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g.螺旋的稳定因素为氢键和碱基堆砌力
3.DNA的双螺旋结构稳定因素:
氢键·
碱基堆集力·
正负电荷的作用
发夹(hairpin):
当同一个核酸分子中一段碱基序列附近紧接着一段它的互补序列时,核酸连有可能自身回折配对产生一个反平行的双螺旋结构
4.凸环(bulgeloop):
当互补序列在分子中距离较远时,形成双链区域时产生较大的单链环,如果两个可能的互补序列中的一个包含一段不配对的多余序列时产生凸环。
5反向重复序列(invertedrepeats):
又称回文序列(palindrome)指在双链DNA或RNA序列中.确定方向阅读每一条链的序列相同的序列。
单链DNA或RNA能形成发夹结构
双链DNA分子内形成十字架结构
6.DNA结构的动态性:
不同DNA结构形式相互转变的现象。
7.正超螺旋(positivesupercoil):
盘绕方向与DNA双螺旋方同相同。
右手超螺旋
8.负超螺旋(negativesupercoil):
盘绕方向与DNA双螺旋方向相反。
左手超螺旋
大部分天然DNA呈负超螺旋
9.拓扑异构体(topoisomer):
具有特定连接数的环状dsDNA分子。
拓扑异构体的差异是连接数的不同
10.拓扑异构酶(topoisomerase)催化DNA拓扑变构体相互转化的酶,能改变DNA的连接数。
11.连环数(linkagenumber,L):
双螺旋DNA中两条链互相交叉的总次数。
12.盘绕数(twistingnumber,T):
是DNA分子中双螺旋的周数,表示DNA分子一条链绕另一条链的扭转数。
T=碱基对总数/10.5
13.超螺旋周数(writhingnumber,W):
双螺旋结构在一定的盘绕数下,DNA分子的超螺旋缠绕数。
L=T+W
14.复性(renaturation):
两条彼此分开的变性DNA链在适当条件下重新缔合(reassociation)成为双螺旋结构的过程称为复性。
15.RNA的结构特点及与DNA的区别
1.碱基组成不同;
2.存在稀有碱基、微量碱基、修饰碱基;
3.D-核糖;
4.单链;
5.RNA分子中的碱基不严格遵守Chargaff规则;
6.对碱性敏感;
7.只有部分双链;
8.信息传递者;
9.病毒RNA是遗传信息的载体;
10.具有催化功能
第四章基因与基因组结构与功能
1.基因(gene)是核酸的中贮存遗传信息的遗传单位,是贮存有功能的蛋白质多肽链或RNA序列信息及表达这些信息所必需的全部核苷酸序列。
从遗传学上来说代表1个遗传单位、1个功能单位、1个交换单位或1个突变单位。
2.基因组(gencme)指细胞或生物体中,一套完整单倍体遗传特质的总和(包括一种生物所需的全套基因及间隔序列)称为基因组。
基因组的结构主要指不同的基因功能区域在核酸分列中的分布和排布情况,基因组的功能是贮存和表达遗传信息。
3.C值(Cvalue):
真核生物单倍体基因组所包含的全部DNA量。
C值悖理(C-valueparadox):
真核生物中DNA含量的反常现象。
1.C值不随生物的进化程度和复杂性而增加
2.关系密切的生物C值相差甚大
3.真核生物DNA的量远远大于编码蛋白质所需的量
4.病毒基因组的一般特点:
1.基因组很小,遗传信息量也少,但不同病毒基因组大小差异很大;
2.只含有一种核酸,单链或双链,闭合环状或线状分子;
3.通常有重叠基因;
4.基因之间的间隔序列很短;
5.相关基因集中成簇;
6.噬菌体的基因是连续的,但真核细胞的病毒都含有不连续基因
5.细菌基因组的一般特点:
1.通常由一条环形或线形双链DNA分子组成,类核
2.只有一个复制起始点;
3.有操纵子结构,多个相关的结构基因串联在一起,受同一调控区调节,合成多顺反子mRNA;
4.编码蛋白质的结构基因为单拷贝,但rRNA基因一般是多拷贝的;
5.非编码DNA所占比例很少;
6.具有多种调控区;
7.也具有可移动的DNA序列组分
6.真核生物基因组的特点:
1.真核基因组的分子量很大;
2.多条线状染色体,有多个复制起点(ori);
3.与蛋白质结合稳定,形成高级结构;
4.存在核膜,转录和翻译在时间和空间上被分隔,不偶联;
5.含有大量的重复序列;
6.单拷贝,单顺反子;
7.可移动的基因;
8.内含子,基因是不连续的(断裂基因)
7.真核生物基因组的序列类型:
(1)单拷贝序列(UniqueSequence):
包括大多数编码蛋白质的结构基因和基因间间隔序列。
(2)低度重复序列
(3)中度重复序列(重复次数:
1O2-1O5)
(4)高度重复序列(重复次数:
>
1O6)
8.操纵子(operon):
多个功能相关的结构基因成簇串联排列,与上游共同的调控区和下游转录终止信号组成的基因表达单位。
9.微卫星DNA(microstalliteDNA):
由2-6个核苷酸组成的重复单位串联组成的两侧为特异的单拷贝序列。
10.基因家族(genefamily):
真核基因组中来源相同、结构相似、功能相似的一组基因.
11.基因簇(genecluster):
基因家族中各成员紧密成簇排列成大段的串联重复单位,定位于染色体的特殊区域。
12.超基因(Supergene)指一组由多基因和单基因组成的更大的基因家族
13.超基因家族(Supergenefamily):
由基因家族和单基因组成的大基因家族,结构上有程度不等的同源性,但功能不同.
第五章DNA的复制
1.DNA在复制时,以亲代DNA的每一股作模板,合成完全相同的两个双链子代DNA,每个子代DNA中都含有一股亲代DNA链,这种现象称为DNA的半保留复制(semi-conservativereplication).
2.复制子:
基因组内独立进行复制的功能单位。
含有复制起点和终止点
3.复制叉:
复制时,双链解开成两股链分别进行,起点呈现叉子
4.前导链(leadingstrand):
DNA复制时,一股以3’→5’方向的母链作为模板,指导新合成的链以5’→3’方向连续合成的链称为前导链。
复制方向与解链方向一致
5.随从链(laggingstrand):
DNA复制时,一股以5’→3’方向的母链作为模板,指导新合成的链沿5’→3’合成,1000-2000个核苷酸不连续的小片段的链称为随从链。
(复制方向与解链方向相反)
6.岗崎片段(Okazaki):
DNA复制时,一股以5’→3’方向的母链作为模板,指导新合成的链沿5’→3’合成1000-2000个核苷酸不连续的小片段称之为岗崎片段。
7.半不连续复制:
在DNA复制过程中,亲代DNA分子中以3’→5’向的母链作为模板指导新的链以5’→3’方向连续合成,另一股以5’→3’为方向的母链则指导新合成的链以5’→3’方向合成1000-2000个核苷酸长度的许多不连续的片段(岗崎片段),这种复制方式称之为半不连续复制。
8.端粒(telomere)指真核生物染色体线性DNA分子末端的结构。
9.端粒酶(telomerase)是一种自身携带模板的逆转录酶,催化端粒DNA的合成,能够在缺少DNA模板的情况下延伸端粒的寡核苷酸片断。
10.原核生物与真核生物DNA复制的起始及区别:
不同点很多,例如:
真核生物每条染色质上可以有多处复制起始点,而原核生物只有一个起始点;
真核生物的染色体在全部完成复制之前,各个起始点上DNA的复制不能再开始,而在快速生长的原核生物中,复制起始点上可以连续开始新的DNA复制,表现为虽只有一个复制单元,但可有多个复制叉。
第六章DNA的损伤、修复和基因突变
1.DNA损伤(DNAdamage)又称突变(mutation):
是指一个或多个脱氧核糖核苷酸构成的改变。
即遗传物质结构改变引起遗传信息的改变。
2.DNA结构发生改变主要分为两种:
单个碱基的改变,双螺旋结构的异常扭曲
3.损伤的类型:
自发性损伤:
(碱基之间的互变异构移位,碱基脱氨基,碱基丢失,DNA聚合酶的打滑,活性氧引起的诱变等)
物理因素:
紫外线照射形成嘧啶二聚体
化学因素;
烷化剂、碱基类似物
4.DNA的修复:
切除修复错配修复DNA直接修复重组修复SOS反应诱导的修复
(1)切除修复(base-excisionrepair)
1.碱基切除修复
糖苷水解酶:
细胞中的各种,能特异切除受损核苷酸上的N-β-糖苷键,在DNA链上形成AP位点(去嘌呤或去嘧啶位点)。
AP核酸内切酶:
能在AP位点附近(5`或3`位置)将DNA链切开;
核酸外切酶:
移去包括AP位点核苷酸在内的小片段DNA;
DNA聚合酶I:
合成新片段;
DNA连接酶:
连接切口而修复。
2.核苷酸片段切除修复:
当DNA链上相应位置的核苷酸发生损伤,导致双链之间无法形成氢键,在一系列酶的作用下,将DNA分子中受损伤部分切除掉,并以完整的那一条链为模板,合成出切去的部分,然后使DNA恢复正常结构的过程。
(2)错配修复(Mismatchrepair)原核细胞内存在Dam甲基化酶,能使位于5`GATC序列中腺苷酸的N6位甲基化。
复制后DNA在短期内(数分钟)为半甲基化的GATC序列,一旦发现错配碱基,即将未甲基化链切除一段包含错误碱基的序列,并以甲基化的链为模板进行修复。
(3)直接修复(directrepair)生物体内存在多种DNA损伤以后而并不需要切除碱基或核
苷酸的机制,这种修复方式称为DNA的直接修复。
(4)重组修复(Recombinationrepair)遗传信息有缺损的子代DNA分子通过遗传重组的方式加以弥补,即从同源DNA的母链上将相应核苷酸序列片段移至子链缺口处,然后用再合成的序列来补上母链的空缺
(5)SOS反应诱导的修复(SOSresponse)
SOS反应:
是细胞DNA受到损伤或复制系统受到抑制的紧急情况下,为求得生存而出现的应急效应。
SOS反应诱导的修复系统包括(避免差错修复和易产生差错修复)
SOS反应由RecA蛋白和LexA阻遏物相互作用引起。
第七章DNA的重组与转座
1.遗传重组:
DNA分子内或分子间发生遗传信息的重新重合称为遗传重组或基因重排
DNA重组的意义:
对生物进化起着关键作用。
能迅速增加群体的遗传多样性(diversity),使有利突变与不利突变分开,通过优化组合积累有意义的遗传信息;
提供修复机制;
调节基因表达等。
细菌的基因转移主要有4种机制:
2.接合:
(conjugation)指通过细胞的直接接触,遗传信息从供体单向转移到受体的过程。
3.遗传转化(genetictransformation):
指细菌品系吸收了外源DNA(转化因子)而发生遗传性状改变的现象。
4.转导(transduction):
是指通过病毒介导发生在供体细胞与受体细胞之间的DNA转移。
5.细胞融合(cellfusion):
细菌细胞膜融合导致的基因转移和重组叫细胞融合。
6.位点特异性重组(site-specificrecombination)发生在专一序列而顺序极少相同的DNA分子间的重组。
7.转座子(transposon):
是在基因组中可移动的一段DNA序列。
8.转座:
转座子由基因组的一个位置转移到另一个位置的过程叫转座。
9.转座过程有5大特点:
p199
DNA的转座,或称移位,是由可移位因子介导的遗传物质重组。
转座可被分为(复制性和非复制性)两大类。
最简单的转座子不含有任何宿主基因而常被称为插入序列(insertionalsequence,IS)。
IS序列都是可以独立存在的单元,带有介导自身移动的蛋白。
它们都是很小的DNA片段(约lkb),末端具有倒置重复序列,转座时往往复制宿主靶位点一小段(4~15bp)DNA,形成位于IS序列两端的正向重复区。
10复合式转座子(compositetransposon)是一类带有某些抗药性基因(或其他基因)的转座子,其两翼往往是两个相同或高度同源的IS序列,表明IS序列插入到某个功能基因两端时就可能产生复合转座子。
第八章RNA的转录合成
1.RNA合成和DNA复制的区别:
(1)转录时只有一条DNA链为模板,而复制时两条链都可作为模板;
(2)DNA-RNA杂合双链不稳定,RNA合成后释放,而DNA复制叉形成后一直打开,新链和母成子链;
(3)RNA合成不需引物,而DNA复制需引物;
(4)转录的底物是rNTP,复制的底物是dNTP;
(5)聚合酶系不同
2.细菌的RNA聚合酶作用特点:
1.DNA为模板2.不需引物,两游离NTP或一游离NTP与RNA链聚合.3.3'
-OH与5'
-P聚合形成磷酸二酯键。
4.方向:
5'
→3'
3.真核生物的转录和原核转录的不同点:
1.真核mRNA单顺反子(singlecistron),原核生物为多顺贩子(multicistron);
2.原核只有一种RNA聚合酶,而真核细胞有三种聚合酶,且高度分工;
3.真核的转录有很多蛋白质因子的介入;
4.启动子的结构特点不同,真核有三种不同的启动子和有关的元件;
顺式作用元件;
反式作用元件;
5.真核基因转录水平的调控多以正调控为主
4.真核生物RNA聚合酶一般特点:
1、结构非常复杂;
2、结构具有相似性;
3、3类RNAPol都有几种共同的亚基
5.结构域(structuraldomain)是介于二级和三级结构之间的另一种结构层次。
所谓结构域是指蛋白质亚基结构中明显分开的紧密球状结构区域,又称为辖区。
6.异质性是指性质上的多样性或缺乏一致性的不同成分的组合.异质性是生物在自然界中的共同特征之一,也是生物在自然界中存活的重要保证.异质性是达尔文进化论及物种多样性的基础。
7.启动子(promoter):
RNA聚合酶识别、结合和开始转录的一段DNA序列。
8.增强子:
是增强启动子转录活性的特异DNA序列。
(远离转录起始点,位置灵活,其作用与启动子相互依存)
9.沉默子:
对基因转录起阻遏作用的特异DNA序列,属于负性调控元件。
第九章RNA转录后的剪接与加工
1.断裂基因(interruptedgene):
对一个可表达为蛋白质的基因,如果其初始转录产物(前体mRNA)与有生物学功能的成熟mRNA相比,如其间含有不能编码为蛋白质的间隔序列,则这个基因称为断裂基因。
2.内含子(intron):
断裂基因中,转录但通过将两端的序列(外显子)剪接在一起而被去除的转录产物所对应的DNA片段。
3.外显子(exon):
断裂基因中,在成熟mRNA产物中存在的任何片段。
4.hnRNA(heterogeneousnuclearRNA):
不均一核RNA高等真核生物中,如果细胞核基因与其产物间在长度上存在差异,则其初始转录产物称之为hnRNA。
5.hnRNP:
核糖核蛋白颗粒hnRNA的物理结构是核糖核蛋白颗粒(hnRNP),颗粒中蛋白质包围着hnRNA,这种hnRNA和蛋白质组成的复合物称为hnRNP。
6.剪切体(spliceosome):
mRNA前体在剪接过程中组装形成的多组分复合物,主要由snRNA
和蛋白质因子组成。
7.核酶(Ribozyme)指本质为RNA或以RNA为主含有蛋白质辅基的一类具有催化功能的物质。
8.编辑(editing)指转录后的RNA在编码区发生碱基的加入,丢失或转换等现象。
9.原核生物tRNA的加工
tRNA前体的存在方式:
1.不同的tRNA串联排列;
2.多个相同的tRNA串联排列;
3.tRNA与rRNA混合串联排列。
修饰过程:
1.由RNA核酸内切酶在tRNA分子5`端切断;
2.由RNA核酸内切酶在tRNA分子3`端切断;
3.tRNA分子3`端添加-CCAOH;
4.核苷酸的修饰与异构化
10.真核细胞中rRNA的加工途径:
(1)切除5′端的前导序列;
(2)从41S的中间产物中先切下18S的片段。
(3)部分退火,形成发夹结构;
(4)最后修正。
11.内含子的剪接分三类:
1、自我的内含子:
I型和II型
2、蛋白质(酶)参与的内含子主要存在于tRNA中
3、依赖于snRNP的内含子真核细胞核的蛋白质
12.真核生物tRNA前体主要有以下几种加工方式:
(1)切断:
“斩头”,形成5′末端;
去尾,形成3′-OH末端。
。
(2)剪接。
(3)3’-末端-CCA序列添加:
缺-CCA的tRNA要用tRNA核酸转移酶加-CCA。
(4)化学修饰:
通过甲基化酶,硫醇酶,假尿嘧啶核苷化酶等进行修饰,如氨基酸臂的4-硫尿苷(4tu),D臂的2甲基鸟苷(2mG),TψC臂的假尿苷(ψ)和反密码子环上的2异戊腺苷(2ipA)。
13.真核tRNA的基因和原核不同:
(1)真核的前体分子tRNA是单顺反子,但成簇排列,基因间有间隔区;
(2)真核tRNA基因一般都比原核tRNA基因多得多,如酵母约有400个tRNA基因;
(3)tRNA的前体分子中含有内含子。
14.真核tRNA内含子的特点:
①位置相同,都在反密码子环的下游;
②不同tRNA的内含子长度和序列各异;
③外显子和内含子交界处无保守序列;
④内含子的剪切是依靠RNase异体催化;
⑤内含子和反密码子配对形成茎环。
15.hnRNA的结构的特点
(1)5′端有帽结构;
(2)3′端有poly(A)尾巴;
(3)帽结构后有3个寡聚U区,每个长约30nt;
(4)有重复序列,位于寡聚U区后面;
(5)有茎环结构,可能分布于编码区(非重复序列)的两侧;
(6)非重复序列中有内含子区。
16.5’帽子结构的功能:
1.有助于mRNA越过核膜;
2.保护5′不被酶降解;
3.使mRNA能与核糖体小亚基结合;
4.被蛋白质合成的起始因子所识别,促进蛋白质合成;
5.帽子结构对mRNA前体的剪接是必需的
16.hnRNA的剪接过程:
①snRNP与hnRNA结合成为剪接体。
②剪接体结构调整,U2和U6形成催化中心,发生转酯反应。
17.I型内含子的结构特点
1、分布广泛,在原核生物,真菌,噬菌体的核、叶绿体、线粒体的基因组中发现了1000多种GroupI内含子
2、具有保守的边界序列(5′U-G3′)和二级结构
18.II型内含子的剪接结构特点
(1)边界序列为5′↓GUGCG……YnAG↓;
(2)有6个茎环结构;
有分支点顺序(branch-pointsequence)
19.三类剪接反应总结:
按两步酯交换作用进行:
首先游离羟基进攻外显子1和内含子结合处,接着外显子1末端产生的羟基进攻外显子2与内含子结合处。
20.RNA剪接方式的分类和三种剪接机制(299)
21.编辑的生物学意义:
(1)校正作用;
(2)调控翻译;
(3)扩充遗传信息
第十章遗传密码
1.遗传密码的特点:
(1)遗传密码是三联体密码。
(2)遗传密码无逗号。
(3)遗传密码是不重迭的。
(4)遗传密码具有通用性。
(5)遗传密码具有简并性(degeneracy(synonyms)。
(6)密码子有起始密码子和终止密码子。
(7)反密码子中的“摆动”(wobble)
由一种以上密码子编码同一个氨基酸的现象称为简并(degeneracy),对应于同一氨基酸的密码子称为同义密码子(synonymouscodon)。
2.移码突变(frame-shiftmutation):
在mRNA中,若插入或删去一个核苷酸,就会使读码发生错误,称为移码,由于移码而造成的突变、称移码突变。
3.从mRNA5¢
端起始密码子AUG到3¢
端终止密码子之间的核苷酸序列,各个三联体密码连续排列编码一个蛋白质多肽链,称为开放阅读框架(openreadingframe,ORF)。
第十一章蛋白质的生物合成-翻译
1.蛋白质的生物合成步骤:
(1)翻译的起始核糖体与mRNA结合并与氨酰-tRNA生成起始复合物。
(2)肽链的延伸由于核糖体沿mRNA的5′端向3′端移动,开始了从N端向C端的多肽合成,这是蛋白质合成过程中速度最快的阶段。
(3)肽链的终止及释放核糖体从mRNA上解离,准备新一轮合成反应。
2.翻译:
指将mRNA链上的核苷酸从一个特定的起始位点开始,按每三个核苷酸代表一个氨基酸的原则,依次合成一条多肽链的过程。
3.遗传密码:
指mRNA上核苷酸排列顺序与蛋白质多肽链中的氨基酸排列顺序之间严格的对应关系。
4.密码子(codon):
mRNA上每3个相邻核苷酸编码多肽链中一个氨基酸,这三个核苷酸称一个密码子或三联体密码。
5.核糖体发挥生物学功能的5个基本部位
①mRNA结合部位;
②结合AA-tRNA部位(A位);
③结合肽基tRNA部位(P位);
④空载tRNA移出部位(E位);
⑤形成肽键的部位。
此外,还有用于起始和延伸的各种蛋白质因子结合部位。
6.蛋白质合成的过程:
氨基酸的活化翻译的起始肽链的延伸肽链的终止蛋白质前体的加工
7.翻译的起始,原核生物(细菌)为例:
成分①30S小亚基②50S大亚基③fMet-tRNAfMet④3个翻译起始因子(IF-l、IF-2和IF-3)
•⑤模板
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