分子生物学核心笔记

医学分子生物学 九阴真经

第一章～第八章 酶。然后再病毒RNA聚合酶的作用下以病毒基因组

基因genes：基因是负责编码RNA或一条多肽链DNARNA为模板合成出负链，在以负链为模板复制病毒片段，包括编码序列、编码序列外的侧翼序列及插入RNA，并以复制的病毒RNA和衣壳蛋白自我装配成序列。是决定遗传性状的功能单位。 为成熟的病毒颗粒。这些病毒称为单股正链RNA病结构基因structure

genes：基因中编码RNA或蛋白毒。2单股负链RNA病毒需要先合成与其互补的质的DNA序列称为结构基因。 MRNA：先以病毒基因组RNA为模板转录生成互补基因组genome：一个细胞或病毒的全部遗传信息。RNA，再以这个互补RNA作为mRNA翻译出遗传密（细胞或生物体的一套完整单倍体的遗传物质的总码所决定的蛋白质。3、双链RNA病毒基因组含有正、和。）真核生物基因组是指一套完整单倍体DNA（染负两条RNA链。4、部分RNA病毒基因组可以被反色体DNA）和线粒体DNA的全部序列，包括编码序转录为DNA：有一类特殊的单股正链RNA病毒，即列和非编码序列。 逆转录病毒，在这些病毒颗粒中带有依赖RNA的GT-AG法则：真核生物基因的外显子与内含子接头DNA聚合酶，即逆转录酶，能使RNA反向转录生成处都有一段高度保守的一致性序列，即：内含子5’DNA。逆转录病毒基因组一般包括三个基本的结构基端大多数是以GT开始，3’端大多是以AG结束。 因，即：gag,pol,env，分别编码核心蛋白、逆转录酶端粒：以线性染色体形式存在的真核基因组DNA末和膜蛋白。三、DNA病毒基因组有环状DNA分子和端都有一种特殊的结构叫端粒。该结构是一段DNA线性DNA分子。四、其他：形式多样、大小不一、序列和蛋白质形成的一种复合体，仅在真核细胞染色基因重叠；、动物/细菌病毒与真核/原核基因相似：内体末端存在。端粒DNA由重复序列组成，人类端粒含子；具有不规则的结构基因；基因编码区无间隔：一端是TTAGGG另一端是AATCCC. 通过宿主及病毒本身酶切；无帽状结构；结构基因没操纵子：是指数个功能上相关的结构基因串联在一有翻译起始序列。 起，构成信息区，连同其上游的调控区（包括启动子原核基因组的特点：一、原核生物基因组通常仅由一和操纵基因）以及下游的转录终止信号所构成的基因条环状双链DNA分子组成；二、操纵子结构是原核表达单位。所转录的RNA为多顺反子。 生物基因组的结构特点之一：原核生物的绝大多数结操纵元件：是一段能够被不同基因表达调控蛋白质识构基因按功能相关性成簇地串联排列与染色体上，构别和结合的DNA序列，是决定基因表达效率的关键成信息区，连同其上游的调控区（包括启动子和操纵元件。 基因）以及下游的转录终止信号构成一个基因表达单顺式作用元件：是指那些与结构基因表达调控相关、位，即操纵子结构。一个操纵子只含一个启动序列和能够被基因调控蛋白特异性识别和结合的特异DNA数个可转录的结构基因。在同一个启动序列控制下，序列。包括启动子、上游启动子元件、增强子、反应操纵子可转录出多顺反子mRNA。三、基因密度非常元件和poly(A)加尾信号。 高，基因组序列中编码区所占的比例较大。可表达基反式作用因子：是指真核细胞内含有的大量可以通过因约50%，大于真核生物小于病毒。重复序列很少。直接或间接结合顺式作用元件而调节基因转录活性四、在原核生物基因组中的非编码区内主要是一些调的蛋白质因子。 控序列。五、基因一般是连续的，无内含子；六、细启动子：是能够被RNA聚合酶特异性识别并与其结菌基因组中的可移动成分能产生转座现象。 合并开始转录的核苷酸序列。（TATAbox、CAATbox、转座因子的类别和遗传效应：细菌基因组中的可移动GCbox） 成分能产生转座现象。1、原核生物转座因子可以分增强子enhancer：是一段短的DNA序列，其中含有为：插入序列、转座子、Mu噬菌体。2、转座因子的多个作用元件，可以特异性地与转录因子结合，增强几个遗传效应。①转座因子的转座不是本身的移动，基因的转录活性。它可位于被增强的转录基因的上游而是由转座因子复制出一个新的拷贝转移到基因组或下游，也可相距靶基因较远。 中的新位置上去。②新的转座因子转到靶点后，靶点多顺反子mRNA(polycistronic mRNA)即每一个序列会倍增为两个靶点序列，并分别排列在转座因子mRNA分子带有几钟蛋白质的遗传信息（来自几个结的两侧，形成同向重复序列。③在转座过程中能够形构基因），利用共同的启动子及终止信号，组成“操成共同体。④转座因子转座后能促使染色体畸变。⑤纵子”的基因表达调控单元。 转座因子可以从原来的位置上切除，这个过程成为切病毒基因组的特点：一、：种类单一；病毒的核酸通离。⑥转座可引起插入突变。⑦给受体基因组增添了常是DNA分子或者是RNA分子。二：RNA病毒基新的标志基因。 因组有单、双链和正、负链之分。根据是否可以作为真核基因组的特点：①真核生物基因组远大于原核生mRNA模板，指导蛋白质合成，分成正链RNA病毒物基因组，结构复杂，基因数庞大，具有多个复制起和负链RNA病毒两大类。1、单股正链RNA病毒基点；②基因组由染色体DNA和染色体外DNA组成。因组可以作为mRNA行使模板功能：病毒颗粒中的③真核基因为单顺反子，而细菌和病毒的结构基因多RNA进入宿主细胞后，可直接作为mRNA，翻译出为多顺反子；④基因组中非编码区多于编码区；⑤真所编码的蛋白质，包括衣壳蛋白和病毒的RNA聚合核基因多为不连续的断裂基因，由外显子和内含子镶

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嵌而成；⑥存在大量的重复序列；⑦功能相关的基因DNA损伤修复机制：1、某些DNA损伤可以直接修构成各种基因家族；还存在一些假基因⑧存在可移动复：DNA断裂口可以直接修复；二聚体可被光复活的遗传因素；⑨体细胞为双倍体，而精子和卵子为单酶直接修复；烷基化碱基可以直接修复。2、切除修倍体。 复是细胞内最普遍的修复方式：过程①识别：DNA转座子（transposon,Tn）这是一类长度在2000～特异内切酶或糖苷酶识别DNA损伤位点；②切除：20000bp之间较大的转座因子，如Tn1681 Tn420.它们在损伤位点的5’上游切断DNA链，沿5’-3’方向逐步除了带有与转座有关的基因以外，还带有其他基因，切除DNA损伤部分③合成：DNA聚合酶在缺口处催如Tn903 Tn5带有卡那霉素抗药基因等。 化DNA合成并沿5’-3’方向延伸④连接：在DNA连质粒plasmid:是存在于细菌 染色体外的、具有自主接酶的作用下，新合成的DNA片段与原来的DNA复制能力的环状双链DNA分子。 链连接。切除修复可分为单个核苷酸切除修复和核苷卫星DNA：是出现在非编码区的串联重复序列。其酸片段切除修复。3、重组修复是DNA损伤较多时的特点是具有固定的重复单位，该重复单位首尾相连形修复方式4、SOS修复是DNA损伤严重时的应急性成重复序列片段，通常存在于间隔DNA和内含子中。修复方式。5、细胞周期检查点控制是真核生物诱导串联重复序列是形成卫星DNA的基础。分类：大卫修复的主要机制

星DNA、小卫星DNA、微卫星DNA。 基因表达：是指生物基因组中结构基因所携带的遗传回文结构：在DNA链上，两个拷贝反向串联在一起，信息经过转录、翻译等一系列过程，合成特定的蛋白中间没有间隔序列。 质，进而发挥其特定的生物学功能和生物学效应的全RFLP：即限制性片段长度多态性，个体之间DNA过程。

的核苷酸序列存在差异，称为DNA多态性。由于碱ρ因子依赖性和非依赖性两种机制介导转录的终止：基组成的变化而改变了限制性内切酶的酶切位点，从1、不依赖ρ因子的终止子有两个重要特征：①一个而导致相应的限制性片段的长度和数量发生变化，称反向重复序列，使RNA末端形成一个发夹结构②在信为RFLP。 息链上有一连串的T，因而RNA末端发夹结构之后紧多基因家族multigene family：核苷酸序列或编码产接着出现一串U，RNA/DNA杂交分子的rU-dA碱基对物的结构具有一定程度同源性的基因，其编码产物常结合力较弱，当发夹结构形成时，RNA聚合酶停止移具有相似的功能。 动，RNA链从DNA上脱落。

假基因pseudogene与某些有功能的基因结构相似，2、有一些基因的RNA转录终止阶段依赖ρ因子。当但不能表达基因产物的基因。 RNA聚合酶移动至终止子部位时，ρ因子与其结合，引起DNA损伤的因素及机制： 并发挥ATP酶和解链酶活性，使RNA与DNA分离，

1、紫外线引起DNA损伤：①形成胸腺嘧啶二聚体②转录过程终止。

引起DNA之间的交联、DNA与蛋白质的交联、甚至原核生物的tRNA转录后的加工：1、剪切作用将多DNA链的断裂。 顺反子初级转录产物分离并切除多余序列；2、有些 2、电力辐射引起DNA损伤：①可导致碱基变化：tRNA分子在3’端需要修复或添加CCA序列；3、通由.OH自由基引起，包括DNA链上的碱基氧化修饰、过某些碱基的化学修饰在tRNA分子中形成希有碱过氧化物的形成、碱基环的破坏和脱落等②可导致脱基。蛋白质编码区（开放阅读框ORF）:在mRNA的氧核糖的变化：脱氧核糖分解，最后可引起DNA链核苷酸序列中，有一段序列是一个特定蛋白质多肽链断裂。③可导致DNA断裂：使脱氧核糖破坏或磷酸的序列信息，这一段核苷酸序列从起始密码子开始、二酯键断开。④引起DNA链交联：包括DNA-DNA倒终止密码子结束，称为蛋白质编码区或开放阅读链间链内交联和DNA-蛋白质交联。 框，此段核苷酸序列决定蛋白质的一级结构。

3、烷化剂引起DNA损伤：①烷化剂导致碱基烷基化SD序列：mRNA起始密码子AUG上游8～13个碱②烷化剂导致碱基脱落③烷化剂导致DNA断链④烷基处存在的一段特定的核苷酸序列，该序列称为SD化剂导致DNA链交联 序列，是mRNA的起始密码子之所以能与小亚基定

4、碱基类似物、修饰剂引起碱基对的改变 位结合的关键。SD序列与小亚基中16SrRNA3’端的

5、其他因素：丫啶类化合物引起碱基插入和碱基缺序列互补，当mRNA与小亚基结合时，SD序列与失；氧自由基。 16SrRNA3’端的互补序列配对结合，使起始密码子定

6、DNA也会产生自发性损伤：①DNA复制时产生位于翻译起始部位。

碱基错配；②DNA修复使产生碱基错配；③碱基自真核生物mRNA的加工：1、甲基化鸟苷酸以5’端磷发改变导致DNA损伤：互变异构位导致DNA突变；酸基团连接mRNA5’端形成帽子结构。2、多聚腺苷脱氨基作用导致DNA突变；碱基丢失导致DNA突酸的加入形成mRNA的3’尾。3、mRNA前体经剪接变。 过程除去内含子序列。4、mRNA分子中的少数碱基DNA损伤（突变）可分为：链内共价交联、链间共可被甲基化。5、RNA编辑：是通过对mRNA的加价交联、DNA链断裂、碱基突变（转换和颠换）、插工使遗传信息在mRNA水平上发生改变。 入或缺失、DNA重组等。 时间特异性：在多细胞生物从受精卵到组织、器官形

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成的各个不同发育阶段，相应基因严格按照一定时间互相制约。