分子遗传学.docx

分广遗传学：在分子水平研究遗传和变异的学科，主要研究内容：生物大分子、基因组的结构和功能，基因的肤质表达和调控、细胞内信号传导、基因工程各种技术体系。双螺旋模型结构特点：1、DNA分子由两条反响平行的多核甘酸链组成，形成右手双螺旋。2、双螺旋的直径是2nm,螺距为3.4nm,上下相邻的碱基的垂直距离为O.34nm,交角为36度3、两条链反向平行即两条链的5,和3,的方向相反4、糖-磷酸键实在双螺旋的外侧，碱基对与轴线垂直5、糖与附着在糖上的碱基近于垂直6、碱基配对时，必须一个是嗦吟，另一个是嗑咤7、DNA双螺旋有大沟和小沟的存在DNA二级结构的稳定因素（1）碱基对质检的氢键（2）碱基的堆积力包括疏水作用范德华力磷酸基的负电荷斥力Z-DNA的结构特点：1、糖磷骨架呈“之”字形走向2、左旋3、分子外形呈波形4、大沟消失，小沟窄而深5、每个螺旋有12bp变性或解链：缓慢加热，氢键破坏，由双链变为单链导致DNA变性的因素：高温、酸、碱、变性剂增色效应：DNA变性后提高了对紫外线的吸收能力称为增色效应解链温度：加热变性使DNA的双螺旋结构失去半时的温度称为该DNA的熔点或溶解温度复性：变性成为单链的DNA重新形成双链的过程复性动力学公式：1、单链浓度随着时间的增大而减小2、反应速率取决于初始的单链的浓度3、以反应浓度和Gt“2为坐标可绘制复性曲线4、通过at“2可测原核生物基因组的大小5、原核生物基因组大小不同，复性曲线也不同6、可用以区分真核生物和原核生物基因组分子杂交的基本方法：Southern印迹法、Northern印迹法、半点印迹杂交法原位杂交法Western印迹法基因组：细胞中遗传物质的总量核型：一个体细胞中的全部染色体按其大小，形态特征，顺序排列所构成的额图像成为核型C值：生物单倍体基因组中的DNA总量单一顺序：在一个基因组中只有一个拷贝成为单一顺序重复顺序1、轻度（210拷贝）2、中度（Io-几百）3、重度（几百-几百万个）短片段重复正向反向回文原核生物含大量单一顺序，少量重复顺序：真核生物含大量重复顺序，少量单一顺序质粒：存在于细菌或真菌细胞中独立于DNA,可以自主复制的共价、闭合、环装DNA分子质粒特点：1、可以自主复制2、环装DNA分子3、具有复制起点4、带有特殊基因类核结构：E.coli2.4×109Da4200Okb闭合环状约编码2000个基因包括类核支架（IOo个40kb,13umDNA环组成，每20ObP就有你个负超螺旋）重叠基因：两个或两个以上的基因共有段DNA序列（1977年，Sarlger发现）质粒分类：1、抗性质粒2、致育因子3、Col质粒4、降解质粒5、侵入性质粒30nm螺旋管有6个核小体着丝粒有三个功能区1、左侧元件2、中部元件（A+T含量90%）3、右侧元件（A+T丰宫区）端粒重复单位特点：端粒功能：1、保持染色体的稳定2、使线形DNA的顺利复制3、影响染色体的行为4、可能控制细胞的寿命5、遗传信息的复制和表达6、和核骨架的组成有关核型分析7组：1号-3号大4、5大6T2+X中13T5中16T8小19、20小21、22+Y最小带型分析：G带（GiemSa染色）、C带、Q带（芥子奎口丫因染色）、N带、R带（ReVerSe）基因家族：许多来源相同，结构相似、功能相关的基因成套组合称为基因家族基因簇：基因家族中的各成员紧密成簇排列成大串重复单位假基因：具有与功能基因相似的序列，但由于某些突变导致其市区了原有的功能加工假基因：与RNA转录物相似的那些失活的基因序列卫星DNA：高度重复序列中，一些AT含量很高的简单高度重复序列，由于AT段浮力密度小，因而在将DNA切段成数百个碱基对的片段进行超离心时，在主要的DNA带上有个次要的DNA带伴随，称为卫星DNA小卫星DNA：可变数目串联重复序列DNA指纹：指具有完全个体特异性的DNA多态性C值矛盾：生物基因组的大小同生物进化复杂性没有绝对相关性断裂基因真核生物结构基因由若干编码区和非编码区相间隔开又连续镶嵌而成，区除非编码区再连接后可翻译出由连续氨基酸组成的蛋白质内含子：阻断基因线性表达的序列，是个基因中非编码DNA序列（1977年Sharp、RobOrtS发现）外显子：真核生物基因的部分，它在剪接后会被保存，并可在蛋白质生物合成中表达为蛋白质所有内含子都不参与编码（）原因：1、有的内含子可编码内切酶、成熟酶、归巢调控提高进化速率2、内含子的相对性（个基因的内含子可能是另一个基因的外显子）DNA复制：亲代双链DNA分子在DNA聚合酶的作用下，分别以各单链DNA分子为模板，聚合与自身碱基可以互补配对的游离的dNTP,合成出两条与亲代DNA分子完全相同的子代DNA分子的过程。复制子：DNA中含有一定复制起点和复制终点的复制单位。半保留复制：复制过程中各以双螺旋DXA的其中条链为模板合成其互补链，新生的互补链与母链构成子代DNA分子.快停突变：把细菌培养温度提高（42C、45C）复制迅速停止。快停突变所涉及的产物和链的延伸有关慢停突变：将细菌培养温度提高，DNA合成并不立即停下来，延续段时间后合成才会停止。慢停突变我明突变的基因和复制起始有关。DNA聚合酶的共同特点：（1）需要提供合成模板；（2）不能起始新的DNA链，必须要有引物提供3'0也（3）合成的方向都是5'-3'（4）除聚合DNA外还有其它功能。DNA聚合酶有6个结合位点：（1）模板结合位点；（2）引物结合位点；（3）引物3，-0H结合位点；（4）底物dNTP结合位点；（5）5'f3'外切酶结合位点；（6）3'f5'校正位点。DNA聚合酶I的功能：1、5'f3'聚合功能2、3'-*5,外切活性3、5'-3'外切活性（1）切口平移；（2）链的置换；（3）模板转换不同生物复制起点和方向KE.coli定点、双向对称复制。2、T7在近一端的17%处开始，向两端延伸。3、真核有多个复制起点（i）,双向等速复制。4、枯草杆菌有固定的起始点，双向不对称复制。5、质粒R6K早期为单向复制，复制了约1/5时基因组进行双向复制。6、质粒ColEl有固定起始点，但却为单向复制。7、mtDNA进行D（displacedloop）环复制E.coli复制起始区的结构特点是：（1）富含A-T,这可能和双链易于解开起始复制有关；（2）含有多个回文结构（914个GATC）8个GATC较保守,CATC中的"A”已甲基化；（3）具有4个重复顺序，作为蛋白结合位点；（4）此顺序的右侧毗邻区域有两个起动子，其可能的作用是：转录产生引物：产生复制必要的蛋白：产生调节功能的RNA：起转录激活作用。复制起始的简单步骤：1、转录激活：在起始区双链必须打开一小段，这主要是依赖RNA聚合酶在附近的转录，将双链打开，这种作用就叫做转录激活。2、双链解开的这一点延着DNA向边延伸扩大，产生复制叉。3、开始合成引物。4、引物合成后，DNAPOlnl组装都引发的心A上，完成复制体的组装单链DxA的复制：滚环复制模型（D共价延伸：（2）模板链和新合成的链分开；（3）不需RNA引物，在正链3'-0H上延（4）只有一个复制叉；（5）形成多联体复制过程的特征：1、DNA的聚合反应是以dNTP为底物，以带有引物的DNA为模板，按碱基互补配对的原则在3'-OH上加一个dNTP2、需要二价正离子如Mg2+,由引物提供的3'-OH作亲本进攻形成磷酸二酯键3、链沿5'到3'方向延长4、碱基互补配对时，若错配则被先切除掠5、反应具有进行性，DNA聚合酶从DNA上解离下来前可催化多次反应DNA末端起始复制以单链直换形成一个大的茎环或叫平锅形结构来进行复制终止两个区域：（torE.D.A）和（terF.C.B）冈崎片段：相对比较短的DNA链，是DA的滞后链不连续合成期间生成的片段。真核生物复制特点：1、基因组中有多个复制起点2、般要等第轮复制结束后第二轮才开始。3、真核的复制起点到两边的复制终点称为一个复制子。D"开始合成的位置，一个初始起点，两侧有一些二级起点。转录：基因表达时以DNA的一条链为模板合成RNA的过程。RNA酶的基本特点：（1）以核糖核昔三磷酸（rNTP）为底物：（2）以DNA为模板：（3）按5'-3'方向合成；（4）无需引物的存在能单独起始链的合成；（5）第个引入的rNTP是以三磷酸形式存在；（6）在体内DNA双链中仅一条链作为模板；（7）RNA的序列和模板是互补的。（8）RNA聚合酶无校正能力。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，新链和母本链形成子链；（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。RNApol与DNApol的区别：RNApol没有任何校对功能能起始新的RNA链原核生物转录启动子的结构特点：（1）结构典型,都含识别（R）,结合（B）和起始（I）位点；序列保守；（3）位置和距离都比较恒定；（4）直接和多聚醉相结合：（5）常和操纵子相邻：（6）位于基因的5'端：（7）决定转录的启动和方向。转录的起始位点在原核当中一般为A或G转录的起始：1.全院与模板的DxA接触，生成非专的,不稳定的复合物在模板上移动；2.起始识别：全酶与一35序列结合，产生封闭的酶-启动子二元复合物3.全酶紧密地结合在TO序列处，模板DNA局部变性，形成开放的启动子二元复合体：4.醉移动到I,第一个rNTP转录开始，。因子释放,形成酶-启动子-rNTP三元复合体。延伸:酶沿DNA向前移动一个bp,RNA链也就伸长INt终止:1、强终止于一内部终止子2、弱终止子（P依赖性终止子）一需要P因子强终止子的结构特点：（1）有回文结构存在；（2）茎的区域内富含G-C；（3）强终止子3'端上有6个U其核生物的转录和原核转录的不同点：（1）原核只有一种RW聚合酶，而真核细胞有三种聚合酶；（2）启动子的结构特点不同，其核有三种不同的启动子和有关的元件；（3）真核的转录有很多蛋白质因子的介入转录后的加工（1）减少部分片段：如切除5,端前导序列，3'端拖尾序列和中部的内含子：（2）增加部分片段：5,加帽，3'加PoIy（八）,归巢和通过编辑加入一些碱基；（3）修饰：对某些碱基进行甲基化等tRN的加工分成3个阶段（1）“斩头"，形成5'末端：（2）去尾，形成3'-OH末端。（3）修饰：通过甲基化酶，硫醇醉，假尿嗜咤核甘化酶等进行修饰，如氨基酸臂的4-硫尿甘（4tu）,D臂的2甲基鸟昔（2mG）,T+C臂的假尿昔（）和反密码子环上的2异戊腺昔（2ipA）hnRNA的结构的特点（1）5'端有帽结构：（2）3'端有Poly（八）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IJ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。真核mRNA的前体的加工一般要经过五个阶段：（1）5'加帽：（2）3,加尾；（3）切除内含子；（4）修饰：对某些碱基进行甲基化。（5）某些前体分子还要进行编辑。核酶：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内含子切割位点有2个特点：1）内含子的两个末端并不存在同源或互补。这就排除了存在二级结构的可能。（2）连接点具有很短的保守序列，称为边界顺序。其规律称为GT-AG法则。左边的剪接位点称供体位点，右边的剪接位点称受体位点。编辑：是指转录后的RNA在编码区发生碱基的加入，丢失或转换等现象。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（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”摆动假说是由CriCk.F（1966年）提出的。摆动假说也称为三中读二三叶草型的二维结构(1)各种IRNA均含有7080个碱基，其中22个碱基是恒定的。(2)5'端和3'端配对(常为7bp)形成茎区,称为受体臂或称氨基酸臂。在3'端永远是4个碱基(XCCA)的单链区，在其末端有2'-OH或3'-OIL是被氨基酰化位点。此臂负责携带特异的氨基酸。(3)T*C常由5bp的茎和7Nl和环组成。此臂负责和核糖体上的rRNA识别结合：(4)反密码子臂常由5bp的茎区和7Nl的环区组成，它负责对密码子的识别与配对。(5)D环的茎区长度常为4bp,也称双氢尿啜喘环。负责和氨基酰tRNA聚合前结合；(6)额外环可变性大，从4Nt到21Nl不等，其功能是在tRNA的L型三维结构中负责连接两个区域(D环一反密码子环和T巾C-受体臂)。核糖体的作用位点(I)A位点(或称acceptorsite)可以进入氨基酰-IRNA(aminoacyl-lRNA)。P位点(或称供位,donorsite)是被肽基酰-tRNA(peptidyl-tRNA)所占据。(3)E位点(EXitSite)脱酰RNA(deacylated-tRNA)短暂地占据。原核生物翻译起始因子表1亍2Hcoli蛋白质合成起始所需的三种起始因子因子质量(KDa)因子/核糖体功能IF32325%亚基解离与mRM的结合IF297.3?起始tRKA的结合与GTP水解IFl915%循环因子？肽链的延伸可分为三个阶段：进位反应：主要是密码子-反密码子的识别:转位反应：涉及肽链的形成；移位反应：tRNA和InRNA相对核糖体的移动肽链合成的终止终止密码U,UGA,UAG：在E.coli中释放因子(releasefactors(RF);RFl识别UA;RF2识别UGA和UAGo这两种因子作用于A位点,且需要P位点的肽酰TRNA存在。终止反应是释放因子识别终止位点并与之结合，激活肽基转移酶，水解了P位点上多肽与tRNA之间的键,然后释放了多肽和tRNo在真核系统中只有一种释放因子一一eEF可识别3种终止密码子