DNA，必须前面由10-12nt的RNA引物提供3’羟基

引物酶在合成DNA前加上一小段RNA引物

复制叉

两条母链解开时形成复制叉（replication fork）

拓扑异构酶（DNA旋转酶，gyrases）：去除DNA的超螺旋结构

DNA解旋酶（DNA helicase）:DnaB作用以及DnaA、DnaC等其他蛋白质

SSBP：单链结合蛋白，稳定解旋后的单链

引物酶：合成RNA引物，需要引发体

DNA聚合酶Ⅲ（原核）：同时合成两条链，链伸长

DNA聚合酶Ⅲ：从5‘-3’合成DNA片段，然后删去RNA引物（具有核酸外切酶5‘-3’活性），发生缺口平移（缺口出现在引物和冈崎片段之间）DNA连接酶：去除引物后，连接冈崎片段和之前合成的片段

滑动夹：保持DNA聚合酶不从DNA上掉下来

端粒酶（telomerase）：DNA复制酶只能5‘-3’合成DNA片段，因此DNA两端5’的RNA引物去除后不能让DNA聚合酶Ⅲ生成替换RNA引物的DNA片段（末端隐缩）。因此端粒酶自带RNA模板，先使用部分互补的RNA序列结合模板链的3'端，延长模板链，然后在模板链的增长部分合成引物，从而保证了DNA分子的长度。（只有干细胞中端粒酶才具有较高的活性）

端粒只在真核细胞染色体中存在。

DNA复制过程：

在helicase 和topoisomerase的作用下复制叉在DNA上移动，单链被SSBP 固定。

leading strands 和lagging strands 都是DNA pol Ⅲ合成的，方向都是5'-3'。冈崎片段的合成需要DNA pol Ⅲ，引物的合成需要Primase，引物的清除和切口平移需要DNA polⅢ，连接需要DNA ligase。

lagging strands是绕了一圈的，这样使得DNA polⅢ的两个亚基能在相同方向上催化DNA的合成

3'-5'核酸外切酶（exonuclease）：从复制前端向5'端返回，从3'向5'去除错误的碱基

复制起点：AT-rich区域+DnaA boxes

端粒：DNA两端的重复序列

DNA复制的几种方式

双向复制：θ模型，真核生物可以多复制起点同时进行复制

单向复制：原核

滚环复制：环状DNA分子，置换出外面的链，σ model

复制原点：ori

复制子：从同一个复制起点开始复制的一段DNA序列

在复制时DNA polⅢ具有3‘-5’核酸外切酶活性，可以修复影响构象的错误

DNA的损伤和修复

不是所有的DNA损伤都引起突变

genotoxic：基因毒性，DNA的损伤积累到一定程度引起有害突变

DNA损伤的类型

烷化剂（alkylation）引起的碱基修饰，亲电，碳正离子

紫外线引起的嘧啶二聚体（pyrimidine dimers）

γ和X射线的损伤

烷化剂是亲电子试剂，会亲电进攻G的N7，A的N3，其中A的N3被烷化影响更大

例：EMS引发O6-甲基化GC->AT

紫外线引起环丁烷嘧啶二聚体（cyclobutane pyrimidine dimers，CPD），相邻的TT的C原子形成环丁烷结构，阻止其与A的结合

DNA修复系统1：direct repair，直接修复，完好如初

例子：Photoreactivation，光修复CPDs

紫外引起嘧啶二聚化，光修复酶（photolyase）使用蓝光到近紫外光切开TT 之间的环丁烷结构

碱基烷基化：O6-甲基化通过自杀酶的巯基转移甲基修复（O6-methylguanine methyltransferase）

DNA修复系统2：excision repair，剪切修复，三种类型

先切除错误的片段，再进行修复

BER（base excision repair，碱基切除修复）：切除碱基（DNA糖基化酶，DNA glycosylase），形成APsite（无嘧啶/嘌呤位点），再由AP核酸内切酶切开，磷酸二酯酶去除AP的脱氧核糖磷酸键，DNA聚合酶Ⅲ修复缺口，最后DNA连接酶连接缺口（大肠杆菌）。

NER（nucleotide excision repair，核苷酸切除修复）：对于较大范围的损伤修复，（大肠杆菌中uvrABC endonuclease，Excinuclease）核酸内切酶切除一段核苷酸（12-13nt），DNA聚合酶Ⅲ根据模板链进行修复，DNA连接酶修复缺口。两