201909分子生物學(xué)期末第頁(yè)2.1原核與真核生物染色體的結(jié)構(gòu)1.原核生物染色體：DNA結(jié)構(gòu)域2.染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)定義：真核生物細(xì)胞分裂間期細(xì)胞核內(nèi)能被堿性染料所染色的物質(zhì)，呈纖細(xì)狀，是一種高度有序的DNA-蛋白質(zhì)復(fù)合物功能：染色質(zhì)結(jié)構(gòu)用來(lái)包裝和組構(gòu)染色體DNA，并在細(xì)胞周期的不同階段調(diào)整壓縮DNA水平。2.1核小體（Nucleosome）核小體核心Histoneoctamer（146bp，1.8圈，組蛋白八聚體）→染色小體chromatosome（166bp,2圈，H1）+連接DNA2.2組蛋白（Histones）——四種核心組蛋白（H2A,H2B,H3和H4）和H13.間期染色體結(jié)構(gòu)（間期的染色體均呈一種非常松散的結(jié)構(gòu)，因而不能觀察到單個(gè)染色體，呈染色質(zhì)結(jié)構(gòu)）3.1CpG島 4.GenomeComplexity（基因的復(fù)雜度） 4.14.1Reassociationkinetics(復(fù)性動(dòng)力學(xué))2.2DNA的結(jié)構(gòu)1.Nucleicstructure:Base(堿基)nucleoside(核苷)nucleotide(核苷酸)phosphodiesterbonds(磷酸二酯鍵)DNA/RNAsequence1.1DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)兩條雙鏈反向且平行呈雙螺旋結(jié)構(gòu)，依據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則。帶負(fù)電荷的戊糖磷酸作為骨架，位于分子外側(cè)，堿基則平面堆積于螺旋等電內(nèi)部2.1二級(jí)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性維持穩(wěn)定性的因素：氫鍵、磷酸酯鍵、堿基堆積力、疏水作用不穩(wěn)定因素：磷酸基團(tuán)間的靜電斥力、堿基內(nèi)能增加(溫度),使氫鍵因堿基排列有序狀態(tài)的破壞而減弱1.1.1二級(jí)結(jié)構(gòu)的類型 堿基順式syn（左手螺旋）反式anti（右手螺旋）1.2RNA的二級(jí)結(jié)構(gòu) 2.核酸分子的理化性質(zhì)強(qiáng)酸+高溫(HClO4+100°C)核酸完全水解為堿基（bases），核糖（riboses）/脫氧核糖(deoxyriboses)，磷酸（phosphate）.2.1酸效應(yīng)（水解）磷酸酯鍵和糖苷鍵都能被酸水解水解的難易順序?yàn)椋毫姿狨ユI>糖苷鍵嘧啶堿的糖苷鍵>嘌呤堿的糖苷鍵嘌呤與脫氧核糖之間的糖苷鍵最易水解2.2堿效應(yīng)（DNA變性、RNA水解）堿效應(yīng)使堿基的互變異構(gòu)態(tài)（tautomericstate）發(fā)生變化，影響特定堿基間的氫鍵作用，導(dǎo)致DNA雙鏈解離，即DNA變性（DNAdenaturation） pH較高時(shí)，DNA易變性，較難水解，RNA易被水解，因?yàn)镽NA中的2′-OH參與對(duì)磷酯鍵中磷酸分子的分子內(nèi)攻擊。2.3化學(xué)變性2.4黏性Viscosity 2.5浮力密度 3.核酸的光熱性質(zhì)（SpectroscopicandThermalPropertiesofNucleicAcids）3.1UVabsorption(紫外光吸收) 3.2Hypochromicity（減色效應(yīng)）3.3Quantitationofnucleicacids（核酸定量）

3.4PurityofDNA（DNA純度DNA質(zhì)量檢測(cè)） 3.5Thermaldenaturation（熱變性）加熱能導(dǎo)致DNA雙鏈和RNA二級(jí)結(jié)構(gòu)中的氫鍵破壞,變成單鏈結(jié)構(gòu)的過(guò)程Meltingtemperature(Tm)：熱變性過(guò)程中A260達(dá)到最大值一半時(shí)(雙螺旋結(jié)構(gòu)失去一半)的溫度熔解曲線：緩慢而均勻地增加DNA溶液的溫度可根據(jù)各點(diǎn)的A260值繪制成DNA的熔解曲線 （4）片段愈短，變性愈快，Tm值愈?。?）變性液中含有尿素，甲酰胺等（6）鹽濃度的影響增色效應(yīng)的跳躍現(xiàn)象(JumpofHyperchromicity)：高分子量的DNA分子在熱變性過(guò)程中,富含AT區(qū)域首先發(fā)生變性,然后逐步擴(kuò)展,表現(xiàn)增色效應(yīng)的跳躍現(xiàn)象,使變形過(guò)程加快.3.6Renaturation（復(fù)性）在一定條件下，變性DNA單鏈間堿基重新配對(duì)恢復(fù)雙螺旋結(jié)構(gòu)，伴有A260減?。p色效應(yīng)），DNA的功能恢復(fù) 三螺旋、四螺旋（端粒）結(jié)構(gòu)3.7DNASupercoiling（DNA超螺旋結(jié)構(gòu)）DNA雙螺旋本身進(jìn)一步盤繞稱超螺。超螺旋有正超螺旋和負(fù)超螺旋兩種，負(fù)超螺旋的存在對(duì)于轉(zhuǎn)錄和復(fù)制都是必要的。

負(fù)超螺旋—拓?fù)洚悩?gòu)酶負(fù)超螺旋—拓?fù)洚悩?gòu)酶/溴化乙錠EB—松弛DNA—拓?fù)洚悩?gòu)酶/溴化乙錠EB—正超螺旋2.3DNA的復(fù)制1.DNA復(fù)制概述（半保留半不連續(xù)）Replication復(fù)制子（Replicon）：又稱復(fù)制單位或復(fù)制元，以單一單位復(fù)制的任一段DNA，含有一個(gè)復(fù)制起點(diǎn)（Origin）和復(fù)制終點(diǎn)（Turminus）（有時(shí)）。復(fù)制起點(diǎn)（origin，ori或o，復(fù)制原點(diǎn)）:復(fù)制開始處DNA分子的特定位置，富含AT序列1.原核生物（Prokaryote）：環(huán)形DNA分子，單復(fù)制起點(diǎn)，即是整個(gè)染色體只有一個(gè)復(fù)制單位。2.真核生物（Eukaryote）:長(zhǎng)鏈線性DNA分子，多復(fù)制起點(diǎn)，即是一個(gè)genome中有多個(gè)復(fù)制單位。復(fù)制叉（replicationfork）：DNA復(fù)制時(shí)在DNA鏈上通過(guò)解旋、解鏈和單鏈結(jié)合蛋白的結(jié)合等過(guò)程形成的Y字型結(jié)構(gòu) 單向復(fù)制雙向復(fù)制復(fù)制眼（replicationeye）：又稱復(fù)制泡，電子顯微鏡下觀察正在復(fù)制的DNA，復(fù)制的區(qū)域形如一只眼睛復(fù)制體（Replisome）：復(fù)制叉處的許多酶和蛋白組成的復(fù)合體，協(xié)同合成DNA，包括DNA聚合酶、引發(fā)體和DNA解旋酶。先導(dǎo)鏈（leadingstrand）：DNA復(fù)制時(shí)，與復(fù)制叉向前移動(dòng)的方向一致，以3′→5′鏈為模板，按5′→3′方向連續(xù)合成的一條鏈。后隨鏈（laggingstrand）：后隨鏈按Okazaki片段不連續(xù)復(fù)制。岡崎片段(Okazakifragment):DNA復(fù)制不連續(xù)合成鏈中形成的短DNA片段，原核生物1000~2000nt,真核生物100~200nt。RNApriming：DNA合成由RNA引導(dǎo)，每一片段5′端的頭幾個(gè)核苷酸均為核糖核苷酸；片段連接之前被去掉，產(chǎn)生的間隙由DNA填補(bǔ)，保證DNA復(fù)制的高忠實(shí)性（highfidelityofreplication）2.原核生物的DNA復(fù)制2.1Initiation起始 2.2Unwinding解旋在復(fù)制叉處螺旋轉(zhuǎn)角的去除會(huì)形成正超螺旋在復(fù)制叉處螺旋轉(zhuǎn)角的去除會(huì)形成正超螺旋.通過(guò)Ⅱ型拓?fù)洚悩?gòu)酶（topoisomerase），即DNA旋轉(zhuǎn)酶（DNAgyrase）作用引入負(fù)超螺旋而得到不斷釋放2.3Elongation延伸 2.4TerminationandSegregation（終止與分離）

Segregation拓?fù)洚悩?gòu)酶IV（TopoisomeraseIV）:一種II型的DNAtopoisomerase,解開相互連接的兩個(gè)子代基因組2.5原核生物DNA復(fù)制總結(jié)3.真核生物的DNA復(fù)制3.1Initiationofmultiplereplicons1.20~50個(gè)復(fù)制子（串聯(lián)排列）成簇在S期的特定時(shí)間同時(shí)開始復(fù)制。2.每個(gè)細(xì)胞周期僅起始一次復(fù)制特許因子(Licensingfactor)ORC(originrecognitioncomplex)起始點(diǎn)識(shí)別復(fù)合物與ARS酵母的自主復(fù)制序列結(jié)合,被CDKs（Cyclin-DependentKinase）激活后可引導(dǎo)DNA解鏈以進(jìn)行復(fù)制。3.2Replicationfork&elongation

端粒的復(fù)制真核生物能夠通過(guò)形成端粒的結(jié)構(gòu)和具有反轉(zhuǎn)錄酶活性的端粒酶（RNA酶）來(lái)避免子鏈5端的縮短真核生物和原核生物DNA復(fù)制的比較2.4DNA的修復(fù)復(fù)制忠實(shí)性(replicationfidelity)保證DNA復(fù)制高度忠實(shí)性的機(jī)制：依賴于模板鏈和進(jìn)入核苷酸在DNA聚合酶的作用位點(diǎn)的正確配對(duì)3′→5′外切核酸酶對(duì)摻入堿基的校正DNA復(fù)制中存在極低的自發(fā)性錯(cuò)配突變（E.coli10-10）1.突變（Mutation）群體中許多沉默及非致死突變的積累產(chǎn)生遺傳多態(tài)性，即在“正常”DNA及其蛋白質(zhì)序列中可接受的變異。2.突變的原因2.1自發(fā)性損傷（DNA復(fù)制或減數(shù)分裂重組過(guò)程） 2.2物理誘變2.3化學(xué)誘變劑3.誘變類型(mutagenesis) 4.DNA修復(fù)4.1光復(fù)活（photoreactivation）在可見光存在的情況下，DNA光復(fù)活酶（光解酶）可將嘧啶二聚體再分解為單體。修復(fù)是無(wú)差錯(cuò)的。烷基轉(zhuǎn)移酶（Alkyltransferase）：無(wú)差錯(cuò)直接修復(fù)構(gòu)成了DNA對(duì)烷化劑的適應(yīng)性反應(yīng)4.2切除修復(fù)（Excisionrepair）是一種普遍存在的修復(fù)機(jī)制，可在一系列的損傷中起修復(fù)作用，并且這種修復(fù)是無(wú)差錯(cuò)的。4.2.1錯(cuò)配修復(fù)（Mismatchrepair）是切除修復(fù)的一種特定形式，用于修復(fù)在復(fù)制中錯(cuò)配并漏過(guò)校正檢驗(yàn)的任何堿基。復(fù)制錯(cuò)配中的錯(cuò)配堿基存在于子代鏈中。因此該系統(tǒng)必須在復(fù)制叉通過(guò)之后有一種能識(shí)別親本鏈與子代鏈的方法，以保證只從子代鏈中去除錯(cuò)配堿基在E.coli中，出現(xiàn)在GATC序列中的A常常是甲基化的

，子鏈的甲基化在復(fù)制完成幾分鐘后隨即進(jìn)行。所以新合成的DNA是半甲基化的，即親本鏈?zhǔn)羌谆模渔溛幢患谆?，這樣就可以很容易區(qū)分它們。4.3重組修復(fù)（recombinationrepair）重組修復(fù)（是對(duì)尚未修復(fù)的損傷DNA先復(fù)制再修復(fù)，又稱復(fù)制后修復(fù)。它的精確性較低，所以重組修復(fù)易產(chǎn)生差錯(cuò)，從而引起突變,所以又叫突變型修復(fù) 4.4SOS修復(fù)這個(gè)系統(tǒng)是在DNA分子受到大范圍的損傷情況下防止細(xì)胞死亡而誘導(dǎo)出的一種應(yīng)急措施，是使細(xì)胞通過(guò)一定水平的變異來(lái)?yè)Q取最后幸存手段。保真度降低；又稱為錯(cuò)誤傾向修復(fù)(errorpronerepair)5.DNA重組與轉(zhuǎn)座DNA重組指DNA分子內(nèi)或分子間發(fā)生的遺傳信息的重新共價(jià)組合過(guò)程。重組是進(jìn)行基因突變和基因改良的重要方法5.1同源重組Homologousrecombination又稱“一般重組”，涉及兩個(gè)DNA分子間同源區(qū)域的交換。5.2位點(diǎn)特異性重組Site-specificrecombination非同源DNA的特異片段之間的交換，由能識(shí)別特異DNA序列的蛋白質(zhì)所介導(dǎo)5.3轉(zhuǎn)座作用1.轉(zhuǎn)座子(元)或轉(zhuǎn)座元件(transposonortransposableelement):存在于染色體DNA上可自主復(fù)制和位移的基本單元。它們可以直接從基因組的一個(gè)位點(diǎn)移到另一個(gè)位點(diǎn)（供體和受體）2.DNA的轉(zhuǎn)座（transposition）：由可移位因子介導(dǎo)的遺傳物質(zhì)重排現(xiàn)象。6.SNPSNP：singlenucleotidepolymorphism,單核苷酸多態(tài)性，指基因組DNA序列中由于單個(gè)核苷酸的突變而引起的多態(tài)性。單倍型：位于染色體上某一區(qū)域的一組相關(guān)聯(lián)的SNP等位位點(diǎn)，相鄰SNP的等位位點(diǎn)傾向于以一個(gè)整體遺傳給后代。3.從DNA到RNA基因表達(dá)(geneexpression):指細(xì)胞在生命過(guò)程中,把儲(chǔ)存在DNA順序中遺傳信息經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)錄和翻譯,轉(zhuǎn)變成具有生物活性的蛋白質(zhì)分子。轉(zhuǎn)錄生物體以DNA為模板合成RNA的過(guò)程1.復(fù)制與轉(zhuǎn)錄的異同 2.轉(zhuǎn)錄(Transcription)2.1轉(zhuǎn)錄模板轉(zhuǎn)錄單元：一段從啟動(dòng)子開始至終止子結(jié)束的DNA序列為一個(gè)轉(zhuǎn)錄單元模板鏈(templatestrand)：反義鏈或Waston鏈，指引轉(zhuǎn)錄生成RNA的一股DNA單鏈編碼鏈(codingstrand)：有義鏈或Crick鏈，與轉(zhuǎn)錄出的RNA序列一樣不對(duì)稱轉(zhuǎn)錄(asymmetrictranscription)：在雙鏈DNA分子中的一條鏈，對(duì)于某基因是有義鏈，但對(duì)另一個(gè)基因則可能是反義鏈2.2RNA種類 3.轉(zhuǎn)錄的基本過(guò)程3.1模板的識(shí)別和轉(zhuǎn)錄起始 1全酶識(shí)別啟動(dòng)子，與其可逆性結(jié)合形成封閉復(fù)合物——DNA為雙鏈。（二元閉合復(fù)合物）2DNA構(gòu)象變化，開放復(fù)合物形成，全酶結(jié)合的一小段雙鏈解開。（二元開鏈復(fù)合物）3開放復(fù)合物與最初2個(gè)NTP結(jié)合，形成1個(gè)磷酸二酯鍵，短RNA鏈形成。（三元復(fù)合物）3.1.1無(wú)效起始（Abortiveinitiation） 最初的9個(gè)堿基依次加上，酶并不沿DNA鏈移動(dòng)，這之后，每加上1個(gè)磷酸二酯鍵，這條鏈都有可能終止起始.一次成功的起始轉(zhuǎn)錄之前需經(jīng)過(guò)多次無(wú)效起始，這種無(wú)效起始對(duì)轉(zhuǎn)錄的總體速率很重要3.1.2真正的起始 真核生物還需要至少7種輔助因子——轉(zhuǎn)錄因子參與，形成復(fù)雜的前起始復(fù)合物。3.2轉(zhuǎn)錄的延伸3.3轉(zhuǎn)錄的終止終止子：提供轉(zhuǎn)錄終止信號(hào)的序列稱為終止子（terminator）;終止信號(hào)存在于RNA聚合酶已經(jīng)轉(zhuǎn)錄過(guò)的序列之中。莖環(huán)結(jié)構(gòu)使轉(zhuǎn)錄終止的機(jī)理：使RNA聚合酶變構(gòu)，轉(zhuǎn)錄停頓；密集A-U配對(duì)使轉(zhuǎn)錄復(fù)合物趨于解離，釋放RNA。終止效率：與二重對(duì)稱序列和寡聚U的長(zhǎng)短有關(guān)。ρ因子具有NTP酶活性和解螺旋酶活性，是促使轉(zhuǎn)錄三元復(fù)合物解離的根本原因。4.RNA聚合酶原核生物的RNA聚合酶在某些細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)含有能識(shí)別不同啟動(dòng)子的σ因子，以適應(yīng)不同生長(zhǎng)發(fā)育階段的要求，調(diào)控不同基因轉(zhuǎn)錄的起始。真核生物的RNA聚合酶 5.啟動(dòng)子與轉(zhuǎn)錄起始啟動(dòng)子定義：指能被RNA聚合酶識(shí)別、結(jié)合并啟動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄的一段DNA序列。原核生物啟動(dòng)子的結(jié)構(gòu)1.-35區(qū)Sextama框和-10區(qū)Pribnow框 Pribnow框與Sextama框之間的堿基序列并不重要，但兩個(gè)序列之間的距離十分重要；天然啟動(dòng)子這段距離多為15～20bp，距離的大小可能是決定啟動(dòng)子強(qiáng)度的因素之一。實(shí)驗(yàn)表明：兩個(gè)序列之間的距離為17bp時(shí)，轉(zhuǎn)錄效率最高。2.CAP位點(diǎn)CAP即分解代謝物基因激活蛋白,又稱環(huán)腺苷酸受體蛋白（CRP）。CAP與啟動(dòng)子（CAP位點(diǎn)）的結(jié)合是激活乳糖操縱子轉(zhuǎn)錄的必要條件。乳糖啟動(dòng)子中有兩個(gè)CAP結(jié)合位點(diǎn)：一個(gè)在－70～－50位點(diǎn)，稱位點(diǎn)Ⅰ；一個(gè)在－50～－40位點(diǎn)，稱位點(diǎn)Ⅱ。真核生物啟動(dòng)子真核生物啟動(dòng)子結(jié)構(gòu)：核心啟動(dòng)子（corepromoter）上游啟動(dòng)子元件（upstreampromoterelement，UPE）真核有三種不同的啟動(dòng)子和有關(guān)的元件（一）RNA聚合酶Ⅰ的啟動(dòng)子（rRNA基因的啟動(dòng)子，稱Ⅰ類啟動(dòng)子。）上游結(jié)合因子UBF結(jié)合連接到UCE區(qū)和核心區(qū)，然后選擇因子SL1（3個(gè)TAF1,1個(gè)TBP）結(jié)合到核心區(qū)最后RNA聚合酶1結(jié)合到核心區(qū)和SL1 （二）RNA聚合酶Ⅱ的啟動(dòng)子（mRNA基因的啟動(dòng)子，稱Ⅱ類啟動(dòng)子）增強(qiáng)子（enhancer）：能結(jié)合反式作用因子，決定基因的時(shí)間和空間特異性表達(dá)，增強(qiáng)啟動(dòng)子轉(zhuǎn)錄活性的DNA序列。又稱遠(yuǎn)上游序列（farupstreamsequence），不是啟動(dòng)子的一部分，可存在于啟動(dòng)子上游或下游 （三）RNA聚合酶Ⅲ的啟動(dòng)子（tRNA基因的啟動(dòng)子，稱Ⅲ類啟動(dòng)子。） 真核生物啟動(dòng)子總結(jié) RNA生物合成抑制劑能阻斷、抑制或者干擾核酸的代謝過(guò)程，最終抑制轉(zhuǎn)錄的一類化合物，稱RNA生物合成抑制劑。6.原核和真核生物轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的比較 7.轉(zhuǎn)錄后加工真核細(xì)胞每種轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物都是各種RNA的前身，即無(wú)活性，亦無(wú)功能。原核細(xì)胞mRNA不需加工，tRNA和rRNA加工。7.1mRNA前體加工（4）mRNA剪接——除去hnRNA中的內(nèi)含子，將外顯子連接。核mRNA內(nèi)含子snRNA參與剪接過(guò)程，并與其它蛋白和mRNA前體一起構(gòu)成一個(gè)大的顆粒復(fù)合體,稱為剪接體(splicesome)。I類內(nèi)含子 組成型剪接：一個(gè)基因的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物通過(guò)剪接只能產(chǎn)生一種成熟的mRNA。選擇性剪接：同一基因的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物由于不同的剪接方式形成不同mRNA。順式剪接（cis-splicing）:內(nèi)含子剪接一般都是發(fā)生在同一基因內(nèi)，切除內(nèi)含子，相鄰的外顯子彼此連接反式剪接（trans-splicing）則是指發(fā)生在不同基因之間的外顯子的剪接。8RNA編輯指轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物RNA前體編碼區(qū)發(fā)生堿基的突變、插入或丟失等現(xiàn)象RNA編輯是基因轉(zhuǎn)錄后在mRNA中插入、缺失或核苷酸的替換而改變DNA模板來(lái)源的遺傳信息，翻譯出多種氨基酸序列不同的蛋白質(zhì)1.RNA編輯的結(jié)果不僅擴(kuò)大了遺傳信息，而且使生物更好地適應(yīng)生存環(huán)境。2.有些基因的主要轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物必須經(jīng)過(guò)編輯才能有效地起始翻譯，或產(chǎn)生正確的可讀框(ORF)9rRNA和tRNA的加工10核酶（ribozyme）指一類具有催化功能的RNA分子，通過(guò)催化靶位點(diǎn)RNA鏈中磷酸二酯鍵的斷裂，特異性地剪切底物RNA分子，從而阻斷基因的表達(dá)。 4從mRNA到蛋白質(zhì)1.遺傳密碼——三聯(lián)子mRNA鏈上每三個(gè)核甘酸翻譯成蛋白質(zhì)多肽鏈上的一個(gè)氨基酸，這三個(gè)核甘酸就稱為密碼子或三聯(lián)子密碼(tripletcoden)共有64個(gè)密碼子，其中61個(gè)是編碼氨基酸的密碼子，另外3個(gè)是終止密碼子 I配對(duì)A、C、U 2.1tRNA的結(jié)構(gòu)tRNA的稀有堿基含量非常豐富倒L形折疊式,這種結(jié)構(gòu)是靠氫鍵來(lái)維持的,tRNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)與AA-tRNA合成酶的識(shí)別有關(guān)。2.2tRNA的種類無(wú)義突變：在蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因中，一個(gè)核苷酸的改變可能使代表某個(gè)氨基酸的密碼子變成終止密碼子（UAG、UGA、UAA），使蛋白質(zhì)合成提前終止，合成無(wú)功能的或無(wú)意義的多肽，這種突變就稱為無(wú)義突變。錯(cuò)義突變：由于結(jié)構(gòu)基因中某個(gè)核甘酸的變化使一種氨基酸的密碼子變?yōu)榱硪环N氨基酸的密碼子，這種基因突變叫錯(cuò)義突變。同義突變（Synonymousmutation）：由于密碼子具有兼并性，單個(gè)堿基置換后密碼子所編碼的是同一種氨基酸，表型不改變3.核糖體的組成 在核糖體中rRNA是起主要作用的結(jié)構(gòu)成分mRNA中的SD序列與核糖體16SrRNA3'端互補(bǔ)。在SD序列的下游5～10個(gè)堿基處是起始密碼AUG或GUG。核糖體的位點(diǎn)①與mRNA的結(jié)合位點(diǎn)②A位點(diǎn)(aminoacylsite)，又叫受位――氨?；稽c(diǎn)，氨酰tRNA的結(jié)合位點(diǎn) ③P位點(diǎn)(Peptidylsite)，也叫供位――肽?；稽c(diǎn)，肽酰tRNA的結(jié)合位點(diǎn)④E位點(diǎn)(exitsite)――空載tRNA的結(jié)合位點(diǎn)⑤轉(zhuǎn)移酶/轉(zhuǎn)位酶的結(jié)合位點(diǎn)――將肽酰tRNA從A位點(diǎn)轉(zhuǎn)移到P位點(diǎn)有關(guān)；⑥肽基轉(zhuǎn)移酶（peptidyltransferase）的催化位點(diǎn)――催化肽鍵合成⑦此外還有與蛋白質(zhì)合成有關(guān)的其他起始因子、延伸因子和終止因子的結(jié)合位點(diǎn)。4.蛋白質(zhì)的合成(一)氨基酸的活化蛋白質(zhì)合成真實(shí)性主要決定于：tRNA能否把正確的氨基酸放到新生多肽鏈的正確位置。氨酰-tRNA合成酶會(huì)引入兩種錯(cuò)誤：（2）翻譯的起始多肽合成起始信號(hào)是一個(gè)ORF開始的獨(dú)特密碼子，常為AUG。但細(xì)菌中也可GUG和UUG原核生物的翻譯起始 （3）延伸階段延伸因子(elongationfactor,EF)1、后續(xù)AA-tRNA與核糖體A位點(diǎn)結(jié)合2.肽鍵的生成新生肽鏈從P位的肽酰-tRNA轉(zhuǎn)移至A位的氨酰-tRNA，這導(dǎo)致肽鏈延伸50S亞基具肽基轉(zhuǎn)移酶的活性肽鍵形成使P位產(chǎn)生脫酰基的tRNA，A位產(chǎn)生肽酰-tRNA3.移位核糖體向mRNA3’端方向移動(dòng)一個(gè)密碼子，二肽基tRNA，從A位進(jìn)入P位，去氨酰-tRNA被擠入E位需要消耗GTP，并需EF-G延伸因子；延伸因子EF-G有轉(zhuǎn)位酶(translocase)活性（4）肽鏈的終止釋放因子RF能識(shí)別終止密碼子并與之結(jié)合，水解P位上多肽鏈與tRNA之間的酯鍵，催化GTP水解促使肽鏈與核糖體解離（一是識(shí)別終止密碼，二是誘導(dǎo)轉(zhuǎn)肽酶改變?yōu)轷ッ富钚?，）真核生物只有一個(gè)終止因子（eRF），細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)存在3種不同的終止因子4.2蛋白質(zhì)前體的加工4.3蛋白質(zhì)的折疊 4.4蛋白質(zhì)合成抑制劑5.蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制1、翻譯運(yùn)轉(zhuǎn)同步機(jī)制：蛋白質(zhì)的合成和運(yùn)轉(zhuǎn)同時(shí)發(fā)生;2、翻譯后運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)制：蛋白質(zhì)從核糖體上釋放后才發(fā)生運(yùn)轉(zhuǎn)。 5.2核定位蛋白的運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)制分散在細(xì)胞內(nèi)的核蛋白必須被重新運(yùn)入核內(nèi)，因此，為了核蛋白的重復(fù)定位，這些蛋白質(zhì)中的信號(hào)肽――被稱為核定位序列(nuclearlocalizationsequence,NLS)一般都不被切除。NLS可以位于核蛋白的任何部位5.3蛋白質(zhì)的降解泛素化泛素活化酶（E1）、泛素結(jié)合酶（E2）、泛素蛋白連接酶（E3）7原核生物的表達(dá)調(diào)控1.基因的表達(dá)調(diào)控誘導(dǎo)（induction）：應(yīng)環(huán)境條件變化基因表達(dá)水平增高的現(xiàn)象阻遏（repression）：隨環(huán)境條件變化而基因表達(dá)水平降低的現(xiàn)象基因表達(dá)的特點(diǎn)： 基因表達(dá)調(diào)控的生物學(xué)意義：適應(yīng)環(huán)境、維持生長(zhǎng)和增殖（原核、真核）、維持個(gè)體發(fā)育與分化（真核）

2.原核生物的基因表達(dá)調(diào)控細(xì)菌的轉(zhuǎn)錄與翻譯過(guò)程幾乎發(fā)生在同一時(shí)間間隔內(nèi)，轉(zhuǎn)錄與翻譯相耦聯(lián)（coupledtranscriptionandtranslation）。轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控 2.1.乳糖操縱子lacoperon（負(fù)控誘導(dǎo)+cAMP-CRP正控阻遏雙系統(tǒng)）操縱子：在基因組中成簇串聯(lián)組成，是基因表達(dá)的協(xié)調(diào)單位，由啟動(dòng)子、操縱基因及其所控制的一組功能上相關(guān)的結(jié)構(gòu)基因所組成。操縱基因受調(diào)節(jié)基因產(chǎn)物的控制。負(fù)控誘導(dǎo)系統(tǒng)本底水平的表達(dá)：非誘導(dǎo)狀態(tài)下有少量的lacmRNA合成（β-半乳糖苷酶，透過(guò)酶）。真正的誘導(dǎo)物是異構(gòu)乳糖（半乳糖IPTG）而非乳糖乳糖阻抑物實(shí)際上使聚合酶的結(jié)合能力增加了兩個(gè)數(shù)量級(jí)，但不能起始轉(zhuǎn)錄。代謝阻遏效應(yīng)：不是葡萄糖而是它的某些降解產(chǎn)物抑制lacmRNA的合成cAMP-CRP正控系統(tǒng)CRP和cAMP都是合成lacmRNA所必需的，cAMP-CRP是一個(gè)不同于阻遏物的正調(diào)控因子，而lac操縱子的功能是在這兩個(gè)相互獨(dú)立的調(diào)控體系作用下實(shí)現(xiàn)的。只要有葡萄糖存在，這些糖代謝操縱子就不表達(dá)，被稱為降解物敏感型操縱子，由cAMP-CRP復(fù)合物調(diào)控。cAMP—CAP復(fù)合物與啟動(dòng)子區(qū)的結(jié)合是轉(zhuǎn)錄起始所必需的。2.2.色氨酸操縱子Trp（負(fù)控阻遏系統(tǒng)+弱化機(jī)制）色氨酸負(fù)控阻遏系統(tǒng)trpR基因突變常引起trpmRNA的永久型合成，該基因產(chǎn)物被稱為輔阻遏蛋白（aporepressor）除非培養(yǎng)基中有色氨酸，否則這個(gè)輔阻遏蛋白不會(huì)與操縱區(qū)結(jié)合弱化機(jī)制（已開始轉(zhuǎn)錄）弱化子：在一些合成代謝的操縱子的前導(dǎo)區(qū)內(nèi)，存在著類似終止子結(jié)構(gòu)的一段DNA序列，可導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄過(guò)早終止的一段核苷酸序列轉(zhuǎn)錄和翻譯緊密偶聯(lián)，前導(dǎo)RNA的轉(zhuǎn)錄后緊接著前導(dǎo)肽的合成，因此弱化作用才能形成。3.轉(zhuǎn)錄水平的其他調(diào)控轉(zhuǎn)錄過(guò)程涉及轉(zhuǎn)錄機(jī)器附著與DNA，識(shí)別啟動(dòng)子序列，起始RNA的合成，延伸和終止。轉(zhuǎn)錄的任何一步都受到調(diào)控。轉(zhuǎn)錄水平上以下其它調(diào)控方式：σ因子的調(diào)節(jié)作用參與大腸桿菌中基因表達(dá)調(diào)控最常見的蛋白質(zhì)可能是σ因子每種不同類型的σ因子特異地負(fù)責(zé)不同的啟動(dòng)子，大腸桿菌利用可置換的σ因子對(duì)常見環(huán)境變化產(chǎn)生應(yīng)答。組蛋白類似蛋白的調(diào)節(jié)作用轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子的作用抗終止作用4.轉(zhuǎn)錄后調(diào)控基因表達(dá)的轉(zhuǎn)錄調(diào)控是生物最經(jīng)濟(jì)的調(diào)控方式。但轉(zhuǎn)錄生成mRNA以后，再在翻譯或翻譯后水平進(jìn)行“微調(diào)”，是對(duì)轉(zhuǎn)錄調(diào)控的補(bǔ)充。它使基因表達(dá)的調(diào)控更加適應(yīng)生物本身的需求和外界條件的變化。反義RNA的調(diào)節(jié)作用細(xì)菌響應(yīng)環(huán)境壓力的改變，會(huì)產(chǎn)生一些非編碼小RNA分子，能與mRNA中的特定序列配對(duì)并改變其構(gòu)象，導(dǎo)致翻譯過(guò)程的開啟或關(guān)閉等作用。魔斑核苷酸（鳥苷酸四磷酸、五磷酸）細(xì)菌生長(zhǎng)時(shí)，遇到氨基酸全面缺失時(shí)，細(xì)菌會(huì)產(chǎn)生一個(gè)應(yīng)急反應(yīng)，停止許多基因的表達(dá)，產(chǎn)生這信號(hào)的是ppGpp、pppGpp，可影響一大批操縱子，成為超級(jí)調(diào)控子或稱為魔斑。8真核生物的基因表達(dá)1.真核生物基因組的特點(diǎn)基因家族（genefamily）：真核細(xì)胞中許多相關(guān)的基因常按功能成套組合，被稱為基因家族。1簡(jiǎn)單多基因家族：串聯(lián)方式前后相連，合成一個(gè)轉(zhuǎn)錄單元（rRNA基因家族） 2復(fù)雜多基因家族：間隔序列隔開，獨(dú)立的轉(zhuǎn)錄單元3發(fā)育調(diào)控多基因家族：間隔序列隔開，不能發(fā)育階段單獨(dú)轉(zhuǎn)錄（血紅蛋白）假基因（pseudogene）：具有與功能基因相似的序列，但由于有許多突變以致失去了原有的功能，所以假基因是沒有功能的基因，常用ψ表示。是基因組中因突變而失活的基因，無(wú)蛋白質(zhì)產(chǎn)物。一般是啟動(dòng)子出現(xiàn)問(wèn)題。斷裂基因：基因的編碼序列在DNA分子上是不連續(xù)的，被非編碼序列所隔開，其中編碼的序列稱為外顯子，非編碼的序列稱為內(nèi)含子。提供了進(jìn)行重組的潛在位點(diǎn)，使DNA序列有充分的機(jī)會(huì)進(jìn)行重復(fù)和組合，非常有利于真核基因的進(jìn)化。2.真核生物的基因調(diào)控原核細(xì)胞——環(huán)境因素對(duì)調(diào)控起決定性的作用。真核細(xì)胞——特定時(shí)間，特定的細(xì)胞中特定的基因被激活，實(shí)現(xiàn)“預(yù)定”的、有序的、不可逆轉(zhuǎn)的分化、發(fā)育，并使生物的組織和器官保持正常功能。真核生物的基因調(diào)控分類瞬時(shí)調(diào)控或稱可逆性調(diào)控(熱脅迫)，它相當(dāng)于原核細(xì)胞對(duì)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，或細(xì)胞周期不同階段酶活性的調(diào)節(jié)；發(fā)育調(diào)控或稱不可逆調(diào)控（器官的分化），是真核基因調(diào)控的精髓部分，決定了真核細(xì)胞生長(zhǎng)、分化、發(fā)育的進(jìn)程。 2.真核生物轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控真核基因調(diào)控主要在轉(zhuǎn)錄水平上進(jìn)行，基本要素包括順式作用元件（cis-actingelement）和反式作用因子（transactingfactor）和RNA聚合酶（RNApolymerase）。真核生物的轉(zhuǎn)錄調(diào)控大多數(shù)是通過(guò)順式作用元件和反式作用因子復(fù)雜的相互作用來(lái)實(shí)現(xiàn)的2.1順式作用元件是一段與被轉(zhuǎn)錄的結(jié)構(gòu)基因距離較近的DNA序列，包括增強(qiáng)子、啟動(dòng)子、沉默子等，與轉(zhuǎn)錄調(diào)控有關(guān)2.1.1真核生物的啟動(dòng)子真核基因啟動(dòng)子是RNA聚合酶結(jié)合位點(diǎn)周圍的一組轉(zhuǎn)錄控制組件，至少包括一個(gè)轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)以及一個(gè)以上的功能組件（TATA盒、GC盒、CAAT盒）2.1.2增強(qiáng)子（enhance）能顯著提高轉(zhuǎn)錄起始頻率的DNA序列2.1.3沉默子(silencer)可降低基因啟動(dòng)子轉(zhuǎn)錄活性的一段DNA順式元件，沉默子的DNA序列被調(diào)控蛋白結(jié)合后阻斷了轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物的形成或活化，使基因表達(dá)活性關(guān)閉2.1.4絕緣子(insulator)長(zhǎng)約幾百個(gè)核苷酸對(duì)，是通常位于啟動(dòng)子同正調(diào)控元件(增強(qiáng)子)或負(fù)調(diào)控因子(為異染色質(zhì))之間的一種調(diào)控序列其作用只是不讓其他調(diào)控元件對(duì)基因的活化效應(yīng)或失活效應(yīng)發(fā)生作用。絕緣子的作用是有方向性的2.2反式作用因子能直接或間接地識(shí)別或結(jié)合在各類順式作用元件核心序列上，參與調(diào)控靶基因轉(zhuǎn)錄效率的蛋白質(zhì)。2.2.2反式因子的結(jié)構(gòu)域DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域轉(zhuǎn)錄活化結(jié)構(gòu)域帶負(fù)電荷的螺旋結(jié)構(gòu)富含谷氨酰胺的結(jié)構(gòu)富含脯氨酸的結(jié)構(gòu)3.染色質(zhì)修飾和表觀遺傳調(diào)控在真核生物中，發(fā)生在轉(zhuǎn)錄之前的，染色質(zhì)水平上的結(jié)構(gòu)調(diào)整，稱之為基因表達(dá)的表觀遺傳調(diào)控。主要包括DNA修飾（DNA甲基化）和組蛋白修飾（組蛋白乙?；?、甲基化）兩個(gè)方面。3.1DNA修飾3.1.1“開放型”活性染色質(zhì)結(jié)構(gòu)對(duì)轉(zhuǎn)錄的影響HMG（high–mobilitygroup)蛋白，高速泳動(dòng)族蛋白，是染色體上一類低分子量非組蛋白。非活性染色質(zhì)：沒有轉(zhuǎn)錄活性的染色質(zhì)活性染色質(zhì)：具有轉(zhuǎn)錄活性的染色質(zhì)，具有DNaseI超敏感位點(diǎn)3.1.2基因擴(kuò)增是指基因的拷貝數(shù)專一性大量增加，使細(xì)胞在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大量的基因產(chǎn)物以滿足生長(zhǎng)發(fā)育的需要。例如：非洲爪蟾卵母細(xì)胞中的rRNA基因(rDNA),rDNA以簡(jiǎn)單多基因家族形式形成中度重復(fù)序列3.1.3基因重排將一個(gè)基因從遠(yuǎn)離啟動(dòng)子的地方移到距離很近的位點(diǎn)從而啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄，這種方式稱為基因重排。3.1.4DNA的甲基化DNA甲基化主要形成5-甲基胞嘧啶和少量的N6-甲基腺嘌呤及7-甲基鳥嘌呤（7-mG）。在真核生物中，5-甲基胞嘧啶主