第二章 分子生物学基础

DNA 的结构

1.DNA 结构的要点： 1）磷酸二酯键 2）反向平行：一条链由 3’到 5’，另一链由 5’到 3’ 3）A＝T，G＝C （碱基配对的专一性是 DNA 双螺旋中重要的问题） 4）维持碱基之间配对的作用力是氢键 2.DNA 双螺旋结构模型的特征： 1） 两条反向平行的多核苷酸链围绕同一中心轴相互缠绕；两条链均为右手 螺旋； 2） 嘌啉与嘧啶碱位于双螺旋的内侧 3） 磷酸与核糖在外侧，彼此通过磷酸二酯键相连接，形成 DNA 分子的骨 架 4） 两条核苷酸链依靠碱基之间的氢键相联系而结合在一起

DNA 复制：

1）DNA 复制依赖于特殊的碱基配对 2）DNA 复制是半保留式的 3）DNA 复制的半不连续性 

端粒（teromeres)：真核生物线性染色体末端具有的特殊结构，由多个重复 序列所组成，富含 G 或 C

端粒酶：端粒酶是逆转录酶，包含一段 RNA 序列（150 bp），以此序列为 模板，合成端粒 DNA 重复序列，加到染色体的 3’端，使模板链 DNA 末端延长。 后将引物切除后，3’端依然可以完整地保留。

RNA 的分子构成与功能

 1.RNA 的分子构成及功能 特性：1) 单链  2) 核糖 3) 尿嘧啶（U）  蛋白质合成中三种 RNA 的作用: mRNA , rRNA, tRNA

2.真核细胞 mRNA 分子特点 1) 5’端形成特殊的帽子结构，推测在翻译过程中起识别作用，对 mRNA 稳 定作用; 2) Poly A 尾（ 20-200 个 A）， 防止核酸外切酶对 mRNA 信息序列的降解； 3) 非编码区调控序列 4) mRNA 内部核苷被甲基化-G 3.rRNA 主要功能：具有肽酰转移酶的活性

2.1.7 DNA 的转录 1.在 DNA 指导下 RNA 的合成称为转录（transcription) Ø RNA 链的转录起始于DNA模板的特定起点，并在另一个终点处终止。 Ø 转录的起始是由 DNA 的启动子（promoter)控制的 Ø 控制终止的部位则称为终止子(terminator) Ø 转录是通过 DNA 指导的 RNA 聚合酶实现的 2.转录主要特点：碱基互补原则、全保留方式、RNA 聚合酶催化 RNA

聚合酶与 DNA 聚合酶不同：

Ø 无需引物，可直接在模板上合成 RNA 链 Ø 无校对功能 3.转录的过程：转录起始、转录延伸、转录终止 4.原核生物和真核生物转录的区别： 原核生物的转录： 1) 只有一种 RNA 聚合酶 2) 转录起始于启动子，在特定位点终止转录 3) 转录与翻译相偶联

真核生物的转录：

 1) 真核生物有三种 RNA 聚合酶，都有各自的启动子； 2) 转录起始与终止都不同于原核生物，转录因子识别并结合启动子，促使 RNA 聚合酶 II 结合在启动子上，形成转录起始复合物，启动转录。 3) 转录本需要进一步的修饰 原核生物和真核生物转录的区别：有无转录后修饰和剪接过程

遗传密码的基本特点：

1）连续性:按照 mRNA 上的碱基序列连续进行翻译 2）简并性：同一种氨基酸有更多密码子的现象 3）专一性: 不编码的终止子 (UUA,UAG,UGA)，起始密码子(AUG) 4）通用性：适用于不同的生物

遗传信息的翻译 1.遗传信息在细胞质中被翻译

2.遗传信息的翻译： 1) DNA 分子上的核苷酸顺序就是遗传信息 2) DNA 双链打开，以每条链为模板，按照碱基互补的原则合成新的互补链， 这是 DNA 的复制。 3) 以 DNA 一条链为模板合成互补的 mRNA ——遗传信息的转录 4) 以 3 个核苷酸决定一个氨基酸的方式，根据 mRNA 的核苷酸顺序在细 胞质中合成多肽链。

中心法则 DNA—>RNA—>蛋白质 发展：逆转录 RNAàDNA

基因的选择性表达是细胞特异性的基础。

l 多细胞生物通过基因表达的调控而实现细胞分化、形态发生和个体发育。

l 基因表达的调节控制机制的一般规律：开-关（on-off） 机制，通过调节 转录来实现。

l 基因的表达调控：转录水平的调控（基因表达调控的关键环节）、翻译水 平的调控  调控转录的开始：调控 RNA 聚合酶与启动子的结合 举例：乳糖操纵子、色氨酸操纵子

 真核生物的基因表达调控

1. 真核细胞的特异性是由于它们表达特定的基因造成的。

2. 细胞分化是基因差异表达的结果：不同类型的细胞在发育过程中表达一 套特异的基因，其产物不仅决定细胞的形态结构，而且执行各自的生理功能。

3. 真核生物基因表达的调控可以发生在不同的水平上。 ① 转录水平的控制 ② 转录后水平——对前体 mRNA 的加工 ③ mRNA 穿过核膜向细胞质运输的控制 ④ 在细胞质中 mRNA 稳定性调节和 mRNA 的选择性降解 ⑤ mRNA 的选择性翻译和翻译速率的调节 ⑥ 蛋白质产物的修饰与活化 4. 影响真核细胞基因转录的因素：染色质的结构（组蛋白的修饰、染色质结 构的重构），调节蛋白（激活因子、转录因子、阻遏蛋白等），基因组内 DNA 的 化学修饰（甲基化和去甲基化）

 染色质的结构影响基因的转录

 1. 染色质的结构影响基因的转录： 1）基因的转录是以染色质结构的一系列变化为前提的

2）染色质的结构对基因的表达起总体控制作用 3）染色质处于解折叠的常染色质状态更有利于基因的转录。

 2. 组蛋白的修饰：乙酰化、甲基化、磷酸化等 意义： ① 改变染色质的结构，直接影响转录活性； ② 核小体表面结构改变，使其他调控蛋白易于和染色质接触，间接影响转 录活性。

 3. 表观遗传学：在不改变 DNA 序列的前提下，通过某些机制引起可遗传的 基因表达或细胞表现型的变化。

蛋白质的组装调控基因的转录

 1. 核细胞转录的调控——远程操作 1）调节蛋白与 DNA 结合——启动或者关闭基因转录。 2）分散在染色体上的调节序列，控制某一特定基因的表达 转录因子： 是开启转录的调节蛋白。转录因子辅助 RNA 聚合酶与启动子结合，启动转录。 过程： 1) 激活因子与增强子结合 2) 转录因子与启动子结合，促使 RNA 聚合酶与启动子结合 3) 增强子与转录因子复合体接触 4) 激活转录

 2. 人的转录复合体的结构：

l 激活转录因子 l 辅助激活因子 l 抑制转录因子——阻遏蛋白 l 基本转录因子