現(xiàn)代分子生物學課件

疾病與人類健康現(xiàn)代科學認為，疾病的發(fā)生直接或間接與基因有關人類疾病都是：“基因病”經(jīng)典單基因病多基因病獲得性基因病經(jīng)典單基因?。褐饕∫蚴悄硞€基因位點上產(chǎn)生了缺陷等位基因，如：地中海貧血、白化病多基因?。荷婕岸鄠€基因及調(diào)控這些基因表達的環(huán)境因子之間的相互作用，如：高血壓、糖尿病獲得性基因?。褐饕怯刹≡次⑸锔腥疽鸬膫魅静?，如肝炎、艾滋病腫瘤與癌癥人免疫缺損病毒——HIV乙型肝炎病毒——HBVContents第一節(jié)腫瘤與癌癥內(nèi)容提要：癌基因(oncogene)反轉錄病毒致癌基因細胞轉化基因抑癌基因(tumorsuppressorgene)

一、癌基因癌基因的分類病毒癌基因：(virusoncogene,v-onc)DNA病毒、RNA病毒（反轉錄病毒）細胞轉化基因：(cellular-oncogene,c-onc)

(一)反轉錄病毒致癌基因（P294）Rous于1911年首先發(fā)現(xiàn)雞肉瘤病毒（后稱勞斯肉瘤病毒RSV），研究證明它是一種反轉錄病毒，在接種給雞后誘發(fā)肉瘤1966年，85歲的勞斯獲得諾貝爾獎。1、反轉錄病毒顆粒結構

調(diào)節(jié)和啟動轉錄

LTR

gag

pol

env

src

LTR

長末端重復序列癌基因正常的病毒基因產(chǎn)生病毒表面糖蛋白產(chǎn)生逆轉錄酶和整合酶

產(chǎn)生病毒垮膜蛋白2、反轉錄病毒基因組結構產(chǎn)生p60src蛋白質(zhì)，磷酸化蛋白。靶蛋白磷酸化（P295）3、反轉錄病毒的復制LTRLTRGAGPOLENVLTRLTRGAGPOLENVONC4、反轉錄病毒癌基因（v-onc)的起源（P296）目錄斷裂基因完整的沒有斷裂的可讀框

(二)細胞轉化基因

細胞轉化基因實質(zhì)上就是由一類原癌基因突變而來。當原癌基因在某些外界因素（如放射線、化學致癌物等）的作用下，發(fā)生數(shù)量和結構上的微細變化，形成了致癌性的細胞轉化基因，從而使正常細胞轉化為腫瘤細胞。

原癌基因是細胞內(nèi)與細胞增殖相關的正?；颍蔷S持機體正常生命活動所必須的，在進化上高等保守。

當原癌基因的結構或調(diào)控區(qū)發(fā)生變異，基因產(chǎn)物增多或活性增強時，使細胞過度增殖，從而形成腫瘤。

1、原癌基因原癌基因的特點:廣泛存在于生物界中；基因序列高度保守；作用通過其產(chǎn)物蛋白質(zhì)來體現(xiàn)；

正常情況下表達水平很低;被激活后，形成致癌性的細胞轉化基因。原癌基因的分類：根據(jù)原癌基因產(chǎn)物在細胞中的位置，可分為：●與膜結合的蛋白，如src基因產(chǎn)物；●可溶性蛋白，如mos基因產(chǎn)物；●核蛋白，如myc基因產(chǎn)物。根據(jù)原癌基因表達產(chǎn)物的功能，可分為：●蛋白激酶類，如Src家族（酪氨酸蛋白激酶類）●生長因子類●生長因子受體類●GTP結合蛋白類，如Ras家族●核蛋白類（DNA結合蛋白），如Myc家族●未知功能類原癌基因：單拷貝、正常情況下低水平表達或根本不表達癌基因？？當原癌基因的結構或調(diào)控區(qū)發(fā)生變異，基因產(chǎn)物增多或活性增強時，使細胞過度增殖，從而形成腫瘤。堿基缺失或單堿基突變基因擴增染色體重排蛋白質(zhì)活性大大提高蛋白質(zhì)未變化，但總量大大提高增強子功能使癌基因高效表達與強啟動子基因相融合，提高癌基因表達效率

原癌基因2、原癌基因的激活機制（P302）（1）點突變（2）LTR（longterminalrepeat)插入強啟動子（3）基因重排（rearrange)（4）缺失（Deletion）oncogene(-)cancer一些原癌基因5’上游存在負調(diào)控序列，該序列的缺失或突變，則喪失抑制癌基因表達的能力。Brukitt淋巴瘤中c-myc因負調(diào)控序列缺失或LTR插入而增強表達。（5）基因擴增

蛋白質(zhì)結構未變化，但總量大大提高基因擴增

原癌基因使每個細胞中基因拷貝數(shù)增加，從而直接增加可用的轉錄模板數(shù)以增加基因表達。3、基因互作與癌基因表達（1）染色體構象對原癌基因表達的影響基因表達不僅取決于基因本身及其相鄰區(qū)域的一級結構，也取決于其空間構象，即基因在染色體上的空間排列和染色質(zhì)的結構。當兩個基因相距太近時，往往不易形成有利于高效轉錄的空間結構。基因領域：基因與基因之間的間隔距離基因領域效應：同一DNA鏈上兩個具有相同轉錄方向的基因間隔小于一定長度時，影響有效轉錄所必需的染色質(zhì)結構的形成，從而使這兩個基因中的一個或兩個均不能轉錄或轉錄活性顯著降低。0.3kb-5kb，最佳間隔距離與兩個基因的總長度成正相關。（2）原癌基因終產(chǎn)物對基因表達的調(diào)控某種原癌基因產(chǎn)物對另一種原癌基因表達的調(diào)控作用；某種原癌基因產(chǎn)物對自身表達的反饋調(diào)控作用癌基因產(chǎn)物通過介質(zhì)傳遞生長刺激信號的部位有3處：①癌基因產(chǎn)物本身模擬了生長因子，因而與相應的受體作用，以自分泌的方式刺激細胞生長；②癌基因產(chǎn)物模擬了已結合配體的生長因子受體，從而在無外源生長因子時提供了促進細胞分裂的信號；③癌基因產(chǎn)物作用于細胞內(nèi)生長控制途徑，解除此途徑對外源刺激信號的需求。（3）抑癌基因產(chǎn)物對原癌基因的調(diào)控

（4）外源信號對原癌基因表達的影響第一節(jié)腫瘤與癌癥內(nèi)容提要：癌基因(oncogene)反轉錄病毒致癌基因細胞轉化基因抑癌基因(tumorsuppressorgene)

二、抑癌基因抑癌基因(tumorsuppressorgene)

/隱性癌基因：是一種抑制細胞生長和腫瘤形成的基因。如：Rb抑癌基因、抑癌基因p53抑癌基因與原癌基因在生物學上有以下幾點差異：①在功能上，抑癌基因起負調(diào)控作用，而原癌基因起正調(diào)控作用；②在遺傳方式上，原癌基因是顯性的，而抑癌基因在細胞水平上是隱性的，③在突變發(fā)生的細胞類型上，抑癌基因突變可以發(fā)生在體細胞中，也可能發(fā)生在生殖細胞中并通過生殖細胞得到遺傳。原癌基因突變只發(fā)生在體細胞中。癌癥的多階段發(fā)生學說(multi-stage)腫瘤與癌癥人免疫缺損病毒——HIV乙型肝炎病毒——HBVContents第二節(jié)人免疫缺損病毒——HIVHIV病毒粒子的形態(tài)結構HIV基因組及其編碼的蛋白HIV的復制P24CapsidproteinP18Matrixprotein一、HIV病毒粒子的形態(tài)結構二、HIV基因組及其編碼的蛋白編碼病毒的核心蛋白編碼反轉錄酶、整合酶和蛋白酶編碼外膜蛋白TATandREVareessentialforHIVreplication

GAGgene-p55p17:innersurfacep24:nucleocapsidp9:nucleocapsidassociatedwithRNAPolymerase(reversetranscriptase)2.Integrase3.Protease(cutspolyproteins)

POLgeneMembrane:hostderivedTwoglycoproteins:gp160gp120andgp41gp41isfusogenthatspansthemembranegp120gp41ENVGenecoding三、HIV的復制TheLifeCycleofHIV1.Virusdestroysthecellasaresultofbudding腫瘤與癌癥人免疫缺損病毒——HIV乙型肝炎病毒——HBVContents第三節(jié)乙型肝炎病毒——HBV

一、HBV基因組結構雙鏈部分環(huán)狀結構：兩鏈長短不一短鏈和長鏈的5′端通過240bp配對維持環(huán)狀結構長鏈(L)完整、恒定，3.2Kb，負鏈短鏈(S)為正鏈，長度可變，約為長鏈長度的50～80%兩條鏈互補區(qū)兩惻各有一個11個堿基的直接重復序列，稱DR1和DR2二、HBV的復制dsDNA,不是通過半保留復制方式復制染色體與DNA

染色體

DNA的結構

DNA的復制

DNA的修復

DNA的轉座一、染色體（Chromosome)

內(nèi)容提要：細胞周期染色體與染色質(zhì)染色體的結構和組成（原核生物、真核生物）核小體原核生物和真核生物基因組結構特點比較

（一）細胞周期（二）染色體與染色質(zhì)染色體（chromosome）是細胞在有絲分裂時遺傳物質(zhì)存在的特定形式，是間期細胞染色質(zhì)結構緊密包裝的結果。真核生物的染色體在細胞生活周期的大部分時間里都是以染色質(zhì)(chromatin)的形式存在的。染色質(zhì)是一種纖維狀結構，叫做染色質(zhì)絲，它是由最基本的單位—核小體(nucleosome)成串排列而成的。（三）染色體的結構和組成原核生物(prokaryote)

{組蛋白：H1H2AH2BH3H4非組蛋白}核小體{DNA蛋白質(zhì)染色體真核生物染色體的組成組蛋白的一般特性：■進化上的保守性保守程度：H1H2A、H2BH3、H41、組蛋白上海生化所分子遺傳學1998年試題：在真核生物核內(nèi)。五種組蛋白（H1H2AH2BH3和H4）在進化過程中，H4極為保守，H2A最不保守（）■無組織特異性■肽鏈氨基酸分布的不對稱性■H5組蛋白的特殊性：富含賴氨酸（24%）■組蛋白的可修飾性簡述真核生物染色體上組蛋白的種類，組蛋白修飾的種類及其生物學意義中國科學院2003年碩士研究生入學《生物化學與分子生物學》試題

在細胞周期特定時間可發(fā)生甲基化、乙酰化、磷酸化和ADP核糖基化等。H3、H4修飾作用較普遍，H2B有乙?；饔?、H1有磷酸化作用。所有這些修飾作用都有一個共同的特點，即降低組蛋白所攜帶的正電荷。這些組蛋白修飾的意義：一是改變?nèi)旧w的結構，直接影響轉錄活性；二是核小體表面發(fā)生改變，使其他調(diào)控蛋白易于和染色質(zhì)相互接觸，從而間接影響轉錄活性。組蛋白的可修飾性1)DNA的變性和復性

■變性（Denaturation)

DNA雙鏈的氫鍵斷裂，最后完全變成單鏈的過程稱為變性。

■增色效應(Hyperchromaticeffect)在變性過程中，260nm紫外線吸收值先緩慢上升，當達到某一溫度時驟然上升，稱為增色效應。2、DNA■融解溫度（MeltingtemperatureTm)變性過程紫外線吸收值增加的中點稱為融解溫度。生理條件下為85-95℃影響因素：G+C含量，pH值，離子強度，尿素，甲跣胺等■復性（Renaturation)熱變性的DNA緩慢冷卻，單鏈恢復成雙鏈。■減色效應（Hypochromaticeffect)

隨著DNA的復性，260nm紫外線吸收值降低的現(xiàn)象。

2)C值反常現(xiàn)象（C-valueparadox)C值是一種生物的單倍體基因組DNA的總量。

真核細胞基因組的最大特點是它含有大量的重復序列，而且功能DNA序列大多被不編碼蛋白質(zhì)的非功能DNA所隔開，這就是著名的“C值反?，F(xiàn)象”。

C值矛盾簡述DNA的C值以及C值矛盾（CValueparadox）.中科院上海生化所98年上海第二軍醫(yī)大：C值矛盾（四）核小體(nucleosome)Nucleosome、chromosome、genome中科院2002年碩士學位研究生入學分子遺傳學試題1、定義：用于包裝染色質(zhì)的結構單位，是由DNA鏈纏繞一個組蛋白核構成的。

2、核小體的結構核心顆粒、連接區(qū)DNA中國科學院上海生化與細胞所2002年招收碩士研究生分子遺傳學入學考試：簡述真核細胞內(nèi)核小體與核小體核心顆粒的結構。

3、染色體的包裝—超螺旋結構6.8:140:11000:18000:1DNAdoublehelixNucleosome(10nmfiber)30nmFiberLoopsILoopsIIchromosome上海第二軍醫(yī)大碩士研究生入學考試試題：基因組的特點（真核、原核比較）（五）原核生物和真核生物基因組結構特點比較

●基因組很小，大多只有一條染色體●

結構簡煉●存在轉錄單元(trnascriptionaloperon)

多順反子(polycistron)X174D-E-J-F-G-HmRNA蛋白J、F、GHDEE.coli色氨酸操縱子9個順反子9個酶(第六章)1、原核生物基因組結構特點

●有重疊基因（Sanger發(fā)現(xiàn)）基因內(nèi)基因部分重疊基因一個堿基重疊2、真核生物基因組結構特點●真核基因組結構龐大

3×109bp、染色質(zhì)、核膜●單順反子●基因不連續(xù)性斷裂基因（interruptedgene）、內(nèi)含子(intron)、外顯子(exon)●非編碼區(qū)較多多于編碼序列(9:1)●含有大量重復序列■不重復序列/單一序列：在基因組中有一個或幾個拷貝。真核生物的大多數(shù)基因在單倍體中都是單拷貝的。如：蛋清蛋白、血紅蛋白等功能：主要是編碼蛋白質(zhì)。

■中度重復序列：在基因組中的拷貝數(shù)為101~104。如：rRNA、tRNA

一般是不編碼蛋白質(zhì)的序列，在調(diào)控基因表達中起重要作用

根據(jù)DNA復性動力學研究，DNA序列可以分成哪幾種類型？并加以舉例說明。(2001年上海生化所）■高度重復序列：拷貝數(shù)達到幾百個到幾百萬個。

●衛(wèi)星DNA：A?T含量很高的簡單高度重復序列。第二章染色體與DNA

染色體

DNA的結構

DNA的復制

DNA的修復

DNA的轉座二、DNA的結構1）

概念指4種脫氧核苷酸的連接及其排列順序，DNA序列是這一概念的簡稱。堿基序列1、DNA的一級結構2）特征：●雙鏈反向平行配對而成●脫氧核糖和磷酸交替連接，構成DNA骨架，堿基排在內(nèi)側●內(nèi)側堿基通過氫鍵互補形成堿基對（A：T，C：G）。3）DNA結構的表示法2、DNA的二級結構1）定義：指兩條多核苷酸鏈反向平行盤繞所產(chǎn)生的雙螺旋結構。

繞DNA雙螺旋表面上出現(xiàn)的螺旋槽（溝），寬的溝稱為大溝，窄溝稱為小溝。大溝，小溝都、是由于堿基對堆積和糖-磷酸骨架扭轉造成的。

DNA雙螺旋模型是哪年由誰提出的?簡述其基本內(nèi)容.為什么說該模型的提出是分子生物學發(fā)展史上的里程碑,具有劃時代的貢獻?

浙江大學醫(yī)學院2003生物化學（碩士）2）分類：右手螺旋：A-DNA，B-DNA左手螺旋：Z-DNAABZABZ3、DNA的高級結構1）定義：指DNA雙螺旋進一步扭曲盤繞所形成的特定空間結構。是一種比雙螺旋更高層次的空間構象。2）主要形式：超螺旋結構（正超螺旋和負超螺旋）線狀DNA形成的超螺旋環(huán)狀DNA形成的超螺旋拓撲異構酶or溴化乙錠拓撲異構酶or溴化乙錠DNA扭曲與雙螺旋相同（擰緊）DNA扭曲與雙螺旋相反（松開）負超螺旋松弛DNA正超螺旋第二章染色體與DNA

染色體

DNA的結構

DNA的復制

DNA的修復

DNA的轉座三、DNA的復制內(nèi)容提要：●DNA的半保留復制●與DNA復制有關的物質(zhì)●DNA的復制過程（大腸桿菌為例）●DNA復制的其它方式●真核生物中DNA的復制特點1、定義：由親代DNA生成子代DNA時，每個新形成的子代DNA中，一條鏈來自親代DNA，而另一條鏈則是新合成的，這種復制方式稱半保留復制。（一）DNA的半保留復制（semi-conservativereplication）Semi-conservativeConservativeDispersive中國科學院上海生化與細胞所2002年招收碩士研究生分子遺傳學入學考試：請設計一個實驗來證明DNA復制是以半保留方式進行的（8分）。2、實驗證據(jù)（1958Meselson和Stahl）：

MatthewMesselsonFranklinStahl“Heavy”DNA“Hybrid”

DNA“l(fā)ight”DNA“Hybrid”DNA3、DNA半保留復制的生物學意義：

DNA的半保留復制表明DNA在代謝上的穩(wěn)定性，保證親代的遺傳信息穩(wěn)定地傳遞給后代。

（二）與DNA復制有關的物質(zhì)1、原料：四種脫氧核苷三磷酸（dATP、dGTP、dCTP、dTTP)2、模板：以DNA的兩條鏈為模板鏈，合成子代DNA3、引物：DNA的合成需要一段RNA鏈作為引物4、引物合成酶（引發(fā)酶）：此酶以DNA為模板合成一段RNA,這段RNA作為合成DNA的引物（Primer)。實質(zhì)是以DNA為模板的RNA聚合酶。5、DNA聚合酶:以DNA為模板的DNA合成酶●以四種脫氧核苷酸三磷酸為底物●反應需要有模板的指導●反應需要有3

-OH存在●DNA鏈的合成方向為5

3

性質(zhì)聚合酶Ⅰ聚合酶Ⅱ聚合酶Ⅲ3'5'外切活性+++5'3'外切活性+--5'3'聚合活性+中+很低+很高新生鏈合成--+主要是對DNA損傷的修復；以及在DNA復制時切除RNA引物并填補其留下的空隙。修復紫外光引起的DNA損傷DNA復制的主要聚合酶，還具有3’-5‘外切酶的校對功能，提高DNA復制的保真性原核生物中的DNA聚合酶(大腸桿菌）

α

β

γ

δ

ε定位細胞核細胞核線粒體細胞核細胞核3‘-5’外切--+++酶活性功能引物合成修復作用線粒體DNA的復制核DNA的復制？真核生物中的DNA聚合酶

6、DNA連接酶（1967年發(fā)現(xiàn)）：若雙鏈DNA中一條鏈有切口，一端是3’-OH，另一端是5‘-磷酸基，連接酶可催化這兩端形成磷酸二酯鍵，而使切口連接。但是它不能將兩條游離的DNA單鏈連接起來

DNA連接酶在DNA復制、損傷修復、重組等過程中起重要作用3‘5‘3‘5‘OHP7、DNA拓撲異構酶(DNATopisomerase)：拓撲異構酶?：使DNA一條鏈發(fā)生斷裂和再連接，作用是松解負超螺旋。主要集中在活性轉錄區(qū)，同轉錄有關。

例：大腸桿菌中的ε蛋白拓撲異構酶Π：該酶能暫時性地切斷和重新連接雙鏈DNA，作用是將負超螺旋引入DNA分子。同復制有關。例：大腸桿菌中的DNA旋轉酶上海生化所1998年分子遺傳學試題：拓撲異構酶8、DNA解螺旋酶/解鏈酶（DNAhelicase)

通過水解ATP獲得能量來解開雙鏈DNA。E.coli中的rep蛋白就是解螺旋酶，還有解螺旋酶I、II、III。rep蛋白沿3’

5’移動，而解螺旋酶I、II、III沿5’

3’移動。9、單鏈結合蛋白(SSBP-single-strandbindingprotein)：穩(wěn)定已被解開的DNA單鏈，阻止復性和保護單鏈不被核酸酶降解。（三）DNA的復制過程（大腸桿菌為例）雙鏈的解開

RNA引物的合成

DNA鏈的延伸切除RNA引物，填補缺口，連接相鄰的DNA片段1、雙鏈的解開

DNA的復制有特定的起始位點，叫做復制原點。ori(或o）、富含A、T的區(qū)段?；靖拍睿?/p>

上海生化所1998年分子遺傳學試題：真核生物復制起始點的特征包括（）A富含GC區(qū)B富含AT區(qū)CZDNAD無明顯特征

從復制原點到終點，組成一個復制單位，叫復制子復制時，解鏈酶等先將DNA的一段雙鏈解開，形成復制點，這個復制點的形狀象一個叉子，故稱為復制叉復制叉復制叉復制方向和速度：

單起點、雙向等速多起點、雙向等速雙鏈解開、復制起始大約20個DnaA蛋白在ATP的作用下與oriC處的4個9bp保守序列相結合在HU蛋白和ATP的共同作用下,Dna復制起始復合物使3個13bp直接重復序列變性,形成開鏈解鏈酶六體分別與單鏈DNA相結合(需DnaC幫助),進一步解開DNA雙鏈2、RNA引物的合成DnaB蛋白活化引物合成酶，引發(fā)RNA引物的合成。引物長度約為幾個至10個核苷酸，基因組DNA復制時，先導鏈的引物是DNA，后隨鏈的引物是RNA(-)

2002年上海生化與細胞所DNA的半不連續(xù)復制（semi-discontinuousreplication)DNA復制時其中一條子鏈的合成是連續(xù)的，而另一條子鏈的合成是不連續(xù)的，故稱半不連續(xù)復制。在DNA復制時，合成方向與復制叉移動的方向一致并連續(xù)合成的鏈為前導鏈；合成方向與復制叉移動的方向相反，形成許多不連續(xù)的片段，最后再連成一條完整的DNA鏈為滯后鏈。3、DNA鏈的延伸在DNA復制過程中，前導鏈能連續(xù)合成，而滯后鏈只能是斷續(xù)的合成5

3

的多個短片段，這些不連續(xù)的小片段稱為岡崎片段。華中科技大學2004年生物化學與分子生物學碩士研究生入學試題名詞解釋：岡崎片段（3分）武漢大學2003年碩士研究生入學分子生物學試題：Replicon、

semi-conservativereplication

華中科技大學2004年生物化學與分子生物學碩士研究生入學試題原核DNA合成酶中（）的主要功能是合成前導鏈和岡崎片段A、DNA聚合酶ⅠB、DNA聚合酶ⅡC、DNA聚合酶ⅢD、引物酶4、切除RNA引物，填補缺口，連接相鄰的DNA片段（復制終止）在DNA聚合酶Ⅰ催化下切除RNA引物；留下的空隙由DNA聚合酶Ⅰ催化合成一段DNA填補上；在DNA連接酶作用下，連接相鄰的DNA鏈雙鏈環(huán)狀、θ型復制、雙向等速（四）DNA復制的其它方式滾環(huán)型：單向復制的特殊方式如：ΦΧ174的雙鏈環(huán)狀DNA復制型（RF）（1）模板鏈和新合成的鏈分開;（2）不需RNA引物，在正鏈3‘－OH上延伸（3）只有一個復制叉;

D環(huán)復制單向復制的特殊方式如：動物線粒體DNA（五）真核生物中DNA的復制特點1、真核生物每條染色體上有多個復制起點，多復制子2、真核生物染色體在全部復制完之前,各個起始點不再重新開始DNA復制；而在快速生長的原核生物中，復制起點可以連續(xù)開始新的復制(多復制叉)。真核生物快速生長時，往往采用更多的復制起點。3、真核生物有多種DNA聚合酶。第二章染色體與DNA

染色體

DNA的結構

DNA的復制

DNA的修復

DNA的轉座四、DNA的修復DNA修復系統(tǒng)功能錯配修復恢復錯配堿基切除修復切除突變的堿基核甘酸切除修復修復被破壞的DNADNA直接修復修復嘧啶二體或甲基化DNA

扼要說明細胞中DNA修復系統(tǒng)有哪幾種（8分）中國科學院2002年碩士學位研究生入學分子遺傳學試題1、錯配修復●Dam甲基化酶使母鏈位于5’GATC序列中腺甘酸甲基化●甲基化緊隨在DNA復制之后進行●根據(jù)復制叉上DNA甲基化程度，切除尚未甲基化的子鏈上的錯配堿基

根據(jù)母鏈甲基化原則找出錯配堿基的示意圖發(fā)現(xiàn)錯配堿基在水解ATP的作用下，MutS，MutL與堿基錯配點的DNA雙鏈結合MutS-MutL在DNA雙鏈上移動，發(fā)現(xiàn)甲基化DNA后由MutH切開非甲基化的子鏈

甲基化指導的錯配修復示意圖錯配堿基位于切口3’下游端，錯配堿基位于切口5’上游端，2、堿基切除修復一些堿基在自發(fā)或悠變下會發(fā)生脫酰胺，然后改變配對性質(zhì)，造成氨基轉換突變腺嘌呤變?yōu)榇吸S嘌呤與胞嘧啶配對鳥嘌呤變?yōu)辄S嘌呤與胞嘧啶配對胞嘧啶變?yōu)槟蜞奏づc腺嘌呤配對胞嘧啶去氨基生成尿嘧啶如果復制發(fā)生就會產(chǎn)生一個突變.糖甘水解酶識別改變了的堿基，把堿基從N-β-糖苷鍵處切下來，在DNA鏈上形成去嘌呤或去嘧啶位點，統(tǒng)稱為AP位點。由AP磷酸內(nèi)切酶將受損核甘酸的糖甘-磷酸鍵切開。DNA連接酶連接利用DNA聚合酶I切除損傷部位，補上核苷酸3、核苷酸切除修復1）通過特異的核酸內(nèi)切酶識別損傷部位2）由酶的復合物在損傷的兩邊切除幾個核苷酸3）DNA聚合酶以母鏈為模板復制合成新子鏈4）DNA連接酶將切口補平識別損傷部位損傷的兩邊切除幾個核苷酸DNA聚合酶以母鏈為模板復制合成新子鏈DNA連接酶將切口補平4、DNA的直接修復在DNA光解酶的作用下將環(huán)丁烷胸腺嘧啶二體和6-4光化物還原成為單體甲基轉移酶使O6-甲基鳥嘌呤脫甲基生成鳥嘌呤，防止G-T配對

上海生化所1998年分子遺傳學試題：DNA修復系統(tǒng)的作用是保證DNA序列不發(fā)生任何變化（）第二章染色體與DNA

染色體

DNA的結構

DNA的復制

DNA的修復

DNA的轉座五、DNA的轉座（一）基本概念：DNA的轉座：由可移位因子介導的遺傳物質(zhì)重排現(xiàn)象。轉座子（transposon）：存在與染色體DNA上可自主復制和位移的基本單位。（二）轉座子的類型和結構特征原核生物轉座子的類型：1、插入序列(insertionalsequence,IS)2、復合轉座子(compositetransposon)3、TnA家族1、插入序列(IS)IS是最簡單的轉座子，不含有任何宿主基因，它們是細菌染色體或質(zhì)粒DNA的正常組成部分。

λ：：IS1復合轉座子是一類帶有某些抗藥性基因（或其他宿主基因）的轉座子，其兩翼往往是兩個相同或高度同源的IS序列2、復合轉座子(compositetransposon)(三）轉座作用的機制復制性轉座子非復制性轉座子上海生化所1998年分子遺傳學試題：轉座過程通常是指DNA中的一段特殊序列（轉座元）在轉座酶以及其它蛋白因子的作用下，從DNA分子中的一個位置被搬移到另一位置或另一DNA分子中（）

Tn10轉座到一個新的DNA靶點時，在靶點兩側形成倒轉重復序列。(-)2002年上海生化與細胞所華中科技大學2004年生物化學與分子生物學碩士研究生入學試題利用自己的位點專一重組酶把自己從寄主基因組中的一個地方移到另一個地方的遺傳元件叫（）A、啟動子B、轉座子C、T-DNAD、順反子中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所1996年碩士研究生分子遺傳學入學試題轉座子（transposon）反轉錄轉座子（retrotransposon）反轉錄轉座子（retrotransposon）：指通過RNA為中介，反轉錄成DNA后進行轉座的可動元件。反轉錄病毒整合入宿主DNA中的分子機制，其本質(zhì)是轉座

復習題1、證明DNA是遺傳物質(zhì)的兩個關鍵性實驗是：肺炎鏈球菌在老鼠體內(nèi)的毒性和T2噬菌體感染大腸桿菌。這兩個實驗中主要的論點證據(jù)是：（）(a)從被感染的生物體內(nèi)重新分離得到DNA，作為疾病的致病劑(b)DNA突變導致毒性喪失(c)生物體吸收的外源DNA（而并非蛋白質(zhì)）改變了其遺傳潛能(d)DNA是不能在生物體間轉移的，因此它一定是一種非常保守的分子2、1953年Watson和Crick提出：（）（a）多核苷酸DNA鏈通過氫鍵連接成一個雙螺旋（b）DNA的復制是半保留的，常常形成親本—子代雙螺旋雜合鏈（c）三個連續(xù)的核苷酸代表一個遺傳密碼（d）遺傳物質(zhì)通常是DNA而非RNA3、下列哪一種蛋白不是組蛋白的成分（）(a)

H1(b)

H2A、H2B(c)

H3、H4(d)

H54、DNA的變性：（）（a）包括雙螺旋的解旋（b）可以由低溫產(chǎn)生（c）是可逆的（d）是磷酸二酯鍵的斷裂（e）包括氫鍵的斷裂5、DNA的二級結構指：（）；（a）是指4種核苷酸的連接及其排列順序，表示了該DNA分子的化學構成；（b）是指DNA雙螺旋進一步扭曲盤繞所形成的特定空間結構；（c）是指兩條多核苷酸鏈反向平行盤繞所生成的雙螺旋結構。6、在原核生物復制子中以下哪種酶除去RNA引發(fā)體并加入脫氧核糖核甘酸：(A)DNA聚合酶Ⅲ（B）DNA聚合酶Ⅱ（C）DNA聚合酶Ⅰ(D)外切核酸酶MFl7、DNA復制時不需要以下哪種酶？（）。（A）DNA指導的DNA聚合酶（B）RNA指導的DNA聚合酶（C）拓撲異構酶（D）連接酶8、DNA復制的特點（）。A.半不連續(xù)復制B.半保留復制C.都是等點開始、兩條鏈均連續(xù)復制D.有DNA指導的DNA聚合酶參加9、DNA復制時在前導鏈上DNA沿5’-3’方向合成，在滯后鏈上則沿3’-5’方向合成。（）10、DNA的復制需要DNA聚合酶和RNA聚合酶（）11、核小體是由H2A、H2B、H3、H4各兩個分子生成的（）和由大約200bpDNA組成的。八聚體在中間，DNA分子盤繞在外，而（）則在核小體的外面。基因的表達與調(diào)控(上)

——原核基因表達調(diào)控模式Contents基因表達調(diào)控的基本概念原核基因調(diào)控機制乳糖操縱子色氨酸操縱子其他操縱子轉錄后水平上的調(diào)控第一節(jié)基因表達調(diào)控的基本概念一、基因表達的概念geneexpression

：基因轉錄及翻譯的過程。對這個過程的調(diào)節(jié)就稱為generegulation

。rRNA、tRNA編碼基因轉錄合成RNA的過程也屬于基因表達

組成性表達(constitutiveexpression)適應性表達(adaptiveexpression）二、基因表達的方式

1、組成性表達：

指不大受環(huán)境變動而變化的一類基因表達。某些基因在一個個體的幾乎所有細胞中持續(xù)表達，通常被稱為管家基因(housekeepinggene)。2、適應性表達指環(huán)境的變化容易使其表達水平變動的一類基因表達。應環(huán)境條件變化基因表達水平增高的現(xiàn)象稱為誘導(induction)，這類基因被稱為可誘導的基因(induciblegene)；相反，隨環(huán)境條件變化而基因表達水平降低的現(xiàn)象稱為阻遏(repression)，相應的基因被稱為可阻遏的基因(repressiblegene)。

三、基因表達的規(guī)律

——時間性和空間性1、時間特異性（temporalspecificity）按功能需要，某一特定基因的表達嚴格按特定的時間順序發(fā)生，稱之為基因表達的時間特異性。多細胞生物基因表達的時間特異性又稱階段特異性(stagespecificity)。

2、空間特異性(spatialspecificity)基因表達伴隨時間順序所表現(xiàn)出的這種分布差異，實際上是由細胞在器官的分布決定的，所以空間特異性又稱細胞或組織特異性(cellortissuespecificity)。在個體生長全過程，某種基因產(chǎn)物在個體按不同組織空間順序出現(xiàn)，稱之為基因表達的空間特異性。四、基因表達調(diào)控的生物學意義

適應環(huán)境、維持生長和增殖（原核、真核）

維持個體發(fā)育與分化（真核）Contents基因表達調(diào)控的基本概念原核基因調(diào)控機制乳糖操縱子色氨酸操縱子其他操縱子轉錄后水平上的調(diào)控第二節(jié)原核基因調(diào)控機制內(nèi)容提要：原核基因表達調(diào)控環(huán)節(jié)操縱子學說原核基因調(diào)控機制的類型與特點轉錄水平上調(diào)控的其他形式

一、原核基因表達調(diào)控環(huán)節(jié)1、轉錄水平上的調(diào)控（transcriptionalregulation）2、轉錄后水平上的調(diào)控（post-transcriptionalregulation）①

mRNA加工成熟水平上的調(diào)控②

翻譯水平上的調(diào)控二、操縱子學說1、操縱子模型的提出1961年，Monod和Jacob提出獲1965年諾貝爾生理學和醫(yī)學獎JacobandMonod2、操縱子的定義操縱子：是基因表達的協(xié)調(diào)單位，由啟動子、操縱基因及其所控制的一組功能上相關的結構基因所組成。操縱基因受調(diào)節(jié)基因產(chǎn)物的控制。

1、根據(jù)操縱子對調(diào)節(jié)蛋白（阻遏蛋白或激活蛋白）的應答，可分為：正轉錄調(diào)控

負轉錄調(diào)控

三、原核基因調(diào)控機制的類型與特點調(diào)節(jié)基因操縱基因結構基因阻遏蛋白激活蛋白正轉錄調(diào)控負轉錄調(diào)控正轉錄調(diào)控如果在沒有調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)存在時基因是關閉的，加入這種調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)后基因活性就被開啟，這樣的調(diào)控正轉錄調(diào)控。調(diào)節(jié)基因操縱基因結構基因阻遏蛋白激活蛋白正轉錄調(diào)控負轉錄調(diào)控負轉錄調(diào)控在沒有調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)存在時基因是表達的，加入這種調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)后基因表達活性便被關閉，這樣的調(diào)控負轉錄調(diào)控?？烧T導調(diào)節(jié)（P196）：指一些基因在特殊的代謝物或化合物的作用下，由原來關閉的狀態(tài)轉變?yōu)楣ぷ鳡顟B(tài)，即在某些物質(zhì)的誘導下使基因活化。例：大腸桿菌的乳糖操縱子分解代謝蛋白的基因2、根據(jù)操縱子對某些能調(diào)節(jié)它們的小分子的應答，可分為可誘導調(diào)節(jié)和可阻遏調(diào)節(jié)兩大類：調(diào)節(jié)基因操縱基因結構基因阻遏蛋白調(diào)節(jié)基因操縱基因結構基因阻遏蛋白誘導物mRNA酶蛋白酶合成的誘導操縱子模型誘導物如果某種物質(zhì)能夠促使細菌產(chǎn)生酶來分解它，這種物質(zhì)就是誘導物?？勺瓒粽{(diào)節(jié)（P197）：基因平時是開啟的，處在產(chǎn)生蛋白質(zhì)或酶的工作過程中，由于一些特殊代謝物或化合物的積累而將其關閉，阻遏了基因的表達。例：色氨酸操縱子合成代謝蛋白的基因酶合成的阻遏操縱子模型調(diào)節(jié)基因操縱基因結構基因mRNA酶蛋白調(diào)節(jié)基因操縱基因結構基因輔阻遏物輻阻遏物如果某種物質(zhì)能夠阻止細菌產(chǎn)生合成這種物質(zhì)的酶，這種物質(zhì)就是輔阻遏物。3、在負轉錄調(diào)控系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)基因的產(chǎn)物是阻遏蛋白（repressor），起著阻止結構基因轉錄的作用。根據(jù)其作用特征又可分為負控誘導和負控阻遏：在負控誘導系統(tǒng)中，阻遏蛋白與效應物（誘導物）結合時，結構基因轉錄；在負控阻遏系統(tǒng)中，阻遏蛋白與效應物（輔阻遏物）結合時，結構基因不轉錄。4、在正轉錄調(diào)控系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)基因的產(chǎn)物是激活蛋白（activator）。根據(jù)激活蛋白的作用性質(zhì)分為正控誘導和正控阻遏在正控誘導系統(tǒng)中，效應物分子（誘導物）的存在使激活蛋白處于活性狀態(tài)；在正控阻遏系統(tǒng)中，效應物分子（輔阻遏物）的存在使激活蛋白處于非活性狀態(tài)。四、轉錄水平上調(diào)控的其他形式1、σ因子的更換

在E.coli中,當細胞從基本的轉錄機制轉入各種特定基因表達時，需要不同的因子指導RNA聚合酶與各種啟動子結合。大腸桿菌中的各種σ因子比較σ因子編碼基因主要功能σ70rpoD參與對數(shù)生長期和大多數(shù)碳代謝過程基因的調(diào)控σ54rpoN參與多數(shù)氮源利用基因的調(diào)控σ38rpoH分裂間期特異基因的表達調(diào)控σ32rpoS熱休克基因的表達調(diào)控σ28rpoF鞭毛趨化相關基因的表達調(diào)控σ24rpoE過度熱休克基因的表達調(diào)控溫度較高,誘導產(chǎn)生各種熱休克蛋白由σ32參與構成的RNA聚合酶與熱休克應答基因啟動子結合,誘導產(chǎn)生大量的熱休克蛋白,適應環(huán)境需要枯草芽孢桿菌芽孢形成有序的σ因子的替換,RNA聚合酶識別不同基因的啟動子,使芽孢形成有關的基因有序地表達2、降解物對基因活性的調(diào)節(jié)3、弱化子對基因活性的影響Contents基因表達調(diào)控的基本概念原核基因調(diào)控機制乳糖操縱子色氨酸操縱子其他操縱子轉錄后水平上的調(diào)控第三節(jié)乳糖操縱子(lacoperon)內(nèi)容提要：乳糖操縱子的結構酶的誘導——lac體系受調(diào)控的證據(jù)乳糖操縱子調(diào)控模型影響因子Lac操縱子中的其他問題一、乳糖操縱子的結構Z編碼β-半乳糖苷酶：將乳糖水解成葡萄糖和半乳糖Y編碼β-半乳糖苷透過酶：使外界的β-半乳糖苷（如乳糖）能透過大腸桿菌細胞壁和原生質(zhì)膜進入細胞內(nèi)。A編碼β-半乳糖苷乙酰基轉移酶：乙酰輔酶A上的乙?；D到β-半乳糖苷上，形成乙酰半乳糖。二、酶的誘導——lac體系受調(diào)控的證據(jù)安慰誘導物：

如果某種物質(zhì)能夠促使細菌產(chǎn)生酶而本身又不被分解，這種物質(zhì)被稱為安慰誘導物，如IPTG（異丙基-β

–D-硫代半乳糖苷）。三、乳糖操縱子調(diào)控模型主要內(nèi)容：①Z、Y、A基因的產(chǎn)物由同一條多順反子的mRNA分子所編碼

②這個mRNA分子的啟動子緊接著O區(qū)，而位于I與O之間的啟動子區(qū)（P），不能單獨起動合成β-半乳糖苷酶和透過酶的生理過程。③操縱基因是DNA上的一小段序列（僅為26bp），是阻遏物的結合位點。RNA聚合酶結合部位阻遏物結合部位操縱位點的回文序列

④當阻遏物與操縱基因結合時，lacmRNA的轉錄起始受到抑制。

⑤誘導物通過與阻遏物結合，改變它的三維構象，使之不能與操縱基因結合，從而激發(fā)lacmRNA的合成。當有誘導物存在時，操縱基因區(qū)沒有被阻遏物占據(jù)，所以啟動子能夠順利起始mRNA的合成。組成型突變：lacOc

組成型突變：

lacI-不可誘導突變（超阻遏）：四、影響因子1、lac操縱子的本底水平表達有兩個矛盾是操縱子理論所不能解釋的：①誘導物需要穿過細胞膜才能與阻遏物結合，而轉運誘導物需要透過酶，后者的合成有需要誘導。解釋：一些誘導物可以在透過酶不存在時進入細胞？一些透過酶可以在沒有誘導物的情況下合成？√②真正的誘導物是異構乳糖而非乳糖，前者是在β-半乳糖甘酶的催化下由乳糖形成的，因此，需要有β-半乳糖甘酶的預先存在。解釋：本底水平的組成型合成：非誘導狀態(tài)下有少量的lacmRNA合成。2、大腸桿菌對乳糖的反應培養(yǎng)基：甘油

按照lac操縱子本底水平的表達，每個細胞內(nèi)有幾個分子的β-半乳糖苷酶和β-半乳糖苷透過酶；培養(yǎng)基：加入乳糖少量乳糖透過酶進入細胞β-半乳糖苷酶異構乳糖誘導物誘導lacmRNA的生物合成大量乳糖進入細胞多數(shù)被降解為葡萄糖和半乳糖（碳源和能源）異構乳糖乳糖誘導物的加入和去除對lacmRNA的影響3、阻遏物lacI基因產(chǎn)物及功能Lac操縱子阻遏物mRNA是由弱啟動子控制下組成型合成的，每個細胞中有5-10個阻遏物分子。當I基因由弱啟動子突變成強啟動子，細胞內(nèi)就不可能產(chǎn)生足夠的誘導物來克服阻遏狀態(tài)，整個lac操縱子在這些突變體中就不可誘導。4、葡萄糖對lac操縱子的影響如果將葡萄糖和乳糖同時加入培養(yǎng)基中，lac操縱子處于阻遏狀態(tài)，不能被誘導；一旦耗盡外源葡萄糖，乳糖就會誘導lac操縱子表達分解乳糖所需的三種酶。代謝物阻遏效應5、cAMP與代謝物激活蛋白代謝物激活蛋白（CAP）/環(huán)腺甘酸受體蛋白（CRP）

ZYAOPDNA調(diào)控區(qū)CAP結合位點啟動序列操縱序列結構基因Z：β-半乳糖苷酶Y：透酶A：乙酰基轉移酶cAMP—CAP復合物ATP腺甘酸環(huán)化酶cAMP（環(huán)腺甘酸）

大腸桿菌中：無葡萄糖，cAMP濃度高；

有葡萄糖，cAMP濃度低++++轉錄無葡萄糖，cAMP濃度高時促進轉錄有葡萄糖，cAMP濃度低時不促進轉錄ZYAOPDNACAPCAPCAPCAPCAPCAPCAP的正調(diào)控當阻遏蛋白封閉轉錄時，CAP對該系統(tǒng)不能發(fā)揮作用如無CAP存在，即使沒有阻遏蛋白與操縱序列結合，操縱子仍無轉錄活性。cAMP—CAP復合物與啟動子區(qū)的結合是轉錄起始所必需的。協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)葡萄糖對lac操縱子的阻遏作用稱分解代謝阻遏(catabolicrepression)。

單純?nèi)樘谴嬖跁r，細菌利用乳糖作碳源；若有葡萄糖或葡萄糖/乳糖共同存在時，細菌首先利用葡萄糖。TheLacOperon:

WhenGlucoseIsPresentButNotLactoseRepressorPromoterLacYLacALacZOperatorCAPBindingRNAPol.RepressorRepressorRepressormRNAHeyman,I’mconstitutiveComeon,letmethroughNowayJose!CAPTheLacOperon:

WhenLactoseIsPresentButNotGlucoseRepressorPromoterLacYLacALacZOperatorCAPBindingRepressorRepressormRNAHeyman,I’mconstitutiveCAPcAMPLacRepressorRepressorXThislactosehasbentmeoutofshapeCAPcAMPCAPcAMPBindtomePolymeraseRNAPol.RNAPol.Yipee…!TheLacOperon:

WhenNeitherLactoseNorGlucoseIsPresentRepressorPromoterLacYLacALacZOperatorCAPBindingCAPcAMPCAPcAMPCAPcAMPBindtomePolymeraseRNAPol.RepressorRepressormRNAHeyman,I’mconstitutiveRepressorSTOPRighttherePolymeraseAlright,I’mofftotheraces...Comeon,letmethrough!五、Lac操縱子中的其他問題1、A基因及其生理功能半乳糖甘分子（IPTG）β-半乳糖甘酶分解產(chǎn)物（體內(nèi)積累）β-半乳糖甘乙酰基轉移酶半乳糖甘分子（IPTG）乙?；?、lac基因產(chǎn)物數(shù)量上的比較β-半乳糖苷酶：透過酶：乙?；D移酶=1：0.5：0.2翻譯水平上受到調(diào)節(jié)：（1）lacmRNA可能與翻譯過程中的核糖體相脫離，從而終止蛋白質(zhì)鏈的翻譯；（2）在lacmRNA分子內(nèi)部，A基因比Z基因更容易受內(nèi)切酶作用發(fā)生降解。3、操縱子的融合與基因工程POZYAtsxPOpur結構基因缺失lacoperonpuroperonContents基因表達調(diào)控的基本概念原核基因調(diào)控機制乳糖操縱子色氨酸操縱子其他操縱子轉錄后水平上的調(diào)控第四節(jié)色氨酸操縱子（trpoperon）內(nèi)容提要：色氨酸操縱子的結構色氨酸操縱子的阻遏系統(tǒng)色氨酸操縱子的弱化機制一、色氨酸操縱子的結構

調(diào)控基因結構基因

催化分枝酸轉變?yōu)樯彼?/p>

的酶

trpRtrp特點:(1)trpR和trpABCDE不連鎖；

(2)操縱基因在啟動子內(nèi)

(3)有衰減子(attenuator)/弱化子(4)啟動子和結構基因不直接相連，二者被前導序列(Leader)所隔開二、trp操縱子的阻遏系統(tǒng)低Trp時：阻遏物不結合操縱基因;高Trp時：阻遏物+Trp結合操縱基因三、trp操縱子的弱化機制衰減子（attenuator）/弱化子前導序列（leadersequence）1、弱化子：DNA中可導致轉錄過早終止的一段核甘酸序列（123-150區(qū)）。123~150

研究引起終止的mRNA堿基序列，發(fā)現(xiàn)該區(qū)mRNA通過自我配對可以形成莖-環(huán)結構，有典型的終止子特點。2、前導序列：在trpmRNA5'端trpE基因的起始密碼前一個長162bp的mRNA片段。3、弱化機制

前導肽轉錄終止結構細菌通過弱化作用彌補阻遏作用的不足，因為阻遏作用只能使轉錄不起始，對于已經(jīng)起始的轉錄，只能通過弱化作用使之中途停下來。阻遏作用的信號是細胞內(nèi)色氨酸的多少；弱化作用的信號則是細胞內(nèi)載有色氨酸的tRNA的多少。它通過前導肽的翻譯來控制轉錄的進行，在細菌細胞內(nèi)這兩種作用相輔相成，體現(xiàn)著生物體內(nèi)周密的調(diào)控作用。什么是操縱子（operon)?試說明色氨酸操縱子（Trpoperon)在原核基因表達調(diào)控中的調(diào)控機制和重要作用。2003年武漢大學分子生物學試題Contents基因表達調(diào)控的基本概念原核基因調(diào)控機制乳糖操縱子色氨酸操縱子其他操縱子轉錄后水平上的調(diào)控第五節(jié)其他操縱子一、半乳糖操縱子(galactoseoperon)異構酶(galE)乳糖-磷酸尿嘧啶核苷轉移酶(galT)

半乳糖激酶(galk)。gal操縱子的特點：①它有兩個啟動子，其mRNA可從兩個不同的起始點開始轉錄；②它有兩個O區(qū)，一個在P區(qū)上游，另一個在結構基因galE內(nèi)部。二、阿拉伯糖操縱子（arabinoseoperon)araB基因、araA基因和araD,形成一個基因簇，簡寫為araBAD三個基因的表達受到ara操縱子中araC基因產(chǎn)物AraC蛋白的調(diào)控。

ara操縱子的調(diào)控有兩個特點：第一，araC表達受到AraC的自身調(diào)控。第二，AraC既是ara操縱子的正調(diào)節(jié)蛋白（需cAMP-CRP的共同參與，起始轉錄），又是其負調(diào)節(jié)蛋白。這種雙重功能是通過AraC蛋白的兩種異構體來實現(xiàn)的（Pi和Pr)。三、阻遏蛋白LexA的降解與細菌中的SOS應答SOS反應的機理：由RecA蛋白和LexA阻遏物的相互作用引起的。LexA阻遏物：是SOSDNA修復系統(tǒng)所有基因的阻遏物RecA蛋白：是SOS反應的最初的發(fā)動因子。在單鏈DNA和ATP存在時，RecA蛋白被激活，表現(xiàn)出水解酶活性，分解LexA阻遏物。當RecA水解LexA阻遏物后，導致SOS體系（包括recA基因）高效表達，DNA得到修復Contents基因表達調(diào)控的基本概念原核基因調(diào)控機制乳糖操縱子色氨酸操縱子其他操縱子轉錄后水平上的調(diào)控一、翻譯起始的調(diào)控

RBS（核糖體結合位點）：mRNA鏈上起始密碼子AUG上游的一段非翻譯區(qū)。RBS的結合強度取決于SD序列的結構及其與起始密碼子AUG之間的距離。

SD-4-10（9）-AUG第六節(jié)轉錄后水平上的調(diào)控二、稀有密碼子對翻譯的影響dnaG(引物酶)RNA引物dnaG、rpoD和rpsU屬于大腸桿菌基因組上的同一個操縱子50個拷貝的dnaG蛋白、2800個拷貝的rpoD和40000個拷貝的rpsU幾種蛋白質(zhì)中異亮氨酸密碼子使用頻率比較蛋白質(zhì)AUU/%AUC%AUA%結構蛋白37621σ亞基26740DnaG蛋白363232細胞內(nèi)對應于稀有密碼子的tRNA較少，高頻率使用這些密碼子的基因翻譯過程容易受阻，影響了蛋白質(zhì)合成的總量。三、重疊基因對翻譯的影響TrpB–谷氨酸-異亮氨酸-終止GAA--AUC--UGA

--UGG--AA

AUG--GAA

甲硫氨酸–

谷氨酸–trpAtrpE—蘇氨酸—苯丙氨酸—終止

ACU--UUC--UGA--UGG--CUAUG

AUG–GCU

甲硫氨酸--丙氨酸--trpD翻譯終止時核糖體立即處在起始環(huán)境中，這種重疊的密碼子保證了同一核糖體對兩個連續(xù)基因進行翻譯的機制。1、關于管家基因敘述錯誤的是

(A)在生物個體的幾乎各生長階段持續(xù)表達

(B)在生物個體的幾乎所有細胞中持續(xù)表達

(C)在生物個體全生命過程的幾乎所有細胞中表達

(D)在生物個體的某一生長階段持續(xù)表達

(E)在一個物種的幾乎所有個體中持續(xù)表達D2、一個操縱子（元）通常含有

(A)數(shù)個啟動序列和一個編碼基因

(B)一個啟動序列和數(shù)個編碼基因

(C)一個啟動序列和一個編碼基因

(D)兩個啟動序列和數(shù)個編碼基因

(E)數(shù)個啟動序列和數(shù)個編碼基因B3、下列情況不屬于基因表達階段特異性的是，一個基因在

(A)分化的骨骼肌細胞表達，在未分化的心肌細胞不表達

(B)胚胎發(fā)育過程不表達，出生后表達

(C)胚胎發(fā)育過程表達，在出生后不表達

(D)分化的骨骼肌細胞表達，在未分化的骨骼肌細胞不表達

(E)分化的骨骼肌細胞不表達，在未分化的骨骼肌細胞表達A4、乳糖操縱子（元）的直接誘導劑是

(A)葡萄糖

(B)乳糖

(C)β一半乳糖苷酶

(D)透酶

(E)異構乳糖E5、Lac阻遏蛋白結合乳糖操縱子（元）的

(A)CAP結合位點

(B)O序列

(C)P序列

(D)Z基因

(E)I基因B6、cAMP與CAP結合、CAP介導正性調(diào)節(jié)發(fā)生在

(A)葡萄糖及cAMP濃度極高時

(B)沒有葡萄糖及cAMP較低時

(C)沒有葡萄糖及cAMP較高時

(D)有葡萄糖及cAMP較低時

(E)有葡萄糖及CAMP較高時C7、Lac阻遏蛋白由

(A)Z基因編碼

(B)Y基因編碼

(C)A基因編碼

(D)I基因編碼

(E)以上都不是D8、色氨酸操縱子（元）調(diào)節(jié)過程涉及

(A)轉錄水平調(diào)節(jié)

(B)轉錄延長調(diào)節(jié)

(C)轉錄激活調(diào)節(jié)

(D)翻譯水平調(diào)節(jié)

(E)轉錄／翻譯調(diào)節(jié)E(A)Lac阻遏蛋白

(B)RNA聚合酶

(C)環(huán)一磷酸腺苷

(D)CAP-cAMP

(E)異構乳糖9、與O序列結合

10、與P序列結合

11、與CAP結合

12、與CAP位點結合

ABCD13、乳糖、阿拉伯糖、色氨酸等小分子物質(zhì)在基因表達調(diào)控中作用的共同特點是

A與啟動子結合

B與DNA結合影響模板活性

C與RNA聚合酶結合影響其活性

D與蛋白質(zhì)結合影響該蛋白質(zhì)結合DNAE與操縱基因結合D14、DNA損傷修復的SOS系統(tǒng)A是一種保真性很高的復制過程BLexA蛋白是一系列操縱子的阻遏物CRecA蛋白是一系列操縱子的阻遏物D它只能修復嘧啶二聚體B15、以下關于cAMP對原核基因轉錄的調(diào)控作用的敘述錯誤的是AcAMP可與分解代謝基因活化蛋白(CAP)結合成復合物BcAMP-CAP復合物結合在啟動子前方C葡萄糖充足時，cAMP水平不高D葡萄糖和乳糖并存時，細菌優(yōu)先利用乳糖E葡萄糖和乳糖并存時，細菌優(yōu)先利用葡萄糖D21、Lac阻遏蛋白由_________基因編碼，結合_________序列對Lac操縱子（元）起阻遏作用。22、Trp操縱子的精細調(diào)節(jié)包括_________及_________兩種機制。IO阻遏機制弱化機制生物信息的傳遞（上）

——從DNA到RNA●基本概念●轉錄起始：RNA聚合酶、啟動子●轉錄的基本過程●轉錄后加工●原核生物與真核生物mRNA的特征比較●RNA合成與DNA合成異同點Contents一、基本概念生物體以DNA為模板合成RNA的過程。轉錄RNADNA

轉錄(transcription)：參與轉錄的物質(zhì)原料:NTP(ATP,UTP,GTP,CTP)模板:DNA酶:RNA聚合酶其他蛋白質(zhì)因子RNA合成方向：5'3'轉錄的不對稱性：在RNA的合成中，DNA的二條鏈中僅有一條鏈可作為轉錄的模板，稱為轉錄的不對稱性。編碼鏈與模板鏈與mRNA序列相同的那條DNA鏈稱為編碼鏈；將另一條根據(jù)堿基互補原則指導mRNA合成的DNA鏈稱為模板鏈。模板鏈并非永遠在同一條單鏈上轉錄方向5

3

3

5

模板鏈編碼鏈編碼鏈模板鏈轉錄方向DNA分子上轉錄出RNA的區(qū)段，稱為結構基因。結構基因：轉錄單元（transcriptionunit）一段從啟動子開始至終止子結束的DNA序列。●基本概念●轉錄起始：RNA聚合酶、啟動子●轉錄的基本過程●轉錄后加工●原核生物與真核生物mRNA的特征比較●RNA合成與DNA合成異同點Contents二、參與轉錄起始的關鍵酶與元件（一）RNA聚合酶●原核生物RNA聚合酶（大腸桿菌為例）全酶=核心酶+σ因子大腸桿菌RNA聚合酶的組成分析亞基基因相對分子量亞基數(shù)組分功能αrpoA365002核心酶核心酶組裝，啟動子識別βrpoB1510001核心酶β和β'共同形成RNA合成的活性中心β'rpoC1550001核心酶ω？110001核心酶？σrpoD700001σ因子存在多種σ因子，用于識別不同的啟動子●真核生物RNA聚合酶酶位置轉錄產(chǎn)物相對活性對α-鵝膏蕈堿的敏感性RNA聚合酶Ⅰ核仁rRNA50-70%不敏感RNA聚合酶Ⅱ核質(zhì)hnRNA20-40%敏感RNA聚合酶Ⅲ核質(zhì)tRNA約10%存在物種特異性真核細胞的三種RNA聚合酶特征比較RNA聚合酶與DNA聚合酶的區(qū)別RNA聚合酶DNA聚合酶大小(M)大，4.8×105dol小，1.09×105dol引物無有產(chǎn)物較短，游離較長，與模板以氫鍵相連作用方式一條鏈的某一段兩條鏈同時進行外切酶活性無5’3’，3’5’校對合成能力無有修復能力無有（二）啟動子(promoter)啟動子定義：指能被RNA聚合酶識別、結合并啟動基因轉錄的一段DNA序列?！裨松飭幼咏Y構Pribnow41-44bp

TTGACA區(qū)：提供了RNA聚合酶全酶識別的信號TATA區(qū)：酶的緊密結合位點（富含AT堿基，利于雙鏈打開）編碼鏈AACTGTATATTA模板鏈TTGACATATAAT3’5’DNA轉錄起始點Probnow盒子啟動子

35

10

+1轉錄區(qū)5’3’RNA轉錄起點與新生RNA鏈第一個核甘酸相對應DNA鏈上的堿基。大腸桿菌RNA聚合酶全酶所識別的啟動子區(qū)T85T83G81A61C69A52T89A89T50A65A100典型啟動子的結構

-35-10轉錄起點TTGACA16-19bpTATAAT5-9bp●真核生物啟動子真核有三種不同的啟動子和有關的元件啟動子Ⅱ最為復雜，它和原核的啟動子有很多不同真核生物啟動子的結構核心啟動子（corepromoter）上游啟動子元件（upstreampromoterelement，UPE）1、核心啟動子●定義：指保證RNA聚合酶Ⅱ轉錄正常起始所必需的、最少的DNA序列，包括轉錄起始位點及轉錄起始位點上游TATA區(qū)●作用：選擇正確的轉錄起始位點，保證精確起始TATA常在-25bp左右，相當于原核的-10序列T85A97T93A85A63A83A502、上游啟動子元件●包括CAAT盒（CCAAT）和GC盒（GGGCGG）等●作用：控制轉錄起始頻率。CAAT：-70--80bpGGGCGG：-80--110bpSV40早期啟動子組蛋白H2B

TATACAATGC（三）轉錄起始復合物●原核生物轉錄起始復合物

轉錄因子轉錄復合體TBPTAFsTFIIATFIIBTFIIFPolIITFIIERNApolⅡ的轉錄起始●真核生物轉錄起始復合物