緒論

分子生物學的發(fā)展簡史

Schleiden和Schwann提出“細胞學說”

孟德爾提出了“遺傳因子”的概念、分離定律、獨立分配規(guī)律

Mieschei?首次從萊茵河雄魚精子中分離出DNA

Morgan基因存在于染色體匕、連鎖遺傳規(guī)律

Avery證明基因就是DNA分子，提出DNA是遺傳信息的載體

McClintock首次提出轉座子或跳躍基因概念

Watson和Crick提出DNA雙螺旋模型

Crick提出了“中心法則”

Meselson與Stah用N重同位素證明了DNA復制是一種半保留復制

Jacob和Monod提出了著名的乳糖操縱子模型

Arber首次發(fā)現DNA限制性內切酶的存在

Temin和Baltimore發(fā)現在病毒中存在以RNA為模板，逆轉錄成DNA的逆轉錄前

哪幾種經典實驗證明了DNA是遺傳物質？(Avery等進行的肺炎雙球菌轉化實驗、Hershey

利用放射性同位素35S和32P分別標記T2噬菌體的蛋白質外殼和DNA)

第二章染色體與DNA

第一節(jié)染色體

一、真核細胞染色體的組成

(―)DNA:組蛋白：非組蛋白：RNA=1:1:(1-1.5):0.05

(-)蛋白質(組蛋白、非組蛋白)

(1)組蛋臼：H1.H2A.H2B.H3.H4

功能：①核小體組蛋白(H2A.H2B.H3.H4)作用是將DNA分子盤繞成核小體

②不參加核小體組建的組蛋白H1,在構成核小體時起連接作用

(2)非組蛋白：包括以DNA為底物的酶、作用于組蛋白的酷、RNA聚合酶等。常見

的有(HMG蛋白、DNA結合蛋白)

二、染色質

染色體：分裂期由染色質聚縮形成。

染色質：線性復合結構，間期遺傳物質存在形式。

/常染色質（著色淺）

具間期染色質形態(tài)特征和著色特征染色質\

異染色質（著色深）

結構性異染色質兼性異染色質

（在整個細胞周期內都處于凝集狀態(tài)）（特定時期處于凝集狀態(tài)）

三、核小體

山H2A.H2B.H3.H4各2分子組成的八聚體和繞在八聚體外的DNA.一分

「H1組成。八聚體在中央,DNA分廣盤繞在外，由此形成核心顆粒。，H1結合在核心

顆粒外側DNA雙鏈的進出口端，如搭扣將繞在八聚體外DNA鏈固定，核心顆粒之間

的連接部分為連接DNA.

核小體的定位對轉錄有促進作用

中期染色體由著絲粒、染色體臂、次縊痕、隨體、端粒（由重復的寡核甘酸序列構成）

5部分組成。

染色單.體

省?”粒丁

核型：指染色體組在有絲分裂中期的表型，是染色體數目、大小、形態(tài)特征的總和。

第二節(jié)DNA

Chargaff定則：(1)同一生物的不同組織的DNA堿基組成相同

(2)一種生物DNA堿基組成不隨生物體的年齡、營養(yǎng)狀態(tài)或者環(huán)境變

化而改變

(3)[A]=[T]、總的噂口令摩爾含量與總的喀咤摩爾含量相同(|A+

GHC+TJ)

(4)不同生物來源的DNA堿基組成不同，表現在A+T/G+C比值的不同

(-)DAN的結構

一級結構：四種脫氧核糖核甘酸dAMP、dGMP、dCMP、dTMP,通過3f-磷酸二酯鍵

連接起來的直線形或環(huán)形多聚體。

某DNA分子的一條多核苜酸鏈由100個不同的堿基組成，其可能的排列方

式有4人100種

圖2-1DNA多核甘酸蜷的一段

A.DNA多核苛酸片段B.線條式縮寫C.文字式

右手螺旋:A-DNA、B-DNA(最常見)

二級結構：雙螺旋結構左手螺旋:Z-DNA

B-DNA:（Watson-Crick）92%濕度下的鈉鹽結構

堿基平面與雙螺旋的長軸相垂直，堿基間符合堿基互

補配對原則，相鄰堿基對平面間的距離為0.34nm,

雙旋旋的螺距為3.4nm,每圈螺旋有10個堿基對，

螺旋直徑為2.0nm。A=T（兩個氫鍵），G=C（三個

氫鍵），具大溝和小溝。

A-DNA:相對濕度75%以下的結構，每圈螺旋有11個堿基對，螺體較寬而短，堿基對與

中心軸的傾角也不同，呈19°大溝變窄、變深，小溝變寬、變淺°若DNA

雙鏈中一條鏈被相應RNA替換，則變構為A-DNA。（基因表達）

Z-DNA:左手螺旋，螺距延長（4.5nm左右），直徑變窄（1.8nm）,每個螺旋含12個

堿基對。螺旋骨架呈Z字形。（轉錄調控）

正超螺旋（左旋、雙螺旋圈數增加而擰緊）

三級結構：雙螺旋進一步扭曲形成超螺旋負超螺旋（右旋、減少而擰松，絕大多數）

White方程：L-T+W

L（Linkingnumber）：連環(huán)數或稱拓撲環(huán)繞數，指cccDNA中一條鏈繞另一條鏈的總次

數。其特點是：（1）L是整數；（2）在cccDNA中任何拓撲學狀態(tài)中其值保持不變；

（3）右手螺旋對L取正值。

T（Twistingnumber）:纏繞數,DNA一條鏈繞另一條鏈的扭轉數即雙螺旋的圈數。其

特點:（1）可以是非整數（2）是變量；

W（Writhingnuinbur）:扭曲數,即超螺旋數,指雙螺旋分子在空間上相對丁雙螺旋軸

的扭曲。特點是：（1）可以是非整數（2）是變量；

I型：轉變超螺旋為松弛狀態(tài)

拓撲異構酶（改變DNA拓撲異構體的L值）II型：引入負超螺旋&同I型

（二）DNA主要序列類型

高度重復序列（衛(wèi)星DNA.分散高度重復序列）、中度重復序列、低度重復序列、反向

重復序列。

石婿油

（三）DNA的理化性質

詼白質

溶解度：微溶于水，鈉鹽在水中的溶解度較大?？扇?/p>

開環(huán)形及

于2-甲氧乙醇，但不溶于乙醇等一般有機溶劑，常用

線形DNA

乙醇從溶液中沉淀核酸。團環(huán)形

放較DNA

紫外吸收:DNA鈉鹽的紫外吸收在260nm附近有最

大吸收值

RNA

核酸的沉降特性（如右圖）

（四）DNA的變性與復性

變性:DNA分子由穩(wěn)定的雙螺旋結構松解為無規(guī)則線性結構的現象，不涉及到其一級結構

的改變。

伴隨變性，會發(fā)牛增色效應（紫外吸收明品增加）溶液粘度下降等現象.

熔解——DNA加熱變性的過程。

溶解溫度（Tm）:核酸加熱變性過程中，紫外光吸收值達到最大值的50%時的溫

度稱為核酸的解鏈溫度。（G+T含量越高Tm越大:DNA分子序列越均一，變形過

程溫度范圍越窄：溶液的離子強度較低時,Tm值較低。）

復性：熱變性DNA一般經緩慢冷卻后即可復性，此過程稱之為退火

影響DNA復性的因素：①溫度和時間②DNA濃度t，更性t③DNA順序的更雜

性④DNA片段的大小⑤鹽的濃度

K1/k值越大表明反應越慢

核酸外切陶

酶解：核酸核酸防：1型和III型限制性內切施（需要消耗ATP）、II型（不需要ATP）

DNA的復制

Meselson與Stah用N重同位素證明了DNA復制是一種半保留復制

（一）基本概念：

半保留復制：每個子代分子的一條鏈來自親本DNA,另一條則來是新合成的，這種復制

方式稱半保留復制。

半不連續(xù)復制:DNA復制時，一條鏈連續(xù)復制，另一條不連續(xù)復制，這種復制方式稱

先導鏈：DNA復制時，連續(xù)合成的鏈后隨鏈：不連續(xù)合成的鏈

岡崎片段：后隨鏈復制中出現的不連續(xù)的DNA片段

復制子：從起始點開始至終止點而獨立進行發(fā)制的單位（細菌只有一個，真核多個）

一個復制子只含一個復制起始點，啟動單向復制or雙向取決于起始點形成一

個復制叉。r兩個。

（三）復制終止點：復制子中控制復制終點的位點。型一一大腸桿菌質粒DNA

（四）DNA復制的幾種方式滾環(huán)型一一噬菌體

（五）線性DNA（單向、雙向），環(huán)狀DNAD環(huán)（D-loop）型——動物線粒體

（六）復制的過程（起始、延伸、終止）

不能從頭開始，必須有引物

參與”制的酶：解旋隨、DNA單鏈結合蛋白質、、引物陋、DNA聚合酶（I、H、HI）

連接酶，拓撲異構酶

單鏈結合蛋白（SSB）:防止被解鏈形成的單鏈重新配對或被核酸酶降解

引物酶（RNA聚合酶）引物是一段RNA分子

DnaB+DnaC+DNA復制起始區(qū)域+引物酶二引發(fā)體

DNA聚合酶（I、IKIII）

DNA聚合酶IDNA聚合酶nDNA聚合酶m

聚合活性+++

3J5,外切活性+++

5，-3唆卜切活性+■-

修復不詳染色體DNA的復

校對制

功能去除引物、水解

DNA聚合酶有6個結合位點：模板結合位點；引物結合位點；引物3'—0H結合位點;

底物dNTP結合位點；5'-3'外切陋結合位點；3'-5'校正位點。

連接酶:DNA聚合酶只能催化多核甘酸鏈的延長，不能催化各片段間的連接，復制中的

單鏈缺口由DNA連接酶催化，但是它不能催化兩條游離鏈的連接。

原核生物DNA復制的基本過程

(1)起始：包括DNA復制起點雙鏈解開及RNA引物的合成(整個DNA復制過程中，只

有復制起始受細胞周期的嚴格調控)

(2)延長:DNA鏈的延長主要由DNA聚合酶HI催化

亞制義前進的方向

合成先守鏈

先導敬的引物

見物您合成斯的RNA引物

合成后隨鏈

DNA聚合晦川催化

區(qū)崎片段的令成

合成下一個岡崎片段

引物

DNA聚合酶I切除RNA引物，

合成新的DNA片段城補缺口

連接％日閉缺口

圖1373DNA的半不連續(xù)復制

(3)終止

1.真核與原核生物復制的區(qū)別：

2.原核生物單一起點；真核生物多起始點

3.真核生物復制速度比原核生物慢

4.原核生物催化先導鏈、后隨鏈的酶相同；真核不同

5.原核細胞中引物酶與解旋酶相連：真核中引物酶與DNA聚合酶相連

6.真核生物的染色體在全部完成復制之前，各個起始點上的DNA的復制不能再

開始，而原核生物，復制起始點可以連續(xù)開始新的DNA復制，表現為雖只有一

個復制單元，但可有多個復制叉。

7.真核生物DNA復制的起始需要起始原點識別復合物（ORC）參與

在真核生物中主要有5種DNA聚合酶（a、8、丫、6、￡）,一半都不具有核酸外

切酶活性。

端粒的復制：依賴于端粒酶（逆轉錄酶，由蛋白質和RNA組成）

端粒DNA

端聚HRNA

5'

V

5'---------TTGGGGTTG-OHV'

3'5'rAACCCCAAC、

y

移位

5'---------TTGGGGTTG-OH3"

3'5'廠AACCCCAAC

3'5',

DNA的損傷和修復與基因突變

（一）DNA的損傷

自發(fā)性損傷：脫噪吟、唯咤；堿基脫氨基作用；堿基的互變異構（烯醇式與酮式）、細

胞正常代謝產物對DNA的損傷

物理因素：高能離子化輻射（X射線、Y射線）；非離子化輻射（紫外線）

（二）化學因素：烷化劑；堿基類似物

（三）DNA損傷的修復

直接修復、切除修復、錯配修復、重組修復、SOS修復

直接修復：常見的有光復活修復，作用于紫外線引起的DNA喀咤二聚體的損傷修復，由

DNA光復活酶識別并催化光復活反應。

切除修復：切除修復是指在一系列酶的作用下，將DNA分子中受損傷部分切除，然后以

另一條完整的互補鏈為模板，重新合成切除的部分，使DNA恢復正常結構

的過程。一一修復DNA損傷的主要方式

基本步驟：識別（核酸內切酶）、切除+修補（DNA聚合酶I）、連接（DNA

連接酶）

錯配修復：區(qū)別模板鏈和新合成的DNA鏈是通過堿基的甲基化來實現的。剛合成的子

代分子中，親代鏈甲基化，新合成鏈的GATC中的A未被甲基化，故子代

DNA暫時是半甲基化的，細胞發(fā)現錯配堿基，首先切除未甲基化鏈上的錯

配堿基。

重組修好：

（四）SOS修復：當DNA受到嚴重損傷，細胞為了生存誘發(fā)的一些復雜的反應。其誘

發(fā)了修復機制相關酶與蛋白質產生。

（五）基因突變

概念：在DNA分子堿基序列水平.上所發(fā)生的一種永久性、可遺傳的變化。

點突變（轉換——喀陡與唯呢，喋吟與噂吟、顛換一一嚏咤與喋吟）、缺失、插入

DNA的轉座

轉座子：基因組上可自主復制和位移的DNA片段，可以直接從基因組內的一

個位點移

到另一個位點，發(fā)生轉座重組，從而改變染色體的結構。轉座子的轉移過程叫

轉座。轉座子每次移動時攜帶著轉座必需的基因一起在基因組內躍遷，所以轉座子又稱

跳躍基因。

類型：簡單轉座子和復合轉座子

結構特征：（1）結構中含有一個或多個開放閱讀框，其中

有一個編碼轉座酶的

基因，這種酶催化轉座子插入新的位置；

（2）兩端有20-40bp的反向末端重復序列，末端重復序列是轉座所必需的，因為它們是

轉座前所識別的底物。

轉座機制：

DNA聚合酶填補缺口

DNA連接酶封閉切口

轉座作用的遺傳學效應：1.引起插入突變2.產生新的基因3.產

生染色體畸變

4.引起生物進化

反轉座子：以RNA為中間體進行轉座

第三章RNA的合成

轉錄的概念與特點

轉錄：以DNA中一條鏈為模板，在RNA聚合酶催化下，以四種NTP為原料，合成RNA

的過程。

有兩種方式：

DNA指導的RNA合成一一生物體內的主要合成方式。

RNA指導的RNA合成——病毒。

合成的RNA中，如只含一個基因的遺傳信息，稱為單順反子；如含有幾個基因的遺傳信

息，則稱為多順反子。

?轉錄特點：

?不對稱性：指以雙鏈DNA中的一條鏈作為模板進行轉錄，該鏈稱為模板鏈（無意

?義鏈、負鏈），另一條不作為模板的鏈稱為編碼鏈（有意義鏈、正鏈）

連續(xù)性:RNA轉錄合成時為連續(xù)合成一段RNA鏈，各條RNA鏈之間無需

再進行

連接。

?單向性：合成方向為5'-3，

?有特定的起始和終止位點：RNA轉錄合成時，只能以DNA分子中的某一段作為模

板

?轉錄可同時進行

DNA復制與轉錄的比較

相同點：

?都以DNA為模板

?堿基的加入嚴格遵循堿基配對原則

?都生成磷酸二酯鍵

?新鏈合成方向為5'-3'

不同點：

?復制需要引物，轉錄不需引物

?轉錄時，模板DNA的信息全保留，復制時模板信息是半保留

?轉錄時,RNA聚合函只有5'-3'聚合作用，無5'-3'及3'-5'外切活性

復制過程是整條染色體復制，而轉錄是有選擇的，在某個時期，只有某個特定的基

因或一組基因被轉錄

復制--半保留，轉錄--不對稱

轉錄反應體系：DNA模板,NTP,酶,Mg2+,Mn2+

合成方向：5'f3'

連接方式：3',5’磷酸二酯鍵

原核與真核生物RNA聚合酶蛆成與功能

（一）該酶在單鏈DNA模板以及四種核糖核苜酸存在的條件下，不需要引物，即可從

5f聚合RNA,

（二）原核

核心酶+全酶（a2BB'（。。）

核心酶：不能起始RNA的合成

（三）。:轉錄起始因子，識別轉錄起始開始部位

（四）作用：識別DNA分子中轉錄的起始部位，促進與模板鏈結合，催化NTP的聚

合，識別轉錄終止信號。

（五）真核

功能：識別DNA雙鏈上的啟動子

使DNA變性在啟動子處解旋成單鏈

通過閱讀啟動子序列，RNApol確定它自口的軌錄方向和模板鏈

達到終止子時，通過識別停止轉錄

啟動子與終止子

（一）啟動子

基因轉錄起始所必需的一段DNA序列，位于結構基因上游。啟動子本身不轉錄

原核生物啟動子：包括轉錄起始點、結合部位（?10區(qū)）、識別部位（?35區(qū)）、及二者之

間的間隔區(qū)。

-10區(qū)：位于起始點上游-10bp處,5'-TATAAT-3',AT較豐富，易于解鏈，為RNA

聚合酶結合部位。

-35區(qū)：位于-35bp處,5'-TTGACA-3',為RNA聚合酶識別位點

真核生物啟動子：（三類）RNA聚合酶H識別的啟動子包括基礎元件、上游元件、應

答元件

（二）基礎元件：包括TATAbox和起始子,TATAbox與-10區(qū)相似，是轉錄因子

與DNA結合部位

（三）上游元件：作用是提高轉錄效率，并不是所有的啟動子必須的

（四）終止子

在基因編碼區(qū)下游的可被RNA聚合酶識別和停止合成RNA的一段DNA序列

特點：富含GC與AT.形成發(fā)卡結構和連續(xù)的U區(qū)，以終止轉錄。

蛋白。因子輔助識別終止.信號，參與終I匕

大腸桿菌中的兩類終止子：

強終止子：發(fā)夾結構，3'端上有6個U

弱終止子一需要P因子

原核生物RNA的合成

分為起始，延長、終止三個階段

轉錄起始不需要引物

RNA按5；3,方向延伸

真核生物轉錄過程與原核生物的不同點

（1）轉錄在細胞不同位置進行

（2）原核只有一種RNA聚合酶,而其核細胞有三種聚合酶；

啟動子的結構特點不同，真核有三種不同的啟動子和有關的元件；

真核生物RNA聚合酶自身不能識別和結合到啟動子上，需要轉錄因子先于啟動子結合

后才能結合上去。

RNA轉錄后加工

rrRNA

原核真核都需要加工

原核：一般不需要加工，邊轉錄邊翻譯

5咖帽

在轉錄過程中

真核：需要加工3咖尾

剪接-轉錄后進行

減少部分片段：切除5,端前導序列，3,端拖尾序列和中部的內含子

增加部分片段：5'加唱，3'加poly（A）,通過編輯加入一些堿基

（一）修飾：對某些堿基進行甲基化

（二）原核生物RNA轉錄后加工

（三）轉錄過程中幾個結構基因利用共同的啟動子和共同的終止信號，

轉錄形成一條成NA分子，一條mRNA鏈可編碼幾種不同的蛋白質。形成

的mRNA稱為多順反子Mrnao

（四）真核生物RNA轉錄后加工

tRNA加工：與原核生物不同的一點是先將內含子切除，再由連接酶將外

顯子連接

mRNA加工：一個結構基因轉錄成一個mRNA分子且內含子與外顯子

一起被轉錄

包括：5'末端加帽子、3'端多聚A尾、剪接去除內含子將外顯子連接

5'末端加帽子：脫磷、加GTP、甲基化(細胞核內完成)

0型帽子：7一甲基鳥甘三磷酸嗎n/7GpppN

I型、II型

3'端多聚A尾：poly(A)不為基因編程，由poly(A)聚合酶合成(細

胞核)

剪接：核內不均一RNA(hnRNA):為mRNA的前體，轉錄物中外顯子

與內含子間隔排列，需經剪接加工后生成niRNA。

外顯子：在真核生物基因中編碼蛋白質的序列。

內含子：非編碼蛋白的序列

內含子的類型發(fā)現的位置

GU?AG內含子真核細胞核mRNA前體

AU?AC內含子真核細胞核mRNA前體

5'端剪切點為GU；3'端剪切點為AG

核酶：具有酶的催化活性的RKA稱為核隨

第四章蛋白質的生物合成和轉運

（一）翻譯：從mRNA鏈上一個特定的起始位點開始，按每三個核甘酸代表一

個氨基酸的原則，依次合成一條多肽鏈的過程。包括起始、延長、終止。

（二）參與蛋白質生物合成的物質

20種氨基酸、mRNA.tRNA.核糖核蛋臼體（RNA和核糖體）、輔助因子

（l）mRNA:超玄臺密6馬----AUG

（2）終止密碼--UAA/UGA/UAG

（3）通用性與特殊性（人線粒體中，UGA不是終止碼，而是色氨酸的密碼

子）

（4）簡并性（一種以上密碼子編碼同一個氨基酸）

（5）擺動性（前兩個堿基決定其專一性，第三位堿基可有變異）

（6）連續(xù)性和方向性

（7）不重疊性

tRNA:（1）具反密碼子識別mRNA上密碼子，反密碼子閱讀方向5'~3',

反密碼子第一位堿基與密碼子第三位堿基配對。

（2）攜帶氨基酸，氨基酸結合在IRNA3'端CCA的位置。一種氨基酸可被幾種（RNA

攜帶，一種IRNA只攜帶一種氨基酸JRNA以所運氨基酸命名，如攜帶丙氨酸的叫丙氨酸一

tRNA,結合氨基酸后，成為丙氨酰一tRNA。

（3）連接多肽鏈和核糖

核糖核蛋白體：蛋白質肽鍵的合成就是在這種核糖體上進行的。一類附著于粗面

內質網，參與分泌蛋白的合成。另一類游離于胞質，參與細胞固有蛋白質的合成。

原核生物與真核生物核糖體組分

核糖體亞基rRNAs

細菌

70S50S23S

5S

30S16S

哺乳動物

80S60S28S

5S

5.8S

40S18S

核糖體上活性位點

肽酰-tRNA結合部位延伸中氨酰4RNA結合部位

所以tRN瞄動順序是AA位點到P位點再到E,通渥碼子與反密碼予ffl互作用保證反

應正向進行不會雌。

（二）蛋白質合成的過程

氨基酸的活化與轉運、多肽鏈合成的起始、肽鏈的延長、肽鏈合成終止、折疊與

加工

（1）氨基酸的活化與轉運：氨酰-tRNA合成酶催化氨基酸的活化和與特異的

tRNA結合

（2）多肽鏈合成的起始：辨認起始密碼子，核糖體與mRNA.第一個氨酰-tRNA.

起始因子結合形成起始復合物。

原核生物中：真核生物中：

起始氨基酸是：甲酰甲硫氨酸甲硫氨酸

起始AA-tRNA是:fMet-tRNAfMetMet-tRNAMet

（3）原核起始tRNA:tRNAf真核生物起始:iRNAi延伸：tRNAm

⑷肽鏈的延長一一結合、轉肽、移位

肽鏈合成的終止：當核蛋白體A位出現終止密碼后，多肽鏈合成停止，肽鏈從肽

酰一tRNA中釋出，mRNA.核蛋白體大小亞基等分離

真核生物與原核生物蛋白質合成的異同

（1）起始

核糖體為80S

用于起始的氨酰-tRNA為Met-tRNAMet（甲硫氨酸沒有被甲酰化）

起始因子較多

mRNA的5,端帽子結構和3'端polyA都參與形成翻譯起始復合物

（三）蛋白質合成的抑制劑

<1）抗生素類阻斷劑

,鏈霉素、卡那霉素、新霉素

/抑制G-蛋白質合成的三個階段：

/①阻止起始復合物的形成，使氨基酰tRNA從復合物中脫落；

/②在肽鏈延伸階段，使氨基酰tRNA與mRNA錯配；

/③在終止階段，阻礙終止因子與核蛋白體結合，使已合成的多肽鏈

無法釋放，-而且還加制70S核糖體的解離。

/四環(huán)素和土霉素

①作用于細菌內30S小亞基，抑制起始復合物的形成；

/抑制氨基酰IRNA進入核糖體的A位，阻滯肽鏈的延伸；

/影響終止因子與核糖體的結合，使已合成的多肽鏈不能脫落離核糖體。

/氯霉素一廣譜抗生素。

/①與核糖體上的A位緊密結合，因此阻礙氨基酰IRNA進入A位。

/②抑制轉肽酶活性，使肽鏈延伸受到影響，菌體蛋白質不能合成，因此有較

強的抑菌作用

/喋吟霉素

/代一些氨基酰IRNA進入核糖體的A位，當延長中的肽轉入此異常A位時,

容易脫落，終止肽鏈合成。

/白喉霉素

（2）干擾素對病毒蛋白合成的抑制

（五）干擾素是真核細胞感染病毒后能分泌的一類有抗病毒作用的蛋白質，能

抑制病毒的繁殖。

（六）擾素誘導的蛋白激酶使真核eIF2磷酸化失活

（七）蛋白質的運轉

分泌蛋白一翻譯?轉運同步機制；細胞器需要?翻譯后轉錄機制

（1）翻譯-運轉同步機制

信號肽假說

信號肽：常指新合成多肽鏈中用于指導蛋白質跨膜轉移的N.末端氨基酸序列

?假說的基礎：蛋白質定位的信息存在于該蛋白質自身結構中，并且通過與膜

上特殊受體的相互作用得以表達

（2）假說的內容：蛋白質跨膜運轉信號也是由mRNA編碼的。在起始密碼子

后，有一段編碼疏水性氨基酸序列的RNA區(qū)域，這個氨基酸序列就被稱

為信號序列。信號序列在結合核糖體上合成后便與膜上特定受體相互作用,

產生通道，允許這段多肽在延長的同時穿過膜結構，因此，這種方式是邊

翻譯邊跨膜運轉。

（3）當翻譯進行到50-0個氨基酸后，信號肽開始從核糖體上露出，被糙面內

質網上受體識別并結合，信號肽進入內質網后，被水解，正在合成的新生

肽隨之通過蛋白孔道穿越磷脂雙分子層，當核糖體移至終止子，蛋白質合

成結束，膜上的蛋白通道消失，核糖體重新處于自由態(tài)。

翻譯后轉運機制：線粒體蛋白質跨膜運轉、葉綠體蛋白質的跨膜運轉

（四）蛋白質的降解

泛素——蛋白酶體系統，包括兩個主要步驟：底物蛋白的泛素化標記（2）

蛋白酶體水解底物蛋白

（1）底物蛋白的泛素化標記

A.泛素激活酶（E1）活化泛素形成E1.泛素復合物.消耗1分子ATP；

B.泛素載體蛋白（E2）催化泛素分子從E1轉到E2,形成E2.泛素復合物，

釋放出E1；

C.在泛素蛋白連接酶（E3）的催化下，泛素分子羥基末端與底物蛋白肽鏈

中某些賴氨酸側鏈上的￡一氨基形成異肽鍵；

D.第二個泛素分子竣基末端與第一個泛素分子48位賴氨酸側鏈的￡一氨

基連接，以后的泛素分子以相同方式連接，最終形成多聚泛素分子的蛋

白鏈標記。

（2）蛋白酶體水解底物蛋白

A.具調節(jié)活性的19s蛋白復合體使底物蛋白去折疊，并通過蛋白醐體受

體端裂隙進入20S內部；

B.具催化活性的20S蛋白復合體將底物蛋白降解為小片段，小片段的釋放

方式還不太清楚。釋放出的泛素分子可被循環(huán)利用。

第五章原核生物的基因表達調控

基因表達：從DNA到蛋白質或功能RNA的過程。

基因表達調控：圍繞基因表達過程中發(fā)生的各種各樣的調節(jié)方式

都通稱為基因表

達調控一基因/染色體水平、轉錄水平的調控、轉錄后的調控、翻

譯水平、翻譯后水平的調控

原核生物基因表達調控的特點

?調節(jié)的主要環(huán)節(jié)在轉錄水平上進行

?。因子決定RNA聚合酶識別特異性

?主要通過操縱子模式進行調節(jié)

?阻遏蛋白對轉錄的抑制作用（阻遏機制）是普遍存在的負調控作用

順式作用：不轉變?yōu)槿魏纹渌问剑≧NA或蛋白質）而只以DNA形式在原來位

置起作用，僅影響與其緊密相連的DNA序列。

順式作用元件：對基因表達有調節(jié)活性的DNA序列，其活性只影響與其自身同

處在一個DNA分子上的基因。通常不編碼蛋白質，多位于基因旁側或

內含子中。包括啟動子，增強子，沉默子等。

反式作用：編碼產物從合成地點擴散到其他場所起作用的過程。

反式作用因子：能直接或間接地識別或結合在各類順式作用元件核心序列上，參

與調控靶基因轉錄效率的蛋白質。調節(jié)基因編碼的產物。多為轉錄因子。

組成蛋白：細胞內有許多種蛋白質的數量幾乎不受外界環(huán)境的影響，這些蛋m質

稱為組成蛋白。

調節(jié)蛋白：是一類特殊的蛋白質，它們可以影響一種或多種基因的表達。（正調

節(jié)蛋白和負調節(jié)蛋白，前者是激活蛋白，后者是阻遏蛋白。）

基因表達的方式

-組成性基因表達

?適應性表達（誘導和阻遏表達）

1.組成性基因表達

指不大受環(huán)境變動而變化的一類基因的表達。如:DNA聚合酶、RNA娶合

酶等代謝過程中十分必須的蛋白質或酶的表達。

2.適應性表達（誘導和阻遏表達）

指環(huán)境的變化容易使其表達水平變動的一類基因表達。

誘導表達（induction）指在特定環(huán)境因素刺激下，基因被激活，從而使基

因

的表達產物增加。這類基因稱為可誘導基因。

?阻遏表達（repression）指在特定環(huán)境因素刺激下，基因被抑制，從而

使基因

的表達產物減少。這類基因稱為可阻遏基因。

1.負調控negativeregulation

?在沒有調節(jié)蛋白質存在時基因是表達的，加入某種調節(jié)蛋白質后基因活性就

被關閉，這樣的控制系統就叫做負控系統。

?其調節(jié)蛋白質叫做阻遏蛋白

?兩種類型：負控誘導和負控阻遏

2.正調控positiveregulation

?在沒有調節(jié)蛋白質存在時基因是關閉的，加入某種調節(jié)蛋白質后基因活性就

被開啟，這樣的控制系統就叫做正控系統。

?其調節(jié)蛋白質叫做無輔基誘導蛋白（激活蛋白）

?兩種類型:正控誘導和正控阻遏系統

特殊代謝物調節(jié)基因表達的類型

?1.可誘導調節(jié)

?一些基因在特殊的代謝物或化合物的作用下，由原來關閉的狀態(tài)轉變?yōu)楣ぷ?/p>

狀態(tài)，即在某些物質的誘導下使基因活化。

調節(jié)分解代謝的操縱子，同時受cAMP-CAP的活性調節(jié)一一乳糖操縱子

?2.可阻遏調節(jié)

?一些基因在特殊的代謝物或化合物的作用下，由原來開啟的狀態(tài)轉變?yōu)殛P閉

狀態(tài)，基因的表達被阻遏.

?調節(jié)合成代謝的操縱子一一色氨酸操縱子

細菌的應急反應的機制：

應急信號：鳥背四磷酸（ppGpp）、鳥甘王磷酸（pppGpp）

誘導物：空載tRNA降解物對基因活性的調節(jié)

1.葡萄糖效應（降解物抑制作用）

是指當葡萄糖和其它糖類一起作為細菌的碳源時葡萄糖總是優(yōu)先被利用，葡萄

糖的存在阻止了其它糖類的利用的現象。

2.降解物對基因活性的調節(jié)

葡萄糖通過降低cAMP的含量而抑制基因表達

操縱子：由操縱基因以及相鄰的若干結構基因所組成的功能單位，其中結構基

因轉錄受操縱基因控制

乳糖操縱子模型——代謝型操縱子

lacZ:編碼B-半乳糖甘酶，它可以將乳糖水解為半乳糖和葡萄糖；

lacY：編碼半乳糖在透性酶，它能將乳糖運送透過細菌的細胞壁；

lacA：編碼硫代半乳糖甘乙酰轉移酶，進行乳糖代謝。

2.0區(qū)就是阻遏物結合區(qū)

3、lacP（啟動子區(qū)）：從I基因結束:到mRNA轉錄起始位點止，有cAMP-CAP

結合區(qū)

?4.cAmp-CAP

?代謝激活蛋白（CAP）是cAmp的受體蛋白（CRP）

cAmp-CAP復合物，是lac操縱元的正調控因子

5.葡萄糖對lac操縱子的影響

??葡萄糖存在時腺昔酸環(huán)化酶活性降低,ATP無法轉變成cAMP,不能形成

CAP?cAMP復合蛋白，RNA酶無法結合在DNA上，結構基因不表達。

?代謝物阻遏效應

?研究認為葡萄糖的某些降解產物抑制lacmRNA的合成，這種效應稱之為代謝

物阻遏效應.

trp操縱子的阻遏調控機制一一合成代謝

trpPtrpOtrp￡trpPtrpCtrpBtrpA

I

o

[-------1i-------1

TrpR（無活性）

圖1677TrpR^Trp激活后可阻遏trp操姒子的轉錄

?結構基因EDCBA

?色氨酸