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分子生物学知识框架

分子生物学结构分子生物学部分绪论①总述:进化论、细胞学说、生化遗传学、DNA的发现②分子生物学:定义、研究内容(四方面)③发展史:里程碑④三个相关学科:生物化学、细胞生物学、遗传学⑤中心法则:经典、现代ⅠDNA①结构:碱基比率、配对规则、种数(4n)、0.34nm的应用(碱基对M/2x,长度0.34×M/2x) ⑪三类DNA(ABZ):结构、形成、特点及Z-DNA的作用⑫质粒超螺旋:正负超螺旋定义、转化、意义、计算、主要以负超螺旋存在⑬其它:0.34nm的计算、※DNA稳定因素(PO43-)与Tm、Z-DNA不稳②性质⑪复性:五条件、机制(Cot曲线)、三个吸光度⑫修饰:甲基化(ACG)⑬变性:DNA碱性全变性、90O C以上全变性增色37%、增色效应(Tm)⑭水解:酸(PH<1,=4,甲基化DNA酸水解用处);碱(RNA PH:13,11,DNA去碱基易)酶(内切、外切)⑮DNA稳定因素:对应核苷酸的P同电相斥、Na+、Tm⑯分子伴侣:作用、分类(热休克蛋白、伴侣素)、作用机理(四条)Ⅱ tRNA①形成:转录成三类,3‘去尾,5’斩头,化学修饰成稀有碱基(I、ψ)②二级结构:四个臂(受体臂、反密码子臂、D臂、TψC臂),多余臂(2类),tRNA长度决定因素(D臂、多余臂)③三级结构:特点、二三级氢键、两个双螺旋、转折处()、两端点()受体臂与反密码子臂距离远及原因④功能:转运氨基酸(受体臂3‘-CCA)、解读密码子(反密码子臂)⑤种类:tRNAi/tRNAe(起始/延伸),同工tRNA(定义)tRNA性质由反密码子决定Ⅲ核糖体①核糖体的细胞学知识:见细胞生物学②三个位点:A、P、E作用③原核30S小亚基上16SrRNA反SD序列:结构(3ˊ富含嘧啶区GAUCACCUCCUUA)、作用Ⅳ mRNA①真原核比较:帽、尾、单多顺反子、起始密码子个数原核有三个起始密码子(AUG>GUG>UUG)、T1/2、原核特有SD序列②真核mRNA三类帽:0、1、2类定义③原核mRNA的SD序列:5‘,作用,结构Ⅴ蛋白质与核酶①结构域:②分子伴侣:分类、作用机制③核酶:定义、分类(剪接、剪切)剪切分三类:锤头、发夹、丁肝病毒核酶基因组学部分Ⅰ染色体①观察:有丝分裂中期光学显微镜可见②功能:遗传载体③作为遗传物质所需四要素:稳定、半保留复制、产生蛋白质、可变异Ⅱ真核基因组①组成:DNA(或RNA)+Protain(组、非组)②DNA:C值与C值反常现象、三序列(不重复、中度重复、高度重复)占序列比例,单/多拷贝③组蛋白:六种、特征(保守、特例、氨基酸不对称、修饰、H5-赖氨酸)④非组蛋白:三种常见,DNA结合蛋白的定义⑤真核基因组结构基础--核小体⑪组成:200bpDNA+八聚体⑫八聚体:2×(H2A+H2B+H3+H4)⑬结构:颗粒(八聚体+120bpDNA链,直径10nm,DNA链绕1.65圈)连接DNA(80bpDNA链+H1,H1作用)是负超螺旋⑥染色单体:螺线管、螺旋n倍⑦端粒与端粒酶⑪端粒:真核基因组末端,功能(防真核基因组末端结合)⑫端粒酶:反转录酶、功能(反转录成端粒、连接后随链所得的冈崎片段)、反转录机理(Ⅲ原核基因组①真原核基因组比较:大小(真核大,原核小)复杂度(断裂/连续、大多为调控/表达区、重复序列/重叠基因)复制(真核多向,原核单向)转录(单顺反子/多顺反子)真核特殊(DNA多态性、端粒)②真原核基因表达的比较:复制、表达连续性及机理Ⅳ真核基因组结构①hnRNA内含子:GU-AG法则,3‘嘧啶区,5‘保守区、3’上游18-50处的保守区②启动子:核心(TATA,决定转录起始位点)、识别RNA聚合酶(CG、CAAT,决定转录起始频率)③增强子:定义、结构、作用机制、特点、代表(β-珠蛋白基因)④终止子:两类(依赖/不依赖ρ因子)、结构特点、作用机理、穷追模型Ⅴ原核基因组结构①启动子:-35区(识别RNA聚合酶),-10区(结合RNA聚合酶)Ⅵ基因组学①几个定义:重叠基因、断裂基因、基因家族、基因簇、超基因家族、假基因、管家基因、奢侈基因、组织特异性基因②顺式与反式作用因子:⑪顺式作用元件:定义,启动子、增强子、沉默子⑫反式作用元件:定义,转录复合物③人类基因组计划:④比较基因组学:基因表达部分ⅠDNA复制①半保留复制:定义、意义、发现(N14N15)②半不连续复制:前导链、后随链、冈崎片段、过程、实验证明(电泳、30s)③复制起点:复制叉、复制子、复制起点特征④复制方式:线性-眼形,环状-3种(θ型、滚环型、D环型;各对应DNA种类、机制)⑤复制方向、速度:三种,以定点反向等速为主⑥复制所需酶、蛋白:拓扑异构酶(两类)、解旋酶、SSB(作用);引发酶;DNA聚合酶(见下)、DNA连接酶※DNA聚合酶:原核:Ⅰ→Ⅴ结构与功能(聚合酶活性、外切酶活性),Ⅲ最主要真核:αβγωδ,αδ最主要功能总结:与连接酶共同作用(合成子链、损伤修复校正、补冈崎片段的连接处)⑦原核DNA复制过程及酶的作用:DNA解旋(三种酶)→引发(引物的作用)→延伸→终止⑧复制特点:子链复制方向:5’→3‘,原核、真核连续性⑨复制的调控:⑪原核:复制叉多少决定起始频率,起始频率直接调控因子—RNP⑫真核:三个水平(细胞周期、染色体、复制子)Ⅱ DNA损伤与修复①损伤:三种(紫外线、脱氨、甲基化、氧化机制,对应修复法):碱基异常(U-G、T-G)②变异:基因突变基础、突变类型、突变后果③修复:切除(碱基、核苷酸),错配(Dam、5‘GATC3’),重组(先复制后修复),直接(光修复、去甲基化),SOS();各修复机理(所需酶)Ⅲ DNA转录与逆转录①转录的定义:转录、转录单元②转录特点:不对称(正负链定义、负链为模板,多基因DNA正负链相间);连续单向(mRNA5‘→3’);有起始终止位点(启动子、终止子定义);能力(双链强于单链及原因);不需完全解链③转录起始位点:定义、上下游表示法(-n/+n);原核启动子(-10区、-35区结构、功能,两区最佳间距)、真核启动子(TATA区、CAAT区、GC区结构、功能);启动子的上升/下降突变④转录所需酶、复合物:RNA聚合酶(见下);复合物(转录因子定义、分类、结构与功能)※RNA聚合酶:真核:ⅠⅡⅢ(对应三种内含子),Ⅱ最主要,对应三种RNA(rRNA、hnRNA、tRNA),对α-鹅膏蕈碱敏感度(三类)原核:(α2ββˊ)σ:α2ββˊ为核心酶,ββˊ与原核启动子识别、结合,σ协助ββˊ与原核启动子识别※σ因子:结构、作用机理;ρ因子:结构⑤转录过程概述:识别→起始→延伸→终止(各步定义)⑥转录过程详解:⑪RNA聚合酶对启动子区的识别:原核(-35区);真核(CAAT、CG区)⑫RNA聚合酶与启动子的结合:原核(-10区);真核(需转录因子形成复合体相互作用使酶与启动子结合TAAT区)不需引物⑬转录的延伸:RNA聚合酶催化下合成RNA链。

先合成一段>9/<9的片段→继续/停止转录⑭转录的终止:两类终止(依赖/不依赖ρ因子)【见基因组学部分】;抗终止(定义、两方式)⑦增强子、终止子:见基因组学部分⑧转录的调控:见基因表达调控部分⑨RNA的转录后加工:⑪真原核mRNA比较:见基因组学部分⑫hnRNA内含子:见基因组学部分⑬mRNA的剪接:剪接因子及作用(U1SnRNP、U1Sn0RNA、U2AF、U4-U5-U6-SnRNP三聚体),SnRNA(U1-U10),变位剪接(跳过某特殊剪接位点)※三类rRNA内含子的剪接:对应三类RNAPol、用于、两次转脂及后处理(机理)、⑭RNA的编辑:定义(加、减、换一位)、两机制(甲基化、脱氨)、意义⑮RNA的再编码:定义、三方式(+1/-1移码、核糖体跳跃、终止子通读)⑯RNA的化学修饰:方式种类、产物、适用于SnoRNA上的Dbox:甲基化酶结合位点⑩转录的抑制:抑制物种类(利福平、利迪链霉素、放射线素D、α-鹅膏蕈碱)、作用位置Ⅳ DNA翻译①综述:几个定义(三联子密码、可读框);起始密码子:AUG,原核三个;三个终止密码子(学名、使用频率UAA>UGA>UAG)②三联密码子:破译过程(推理、验证、破译技术);性质【普遍与特殊性、连续与方向性、摆动性(摆动假说、tRNA可识别密码子数)、简并性(简并、同义密码子及特点、与氨基酸出现率关系精氨酸例外)、偏好性】③翻译(蛋白合成)机制:起始(真原核起始因子)→延长(真原核延长因子)→终止(真原核释放因子)④蛋白前体加工⑪N端起始氨基酸的切除:fMet在脱甲酰化酶作用下脱甲酰基,在肽链合成完成前剪切,有些病毒切除后成多段功能蛋白⑫二硫键的形成:半胱氨酸间成二硫键→胱氨酸→蛋白质⑬修饰:磷酸化、糖基化、甲基化⑭切除非功能区:⑮蛋白折叠:见结构分子生物学部分分子伴侣⑤蛋白的转运与降解:见分子笔记(中)P31⑪翻译-转运同步机制:适用于原核生物;信号肽(定义、特点);信号肽假说;几个结论;SRP和DP的作用⑫翻译后转运机制:适用于真核生物线粒体、叶绿体蛋白转运;线粒体蛋白转运【过程特征、前导肽(转运过程、特性)】;叶绿体蛋白转运【过程特征、叶绿体定位信号肽(两部分、小亚基前体)】⑬核蛋白的转运:⑭蛋白降解:大肠杆菌Lon();蛋白质半衰期();泛蛋白(真核蛋白降解、结构、机理);N端结构与蛋白稳定性(赖精不稳)⑥翻译的抑制:抗生素(氯霉素、四环素、链霉素、新霉素、卡那霉素)、竞争氨酰tRNA类似物(嘌呤霉素)青霉素、红霉素作用机理※真原核mRNA与核糖体的结合的区别:真核:帽蛋白作用下使5‘帽与核糖体小亚基结合原核:SD序列与16SrRNA结合Ⅴ DNA转座①几个定义:转座、转座子②发现:1940,玉米实验③转座子结构:有独立复制、移动基因④两类转座子:插入型(IS)(两端反向重复序列)、复合型(IS-功能基因-IS)⑤TnA家族及其它:⑥转座机制:复制型、非复制型、过程⑦转座遗传效应:插入突变、产生新基因、染色体畸变、生物进化、发生频率低基因调控部分Ⅰ基因表达与调控总述①定义:基因表达、基因表达的调控②基因表达的时间性与空间性:真核不连续,原核连续③基因表达类型:组成型(定义、管家基因);适应型(定义、奢侈基因)④调控的分类:正控、负控;阻遏、诱导Ⅱ原核基因调控①转录水平的调控—乳糖操纵子学说⑪操纵子结构:PI…POZYA、I、O、Z、Y、A作用⑫核心思想:I编码阻遏蛋白与O结合,阻碍ZYA三基因表达;ZYA编码三种酶,用于消化乳糖※Z、Y、A对应的三种酶及功能:Z-β半乳糖苷异构酶;Y-β半乳糖苷透过酶;A-β半乳糖苷乙酰基转移酶⑬只有乳糖时:乳糖在Z酶催化下成异构乳糖,异构乳糖在Y酶催化下进入基因组,与O 区上的阻遏蛋白结合,使阻遏蛋白脱离O区,使ZYA可表达※异构乳糖是效应物※两个矛盾:定义、解释(阻遏蛋白与O区非共价结合,不稳)⑭有葡萄糖、乳糖时(代谢产物阻遏作用):虽然可通过上述机理使阻遏蛋白脱离O区,但葡萄糖分解产物可与O结合,阻碍ZYA表达※降解物敏感型操纵子:定义⑮CAMP-CRP调控:CAMP定义;正调控机理;抗解链蛋白的阻遏②转录终止水平的调控—色氨酸操纵子学说⑪细菌SOS应急反应:⑫弱化作用:弱化子结构(前导区,10、11位为色氨酸密码子,表达出前导肽)※转录的弱化作用:作用于前导肽的翻译合成过程前导肽合成受tRNA Trp影响:10、11位为色氨酸密码子,翻译过程中,色氨酸浓度影响核糖体在mRNA上的移动速度(见下)当色氨酸少时:tRNA Trp少→核糖体在10、11位移动速度小→4区转录完后,核糖体到1区(10、11位之间)→2区与3区配对→继续转录色氨酸操纵子,自己继续合成色氨酸当色氨酸多时:核糖体在10、11位移动速度快→4区转录前,核糖体已到2区→2区与3区不能配对→3区与4区配对成茎环终止结构→色氨酸操纵子转录停止→不自己继续合成色氨酸⑬安慰性诱导物:定义、举例⑭魔斑:定义、产生原因③翻译水平的调控⑪反义RNA的调控:阻碍核糖体与mRNA结合⑫调节蛋白的调控:竞争mRNA的核糖体结合位点Ⅲ真核基因调控①染色质水平调控⑪转录活跃区结构变化的调控:⑫甲基化调控:⑬组蛋白乙酰化调控:②转录水平的调控⑪转录因子DNA结合域:⑫转录因子转录激活域:③转录后加工:见转录④翻译水平调控:⑪mRNA稳定性因素:5‘帽,3‘尾,去稳定元件,SiRNA(小干扰RNA,双链,特异降解mRNA)⑫翻译起始的调控:⑤翻译后水平加工:见翻译。

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