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16.核酸的分子杂交:
指不同来源的核酸分子按照碱基互补配对的原则形成稳定的杂交双链分子。
(升温变性,缓慢退火复性)
第三章基因与基因组
17.基因组:
细胞或者生物体中所有的DNA,包括全套基因和基因间区域。
18.基因:
化学本质是DNA,是控制生物性状的基本遗传单位。
质粒:
质粒是细菌染色体外的可以自主复制的DNA分子。
(复制起点、标记基因、多功能位点)
19.移动基因(转座因子):
细胞中能改变自身位置的一段脱氧核糖核酸(DNA)序列,能从染色体上的一个位置转移到另一个位置,或者从质粒转移到染色体上
20.断裂基因:
真核生物结构基因,由若干个编码序列和非编码序列互相间隔开但又连续镶嵌而成,去除非编码序列再连接后,可翻译出由连续氨基酸组成的完整蛋白质,这些基因称为断裂基因(含有内含子的基因)。
在编码序列中间插有与氨基酸编码无关的DNA间隔区,这些间隔区称为内含子;
而编码区称为外显子。
21.假基因:
具有与功能基因相似的序列,但由于有许多突变以致失去了合成有功能蛋白质,所以假基因是没有功能的基因,常用ψ表示。
22.重叠基因:
具有独立性但使用部分共同序列的基因
根据基因的功能分类
23.结构基因:
是能决定某些多肽链(蛋白质)或酶分子一级结构的基因。
24.调控基因:
是具有调节控制结构基因表达功能的基因。
25.RNA基因:
有的基因只转录不翻译,如核糖体RNA基因和转移RNA基因,产物分别是rRNA和tRNA
26.开放阅读框:
是基因序列中的一段无终止序列打断的碱基序列,可编码相应的蛋白。
(是结构基因的正常核苷酸序列,从起始密码子到终止密码子的阅读框可编码完整的多肽链,其间不存在使翻译中断的终止密码子)
27.基因家族:
真核细胞中,许多相关的基因常按功能成套组合(真核生物基因组中来源相同、结构相似、功能相关的一组基因)
28.基因簇:
指基因家族中的各成员紧密成簇排列成大串的重复单位,位于染色体的特殊区域。
29.散布的基因家族:
家族成员在DNA上无明显的物理联系,甚至分散在多条染色体上。
30.按序列相似度分:
(1)经典的基因家族,家族中个基因的全部序列或至少编码序列具有高度的同源性;
①各成员间有高度的序列一致性,甚至完全相同;
②拷贝数高,常有几十个甚至几百个拷贝;
③非转录的间隔区段而且一致。
(4)超基因家族,家族中各基因序列间没有同源性,但是基因产物的功能相似。
31.重复序列:
除了基因家族外,染色体上无转录活性的重复DNA序列家族,主要是基因以外的DNA序列。
分类:
①串联重复DNA:
成簇存在于染色体上的特定区域;
②散布的重复DNA:
重复单位并不成簇存在,而是分散于染色体的各个位点上,来源于RNA介导的转座作用。
32.原核生物一般只有一个染色体即一个DNA分子。
但是在不同生长条件下,染色体分子可能有一个、两个、甚至更多的拷贝。
33.
第四章
34.生物合成DNA的手段:
①DNA的复制;
②逆转录
35.DNA复制的基本特征(9个):
(1)以原DNA母链模板,四种脱氧核苷三磷酸为前体,需要镁离子,根据碱基互补配对原则,复制产生新子链。
(2)模板双链DNA分子需要解链,暴露结构内的碱基序列,才能作为模板
(3)为半保留复制:
N同位素培养法验证
(4)需要引物:
与DNA转录和翻译不同,DNA复制不能从头合成,只能在先合成引物的3'-羟基上进行延伸。
作为引物一般长度为6nt-15nt的短链RNA,少数为蛋白质。
(5)复制方向总是5'→3'
(6)复制起始于特定的区域,但终止的位置通常不固定。
复制起始区:
体内的DNA复制具有相对固定的起点,作为复制起始点的核苷酸序列。
(原核只有一个,真核有多个)
特点:
由多个短的重复序列组成;
富含有利于DNA双螺旋的AT碱基对;
能够被特定的复制起始区结合蛋白识别。
复制叉:
DNA复制从起始区启动,该区域的DNA发生解链,形成叉状结构的这种结构形象
(7)一般为双向复制:
DNA复制起动后,同时向两个方向展开,进行双向复制,每个复制起始区形成2个复制叉。
(少数DNA只进行单向复制,也只有1个复制叉)
(8)半不连续性
冈崎片段:
在复制叉中不连续合成的DNA片段
前导链:
将连续合成的DNA子链
后导链:
不连续合成的DNA子链
(9)具有高度的忠实性:
DNA复制出错机会小,忠实性明显高于转录、反转录、RNA复制和翻译
酶学(9个酶,清楚各个酶的作用)
36.DNA聚合酶(DNApol):
以DNA为模板,催化DNA合成的聚合酶。
(1)最初由A.Kornberg和BobLehman在E.coli中发现。
(2)DNA聚合酶的共同特点是:
①需要提供合成模板;
②不能起始新的DNA链,必须要有引物提供3'
-OH;
③合成的方向都是5'
→3'
;
④除聚合DNA外还有其它功能。
(3)所有原核和真核的DNA聚合酶都具有相同的合成活性,都可以在3'
-OH上加核苷酸使链延伸
(4)DNApolΙ由polA基因编码,是一种多功能酶,除了具有5'
的聚合酶活性外,还具有5'
-核酸外切酶和3'
-核酸外切酶的活性
(5)DNApolⅡ:
具有聚合酶的活性和3'
-核酸外切酶的活性,但无5'
-核酸外切酶活性
(6)DNApolⅢ(最主要的酶,一到五同工酶):
含多个亚基,具有5'
的聚合酶活性和3'
→5'
外切酶活性,且由不同亚基承担
37.亚基:
是指具有四级结构的蛋白质分子中,由一条多肽链折叠成的三级结构的球蛋白
38.核心酶:
由α、ε和θ亚基组成的,具有单独催化DNA复制作用
39.二聚体:
表示相同或同一种类的物质单体,以成双的型态出现及聚合态
40.DNA解链酶:
催化DNA双链进行解链过程的酶,由两个亚基或六个亚基组成的(环状六聚体)
41.单链结合蛋白:
专门与DNA单链区域结合的蛋白质,本身无酶活性
作用:
①暂时维持DNA单链状态,防止双链复性;
②防止DNA单链区自发形成链内二级结构,消除对聚合酶的影响;
③包被DNA单链区,防止核酸酶的水解;
④刺激某些酶的活性
42.DNA引发酶:
一类特殊的催化RNA引物合成的RNA聚合酶。
43.DNA拓扑异构酶:
一类通过催化DNA链的断裂、旋转和再连接而直接改变DNA拓扑学性质的酶。
清除在染色体重塑、DNA复制、重组和转录过程中产生的正超螺旋,能够细调细胞内DNA的超螺旋程度,促进DNA与蛋白质的相互作用,防止胞内DNA形成有害的过度超螺旋。
44.DNA连接酶:
参与DNA复制、修复和重组,是基因工程中的工具酶。
复制过程:
连接后链上相邻的冈崎片段,是后随链成为一条连续的链;
修复和重组中:
缝合在DNA链上产生的切口。
45.端粒酶:
也称端粒末端转移酶,是真核细胞特有的,位于一条染色体末端的特殊结构,有蛋白质和DNA组成,维持染色体端粒结构的完整性,防止染色体的降解和相互发生不正常的融合或重组。
46.复制子:
DNA复制的基本单位,任何一个复制子都含有一个复制起始区OriC,有些复制子还可能含有特定的终止区。
(DNA复制:
识别、起始、延伸、终止)
47.DNA复制的高度忠实性
(1)四种脱氧核苷三磷酸浓度的平衡
(1)DNApol的自我校对:
有DNA本身具有的3'
-核酸外切酶的活性来执行
错配修复:
是细胞最后一道“防线”专门修复复制中错配的核苷酸。
使用RNA作为引物:
似乎既耗能,又耗时;
DNA复制的极性也与忠实性相关
48.逆转录:
以RNA为模板合成DNA
第五章
49.导致DNA损伤的因素与类型
用修复代替水解的原因
(1)一个细胞内的DNA分子不像蛋白质和RNA存在多份拷贝
(2)DNA的互补双螺旋结构使受损DNA分子易修复
细胞内因:
(1)DNA结构本身不稳定;
(2)DNA复制过程中自然发生错误,主要是碱基互补配对;
(3)细胞内活性氧带来的破坏作用
环境因素:
化学(化学诱变剂:
黄曲霉素、芥子气、烷基化试剂...)与物理因素(紫外辐射和离子辐射)
50.DNA损伤分为:
(1)碱基损伤:
①碱基丢失,水分子进攻DNA分子上的糖苷键(链接碱基和核糖)引起,以嘌呤为主。
危害:
导致癌症;
②碱基转换,含有氨基的碱基自发或在化学试剂(亚硝酸)的作用下发生脱氨基反应,A和C→I和U;
③碱基修饰,某些化学试剂、生物试剂或ROS直接作用碱基造成,如:
烷基化修饰鸟嘌呤→6-烷基鸟嘌呤;
④碱基交联,紫外线导致DNA链上相邻的嘧啶碱基,主要是T之间形成环丁烷嘧啶二聚体或6-4光产物;
⑤碱基错配,4中脱氧核苷三磷酸浓度的失调、碱基的互变异构或碱基之间的差别不足以让聚合酶正确区分。
(2)DNA链的损伤
①链的断裂:
离子辐射、化学试剂;
②DNA链的交联:
双功能试剂的作用;
③DNA与蛋白质之间的交联:
UV可以诱导DNA与结合在其上的蛋白质形成共价交联。
51.DNA的修复机制
(1)直接修复:
不需要将受损伤的碱基切除,直接将其逆转为正常的碱基。
(嘧啶二聚体、6-烷基鸟嘌呤)
(2)切除修复(重点):
先切除损伤的碱基或核苷酸,后重新组合成正常的核苷酸,再经连接酶重新连接,经历识别、切除、重新合成合重新连接四个过程。
碱基切除修复和核苷酸切除修复(如何识别损伤:
识别位点不同)
碱基切除修复BER:
直接识别具体的受损伤的碱基,识别的标记是受损伤碱基的化学变化(DNA糖苷酶、AP内切酶)
核苷酸切除修复NER:
识别损伤对DNA双螺旋结构造成的扭曲。
DNA糖苷酶:
具有修复较轻的碱基损伤,并具催化切除功能的酶。
所有的DNA糖苷酶都是沿着双螺旋的小沟扫描DNA,发现受损伤的碱基后即与DNA结合,并诱导DNA结构发生歪曲,使损伤碱基被挤出双螺旋进入DNA糖苷酶的活性中心进行切割。
AP内切酶:
剪切掉DNA5'
端脱嘌呤和脱嘧啶位点的蛋白质酶。
(作用位点:
DNA分子经DNA核苷酶作用产生的无嘌呤或无嘧啶位点)
(3)双键断裂修复(DSBR):
①同源重组:
通过同源重组从同源染色体中获得合适的修复断裂的信息,精确度较高;
②非同源末端连接(NHEJ):
能在无序列同源的情况下,让断裂的末端重新连接起来,精确性低,但是人类修复双链断裂的主要方式。
(4)易错修复:
由高水平的DNA损伤引起的多种基因的协同诱导作用
重组修复(损伤跨越):
在DNA进行复制时,由于该损伤部位不能成为模板,不能合成互补的DNA链,所以产生缺口,而从原来DNA的对应部位切出相应的部分将缺口填满,从而产生完整无损的子代DNA的这种修复现象。
重组跨越:
利用同源重组的方法将DNA模板进行交换以克服损伤对复制的障碍。
跨越合成:
有特殊的DNApol取代停留在损伤位点上的催化复制的DNApol,在在子链上随机插入核苷酸,以实现对损伤位点无错或易错的跨越。
SOS反应:
指细胞在受到潜在致死性压力之后,作出的有利于细胞生存、但以突变为代价的代谢预警反应。
DNA的突变(损伤不可修复)
52.突变:
发生在DNA分子上的可遗传的永久性结构变化
53.突变体:
带有一个给定突变的基因、基因组、细胞或个体。
DNA突变的本质就是碱基序列上发生的任何变化。
根据碱基的变化方式分为:
点突变、移码突变。
54点突变:
也称简单突变或单一突变,其最主要的形式为碱基对置换,专指DNA分子单一位点上所发生的碱基对改变,碱基替换又分为转换和颠换两类。
点突变具有很高的回复突变率。
点突变三种不同结果:
沉默突变TGT→TGCCys→Cys;
错义突变TGT→TGGCys→Trp;
无义突变TGT→TGACys→终止
54.移码突变:
又称移框突变,指蛋白质基因的编码区发生的一个或多个核苷酸(非3的整数倍)的缺失或插入(阅读框发生变化)。
突变将会导致翻译的阅读框发生改变,致使插入点或缺失点下游的氨基酸序列发生根本性的变化,可能导致提前引入终止密码子使多肽链被截断。
(隐性突变表现为蛋白质没有活性和和显性突变)
突变的原因
55.突变原:
导致DNA突变的内在、外因素总称
56.自发突变:
内在因素引起的突变。
(自发点突变、自发脱氨基、碱基的烷基化、活性氧类ROS的氧化,对碱基造成的损伤能够改变碱基的配对性质,鸟嘌呤的产物——8-氧鸟嘌呤与A配对,导致G:
C碱基对到T:
A碱基对的颠倒)
57.诱发突变:
外在因素引起的突变,碱基类似物、烷基化试剂、脱氨基试剂、羟胺
突变的效应
58.正向突变:
指改变了野生型形状的突变(由原始的野生型基因变异为突变型基因的过程)
59.回复突变:
突变基因再次发生突变又恢复原来的基因。
第六章
60.DNA重组:
指DNA分子内或分子间核苷酸序列发生的交换、重排和我转移过程。
包括同源重组、特异位点重组和转座重组等类型。
61.同源重组:
指在两个DNA分子同源序列之间直接进行交换的一种重组形式。
由于严格依赖分子之间的同源性,不依赖于序列的特异性。
62.发生同源重组必须条件:
(1)进行重组的交换区域有完全相同或几乎相同的核苷酸序列;
(2)两个双链DNA分子之间需要相互靠近,并发生互补配对;
(3)需要特定的重组酶的催化,重组酶对碱基无特异性;
(4)形成异源双链;
(50)发生联会。
63.位点特异性重组:
发生在DNA特异性位点上的重组。
需要专门的蛋白质识别和结合。
也需要在重组位点上具有同源序列(可以发生在2个DNA分子之间:
整合或基因重复;
也可以发生在1个DNA分子内部:
缺失或倒位)
64.位点特异性重组的功能:
(1)调节噬菌体DNA与宿主菌染色体DNA的整合;
(2)调节特定基因的表达;
(3)调节胚胎发育期间程序性的DNA重排。
同源双交换:
利用重组后再复原可去掉基因链中一部分基因,此技术可用于基因剪切。
65.转座重组:
指DNA上的核苷酸序列从一个位点转移到另一个位点的现象。
转座的机制依赖DNA的交错剪切和复制,但不依赖于同源序列。
转座涉及转座酶,解离酶和DNA聚合酶,共分为复制型、非复制及保守型三种类型。
转座的过程中会形成共合体。
两个转座因子之间的重组会引起缺失和倒位。
66.转座子:
基因组中一段可移动的DNA序列,可以通过切割、重新整合等一系列过程从基因组的一个位置“跳跃”到另一个位置。
存在于染色体DNA上可自主复制和位移的基本单位。
67.复制型DNA转座子:
转座因子在转座期间先复制一份拷贝,而后拷贝转座到新的位置,在原先的位置上仍然保留原来的转座因子。
68.保留型DNA转座子:
转座因子直接从原来位置上转座插入新的位置,并留在插入位置上,结果是在原来的位置上丢失了转座因子。
69.自主型转座子:
含有开放的阅读框架,编码转座所需的酶或蛋白质,能独立进行转座。
70.非自主型转座子:
编码能力不足,不能独立进行转座,但保留了转座所必需的顺式序列。
(在自主型转座子编码的转座酶的作用下,可以进行转座)
第七章
71.基因表达:
转录和翻译的总称。
72.转录:
以DNA为模板合成RNA的过程;
翻译:
以RNA为模板合成蛋白质的过程。
73.转录的一般特征:
(1)转录发生在DNA分子上某些特定区域(具有转录活性的区域),也就是说不是所有区域都能被转录,即使能转录也不是每时每刻都在转录。
DNA分子上作为模板的那条链称为模板链(无意义链);
与模板链互补的链称为编码链(有意义链)。
(2)以四种核苷三磷酸(ATP、GTP、CTP、UTP)为底物,并需要Mg离子(辅酶成分)的激活;
(3)需要模板,需要DNA的解链,但不需要引物;
(4)第一个被转录的核苷酸通常是嘌呤核苷酸(占90%左右)
(5)与DNA复制一样,转录的方向总是5'
(6)转录具有高度的忠实性,指一个特定的基因转录具有固定的起点和固定的终点严格遵守碱基互补配对规则。
转录忠实性低于DNA复制,主要原因是RNApol缺乏3'核酸外切酶活性。
(7)转录是受到严格调控,调控的位点主要发生在转录的其实阶段。
74.转录是一种很复杂的酶促反应,主要由RNA聚合酶催化。
RNA聚合酶全名:
依赖于DNA的RNA聚合酶,具有高度保守,特别在三维结构上。
75.所有的多亚基RNApol都具有5个核心亚基,真细菌还含有一个识别启动子的σ因子,真核细胞的三种细胞核RNApol除具有5个核心亚基外,还有5个共同的亚基。
76.尽管RNApol与DNApol都是以DNA为模板,从5'
方向催化多聚核苷酸的合成,但是其区别如下:
(1)RNApol只有5'
的聚合酶活性,没有5'
核酸外切酶和3'
核酸外切酶的活性。
从而导致丧失自我校对的能力而降低转录的忠实性。
(2)真细菌的RNApol具有解链酶的活性,本身能够促进DNA双链解链;
(3)RNApol能直接催化RNA的从头合成,不需要引物;
(4)RNApol的底物是核苷三磷酸,而不是脱氧核苷三磷酸;
(5)RNApol使用UTP代替dTTP;
(6)RNApol启动转录需要识别启动子。
(7)RNApol在转录的起始阶段收到多种调节蛋白的调节。
77.转录也划分为识别、(起始)结合、延伸、终止
78.启动子(是识别位点):
是基因转录精确和特异性启动所必需的DNA序列。
在转录起始点的上游存在启动子序列,具有高度的保守性。
作为标记,能够被RNApol直接或间接识别,并从特定的位点启动基因的转录。
原核转录系统RNApol全酶能直接识别启动子并与之结合,真核转录系统RNApol不能能直接识别启动子,而是需要特殊的转录因子。
79.强启动子:
一个基因的启动子序列与一致序列越相近,该启动子的启动效率就越高。
(是对转录酶有较高的亲和力,可高效启动转录的启动子,能指导合成大量的mRNA)
80.弱启动子:
一个基因的启动子序列与上面的一致序列相差越大,该启动子的启动效率就越低。
81.无效合成:
开放复合物内的RNApol重复催化短RNA分子的合成并释放这样的合成。
82.转录的终止:
依赖于被称为ρ因子(同源六聚体蛋白,具ATP酶和解链酶活性)的蛋白质因子;
不需要ρ因子,需要RNA转录物3'
-端的终止子的序列。
启动子清空:
指聚合酶离开启动子以实现转录进入延伸的过程。
83.不需要ρ因子的终止机制(简单终止)特征:
一是依赖于位于RNA转录物3'
-端的一串U序列;
二是需要位于紧靠U序列上游的一个富含GC碱基对的发夹结构。
(实验证明,凡是影响到富含GC茎稳定的突变与改变dA:
rU杂交长度的突变就会影响到终止子的效率。
)
第八章
84.三种主要的RNA:
mRNA、rRNA、tRNA在真核细胞核原核细胞中所经历的后加工反应并不而完全相同,而且同一种RNA前体(一般是mRNA前体)也可能有不相同的加工路线。
85.细胞内,由RNA聚合酶合成的原初转录物转变为成熟的RNA分子所需的一系列变化,该过程称为转录后加工。
初级转录物:
基因转录的直接产物。
86.原核细胞RNA前体的后加工:
mRNA前体的后加工(很少经历后加工)、rRNA前体的后加工(剪切和修剪、核苷酸的修饰(从大到小))、tRNA前体的后加工(剪切和修剪、核苷酸的修饰)。
87.原核细胞RNA前体的后加工:
mRNA前体的后加工、rRNA前体的后加工、tRNA前体的后加工
88.mRNA前体的后加工:
5'-端“加帽”、3'-端“加尾”、内部甲基化、拼接和编辑
(1)5'-端“加帽”(0型(m7GpppN1pN2p)、1型(m7GpppmN1pN2p)、2型(m7GpppmN1pmN2p)):
加上7-甲基鸟嘌呤
帽子的功能:
①有助于某些mRNA前体的正确拼接;
②有助于成熟mRNA转运出细胞核;
③保护mRNA,避免核酸酶的降解;
④增强mRNA的可翻译性。
(2)3'-端“加尾”:
尾巴本质是一段多聚腺苷酸序列(polyA)(AAAA…),位于绝大多数真核细胞核mRNA的3'-端,约由250个左右的腺苷酸组成。
polyA尾巴不存在于mRNA的编码链上,也并无相应的polyA序列,是在转录后添加上去的。
顺式元件(内因):
位于mRNA前体内部的特殊核苷酸序列,充当加尾信号。
反式因子(外因):
是与顺式元件相互作用的蛋白质或催化加尾反应的酶。
尾巴的功能:
①提高mRNA的稳定性;
②增强mRNA的可翻译性,提高mRNA翻译的效率;
③影响最后一个内含子的切除;
④某些的先天缺乏终止密码子的mRNA通过加尾反应创造终止密码子UGA(在UG序列后加尾产生)或UAA(在UA序列后加尾产生);
⑤通过选择性加尾调节基因的表达。
(3)内部甲基化:
主要是指mRNA分子内部的某些腺嘌呤碱基C6被甲基化修饰。
发生在内含子上,也发生在外显子上,占总腺苷酸的0.1%。
(4)拼接:
取内含子,拼接外显子
(5)编辑:
第九章
89.蛋白质的生物合成:
翻译
90.参与蛋白质生物合成的主要的成分的有核糖体、mRNA、各种氨酰-tRNA、氨酰-tRNA合成酶和若干辅助性蛋白质因子。
91.核糖体(rRNA+蛋白质):
是催化氨基酸之间形成肽键的分子机器,在翻译过程,与mRNA、可逆结合,按照mRNA的指令,合成具有特定一级结构的多肽链。
92.原生物只有一种核糖体,真生物有很多核糖体(细胞质、线粒体、叶绿体)。
任何核糖体,在化学组成上都很相似,都由几种rRNA和几十种蛋白质组成,含有大小两个亚基。
93.小亚基:
细菌细胞质核糖体沉降系数30S,rRNA为16S,21种蛋白质;
真核生物细胞质核糖体沉降系数40S,rRNA为18S,33中蛋白质,两者都只含1个单一的rRNA。
反SD序列:
SD序列:
mRNA中用于结合原核生物核糖体的序列。
SD序列在细菌mRNA起始密码子AUG上游7-12个核苷酸处,有一段富含嘌呤的碱基序列,能与细菌16Sr
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