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文檔簡介
分子生物學(xué)學(xué)習(xí)指導(dǎo)
第一章核酸的結(jié)構(gòu)與功能
一、學(xué)習(xí)重點(diǎn)
DNA和RNA的一級結(jié)構(gòu)、RNA與DNA的差別、mRNA、tRNA、rRNA
的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和功能、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型要點(diǎn)、核小體的概念、DNA
的變性、復(fù)性及分子雜交。
二、學(xué)習(xí)難點(diǎn)
DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型、真核生物染色體的組裝;RNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和
功能。
三、學(xué)習(xí)提綱
(一)核酸的化學(xué)組成
1.核甘酸中的堿基成分
(1)堿基喋吟(A,G)喀咤(T,C,U)
(2)戊糖B-D-核糖,B-D-2-核糖
(3)磷酸
2.戊糖與核甘
(1)堿基和戊糖通過糖甘鍵構(gòu)成核昔。
(2)核甘(脫氧核甘)與磷酸通過酯鍵構(gòu)成核甘酸(脫氧核甘酸)
3.核甘酸的結(jié)構(gòu)與命名
(1)核昔一磷酸(nucleosidemonophosphate,NMP)
(2)核昔二磷酸(nucleosidediphosphate,NDP)
(3)核昔三磷酸(nucleosidetriphosphate,NTP)
(4)環(huán)腺昔酸(cycleAMP,cAMP)
(5)環(huán)鳥甘酸(cycleGMP,cGMP)
(二)核酸的一級結(jié)構(gòu)
1.DNA和RNA的一級結(jié)構(gòu)
DNA和RNA的一級結(jié)構(gòu)的概念。
脫氧核昔酸或核甘酸的連接具是前一核甘酸的3'-0H與下一位核
甘酸的5'-位磷酸間形成3',5'磷酸二酯鍵,構(gòu)成一個(gè)沒有分支的
線性大分子。DNA的書寫應(yīng)從5,到3'。
2.RNA與DNA的差別
(三)DNA的空間結(jié)構(gòu)與功能
1.DNA的二級結(jié)構(gòu)——雙螺旋結(jié)構(gòu)模型
(1)DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)的研究背景
(2)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的要點(diǎn)
2.DNA結(jié)構(gòu)的多樣性
B-DNA(Watson-Crick模型結(jié)構(gòu))、Z-DNA、A-DNA
3.DNA的超螺旋結(jié)構(gòu)
核小體(nucleosome)的概念
4.DNA在真核生物細(xì)胞核內(nèi)的組裝
染色體的基本單位是核小體。核小體由DNA和5種組蛋白共同構(gòu)
成。
DNA雙螺旋分子一組蛋白八聚體一DNA雙螺旋分子纏繞(核心顆粒)
一串珠樣的結(jié)構(gòu)f維狀結(jié)構(gòu)及襟狀結(jié)構(gòu)一棒狀的染色體
5.DNA的功能
DNA的基本功能就是作為生物遺傳信息復(fù)制的模板和基因轉(zhuǎn)錄
的模板,它是生命遺傳繁殖的物質(zhì)基礎(chǔ),也是個(gè)體生命活動(dòng)的基礎(chǔ)。
一個(gè)生物體的全部基因序列稱為基因組
(四)RNA的空間結(jié)構(gòu)與功能
1.信使RNA的結(jié)構(gòu)與功能
2.轉(zhuǎn)運(yùn)RNA的結(jié)構(gòu)與功能
3.核蛋白體RNA的結(jié)構(gòu)與功能
4.其他小分子RNA
5.核酶
(五)核酸的理化性質(zhì)及其應(yīng)用
1.核酸的一般理化性質(zhì)包括:酸性、黏度及光吸收等。
2.DNA的變性:DNA變性的概念、增色效應(yīng)、解連溫度等。
3.DNA的復(fù)性與分子雜交退火、核酸分子雜交、核酸分子探針
(六)核酸酶
核酸酶的概念、核酸酶的分類、特性及應(yīng)用。
第二章核甘酸代謝
一、學(xué)習(xí)重點(diǎn)
核甘酸的主要生理功能,人體內(nèi)喋吟核甘酸合成與分解的途徑及
其概念,喋吟環(huán)與喀咤環(huán)中各原子的來源,喋吟核甘酸的從頭合成途
徑中的關(guān)鍵酶及其調(diào)節(jié),核甘酸的抗代謝物及其作用機(jī)理。
二、學(xué)習(xí)難點(diǎn)
核甘酸喋吟環(huán)與口密咤環(huán)中各原子的來源,喋吟核甘酸的從頭合成
途徑中的關(guān)鍵酶及其調(diào)節(jié)。
三、學(xué)習(xí)提綱
(一)核酸的代謝概況
食物中的核酸大多以核蛋白的形式存在。核蛋白在胃中受胃酸的
作用,分解成核酸與蛋白質(zhì)。核酸在小腸中受各種水解酶的作用最終
生成堿基和戊糖。產(chǎn)生的戊糖被吸收參加體內(nèi)的戊糖代謝;喋吟和喀
咤堿主要被分解排出體外。食物來源的喋吟和喀咤很少被機(jī)體利用。
核甘酸是核酸的基本結(jié)構(gòu)單位,人體內(nèi)的核甘酸主要由機(jī)體細(xì)胞自身
合成,核甘酸不屬于營養(yǎng)必需物質(zhì)
(二)核昔酸的生物學(xué)功能
①作為核酸合成的原料②體內(nèi)能量的利用形式;③參與代謝和生
理調(diào)節(jié);④組成輔酶;⑤活化中間代謝物。
(三)體內(nèi)核甘酸的合成途徑
一是從頭合成途徑,另一個(gè)是補(bǔ)救合成途徑,肝組織進(jìn)行從頭合
成途徑,腦、骨髓等則只能進(jìn)行補(bǔ)救合成,前者是合成的主要途徑。
1.喋吟核甘酸的生物合成:部位在胞液,合成的原料包括磷酸
核糖、天冬氨酸、甘氨酸、谷氨酰胺、一碳單位及CO?等。喋吟核昔
酸從頭合成的特點(diǎn)是:喋吟核甘酸是在磷酸核糖分子基礎(chǔ)上逐步合成
的,不是首先單獨(dú)合成喋吟堿然后再與磷酸核糖結(jié)合的。反應(yīng)過程中
的關(guān)鍵酶包括PRPP酰胺轉(zhuǎn)移醉、PRPP合成酶。從頭合成的調(diào)節(jié)機(jī)制
是反饋調(diào)節(jié)。
另外一條途徑是噤吟核甘酸的補(bǔ)救合成,喋吟核甘酸補(bǔ)救合成的
生理意義:節(jié)省從頭合成時(shí)能量和一些氨基酸的消耗;體內(nèi)某些組織
器官,例如腦、骨髓等由于缺乏從頭合成喋吟核甘酸的酶體系,而只
能進(jìn)行喋吟核甘酸的補(bǔ)救合成。
2.喀咤核甘酸的合成代謝
也有兩條途徑,即從頭合成與補(bǔ)救合成??诙ê烁仕岬膹念^合成
的主要器官是肝,合成的原料是天冬氨酸、谷氨酰胺、CO?等。反應(yīng)
過程中的關(guān)鍵酶在不同生物體內(nèi)有所不同,在細(xì)菌中,天冬氨酸氨基
甲酰轉(zhuǎn)移酶是喀咤核甘酸從頭合成的主要調(diào)節(jié)酶;而在哺乳動(dòng)物細(xì)胞
中,喀咤核昔酸合成的調(diào)節(jié)酶主要是氨基甲酰磷酸合成酶H???/p>
核甘酸從頭合成的特點(diǎn)是先合成喀咤環(huán),再磷酸核糖化生成核甘酸。
(四)核昔酸的抗代謝物
1.喋吟核甘酸的抗代謝物有以下幾類:①喋吟類似物:6-筑基
喋吟(6MP)、6-筑基鳥喋口令、8-氮雜鳥喋吟等。②氨基酸類似物:
氮雜絲氨酸和6-重氮-5-氧正亮氨酸等③葉酸類似物:氨蝶吟及甲氨
蝶吟(MTX)o
2.喀咤核甘酸的抗代謝物主要有以下幾種:①口密咤類似物:主
要有5-氟尿喀咤(5-FU),在體內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)镕dUMP或FUTP后發(fā)揮作用。
②氨基酸類似物:同喋吟抗代謝物。③葉酸類似物:同喋吟抗代謝物。
④阿糖胞甘:抑制CDP還原成dCDP。
(五)核甘酸的分解代謝
1.喋吟核甘酸的分解代謝
主要發(fā)生在肝、小腸及腎,代謝終產(chǎn)物是尿酸。黃喋吟氧化酶是
分解代謝中重要的酶。喋吟代謝異常導(dǎo)致尿酸過多引起痛風(fēng)癥,臨床
上常用別喋吟醇治療痛風(fēng)癥。
2.喀咤核甘酸的分解代謝
胞喀咤脫氨基轉(zhuǎn)變成尿喀陡,尿喀咤最終生成NH:,、C0?及丙氨
酸。胸腺喀咤降解成氨基異丁酸
第三章DNA的生物合成
一、學(xué)習(xí)重點(diǎn)
中心法則、半保留復(fù)制的概念。參與DNA復(fù)制的主要酶類及其作
用。DNA復(fù)制過程。端粒和端粒酶概念及作用。逆轉(zhuǎn)錄概念、過程。
逆轉(zhuǎn)錄酶作用特點(diǎn)、生物學(xué)意義
二、學(xué)習(xí)難點(diǎn)
中心法則;半保留復(fù)制的概念;參與DNA復(fù)制的主要酶類及其作
用;端粒和端粒酶概念及作用。
三、學(xué)習(xí)提綱
(一)真核生物基因和基因組結(jié)構(gòu)特點(diǎn),中心法則
(二)DNA的半保留復(fù)制
(三)DNA復(fù)制的過程及參與復(fù)制的酶類
1.復(fù)制的酶類
(1)DNA聚合酶
DNA聚合酶的全稱是依賴DNA的DNA聚合酶(DNA-depedentDNA
polymerase),可縮寫為DNA-pol,催化DNA合成。原核生物的DNA-pol
有DNA-pol、DNA-polII和DNA-polffl三種
(2)拓補(bǔ)異構(gòu)酶
(3)引物酶
(4)SSB
(5)DNA連接酶
(6)解旋酶
2.DNA合成過程
復(fù)制的起始首先是DNA解鏈,解鏈過程主要由DnaA、B、C三種
蛋白質(zhì)共同參與。然后生成引發(fā)體。
復(fù)制的延長在DNApol催化下根據(jù)與模板的堿基互補(bǔ),脫氧核甘
酸逐個(gè)加入引物或延長中的子鏈上,子鏈合成的方向是5'-3'。
復(fù)制的終止。
端粒和端粒酶的概念及作用。
(四)逆轉(zhuǎn)錄
逆轉(zhuǎn)錄也稱為反轉(zhuǎn)錄,是依賴RNA的DNA合成作用;以RNA為模
板,由dNTP聚合成DNA分子。=1\*GB3①以病毒RNA為模板,
dNTP為原料合成與病毒RNA互補(bǔ)的DNA鏈,即生成RNA/DNA雜化雙
鏈;=2\*GB3②RNase或RNaseH水解RNA;=3\*GB3③以
新合成的單鏈DNA為模板,合成互補(bǔ)DNA鏈,生成雙鏈DNA。逆轉(zhuǎn)錄
酶有三種酶活性:RNA作模板的dNTP聚合酶活性,DNA作模板的dNTP
聚合酶活性和RNase活性。
(五)DNA的損傷與修復(fù)
DNA的改變稱作DNA損傷,分為錯(cuò)配、缺失、插入和重排幾種類
型,缺失或插入均有可能導(dǎo)致框移突變。
DNA損傷的修復(fù)是指針對已發(fā)生了的缺陷而施行的補(bǔ)救機(jī)制,主
要有光修復(fù)、切除修復(fù)、重組修復(fù)和SOS修復(fù)等。
第四章RNA的生物合成
一、學(xué)習(xí)重點(diǎn)
轉(zhuǎn)錄、不對稱轉(zhuǎn)錄、模板鏈、編碼鏈的概念原核生物RNA聚合酶
全酶,核心酶的組成和作用;真核生物RNA聚合酶的主要類型和產(chǎn)物;
RNA聚合酶與模板辨認(rèn)結(jié)合;原核轉(zhuǎn)錄起始;真核基因的斷裂基因、
內(nèi)含子、外顯子的概念,mRNA、tRNA轉(zhuǎn)錄后的加工方式
二、學(xué)習(xí)難點(diǎn)
不對稱轉(zhuǎn)錄、模板鏈和編碼鏈的概念;RNA聚合酶與模板辨認(rèn)結(jié)
合;真核基因的斷裂基因、內(nèi)含子和外顯子的概念;mRNA轉(zhuǎn)錄后的
加工方式。
三、學(xué)習(xí)提綱
(一)模板和酶
RNA的生物合成需要DNA做模板,DNA雙鏈中只有一股鏈起模板
作用,能夠按堿基配對規(guī)律指導(dǎo)RNA合成的一股DNA單鏈稱為模板鏈,
與之相對的另一股單鏈稱為編碼鏈。
轉(zhuǎn)錄需要依賴DNA的RNA聚合酶,原核生物的RNA聚合酶由四種
亞基a?BB'。組成的五聚體,合稱為核心酶,轉(zhuǎn)錄延長只
需核心酶催化。a1B,。稱為全酶,轉(zhuǎn)錄起始前需要。亞基辨認(rèn)轉(zhuǎn)
錄起始點(diǎn)。真核生物RNA聚合酶有RNA-polI、II、III三種,轉(zhuǎn)錄產(chǎn)
物分別為45s-rRNA、hnRNA、以及5s-rRNA、snRNA和tRNA。
模板與酶的辨認(rèn)結(jié)合
(二)轉(zhuǎn)錄過程
1.起始原核生物轉(zhuǎn)錄的起始包括RNA-pol辨認(rèn)轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)并與之
結(jié)合,DNA雙鏈局部解開,形成轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物
2.轉(zhuǎn)錄延長:。因子從轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物上脫落,核心酶的構(gòu)象發(fā)生
改變,與模板的結(jié)合較為疏松,有利于酶蛋白沿DNA模板鏈由3'向
5'移動(dòng),因此RNA鏈的合成方向是5'至3'
3.轉(zhuǎn)錄終止:RNA-pol在DNA模板上停止移動(dòng),轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物從模板上
脫落下來,即轉(zhuǎn)錄終止。轉(zhuǎn)錄終止信號(hào)有依賴Rh。因子與非依賴Rho
因子兩種情況。
(三)真核生物轉(zhuǎn)錄后加工修飾過程
1.mRNA轉(zhuǎn)錄后加工修飾
mRNA轉(zhuǎn)錄后修飾包括首、尾修飾和剪接,5'端修飾主要是指生成
帽子結(jié)構(gòu),即把5'-pppG轉(zhuǎn)變?yōu)?'-p"GpppG。加尾修飾是和轉(zhuǎn)錄終止
同步的,即加入polyA尾巴。去除初級轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物上的內(nèi)含子,把外
顯子連接為成熟的mRNA,稱為剪接
2.tRNA轉(zhuǎn)錄后加工修飾
tRNA的轉(zhuǎn)錄后修飾,除了剪接加工外,還包括tRNA鏈上稀有堿
基的形成,以及加上3'端的CCA序列。
3.rRNA轉(zhuǎn)錄后加工修飾
真核生物rRNA轉(zhuǎn)錄的初產(chǎn)物是45SrRNA,它是三種rRNA的前身,
即18S-rRNA、5.8S和28S的rRNA。
第五章蛋白質(zhì)的生物合成
一、學(xué)習(xí)重點(diǎn)
蛋白質(zhì)合成的反應(yīng)體系、三種RNA在翻譯中的作用、遺傳密碼的
特性、蛋白質(zhì)合成過程為起始、延長、終止三個(gè)階段。肽鏈延長階段
的三個(gè)步驟、原核生物翻譯起始與真核生物的區(qū)別、肽鏈合成后的加
工和運(yùn)輸、蛋白質(zhì)的靶向輸送、蛋白質(zhì)生物合成的干擾和抑制。
二、學(xué)習(xí)難點(diǎn)
三種RNA在翻譯中的作用;遺傳密碼的特性;肽鏈延長階段的三
個(gè)步驟,各蛋白質(zhì)因子的作用;肽鏈合成后的加工和運(yùn)輸。
三、學(xué)習(xí)提綱
(一)參與蛋白質(zhì)生物合成所需的物質(zhì)
20種氨基酸、三種RNA、蛋白質(zhì)因子(起始因子IF、延長因子EF及
釋放因子RF)、酶和ATP、GTP等,共同協(xié)調(diào)完成蛋白質(zhì)合成。1.mRNA
是翻譯的直接模板
2.核蛋白體是肽鏈合成的場所
3.tRNA攜帶并轉(zhuǎn)運(yùn)特異氨基酸,特異識(shí)別mRNA的密碼序列。
(二)蛋白質(zhì)生物合成過程
翻譯過程可分為起始、延長、終止三個(gè)階段,蛋白質(zhì)合成在核蛋白體
上進(jìn)行稱為核蛋白體循環(huán)(廣義)。肽鏈的合成是從N端到C端。
1.翻譯起始(原核生物)
生成由起始氨基酰-tRNA、mRNA和核蛋白體組成的70S起始復(fù)合物。
起始因子有三種。2.肽鏈的延長
也稱核蛋白體循環(huán)。分為進(jìn)位、成肽和轉(zhuǎn)位三個(gè)步驟。真核及原
核生物的延長,主要是延長因子體系的不同。
3.肽鏈合成終止(原核)
終止需要釋放因子RF、RRo真核生物僅需一種釋放因子,有GTP
酶活性。
(三)蛋白質(zhì)合成后加工和輸送
1.新合成的多肽鏈,經(jīng)加工修飾,轉(zhuǎn)變成有生物活性的蛋白質(zhì)。
(1)肽鏈折疊為天然功能構(gòu)象的蛋白質(zhì)
(2)一級結(jié)構(gòu)的修飾
(3)空間結(jié)構(gòu)的修飾
2.輸送
(1)分泌蛋白的靶向輸送
(2)線粒體蛋白的靶向輸送
(3)細(xì)胞核蛋白的靶向輸送
(四)蛋白質(zhì)生物合成的干擾和抑制
某些藥物、毒素和生物活性物質(zhì)等可干擾和抑制蛋白質(zhì)生物合成過程。
1.抗生素類
2.其他干擾蛋白質(zhì)合成的物質(zhì)
(1)毒素
(2)干擾素的作用
第六章基因表達(dá)調(diào)控
一、學(xué)習(xí)重點(diǎn)
基因轉(zhuǎn)錄激活調(diào)節(jié)的基本要素。原核基因操縱子的概念、結(jié)構(gòu)和
功能,乳糖操縱子的負(fù)性、正性、協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)真核基因調(diào)控順式作用
元件和反式作用因子的概念,種類。真核轉(zhuǎn)錄因子結(jié)構(gòu)
二、學(xué)習(xí)難點(diǎn)
基因轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)的三大要素;乳糖操縱子的負(fù)性、正性和協(xié)調(diào)調(diào)節(jié);
真核基因調(diào)控順式作用元件和反式作用因子的概念和種類。
三、學(xué)習(xí)提綱
(一)基因表達(dá)調(diào)控基本概念
基因是編碼一種多肽鏈/RNA的DNA片段。蛋白質(zhì)基因的表達(dá)經(jīng)
歷轉(zhuǎn)錄和翻譯兩個(gè)過程,其表達(dá)產(chǎn)物是蛋白質(zhì)或多肽鏈,非蛋白質(zhì)基
因(RNA基因)的表達(dá)產(chǎn)物是RNAo
基因表達(dá)表現(xiàn)為嚴(yán)格的規(guī)律性,即時(shí)間特異性或發(fā)育階段特異性,
和空間特異性或組織細(xì)胞特異性?;虮磉_(dá)的時(shí)間和空間特異性由特
異基因的啟動(dòng)子(序列)和(或)增強(qiáng)子與調(diào)節(jié)蛋白的相互作用決定。
某些基因產(chǎn)物對生命全過程都是必需的或必不可少的,這類基因
在一個(gè)生物的幾乎所有細(xì)胞和所有發(fā)育階段持續(xù)表達(dá),而且較少受環(huán)
境因素的影響,這類基因稱為管家基因,其表達(dá)方式稱為基本的或組
成性表達(dá)。另外許多基因的表達(dá)受環(huán)境因素的影響,某些基因的表達(dá)
可以被環(huán)境信號(hào)激活,即表達(dá)產(chǎn)物增加,這種基因表達(dá)方式稱為誘導(dǎo)。
有些基因的表達(dá)可以被環(huán)境信號(hào)抑制,即基因表達(dá)產(chǎn)物水平降低,這
種基因表達(dá)方式稱為阻遏。
基因表達(dá)調(diào)控可以在遺傳信息水平、轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)錄后加工、翻譯和
翻譯后加工等多層次上進(jìn)行,其中最重要的是轉(zhuǎn)錄水平上的調(diào)節(jié),尤
其是轉(zhuǎn)錄起始水平的調(diào)節(jié)。轉(zhuǎn)錄激活的調(diào)節(jié)要素包括特異DNA調(diào)節(jié)序
列、調(diào)節(jié)蛋白、RNA聚合酶和DNA-蛋白質(zhì)及蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)間的相互
作用。原核生物基因是通過操縱子機(jī)制完成的,操縱子的調(diào)節(jié)序列包
括啟動(dòng)序列、操縱序列和CAP結(jié)合位點(diǎn)等。真核基因的調(diào)節(jié)序列/順
式作用因子一般包括啟動(dòng)子、增強(qiáng)子和沉默子等。原核生物基因的調(diào)
節(jié)蛋白如乳糖操縱子有。-因子、阻遏蛋白和CAP蛋白等。真核基因
的調(diào)節(jié)蛋白或反式作用因子又稱為轉(zhuǎn)錄因子,分為基本轉(zhuǎn)錄因子和特
異轉(zhuǎn)錄因子。所有的轉(zhuǎn)錄因子均含有DNA結(jié)合域和轉(zhuǎn)錄激活域,有
的還含有二聚化結(jié)構(gòu)域或蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用域。
(二)原核基因表達(dá)調(diào)控
大多數(shù)原核基因的表達(dá)調(diào)控是通過操縱子機(jī)制實(shí)現(xiàn)的。
E.coli的乳糖操縱子(lac)
由括P序列、0序列、CAP結(jié)合位點(diǎn)、3個(gè)結(jié)構(gòu)基因和1個(gè)調(diào)節(jié)基
因組成。無誘導(dǎo)物存在時(shí),阻遏蛋白與0序列的結(jié)合可阻止結(jié)構(gòu)基因
的轉(zhuǎn)錄;誘導(dǎo)物與阻遏蛋白結(jié)合可改變其構(gòu)象,使阻遏蛋白與。序列
分離,RNA聚合酶對結(jié)構(gòu)基因進(jìn)行轉(zhuǎn)錄。阻遏蛋白的負(fù)性調(diào)節(jié)具有普
遍性。CAP是lac操縱子的正性調(diào)節(jié)蛋白,CAP-cAMP復(fù)合物與DNA結(jié)
合可促進(jìn)RNA聚合酶與P序列的結(jié)合,可以促進(jìn)結(jié)構(gòu)基因的轉(zhuǎn)錄。
(三)真核基因表達(dá)調(diào)控
真核生物有3種RNA聚合酶:RNA聚合酶I、RNA聚合酶II和RNA
聚合酶HI。RNA聚合酶H轉(zhuǎn)錄蛋白質(zhì)基因。RNA聚合酶的活性受順
式作用元件和反式作用因子的調(diào)節(jié)。
1.順式作用元件分為啟動(dòng)子、增強(qiáng)子和沉默子。啟動(dòng)子決定RNA
聚合酶的轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)。增強(qiáng)子是遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)的、決定基因表達(dá)的
時(shí)間和空間特異性的、增強(qiáng)啟動(dòng)子活性的正性調(diào)控元件,其作用方式
通常與方向、距離無關(guān)。
2.反式作用因子/轉(zhuǎn)錄因子分為基本轉(zhuǎn)錄因子和特異轉(zhuǎn)錄因子,
后者又分為轉(zhuǎn)錄抑制因子和轉(zhuǎn)錄激活因子。RNA聚合酶H的基本轉(zhuǎn)
錄因子包括TFHA、TFHB、TFIID.TFHE、TFHF和TFHH等,它們
與RNA聚合酶H形成轉(zhuǎn)錄前起始復(fù)合物,但是這種復(fù)合物不穩(wěn)定和
不能起始有效轉(zhuǎn)錄。轉(zhuǎn)錄激活因子與增強(qiáng)子結(jié)合后作用于轉(zhuǎn)錄前起始
復(fù)合物,增加其穩(wěn)定性和促進(jìn)有效轉(zhuǎn)錄。
第七章細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的分子機(jī)制
一、學(xué)習(xí)重點(diǎn)
第二信使、第三信使和受體的概念;受體的分類、一般結(jié)構(gòu)、功
能和受體作用的特點(diǎn);膜受體介導(dǎo)的信息轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑,包括cAMP-蛋白
激酶(PKA)途徑,Ca?’依賴性蛋白激酶(PKC)途徑,cGMP-蛋白激酶
(PKG)系統(tǒng),酪氨酸蛋白激酶(TPK)體系核因子KB(NF-KB)途
徑,TGF-B途徑等六條較為重要的途徑;胞內(nèi)受體介導(dǎo)的信息轉(zhuǎn)導(dǎo)。
二、學(xué)習(xí)難點(diǎn)
受體的分類、結(jié)構(gòu)和功能;各信號(hào)途徑的組成及信息傳遞方式。
三、學(xué)習(xí)提綱
(-)細(xì)胞間信息物質(zhì)
細(xì)胞間信息物質(zhì)的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)和肽類、氨基酸及其衍生物、
類固醇激素、脂酸衍生物和氣體分子等。根據(jù)細(xì)胞分泌信息物質(zhì)的方
式又可將細(xì)胞間信息物質(zhì)分為神經(jīng)遞質(zhì)、內(nèi)分泌激素、局部化學(xué)介質(zhì)
和氣體信號(hào)分子四大類。
(二)細(xì)胞內(nèi)信息物質(zhì)
在細(xì)胞內(nèi)傳遞細(xì)胞調(diào)控信號(hào)的化學(xué)物質(zhì)稱為細(xì)胞內(nèi)信息物質(zhì)。通常
將Ca2:cAMP>Cgmp、DAG、1久、Cer、花生四烯酸及其代謝產(chǎn)物等這
類在細(xì)胞內(nèi)傳遞信息的小分子化合物成為第二信使。負(fù)責(zé)細(xì)胞核內(nèi)外
信息傳遞的物質(zhì)稱為第三信使。
(三)受體
信息物質(zhì)通過與受體識(shí)別結(jié)合,然后激活特定信號(hào)放大系統(tǒng),引
起生物學(xué)效應(yīng)。與受體特異性結(jié)合的生物活性分子稱為配體。位于細(xì)
胞膜上的受體稱為膜受體,多為鑲嵌糖蛋白;位于細(xì)胞液或細(xì)胞核的
稱為胞內(nèi)受體,都是DNA結(jié)合蛋白。膜受體分為:環(huán)狀受體、G蛋白
偶聯(lián)受體、單個(gè)跨膜a螺旋受體、具有鳥甘酸環(huán)化酶活性的受體。胞
內(nèi)受體多為反式作用因子,包括四個(gè)區(qū)域:1.高度可變區(qū);2.DNA
結(jié)合區(qū);3.較鏈區(qū);4.激素結(jié)合區(qū)。
受體與配體結(jié)合的特點(diǎn)是:1.高度專一性;2.高度親和力;3.可
飽和性;4.可逆性;5.特定的作用模式。對受體活性調(diào)節(jié)的方式有:
1.磷酸化和脫磷酸化作用;2.膜磷脂代謝的影響;3.酶促水解作
用;4.G蛋白的調(diào)節(jié)。
(四)膜受體介導(dǎo)的信息轉(zhuǎn)導(dǎo)
1.cAMP-蛋白激酶(PKA)途徑該途徑以靶細(xì)胞內(nèi)cAMP濃度改變和
激活cAMP-蛋白激酶途徑為主要特征,是激素調(diào)節(jié)物質(zhì)代謝的主要途
徑。
2.Ca"依賴性蛋白激酶(PKC)途徑分為Ca、-磷脂依賴性蛋白激酶
途徑和Ca2+-鈣調(diào)蛋白依賴性途徑。IPs、DAG和C『是主要的信息分子。
3.CGMP-蛋白激酶(PKG)系統(tǒng)鳥甘酸環(huán)化酶是該途徑主要的酶,
cGMP是第二信使分子。心鈉素和NO等通過這條途徑引起生物學(xué)效應(yīng)。
4.酪氨酸蛋白激酶(TPK)體系細(xì)胞中的TPK分為受體型TPK和非
受體型TPKo
5.核因子KB(NF-KB)途徑主要涉及機(jī)體的防御反應(yīng)。
6.TGF-B途徑能調(diào)節(jié)增殖、分化、遷移和凋亡等多種細(xì)胞反應(yīng)。
(五)胞內(nèi)受體介導(dǎo)的信息轉(zhuǎn)導(dǎo)
胞內(nèi)受體介導(dǎo)的信息轉(zhuǎn)導(dǎo)主要是類固醇激素等的作用途徑,胞內(nèi)
受體包括胞漿受體和核受體。這條途徑通過特定基因的激素應(yīng)答元件
(HRE)調(diào)節(jié)基因表達(dá),進(jìn)而導(dǎo)致生物學(xué)效應(yīng)。
細(xì)胞內(nèi)各種信息轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑并非孤立、各自為政的,而是交叉聯(lián)系、
構(gòu)成錯(cuò)綜復(fù)雜的調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)。信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)環(huán)節(jié)的異常則可導(dǎo)致疾病的發(fā)生。
第八章DNA重組與重組DNA技術(shù)
一、學(xué)習(xí)重點(diǎn)
自然界基因重組的類型,DNA克隆的基本概念,重組DNA技術(shù)的
基本原理及主要操作步驟,限制性核酸內(nèi)切酶的概念、作用特點(diǎn),基
因載體的主要種類及基本特征,目的基因的主要來源及獲取方法,基
因文庫的概念,目的基因與載體的主要連接方式,篩選重組體的主要
方法,表達(dá)載體的主要特征。
二、學(xué)習(xí)難點(diǎn)
限制性核酸內(nèi)切酶的作用特點(diǎn);基因載體的主要種類及基本特征;
目的基因的主要來源及獲取方法;目的基因與載體的主要連接方式;
篩選重組體的主要方法。
三、學(xué)習(xí)提綱
(-)自然界的基因轉(zhuǎn)移和DNA重組
基因轉(zhuǎn)移的方式主要有:結(jié)合作用、轉(zhuǎn)化作用和轉(zhuǎn)導(dǎo)作用。DNA重
組的形式有:位點(diǎn)特異的重組、同源重組和轉(zhuǎn)座重組。
(二)重組DNA技術(shù)
從構(gòu)建的基因組DNA文庫或cDNA文庫中分離、擴(kuò)增某一感興趣的
目的基因就是基因克隆,又稱重組DNA技術(shù)。一個(gè)完整的基因克隆過
程包括:目的基因的獲得、克隆基因載體的選擇與改造、目的基因與
載體的連接、重組DNA分子導(dǎo)入受體細(xì)胞、篩選出含目的基因重組
DNA的轉(zhuǎn)化細(xì)胞并進(jìn)行擴(kuò)增。實(shí)現(xiàn)上述過程需要一些工具酶、目的基
因、載體及宿主細(xì)胞。
1.限制性核酸內(nèi)切酶
限制性核酸內(nèi)切酶是一類識(shí)別DNA的特異序列并在識(shí)別位點(diǎn)或其
周圍切割雙鏈DNA的內(nèi)切酶。存在于細(xì)菌體內(nèi),分為三類。=2\*
ROMANH類限制性內(nèi)切酶常用于重組DNA技術(shù),用于目的基因和載
體DAN的特異切割。切割后的DNA可產(chǎn)生5'突出或3'突出的黏性
末端或平頭末端。
2.目的基因
目的基因是在重組DNA技術(shù)中要分離獲得的感興趣的基因,又稱為
外源DNA。目的基因有兩種類型,即cDNA和基因組DNA。獲得目的基
因的途徑主要有:化學(xué)合成、反轉(zhuǎn)錄合成、從cDNA文庫或基因組DNA
文庫中篩選、PCR擴(kuò)增。
3.基因載體
基因載體是攜帶目的基因、實(shí)現(xiàn)目的基因無性繁殖或表達(dá)有意義的
蛋白質(zhì)所采用的DNA分子。分為克隆載體和表達(dá)載體??捎米龌蜉d
體的有:質(zhì)粒DAN、噬菌體DNA和病毒DNA。克隆載體應(yīng)具備以下基
本特征:自我復(fù)制能力、具有篩選標(biāo)志基因和多個(gè)限制性核酸內(nèi)切酶
的單一位點(diǎn)等。表達(dá)載體除具有以上特征外,還應(yīng)具有啟動(dòng)子等轉(zhuǎn)錄
調(diào)控序列、適當(dāng)?shù)姆g控制序列、合理設(shè)計(jì)的多克隆位點(diǎn)等。
4.宿主細(xì)胞
宿主細(xì)胞是容納重組DNA分子,使其在自身內(nèi)復(fù)制或表達(dá)的受體細(xì)
胞??蔀樵思?xì)胞或真核細(xì)胞。將重組DNA分子導(dǎo)入宿主細(xì)胞內(nèi)的方
式有:轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)染和感染。
(三)重組DNA技術(shù)與醫(yī)學(xué)的關(guān)系
1.致病基因的發(fā)現(xiàn)與克隆
根據(jù)克隆基因的定位和性質(zhì)研究所提供的線索,可進(jìn)一步確定克隆
的基因在某種疾病中的作用。
2.生物制藥
利用基因工程生產(chǎn)有藥用價(jià)值的蛋白質(zhì)和多肽產(chǎn)品。
3.基因診斷
利用分子生物學(xué)及分子遺傳學(xué)的原理和技術(shù),在DNA水平分析、鑒
定遺傳疾病所涉及的基因置換、缺失或插入等突變。
4.基因治療
向有功能缺陷的細(xì)胞導(dǎo)入具有相應(yīng)功能的外源基因,以糾正或補(bǔ)償
其基因缺陷,從而達(dá)到治療的目的。
5.疾病的防治
可用于產(chǎn)前診斷、隱性遺傳病攜帶者測試、癥候前診斷和遺傳病易
感性預(yù)測。
第九章常用分子生物學(xué)技術(shù)的原理及其應(yīng)用
一、學(xué)習(xí)重點(diǎn)
印跡技術(shù)(包括Southernblotting、Northernblotting、Western
blotting)的原理和應(yīng)用、探針的概念、PCR技術(shù)的工作原理、反應(yīng)
體系和反應(yīng)步驟。基因文庫(包括基因組文庫和cDNA文庫)的概念。
二、學(xué)習(xí)難點(diǎn)
三種印跡技術(shù)的異同點(diǎn)和應(yīng)用;PCR技術(shù)的工作原理;基因文庫
分類和概念。
三、學(xué)習(xí)提綱
(一)分子雜交與印跡技術(shù)
分子雜交技術(shù)的原理主要涉及分子雜交特性、印跡技術(shù)、探針技
術(shù)。
1.印跡技術(shù):將在凝膠中分離的生物大分子轉(zhuǎn)移(印跡)或直接放
在固定化介質(zhì)上并加以檢測分析的技術(shù),包括DNA、RNA、蛋白質(zhì)印
跡技術(shù)。
(l)DNA印跡術(shù)又稱為Southernblotting,主要用于基因組DNA的定
性和定量分析,亦可分析重組質(zhì)粒和噬菌體。
(2)RNA印跡技術(shù)又稱Northernblotting,其基本原理與Southern
blotting相同,主要用于檢測某一組織或細(xì)胞中已知的特異mRNA的
表達(dá)水平,也可以比較不同組織和細(xì)胞中的同一基因的表達(dá)情況。
(3)Westernblotting:又稱蛋白質(zhì)印跡術(shù)或免疫印跡技術(shù),指蛋白
質(zhì)在經(jīng)聚丙烯酰胺電泳分離之后轉(zhuǎn)移到膜上,再與溶液中的其它抗體
探針相互結(jié)合的技術(shù)。用于檢測樣品中特異性蛋白質(zhì)的存在、細(xì)胞中
特異蛋白質(zhì)的半定量分析以及蛋白分子間的相互作用研究等。
印跡轉(zhuǎn)移技術(shù)包括:毛細(xì)作用轉(zhuǎn)移、電轉(zhuǎn)移和真空吸引轉(zhuǎn)移。
2.探針技術(shù)
(二)聚合酶鏈反應(yīng)(PCR)
1.基本工作原理是以擬擴(kuò)增的DNA分子為模板,以一對分別與模板
5'端和3,端相互補(bǔ)的寡核甘酸片段為引物,在DNA聚合酶的作用
下,按照半保留復(fù)制的機(jī)制沿著模板鏈延伸完成新的DNA合成。
2.反應(yīng)體系的基本成分包括:模板DNA、特異性引物、耐熱性DNA
聚合酶、dNTP以及含有Mg?+的緩沖液。
3.基本反應(yīng)步驟包括:變性、退火和延伸。
4.主要用于:目的基因的克隆、基因的體外突變、DNA和RNA的微
量分析、DNA測序、基因突變分析。
5.PCR經(jīng)過發(fā)展形成了反轉(zhuǎn)錄PCR、原位PCR、實(shí)時(shí)一PCR等多種衍生
技術(shù)。
(三)基因文庫
是指一個(gè)包含了某一生物體全部DNA序列的克隆群體,分為基因
組DNA文庫和cDNA文庫。
1.基因組DNA文庫是指包含某一個(gè)生物細(xì)胞全部基因組DNA序列的
克隆群體,它以DNA片段的形式貯存著某一生物的全部基因組DNA信
息。
2.cDNA文庫是包含某一組織細(xì)胞在一定條件下所表達(dá)的全部mRNA
經(jīng)反轉(zhuǎn)錄而合成的cDNA序列的克隆群體,它以cDNA片段的形式貯存
著該組織細(xì)胞的基因表達(dá)信息。
第十章癌基因、腫瘤抑制基因與生長因子
一、學(xué)習(xí)重點(diǎn)
癌基因的概念、原癌基因的特點(diǎn)、原癌基因活化的機(jī)制、原癌基
因的產(chǎn)物和功能、腫瘤抑制基因的概念、Rb基因和p53基因的作用
機(jī)制、細(xì)胞凋亡的概念。
二、學(xué)習(xí)難點(diǎn)
癌基因、原癌基因、病毒癌基因及細(xì)胞癌基因的概念;原癌基因
的產(chǎn)物及功能;Rb基因和p53基因的
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