分子生物學(xué)研究生考試復(fù)習(xí)資料第一章核酸的結(jié)構(gòu)與功能1.1DNA的結(jié)構(gòu)與構(gòu)象（1）一級(jí)結(jié)構(gòu)核酸的一級(jí)結(jié)構(gòu)是核苷酸的線性排列，通過(guò)3’,5’-磷酸二酯鍵連接，書(shū)寫(xiě)方向?yàn)?’→3’?？键c(diǎn)常涉及核酸水解產(chǎn)物（核苷酸、核苷、磷酸、堿基）、核酸序列的方向性（如PCR引物的設(shè)計(jì)需匹配模板的5’→3’方向）。（2）二級(jí)結(jié)構(gòu)：雙螺旋模型（Watson-Crick模型）核心特征：兩條反向平行的多核苷酸鏈，堿基互補(bǔ)配對(duì)（A-T，G-C），右手螺旋，螺距~3.4nm，每圈10.5bp，堿基平面垂直于螺旋軸，糖-磷酸骨架位于外側(cè)，堿基對(duì)在內(nèi)部。穩(wěn)定因素：氫鍵（堿基配對(duì)）、堿基堆積力（疏水作用，主要穩(wěn)定力）、離子鍵（磷酸基團(tuán)與陽(yáng)離子結(jié)合，中和負(fù)電荷）。構(gòu)象多樣性：B型DNA（生理狀態(tài)下的主要形式）、A型DNA（脫水時(shí)，短而緊湊）、Z型DNA（左手螺旋，GC富集區(qū)，可能參與基因調(diào)控）。（3）三級(jí)結(jié)構(gòu)：染色質(zhì)的包裝原核生物：DNA與HU蛋白、H-NS蛋白結(jié)合形成類核，無(wú)核小體結(jié)構(gòu)。真核生物：DNA與組蛋白組裝成核小體（核心顆粒：組蛋白八聚體（H2A、H2B、H3、H4各兩分子）+147bpDNA；連接區(qū)：H1+~50bpDNA）。核小體進(jìn)一步折疊為螺線管（6個(gè)核小體/圈）、超螺線管，最終形成染色單體（壓縮倍數(shù)達(dá)10^4級(jí)）。1.2RNA的結(jié)構(gòu)與功能（1）mRNA：翻譯的模板真核mRNA的5’帽子（m?GpppN）和3’poly(A)尾：保護(hù)mRNA免受降解，增強(qiáng)翻譯效率（與eIF4E、PABP結(jié)合形成“閉環(huán)”），參與剪接調(diào)控。原核mRNA的SD序列（與16SrRNA的3’端互補(bǔ)）：介導(dǎo)核糖體與mRNA的結(jié)合。（2）tRNA：氨基酸的轉(zhuǎn)運(yùn)工具三葉草結(jié)構(gòu)：包含氨基酸臂（3’-CCA-OH，結(jié)合氨基酸）、反密碼環(huán)（含反密碼子，與mRNA密碼子配對(duì)）、二氫尿嘧啶環(huán)、TψC環(huán)、額外環(huán)（物種/家族特異性）。倒L型三級(jí)結(jié)構(gòu)：通過(guò)堿基堆積和氫鍵穩(wěn)定，確保反密碼子與氨基酸臂的空間定位。擺動(dòng)性：反密碼子的第1位（如I）可與密碼子的第3位（U、A、C）非嚴(yán)格配對(duì)，降低密碼子-反密碼子的錯(cuò)配率。（3）rRNA：核糖體的核心組分原核：5S、16S、23SrRNA（與蛋白組成70S核糖體：30S小亞基+50S大亞基）。真核：5S、5.8S、18S、28SrRNA（與蛋白組成80S核糖體：40S小亞基+60S大亞基）。核酶活性：23S/28SrRNA的肽酰轉(zhuǎn)移酶活性（催化肽鍵形成，無(wú)需蛋白參與）。（4）非編碼RNA（ncRNA）miRNA（~22nt）：與靶mRNA的3’UTR結(jié)合，抑制翻譯或促進(jìn)降解（如let-7調(diào)控細(xì)胞增殖）。lncRNA（>200nt）：如Xist（介導(dǎo)X染色體失活）、HOTAIR（調(diào)控HOX基因表達(dá)），通過(guò)“分子海綿”、染色質(zhì)重塑等方式調(diào)控基因表達(dá)。第二章DNA的復(fù)制、修復(fù)與重組2.1DNA復(fù)制的基本規(guī)律半保留復(fù)制：Meselson-Stahl實(shí)驗(yàn)（1?N標(biāo)記DNA，密度梯度離心）證明，子鏈包含一條母鏈和一條新鏈。半不連續(xù)復(fù)制：前導(dǎo)鏈（連續(xù)合成，5’→3’，沿復(fù)制叉方向），后隨鏈（不連續(xù)合成岡崎片段，需RNA引物，原核~____nt，真核~____nt）。2.2原核生物的DNA復(fù)制（以E.coli為例）（1）復(fù)制起點(diǎn)與關(guān)鍵蛋白起點(diǎn)：oriC（富含AT，含DnaA結(jié)合位點(diǎn)）。解旋：DnaA識(shí)別oriC并解旋，DnaB（解旋酶）進(jìn)一步解開(kāi)雙鏈，SSB（單鏈結(jié)合蛋白）穩(wěn)定單鏈。引物合成：DnaG（引物酶）合成RNA引物（~10nt）。（2）DNA聚合酶PolIII：核心酶（α催化、ε校對(duì)、θ輔助）+β滑動(dòng)鉗（提高持續(xù)性）+τ二聚化核心酶，形成不對(duì)稱二聚體，同時(shí)合成前導(dǎo)鏈和后隨鏈。PolI：5’→3’外切酶（切除引物）、5’→3’聚合酶（填補(bǔ)缺口）、3’→5’外切酶（校對(duì)）。（3）拓?fù)洚悩?gòu)酶TopoI：切開(kāi)單鏈，松弛超螺旋（無(wú)需ATP）。TopoII（DNA旋轉(zhuǎn)酶）：切開(kāi)雙鏈，引入負(fù)超螺旋（需ATP），緩解復(fù)制叉的扭轉(zhuǎn)張力。2.3真核生物的DNA復(fù)制（1）復(fù)制起點(diǎn)與聚合酶起點(diǎn)：多個(gè)（如酵母的ARS），復(fù)制子較小（~____kb）。聚合酶：Polα：與引物酶結(jié)合，合成RNA-DNA引物（~10ntRNA+~20ntDNA）。Polδ：合成前導(dǎo)鏈，與PCNA（增殖細(xì)胞核抗原，類似β鉗）結(jié)合，持續(xù)性高。Polε：合成后隨鏈（或前導(dǎo)鏈，存在爭(zhēng)議）。端粒酶：含RNA模板（人端粒酶RNA含CAACCCCAA序列），逆轉(zhuǎn)錄酶，延長(zhǎng)端粒的3’端，解決線性DNA的“末端縮短”問(wèn)題（僅在生殖細(xì)胞、干細(xì)胞、癌細(xì)胞中活躍）。2.4DNA損傷與修復(fù)（1）損傷類型點(diǎn)突變：轉(zhuǎn)換（A→G）、顛換（A→C）；插入/缺失（移碼突變）；交聯(lián)（嘧啶二聚體、鏈間交聯(lián)）。（2）修復(fù)機(jī)制直接修復(fù)：光修復(fù)（光解酶分解嘧啶二聚體）；烷基轉(zhuǎn)移酶（修復(fù)O?-甲基鳥(niǎo)嘌呤）。切除修復(fù)：堿基切除修復(fù)（BER）：DNA糖苷酶識(shí)別損傷堿基（如尿嘧啶糖苷酶切除U），AP內(nèi)切酶切開(kāi)AP位點(diǎn)，PolI/Polβ填補(bǔ)，連接酶連接。核苷酸切除修復(fù)（NER）：原核UvrABC（UvrA識(shí)別損傷，UvrB解旋，UvrC切開(kāi)，UvrD去除片段）；真核XP蛋白（修復(fù)bulky損傷，如嘧啶二聚體）。錯(cuò)配修復(fù)（MMR）：原核MutS（識(shí)別錯(cuò)配）、MutL（募集MutH）、MutH（切開(kāi)新鏈的非甲基化GATC位點(diǎn)）；真核MSH、MLH蛋白（通過(guò)nicks等標(biāo)記新鏈）。重組修復(fù)：復(fù)制時(shí)跳過(guò)損傷，通過(guò)同源重組（RecA/RAD51）從同源鏈獲取序列修復(fù)（適用于雙鏈斷裂）。2.5DNA重組（1）同源重組（如減數(shù)分裂交叉互換）機(jī)制：RecBCD酶識(shí)別chi位點(diǎn)，產(chǎn)生單鏈，RecA介導(dǎo)鏈入侵，形成Holliday連接體，拆分后產(chǎn)生重組產(chǎn)物（片段重組或拼接重組）。（2）位點(diǎn)特異性重組（如λ噬菌體的整合/切除）整合酶催化，發(fā)生在特定序列（att位點(diǎn)），重組方向決定整合（正向）或倒位（反向）。（3）轉(zhuǎn)座重組（如Tn5轉(zhuǎn)座子）復(fù)制型轉(zhuǎn)座：轉(zhuǎn)座子復(fù)制，一份留在原位，一份插入新位點(diǎn)（如TnA家族）。非復(fù)制型轉(zhuǎn)座：轉(zhuǎn)座子從原位切除，插入新位點(diǎn)（如IS、Tn5），靶點(diǎn)產(chǎn)生DR（同向重復(fù)）。第三章轉(zhuǎn)錄與轉(zhuǎn)錄后加工3.1原核生物的轉(zhuǎn)錄（以E.coli為例）（1）RNA聚合酶與啟動(dòng)子全酶：α?ββ’σ（σ因子識(shí)別啟動(dòng)子，-10區(qū)：TATAAT，-35區(qū)：TTGACA）。核心酶：α?ββ’（延伸階段，σ因子釋放）。（2）轉(zhuǎn)錄過(guò)程起始：σ因子結(jié)合啟動(dòng)子，DNA解旋，合成前9-10ntRNA（σ因子釋放，核心酶進(jìn)入延伸）。延伸：核心酶沿DNA移動(dòng)，合成RNA（5’→3’），DNA-RNA雜交鏈~12bp。終止：依賴ρ因子：ρ（解旋酶）結(jié)合RNA的rut位點(diǎn)（富含C），追蹤核心酶，解開(kāi)DNA-RNA雜交鏈。不依賴ρ因子：RNA的3’端形成莖環(huán)結(jié)構(gòu)（富含GC）+多U，莖環(huán)使核心酶暫停，多U與模板A的弱配對(duì)使RNA釋放。3.2真核生物的轉(zhuǎn)錄（1）RNA聚合酶的分工PolI：轉(zhuǎn)錄rRNA（5.8S、18S、28S），啟動(dòng)子含核心元件和UCE（上游控制元件）。PolII：轉(zhuǎn)錄mRNA、lncRNA等，啟動(dòng)子含TATA盒（-25~-30）、CAAT盒、GC盒，需通用轉(zhuǎn)錄因子（GTFs）（如TFIID、TFIIB、TFIIH）形成基礎(chǔ)轉(zhuǎn)錄裝置。PolIII：轉(zhuǎn)錄tRNA、5SrRNA，啟動(dòng)子位于基因內(nèi)部（如tRNA的A盒、B盒）。（2）轉(zhuǎn)錄調(diào)控的核心元件增強(qiáng)子：遠(yuǎn)距離（kb級(jí)），無(wú)方向性，組織特異性（如免疫球蛋白基因的增強(qiáng)子僅在B細(xì)胞中激活），通過(guò)DNA環(huán)化使轉(zhuǎn)錄因子與啟動(dòng)子區(qū)蛋白相互作用。沉默子：抑制轉(zhuǎn)錄，機(jī)制類似增強(qiáng)子，結(jié)合抑制性轉(zhuǎn)錄因子。3.3轉(zhuǎn)錄后加工（1）mRNA的加工加帽：5’端加m?GpppN（鳥(niǎo)苷轉(zhuǎn)移酶、甲基轉(zhuǎn)移酶催化），保護(hù)mRNA，參與翻譯起始（與eIF4E結(jié)合）。加尾：3’端加poly(A)（CPSF識(shí)別AAUAAA，CstF識(shí)別GU-rich，poly(A)聚合酶合成，長(zhǎng)度~200nt）。剪接：去除內(nèi)含子，連接外顯子，由剪接體（snRNP：U1、U2、U4、U5、U6）催化，形成套索結(jié)構(gòu)（分支點(diǎn)A的2’-OH攻擊5’剪接位點(diǎn)，3’剪接位點(diǎn)被攻擊，套索釋放，外顯子連接）。可變剪接（如Tropomyosin的不同剪接體）增加蛋白組復(fù)雜性。（2）tRNA的加工剪切：5’端由RNaseP（核酶，RNA有催化活性）切除前導(dǎo)序列，3’端由RNaseD切除拖尾，加上CCA-OH（原核由tRNA核苷酸轉(zhuǎn)移酶，真核由基因編碼或酶催化）。修飾：堿基修飾（如ψ、D、甲基化），提高tRNA穩(wěn)定性和識(shí)別效率。第四章翻譯與翻譯后修飾4.1遺傳密碼的特性簡(jiǎn)并性：多個(gè)密碼子編碼同一氨基酸（如Leu有6個(gè)密碼子），對(duì)應(yīng)tRNA的擺動(dòng)性。通用性：大部分生物通用，例外（如線粒體AUA編碼Met，UGA編碼Trp）。連續(xù)性：無(wú)標(biāo)點(diǎn)，閱讀框由起始密碼子（AUG）決定，移碼突變改變后續(xù)密碼子。4.2原核生物的翻譯（以E.coli為例）（1）起始起始tRNA：fMet-tRNA????（甲酰甲硫氨酸），由甲?；复呋?。核糖體：70S（30S+50S）。起始因子：IF1（占據(jù)A位）、IF2（結(jié)合fMet-tRNA????，介導(dǎo)其進(jìn)入P位，需GTP）、IF3（防止小亞基與大亞基提前結(jié)合）。過(guò)程：30S結(jié)合IF3→結(jié)合mRNA的SD序列→fMet-tRNA????進(jìn)入P位→IF1結(jié)合A位→IF2水解GTP，釋放IFs→50S結(jié)合，形成70S起始復(fù)合物。（2）延伸延伸因子：EF-Tu（結(jié)合氨酰-tRNA，送入A位，需GTP）、EF-G（移位酶，水解GTP，使核糖體沿mRNA移動(dòng)一個(gè)密碼子）。過(guò)程：氨酰-tRNA進(jìn)入A位→肽酰轉(zhuǎn)移酶（23SrRNA）催化肽鍵形成→EF-G介導(dǎo)移位，重復(fù)。（3）終止終止密碼子（UAA、UAG、UGA），由RF1（識(shí)別UAA、UAG）、RF2（識(shí)別UAA、UGA）、RF3（GTP酶，幫助RF1/2結(jié)合）識(shí)別，誘導(dǎo)肽酰轉(zhuǎn)移酶的水解活性，釋放肽鏈。4.3真核生物的翻譯（1）起始起始tRNA：Met-tRNA????（甲硫氨酸，無(wú)甲?；?。核糖體：80S（40S+60S）。起始因子：eIF4E（結(jié)合5’帽子）、eIF4G（橋接eIF4E和PABP，形成“閉環(huán)”）、eIF2（結(jié)合Met-tRNA????和GTP，送入40S的P位）。過(guò)程：40S結(jié)合eIF3→Met-tRNA????-eIF2-GTP結(jié)合→40S通過(guò)eIF4G與mRNA結(jié)合→掃描至AUG（Kozak序列：GCCRCCAUGG）→eIF2水解GTP，釋放eIFs→60S結(jié)合，形成80S起始復(fù)合物。（2）翻譯后修飾磷酸化：調(diào)節(jié)酶活性（如MAPK通路）。糖基化：N-連接（天冬酰胺，ER，核心寡糖Glc?Man?GlcNAc?）、O-連接（絲氨酸/蘇氨酸，高爾基體），參與蛋白折疊、定位。泛素化：E1（激活酶）、E2（結(jié)合酶）、E3（連接酶）介導(dǎo)，多泛素化（K48連接）標(biāo)記蛋白降解（蛋白酶體），單泛素化參與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。第五章基因表達(dá)調(diào)控5.1原核生物的基因調(diào)控（操縱子模型）（1）乳糖操縱子（lacoperon）結(jié)構(gòu)基因：lacZ（β-半乳糖苷酶）、lacY（通透酶）、lacA（轉(zhuǎn)乙酰酶）。負(fù)調(diào)控：阻遏物（lacI編碼）無(wú)乳糖時(shí)結(jié)合O，抑制轉(zhuǎn)錄；乳糖（或IPTG）結(jié)合阻遏物，使其構(gòu)象改變，脫離O，轉(zhuǎn)錄開(kāi)啟。正調(diào)控：葡萄糖缺乏時(shí)，cAMP濃度升高，cAMP-CAP結(jié)合CAP位點(diǎn)，增強(qiáng)RNA聚合酶與啟動(dòng)子的結(jié)合，轉(zhuǎn)錄激活（協(xié)同調(diào)控：乳糖存在+葡萄糖缺乏時(shí)，轉(zhuǎn)錄最強(qiáng)）。（2）色氨酸操縱子（trpoperon）負(fù)調(diào)控：阻遏物（trpR