分子生物学终极复习520

博学慎思、明辨笃行 陈亮制作于2013/5/8

生物的遗传物质

?以DNA为遗传物质的生物的遗传信息传递：DNA是自身复制和RNA合成的模板，RNA又是蛋白质合成的模板。如动植物、原核生物、DNA病毒等

?以RNA为遗传物质的生物的遗传信息传递： ①实例： 流感病毒、甲型H1N1流感病毒等

②实例：艾滋病病毒

DNA复制酶体系(Enzymology of DNA Replication)

1、与DNA聚合反应有关的酶包括多种DNA聚合酶和DNA连接酶

（1）聚合反应：底物—dNTP Poly(核苷酸)n－3’-OH ＋ dNTP → Poly(核苷酸)n+1－3’-OH ＋ 2Pi （2）聚合酶催化的反应特点：

以4种dNTP作为底物；反应接受模板指导；链延伸需要有引物3’-羟基存在；链延伸的方向为5’-3’；产物DNA的极性与模板相对

2、肠杆菌DNA聚合酶 I、II、 III 的性质比较 性质 3’－5’ 5’-3’ 生物学活性 生物学功能 聚合酶 I + + 1 聚合酶II + — — 0.05 聚合酶III + — + 15 新生链的合成 — 切除引物修复DNA 修复DNA 修复

（1）DNApolⅠ结构和功能

1）5’-3’的聚合酶活性：主要用于DNA的修复和RNA引物的替换； 2） 3’－5’ 外切核酸酶活性： 校对功能(proofreading)； 3）5’－3’外切核酸酶活性。

DNApolⅠ的5’－3’外切活性有以下三个特点：

必须有5’－磷酸末端；被除去的核苷酸必须是已经配对的；被除去的可以是脱氧核糖核苷酸，也可以是核糖核苷酸（切口平移）；蛋白水解酶将DNApolⅠ有限水解，可得到大小两个片段，大片度称为Klenow片段 （2）DNApolⅢ结构和功能

DNApolⅢ由十种亚基组成，其中α亚基具有5′→3′聚合DNA的酶活性，因而具有复制DNA的功能；ε亚基具有3′→5′外切酶的活性，因而与DNA复制的校正功能有关。β亚基的功能如同夹子，两个β亚基可夹住DNA分子相对滑动，使聚合酶在完成复制前不脱离模板DNA而持续聚合。

9

博学慎思、明辨笃行 陈亮制作于2013/5/8

DNApol Ⅱ和DNApol Ⅲ的共同功能：

多亚基酶；5’-3’聚合活性；3’-5’的外切核酸酶活性；DNApol Ⅱ在体内功能尚不清楚，可能参与DNA修复 （3）DNA连接酶

1）所需条件：a、 切刻的 3’－OH 和 5’－P 相邻；b、 切刻各自碱基处于配对状态；c、需要能量 原核（ATP、NAD） 真核（ATP）

2）用途： 复制过程中，5’ 端RNA引物被置换后切刻的连接、修复、重组

【名词解释】：

冈崎片段，在后随链上形成的新链DNA短片段称为冈崎片段。

第五章 DNA的损伤、修复和基因突变

1、DNA的损伤：由自发的或环境的因素引起DNA一级结构的任何异常的改变称为DNA的损伤。 常见的DNA的损伤包括碱基脱落、碱基修饰、交联，链的断裂，重组等。 2、引起DNA损伤的因素：

①自发因素——a、脱嘌呤和脱嘧啶 b、碱基的脱氨基作用 c、碱基的互变异构 d、细胞正常代谢产物对DNA的损伤。 ②物理因素——紫外线、电离辐射、X射线

③化学因素——a、脱氨剂如：亚硝酸和亚硝酸盐 b、烷基化剂 c、DNA加合剂如：苯并芘 d、碱基类似物e、断链剂如：

过氧化物，含巯基化合物等

3、DNA修复的方式：

①直接修复——a、光复活修复 b、O6-甲基鸟嘌呤-DNA甲基转移酶c、单链断裂修复 d、直接插入嘌呤

②切除修复——a、碱基切除修复（主要修复单个碱基缺陷和轻微的DNA损伤） b、核苷酸片段切除修复（修复较大程度上

的损伤，无需DNA糖基化酶协助）

③错配修复

④重组修复——机体细胞对在复制起始时尚未修复的DNA损伤部位可以先复制再修复的方式 ⑤易错修复和SOS反应

4、SOS反应：许多造成DNA损伤或抑制DNA复制的过程能引起一系列复杂的诱导效应，称为应急反应（SOS反应）。 5、基因突变：指基因内的遗传物质发生可遗传的结构和数量的变化。

突变包括：染色体畸变、基因突变、遗传重组 6、基因突变的形式：

①同义突变：DNA编码序列中碱基的取代虽然导致了某一密码子的改变，但所编码的氨基酸并未改变的原因。

②错义突变：基因编码序列中碱基的置换如果发生在密码子的第1或第2位碱基上，导致某密码子改变，并编码另一种氨基

酸，则是错义突变。

③无义突变：指基因编码序列中碱基置换使氨基酸密码子转变为终止密码子的突变。 ④终止密码子突变 ⑤起始密码子突变 7、突变的意义：

①突变是进化的分子基础 ②突变可产生遗传多态性

③致死性突变可用于消灭有害病原体 ④突变可创造新类型物种 ⑤突变是某些疾病的发病原因

8、诱变剂：能够提高突变率的物理或化学因子称为诱变剂。常见的如：烷化剂。 【名词解释】：

1、DNA损伤：由自发的或环境的因素引起DNA一级结构的任何异常的改变称为DNA的损伤。

10

博学慎思、明辨笃行 陈亮制作于2013/5/8 2、基因突变：指基因内的遗传物质发生可遗传的结构和数量的变化。

3、转录起始位点：是指与新生RNA链第一个核苷酸相对应DNA链上的碱基，研究证实通常为一个嘌呤。 4、下降突变：降低其结构基因转录水平的启动子突变，称为下降突变。 5、上升突变：提高其结构基因转录水平的启动子突变，称为上升突变。

6、操纵子:一组相邻或相互重叠的基因, 在基因转录时协同作用，这样一组基因称为操纵子。

7、错义突变：指某个核苷酸的变化使一种氨基酸的密码变成另一种氨基酸的密码，这种突变称为错义突变。

蓝-白斑筛选：含LacZ基因（编码β半乳糖苷酶）该酶能分解生色底物X-gal(5-溴-4-氯-3-吲哚-β-D-半乳糖苷)产生蓝色，从而使菌株变蓝。当外源DNA插入后，LacZ基因不能表达，菌株呈白色，以此来筛选重组细菌。称之为蓝-白斑筛选。

第六章 DNA的重组与转座

1、遗传重组或基因重排：DNA分子内或分子间发生遗传信息的重新组合 2、遗传重组的类型：

a、同源重组：大肠杆菌中的同源重组需要RecA蛋白、RecBC蛋白

功能： A：维持种群的遗传多样性；

B：有助于DNA的损伤修复；

C：使真核生物产生第一次减数分裂中染色体正确分离到子细胞至关重要的瞬间物理连接。 b、位点专一性重组： c、异常重组：

3、真核生物中染色质的状态影响重组频率，压缩程度低的染色质重组频率较高。 4、Holliday模型

A、同源的非姐妹染色单体联会；

B：同源非姐妹染色单体DNA中两个方向相同的单链，在DNA内切酶的作用下，在相同位置同时切开； C：切开的单链交换重接; D：形成交联桥结构；

E：交联桥沿配对DNA分子“移动”。两个亲本DNA分子间造成一大段异源双链DNA（ Holliday结构） F：E和F相同； G：绕交联桥旋转1800； J：形成Holliday异构体；

I、通过两种方式之一切断DNA单链，若左右切，则形成非重组体，若上下切则形成重组体 5、Holliday模型的产物有两种：片段重组体、拼接重组体 6、RecA的两个功能：

a、促进DNA单链与同源双链发生链交换，使重组中DNA配对、Holliday中间体形成、分支移动等步骤得以进行； b、诱发SOS反应

7、转座子：可以从基因组的一个位置转移到新位置的DNA序列。 8、一个转座子由基因组的一个位置转移到另一个位置的过程称为转座。 9、转座子的分类：

（1） 插入序列：最简单的转座子称为插入序列（IS）； (2) 复合转座子（Tn）

10、转座因子的3个共性：末端反向重复序列，转座酶必须的；中间的可读框（OR）作为标记基因；转座后，靶位点成为正向重复序列。

11、转座酶的活性主要是识别靶部位和转座子的末端并引起转座。 12、转座子的转座机制三种类型：复制型、非复制型和保守型

11

博学慎思、明辨笃行 陈亮制作于2013/5/8 （1）复制型转座模式

实质：转座子元件被复制并被移动到受体位点，最终转座过程扩增了转座子的拷贝（供、受点） 需两种酶：转作酶（作用于原拷贝两末端）解离酶（作用于复制后的拷贝） 两大步a) 共合体形成 切口－连接－复制；b) 拆分。 （2）非复制型转座模式

供体上最终产生双链断裂；供体位点如不能被修复则有致死效应 （3）保守型转座模式

（4）非复制型： 与λ整合机制相似，其转座酶与λ整合酶家族有关 13、转座子转座的特征：

①转座子不以独立于染色体外的形式存在；②能从基因组的一个位点转移到另一个位点；③转座过程基本上不依赖于转座子（供体）和靶位点（受体）间的序列同源性；④转座子可插入到一个结构基因或调节基因内引起基因表达内容改变，如使基因失活；⑤转座不依赖recA；⑥转座后靶序列重复；⑦转座子有插入选择性或区域性优先；⑧转座有排他性；⑨转座有极性效应；⑩活化临近的沉默基因。

14、转座子引起的遗传学效应：①以10-10频率转座引起插入突变；②插入位置染色体DNA重排而出现新的基因；③影响插入位置邻近基因的表达使宿主表型改变；④转座子插入染色体后引起两侧染色体畸变。转座子可用于以下研究：①用于难以筛选的基因转移；②是基因定位的标记；③筛选插入突变体；④构建特殊菌株；⑤克隆难进行表型鉴定的基因。

-8

-3

第七章 RNA的转录合成

1、转录：在RNA聚合酶的催化下，以DNA的一条链为模板合成RNA，从而将DNA所携带的遗传信息传递给NA的过程称为转

录。

2、RNA转录合成的特点

a、不对称性：DNA双链中只有其中的一条作为RNA合成的模板链； b、连续性：在RNA聚合酶的作用下连续合成一段RNA链； c、单向性：所合成的RNA链的方向只能是5'→3' d、有特定的起始和终止位点； e、依赖于RNA聚合酶

3、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，新链和母链成双链； （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。

3、合成的RNA中，如只含一个基因的遗传信息，称为单顺反子（真核生物）；如含有几个基因的遗传信息，则称为多顺反子

（原核生物） 4、RNA转录合成的条件

a、底物：四种核糖核苷酸，即ATP，GTP，CTP，UTP。 b、模板：以一段单链DNA作为模板。 c、RNA聚合酶 5、激活因子CAP:

该蛋白与cAMP结合后，刺激RNA聚合酶与起始部位结合，从而起始转录过程。

6、启动子：是RNA聚合酶是识别、结合和启动转录的一段DNA序列，包含转录起点、-10区、-35区及在-10框与-35框之间较严格的距离，启动子本身不被转录。

? 启动子不同区域的功能：①-35区是ζ因子识别的重要部位；②-10框是DNA解旋的重要部位；③起点附近序列影响转录起始效率。

12