分子生物學(xué)(共5頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上操縱子：原核生物中由一個(gè)或多個(gè)相關(guān)基因以及轉(zhuǎn)錄、翻譯、調(diào)控原件組成的基因表達(dá)單元。內(nèi)含子：一個(gè)基因中非編碼DNA片段，它分開(kāi)相鄰的外顯子，內(nèi)含子是阻斷基因線(xiàn)性表達(dá)的序列。外顯子：是真核生物基因的一部分，它在剪接后仍會(huì)被保存下來(lái)，并可在蛋白質(zhì)生物合成過(guò)程中被表達(dá)為蛋白質(zhì)。弱化子：原核生物操縱子中能顯著減弱甚至終止轉(zhuǎn)錄作用的一段核苷酸序列，該區(qū)域能形成不同的二級(jí)結(jié)構(gòu)，利用原核微生物轉(zhuǎn)錄與翻譯的偶聯(lián)機(jī)制對(duì)轉(zhuǎn)錄進(jìn)行調(diào)節(jié)。順式作用元件：是指與結(jié)構(gòu)基因串聯(lián)的特定DNA序列，是轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)合位點(diǎn)，它們通過(guò)與轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合而調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄的精確起始和轉(zhuǎn)錄效率，順式作用元件包括啟動(dòng)子、增強(qiáng)

2、子、調(diào)控序列和可誘導(dǎo)元件等，它們的作用是參與基因表達(dá)的調(diào)控。順式作用：順式作用元件對(duì)基因表達(dá)起調(diào)控作用的過(guò)程。增強(qiáng)子：增加同它連鎖的基因轉(zhuǎn)錄頻率的DNA序列，因?yàn)樗軓?qiáng)化轉(zhuǎn)錄的起始，又稱(chēng)強(qiáng)化子。反義RNA: 為大腸桿菌編碼許多小分子mRNA，它們能也不同的mRNA結(jié)合，從而在翻譯水平上正調(diào)控和負(fù)調(diào)控，可能關(guān)閉SD序列和釋放SD序列，由于這些小分子通過(guò)與反義RNA進(jìn)行堿基配對(duì)結(jié)合來(lái)行使功能。重疊基因：是指兩個(gè)或兩個(gè)以上的基因共有一段DNA序列，或是指一段DNA序列成為兩個(gè)或兩個(gè)以上基因的組成部分；重疊基因有多種重疊方式。常見(jiàn)于細(xì)菌和噬菌體的基因組中。核糖開(kāi)關(guān)：mRNA一些非編碼區(qū)的序列折疊成一定

3、的構(gòu)象，這些構(gòu)象的改變應(yīng)答于體內(nèi)的一些代謝分子，從而通過(guò)這些構(gòu)象的改變達(dá)到調(diào)節(jié)mRNA轉(zhuǎn)錄的目的 回文序列：雙鏈DNA中的一段倒置重復(fù)序列；兩條鏈從 5 到 3 方向閱讀序列一致，從 3 到 5 方向的序列一致轉(zhuǎn)座子：插入序列，復(fù)合型轉(zhuǎn)座子。效應(yīng)：引起突變，產(chǎn)生新的基因，產(chǎn)生染色體畸變，引起生物進(jìn)化魔斑核苷酸：細(xì)菌生長(zhǎng)過(guò)程中在缺乏氨基酸供應(yīng)時(shí)產(chǎn)生的一個(gè)應(yīng)急產(chǎn)物。主要是三磷酸鳥(niǎo)苷合成的四磷酸鳥(niǎo)苷和五磷酸鳥(niǎo)苷。主要功能是干擾RNA聚合酶與啟動(dòng)子結(jié)合的專(zhuān)一性，誘發(fā)細(xì)菌的應(yīng)急反應(yīng)，幫助細(xì)菌在不良環(huán)境條件下得以存活。反式作用因子：是指能結(jié)合在各類(lèi)順式作用元件核心序列上參與調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄效率的蛋白質(zhì)或RNA

4、。RNA聚合酶是催化基因轉(zhuǎn)錄最主要的 酶?；虺聊赫婧松镏杏呻p鏈RNA誘導(dǎo)的識(shí)別和清除細(xì)胞中非正常RNA的一種機(jī)制；分為轉(zhuǎn)錄水平基因沉默和轉(zhuǎn)錄后基因沉默。RNA干擾：是指雙鏈RNA誘發(fā)的、同源mRNA高效特異性降解技術(shù)，而使相應(yīng)基因表達(dá)沉默。單順?lè)醋觤RNA:只編碼一種蛋白質(zhì)的 mRNA。原核生物染色體的特征：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，存在轉(zhuǎn)錄單元，有重疊基因。DNA的修復(fù)：錯(cuò)配修復(fù)，切除修復(fù)，重組修復(fù)，DNA的直接修復(fù)，SOS反應(yīng)。玉米中的轉(zhuǎn)座子：自主性，具有自主剪接和轉(zhuǎn)座的功能；非自主性，單獨(dú)存在時(shí)是穩(wěn)定的，當(dāng)基因組中存在與非自主性轉(zhuǎn)座子同家族的自主性轉(zhuǎn)座子時(shí)，才具備轉(zhuǎn)座功能。RNA的轉(zhuǎn)錄：是按53&

5、#39;方向合成的，以DNA雙鏈中的反義鏈為模板，根據(jù)堿基配對(duì)原則，合成的RNA帶有與DNA編碼鏈相同的序列。包括模板識(shí)別、轉(zhuǎn)錄起始、轉(zhuǎn)錄延伸、轉(zhuǎn)錄終止。真核生物mRNA的特征：1.5'端存在帽子結(jié)構(gòu)，常常被甲基化，使mRNA免遭核酸酶的破壞2.具有多（A）尾巴。蛋白質(zhì)的生物學(xué)合成：氨基酸活化、肽鏈的起始、伸長(zhǎng)、終止，新合成多肽鏈的折疊和加工。內(nèi)含子的剪接：內(nèi)含子特點(diǎn)：長(zhǎng)度和序列沒(méi)有共同性，一般有16-46個(gè)核苷酸；位于反密碼子下游；內(nèi)含子和外顯子沒(méi)有保守序列。tRNA核酸內(nèi)切酶切割前體分子中的內(nèi)含子，RNA連接酶將外顯子部分連接在一起真核生物染色體的組成：明顯核結(jié)構(gòu)，組蛋白和非組蛋白

6、，染色質(zhì)和核小體。特征：1分子結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定2,能夠自我復(fù)制，使親子代之間保持連續(xù)性3能夠指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成，控制整個(gè)生命過(guò)程4，能夠產(chǎn)生可遺傳的變異。重疊基因的重疊方式：1，一個(gè)基因完全在另一個(gè)基因里面，如基因a在基因b中 2.部分重疊，如基因k和基因c部分重疊 3.兩個(gè)基因只有一個(gè)堿基對(duì)的重疊DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)：指兩條多核苷酸鏈反向平行盤(pán)繞所生成雙螺旋結(jié)構(gòu)。1.DNA分子是由兩條互相平行的脫氧核苷酸長(zhǎng)鏈盤(pán)繞而成的。2.DNA分子中的核糖和磷酸交替連接，排在外側(cè)，構(gòu)成基本骨架，堿基排列在內(nèi)側(cè)。堿基通過(guò)氫鍵相結(jié)合，形成堿基對(duì)，A和T配對(duì)，G和C配對(duì)，A-U。真核生物三種RNA聚合酶的特點(diǎn)RNA聚合酶

7、位于核仁里，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物是45SrRNA，經(jīng)剪接修飾后生成除5SrRNA外的各種rRNA。rRNA與蛋白質(zhì)組成的核糖體是蛋白質(zhì)合成的場(chǎng)所。RNA聚合酶位于核質(zhì)上，在核內(nèi)轉(zhuǎn)錄生成hnRNA，經(jīng)剪接加工后生成的mRNA被運(yùn)送到胞質(zhì)中作為蛋白質(zhì)合成的模板。RNA聚合酶位于核質(zhì)上，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物是tRNA，5SrRNA,snRNA，其中snRNA參與RNA的剪接雙螺旋模型的意義：改模型揭示了DNA作為遺傳物質(zhì)的穩(wěn)定性特征；確認(rèn)了堿基配對(duì)的原則，這是DNA復(fù)制，轉(zhuǎn)錄和反轉(zhuǎn)錄的分子基礎(chǔ)，亦是遺傳信息的傳遞和表達(dá)的分子基礎(chǔ)。 細(xì)菌的應(yīng)急反應(yīng)：1. 細(xì)菌有時(shí)會(huì)碰到緊急狀況，比如氨基酸饑餓時(shí)，不是缺少一兩種氨基酸，而是氨

8、基酸的全面匱乏。為了緊縮開(kāi)支，渡過(guò)難關(guān)；細(xì)菌會(huì)產(chǎn)生一個(gè)應(yīng)急反應(yīng)；包括生產(chǎn)各種RNA、糖、脂肪和蛋白質(zhì)在內(nèi)幾乎全部生化反應(yīng)過(guò)程均被停止。實(shí)施這一應(yīng)急反應(yīng)的信號(hào)是鳥(niǎo)苷四磷酸（PPGPP）和鳥(niǎo)苷五磷酸(PPPGPPP)，產(chǎn)生這兩種物質(zhì)的誘導(dǎo)物是空載RNA.2. 當(dāng)氨基酸饑餓時(shí)，細(xì)胞中便存在大量的不帶氨基酸的tRNA，這種空載的tRNA會(huì)激活焦磷酸轉(zhuǎn)移酶，使鳥(niǎo)苷四磷酸（PPGPP）大量合成，其濃度可增加10倍以上，鳥(niǎo)苷四磷酸（PPGPP）的出現(xiàn)會(huì)關(guān)閉許多基因，當(dāng)然也會(huì)打開(kāi)一些合成氨基酸的基因，以應(yīng)付這種緊急狀況。一般認(rèn)為RNA聚合酶有不同的構(gòu)型。這些構(gòu)象可以識(shí)別不同的啟動(dòng)子區(qū)，鳥(niǎo)苷四磷酸（PPGPP）

9、與RNA聚合酶結(jié)合會(huì)使它的某些構(gòu)象穩(wěn)定下來(lái)，從而改變基因轉(zhuǎn)錄的效率。同時(shí)基因轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)附近有一些保守序列，它們可能是鳥(niǎo)苷四磷酸（PPGPP）有關(guān)調(diào)節(jié)蛋白的結(jié)合位點(diǎn)。當(dāng)這些序列與鳥(niǎo)苷四磷酸（PPGPP）結(jié)合后，就不能與RNA聚合酶相結(jié)合，使基因被關(guān)閉。鳥(niǎo)苷四磷酸（PPGPP）和鳥(niǎo)苷五磷酸（PPPGPPP）的作用范圍十分廣泛；它們不是只影響一個(gè)或幾個(gè)操縱子，而是影響一大批；所以它們是超級(jí)調(diào)控因子。 PCR技術(shù)：PCR ：又稱(chēng)多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，如果設(shè)計(jì)一對(duì)寡聚核苷酸引物與目的DNA互補(bǔ)，以至于能被DNA聚合酶相向延伸，那么該引物結(jié)合的模板區(qū)就可以通過(guò)變性，引物退火和聚合的循環(huán)來(lái)大量擴(kuò)增，這反應(yīng)稱(chēng)為PC

10、R，是分子生物學(xué)中一種克隆及基因分析的必要工具原理：DNA復(fù)制 前提：一段已知目的基因的核苷酸序列原料：模板DNA；DNA引物；四種脫氧核苷酸；熱穩(wěn)定DNA聚合酶（Taq酶）；離子過(guò)程：變性、退火、延伸三步曲變性：加熱至9095雙鏈DNA解鏈成為單鏈DNA退火：冷卻至5560部分引物與模板的單鏈DNA的特定互補(bǔ)部位相配對(duì)和結(jié)合延伸：加熱至7075以目的基因?yàn)槟０?，合成互補(bǔ)的新DNA鏈PCR過(guò)程：在第一個(gè)循環(huán)中，目的DNA在加熱至95，典型的為60s左右的條件下分解成兩條鏈。當(dāng)降溫至55（約30s）時(shí)，引物實(shí)現(xiàn)與模板DNA退火，實(shí)際退火溫度依引物長(zhǎng)度和序列而定。退火后再升溫至72，以進(jìn)行最后的聚

11、合反應(yīng)。這一步需要消耗反應(yīng)中的dNTP，并需要Mg離子。在第一次聚合反應(yīng)中，不同的目標(biāo)分子從引物位點(diǎn)開(kāi)始擴(kuò)增不同長(zhǎng)度，直至第二次循環(huán)開(kāi)始第二次循環(huán)，溫度再次升高至95，使新合成的分子變性。第二次退火時(shí)，反應(yīng)液中的另一引物與新合成鏈結(jié)合，經(jīng)聚合反應(yīng)擴(kuò)增模板至第一個(gè)引物的末端。所以在第二次循環(huán)后，就合成了新的正確長(zhǎng)度的分子。在之后的循環(huán)，正確長(zhǎng)度的分子在長(zhǎng)度各異的分子中占優(yōu)勢(shì)，且每次循環(huán)中數(shù)量會(huì)增加兩倍。如果PCR效率為100%，n次循環(huán)后單個(gè)目的分子就會(huì)擴(kuò)增2的n次方。實(shí)際中通常循環(huán)為20-40。PCR引物設(shè)計(jì)原理：為了找到一對(duì)合適的核苷酸片段，使其能有效地?cái)U(kuò)增模板DNA序列。引物的優(yōu)劣直接關(guān)系

12、到PCR的特異性與成功與否。PCR引物的設(shè)計(jì)原則：1. 引物應(yīng)用核酸系列保守區(qū)內(nèi)設(shè)計(jì)并具有特異性。2.產(chǎn)物不能形成二級(jí)結(jié)構(gòu)。3. 引物長(zhǎng)度一般在1530堿基之間。4. G+C含量在40%60%之間。5. 堿基要隨機(jī)分布。6. 引物自身不能有連續(xù)4個(gè)堿基的互補(bǔ)。7. 引物之間不能有連續(xù)4個(gè)堿基的互補(bǔ)。8. 引物5端可以修飾。9. 引物3端不可修飾。10. 引物3端要避開(kāi)密碼子的第3位。 乳糖操縱子：（1）乳糖操縱子的組成：大腸桿菌乳糖操縱子含Z、Y、A三個(gè)結(jié)構(gòu)基因，分別編碼半乳糖苷酶、透酶和半乳糖苷乙酰轉(zhuǎn)移酶，此外還有一個(gè)操縱序列O,一個(gè)啟動(dòng)子P和一個(gè)調(diào)節(jié)基因I.（2）阻遏蛋白的負(fù)性調(diào)節(jié)：沒(méi)有乳

13、糖存在時(shí)，I基因編碼的阻遏蛋白結(jié)合于操縱序列O處，乳糖操縱子處于阻遏狀態(tài)，不能合成分解乳糖的三種酶；有乳糖存在時(shí)，乳糖作為誘導(dǎo)物誘導(dǎo)阻遏蛋白變構(gòu)，不能結(jié)合于操縱序列，乳糖操縱子被誘導(dǎo)開(kāi)放合成分解乳糖的三種酶。所以，乳糖操縱子的這種調(diào)控機(jī)制為可誘導(dǎo)的負(fù)調(diào)控。（3）CAP的正調(diào)節(jié)：在啟動(dòng)子上游有CAP結(jié)合位點(diǎn)，當(dāng)大腸桿菌從以葡糖糖為碳源的環(huán)境轉(zhuǎn)變?yōu)橐匀樘菫樘荚吹沫h(huán)境時(shí)，cAMP濃度升高，與CAP結(jié)合，使CAP發(fā)生變構(gòu)，CAP結(jié)合于乳糖操縱子啟動(dòng)序列附近的CAP結(jié)合位點(diǎn)，激活RNA聚合酶活性，促進(jìn)結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄，調(diào)節(jié)蛋白結(jié)合于操縱子后促進(jìn)結(jié)構(gòu)基因的轉(zhuǎn)錄，對(duì)乳糖操縱子實(shí)行正調(diào)控，加速合成分解乳糖的三種酶

14、。（4）協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)：乳糖操縱子中的I基因編碼的阻遏蛋白的負(fù)調(diào)控與CAP的正調(diào)控兩種機(jī)制，互相協(xié)調(diào)、互相制約。葡萄糖抑制了lac操縱子基因的表達(dá)。半乳糖將在gal操縱子的作用下再轉(zhuǎn)化成葡萄糖。葡萄糖效應(yīng)（答到乳糖操縱子里面）1. 當(dāng)葡萄糖缺乏時(shí)，大腸桿菌細(xì)胞內(nèi)的cAMP水平上升，CRP結(jié)合到cAMP上。CRP-cAMP復(fù)合物可結(jié)合到緊鄰RNA聚合酶結(jié)合位點(diǎn)上游的乳糖操縱子的啟動(dòng)子。Plac上的CRP的結(jié)合引起DNA鏈發(fā)生90度彎曲，這就增強(qiáng)了RNA聚合酶與啟動(dòng)子的結(jié)合，使轉(zhuǎn)錄效率提高了幾倍。2.當(dāng)葡萄糖（G）存在時(shí)，大腸桿菌不需要乳糖這樣的替代碳源。因此，乳糖操縱子不會(huì)被激活。這種調(diào)節(jié)由CRP介導(dǎo)

15、，但以二聚體形式存在的CRP蛋白自身不能獨(dú)立與DNA結(jié)合，也不能調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄。G會(huì)降低cAMP的水平。弱化子模型1. RNA聚合酶啟動(dòng)色氨酸操縱子的轉(zhuǎn)錄2，在轉(zhuǎn)錄約90nt以后RNA聚合酶暫停在第一個(gè)二級(jí)結(jié)構(gòu)處。3，核糖體開(kāi)始于新生的mRNA結(jié)合，啟動(dòng)前導(dǎo)肽的合成4， RNA,從暫停狀態(tài)解除，繼續(xù)轉(zhuǎn)錄5、RNA聚合酶到達(dá)潛在終止子區(qū)域時(shí)，是繼續(xù)轉(zhuǎn)錄還是停止轉(zhuǎn)錄取決于取決于緊隨其后的核糖位的位置。6、如果細(xì)胞缺乏色氨酸，核糖體就會(huì)停留在2個(gè)連續(xù)的色氨酸密碼子的位置，等待色氨酸t(yī)RNA進(jìn)入A位，那么1區(qū)被隔離在核糖體內(nèi)，無(wú)法與2區(qū)配對(duì)，2區(qū)和3區(qū)在4區(qū)被轉(zhuǎn)錄之前發(fā)生配對(duì)，使后面轉(zhuǎn)錄出的4區(qū)以單鏈的形式

16、存在，這就組織了3區(qū)和4區(qū)形成終止子的結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)錄繼續(xù)。7、如果細(xì)胞色氨酸含量充足，核糖體能連續(xù)的翻譯出前導(dǎo)肽，就會(huì)覆蓋2區(qū)，阻止2區(qū)和3區(qū)的配對(duì)，于是4區(qū)轉(zhuǎn)錄之后，就自發(fā)的與3區(qū)形成終止子結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄的提前結(jié)束。產(chǎn)生約140bp的產(chǎn)物。衰減子對(duì)色氨酸操縱子的表達(dá)調(diào)控（色氨酸操縱子調(diào)節(jié)模型）色氨酸操縱子結(jié)構(gòu)：色氨酸操縱子包含操縱基因O啟動(dòng)子P,及5個(gè)結(jié)構(gòu)基因A、B、C、D、E.E與O之間有一段前導(dǎo)序列L.色氨酸操縱子上游存在調(diào)節(jié)基因R,編碼阻遏蛋白.衰減調(diào)控：中含有4段特殊序列：序列1編碼一個(gè)前導(dǎo)肽,前導(dǎo)肽的第10、11位是色氨酸；序列2-3或序列3-4可形成莖環(huán)結(jié)構(gòu).3-4莖環(huán)結(jié)構(gòu)是一個(gè)轉(zhuǎn)錄

17、終止子結(jié)構(gòu),稱(chēng)為衰減子.當(dāng)色氨酸缺乏時(shí),前導(dǎo)肽的翻譯停滯于色氨酸密碼處,序列2-3形成莖環(huán)結(jié)構(gòu),使序列3、4不能形成衰減子結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)基因得以完全轉(zhuǎn)錄；當(dāng)色氨酸充足時(shí),核糖體快速翻譯前導(dǎo)肽,并對(duì)序列2形成約束,使序列3-4形成衰減子結(jié)構(gòu),下游的結(jié)構(gòu)基因不被轉(zhuǎn)錄. 真核基因表達(dá)的轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控：1.在真核細(xì)胞中，一條成熟的mRNA鏈只能翻譯出一條多肽鏈，原核生物中常見(jiàn)的多基因操縱子形式在真核細(xì)胞中比較少見(jiàn)。2.真核細(xì)胞的DNA與組蛋白和大量非組蛋白結(jié)合，只有一小部分DNA是裸露的。3.高等真核細(xì)胞DNA中大部分不轉(zhuǎn)錄，真核細(xì)胞中有一部分由幾個(gè)或幾十個(gè)堿基組成的DNA序列，在整個(gè)基因組中重復(fù)幾百次甚至上百萬(wàn)次。4.真核生物能夠有序地根據(jù)生長(zhǎng)發(fā)育階段的需要進(jìn)行DNA片段重排，還能在需要時(shí)增加細(xì)胞內(nèi)某些基因的拷貝數(shù)。5.原核生物中，轉(zhuǎn)錄的調(diào)節(jié)區(qū)都很小，大都位于轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)上游不遠(yuǎn)處，調(diào)控蛋白結(jié)合到調(diào)節(jié)位點(diǎn)上可直接促進(jìn)或抑制RNA聚合酶對(duì)它的結(jié)合。真核生物中，基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)節(jié)區(qū)則大得多，它們可能遠(yuǎn)離核心啟動(dòng)子幾百個(gè)甚至上千個(gè)堿基對(duì)。6.真核生物的RNA在細(xì)胞核中合成，