分子診斷第一章至第13章

1、第一章緒論分子生物學(xué)的定義：分子生物學(xué)（molecular biology）是研究核酸、蛋白質(zhì)等生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能，并從分子水平上闡述核酸與蛋白質(zhì)、蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)之間相互作用的關(guān)系及其基因表達調(diào)控機制的一門學(xué)科。廣義分子生物學(xué)：包括對核酸、蛋白質(zhì)等生物大分子結(jié)構(gòu)與功能的研究，以及從分子水平上闡明生命的現(xiàn)象和生物學(xué)規(guī)律。狹義分子生物學(xué)：偏重于核酸的分子生物學(xué)。主要研究基因或DNA結(jié)構(gòu)與功能、遺傳信息的表達及其調(diào)控機制等，也涉及到這些過程中相關(guān)蛋白質(zhì)和酶的結(jié)構(gòu)與功能的研究。分子生物學(xué)研究的內(nèi)容：按照狹義分子生物學(xué)的定義，可將現(xiàn)代分子生物學(xué)的研究內(nèi)容概括為：1.基因與基因組的結(jié)構(gòu)與功能。2.遺傳

2、信息的傳遞。3.基因表達調(diào)控機制。4.基因工程。5.結(jié)構(gòu)分子生物。現(xiàn)代分子生物學(xué)的發(fā)展：DNA重組技術(shù)：工具酶的發(fā)現(xiàn)、DNA的體外連接、載體的構(gòu)建。核酸分析技術(shù)：核酸雜交技術(shù)、DNA序列分析技術(shù)、PCR技術(shù)?；蚪M研究：人類基因組計劃、模式生物基因組?；虮磉_調(diào)控：操縱子調(diào)控機制、真核基因調(diào)控方式、小分子RNA的研究。細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)研究：G蛋白偶聯(lián)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、各種受體分子的研究。技術(shù)應(yīng)用成果：癌基因的發(fā)現(xiàn)、轉(zhuǎn)基因技術(shù)、基因診斷和治療、生物藥物生產(chǎn)。分子生物學(xué)發(fā)展趨勢：功能基因組學(xué)蛋白質(zhì)組學(xué)生物信息學(xué)。醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)定義：定義：主要研究人體生物大分子的結(jié)構(gòu)、功能、相互作用及其同疾病發(fā)生、發(fā)展的關(guān)系。

3、研究內(nèi)容：主要研究人體發(fā)育、分化和衰老、細胞增殖調(diào)控、三大功能調(diào)控系統(tǒng)（神經(jīng)、內(nèi)分泌和免疫）的分子生物學(xué)基礎(chǔ)；基因結(jié)構(gòu)異常或調(diào)控異常與疾病發(fā)生、發(fā)展的關(guān)系；基因診斷、治療和預(yù)防；生物制藥。在基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用：在分子水平上對人的生理功能和病理機制進行研究；出現(xiàn)新的邊緣學(xué)科分子生理學(xué)、分子藥理學(xué)、分子病理學(xué)、分子遺傳學(xué)、分子免疫學(xué)、分子病原學(xué)、分子腫瘤學(xué)、分子遺傳學(xué)、分子神經(jīng)科學(xué)等；各學(xué)科在分子水平上進行整合的趨勢；形成“反向遺傳學(xué)”研究途徑。在疾病診斷中的應(yīng)用：以核酸、蛋白質(zhì)為分析材料；應(yīng)用分子生物學(xué)技術(shù)分析基因結(jié)構(gòu)、表達變化及功能改變；檢測疾病基因的存在及狀態(tài)；對遺傳性疾病、傳染性疾病、腫瘤及

4、其他分子疾病進行診斷。在臨床治療中的應(yīng)用：正?；?qū)爰毎娲蜓a充缺陷基因；疾病基因的封閉、敲除；非目標(biāo)基因產(chǎn)物的協(xié)同作用。分子診斷的理論基礎(chǔ)：病原生物與感染性疾?。?= 1 * GB3 病原生物基因在人體內(nèi)的復(fù)制 = 2 * GB3 病原生物基因與人體染色體整合，致宿主基因結(jié)構(gòu)異常。基因變異與分子疾?。夯蜃儺悾簡位蚣膊?、多基因疾病、線粒體遺傳病、惡性腫瘤?；蚨鄳B(tài)性分析：疾病診斷和遺傳咨詢、器官移植配型和個體識別、多基因病的診斷、基因定位和疾病相關(guān)性分析?；虮磉_異常：mRNA表達量異常、mRNA轉(zhuǎn)錄及加工缺陷。第二章 核酸的結(jié)構(gòu)和功能核酸：是以核苷酸為基本組成單位的生物大分子，攜帶和

5、傳遞遺傳信息。核酸的分類及分布：脫氧核糖核酸：90%以上分布于細胞核，其余分布于線粒體、葉綠體、質(zhì)粒等。攜帶遺傳信息，決定細胞和個體的基因型(genotype)。核糖核酸：分布于胞核、胞液。參與細胞內(nèi)DNA遺傳信息的表達。某些病毒RNA也可作為遺傳信息的載體。第一節(jié)核苷酸的組成及結(jié)構(gòu)一、核酸的化學(xué)組成元素組成：C、H、O、N、P（910%）分子組成：堿基(base)：嘌呤堿、嘧啶堿；戊糖(ribose)：核糖、脫氧核糖；磷酸(phosphate)。核苷酸水解產(chǎn)物：核苷酸包括磷酸和核苷，核苷包括堿基和戊糖。二、核苷酸的結(jié)構(gòu)1. 核苷的形成：堿基和核糖（脫氧核糖）通過糖苷鍵連接形成核苷（脫氧核苷）

6、。核苷：AR, GR, UR, CR 脫氧核苷：dAR, dGR, dTR, dCR核苷：戊糖與含氮堿基脫水縮合而生成。假尿嘧啶（）核苷的糖苷鍵不是C-N鍵，而是C-C鍵。2. 核苷酸的結(jié)構(gòu)與命名：核苷（脫氧核苷）和磷酸以磷酸酯鍵連接形成核苷酸（脫氧核苷酸）。核苷酸：AMP, GMP, UMP, CMP 脫氧核苷酸：dAMP, dGMP, dTMP, dCMP。體內(nèi)重要的游離核苷酸及其衍生物：多磷酸核苷酸：NMP，NDP，NTP；環(huán)化核苷酸：cAMP，cGMP；含核苷酸的生物活性物質(zhì)：NAD+、NADP+、CoA-SH、FAD 等都含有 AMP。3. 核苷酸的連接：核苷酸之間以3,5-磷酸二酯

7、鍵連接形成多核苷酸鏈，即核酸。三、核酸的一級結(jié)構(gòu)定義：核酸中核苷酸的排列順序。由于核苷酸間的差異主要是堿基不同，所以也稱為堿基序列。核酸具有方向性，一端稱為5-端，另一端稱為3-端。第二節(jié)DNA的空間結(jié)構(gòu)與功能一、DNA的二級結(jié)構(gòu)雙螺旋結(jié)構(gòu) = 1 * GB4 DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的研究背景：堿基組成分析 Chargaff 規(guī)則：A = T G C；堿基的理化數(shù)據(jù)分析 A-T、G-C以氫鍵配對較合理；DNA纖維的X-線衍射圖譜分析。 = 2 * GB4 DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型要點：DNA分子是反向平行的互補雙鏈結(jié)構(gòu)；骨架：-脫氧核糖-磷酸- 堿基：“掛”在主鏈骨架上。DNA分子為右手螺旋結(jié)構(gòu)。螺旋直

8、徑為2nm，形成大溝及小溝。相鄰堿基平面距離0.34nm，螺旋一圈螺距3.4nm，一圈10對堿基。維系鍵：疏水作用力，氫鍵。堿基堆積力：堿基平面之間的疏水作用力。氫鍵：垂直螺旋軸居雙螺旋內(nèi)側(cè)，與對側(cè)堿基形成氫鍵配對。堿基互補配對：A = T; G C；堿基互補配對是半保留復(fù)制的基礎(chǔ)。 = 3 * GB4 DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的多樣性二、DNA超螺旋結(jié)構(gòu)及在染色質(zhì)中的組裝 = 1 * GB4 DNA的超螺旋結(jié)構(gòu)：超螺旋結(jié)構(gòu)：DNA雙螺旋鏈再盤繞即形成超螺旋結(jié)構(gòu)。正超螺旋：盤繞方向與DNA雙螺旋方同相同。負超螺旋：盤繞方向與DNA雙螺旋方向相反。意義：DNA超螺旋結(jié)構(gòu)整體或局部的拓撲學(xué)變化及其調(diào)控對于

9、DNA復(fù)制和RNA轉(zhuǎn)錄過程具有關(guān)鍵作用。 = 2 * GB4 原核生物DNA的高級結(jié)構(gòu) = 3 * GB4 DNA在真核生物細胞核內(nèi)的組裝：真核生物染色體由DNA和蛋白質(zhì)構(gòu)成，其基本單位是核小體。核小體的組成：DNA：約200bp 組蛋白：H1、H2A，H2B、H3、H4。真核生物中的核小體結(jié)構(gòu)：DNA 雙螺旋形成超螺旋結(jié)構(gòu)，再與核內(nèi)的蛋白質(zhì)結(jié)合，形成核小體的結(jié)構(gòu)。DNA 纏繞八聚體 1.75圈，然后與H1連接，形成串珠狀結(jié)構(gòu)。意義：有規(guī)律壓縮體積，減少占用的空間。三、DNA的功能DNA的基本功能是以基因的形式荷載遺傳信息，并作為基因復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的模板。它是生命遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是個體生命活動的

10、信息基礎(chǔ)?；驈慕Y(jié)構(gòu)上定義，是指DNA分子中的特定區(qū)段，其中的核苷酸排列順序決定了基因的功能。基因：DNA分子中具有特定生物學(xué)功能的片段?；蚪M：一個生物體的全部DNA序列。因組的大小與生物的復(fù)雜性有關(guān)，如病毒SV40的基因組大小為5.1103bp，大腸桿菌為5.7106bp，人為3109bp。第三節(jié) RNA的結(jié)構(gòu)與功能RNA通常以單鏈形式存在，但也可形成局部的雙螺旋結(jié)構(gòu)。RNA分子的種類較多，分子大小變化較大，功能多樣化。RNA的種類、分布：細胞質(zhì)RNA：mRNA、tRNA、rRNA、胞漿小RNA；細胞核RNA：hnRNA、核酶RNA、SnRNA；線粒體RNA：mt mRNA、mt tRNA

11、、mt rRNA。一、信使RNAmRNA結(jié)構(gòu)特點：1. 大多數(shù)真核mRNA的5末端均在轉(zhuǎn)錄后加上一個7-甲基鳥苷，同時第一個核苷酸的C2甲基化，形成帽子結(jié)構(gòu)：m7GpppN-。2. 大多數(shù)真核mRNA的3末端有一個多聚腺苷酸(polyA)結(jié)構(gòu)，稱為多聚A尾。帽子結(jié)構(gòu)和多聚A尾的功能：mRNA核內(nèi)向胞質(zhì)的轉(zhuǎn)位、mRNA的穩(wěn)定性維系、翻譯起始的調(diào)控。編碼區(qū)：mRNA分子中每三個相鄰的核苷酸組成一組，在蛋白質(zhì)翻譯合成時代表一個特定的氨基酸，這種核苷酸三聯(lián)體稱為遺傳密碼。功能：為蛋白質(zhì)的合成提供模板。mRNA的功能：為蛋白質(zhì)的合成提供模板。把DNA所攜帶的遺傳信息，按堿基互補配對原則，抄錄并傳送至核糖

12、體，用以決定其合成蛋白質(zhì)的氨基酸排列順序。二、轉(zhuǎn)運RNAtRNA的一級結(jié)構(gòu)特點 tRNA是分子最小(7090個核苷酸）；含 10-20% 稀有堿基，如 DHU、y等；3末端為 CCA-OH(氨基酸臂）；5末端大多數(shù)為G；具有 TyC 。tRNA的二級結(jié)構(gòu)三葉草形：氨基酸臂：DHU環(huán)、反密碼環(huán)、額外環(huán)、TC環(huán)。3OH 端可以結(jié)合氨基酸，反密碼環(huán)可以與mRNA上的密碼子配對，將合適的氨基酸攜帶到合適的位置。tRNA的功能：特異性活化、轉(zhuǎn)運氨基酸；識別mRNA密碼子，參與蛋白質(zhì)合成。命名原則：tRNATyr：可以和Tyr結(jié)合的tRNA；Tyr-tRNATyr：結(jié)合了Tyr的tRNA 。tRNA的三級

13、結(jié)構(gòu) 倒L形三、核蛋白體rRNA是細胞中含量最多的RNA，占總量的80%。rRNA的功能：參與組成核蛋白體，作為蛋白質(zhì)生物合成的場所。rRNA的種類（根據(jù)沉降系數(shù)）：真核生物：5S rRNA、28S rRNA、5.8S rRNA、18S rRNA原核生物：5S rRNA、23S rRNA、16S rRNA。核蛋白體的組成原核生物（以大腸桿菌為例）真核生物（以小鼠肝為例）小亞基30S40SrRNA16S1542個核苷酸18S1874個核苷酸蛋白質(zhì)21種占總重量的40%33種占總重量的50%大亞基50S60SrRNA23S5S2940個核苷酸120個核苷酸28S5.85S5S4718個核苷酸160

14、個核苷酸120個核苷酸蛋白質(zhì)31種占總重量的30%49種占總重量的35%四、其他小分子RNA及RNA組學(xué)SnmRNAs：除了上述三種RNA外，細胞的不同部位存在的許多其他種類的小分子RNA，統(tǒng)稱為非mRNA小RNA(small non-messenger RNAs, snmRNAs)。snmRNAs的種類：核內(nèi)小RNA、核仁小RNA、胞質(zhì)小RNA、催化性小RNA、小片段干涉 RNA。snmRNAs的功能：參與hnRNA和rRNA的加工和轉(zhuǎn)運。RNA組學(xué)：RNA組學(xué)研究細胞中snmRNAs的種類、結(jié)構(gòu)和功能。同一生物體內(nèi)不同種類的細胞、同一細胞在不同時間、不同狀態(tài)下snmRNAs的表達具有時間和

15、空間特異性。第四節(jié)核酸的理化性質(zhì)一、核酸的一般理化性質(zhì)核酸具有酸性；DNA分子粘度大；RNA 分子粘度??；能吸收紫外光，最大吸收峰為260nm?？捎糜诤怂岬亩ㄐ院投繙y定。核酸的大小表示：堿基對bp；長度單位um；分子量Da；核酸的脆性。OD260的應(yīng)用：1. DNA或RNA的定量：OD260=1.0相當(dāng)于50g/ml雙鏈DNA，40g/ml單鏈DNA（或RNA），20g/ml寡核苷酸。 2、判斷核酸樣品的純度：DNA純品：OD260/OD280 = 1.8 RNA純品：OD260/OD280 = 2.0二、DNA的變性定義：在某些理化因素作用下，DNA雙鏈解開成兩條單鏈的過程。方法：過量酸，

16、堿，加熱，變性試劑如尿素、酰胺以及某些有機溶劑如乙醇、丙酮等。變性后其它理化性質(zhì)變化：增色效應(yīng)、粘度下降、比旋度下降、浮力密度升高、酸堿滴定曲線改變、生物活性喪失。DNA變性的本質(zhì)是雙鏈間氫鍵的斷裂。解鏈曲線：如果在連續(xù)加熱DNA的過程中以溫度對A260（absorbance，A，A260代表溶液在260nm處的吸光率）值作圖，所得的曲線稱為解鏈曲線。Tm：變性是在一個相當(dāng)窄的溫度范圍內(nèi)完成，在這一范圍內(nèi)，紫外光吸收值達到最大值的50%時的溫度稱為DNA的解鏈溫度，又稱融解溫度(melting temperature, Tm)。Tm的高低與DNA分子中G+C的含量有關(guān)， G+C的含量越高，則T

17、m越高。三、DNA的復(fù)性 DNA復(fù)性(renaturation)的定義：在適當(dāng)條件下，變性DNA的兩條互補鏈可恢復(fù)天然的雙螺旋構(gòu)象，這一現(xiàn)象稱為復(fù)性。熱變性的DNA經(jīng)緩慢冷卻后即可復(fù)性，這一過程稱為退火。減色效應(yīng)：DNA復(fù)性時，其溶液OD260降低四、分子雜交與探針技術(shù)兩條來源不同的單鏈核酸（DNA或RNA），只要它們有大致相同的互補堿基順序，在適宜的條件（溫度及離子強度）下，經(jīng)退火處理即可復(fù)性，形成新的雜種雙螺旋，這一現(xiàn)象稱為核酸的分子雜交。核酸雜交可以是DNA-DNA雜交，DNA-RNA雜交，RNA-RNA雜交。不同來源的，具有大致相同互補堿基順序的核酸片段稱為同源順序。探針技術(shù)：利用核酸

18、的分子雜交，可以確定或?qū)ふ也煌锓N中具有同源順序的DNA或RNA片段。在核酸雜交分析過程中，常將已知順序的核酸片段用放射性同位素或生物素進行標(biāo)記。這種帶有一定標(biāo)記的已知順序的核酸片段稱為探針。核酸分子雜交的應(yīng)用：研究DNA分子中某一種基因的位置；定兩種核酸分子間的序列相似性；檢測某些專一序列在待檢樣品中存在與否；是基因芯片技術(shù)的基礎(chǔ)。第五節(jié)核酸酶核酸酶是指所有可以水解核酸的酶。依據(jù)底物不同分類：DNA酶(DNase)：專一降解DNA。RNA酶 (RNase)：專一降解RNA。依據(jù)切割部位不同：核酸內(nèi)切酶：分為限制性核酸內(nèi)切酶和非特異性限制性核酸內(nèi)切酶。核酸外切酶：53或35核酸外切酶。核酸酶的

19、功能：生物體內(nèi)的核酸酶負責(zé)細胞內(nèi)外催化核酸的降解。參與DNA的合成與修復(fù)及RNA合成后的剪接等重要基因復(fù)制和基因表達過程；負責(zé)清除多余的、結(jié)構(gòu)和功能異常的核酸，同時也可以清除侵入細胞的外源性核酸；在消化液中降解食物中的核酸以利吸收；體外重組DNA技術(shù)中的重要工具酶。催化性RNA ：作為序列特異性的核酸內(nèi)切酶降解mRNA。催化性DNA ：人工合成的寡聚脫氧核苷酸片段，也能序列特異性降解RNA。第三章基因組和基因組學(xué)基因定義：基因是決定一定功能產(chǎn)物的DNA序列（片斷），是遺傳的結(jié)構(gòu)和功能單位。功能產(chǎn)物：RNA和蛋白質(zhì)。染色體組：每個生殖細胞中的全部染色體稱為一個染色體組。人體體細胞內(nèi)含兩個染色體組

20、?；蚪M：每個染色體組的DNA構(gòu)成一個基因組。廣義的基因組包括細胞核染色體基因組和細胞質(zhì)中的線粒體基因組。是一個細胞或一種生物體的整套遺傳物質(zhì)。基因組學(xué)：是指對所有基因進行基因組作圖，核苷酸序列分析，基因定位和基因功能分析。第一節(jié)原核生物基因組原核生物的生命活動： 1）可進行基因復(fù)制；2）復(fù)雜的代謝活動：（獲取自身所需的能量、合成自身生長所需的原料）；3）適應(yīng)環(huán)境的變化（調(diào)節(jié)自身的酶系統(tǒng)組成及功能、調(diào)節(jié)細胞內(nèi)某種蛋白質(zhì)的數(shù)量）一、原核生物基因組一般特征1）DNA較小，一般為106107堿基對、2）基因數(shù)目較少，大約為3500個基因、3)通常為一條環(huán)狀雙鏈DNA（dsDNA）、4)只有一個DNA

21、復(fù)制起始點、5)GC含量差異很大，25%75%之間，可用于推測細菌的種類（一）原核生物的類核結(jié)構(gòu)：1）基因組DNA位于細胞中央的核區(qū)，無核膜；2）形成類核結(jié)構(gòu)，中央為RNA和支架蛋白，外圍是雙鏈閉環(huán)的超螺旋DNA。（二）原核生物的操縱子結(jié)構(gòu)：是指數(shù)個功能上相關(guān)聯(lián)的結(jié)構(gòu)基因串聯(lián)在一起，連同上游的調(diào)控區(qū)（包括調(diào)節(jié)基因、啟動子、操縱基因）以及下游的轉(zhuǎn)錄終止信號，共同組成的一個基因表達單位。（三）原核生物的結(jié)構(gòu)基因：1）結(jié)構(gòu)基因是連續(xù)的，無內(nèi)含子成分；2）多順反子結(jié)構(gòu)；3）多數(shù)為單拷貝基因，編碼rRNA、tRNA的基因為多拷貝；4）結(jié)構(gòu)基因的編碼順序一般不重疊?；蛑丿B是指基因組DNA中某些順序被兩個

22、及以上基因所共用（四）具有編碼同功酶的基因：表達功能相同的產(chǎn)物的一類基因，但基因結(jié)構(gòu)不完全相同。二、質(zhì)粒指細菌細胞染色體以外，能獨立復(fù)制并穩(wěn)定遺傳的共價閉合環(huán)狀DNA分子（一）質(zhì)粒的結(jié)構(gòu)及理化性質(zhì)：1）環(huán)狀雙鏈超螺旋DNA分子；2）分子量4 1061 108D；3）可發(fā)生構(gòu)象變化，出現(xiàn)超螺旋、半開環(huán)、線狀三種構(gòu)象；4）具有較強的抗切割和抗變性的能力。（二）質(zhì)粒的命名與分類：命名：用p代表質(zhì)粒，后面用兩個大寫字母代表作者或?qū)嶒炇颐Q及編號。如pUC118分類：可根據(jù)復(fù)制機制、功能、轉(zhuǎn)移方式、大小以及對宿主的依賴程度不同進行分類。復(fù)制機制：嚴(yán)緊型質(zhì)粒、松弛型質(zhì)粒；質(zhì)粒功能：F質(zhì)粒（性質(zhì)粒）、R質(zhì)粒

23、（抗藥性質(zhì)粒）、Col質(zhì)粒（大腸桿菌素生長因子）；轉(zhuǎn)移方式：結(jié)合型質(zhì)粒、可移動型質(zhì)粒、自傳遞型質(zhì)粒；質(zhì)粒的宿主范圍：窄宿主譜型質(zhì)粒、廣宿主譜型質(zhì)粒。（三）質(zhì)粒的生物學(xué)特性：1可移動性；2）自我復(fù)制的能力；3）攜帶篩選標(biāo)記（抗藥性基因、營養(yǎng)缺陷型基因、抗重金屬基因、抗紫外線X射線抗性基因）；4）不相容性。三、可移動的DNA序列定義：又稱轉(zhuǎn)座因子或轉(zhuǎn)座元件。是一類在細菌染色體、質(zhì)?；蚴删w之間自行移動并具有轉(zhuǎn)位特性的獨立DNA序列。是基因重組的一種方式。分類：可分為三類：插入序列、轉(zhuǎn)座子、可轉(zhuǎn)座的噬菌體（一）插入序列：具有轉(zhuǎn)座能力的簡單遺傳因子，長度一般小于2kb。IS因子只含有與轉(zhuǎn)座有關(guān)的基因與

24、序列。共同特征是在其末端都具有一段反向的重復(fù)序列（IR）。（二）轉(zhuǎn)座子：每個轉(zhuǎn)座子都帶有3個基因：一個是編碼對氨芐青霉素抗性的內(nèi)酰胺酶(-lactamase)基因，其它二個是編碼與轉(zhuǎn)座作用有關(guān)的基因（TnpA和TnpR）。（三）可轉(zhuǎn)座的噬菌體：是一類溫和型噬菌體，如Mu噬菌體。（四）轉(zhuǎn)座子的遺傳效應(yīng)：引起突變、引入新的基因、基因重排第三節(jié)真核生物基因組一、真核基因組一般特征1）細胞核基因組含有兩份同源基因組（二倍體）；2）核外基因組可有多個拷貝、3）基因組龐大，但非編碼序列占90%以上；4）轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物為單順反子；5）細胞核基因組存在重復(fù)序列；6）基因是不連續(xù)的斷裂基因；7）線性雙鏈DNA分子，眼

25、型復(fù)制模式、8）分細胞核基因組和細胞核外基因組。（一）單順反子結(jié)構(gòu)：單順反子：一個結(jié)構(gòu)基因經(jīng)過轉(zhuǎn)錄生成一個單順反子mRNA分子，翻譯成1條多肽鏈。（二）斷裂基因：真核細胞的結(jié)構(gòu)基因內(nèi)部大多由不連續(xù)的幾個編碼序列所組成，之間插入非編碼的間隔序列；真核生物基因之間存在非編碼區(qū)，稱為間隔區(qū)DNA（spacer DNA），是結(jié)構(gòu)基因彼此分開。內(nèi)含子與外顯子：1.內(nèi)含子：是結(jié)構(gòu)基因的非編碼序列，與編碼序列間隔排列。2.外顯子:是結(jié)構(gòu)基因的編碼序列?；蜣D(zhuǎn)錄后，剪去內(nèi)含子，拼接外顯子成為成熟的mRNA（三）重復(fù)序列高度重復(fù)序列：1）在真核生物基因組中普遍存在，約占10%60%，占人類基因組約20%；2）重

26、復(fù)頻率達106以上；3）重復(fù)片段10300bp ；4）復(fù)性速率高；5）可為反向重復(fù)序列或順向重復(fù)序列。反向重復(fù)序列：指兩個順序相同的拷貝在DNA鏈上呈反向排列，其間可間插間隔順序或無間隔順序（又稱回文結(jié)構(gòu)），與基因表達調(diào)控有關(guān)。串聯(lián)重復(fù)序列：1）指固定的重復(fù)單位頭尾相連形成重復(fù)順序片段；2）重復(fù)單位多為27bp組成；3）與主體DNA的堿基組成不同，用CsCl2密度梯度離心，可在主帶的兩側(cè)出現(xiàn)小帶，稱為衛(wèi)星DNA。衛(wèi)星DNA ：1）大衛(wèi)星DNA：根據(jù)浮力密度不同可分為、和、衛(wèi)星DNA；2）小衛(wèi)星DNA：位于端粒及端粒附近，顯示豐富的限制性片段長度多態(tài)性；3）微衛(wèi)星DNA：重復(fù)單位25bp，重復(fù)1

27、060次，重復(fù)總長度150bp，存在于內(nèi)含子、間隔DNA以及編碼區(qū)中。目前已成為DNA分析的遺傳標(biāo)記。高度重復(fù)序列的主要功能功能：1）參與復(fù)制水平的調(diào)節(jié)：反向重復(fù)序列常位于DNA復(fù)制起始點附近，是蛋白質(zhì)和酶的結(jié)合點。2）參與基因表達調(diào)控：反向重復(fù)序列可形成發(fā)夾結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)錄到hnRNA分子中可穩(wěn)定RNA分子免遭降解。3）參與轉(zhuǎn)位作用：轉(zhuǎn)位因子的末端包含反向重復(fù)序列。4）可作為DNA指紋反映個體特征。5）與染色體構(gòu)象、著絲粒形成有關(guān)。中度重復(fù)序列：1）重復(fù)序列重復(fù)數(shù)十?dāng)?shù)萬次；2）復(fù)性速度介于高度重復(fù)序列與低度重復(fù)序列之間；3）一般具有種屬特異性，可作為DNA標(biāo)記。4）大多不編碼蛋白質(zhì)，但中度重復(fù)序列

28、有一部分是結(jié)構(gòu)基因，如HLA、rRNA 、tRNA、組蛋白、免疫球蛋白等結(jié)構(gòu)基因。低度重復(fù)序列 1）低度重復(fù)序列中在單倍體基因組中只出現(xiàn)一次或數(shù)次；2)占基因組50%80%；3）復(fù)性速度慢；4）貯存大量遺傳信息。（五）端粒：端粒是位于染色體3末端的一段富含G的DNA重復(fù)序列，端粒和端粒結(jié)合蛋白組成核蛋白復(fù)合物，廣泛存在于真核生物細胞中，具有特殊的功能。（六）DNA多態(tài)性： = 1 * roman i限制性片段長度多態(tài)性：分為兩類：一類是由于限制性內(nèi)切酶位點上發(fā)生了單個堿基突變，導(dǎo)致酶切位點的丟失或獲得；一類是由于基因內(nèi)部發(fā)生缺失、插入、串聯(lián)重復(fù)序列拷貝數(shù)變化，導(dǎo)致酶切位點的相對位置發(fā)生改變。

29、= 2 * roman ii短串聯(lián)重復(fù)序列：1）分布廣泛，每隔1520kb就有一個STR位點，占基因組的10%；2）具高度多態(tài)性，是非常重要的遺傳標(biāo)記；3）主要用途：制作人類基因遺傳圖譜的；目的基因篩選；個體識別和親子鑒定；基因診斷。STR與疾病的關(guān)系：STR主要以三個核苷酸為重復(fù)單位，重復(fù)次數(shù)超過正常個體的上限，即可出現(xiàn)一些遺傳性疾病。1）脆性X綜合征：5非翻譯區(qū)CCG拷貝數(shù)過度增加100次。（正常人中的CGG重復(fù)次數(shù)3聚合酶活性與延伸能力；3-5外切酶活性與校對功能（保真性）；5-3外切酶活性與切口平移。切口平移法：當(dāng)雙鏈DNA分子的一條鏈上產(chǎn)生切口時,E.coli DNA聚合酶就可將核苷

30、酸連接到切口的3羥基末端。同時該酶具有從53的核酸外切酶活性,能從切口的5端除去核苷酸。切口平移的意義： 1）切除RNA引物，并利用聚合酶活性填補缺口 2）DNA修復(fù)中發(fā)揮重要作用3）DNA探針標(biāo)記拓撲異構(gòu)酶： 1）拓撲異構(gòu)酶可使DNA雙鏈中的一條鏈切斷，松開雙螺旋后再將DNA鏈連接起來，從而避免出現(xiàn)鏈的纏繞。 2）拓撲異構(gòu)酶可切斷DNA雙鏈，使DNA的超螺旋松解后，再將其連接起來。第二節(jié)端粒DNA的復(fù)制端粒酶是一種RNA-蛋白質(zhì)復(fù)合體，它以其自身RNA為模板，通過逆轉(zhuǎn)錄過程對末端DNA鏈進行延長。生殖細胞、胚胎細胞、腫瘤細胞具有無限增值能力，體細胞為會衰老死亡第三節(jié) DNA的損傷與修復(fù)DNA

31、的損傷主要有以下類型：1 ）DNA的損傷與修復(fù) 2）插入或缺失 3）三、鏈交聯(lián)、鏈斷裂第四節(jié) DNA突變突變的概念：指基因結(jié)構(gòu)的任何改變不能恢復(fù)到損傷前的狀態(tài)，形成了可以通過遺傳的永久性改變，致使基因作用改變、表達產(chǎn)物改變、個體表型改變。二、突變的方式分為：自發(fā)突變、誘發(fā)突變在自然條件下發(fā)生的突變叫自發(fā)突變由人工利用物理因素或化學(xué)藥劑誘發(fā)的突變叫誘發(fā)突變?nèi)?、突變的類?）根據(jù)基因結(jié)構(gòu)的改變方式：可分為點突變和移碼突變兩種類型。2）根據(jù)遺傳信息的改變：可以分為同義突變、錯義突變和無義突變?nèi)N類型。3）突變型基因轉(zhuǎn)變成野生型基因的過程叫回復(fù)突變。4）某一突變基因的表型效應(yīng)由于第二個突變基因的出現(xiàn)而

32、恢復(fù)正常時，稱后一突變基因為前者的抑制基因。第五節(jié)逆轉(zhuǎn)錄逆轉(zhuǎn)錄酶三種功能1）依賴RNA的DNA聚合酶活力2）核糖核酸酶H活力3）依賴DNA指導(dǎo)下的DNA聚合酶活力三、逆轉(zhuǎn)錄的生物學(xué)意義：擴充了中心法則、有助于對病毒致癌機制的了解、與真核細胞分裂和胚胎發(fā)育有關(guān)、逆轉(zhuǎn)錄酶是分子生物學(xué)重要工具酶DNA復(fù)制的條件：1、DNA單鏈模板2、引物：核酸片段 3、原材料： NTP 4、DNA聚合酶逆轉(zhuǎn)錄的復(fù)制條件：1、 RNA模板、CDNA第一鏈 2、引物：tRNA、其他3、 tTPP 4、逆轉(zhuǎn)錄酶RDDP、DNA聚合酶DDDP第六章 基因表達定義：將基因遺傳信息以一定的方式反映到蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)上來，這一過

33、程叫做基因的表達。包括mRNA的合成（轉(zhuǎn)錄）和蛋白質(zhì)的合成（翻譯）兩個過程。 第一節(jié) 轉(zhuǎn)錄一 定義：以DNA為模板，以4種NTP為原料，在DNA指導(dǎo)的RNA聚合酶的催化下合成RNA的過程。轉(zhuǎn)錄的過程使DNA分子中的遺傳信息被轉(zhuǎn)錄到RNA分子中。二 基本特征：選擇性：因細胞功能的需要，轉(zhuǎn)錄在不同時間、不的空間只發(fā)生在部分基因。獨立性：每個基因的轉(zhuǎn)錄相對獨立控制。不對稱：只轉(zhuǎn)錄基因中雙鏈DNA分子的一條鏈的信息，稱為有意義鏈，有意義鏈的互補鏈稱為無意義鏈，是轉(zhuǎn)錄的模板鏈。轉(zhuǎn)錄時生成的RNA鏈與DNA模板鏈的堿基配對，即G-C、A-T、U-A。條件：與轉(zhuǎn)錄有關(guān)的DNA元件、RNA聚合酶、轉(zhuǎn)錄因子。三

34、 轉(zhuǎn)錄模板 反意義鏈:指導(dǎo)轉(zhuǎn)錄作用的一條DNA鏈有意義鏈:無轉(zhuǎn)錄功能的一條DNA鏈.與mRNA序列一致四 結(jié)構(gòu)基因 能轉(zhuǎn)錄出RNA的DNA區(qū)段 編碼鏈 5 GCAGTACATGTC3 模板鏈 3 cgtcatgtacag5 RNA鏈 5 GCAGUACAUGUC3 只有一條DNA鏈參與了轉(zhuǎn)錄五 RNA在DNA模板上的生物合成六 RNA聚合酶的特點：原核生物 細胞中只有1種RNA聚合酶，可參與合成mRNA、tRNA和rRNA。RNA聚合酶催化聚合反應(yīng)時需要Mg2+或Mn2+。該酶無校正功能。真核生物 RNA聚合酶有三型，分別稱為RNA聚合酶、（或A、B、C）。三型RNA聚合酶識別不同的啟動子而分

35、別負責(zé)轉(zhuǎn)錄不同的基因。粒體中有專一的RNA聚合酶。 七 原核生物的RNA聚合酶(DDRP) 如E. coli的RNA聚合酶是由四種亞基組成的五聚體全酶：起始因子和核心酶原核生物的RNA聚合酶的作用亞基功能亞基其作用為識別并結(jié)合啟動子，是細菌基因轉(zhuǎn)錄的起始因子亞基亞基能與底物NTP結(jié)合，催化形成磷酸二酯鍵亞基亞基主要結(jié)合于DNA模板鏈亞基亞基二聚體與調(diào)控序列結(jié)合，與轉(zhuǎn)錄頻率相關(guān)真核核生物的RNA聚合酶種類分布合成的RNA類型對-鵝膏蕈堿的敏感性核仁 tRNA 不敏感核質(zhì) hnRNA 低濃度敏感 核質(zhì)tRNA、5S RNA 高濃度敏感Mt 線粒體線粒體RNA 不敏感轉(zhuǎn)錄的抑制劑抑制劑 靶酶 抑制作

36、用利福霉素 細菌全酶 和亞基結(jié)合，抑制起始 鏈霉溶菌素 細菌核心酶 和亞基結(jié)合，抑制起始放射線素D 真核Pol 和DNA結(jié)合，阻止延伸-鵝膏蕈 真核Pol 和RNA Pol結(jié)合與轉(zhuǎn)錄有關(guān)的DNA結(jié)構(gòu)原核生物： 轉(zhuǎn)錄單位 啟動子、結(jié)構(gòu)基因、終止子轉(zhuǎn)錄子：在一個轉(zhuǎn)錄單位中含有多個結(jié)構(gòu)基因，即操縱子結(jié)構(gòu)真核生物： 轉(zhuǎn)錄單位 順式調(diào)、 控元件啟動子：是DNA分子可以與RNA聚合酶特異結(jié)合的部位，起始DNA轉(zhuǎn)錄。啟動子本身不被轉(zhuǎn)錄。每一個基因均有自己特有的啟動子。原核生物的啟動子位置：在DNA上使RNA分子開始合成的第一個核苷酸標(biāo)為+1，它的5上游標(biāo)為（-），3下游標(biāo)為（+）。在上游大約-10處有6個堿

37、基的TATAAT保守序列，稱為Pribnow框，約在-35處有TTGACA保守序列。三個功能區(qū)：結(jié)合部位：-10序列是酶的緊密結(jié)合位點；識別部位：-35序列提供了RNA聚合酶全酶識別的信號；1區(qū)：為RNA合成的起始點。真核核生物的啟動子：TATA盒：又稱為Hogness盒或Goldberg-Hogness盒，在-25-30bp處，具有轉(zhuǎn)錄的定量效應(yīng)。GC盒：位于-40-110bp之間，含有“GCGCGG”序列，具有轉(zhuǎn)錄調(diào)控的作用。CAAT盒：位于-70附近，含有GGNCAATCT序列，決定轉(zhuǎn)錄起始的頻率。CACA盒：位于-80-90bp處，其核心序列為GCCACACCC。原核生物啟動子有兩個明

38、顯的特征：即在DNA上有一個1520個核苷酸的二重對稱區(qū)，位于RNA鏈結(jié)束之前，形成富含G-C的發(fā)夾結(jié)構(gòu)。接著有一串大約6個A的堿基序列，它們轉(zhuǎn)錄的RNA鏈的末端為一連串的U。寡聚U可能提供信號使RNA聚合酶脫離模板。由rU-dA組成的RNA-DNA雜交分子的堿基配對結(jié)合力很弱，利于RNA鏈釋放。真核生物的加尾信號在結(jié)構(gòu)基因的最后一個外顯子中有一段保守的AATAAA序列，此位點下游有一段GT或T豐富區(qū)，此區(qū)和AATAAA序列共同構(gòu)成poly（A）加尾信號。mRNA轉(zhuǎn)錄到此部位后，產(chǎn)生AAUAAA和隨后的GU（或U）豐富區(qū)，延長因子識別并結(jié)合該結(jié)構(gòu)，然后在AAUAAA下游1030個堿基的部位切斷

39、RNA，并加上poly（A）尾。反應(yīng)元件：一些信息分子的受體被細胞外信息分子激活后，能與特異的DNA序列結(jié)合，調(diào)控基因的表達。由于能介導(dǎo)基因?qū)毎獾哪撤N信號產(chǎn)生反應(yīng)，被稱為反應(yīng)元件。通常位于啟動子附近或增強子內(nèi)。如糖皮質(zhì)激素反應(yīng)元件。增強子：是一段DNA序列，其中含有多個能被反式作用因子識別與結(jié)合的順式作用元件，能增強鄰近基因的轉(zhuǎn)錄。增強子可位于基因內(nèi)、附近或與基因相隔較遠，其作用無方向性及基因特異性，不受基因遠近的影響。增強子主要通過改變DNA模板的螺旋結(jié)構(gòu)、為DNA模板提供特定的局部微環(huán)境、或為RNA聚合酶和反式作用因子提供一個與某些順式元件聯(lián)系的結(jié)構(gòu)等方式發(fā)揮作用。沉默子：指在增強子內(nèi)

40、含負調(diào)控序列，在真核細胞中對成族基因的選擇性表達其重要作用。 轉(zhuǎn)錄因子：真核生物在轉(zhuǎn)錄時往往需要多種蛋白質(zhì)因子的協(xié)助。這些因子稱為轉(zhuǎn)錄因子。反式作用因子 轉(zhuǎn)錄因子是一種具有特殊結(jié)構(gòu)、行使調(diào)控基因表達功能的蛋白質(zhì)分子，也稱為反式作用因子。真核生物基因在無轉(zhuǎn)錄因子時處于不表達狀態(tài)，RNA聚合酶自身無法啟動基因轉(zhuǎn)錄，轉(zhuǎn)錄因子是起正調(diào)控作用。八 轉(zhuǎn)錄過程：起始階段、延長階段、終止階段起始階段：真核生物轉(zhuǎn)錄起始復(fù)雜，往往需要轉(zhuǎn)錄因子的協(xié)助。RNA聚合酶、的轉(zhuǎn)錄起始過程各不相同，所需轉(zhuǎn)錄因子也不一樣延長階段：RNA聚合酶沿模板鏈的35方向滑行，雙鏈DNA解鏈，RNA鏈按53方向不斷合成延伸，形成12個堿基

41、對的DNA-RNA雜交鏈。轉(zhuǎn)錄的延伸：隨著RNA鏈的延伸，RNA的5端脫離DNA模板鏈而游離出來，被轉(zhuǎn)錄的DNA區(qū)段又重新形成雙螺旋。終止階段：不同生物，或不同RNA的轉(zhuǎn)錄終止機制不同第二節(jié) 轉(zhuǎn)錄后加工一 原核生物在轉(zhuǎn)錄時，從一個操縱子轉(zhuǎn)錄出來的是一個完整的RNA分子，稱為初級轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物。mRNA轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物在合成后就能作為模板參與蛋白質(zhì)的生物合成，一般不需要加工。tRNA和rRNA結(jié)構(gòu)基因的初級轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物則需要經(jīng)過修飾和加工，才能成為具有生物功能的成熟分子。二 真核生物轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物加工三 mRNA的加工mRNA的剪接：一個基因的外顯子和內(nèi)含子都轉(zhuǎn)錄在一條原始轉(zhuǎn)錄物RNA分子中，稱為前mRNA，或核內(nèi)異質(zhì)

42、RNA這些內(nèi)含子順序必須剪切并把外顯子順序連接起來，才能產(chǎn)生成熟的有功能的mRNA分子，這個過程稱為RNA剪接 四、剪切過程第一階段剪接體的形成至少5種SnRNA特異蛋白質(zhì)SnRNP，分別與5端的GU、3端的AG和分支點識別結(jié)合形成剪接體，催化磷酸之間的轉(zhuǎn)移。第二步兩步轉(zhuǎn)酯反應(yīng)mRNA的帽結(jié)構(gòu)功能：能被核糖體小亞基識別，促使mRNA和核糖體的結(jié)合；m7Gppp結(jié)構(gòu)能有效地封閉RNA5末端，以保護mRNA免疫5核酸外切酶的降解，增強mRNA的穩(wěn)定。mRNA的化學(xué)修飾：有的mRNA分子內(nèi)部含有12個m6A，它們是在前體mRNA的剪接之前，由特異甲基化酶催化修飾后產(chǎn)生的。五 tRNA加工：剪切5端前

43、導(dǎo)序列、3端尾序列、添加或修飾3CCA序列、剪切內(nèi)含子、堿基修飾1 、RNaseP：特異切除5端前導(dǎo)序列2、內(nèi)切核酸酶F：切除一部分3端拖尾序列。RNaseQ、RNaseY、RNaseD、NaseBN等外切酶：切除3端剩余序列直至CCA。3 、添加或修飾3CCA序列：如果其中不含CCA序列，則繼續(xù)將3端多余序列切完為止，然后再由tRNA核苷酸轉(zhuǎn)移酶催化添加或修復(fù)CCA序列。4、tRNA前體的剪接：內(nèi)切核酸酶催化進行剪切反應(yīng)；連接酶連接外顯子5 、化學(xué)修飾 甲基化生成甲基嘌呤；還原某些尿嘧啶成為雙氫尿嘧啶；通過核苷內(nèi)的轉(zhuǎn)位反應(yīng)使尿嘧啶轉(zhuǎn)變?yōu)榧倌蜞奏ず塑盏?。?rRNA加工哺乳動物基因組中，28S

44、、18S、5.8S rRNA基因串聯(lián)在一起形成一個重復(fù)單位。每個重復(fù)單位之間的間隔DNA序列稱為非轉(zhuǎn)錄間隔序列，每個重復(fù)單位內(nèi)的三個基因之間的間隔序列與基因一起轉(zhuǎn)錄，稱為轉(zhuǎn)錄間隔序列。轉(zhuǎn)錄間隔序列在轉(zhuǎn)錄后加工過程中被切除。rRNA前體中內(nèi)含子的剪接成為成熟的rRNA是通過“自我剪接”（self-splicing）機制進行的。第三節(jié) 翻譯定義：指以mRNA為模板，在核糖體rRNA內(nèi)，由tRNA搬運氨基酸，合成蛋白質(zhì)的過程。一 蛋白質(zhì)合成體系原料：20種氨基酸模板：mRNA場所：核糖體氨基酸的“搬運工具”：tRNA酶與蛋白質(zhì)因子：起始、延伸、終止因子能量：ATP、GTP無機鹽離子二 真核生物基因表

45、達轉(zhuǎn)錄翻譯分屬不同場所原核生物基因表達轉(zhuǎn)錄翻譯偶聯(lián)三 蛋白質(zhì)的合成模板遺傳密碼：mRNA分子上編碼一個氨基酸的三個堿基稱為三聯(lián)體密碼或密碼子（codon ）有43 = 64 個 密碼子遺傳密碼的特性：在mRNA分子上插入或刪去一個堿基，就會使該點以后的讀碼發(fā)生錯誤，稱為移碼。由于移碼引起的突變，叫移碼突變密碼子與反密碼子的配對反密碼子 第一位堿基（5端）密碼子 第三位堿基（3端）GCAUIC、UGUA、GC、A、U氨基酸的運載工具1）每一種氨基酸可以有一種以上的tRNA作為運載工具。2）tRNA的種類：起始tRNA及延伸tRNA同功受體tRNA運輸同一種氨基酸而反密碼子不同的一組tRNA。校正

46、tRNA分為無義校正、錯義校正3）tRNA的功能區(qū)a b c d氨基酸的活化：tRNA分子3末端氨酰tRNA合成酶與tRNA的特異性作用氨基酸的活化：氨基酸與tRNA在氨基酰tRNA合成酶的作用下共價連接在tRNA反密碼環(huán)上有三個特定的堿基，組成一個反密碼子。tRNA通過反密碼子識別mRNA上的密碼子。反密碼子與密碼子的方向相反。tRNA反密碼子 3 U-A-C 5 mRNA密碼子 5 A-U-G 3 連接多肽鏈和多肽糖 在核糖體內(nèi)合成多肽鏈的過程中，多肽鏈通過tRNA暫時結(jié)合在核糖體的正確位置上，直至合成終止后多肽鏈才從核糖體上脫下。 四 蛋白質(zhì)的合成場所核蛋白體大亞基上與tRNA結(jié)合的兩個

47、位點 A位（氨?；Y(jié)合位點）：氨酰- tRNA進入的部位； P位（肽?；Y(jié)合位點）：正在延長的肽酰-tRNA結(jié)合的部位。核糖體的功能有容納mRNA的通道；能結(jié)合起始因子、延長因子及終止因子等參與蛋白質(zhì)生成的因子；提供氨酰tRNA的部位（給位P、受位A）；具有轉(zhuǎn)肽酶活性；具有GTP酶活性，為轉(zhuǎn)肽提供能量。原核生物起始因子種類作用IF-1能促進IF-2、IF-3的活化IF-2促進fMet-tRNA與30S小亞基結(jié)合，GTP酶活性IF-3為雙功能蛋白，一是促使小亞基從不具活性的核糖體中釋放，輔助mRNA與小亞基結(jié)合；二是阻止大小亞基重新聚合。原核生物延長因子種類功能EF-Tu與氨酰-tRNA、GTP

48、結(jié)合形成三元復(fù)合體（EF-TuGTPAA-tRNA），將氨酰-tRNA轉(zhuǎn)入A位EF-Ts在GTP供能的情況下，將EF-TuGDP轉(zhuǎn)變?yōu)镋F-TuGTP使其再被利用EF-G是一種依賴于核糖體的GTPase，完成核糖體向mRNA下游移動一個密碼子的距離，肽酰-tRNA從A位移至P位，并釋放游離的tRNA通過延伸因子EF-Ts再生GTP,形成EF-TuGTP復(fù)合物原核生物釋放因子 識別mRNA上的終止密碼子，終止肽鏈的合成并釋放出肽鏈。五 蛋白質(zhì)的合成過程 起始延長終止肽鏈的合成開始蛋白質(zhì)合成的起始產(chǎn)生多肽鏈的N末端，原核和真核都是甲硫氨酸（Met）作為N末端的氨基酸。它是由mRNA的AUG編碼。細

49、胞中可攜帶Met的tRNA有兩類，一種識別起始密碼子AUG，另一種識別內(nèi)部密碼子AUG。原核生物分別為tRNAfMet和tRNAMet。 翻譯起始(翻譯起始復(fù)合物形成)又可被分成3步： 第一步： 核蛋白體大小亞基分離第二步：30S小亞基通過SD序列與mRNA模板相結(jié)合S-D序列在細菌mRNA 起始密碼子AUG上游10個堿基左右處，有一段富含嘌呤的堿基序列，能與細菌16SrRNA3端識別，幫助從起始AUG處開始翻譯。 第三步：在IF-2和GTP的幫助下， fMet-tRNAfMet進入小亞基的P位，tRNA上的反密碼子與mRNA上的起始密碼子配對。帶有tRNA、mRNA和3個翻譯起始因子的小亞基

50、復(fù)合物與50S大亞基結(jié)合，GTP水解，釋放翻譯起始因子。肽鏈合成的延伸肽鏈延長是一個循環(huán)過程，每個循環(huán)包括進位、轉(zhuǎn)肽、移位三個步驟。肽鍵形成：由轉(zhuǎn)肽酶/肽基轉(zhuǎn)移酶催化第四節(jié)翻譯后加工一 加工的形式 肽鏈折疊：在折疊酶或分子伴侶的參與下完成；二硫鍵生成；亞基聚合（如血紅蛋白22）；肽鍵水解切除：如N-端甲硫氨酰、信號肽的切除；化學(xué)修飾：某些氨基酸的殘基側(cè)鏈基團的糖苷共價修飾、脂質(zhì)共價修飾等。二 糖分子首先被糖基轉(zhuǎn)移酶轉(zhuǎn)移到膜上的磷酸長醇分子上，裝配成寡糖鏈。再被寡糖轉(zhuǎn)移酶轉(zhuǎn)到新合成肽鏈特定序列的天冬酰胺殘基胰島素的加工：二硫鍵形成、肽鏈剪切三 蛋白質(zhì)合成后的加工所有在核糖體上新合成的多肽經(jīng)過分選

51、，被定向投送到目的地，以行使各自的生物功能。這個定向運輸過程稱為蛋白質(zhì)的靶向定位。四 蛋白質(zhì)的分選信號信號肽是位于多肽鏈上的一段連續(xù)的氨基酸序列，一般有1560個氨基酸殘基。它在引導(dǎo)蛋白質(zhì)到達目的地，完成分選功能后，常常從蛋白質(zhì)上被切除。信號斑塊是位于多肽鏈不同部位的氨基酸序列，在多肽鏈折疊后形成的一種三維結(jié)構(gòu)層次上的小區(qū)塊。五 蛋白質(zhì)的運送類型第一種類型是蛋白質(zhì)合成與跨膜運送是同時進行的，稱為伴同轉(zhuǎn)譯運送 。 第二種運送類型是蛋白質(zhì)在核糖體上合成后釋放到胞質(zhì)中，當(dāng)它們進行跨膜運送時，合成過程已完成，故稱為轉(zhuǎn)譯后運送。六 蛋白質(zhì)的運送方式（一）直接穿膜運輸 （二）通過運輸泡運輸 第七章 基因表

52、達調(diào)控一 定義 同一機體的各種細胞內(nèi)具有相同的遺傳信息，但是他們在各種細胞中并非同時表達，而是根據(jù)機體生長、發(fā)育、繁殖的需要，以及環(huán)境的變化，有規(guī)律的選擇性、程序性、適度的表達，稱為基因表達調(diào)控。二 時空性時間特異性：某一基因的表達嚴(yán)格按特定的時間順序發(fā)生 如： Hb 22 22 22空間特異性：在個體生長全過程，某種基因產(chǎn)物在個體按不同組織空間順序出現(xiàn)三 方式組成型表達：不同基因?qū)?nèi)外環(huán)境信號的應(yīng)答不盡相同，有些在生命全過程都是必需的，并在一個生物個體的幾乎所有細胞中持續(xù)表達的基因，稱為管家基因，這類基因的表達方式稱為組成型表達。誘導(dǎo)型表達：一些基因表達極易受環(huán)境變化影響，在特定環(huán)境信號刺激

53、下，基因的表達表現(xiàn)為開放或增強，這種表達方式稱為誘導(dǎo)表達，又稱為正性調(diào)控；相反基因的表達表現(xiàn)為關(guān)閉或下降，則稱為阻遏表達，又稱為負性調(diào)控。能被誘導(dǎo)或阻遏表達的基因稱為奢侈基因。調(diào)控層次：可發(fā)生在多個層次調(diào)控，包括：基因的活化狀態(tài)、基因的轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)錄后產(chǎn)物的加工及降解、蛋白質(zhì)的合成及翻譯后加工等環(huán)節(jié)中均存在著基因表達調(diào)控的控制點第一節(jié) 原核生物基因表達調(diào)控一、調(diào)控的特點1）表達調(diào)控的目的是適應(yīng)環(huán)境變化，對環(huán)境的變化反應(yīng)快。2）調(diào)控的水平主要在轉(zhuǎn)錄翻譯環(huán)節(jié)，表現(xiàn)為轉(zhuǎn)錄翻譯偶聯(lián)。3）轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控主要為操縱子調(diào)控。4）表達調(diào)控方式主要為負性調(diào)控。二、轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控1 啟動子決定轉(zhuǎn)錄的方向及模板啟動子位

54、于結(jié)構(gòu)基因的上游；啟動子一致序列決定模板鏈；一致序列的堿基組成決定啟動強弱；不同的因子開啟不同的基因2、 乳糖操縱子的調(diào)控機制：阻遏物的負性調(diào)控：抑制基因表達阻遏蛋白與操縱序列結(jié)合。去阻遏作用：誘導(dǎo)劑的作用（異構(gòu)乳糖，如異丙基硫代半乳糖苷IPTG）正性調(diào)控：lac啟動子是弱啟動子，需要cAMP - CAP（分解代謝物基因激活蛋白）復(fù)合物與啟動子上游的CAP位點結(jié)合以促進RNA聚合酶與啟動子的結(jié)合。3 cAMP-CAP與DNA相結(jié)合，造成雙螺旋彎曲，易于形成三元轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物，并能直接影響RNA聚合酶的活性。4 色氨酸操縱子調(diào)控機制色氨酸操縱子負責(zé)色氨酸的生物合成，當(dāng)培養(yǎng)基中有足夠的色氨酸時，這

55、個操縱子自動關(guān)閉，缺乏色氨酸時操縱子被打開，trp基因表達。表達調(diào)控涉及阻遏調(diào)控和衰減子調(diào)控。色氨酸操縱子的阻遏調(diào)控5 衰減子調(diào)控機制阻遏-操縱機制對色氨酸來說是個一級開關(guān)，主管轉(zhuǎn)錄是否啟動，相當(dāng)于粗調(diào)開關(guān)。trp操縱子中對應(yīng)于色氨酸生物合成的還有另一個系統(tǒng)進行細調(diào)控，指示已經(jīng)啟動的轉(zhuǎn)錄是否繼續(xù)下去。這個細微調(diào)控是通過轉(zhuǎn)錄達到第一個結(jié)構(gòu)基因之前的過早終止來實現(xiàn)的，由色氨酸的濃度來調(diào)節(jié)這種過早終止的頻率。6 Trp操縱子前導(dǎo)序列中的4個核苷酸互補配對區(qū)在前導(dǎo)序列中包含有4個能進行核苷酸互補配對的片段，其位置分別在第54-68位(1區(qū))、第76-91位(2區(qū))、第108-121位(3區(qū))和第126

56、-134位(4區(qū))。1區(qū)能和2區(qū)配對、2區(qū)能和3區(qū)配對、3區(qū)能和4區(qū)配對，但配對能力依次減弱。3區(qū)和4區(qū)的配對形成轉(zhuǎn)錄終止子結(jié)構(gòu)。三、翻譯水平的調(diào)控SD序列的順序的影響：不同的SD序列其翻譯的啟示效率不一樣。SD序列的位置的影響：SD序列與起始密碼子之間的距離，是影響mRNA翻譯效率的重要因素。如白細胞介素-2的mRNA的SD序列順序距AUG為7個核苷酸時，白細胞介素-2表達最高，而間隔8個核苷酸時，表達水平可降低500倍。SD序列的二級結(jié)構(gòu)的隱蔽作用：核糖體結(jié)合位點形成二級莖環(huán)結(jié)構(gòu)，使核糖體無法結(jié)合。mRNA的穩(wěn)定性：與降解速度有關(guān)翻譯產(chǎn)物的調(diào)控：核糖體蛋白的合成、翻譯終止因子的調(diào)節(jié)小分子R

57、NA的調(diào)控：反義RNA與啟動子的Shine-Dalgarno序列，使mRNA不能與核糖體有效地結(jié)合，從而阻止蛋白質(zhì)的合成。第二節(jié)真核生物基因表達調(diào)控一、調(diào)控特點1）滿足細胞的生長、發(fā)育、分化，并適應(yīng)環(huán)境的變化。2）調(diào)控更復(fù)雜、更精細，涉及多個水平。3）表現(xiàn)為單基因的調(diào)控。4）主要為正性調(diào)控方式。 根據(jù)基因調(diào)控性質(zhì)可分為兩大類： 第一類是瞬時調(diào)控或稱可逆性調(diào)控，它相當(dāng)于原核細胞對環(huán)境條件變化所做出的反應(yīng)，包括某種底物或激素水平升降及細胞周期不同階段中酶活性和濃度的調(diào)節(jié)。 第二類是發(fā)育調(diào)控或稱不可逆調(diào)控，是真核基因調(diào)控的精髓部分，它決定了真核細胞生長、分化、發(fā)育的全部進程。多級調(diào)控DNA水平 基因

58、丟失、基因擴增、基因重排、甲基化修飾、染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)狀態(tài)RNA水平 轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控、RNA的轉(zhuǎn)錄后加工、mRNA向胞漿轉(zhuǎn)運、mRNA穩(wěn)定性蛋白質(zhì)水平 翻譯過程、翻譯后加工、蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性二、DNA水平上的調(diào)控基因丟失、基因擴增、基因重排、DNA甲基化、染色質(zhì)結(jié)構(gòu)基因擴增是指細胞內(nèi)某些特定基因的拷貝數(shù)專一性的大量增加的現(xiàn)象。它是細胞在短期內(nèi)為滿足某種需要而產(chǎn)生足夠的基因產(chǎn)物的一種調(diào)控方式。如：基因擴增雙微核形成動物抗體基因重排 小鼠免疫球蛋白基因在發(fā)育中通過V、D、J、C基因片段的重組產(chǎn)生DNA的重排，、分別是IgM、D、G、E和A的基因染色質(zhì)的疏松與活性染色質(zhì)1）組蛋白是基因轉(zhuǎn)錄的抑制者組蛋白的磷

59、酸化、乙?；墒沟鞍讕д姾蓽p少，與DNA的結(jié)合能力降低，有利于轉(zhuǎn)錄非組蛋白與組蛋白競爭性地與DNA結(jié)合，可解除組蛋白對基因表達的抑制作用2）組蛋白H1與染色質(zhì)結(jié)合不緊密限制性內(nèi)切酶 MspI 可以切所有的 CCGG 序列，但是當(dāng)?shù)诙€C被甲基化后就不能切開,但是HpaII 僅僅能切開非甲基化的 CCGG 序列。這兩個限制性內(nèi)切酶稱為同切點酶。 甲基化與基因表達調(diào)控的關(guān)系甲基化抑制基因的轉(zhuǎn)錄。DNA甲基化的主要形式:5-mC,N-mA,7-mG. 5-mC主要出現(xiàn)在CpG序列中,這些CpG序列常成串出現(xiàn),又稱CpG島DNA甲基化導(dǎo)致某些區(qū)域構(gòu)象變化,BZ-DNA.由于Z型螺旋加深,許多與蛋白因

60、子結(jié)合的元件縮入大溝,抑制了轉(zhuǎn)錄因子與啟動子的結(jié)合效率。甲基化CpG的密度與啟動子強度之間的平衡決定了該啟動子的轉(zhuǎn)錄活性。DNA甲基化、去甲基化與基因表達活性的關(guān)系不是絕對的。同一種生物甲基化對不同的基因活性的作用也可以是不同的；甲基化影響基因的活性還可能和其他的一些蛋白質(zhì)因子相關(guān)。一個典型的哺乳動物的 g-珠蛋白基因的DNA序列中每100 bp出現(xiàn)一個CpG二聯(lián)體, 而在APRT 基因中富含 CpG島, 密度達到每 100 bp 出現(xiàn)10個以上。 CpG島在啟動子上游 100 bp 開始出現(xiàn)延伸到基因內(nèi)400 bp 。每一紅色線代表一個 CpG 二聯(lián)體。三、轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控是真核