現(xiàn)代分子生物學(xué)考試復(fù)習(xí)資料

1、一、緒論1分子生物學(xué)：在分子水平上研究生命現(xiàn)象的科學(xué)。通過研究生物大分子(核酸、蛋白質(zhì))的結(jié)構(gòu)、功能和生物合成等方面來闡明各種生命現(xiàn)象的本質(zhì)。2、1953年Watson 和Crick提出DNA雙螺旋模型3、分子生物學(xué)研究內(nèi)容：DNA重組技術(shù)（基因工程）、基因表達(dá)的調(diào)控、生物大分子的結(jié)構(gòu)和功能研究、基因組、功能基因組與生物信息學(xué)研究二、染色體與DNA核小體：由H2A、H2B、H3和H4四種組蛋白各兩個(gè)分子組成八聚體和大約200 bp的DNA區(qū)段組成。組蛋白：分為5種類型(H1，H2A，H2B，H3，H4)，其特性如下：1、進(jìn)化上的極端保守性; 2、無組織特異性; 3、肽鏈上氨基酸分布的不對稱性；

2、 4、組蛋白的修飾作用包括甲基化、乙基化和磷酸化；5、富含賴氨酸的組蛋白H5C值（C value）一種生物單倍體基因組所含DNA的總量。C值反常現(xiàn)象也稱為C值謬誤。指C值往往與種系的進(jìn)化復(fù)雜性不一致的現(xiàn)象，即基因組大小與遺傳復(fù)雜性之間沒有必然的聯(lián)系，某些較低等的生物C值卻很大，如一些兩棲動(dòng)物的C值甚至比哺乳動(dòng)物還大?；颍壕幋a蛋白質(zhì)或RNA等具有特定功能產(chǎn)物的遺傳信息的基本單位，是染色體或基因組的一段DNA序列真核生物基因組的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：1 真核基因組龐大一般都遠(yuǎn)大于原核生物基因組,2真核基因有斷裂基因,即有內(nèi)含子,3轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物是單順反子,4非編碼區(qū)域多于編碼區(qū)域.，占90以上5有大量順式作用元件

3、。包括啟動(dòng)子、增強(qiáng)子、沉默子等6有大量重復(fù)序列7有大量的DNA多態(tài)性8具有端粒結(jié)構(gòu)原核生物基因組的特點(diǎn)：1基因組很小DNA含量少,2有重疊基因,轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物是多順反子,3結(jié)構(gòu)簡練,大部分都是編碼區(qū)域,4DNA一般不與蛋白質(zhì)結(jié)合5存在轉(zhuǎn)錄單元，轉(zhuǎn)錄形成多順反子mRNA單順反子：只編碼一個(gè)蛋白質(zhì)的mRNA; 多順反子mRNA:兩個(gè)以上相關(guān)基因串在一起轉(zhuǎn)錄所得到的信使核糖核酸(mRNA)，由DNA鏈上的鄰位順反子所界定; 順式作用元件：存在于基因旁側(cè)序列中能影響基因表達(dá)的序列。順式作用元件包括啟動(dòng)子、增強(qiáng)子、調(diào)控序列和可誘導(dǎo)元件等，其本身不編碼任何蛋白質(zhì)，僅僅提供一個(gè)作用位點(diǎn)，要與反式作用因子相互作用而

4、起作用；反式作用因子：是指能直接或間接地識(shí)別或結(jié)合在各類順式作用元件核心序列上參與調(diào)控靶基因轉(zhuǎn)錄效率的蛋白質(zhì)；端粒：是線狀染色體末端的一種特殊結(jié)構(gòu)，一特定的DNA-蛋白質(zhì)復(fù)合體結(jié)構(gòu)（由DNA簡單重復(fù)序列組成富含GT）DNA的復(fù)制：每個(gè)子代DNA分子的一條鏈來自親代DNA ，另一條鏈?zhǔn)切潞铣傻模@種方式稱半保留復(fù)制，無論原核還是真核生物，DNA的復(fù)制主要從固定的起始點(diǎn)一雙相等速方式進(jìn)行復(fù)制。真核生物DNA的復(fù)制特點(diǎn)：1.真核生物有多個(gè)復(fù)制起始位點(diǎn)，而原核只有一個(gè)起始位點(diǎn)。2.真核生物復(fù)制一旦啟動(dòng)，在完成本次復(fù)制前，不能在再啟動(dòng)新的復(fù)制 3.真核生物具有多種聚合酶。4真核生物DNA復(fù)制起始需要起始

5、點(diǎn)識(shí)別復(fù)合物參與. 。5.真核生物DNA復(fù)制叉的移動(dòng)速度約50bp/s，還不到大腸桿菌的1/20。原核生物DNA的復(fù)制特點(diǎn)：1 DNA復(fù)制的起始：DNA雙螺旋的解旋，需DNA解旋酶、單鏈結(jié)合蛋白（SSB）及拓?fù)洚悩?gòu)酶2 DNA復(fù)制的引發(fā)，無論前導(dǎo)鏈還是后隨蓮鏈開始DNA合成時(shí)，都需要RNA引物復(fù)制3.岡崎片段與半不連續(xù)復(fù)制，前導(dǎo)鏈DNA的合成以5-3方向，隨著親本雙鏈的解開而連續(xù)進(jìn)行復(fù)制，后隨鏈在合成過程中，一般親本DNA單鏈?zhǔn)紫缺┞冻鰜恚缓笠耘c復(fù)制叉移動(dòng)相反的方向，按照5-3方向合成一系列的岡崎片段，然后再把它們連接成完整的岡崎片段，是在DNA半不連續(xù)復(fù)制中產(chǎn)生的長度為1000-2000b

6、p的DNA片段，即連接成完整的后隨鏈4.復(fù)制的終止：有終止子終止5.DNA聚合酶是主導(dǎo)的聚合酶，RNA聚合酶h對引物水解，DNA連接酶對岡崎片段連接。1、DNA的修復(fù)：錯(cuò)配修復(fù)切除修復(fù)、重組修復(fù)、DNA直接修復(fù)及SOS反應(yīng)10、DNA的轉(zhuǎn)座：由可移位因子介導(dǎo)的遺傳物質(zhì)重排現(xiàn)象。轉(zhuǎn)座子：是存在于染色體DNA上可自主復(fù)制和移位的基本單位。轉(zhuǎn)座子分類：插入序列（IS）、復(fù)合型轉(zhuǎn)座子、TnA家族；插入序列（IS）：最簡單的轉(zhuǎn)座子不含有任何宿主基因，是很小的DNA片段（約1kb），末端具倒置重復(fù)序列，轉(zhuǎn)座時(shí)往往宿主靶位點(diǎn)，一小段DNA形成IS序列兩端的正向重復(fù)區(qū)。 復(fù)合型轉(zhuǎn)座子：是一類帶有某些抗藥性基因

7、的轉(zhuǎn)座子，其兩翼往往是兩個(gè)相同或高度同源的IS序列，一旦形成復(fù)合轉(zhuǎn)座子，IS序列就不能再單獨(dú)移動(dòng)，因?yàn)樗鼈兊墓δ鼙恍揎椓?，只能作為?fù)合體移動(dòng)。TnA家族：是一類沒有IS序列的體積龐大的轉(zhuǎn)座子。11、轉(zhuǎn)座可分為復(fù)制型和非復(fù)制性12、轉(zhuǎn)座作用的遺傳學(xué)效應(yīng)：轉(zhuǎn)座引起插入突變;轉(zhuǎn)座產(chǎn)生新的基因轉(zhuǎn)座產(chǎn)生的染色體畸變;轉(zhuǎn)座引起的生物進(jìn)化.三、生物信息的傳遞-從DNA到RNA1、轉(zhuǎn)錄：指拷貝出一條與DNA鏈序列完全相同（除T-U外）的RNA單鏈的過程，是基因表達(dá)的核心步驟。2、翻譯：以新和成的mRNA為模板，把核苷酸三聯(lián)遺傳密碼子翻譯成氨基酸序列，合成多肽鏈的過程，是基因表達(dá)的最終目的。3、編碼連（有義鏈）

8、雙鏈DNA中與mRNA序列相同，編碼蛋白質(zhì)的那條DNA鏈，并把另一條根據(jù)堿基互補(bǔ)原則指導(dǎo)mRNA合成的DNA鏈成為模板鏈或反義鏈。4、轉(zhuǎn)錄的基本過程包括模板的識(shí)別、轉(zhuǎn)錄起始、通過啟動(dòng)子及轉(zhuǎn)錄的延伸和終止。模板的識(shí)別：主要指RNA聚合酶與啟動(dòng)子DNA雙鏈相互作用并與之相結(jié)合的過程(真核生物RNA聚合酶不能直接識(shí)別基因的啟動(dòng)區(qū)，需與轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子結(jié)合形成轉(zhuǎn)錄起始前復(fù)合物)；轉(zhuǎn)錄起始：RNA聚合酶結(jié)合在啟動(dòng)子上以后，RNA鏈上第一個(gè)核苷酸鏈的產(chǎn)生；轉(zhuǎn)錄延伸：RNA聚合酶釋放因子離開啟動(dòng)子后，核心酶沿模板DNA鏈移動(dòng)并使新生RNA鏈不斷延長的過程；轉(zhuǎn)錄終止：當(dāng)RNA鏈延伸到轉(zhuǎn)錄終止位點(diǎn)時(shí)，RNA聚合酶不

9、再形成新的磷酸二酯鍵，RNA-DNA雜合物分離，轉(zhuǎn)錄泡瓦解，DNA恢復(fù)成雙鏈狀態(tài)，而RNA聚合酶和RNA鏈都被從模板上釋放出來。5、RNA聚合酶：原核生物的RNA聚合酶全酶2、核心酶2轉(zhuǎn)錄起始過程需要全酶，由辨認(rèn)起始點(diǎn)，延長過程僅需核心酶催化。真核生物有3類RNA聚合酶。RNA聚合酶I的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物是45Rrna,經(jīng)剪接加工后生成mRNA。RNA聚合酶II在核內(nèi)轉(zhuǎn)錄生成hnRNA，經(jīng)剪接加工生成mRNA。RNA聚合酶III的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物是tRNA、5srRNA等真核RNA聚合酶一般由8-16個(gè)亞基組成（三類DNA聚合酶的敏感性不同酶，酶II最敏感，最不敏感酶I，酶III具有種屬特異性）6、啟動(dòng)子：一段

10、位于結(jié)構(gòu)基因5端上游的約100-200bp的具有獨(dú)立功能的DNA序列，能活化RNA聚合酶，使之與模板DNA準(zhǔn)確地結(jié)合并具有轉(zhuǎn)錄起始的特異性。7、轉(zhuǎn)錄單元：是一段從啟動(dòng)子開始至終止子結(jié)束的DNA序列。RNA聚合酶從轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)開始沿著模板前進(jìn)，指導(dǎo)終止子為止，轉(zhuǎn)錄出一條RNA鏈。8、原核生物啟動(dòng)子具有-10位的TATA區(qū)和-35位的TGACA區(qū)是RNA聚合酶與啟動(dòng)子的結(jié)合位點(diǎn)，能與因子相互識(shí)別而具有很高的親和力，在原核生物中-35位和-10位間的距離約16-19bp，小于15bp或大于20bp都會(huì)降低啟動(dòng)子的活性。9、增強(qiáng)子：明顯地提高基因轉(zhuǎn)錄的效率。特點(diǎn)：1）能遠(yuǎn)距離增強(qiáng)啟動(dòng)子的活性，一般位于

11、上游-200bp（2）無方向性；在啟動(dòng)子的上游和下游均起作用（3）順式調(diào)節(jié) 只調(diào)節(jié)位于同一條染色體上的靶基因（4）無物種和基因特異性（5）具有組織特異性（6）有位相性(7）有的增強(qiáng)子可以對外部信號(hào)產(chǎn)生反應(yīng)10、真核基因的啟動(dòng)子在-25-35區(qū)含有TATA序列，在-70-80區(qū)含有CCAAT序列(CAAT box)，在-80-110含有GC 區(qū)，TATA區(qū)上游的保守序列稱為上游啟動(dòng)子元件（UPE)11、基因轉(zhuǎn)錄實(shí)際上是RNA聚合酶、轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子和啟動(dòng)子區(qū)各種調(diào)控元件相互作用的結(jié)果。12 RNA轉(zhuǎn)錄的抑制劑（1）DNA模板功能抑制劑，通過與DNA結(jié)合而改變模板的功能。放線菌素D（2）RNA聚合酶的

12、抑制劑，與RNA聚合酶結(jié)合而抑制其活力。利福霉素、利迪鏈霉素和a-鵝膏蕈堿。14、原核生物mRNA的特征：半衰期短以多順反子的形式存在5端無帽子結(jié)構(gòu)或只有短的PolyA尾巴。15真核生物mRNA的特征：單順反子形式存在5端的帽子及3的40-200個(gè)左右的poly(A)結(jié)構(gòu)。16、SD序列：存在于原核生物起始密碼子AUG上游7-12個(gè)核苷酸處，有一段可與核糖體16S rRNA配對結(jié)合的、富含嘌呤的4-7個(gè)核苷酸的共同序列，一般為AGGA，此序列稱SD序列.17因子：一種NTP酶，它通過催化NTP的水解促使新生RNA鏈從三元轉(zhuǎn)錄復(fù)合物中解離出來，從而終止轉(zhuǎn)錄。通常原核生物的終止子在終止點(diǎn)之前均有一

13、個(gè)富含GC堿基的二重對稱區(qū)，其產(chǎn)生RNA可形成發(fā)家式結(jié)構(gòu)。18、GU-AG法則（Chambon法則）：多數(shù)細(xì)胞核mRNA前體中內(nèi)含子的邊界序列位GU，3邊界為AG，把這種保守序列稱為GU-AG法則19mRNA的剪接：從hnRNA分子去除非編碼序列，形成成熟mRNA的過程。RNA的編輯：指轉(zhuǎn)錄后的RNA編碼區(qū)發(fā)生剪輯的加入，刪除或丟失導(dǎo)致DNA所變美女嗎的遺傳信息的改變。RNA的再編輯：RNA編碼和讀碼方式的改變稱為RNA的再編碼。內(nèi)含子的變位剪接：在真核生物個(gè)體發(fā)育或細(xì)胞分化時(shí)可以有選擇地越過某些外顯子或某個(gè)剪接點(diǎn)進(jìn)行變位剪接，產(chǎn)生出組織或發(fā)育階段特異性mRNA.五、基因的表達(dá)與調(diào)控(上) 原

14、核基因表達(dá)調(diào)控模式1、基因表達(dá)調(diào)控在兩個(gè)水平上體現(xiàn)(1)轉(zhuǎn)錄水平上的調(diào)控(2)轉(zhuǎn)錄后水平上的調(diào)控包括mRNA加工成熟水平上的調(diào)控翻譯水平上的調(diào)控。原核生物的基因調(diào)控主要發(fā)生在轉(zhuǎn)錄水平上。2、調(diào)控模式(1)負(fù)轉(zhuǎn)錄調(diào)控系統(tǒng)分為負(fù)控誘導(dǎo)和負(fù)控阻遏二大類。負(fù)控誘導(dǎo)系統(tǒng)阻遏蛋白不與誘導(dǎo)物結(jié)合時(shí)，阻遏蛋白與操縱區(qū)相結(jié)合，結(jié)構(gòu)基因不轉(zhuǎn)錄，阻遏蛋白結(jié)合上誘導(dǎo)物時(shí)，阻遏蛋白與操縱區(qū)分離，結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄；負(fù)控阻遏系統(tǒng)阻遏蛋白與效應(yīng)物結(jié)合時(shí)，結(jié)構(gòu)基因不轉(zhuǎn)錄。(2)正轉(zhuǎn)錄調(diào)控系統(tǒng)為正控誘導(dǎo)系統(tǒng)和正控阻遏系統(tǒng)。在正控誘導(dǎo)系統(tǒng)中，誘導(dǎo)物的存在使激活蛋白處于活性狀態(tài)，轉(zhuǎn)錄進(jìn)行；在正控阻遏系統(tǒng)中，效應(yīng)物分子的存在使激活蛋白處于

15、非活性狀態(tài)，轉(zhuǎn)錄不進(jìn)行。3、弱化子：操縱子：指原核生物中有一個(gè)或多個(gè)相關(guān)基因以及轉(zhuǎn)錄翻譯調(diào)控與案件組成的基因表達(dá)單元，包括啟動(dòng)子（p）、操縱基因（o）和在功能上相關(guān)的幾個(gè)結(jié)構(gòu)基因。5、色氨酸操縱子與負(fù)控阻遏系統(tǒng)trp操縱子中產(chǎn)生阻遏物的基因是trpR，trp位于大腸桿菌染色體圖上25分鐘處，trpR 位于90分鐘處。trpR基因產(chǎn)物被稱為輔阻遏蛋白，其與色氨酸相結(jié)合形成有活性的阻遏物，與操縱區(qū)結(jié)合并關(guān)閉trp mRNA轉(zhuǎn)錄。這個(gè)系統(tǒng)中的效應(yīng)分子是色氨酸及其衍生物。當(dāng)培養(yǎng)基中色氨酸含量較高時(shí)，它與游離的輔阻遏蛋白相結(jié)合，并使之與操縱區(qū)DNA緊密結(jié)合；當(dāng)培養(yǎng)基中色氨酸供應(yīng)不足時(shí)，輔阻遏物失去色氨酸

16、并從操縱區(qū)上解離，trp操縱子去阻遏。5.1弱化系統(tǒng)色氨酸操縱子通過弱化作用實(shí)現(xiàn)驚喜的轉(zhuǎn)錄表達(dá)調(diào)控，在trp mRNA 5 端trpE基因的起始密碼前有一個(gè)長162bp的mRNA片段被稱為前導(dǎo)區(qū)，其中有四個(gè)間隔區(qū)彼此配對能形成不同的莖-環(huán)結(jié)構(gòu)，其中3-4配對區(qū)正好位于終止密碼子的識(shí)別區(qū)，前導(dǎo)區(qū)編碼的多肽被稱為前導(dǎo)肽。其中第10和第11位上有相鄰的兩個(gè)色氨酸密碼子當(dāng)培養(yǎng)基中色氨酸濃度低，核糖體很難通過兩個(gè)相鄰的色氨酸密碼子，當(dāng)4區(qū)被轉(zhuǎn)錄完成時(shí)，核糖體才進(jìn)行到1區(qū)，這時(shí)前導(dǎo)區(qū)2-3配對，不形成3-4配對的終止結(jié)構(gòu)。當(dāng)培養(yǎng)基中色氨酸濃度高，核糖體順利通過兩個(gè)相鄰的色氨酸密碼子，在4區(qū)被轉(zhuǎn)錄之前就到達(dá)

17、2區(qū)，這樣3-4區(qū)自由配對形成莖-環(huán)狀終止子結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)錄停止。6、半乳糖（gal）操縱子半乳糖操縱子有3個(gè)結(jié)構(gòu)基因：galE、galT、galK，半乳糖操縱子的調(diào)節(jié)基因是galR，誘導(dǎo)物是半乳糖。gal操縱子有兩個(gè)特點(diǎn)：它有兩個(gè)啟動(dòng)子，其mRNA可從兩個(gè)不同的起始點(diǎn)開始轉(zhuǎn)錄；它有兩個(gè)O區(qū)，一個(gè)在P區(qū)上游-67-73，另一個(gè)在結(jié)構(gòu)基因galE內(nèi)部。從S1起始的轉(zhuǎn)錄只有在無葡萄糖時(shí)才能順利進(jìn)行，RNA聚合酶與S1的結(jié)合需要半乳糖、CRP和較高濃度的cAMP。當(dāng)腺苷環(huán)化酶突變（cya-）或cAMP受體蛋白突變（crp-）時(shí)，gal操縱子不能從S1起始轉(zhuǎn)錄。當(dāng)有cAMP-CRP時(shí)，轉(zhuǎn)錄從S1開始；當(dāng)無c

18、AMP-CRP時(shí)，轉(zhuǎn)錄從S2開始。為什么gal操縱子需要雙啟動(dòng)子？因?yàn)榘肴樘遣粌H可以作為唯一碳源供細(xì)胞生長，而且與之相關(guān)的物質(zhì)尿苷二磷酸半乳糖（UDPgal）是大腸桿菌細(xì)胞壁合成的前體，細(xì)胞必須隨時(shí)合成差向異構(gòu)酶，以保證尿苷二磷酸的供應(yīng)。在沒有外源半乳糖的情況下，細(xì)胞通過半乳糖差向異構(gòu)酶（galE基因產(chǎn)物）的作用由UDP-葡萄糖合成UDPgal。如果只有S1一個(gè)啟動(dòng)子，由于這個(gè)啟動(dòng)子的活性依賴于cAMP-CRP，當(dāng)培養(yǎng)基中有葡萄糖存在時(shí)就不能合成異構(gòu)酶。如果S2是唯一的啟動(dòng)子，那么，即使有葡萄糖存在，半乳糖也將使操縱子處于充分誘導(dǎo)狀態(tài)，能量被浪費(fèi)。7、阿拉伯糖操縱子阿拉伯糖操縱子有三個(gè)結(jié)構(gòu)基因

19、：araB、araA和araD ，代謝時(shí)以araA、B、D的次序進(jìn)行。與araBAD相鄰的是一個(gè)復(fù)合的啟動(dòng)子區(qū)域，兩個(gè)操縱區(qū)和一個(gè)調(diào)節(jié)基因araC，AraC蛋白同時(shí)顯示正負(fù)調(diào)節(jié)因子的功能。araBAD和araC基因的轉(zhuǎn)錄是分別在兩條鏈上以相反的方向進(jìn)行的。阿拉伯糖本身就是誘導(dǎo)物。正調(diào)控a沒有AraC蛋白時(shí)，由Pc啟動(dòng)子起始araC基因轉(zhuǎn)錄；負(fù)調(diào)控b.葡萄糖水平較高時(shí)，AraC蛋白與操縱區(qū)O2以及ara I上半?yún)^(qū)相結(jié)合，形成DNA回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，araBAD基因不表達(dá)；c.有阿拉伯糖但無葡萄糖存在時(shí)，AraC與阿拉伯糖相結(jié)合，變構(gòu)成為激活蛋白，與araO1和araI區(qū)相結(jié)合，在CRP-cAMP的共同作

20、用下起始結(jié)構(gòu)基因表達(dá)。8、阻遏蛋白LexA的降解與細(xì)菌中的SOS應(yīng)答SOS體系的誘導(dǎo)表達(dá)過程是把LexA阻遏蛋白從這些參與SOSDNA修復(fù)系統(tǒng)的許多基因的上游調(diào)控區(qū)移開的過程。通過Rec蛋白對Lex的水解實(shí)現(xiàn)的。9、二組分系統(tǒng)：（最簡單的細(xì)胞信號(hào)系統(tǒng)）由二種不同的蛋白質(zhì)組成：即位于細(xì)胞質(zhì)膜上的傳感蛋白及位于細(xì)胞質(zhì)中的應(yīng)答調(diào)節(jié)蛋白。10、反義RNA：能與mRNA中特定序列配對并改變配對mRNA構(gòu)象，導(dǎo)致翻譯開啟或關(guān)閉，也可能導(dǎo)致目標(biāo)mRNA快速降解的一些非編碼小RNA分子。 11、魔斑核苷酸：缺乏氨基酸時(shí)rel菌株合成的PPGPP和PPPGPP，其主要作用是影響RNA聚合酶與啟動(dòng)子結(jié)合的專一性(

21、1)嚴(yán)緊控制：當(dāng)細(xì)菌處于饑餓條件下，缺乏維持蛋白質(zhì)合成的氨基酸，其大部分活性區(qū)域?qū)⒈魂P(guān)閉，此稱之為嚴(yán)禁控制（PPGpp、pppGpp積累）。（2）、松弛控制（基因型rel-）當(dāng)氨基酸缺乏時(shí)，蛋白質(zhì)合成下降，由于不合成魔斑核苷酸RNA的合成速度沒有下降12、原核基因調(diào)控特點(diǎn)：（1）主要在轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控。（2）因子決定RNA聚合酶識(shí)別特異性。（3）主要通過操縱子模式進(jìn)行調(diào)節(jié)。（4）阻遏蛋白對轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄的抑制作用是普遍存在的負(fù)調(diào)控作。八、基因的表達(dá)與調(diào)控(下)真核基因表達(dá)調(diào)控的一般規(guī)律1、基因家族：真核生物的基因組中有很多來源相同、結(jié)構(gòu)相似、功能相關(guān)的基因；復(fù)雜多基因家族：一般由幾個(gè)相關(guān)基因構(gòu)成，基因之

22、間由間隔序列隔開，并作為獨(dú)立的轉(zhuǎn)錄單位；2、GT-AG法則：幾乎每個(gè)內(nèi)含子5端起始的兩個(gè)堿基都是GT，而3最后兩個(gè)堿基總是AG。即RNA剪接的信號(hào)序列5GTAG 3。3、組成型剪接：一個(gè)基因的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物通過剪接只能產(chǎn)生一種成熟的mRNA。如：肌紅蛋白重鏈基因。選擇性剪接：同一基因的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物由于不同的剪接方式形成不同mRNA。如：小鼠淀粉酶基因。4、DNA水平上的調(diào)控：是真核生物基因表達(dá)調(diào)控的一種方式，它包括基因丟失、擴(kuò)增、重排和易位等，通過這些方法可以消除或變換某些基因并改變他們的活性。5、DNA的甲基化對基因表達(dá)的調(diào)控機(jī)制：DNA甲基化主要形成5-甲基胞嘧啶和少量的7-甲基鳥嘌呤及N6-甲基腺

23、嘌呤，導(dǎo)致某些區(qū)域DNA構(gòu)象變化，從而影響了蛋白質(zhì)與DNA的相互作用，即抑制了轉(zhuǎn)錄因子與啟動(dòng)區(qū)DNA的結(jié)合效率。甲基化達(dá)到一定程度時(shí)會(huì)發(fā)生從常規(guī)的B-DNA向Z-DNA過度。由于Z-DNA機(jī)構(gòu)收縮，螺旋加深，使許多蛋白質(zhì)因子結(jié)合的元件縮入大溝而不利于基因轉(zhuǎn)錄的起始。甲基化的引入不利于模板與RNA聚合酶的結(jié)合，降低了其體外轉(zhuǎn)錄活性，甲基化CpG的密度和啟動(dòng)子強(qiáng)度之間的平衡決定了該啟動(dòng)子是否具有轉(zhuǎn)錄活性。6、反式作用因子中的DNA結(jié)合位點(diǎn)或結(jié)合域：螺旋-轉(zhuǎn)折-螺旋（H-T-H）：蛋白質(zhì)分子中至少有兩個(gè)a螺旋，中間由短側(cè)鏈氨基酸殘基形成“轉(zhuǎn)折”，與DNA相互作用時(shí)，同源域蛋白的第一二兩個(gè)螺旋往往靠在

24、外側(cè)，其第三個(gè)螺旋則與DNA大溝結(jié)合，并通過其N端的余臂與DNA的小溝結(jié)合。鋅指結(jié)構(gòu)：是一種常出現(xiàn)在DNA結(jié)合蛋白中的結(jié)構(gòu)基元。是由一個(gè)含有大約30個(gè)氨基酸的環(huán)和一個(gè)與環(huán)上的4個(gè)Cys或2個(gè)Cys和2個(gè)His配位的Zn構(gòu)成，形成的結(jié)構(gòu)像手指狀。堿性-亮氨酸拉鏈（bIIP結(jié)構(gòu)）：兩個(gè)蛋白質(zhì)a螺旋上的亮氨酸之間相互作用形成二聚體，形成“拉鏈” ，通過肽鏈氨基端有一個(gè)含2030個(gè)堿性氨基酸結(jié)構(gòu)域與DNA結(jié)合。若不行成二聚體，該堿性區(qū)對DNA的親和力明顯降低。堿性-螺旋-環(huán)-螺旋（bHLH結(jié)構(gòu)）：羥基端100-200個(gè)氨基酸殘基可形成兩個(gè)雙性a螺旋，北非螺旋的環(huán)狀結(jié)構(gòu)隔開，通過蛋白質(zhì)的氨基端與DNA結(jié)

25、合，bHLH類蛋白只有形成同源或異源二聚體時(shí)，才具有足夠的DNA結(jié)合能力。當(dāng)這類異源二聚體中的一方不含堿性區(qū)時(shí)，該二聚體明顯缺乏對靶DNA的親和力。同源域蛋白：同源域是指編碼60個(gè)保守氨基酸序列的DNA片斷，廣泛存在于真核生物基因組內(nèi)。同源轉(zhuǎn)換區(qū)蛋白具有調(diào)節(jié)功能，與這些蛋白C端類似于原核基因阻遏物螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋結(jié)構(gòu)有關(guān)。7、反式作用因子的唯一結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)：是否具有轉(zhuǎn)錄活化域。反式作用因子轉(zhuǎn)錄活化域有多種，通常依賴于DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域以外的30-100個(gè)氨基酸殘基。不同的轉(zhuǎn)錄活化域大體上有下列三個(gè)特征性結(jié)構(gòu)：（1）帶負(fù)電荷的螺旋結(jié)構(gòu)（2）富含谷氨酰胺的結(jié)構(gòu)（3）富含脯氨酸的結(jié)構(gòu)。8、（1）受cAMP

26、水平調(diào)節(jié)的A激酶A激酶（PKA）：依賴于cAMP的蛋白激酶。許多轉(zhuǎn)錄因子都可以通過cAMP介導(dǎo)的蛋白質(zhì)磷酸化過程而被激活，因?yàn)檫@類基因的5端啟動(dòng)區(qū)大都擁有一個(gè)或多個(gè)cAMP應(yīng)答元件。膜上的受體R與外源配基結(jié)合，引起受體構(gòu)象變化，并與GTP結(jié)合蛋白結(jié)合，R與G耦合激活了與膜相關(guān)的腺苷酸環(huán)化酶，導(dǎo)致胞內(nèi)cAMP濃度上升，活化A激酶，釋放催化亞基并進(jìn)入核內(nèi)，實(shí)現(xiàn)底物水平磷酸化。（2）C激酶與PIP2、IP3和DAG：磷酸肌醇級(jí)聯(lián)放大的細(xì)胞內(nèi)信使是磷脂酰肌醇4，5二磷酸（PIP2）的兩個(gè)酶解產(chǎn)物：肌醇1，4，56三磷酸（IP3）和二?；视?。IP3和DAG是該途徑的主要活性分子，G蛋白通過活化的受體調(diào)

27、控磷酸肌醇酶系統(tǒng)的活性。C激酶活性依賴于Ca2+。（3）酪氨酸激酶(PTK)途徑：包含跨膜受體家族與胞質(zhì)非受體家族兩大類?？缒だ野彼峒っ赣砂饨Y(jié)合配體結(jié)構(gòu)域、跨膜結(jié)構(gòu)域、和細(xì)胞質(zhì)激酶結(jié)構(gòu)域組成，非受體酪氨酸激酶除有一段與前者同源的激酶結(jié)構(gòu)域外，還有SH2SH3結(jié)構(gòu)域。SH2可與帶有磷酸絡(luò)氨酸的蛋白質(zhì)結(jié)合，SH3參與受體分子的膜定位。（4）蛋白質(zhì)磷酸化參與細(xì)胞分裂的調(diào)控：當(dāng)細(xì)胞中P21蛋白過量存在時(shí)，大量細(xì)胞周期蛋白E-CDK2復(fù)合物與P21蛋白結(jié)合，使CDK2喪失磷酸化pRb蛋白的功能，未被磷酸化的pRb蛋白與轉(zhuǎn)錄因子E2F結(jié)合，使E2F無法激活一系列與DNA合成有關(guān)酶的表達(dá)，使細(xì)胞分裂受阻。

28、當(dāng)P53、P21含量下降時(shí)，細(xì)胞周期蛋白E-CDK2復(fù)合物就能有效地將PRb蛋白磷酸化，此時(shí)PRb蛋白無法與E2F相結(jié)合，后者發(fā)揮轉(zhuǎn)錄因子作用，激活各個(gè)與DNA合成有關(guān)基因表達(dá)，引起細(xì)胞分裂。9、應(yīng)答元件：能與某個(gè)（類）專一蛋白質(zhì)因子結(jié)合，從而控制基因特異性表達(dá)的上游序列。如、。10、激素調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄組織特異性的根本原因：靶細(xì)胞含有大量激素受體蛋白，而非靶細(xì)胞中沒有或很少有這類受體。11、固醇類激素受體蛋白分子都有相同的結(jié)構(gòu)框架：保守性高位于分子中央的DNA結(jié)合區(qū)，位于C端的激素結(jié)合區(qū)和N端功能區(qū)。通常情況下，手提袋那百種激素結(jié)合結(jié)構(gòu)域妨礙了DNA結(jié)合域及轉(zhuǎn)錄調(diào)控趨發(fā)揮生理功能，只有與相應(yīng)激素結(jié)合

29、后才能打破這種障礙。13、分子伴侶：細(xì)胞中一類能夠識(shí)別并結(jié)合到不完全折疊或裝配的蛋白質(zhì)分子上以幫助這些多肽正確折疊、轉(zhuǎn)運(yùn)、或防止他們聚集的蛋白質(zhì)，其本身不參與終產(chǎn)物的形成。14、hsp（熱休克蛋白）：基因中內(nèi)含子數(shù)量很少，尚未發(fā)現(xiàn)hsp70基因中有內(nèi)含子，hsp的這一基本特征保證他們一旦轉(zhuǎn)錄，不需要剪接就可以產(chǎn)生成熟的mRNA以適應(yīng)hsp大量快速表達(dá)的需要。15、HSF (熱激因子)：以單體形式存在，沒有DNA結(jié)合能力，并與HSP70結(jié)合，當(dāng)受到熱激或其他環(huán)境脅迫時(shí)，細(xì)胞內(nèi)變性蛋白增多，并與HSP70結(jié)合，使HSE被釋放，形成三體進(jìn)入核內(nèi)與HSE特異性結(jié)合，促進(jìn)基因轉(zhuǎn)錄，引起包括HSP70在內(nèi)

30、的許多熱休克應(yīng)答基因表達(dá),產(chǎn)生大量HSP70蛋白，熱激溫度消失后，大量游離的HSP70蛋白與HSF結(jié)合，形成單體脫離DNA. HSF具有多個(gè)可形成拉鏈的疏水DNA區(qū)域，其中3個(gè)位于N端，靠近DNA結(jié)合，參與促進(jìn)HSF三體的形成，第4個(gè)位于C端，是維持HSF單體構(gòu)象所必需的十、基因組與比較基因組學(xué)1、基因組：是指生物有機(jī)體的單倍體細(xì)胞中所有DNA，包括細(xì)胞核內(nèi)的DNA和各種細(xì)胞器DNA。2、基因組文庫：將某種生物體全部基因組DNA，用限制性酶切割，產(chǎn)生一定長度的DNA片段，與載體重組，進(jìn)入宿主細(xì)胞進(jìn)行克隆，這些存在于所有重組體內(nèi)的基因組DNA片段的集合。3、DNA測序的基本原理：Sanger的雙脫氧鏈終止法：在DNA測序中，加入模板DNA特異性引物，DNA聚合酶，四種dNTP以及四種ddNTP,由于ddNTP沒有3OH基因，核苷酸無法繼續(xù)延長，因此會(huì)產(chǎn)生出不同長度的DNA片段混合物，他們具有相同的5端，并在3端的ddNTP處終止，通過凝膠電泳分離，放射自顯影，就可以直接讀出DNA的核苷酸順序