1、一、 分子生物學(xué)研究的內(nèi)容a) 生物大分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)、大小、形狀和三維結(jié)構(gòu)，以及大分子之間的相互作用。b) 生物大分子結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系，以及生物學(xué)現(xiàn)象的分子生物學(xué)過程。c) 生物大分子在細(xì)胞成分中的組織結(jié)構(gòu)方式，活細(xì)胞在合成大分子時(shí)的物理化學(xué)過程。d) 生物信息傳遞和代謝調(diào)節(jié)的分子生物學(xué)過程二、生物化學(xué)與分子生物學(xué)的關(guān)系與區(qū)別v 分子生物學(xué)從分子水平研究生命現(xiàn)象，生物化學(xué)從分子水平研究生命化學(xué)現(xiàn)象，二者互相滲透。v 分子生物學(xué)主要研究核酸、蛋白質(zhì)和其他大分子的結(jié)構(gòu)和功能，以及其相互作用，著重遺傳信息傳遞和代謝調(diào)節(jié)問題。生物化學(xué)代謝過程。v 分子生物學(xué)采用物理學(xué)、生物化學(xué)和遺傳學(xué)相結(jié)合的方法，生

2、物化學(xué)采用生物化學(xué)和化學(xué)的研究方法三、分子生物學(xué)研究方法v X射線衍射法v 核磁共振技術(shù)v 基因表達(dá)譜研究技術(shù)v DNA芯片技術(shù)v 蛋白質(zhì)譜研究技術(shù)v 蛋白質(zhì)鑒定的數(shù)據(jù)庫搜索法第二章 遺傳信息的傳遞1.中心法則的基本內(nèi)容2核酸的化學(xué)組成3DNA的二級結(jié)構(gòu)4DNA的超螺旋結(jié)構(gòu)二 維持DNA雙螺旋的力1氫鍵v GC之間有三條氫鍵，AT之間有兩條氫鍵，這是DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的重要特征之一，DNA的許多物理性質(zhì)如變性、復(fù)性以及Tm值等都與此有關(guān)。2.堿基堆集力 ： DNA同一條鏈相鄰堿基之間的非特異性作用力，包括疏水作用力和范德華力。氫鍵與堿基堆集力的協(xié)同作用v 已經(jīng)堆基的堿基更容易發(fā)生氫鍵的鍵合，相應(yīng)

3、地已經(jīng)被氫鍵定向的堿基更容易堆集。v 兩種作用力相互協(xié)同，形成一種非常穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。如果一種作用力被消除，另一種作用力也大為減弱。3.不穩(wěn)定因素 磷酸基團(tuán)間的靜電斥力  帶負(fù)電荷的磷酸基的靜電斥力，所以DNA需要保存在含 Na+ 生理鹽條件 。 堿基分子內(nèi)能 p 物體的內(nèi)能是物體內(nèi)全部分子的分子動能與分子勢能之和。p 溫度升高，堿基分子內(nèi)能增加時(shí)，堿基的定向排列遭受破壞，消弱了堿基的氫鍵結(jié)合力和堿基的堆集力，會使DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)受到破壞三變性(denaturation概念：在某些理化因素作用下，DNA分子互補(bǔ)堿基對之間的氫鍵斷裂，DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)松散，變成單鏈的過程。1.常

4、用的變性方法熱變性應(yīng)用廣泛，特別是用于變性動力學(xué)研究缺點(diǎn)：高溫引起磷酸二酯鍵的斷裂，得到長短不一的單鏈堿變性pH11.3時(shí)，全部氫鍵被淘汰無熱變性的缺點(diǎn)，為制備單鏈DNA的首選方法2.核酸變性程度的鑒定紫外測定法：v 原理：ü 嘌呤堿、嘧啶堿存在共軛雙鍵，堿基、核苷、核苷酸、核酸在240-290nm處有強(qiáng)烈的紫外吸收，最大吸收峰在260nm處ü 紫外光吸收值： 1 雙鏈DNA A260=1.00 2 單鏈DNA A260=1.37 3 自由堿基 A260=1.603.熔解曲線與Tm值 緩慢而均勻地增加DNA溶液的溫度（現(xiàn)可做到 0.1分）可根據(jù)各點(diǎn)的A260值繪制成DNA的

5、熔解曲線熔鏈溫度Tm：OD增加值的中點(diǎn)溫度(一般為85-95) 或DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)失去一半時(shí)的溫度4.影響DNA Tm值大小的因素v G-C含量： Tm值計(jì)算公式：Tm69.3+0.41 (G+C)% GC%=（Tm-69.3）×2.44v 介質(zhì)中的離子強(qiáng)度：v DNA保存在高濃度的緩沖液中，如 1mol/LNaCl中。5.DNA復(fù)性(renaturation)v 變性DNA在適當(dāng)條件下，分開的兩條單鏈分子按照堿基互補(bǔ)原則重新恢復(fù)天然的雙螺旋構(gòu)象的現(xiàn)象，又稱為退火（annealingv DNA的復(fù)性的條件有兩個(gè)：（1）有足夠的鹽濃度以消除磷酸基的靜電斥力；（2）有足夠高的溫度以破壞無

6、規(guī)則的鏈內(nèi)氫鍵，但又不能太高，v 一般使用比Tm值低2025。復(fù)性的機(jī)制v 一般認(rèn)為需要1020個(gè)堿基對，特別是富含GC的節(jié)段首先形成一個(gè)（或幾個(gè)）雙螺旋核心，這一步叫成核作用。然后兩條單鏈的其余部分就會迅速形成雙螺旋結(jié)構(gòu)6.復(fù)性的影響因子：v 溫度和時(shí)間：低于Tm值 25左右 (60-65) v DNA濃度：v DNA片段的大小：v DNA順序的復(fù)雜性；v 反應(yīng)溶液中的離子強(qiáng)度四DNA的超螺旋結(jié)構(gòu)(三級結(jié)構(gòu)p 絕大多數(shù)原核生物及病毒的完整DNA分子都是共價(jià)封閉環(huán)(covalently closed circle, CCC)分子。這種雙螺旋環(huán)狀分子再度螺旋化成為超螺旋.p 真核生物線狀DNA與

7、蛋白質(zhì)結(jié)合以環(huán)狀的形成存在。p 超螺旋結(jié)構(gòu)是DNA三級結(jié)構(gòu)的主要形式。p 超螺旋是有方向的，有正超螺旋和負(fù)超螺旋兩種。DNA生物合成1.DNA復(fù)制方式：v 半保留復(fù)制子代DNA分子雙鏈的一條鏈總是來源于親代DNA，采用半保留方式復(fù)制，原核生物及真核生物都采用該方式。v DNA復(fù)制屬性復(fù)制原點(diǎn)、復(fù)制子、復(fù)制叉、復(fù)制速度。2.DNA復(fù)制酶學(xué)基礎(chǔ)v 底物(dAMPdGMPdCMPdTMP)和dNTPv 模板v DNA聚合酶v 其他酶和蛋白質(zhì)因子3.DNA復(fù)制過程v 復(fù)制起始v 復(fù)制的延伸v 復(fù)制的終止4.原核生物和真核生物DNA復(fù)制的比較 相同點(diǎn)：1）半保留復(fù)制方式 2）半不連續(xù)復(fù)制3） DNA 螺

8、旋酶, SSBP4） RNA 引物不同點(diǎn)：1） 復(fù)制起點(diǎn)（單、多）2）復(fù)制子（大小、多少）3）復(fù)制叉移動的速度 4）岡崎片段的大小5）端粒和端粒酶6）DNA聚合酶RNA生物合成1.原核生物轉(zhuǎn)錄機(jī)制終止子不依賴因子/強(qiáng)終止子(1) 一個(gè)反向重復(fù)序列， 可形成莖環(huán)結(jié)構(gòu)，阻止RNA pol的前進(jìn)；(2) 莖區(qū)域內(nèi)富含G-C，使莖環(huán)不易解開；(3) 3端上有6個(gè)U，和模板形成的連續(xù)U-A配對較易打開，便于RNA釋放。2.真核生物轉(zhuǎn)錄機(jī)制依賴因子v (1) 沒有固定的特征，也可形成莖環(huán)結(jié)構(gòu)，但不是都能形成穩(wěn)定的發(fā)夾；v (2) 莖中的G、C含量少。v (3) 3端寡聚U數(shù)量不定；v (4) 靠與的共同作

9、用而實(shí)現(xiàn)終止。v 莖環(huán)的存在可使RNA聚合酶暫停一下，若此時(shí)因子追上來和其結(jié)合，那么轉(zhuǎn)錄即可終止，若無因子聚合酶還可越過終止進(jìn)行“通讀”。3.原核前體mRNA的加工v 原核生物的mRNA很少經(jīng)過加工，由于轉(zhuǎn)錄和翻譯偶聯(lián)，一般情況下一邊轉(zhuǎn)錄一邊就進(jìn)行翻譯，中間沒有可加工的間歇時(shí)間。v 但在少數(shù)情況下多順反子mRNA先被內(nèi)切酶切成較小的單位再作為翻譯的模板。4.真核生物前體RNA的加工1. 5端加帽2. 3端的產(chǎn)生和多腺苷酸化3. mRNA內(nèi)部甲基化4. RNA剪接5. RNA編輯遺傳密碼1.通用三聯(lián)體密碼1. 密碼子的簡并性2. 密碼子的通用性和特殊性3. 密碼子的閱讀方向4. 密碼子與反密碼子

10、的作用反密碼子與mRNA相應(yīng)的三聯(lián)體密碼子堿基互密反補(bǔ)§ 擺動性：mRNA密碼子的前兩位堿基和tRNA的反密碼嚴(yán)格配對，而密碼子第三位堿基與反密碼子第一位堿基不嚴(yán)格遵守配對規(guī)則。tRNA1.tRNA結(jié)構(gòu)三葉草結(jié)構(gòu)2.tRNA的功能1)解讀mRNA的遺傳信息2)運(yùn)輸?shù)墓ぞ撸\(yùn)載氨基酸t(yī)RNA有兩個(gè)關(guān)鍵部位： 3端CCA：接受氨基酸，形成氨酰-tRNA。與mRNA結(jié)合部位反密碼子部位3.氨酰 tRNA合成酶（AARS ）模板mRNA只能識別特異的tRNA而不是AA。氨基酸進(jìn)入蛋白質(zhì)合成途徑是通過氨酰-tRNA合成酶(AARS) ，這種酶將氨基酸和特異的tRNA連接起來，成為氨基酰tRNA

11、 。n 原核生物中AARS有20種，對AA及tRNA高度專一，準(zhǔn)確結(jié)合；大小：40kDa100kDa之間，有單聚體、二聚體和四聚體。4.AARS 識別tRNA的反應(yīng)：需要三種底物 AA tRNA ATP因此有三個(gè)位點(diǎn) AA binding site tRNA binding site ATP site反應(yīng)：活化：氨基酸+ATP+E氨基酰-ATP-E+PPi轉(zhuǎn)移：氨基酰-ATP-E +tRNAaa-tRNA+AMP+E5.翻譯過程1 起始組成過程： 30S+50S+mRNA+fMet- tRNAfmet 70S-mRNA-fMet- tRNAfmet+GDP+Pi起始復(fù)合物- 70S三元復(fù)合物起

12、始因子(Initiation factor，IF）v Ecoli 三種: IF1 IF2 IF3 。v IF的性質(zhì)特點(diǎn)：IF不同形式MWGTP結(jié)合能力生物學(xué)活性IF-1 9500-無特異功能，但具有加強(qiáng) IF2和IF3的活性作用。IF-2IF-2a IF-2b11700085000+生成IF-2.GTP.fMet-tRNAfmet與前起始復(fù)合物結(jié)合形成30S三元復(fù)合物IF-3IF-3a IF-32066819997-1. 使得30S與mRNA結(jié)合，形成前起始復(fù)合物。2.解離活性，使70S核糖體顆粒解離為30S和50S亞基。30S 亞基與mRNA的結(jié)合IF3+30S-30S-IF3+

13、mRNA-30S-IF3-mRNA（30S復(fù)合物） IF3賦予30S 亞基與mRNA 結(jié)合的能力。 （30S亞基沒有與mRNA主動結(jié)合的能力） IF3 使30S 亞基不能與50S亞基結(jié)合，保證解離狀態(tài) 30S 亞基與mRNA 的結(jié)合。 SD（5-AGGAGG-3）與16S rRNA的 3 端(3-UCCUCC-5）,使AUG定位在P位上。 30S 復(fù)合物中，起始密碼子位于P位點(diǎn)，只有fMet-tRNAfMet能進(jìn)入起始 tRNA 的結(jié)合IF2 + fMet-tRNAfIF2-fMet-tRNAf 30S-IF3-mRNA-30S-IF3-mRNA-IF2-fMet-tRNAf-GTP 70S

14、起始復(fù)合物的形成過程 a、 IF3先游離 30S-IF3-mRNA-IF2-fMet-tRNAf-GTP與50S亞基的結(jié)合導(dǎo)致。 b、 70S 起始復(fù)合物形成 50S亞基的結(jié)合激活I(lǐng)F2 的GTP酶活性，水解GTP并解離下來（IF1、IF2）。 GTP水解釋放的能量改變兩者的構(gòu)象形成70S 起始復(fù)合物： 30S-mRNA-fMet-tRNA-50S c、 Met的甲酰基除去.合成到1530個(gè)AA 去甲酰基酶（細(xì)菌、線粒體）； 氨肽酶去除Met。2 延伸延伸的三個(gè)階段：進(jìn)位反應(yīng)：主要是密碼子-反密碼子的識別；轉(zhuǎn)肽反應(yīng)：肽鏈的形成；移位反應(yīng)：tRNA和mRNA相對核糖體的移動。1)進(jìn)位v 氨基酰-

15、tRNA與核糖體結(jié)合，進(jìn)入A位的過程。v 過程：3 終止Ø 包括：肽鏈釋放， tRNA逐出，核糖體與mRNA解聚。3.1 終止密碼UAA,UGA,UAG；3.2 釋放因子(releasing factor,RF)釋放因子MWGTP結(jié)合能力生物學(xué)活性RF136000 識別UAA和UAGRF238000  識別UAA和UGARF346000 +刺激RF1，RF2的活性,與GTP結(jié)合，使轉(zhuǎn)肽酶構(gòu)象改變，發(fā)揮酯酶活性，水解多肽、脫離tRNA終止過程a. RF1、RF2 作用于A 位點(diǎn)（P 位被肽酰-tRNA 所占據(jù)），識別終止密碼子； b. RF3 作用改變肽基轉(zhuǎn)移酶構(gòu)象

16、，從而改變肽基轉(zhuǎn)移特性，發(fā)揮水解酶作用，將肽鏈從結(jié)合在核糖體上的tRNA的CCA末端上水解下來， mRNA與核糖體分離，tRNA脫落。c. RF3 與 GTP 結(jié)合為肽基轉(zhuǎn)移及隨后的核糖體釋放提供能量。d. 同時(shí)核糖體在IF-3作用下，解離出大、小亞基v mRNA翻譯的多肽鏈沒有功能，稱為新生蛋白質(zhì)或蛋白質(zhì)前體，需要經(jīng)過加工改造才能成為有功能的蛋白質(zhì)。v mRNA的信息閱讀：5端向3端，v 肽鏈延伸：從N端到C端。真核生物的基因組結(jié)構(gòu)一 真核生物基因組的大小二 真核生物基因組的基因數(shù)量三 真核生物基因組的非重復(fù)序列和重復(fù)序列四 細(xì)胞器基因組真核生物基因組的非重復(fù)序列和重復(fù)序列：1. 高度重復(fù)序

17、列 2. 中度重復(fù)序列 3. 非重復(fù)序列 細(xì)胞器基因組：1.線粒體基因組2.葉綠體基因組第二節(jié)斷裂基因一 斷裂基因由外顯子與內(nèi)含子組成二 外顯子三 內(nèi)含子第三節(jié)基因家族和基因簇一 基因家族1. 基因家族的成因2. 基因家族的特點(diǎn)3. 假基因4. 常見基因家族第四節(jié)真核生物基因組的包裝一.染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)單位：核小體由核心顆粒和連結(jié)DNA兩部分組成：每個(gè)核小體單位包括約200bp的DNA、一個(gè)組蛋白核心和一個(gè)H1；組蛋白核心：由H2A、H2B、H3、H4各兩分子形成八聚體； DNA分子以左手螺旋纏繞在核心顆粒表面，每圈80bp，共1.75圈，約146bp，兩端被H1鎖合；相鄰核心顆粒之間為一段60b

18、p的連接線DNA。-第五章 原核生物基因的表達(dá)調(diào)控第一節(jié) 基因表達(dá)調(diào)控的概念基因表達(dá)：儲存遺傳信息的基因經(jīng)過一系列步驟表現(xiàn)出其生物功能的整個(gè)過程。L 基因表達(dá)調(diào)控：對基因表達(dá)過程的調(diào)節(jié)。v 生物的基因表達(dá)不是雜亂無章的，而是受著嚴(yán)密、精確調(diào)控:1.5 原核生物基因表達(dá)調(diào)控環(huán)節(jié)： 轉(zhuǎn)錄水平上的調(diào)控； 轉(zhuǎn)錄后水平上的調(diào)控：a. mRNA加工成熟水平上的調(diào)控 ；b. 翻譯水平上的調(diào)控 。2 結(jié)構(gòu)基因和調(diào)控基因Ø 結(jié)構(gòu)基因（structural gene）：編碼蛋白質(zhì)或RNA的任何基因。z 原核生物的結(jié)構(gòu)基因一般成簇排列，真核生物獨(dú)立存在。Ø 調(diào)控基因（regulator gene

19、）：參與其他基因表達(dá)調(diào)控的RNA或蛋白質(zhì)的編碼基因。Ø 其編碼產(chǎn)物與DNA上的特定位點(diǎn)結(jié)合調(diào)控基因表達(dá)第二節(jié) 大腸桿菌乳糖操縱子的正負(fù)調(diào)控一、操縱子與操縱子模型 原核生物基因表達(dá)調(diào)控主要發(fā)生在轉(zhuǎn)錄水平，轉(zhuǎn)錄調(diào)控的基本單元是操縱子。1、操縱子的概念：根據(jù)操縱子學(xué)說，很多功能上相關(guān)的結(jié)構(gòu)基因在染色體上串連排列，由一個(gè)共同的控制區(qū)來操縱這些基因的轉(zhuǎn)錄。包含這些結(jié)構(gòu)基因和控制區(qū)的整個(gè)核苷酸序列就稱為操縱子v 2、操縱子結(jié)構(gòu)由啟動子（P）、操縱基因（O）、調(diào)控基因、結(jié)構(gòu)基因所組成。二、正調(diào)控與負(fù)調(diào)控v 1、在正轉(zhuǎn)錄調(diào)控系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)基因的產(chǎn)物是激活蛋白(activator)，激活蛋白結(jié)合與DNA

20、的啟動子及RNA聚合酶后，轉(zhuǎn)錄才會進(jìn)行。（1）在正控誘導(dǎo)系統(tǒng)中，誘導(dǎo)物的存在使激活蛋白處于活性狀態(tài)，轉(zhuǎn)錄進(jìn)行。（2）在正控阻遏系統(tǒng)中，效應(yīng)物分子的存在使激活蛋白處于非活性狀態(tài)，轉(zhuǎn)錄不進(jìn)行2、在負(fù)轉(zhuǎn)錄調(diào)控系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)基因的物質(zhì)是阻遏蛋白(repressor)阻止結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄。其作用部位是操縱區(qū)。它與操縱區(qū)結(jié)合，轉(zhuǎn)錄受阻。（1）負(fù)控誘導(dǎo)系統(tǒng)阻遏蛋白不與誘導(dǎo)物結(jié)合時(shí)，阻遏蛋白與操縱區(qū)相結(jié)合，結(jié)構(gòu)基因不轉(zhuǎn)錄，阻遏蛋白結(jié)合上誘導(dǎo)物時(shí)，阻遏蛋白與操縱區(qū)分離，結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄。（2）負(fù)控阻遏系統(tǒng)阻遏蛋白與效應(yīng)物結(jié)合時(shí)，結(jié)構(gòu)基因不轉(zhuǎn)錄。名詞v 正調(diào)控v 負(fù)調(diào)控v 誘導(dǎo)v 阻遏v 激活蛋白v 阻遏蛋白v 誘導(dǎo)物v

21、輔阻遏物調(diào)控模式1、可誘導(dǎo)負(fù)調(diào)控2、可誘導(dǎo)正調(diào)控3、可阻遏負(fù)調(diào)控4、可阻遏正調(diào)控三、大腸桿菌乳糖操縱子的負(fù)調(diào)控 （一）大腸桿菌的乳糖利用系統(tǒng) 大腸桿菌的乳糖代謝需要有-半乳糖苷酶（-galactosidase）的催化 。這種酶能把乳糖水解為半乳糖和葡萄糖 .另外有半乳糖苷透性酶和巰基半乳糖苷轉(zhuǎn)乙酰酶。三種酶協(xié)同作用，使得乳糖得以分解和利用。乳糖操縱子的結(jié)構(gòu)和功能結(jié)構(gòu)基因3個(gè)不同結(jié)構(gòu)基因能夠產(chǎn)生3種不同的酶.操縱基因是結(jié)構(gòu)基因的開關(guān).通過對RNA聚合酶阻抑與否來控制結(jié)構(gòu)基因的轉(zhuǎn)錄或停止.啟動子是RNA聚合酶與DNA結(jié)合的部位,可識別轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn).調(diào)節(jié)基因能產(chǎn)生阻遏物.通過阻遏物與操縱基因的結(jié)合與否

22、來控制操縱基因的關(guān)閉和開啟二）乳糖操縱子的調(diào)控機(jī)制1、沒有乳糖時(shí)，具有活性的阻遏物和操縱基因結(jié)合，轉(zhuǎn)錄不能進(jìn)行。2、有乳糖時(shí)，乳糖與阻遏物結(jié)合，使阻遏物發(fā)生構(gòu)象變化而失活，不能與操縱子結(jié)合，結(jié)構(gòu)基因正常轉(zhuǎn)錄，進(jìn)而再翻譯出蛋白質(zhì)。四、大腸桿菌乳糖操縱子的正調(diào)控1、葡萄糖敏感操縱子 有一些控制某一種糖如乳糖、半乳糖、阿拉伯糖和麥芽糖等分解代謝的操縱子，當(dāng)培養(yǎng)基含有葡萄糖時(shí)，會阻止這些操縱子的功能，稱為葡萄糖敏感操縱子。 例如：當(dāng)大腸桿菌生長的培養(yǎng)基中既有葡萄糖又有乳糖的條件，只利用葡萄糖，而不利用乳糖。換句話說，只要在培養(yǎng)基中有葡萄糖存在，便可抑制了利用其他各種酶的產(chǎn)生，稱為分解物阻遏。v 2、C

23、AP-cAMP調(diào)控另外一種起調(diào)節(jié)作用的誘導(dǎo)物為cAMP（環(huán)化腺苷酸）分析一組實(shí)驗(yàn)幾種情況：（1）當(dāng)培養(yǎng)基中含用大量葡萄糖時(shí)，cAMP水平明顯下降。（2）當(dāng)以乳糖為唯一碳源時(shí)， cAMP水平明顯上升，-半乳糖苷酶的合成增加。3）當(dāng)有乳糖和葡萄糖為碳源時(shí)，如果加入cAMP ， -半乳糖苷酶的合成速率大大提高。結(jié)論：？ cAMP 濃度能影響到-半乳糖苷酶的合成速率。主要是cAMP能激活CAP（分解物基因激活蛋白），起轉(zhuǎn)錄因子的作用。3、lac操縱子的正調(diào)控機(jī)制（1） cAMP-CAP復(fù)合物與DNA結(jié)合，改變DNA結(jié)構(gòu)，促進(jìn)了RNA聚合酶結(jié)合區(qū)的解鏈，從而促進(jìn)RNA聚合酶和啟動子結(jié)合，使轉(zhuǎn)錄能力增強(qiáng)。

24、（2） cAMP-CAP復(fù)合物的形成取決于AMP的濃度，當(dāng)以葡萄糖為能源時(shí)，由于其抑制腺苷酸環(huán)化酶的活性，ATP不能轉(zhuǎn)化為cAMP， cAMP濃度下降，不能形成cAMP-CAP復(fù)合物，乳糖結(jié)構(gòu)基因不能被轉(zhuǎn)錄。(因?yàn)榧?xì)胞中有葡萄糖作為能源，就沒有必要需要對乳糖利用的幾種酶了)v 四、色氨酸操縱子的轉(zhuǎn)錄調(diào)控及衰減作用 1色氨酸操縱子模型：操縱子：包括色氨酸合成有關(guān)的5種酶的結(jié)構(gòu)基因；大量色氨酸時(shí)：大腸桿菌5種酶的轉(zhuǎn)錄同時(shí)受到抑制；色氨酸不足時(shí)：這種酶的基因開始轉(zhuǎn)錄；色氨酸：作為阻遏物而不是誘導(dǎo)物參與調(diào)控結(jié)構(gòu)基因的轉(zhuǎn)錄。trp操縱子是一個(gè)典型的可阻遏操縱元模型(repressible operon)

25、。v 色氨酸操縱子模型結(jié)構(gòu)：5種結(jié)構(gòu)基因：trpE、D、C、B、A；調(diào)控結(jié)構(gòu)：啟動子、操縱子、前導(dǎo)序列、弱化子；阻遏物trpR基因：與trp操縱子相距較遠(yuǎn)；v 2.色氨酸操縱子的負(fù)調(diào)控：. 阻遏調(diào)控：trpR基因編碼無輔基阻遏物 與色氨酸結(jié)合 形成有活性的色氨酸阻遏物 與操作子結(jié)合 阻止轉(zhuǎn)錄；色氨酸不足：阻遏物三維空間結(jié)構(gòu)發(fā)生變化 ，不能與操作子結(jié)合，操縱元開始轉(zhuǎn)錄；色氨酸濃度升高：色氨酸與阻遏物結(jié)合，空間結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，可與操作子結(jié)合，阻止轉(zhuǎn)錄。v . 弱化子調(diào)控：當(dāng)有色氨酸存在而trp操縱子受抑制時(shí)，仍有一段前導(dǎo)序列發(fā)生轉(zhuǎn)錄，可能存在另一種的機(jī)制來抑制trp操縱元的轉(zhuǎn)錄。色氨酸高濃度存在時(shí)，

26、轉(zhuǎn)錄的前導(dǎo)序列140bp長，其中有一28bp的弱化子區(qū)域；形成發(fā)夾結(jié)構(gòu)，為內(nèi)部終止子，RNA酶從DNA上脫落，不能轉(zhuǎn)錄；色氨酸低濃度或不存在時(shí)，RNA聚合酶能通過弱化子區(qū)域，轉(zhuǎn)錄完整的多順反子mRNA序列；第七章 基因突變和修復(fù)第一節(jié) 基因突變一、基因突變的類型1. 堿基置換和移碼突變2. 同義突變、錯義突變和無義突變3. 自發(fā)突變和誘發(fā)突變4. 點(diǎn)突變和染色體變異5. 突變和回復(fù)突變1.堿基置換和移碼突變v 移碼轉(zhuǎn)換和顛換v 突變轉(zhuǎn)換（transition）:一種嘌呤-嘧啶對被另一種嘌呤-嘧啶對所替換。顛換（transvertion）:一種嘌呤-嘧啶對被另一種嘧啶-嘌呤對所替換 。移碼突變（

27、frame-shift mutation基因組DNA鏈中插入或缺失1個(gè)或幾個(gè)堿基對，從而使自插入或缺失的那一點(diǎn)以下的三聯(lián)體密碼的組合發(fā)生改變，進(jìn)而使其編碼的氨基酸種類和序列發(fā)生變化。v 無義突變（non-sense mutation） 堿基替換使編碼氨基酸的密碼變成終止密碼UAA、UAG或UGA。v 錯義突變（missense mutation） 堿基替換使編碼某種氨基酸的密碼子變成編碼另一種氨基酸的密碼子，從而使多肽鏈的氨基酸種類和序列發(fā)生改變。3.自發(fā)突變和誘發(fā)突變v 自發(fā)突變：主要來源于復(fù)制錯誤及DNA自發(fā)水解和脫氨等產(chǎn)生的自發(fā)損傷。（堿基的互變異構(gòu)、脫氨作用、脫嘌呤脫嘧啶、堿基修飾與鏈

28、斷裂）v 誘發(fā)突變:物理、化學(xué)或生物因素誘發(fā)產(chǎn)生的突變。v 堿基類似物 某些堿基類似物可以取代堿基而插入DNA分子引起突變 。v 芳香族化合物 吖啶類和焦寧類等扁平分子構(gòu)型的芳香族化合物可以嵌入DNA的核苷酸序列中，導(dǎo)致堿基插入或丟失的移碼突變。二、基因突變的特點(diǎn)1. 普遍性2. 基因自發(fā)突變頻率很低（10-6-10-9）3. 多數(shù)基因突變對生物體有害4. 基因突變的隨機(jī)性和不定向性第三節(jié) 直接修復(fù)一 DNA聚合酶的校正功能二 嘧啶二聚體的光復(fù)活修復(fù)三 烷基轉(zhuǎn)移酶介導(dǎo)的修復(fù)一、 DNA聚合酶的校正功能v 原核生物DNA聚合酶3-5外切校對活性v 真核生物DNA聚合酶3-5外切校對活性第四節(jié) 錯

29、配修復(fù)系統(tǒng)一 錯配修復(fù)系統(tǒng)根據(jù)不同甲基化程度識別模板鏈和新生鏈第五節(jié) 切除修復(fù)系統(tǒng)一 堿基切除修復(fù)1.DNA糖基化酶的作用2.AP內(nèi)切酶的作用3.氧化堿基的修復(fù)第六節(jié) 重組修復(fù)一 同源重組修復(fù)第八章 基因重組和轉(zhuǎn)座第一節(jié) 同源重組一、同源重組的分子機(jī)制1. 同源重組的條件 交換區(qū)具有相同或相似的序列 雙鏈DNA分子間互補(bǔ)配對 重組酶的存在 異源雙鏈區(qū)的形成二、同源重組的酶學(xué)機(jī)制 -Rec ABCD、 RuvABC途徑v Rec BCD蛋白在chi位點(diǎn)3側(cè)的一條鏈上產(chǎn)生切口。v Rec BCD蛋白同時(shí)具有解螺旋酶的活性，使chi位點(diǎn)附件切口的DNA解鏈v 單鏈區(qū)被Rec A蛋白和SSB蛋白覆蓋v

30、 RecA 蛋白使單鏈DNA取代雙鏈DNA中的同源部分 v Dloop區(qū)域的DNA產(chǎn)生切口，新切口的3端（ the tail of newly nicked DNA ）與另一條DNA的單鏈區(qū)互補(bǔ)配對v DNA連接酶封閉切口，形成Holliday junctionv RuvA 和RuvB發(fā)動遷移反應(yīng)v RuvC拆分重組中間體第二節(jié) 位點(diǎn)特異性重組v 位點(diǎn)特異性重組最典型的列子是噬菌體對E.coli的整合。在裂解周期， DNA是以環(huán)狀分子獨(dú)立存在于細(xì)菌的細(xì)胞質(zhì)中；在溶原化狀態(tài)時(shí)的DNA是整合在細(xì)菌的染色體中。稱為原噬菌體。通過位點(diǎn)特異性重組這兩種狀態(tài)是可以相互轉(zhuǎn)變的。v 進(jìn)入溶原狀態(tài)時(shí)游離的DNA

31、必須整合（intergrated）到宿主的DNA中；從溶原周期進(jìn)入裂解周期時(shí)原噬菌體DNA須從宿主的染色體中切離出來。 v 噬菌體的整合和切離是在特異位點(diǎn)即附著位點(diǎn)(attatchment sites, att ) 通過重組完成的，若這個(gè)位點(diǎn)發(fā)生突變就會失去功能而抑制整合。第三節(jié) 轉(zhuǎn)座（transposition）一、原核轉(zhuǎn)座子的類型 .插入序列（IS）:IS家族的結(jié)構(gòu)：兩端都有短的正向重復(fù)序列（direct repeats, DR），略長的反向重復(fù)序列（inverted repeats，IR）以及1kb左右的編碼區(qū)，它僅編碼和轉(zhuǎn)座有關(guān)的轉(zhuǎn)座酶。對靶的選擇有三種形式：隨機(jī)選擇，熱點(diǎn)選

32、擇和特異位點(diǎn)的選擇。 2.復(fù)合轉(zhuǎn)座子 ： 復(fù)合轉(zhuǎn)座子含有一個(gè)中心序列和位于兩側(cè)的臂（arm）。 除了和自身轉(zhuǎn)座有關(guān)的基因外，中心序列含有抗藥性基因等遺傳信息。 復(fù)合轉(zhuǎn)座子兩端的臂由IS序列組成。有的二側(cè)組件相同（如Tn903），有的不同（如Tn10）。有的方向相同（如Tn9），有的方向相反（如Tn903，10，5）。有的皆有功能（如Tn903，10），有的僅右側(cè)組件有功能 3.Tn A家族:v TnA是復(fù)制型轉(zhuǎn)座的轉(zhuǎn)座子。v 長約5kb左右，中部的編碼區(qū)不僅編碼抗性基因，還編碼轉(zhuǎn)座酶和解離酶。v 兩端具有末端反向重復(fù)序列，而不是IS，長約38bp左右，任一個(gè)缺失都會阻止轉(zhuǎn)座。v 靶位點(diǎn)具有5b

33、p的正向重復(fù)序列。v TnA家族都帶有抗性標(biāo)記 二轉(zhuǎn)座機(jī)制：轉(zhuǎn)座子插入到DNA上新的位點(diǎn)，首先交錯切開靶DNA，再將轉(zhuǎn)座子連接到靶DNA的凸出單鏈上，最后填補(bǔ)空缺完成轉(zhuǎn)座。     使用參差不齊的末端是各種轉(zhuǎn)座子的共同特點(diǎn)根據(jù)轉(zhuǎn)座子的機(jī)制，轉(zhuǎn)座可分成三種不同的類型 ：1. 復(fù)制性轉(zhuǎn)座2. 非復(fù)制型轉(zhuǎn)座這類轉(zhuǎn)座因子直接從原位點(diǎn)移到靶位點(diǎn),同時(shí)在供體留下產(chǎn)生一個(gè)雙鏈斷裂的位點(diǎn)。這種類型的機(jī)制只需要轉(zhuǎn)座酶。這個(gè)雙鏈斷裂位點(diǎn)需要修復(fù)系統(tǒng)的識別和修復(fù)，否則將是致命的。 3保守轉(zhuǎn)座（conservative tranposition）Conservative transposition involves direct movement with no loss of nucleotide bonds  保守轉(zhuǎn)座的轉(zhuǎn)座因子從供體位點(diǎn)上切離，插入到靶位點(diǎn)上，供體位點(diǎn)恢復(fù)原狀。這種因子的轉(zhuǎn)座酶和整合酶家族相關(guān)。注意：某些轉(zhuǎn)座子只具有一種轉(zhuǎn)座機(jī)制，而另一些可能具備兩種途經(jīng),如IS1和IS903 第九章 基因工程基因工程：在生物體外，通過對DNA分子進(jìn)行人工“剪切”和“拼接”，對生物的基因進(jìn)行改造和重新組合，然后導(dǎo)入受體細(xì)胞進(jìn)行無性繁殖，使重組基因在受體細(xì)胞內(nèi)表達(dá)，產(chǎn)生出所需要的基因產(chǎn)物。基因工程的別名