刘慧慧_浙江海洋学院_分子生物学复习资料

第一章绪论

Molecular Biology是研究核酸、蛋白质等生物分子的形态、结构特征及其重要性、规律性和相互关系的科学，是人类从分子水平上真正揭示生物世界的奥秘，由被动地适应自然界转向主动地改造和重组自然界的基础学科。

DNA recombination（genetic engineerin g、DNA重组）：将不同DNA片段（如某个基因或基因的一部分）按照人们的设计定向连接起来，在特定的受体细胞中与载体同时复制并得到表达，产生影响受体细胞的新的遗传性状。Enumerate the first evidence that DNA is hereditary substance?

1) 肺炎球菌的转化实验

2）噬菌体感染实验

第二章

DNA semiconservative replication(DNA半保留复制) 每个子代分子的一条链来自亲代DNA，另一条链则是新合成的，该复制方式称为DNA半保留复制。SSB protein ：该蛋白可以在远低于解链温度时使双链分开，并牢牢地结合在单链DNA上，即SSB蛋白的作用是保证被解链酶解开的单链在复制完成前能保持单链结构，它以四聚体形式存在与复制叉处，待单链复制后才掉下，重新循环。

转座（DNA transposition）：是由可移动因子介导的遗传物质重排现象。

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

复合式转座子（composite transposon）：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。

在DNA复制中起作用的酶：

拓扑异构酶Ⅰ、解链酶、引发酶、SSB蛋白

从基因组结构来看，原核细胞DNA有如下特点(Prokaryotes DNA features)：1. 结构简练:原核DNA分子的绝大部分是用来编码蛋白质的，只有非常小的一部分不转录

2. 存在转录单元:原核生物DNA序列中功能相关的RNA和蛋白质基因，往往丛集在基因组的一个或几个特定部位，形成功能单位或转录单元，它们可被一起转录为含多个mRNA的分子，叫多顺反子RNA。

3. 有重叠基因：同一段DNA能携带两种不同的蛋白质的信息，包括以下几种情况：

(1)一个基因完全在另一个基因里面;2）部分重叠;（3）两个基因只有一个碱基对的重叠

组蛋白特征: (Histone features)

（1）进化上极端保守，不同种生物组蛋白的氨基酸组成十分相似，尤其是H3、H4；

（2）无组织特异性

（3）肽链上氨基酸分布不对称，碱性氨基酸集中分布在N端的半条链上，疏水基团分布在C端；

（4）组蛋白发生修饰，包括甲基化、乙酰化、磷酸化及ATP核糖基化等；（5）具有富含赖氨酸的组蛋白H5，存在于鸟类、鱼类及两栖类的红细胞中，H5还富含丙氨酸、丝氨酸及精氨酸。

DNA组成染色体的主要过程：(how does DNA assemble into chromosome?)

①核小体的形成：在核小体中DNA盘绕组蛋白八聚体体核心，从而使分子

收缩成1/7。

②由10nm的染色质细丝盘绕成30nm的螺旋管状粗丝（称螺旋管）。螺旋管

的每一螺旋包含6个核小体，其压缩比为6；

③螺旋管可进一步压缩形成超螺旋，压缩比为40

④超螺旋圆筒进一步压缩1/5便成为染色体单体。

真核生物与原核生物DNA复制的区别（Prokaryotes and eukaryotes DNA duplicate difference）：

它们都是半保留和半连续复制，复制过程都有引发、延长和终止三个阶段，都必须有相应功能的蛋白质（如SSB）和DNA聚合酶参与等等。

不同之处：

1）真核的每条染色体有多个复制起始位点，每个起始位点大约有20kbp,而原核只有一个起始位点。真核细胞的不同复制单元不是同时启动的，起始位点受到时相控制。

2）复制速度：真核生物10-100bp/s;原核生物：1500bp/s;真核生物的复制时间

大约需要6-8h，E.coli需要40min；

3）真核生物有大得多的染色体。DNA的复制是由G1期决定的，细胞的DNA 加倍是在S期进行的。

4）真核染色体在全部复制完成之前，各个起始位点上的复制不能开始新的复制，受到一种复制的控制。而原核的起始位点可以连续地开始新的复制事件，表现为一个复制子上有多个复制叉存在。

5）引物酶

6）酶和辅助因子不同

7）双向复制

转位因子的结构特点，转座子的遗传学效应（Transposition factor the characteristic of structure, the transposon tagging of genetics effect）：

1）在转位因子的两端，存在末端重复序列（TIR），它们在转位过程中至关重要。

2）绝大多数转位因子含有开放阅读框架（ORF）它可能编码转位酶，其功能促进转位子的转位。

3）受体DNA上很短的一段靶序列，由于转位因子的插入，靶序列在转位因子的两侧形成正向重复序列。靶序列的长短对每类转位因子都是特异的。

转座引起插入突变：转座子如果插入某操纵子的前半部分，会导致其后半部分结构基因表达失活；

转座产生新的基因：转座子如果带有抗药性，会造成靶DNA序列的插入突变，同时使这个位点产生抗药性；

转座产生的染色体畸变：当复制性转座发生在宿主DNA原有位点附近时，会导致转座子两个拷贝之间的同源重组，引起DNA缺失或倒位；

转座引起生物进化：由于转座作用，使染色体上相距甚远的基因组合到一起，构建成一个操纵子或表达单元，也可能产生一些具有新的生物学功能的基因和新的蛋白质分子。第四章

转录（transcription）：拷贝出一条与DNA链序列完全相同的（除T→U之外）的RNA单链的过程。

启动子（promoter）：是一段位于结构基因5…端上游区的DNA序列，能活化RNA聚合酶，使之与模板DNA准确相结合并具有转录起始的特异性。

在转录单元的转录起始位点上游存在一定的重复序列，该序列不是启动子的一部分，但能增强或促进转录的起始，称这种能强化转录起始的序列为增强子或强化子（enhancer）。

RNA的编辑（RNA editing）：基因转录产生的mRNA分子中，由于核苷酸的缺失，插入或置换，基因转录物的序列不与基因编码序列互补，使翻译生成的蛋白质的氨基酸组成，不同于基因序列中的编码信息，这种现象称为RNA 编辑。

编码链（coding strand）:与mRNA序列相同的那条链或称为有意义链也称为非模板链。

模板链（template strand) :根据碱基互补原则指导mRNA合成的DNA链，又称为反义链。

真核基因表达往往伴随着RNA的剪接过程，从mRNA前体分子中切除被称为内含子(intron)的非编码区，并使基因中被称为外显子(exon)的编码区拼接形成成熟mRNA。

原核生物mRNA的特征

1. 原核生物mRNA的半衰期短

2、许多原核生物mRNA以多顺反子的形式存在

3、原核生物mRNA的5‟无帽子结构，3‟端无或者只有较短的poly(A)结构

真核生物mRNA的特征

1、真核生物mRNA的5‟端存在“cap（帽子）“

2. 多数真核生物mRNA有poly(A)尾巴

转录的基本过程（Describe the process of transcription）

①模板识别：主要是指RNA聚合酶与启动子DNA双链相互作用并与之相结合的过程。

②转录起始前，启动子附近的DNA双链分开形成转录泡以促使底物核糖核苷