分子复习提纲
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1. 原核基因组与真核基因组（prokaryotic genomes and eukaryotic genomes）
大小（size）
基因结构（gene structure: continuous coding sequences, split genes）
非编码序列（non-coding sequences: repeated sequences, introns）
细胞器基因组（organelle genomes: mitochondrial genomes, chloroplast genomes）
（部分基础概念见手写版笔记：
基因组，染色体组，分类及各类英文名称，C值佯谬，大小单位）
Size:
原核生物的genome size一般都比较小，且变化范围也不大（最大/最小约为20）。由于原核生物基因组中的非基因DNA（non-genic DNA）的含量较少，因此它们的基因组大小与其所。、含的基因数目是相对应的；
真核生物的genome size一般要比原核生物的大很多，且变化范围也很大
Structure:
类核基因组：环状，较小；通常由单拷贝或低拷贝（low-copy）的DNA序列组成；基因排列紧密，较少非编码序列 —— “streamlined”
核基因组：多线状；大小一般要比类核基因组大好几个数量级，且变化范围很大；有大量的非编码序列（重复序列、内含子等）
Non-coding sequences:
非编码序列(non-coding sequences)
⑴非编码的重复序列（核基因组）
局部分布的重复序列（localized repeated sequences）：
串联式（tandem）的高度重复序列（highly repeated sequences）：重复单位的长度从几bp到 几百bp，可重复几十万次或更多，常见于着丝粒、端粒和异染色质区域；
散布的重复序列(dispersed repeated sequences)：
短的散布式重复序列（short interspersed elements, SINEs）：500 bp以下，可重复105次或更多，很多SINEs都是反转录转座子（retroposon）
长的散布式重复序列（long interspersed elements, LINEs）：5 kb以上，可重复104次或更多，很多LINEs也是与反转录转座子相关的序列
⑵内含子（intron）：I 类（group I intron）；II 类（group II intron）；III 类（group
III intron）；核mRNA内含子（nuclear mRNA intron），即剪接体内含子（spliceosomal intron）；核tRNA内含子（nuclear tRNA intron）；古细菌内含子（archaebacterial intron）
organelle genomes:
线粒体基因组：在不同类型的生物（多细胞动物、高等植物、原生动物、藻类、真菌）中变化很大。多细胞动物：细小、致密，没有或很少非编码序列；高等植物：复杂、不均一，比动物的大得多；原生动物、藻类、真菌：或偏向于动物型，或偏向于植物型，但又有其各自的独特之处
叶绿体基因组：比较均一，85 ~ 292 kb（大部分都在120 ~ 160 kb之内）
2. 转录（transcription）
（1）RNA聚合酶（RNA polymerase）
原核生物：1种，全酶（holoenzyme）由核心酶与亚基组成，亚基的作用
真核生物：3种，由多个亚基组成 Polymerase I: large rRNA precursor
Polymerase II: mRNA precursors, snRNAs
Polymerase III: tRNA precursors, 5S rRNA precursor, U6, etc.
1. 转录机器（装置）（transcription apparatus）
（1）RNA聚合酶（RNA polymerase）
细菌RNA聚合酶
（40 kD）
（155 kD）， ‘（160 kD）
（32 ~ 90 kD）
E. coli RNA聚合酶
核心酶（core enzyme）：， ‘，2
全酶（holoenzyme）： ， ‘，2 ，
： specificity factor
真核生物的RNA聚合酶
⑴RNA聚合酶I（polymerase I）：位于核仁
RNA聚合酶II （polymerase II）：位于核质
RNA聚合酶III （polymerase III）：位于核质
三种RNA聚合酶对转录抑制剂的反应
-鹅膏蕈碱（ -amanitin）：抑制polymerase II（低浓度）；抑制polymerase II 和polymerase
III（高浓度）
放线菌素D（actinomycin D）：抑制polymerase I
（2）真核RNA聚合酶的亚基组成
Polymerase I、II、III都由多个亚基组成
均有两个较大的亚基（> 100 kD）
另有多个较小的亚基（大部分 < 50 kD）
三种聚合酶都有一些共有亚基（common subunit）
以酿酒酵母 (Saccharomyces cerevisiae) 的Pol II为参照：Rpb5、Rpb6、Rpb8、Rpb10、Rpb12
RNA聚合酶II的结构
有12个亚基（Saccharomyces cerevisiae中）
Rpb1、 Rpb2、 Rpb3、 Rpb4、 Rpb5、 Rpb6、 Rpb7、 Rpb8、 Rpb9、 Rpb10、 Rpb11、
Rpb12（Rpb: RNA polymerase B (II)）
①核心亚基（core subunits）
Rpb1, Rpb2, Rpb3，对聚合酶的活性必不可少
分别与原核RNA聚合酶的’, 和亚基同源，且功能也基本相同（Rpb3在聚合酶中也是有2个拷贝）
②共有亚基（common subunits）
与Rpb5, Rpb6, Rpb8, Rpb10, Rpb12相应的亚基，在3种 RNA聚合酶中都存在
在3种聚合酶中都存在，说明它们是起着十分重要的作用，但具体的功能不很清楚
③非必需亚基（nonessential subunits）
Rpb4, Rpb9，其基因的突变体在正常温度下仍有活力，但在较高或较低温度下则失去活力
Rpb4和Rpb7（必需的亚基）与启动子的识别有关（有点像因子）
Rpb9的功能不甚清楚
④Rpb7和Rpb11：另类亚基（不属于上述3类） RNA聚合酶的活性所需（Rpb7与启动子的识别有关）
核心亚基Rpb1的特殊之处：
不均一性（heterogeneity）
在细胞内，有210 kD和240 kD两种形式（IIa和IIo）；在体外，还有180 kD这种形式（IIb）
与对-鹅膏蕈碱的敏感性有关
RNA聚合酶II的结构
在体内，含IIa的聚合酶II为RNA polymerase IIA；含IIo的聚合酶II为RNA polymerase IIO
RNA polymerase IIA是与启动子结合时的形式
RNA polymerase IIO是延伸时的形式
（2）顺式作用元件与反式作用因子（cis-acting elements and trans-acting factors）
启动子（promoters）、增强子（enhancers）为顺式作用元件
原核启动子：-10 box (Pribnow box), -35 box
真核启动子：I类， II类，III类
增强子：较多在真核生物中存在
转录因子（transcription factors）为反式作用因子，真核基因的转录需反式作用因子
通用转录因子： I类， II类，III类
基因特异转录因子（激活子）
（2）启动子（promoter）
聚合酶的结合位点（binding site），一般位于转录起始位点上游
RNA聚合酶与启动子的结合（RNA polymerase/promoter binding）
Closed promoter complex变成Open promoter complex，转录才能开始
Promoter structure
共有序列（consensus sequence）
-10 box（Pribnow box）：解链
-35 box：识别
-10 box与-35 box的最佳距离为17 1 bp
下调突变（down mutation）上调突变（up mutation）
UP element （上游元件）
在核心启动子上游的一段富含AT的序列
与RNA聚合酶的α亚基相互作用
一些强启动子的额外元件
E. coli 编码 rRNA 的 rrn gene 中的UP element可提高数十倍表达效率
真核生物的通用转录因子：真核RNA聚合酶仅靠自身不能与启动子结合， 它们需要转录因子（主要是蛋白质）的协助
转录因子有两类
通用转录因子（general transcription factors）：通用转录因子能使聚合酶结合到启动子上， 形成预起始复合体（preinitiation complex），包括形成开放的启动子复合体（open promoter
complex），但只能导致基础水平 的转录
基因特异转录因子（gene-specific transcription factors）
（1）II类因子（class II factors）
Polymerase II 转录所需的通用转录因子
