分子与合成生物学知识点总结

1.(生命的起源)三界的分类：古细菌、细菌、真核生物

2.小分子：氨基酸、糖类、核苷酸 77%

3.大分子：核酸、蛋白质、脂质 23%

4.古细菌更类似于真核细胞，原核细菌是真正的细菌

5.合成生物学的定义：设计和构建自然界中没有发现的生物功能和生物系统。构造生物零件装置和能量，药物以及科技系统中应用工程原则和数学模型。

组装各领域专业知识的研究领域为了理解，构建，修饰生物系统。

合成生物学的目标：①操纵基因元件，将基础生物分子整合到基因线路上，来创造新性状，表达复杂的生物功能。②从稳定、标准、已经改良好的基因模块来构建生物体系。

合成生物学的目的：改造系统、系统化构建

.合成生物学与其他学科的不同：抽象性、模块性、标准化、设计和模型

6.根据进化树，古细菌和真核生物都来自细菌。

7.生物膜的作用：隔离、储存能量、物质传递、信号传导、阻断毒性

8.内共生学说：古细菌的真核细胞吞噬异样细菌，成为它的线粒体。

吞噬自养细菌，成为它的叶绿体。

9.基因的概念：基因是生物有机体遗传的分子单元

基因在染色体上

是有机体中可以编码多肽和RNA的DNA序列

10.DNA的结构和功能：

遗传信息在DNA链的核苷酸序列中

遗传信息指导合成蛋白质

基因两条链碱基配对以氢键链接

一条链模板、半保留复制5-3、3端游离羟基、糖在外，碱基在内

11.染色体结构与基因表达：

染色质的基本组成单位是核小体

核小体是组蛋白八聚体2H2A 2H2B 2H3 2H4

H1与核小体间DNA链接

染色质改造：连接DNA长度可变，结合DNA结构可变

12.三个重要的DNA序列：端粒、复制起始区、着丝点

13.核小体的N端修饰（共价修饰）：

DNA甲基化和组蛋白去乙酰化协同作用共同参与转录阻遏。

磷酸化使生物学过程发生

14.转录抑制与异染色质有关

15.第三章总结：间期染色质解旋很难看见

基因表达loop结构处

常染色质结构疏松表达活跃，能编码蛋白质。

异染色质粘稠不编码。如端粒、中心粒、着丝粒

有丝分裂染色体是压缩的，有序的，染色体在细胞核中的存放时空间有序的

16.分子机器：调节DNA的蛋白质

DNA：连接酶、解旋酶（95℃）、拓扑异构酶

钳蛋白、结合蛋白

RNA：引物、引物酶

停转的DNA聚合酶使其从钳蛋白中释放（需要DNA双螺旋的高度旋转）

DNA复制过程;

拓扑异构酶解开双螺旋-DNA解旋酶解开双链-SSB结合单链-RNA引物酶结合DNA单链-DNA钳蛋白将DNA聚合酶结合上去-按碱基互补配对原则5-3-先导链连续，滞后链需要DNA连接酶-DNA双螺旋再次形成（两个复制叉）

17.三步提高DNA的高保真性：①5-3的聚合、3-5的核酸外切酶校正的核酸外切酶或性

②碱基互补配对机制

③真核生物错配修复

原核位点特异性错配修复。原核母联甲基化18.DNA重组：两个同源DNA发生重组，序列上没有变化，来源上相互交叉。

同源DNA交叉互换可能发生在任意位置

减数分裂时期一般DNA重组

一般的DNA重组：起始：DNA杂交

大片段染色体交换，双螺旋解开，在细菌中需要RecA的

介导，中间形成holiday junction结构

REC A蛋白介导DNA重组,也是一种DNA依赖的ATP酶

要有一条链有裂口，在细菌中靠介导蛋白，在原核中同源染色

位点特异性重组：

转座型转座子（移动的基因元件）：1.改变位置2.复制型

3.基于逆转录病毒的转座

依赖于转座酶基因和DNA序列上的识别位点

保守位点特异性重组

不对等交换

例如噬菌体将DNA整合到宿主细胞内

保守序列型：一种顺序型重组

19.特殊的DNA序列：

原核系统：操纵子：结构基因、操作子（与结构基因相连的DNA 序列，阻遏蛋白可以结合组织结构基因的转录）、启动子、其他调控序列。富含A-T 便于打开。TATA保守序列，-35、-10.

真核系统：由顺式作用元件调控

20.基因调控：

顺式作用元件(DNA)

包含共有序列，模块相关但是不相同，没有固定位子，大致在起始点200bp 上游，一个单一元件就可以引起调控应答，也可位于启动子或增强子。控制转录的准确性和频率

例：增强子、沉默子

反式作用元件（蛋白质）与顺式作用元件结合调控基因表达

三个功能域：

包括DNA结合域（螺旋转角螺旋、锌指结构、亮氨酸拉链、同源域、螺旋-

环-螺旋）

、转录活性域、蛋白质-蛋白质作用域。

RNA聚合酶的亚基与RNA聚合酶结合使复合物更稳定，与启动子在特定序列结合，有转录起始复合物时结合部分启动子，促进基因表达。

DNA与蛋白质非共价键结合

蛋白质与蛋白质的结合优于DNA

蛋白质可以形成同质、异质二聚体，蛋白质与蛋白质的结合在真核原核中都有

转录水平

原核生物基因调控系统(多顺反子-操纵子系统)

（1）主要用于负调控，诱导物将阻遏蛋白移除。

（2）其他调控序列-启动子（RNA聚合酶）-操作子（阻遏蛋白）-结构基因（3）蛋白质-蛋白质

（4）蛋白质-基因

（5）边转录边翻译，没有转录后修饰

真核生物基因调控系统（单顺反子）

（1）单顺反子，正调控

（2）RNA聚合酶：起始转录，延长RNA,终止RNA

（3）顺式作用元件：启动子，TATA框起始转录，有TFD（转录因子）结合位点

增强子，沉默子

（4）转录因子可分为转录激活子和转录抑制子

转录后水平

（1）外显子，内含子的拼接可能不同

（2）存在正调控：有激活蛋白，无阻遏蛋白

负调控：有阻遏蛋白，无激活蛋白

（3）RNA编辑（在不同位点插入尿嘧啶改变编码序列）

-核内向外运输-RNA在细胞内定位-开始翻译

翻译水平：延长因子EF，起始因子，释放因子 AUG甲硫氨酸起始

翻译水平： 3含有定位信号影响翻译水平

mRNA内部有核糖体进入位点

真核：5端帽子，介导核糖体的结合

原核、病毒：折叠成类似于tRNA的结构，介导核糖体与其结合mRNA衰退：5端去帽子降解，使3端有规律降解

内切核苷酸降解和快速去帽子降解

翻译和降解存在竞争

降解：反义/干扰RNA

翻译后调控：对合成蛋白质的修饰

分子伴侣：帮助蛋白质折叠（序列上没有相关性但有共同功能的蛋白质，帮助其他含多肽的结构正确组装，之后脱离。）

折叠正确可容，或在分子伴侣的帮助下正确折叠

折叠不完全被蛋白酶体催化降解（泛素激活酶、泛素连接酶。