分生简易版2
dna的损伤和修复与基因突变
dna的损伤
自发性损伤：脱嘌呤、嘧啶；碱基脱氨基作用；碱基的互变异构（烯醇式与酮式）、细胞正常代谢产物对dna的损伤
物理因素：高能离子化辐射（x射线、γ射线）；非离子化辐射（紫外线）
化学因素：烷化剂；碱基类似物
dna损伤的修复
直接修复、切除修复、错配修复、重组修复、sos修复
直接修复：常见的有光复活修复，作用于紫外线引起的dna嘧啶二聚体的损伤修复，由dna光复活酶识别并催化光复活反应。
切除修复：切除修复是指在一系列酶的作用下，将dna分子中受损伤部分切除，然后以另一条完整的互补链为模板，重新合成切除的部分，使dna恢复正常结构的过程。——修复dna损伤的主要方式
基本步骤：识别（核酸内切酶）、切除 + 修补（dna聚合酶1）、连接（dna连接酶）
错配修复：区别模板链和新合成的dna链是通过碱基的甲基化来实现的。刚合成的子代分子中，亲代链甲基化，新合成链的gatc中的a 未被甲基化，故子代dna暂时是半甲基化的，细胞发现错配碱基，首先切除未甲基化链上的错配碱基。
重组修复：
sos修复：当dna受到严重损伤，细胞为了生存诱发的一些复杂的反应。其诱发了修复机制相关酶与蛋白质产生。
基因突变
概念：在dna分子碱基序列水平上所发生的一种永久性、可遗传的变化。
点突变（转换——嘧啶与嘧啶，嘌呤与嘌呤、颠换——嘧啶与嘌呤）、缺失、插入
dna的转座
转座子：基因组上可自主复制和位移的dna片段，可以直接从基因组内的一个位点移
到另一个位点，发生转座重组，从而改变染色体的结构。转座子的转移过程叫转座。转座子每次移动时携带着转座必需的基因一起在基因组内跃迁，所以转座子又称跳跃基因。
类型：简单转座子和复合转座子
结构特征：（1）结构中含有一个或多个开放阅读框，其中有一个编码转座酶的
基因，这种酶催化转座子插入新的位置；
（2）两端有20-40bp的反向末端重复序列，末端重复序列是转座所必需的，因为它们是转座酶所识别的底物。
转座机制：
转座作用的遗传学效应：1 引起插入突变2 产生新的基因3 产生染色体畸变
4 引起生物进化
反转座子：以rna为中间体进行转座
第三章 rna的合成
转录的概念与特点
转录：以dna中一条链为模板，在rna聚合酶催化下，以四种ntp为原料，合成rna的过程。
有两种方式：
dna指导的rna合成——生物体内的主要合成方式。
rna指导的rna合成——病毒。
合成的rna中，如只含一个基因的遗传信息，称为单顺反子；如含有几个基因的遗传信息，则称为多顺反子。
转录特点：
不对称性：指以双链dna中的一条链作为模板进行转录，该链称为模板链（无意
义链、负链），另一条不作为模板的链称为编码链（有意义链、正链）
连续性：rna转录合成时为连续合成一段rna链，各条rna链之间无需再进行
连接。
单向性：合成方向为5&39;→3&39;
有特定的起始和终止位点：rna转录合成时，只能以dna分子中的某一段作为模板
转录可同时进行
dna复制与转录的比较
相同点：
都以dna为模板
碱基的加入严格遵循碱基配对原则
都生成磷酸二酯键
新链合成方向为5’→3’
不同点：
复制需要引物，转录不需引物
转录时，模板dna的信息全保留，复制时模板信息是半保留
转录时，rna聚合酶只有5’→3’聚合作用，无5’ →3’及3’→5’外切活性
复制过程是整条染色体复制，而转录是有选择的，在某个时期，只有某个特定的基
因或一组基因被转录
复制--半保留，转录--不对称
转录反应体系：dna模板，ntp，酶，mg2+，mn2+
合成方向：5’→3’
连接方式：3’,5’磷酸二酯键
原核与真核生物rna聚合酶组成与功能
该酶在单链dna模板以及四种核糖核苷酸存在的条件下，不需要引物，即可从5&39;→3&39;聚合rna。
原核
核心酶 +全酶（α2ββ′wσ）
核心酶：不能起始rna的合成
σ：转录起始因子，识别转录起始开始部位
作用：识别dna分子中转录的起始部位，促进与模板链结合，催化ntp的聚合，识别转录终止信号。
真核
功能：识别dna双链上的启动子
使dna变性在启动子处解旋成单链
通过阅读启动子序列，rna pol确定它自己的转录方向和模板链
达到终止子时，通过识别停止转录
启动子与终止子
启动子
基因转录起始所必需的一段dna序列，位于结构基因上游。启动子本身不转录
原核生物启动子：包括转录起始点、结合部位（-10区）、识别部位（-35区）、及二者之间的间隔区。
-10区：位于起始点上游-10bp处，5’-tataat-3’， at较丰富，易于解链，为rna聚合酶结合部位。
-35区：位于-35bp处，5’-ttgaca-3’， 为rna 聚合酶识别位点
真核生物启动子：（三类）rna聚合酶2识别的启动子包括基础元件、上游元件、应答元件
基础元件：包括tatabox和起始子，tatabox与-10区相似，是转录因子与dna结合部位
上游元件：作用是提高转录效率，并不是所有的启动子必须的
终止子
在基因编码区下游的可被rna聚合酶识别和停止合成rna的一段dna序列
特点：富含gc与at，形成发卡结构和连续的u区，以终止转录。
蛋白p因子辅助识别终止信号，参与终止。
大肠杆菌中的两类终止子：
强终止子：发夹结构， 3′端上有6个u
弱终止子 －需要p因子
原核生物rna的合成
分为起始，延长、终止三个阶段
转录起始不需要引物
rna按5’~3’方向延伸
真核生物转录过程与原核生物的不同点
转录在细胞不同位置进行
原核只有一种rna聚合酶，而真核细胞有三种聚合酶；
启动子的结构特点不同，真核有三种不同的启动子和有关的元件；
真核生物rna聚合酶自身不能识别和结合到启动子上，需要转录因子先于启动子结合后才能结合上去。
rna转录后加工
减少部分片段：切除5′端前导序列，3′端拖尾序列和中部的内含子
增加部分片段：5′加帽，3′加poly(a)，通过编辑加入一些碱基
修饰：对某些碱基进行甲基化
原核生物rna转录后加工
转录过程中几个结构基因利用共同的启动子和共同的终止信号，转录形成一条mrna分子，一条mrna链可编码几种不同的蛋白质。形成的mrna称为多顺反子mrna。
真核生物rna转录后加工
trna加工：与原核生物不同的一点是先将内含子切除，再由连接酶将外显子连接
mrna加工：一个结构基因转录成一个mrna分子且内含子与外显子一起被转录
包括：5’末端加帽子、3’端多聚a尾、剪接去除内含子将外显子连接
5’末端加帽子：脱磷、加gtp、甲基化 （细胞核内完成）
0型帽子：7—甲基鸟苷三磷酸吗m7gpppn
1型、2型
3’端多聚a尾：poly（a）不为基因编码，由poly（a）聚合酶合成（细胞核）
剪接：核内不均一rna （hnrna）: 为mrna的前体，转录物中外显子与内含子间隔排列，需经剪接加工后生成mrna。
外显子: 在真核生物基因中编码蛋白质的序列。
内含子: 非编码蛋白的序列
5’端剪切点为gu；3’端剪切点为ag
核酶：具有酶的催化活性的rna称为核酶
第四章 蛋白质的生物合成和转运
翻译：从mrna链上一个特定的起始位点开始，按每三个核苷酸代表一个氨基酸的原则，依次合成一条多肽链的过程。包括起始、延长、终止。
参与蛋白质生物合成的物质
20种氨基酸、mrna、trna、核糖核蛋白体（rna和核糖体）、辅助因子
mrna：起始密码----aug
终止密码----uaa/uga/uag
通用性与特殊性(人线粒体中，uga不是终止码，而是色氨酸的密码子)
简并性(一种以上密码子编码同一个氨基酸)
摆动性(前两个碱基决定其专一性，第三位碱基可有变异)
连续性和方向性
不重叠性
trna: （1）具反密码子识别mrna上密码子，反密码子阅读方向5’~3’，反密码子第一位碱基与密码子第三位碱基配对。
（2）携带氨基酸，氨基酸结合在trna 3’端cca的位置。一种氨基酸可被几种trna携带，一种trna只携带一种氨基酸。trna以所运氨基酸命名，如携带丙氨酸的叫丙氨酸—trna，结合氨基酸后，成为丙氨酰—trna。
（3）连接多肽链和核糖
核糖核蛋白体：蛋白质肽键的合成就是在这种核糖体上进行的。一类附着于粗面内质网，参与分泌蛋白的合成。另一类游离于胞质，参与细胞固有蛋白质的合成。
原核生物与真核生物核糖体组分
核糖体上活性位点
（二）蛋白质合成的过程
氨基酸的活化与转运、多肽链合成的起始、肽链的延长、肽链合成终止、折叠与加工
（1）氨基酸的活化与转运：氨酰-trna合成酶催化氨基酸的活化和与特异的trna结合
（2）多肽链合成的起始：辨认起始密码子，核糖体与mrna、第一个氨酰-trna、起始因子结合形成起始复合物。
原核生物中： 真核生物中：
起始氨基酸是：甲酰甲硫氨酸 甲硫氨酸
起始aa-trna是：fmet-trnafmet met-trnamet
原核起始trna：trnaf 真核生物起始：trnai 延伸：trnam
肽链的延长——结合、转肽、移位
肽链合成的终止：当核蛋白体a位出现终止密码后，多肽链合成停止，肽链从肽酰－trna中释出，mrna、核蛋白体大小亚基等分离
真核生物与原核生物蛋白质合成的异同
起始
核糖体为80s
用于起始的氨酰-trna为met-trnamet（甲硫氨酸没有被甲酰化）
起始因子较多
mrna的5′端帽子结构和3′端polya都参与形成翻译起始复合物
（三）蛋白质合成的抑制剂
（1）抗生素类阻断剂
链霉素、卡那霉素、新霉素
抑制g﹣蛋白质合成的三个阶段：
1阻止起始复合物的形成，使氨基酰trna从复合物中脱落；
2在肽链延伸阶段，使氨基酰trna与mrna错配；
3在终止阶段，阻碍终止因子与核蛋白体结合，使已合成的多肽链无法释放，而且还抑制70s核糖体的解离。
四环素和土霉素
作用于细菌内30s小亚基，抑制起始复合物的形成；
抑制氨基酰trna进入核糖体的a位，阻滞肽链的延伸；
影响终止因子与核糖体的结合，使已合成的多肽链不能脱落离核糖体。
氯霉素—广谱抗生素。
1与核糖体上的a位紧密结合，因此阻碍氨基酰trna进入a位。
2抑制转肽酶活性，使肽链延伸受到影响，菌体蛋白质不能合成，因此有较强的抑菌作用
嘌呤霉素
代一些氨基酰trna进入核糖体的a位，当延长中的肽转入此异常a位时，容易脱落，终止肽链合成。
白喉霉素
（2）干扰素对病毒蛋白合成的抑制
干扰素是真核细胞感染病毒后能分泌的一类有抗病毒作用的蛋白质，能抑制病毒的繁殖。
扰素诱导的蛋白激酶使真核eif2磷酸化失活
蛋白质的运转
分泌蛋白—翻译-转运同步机制；细胞器需要-翻译后转录机制
翻译-运转同步机制
信号肽假说
信号肽：常指新合成多肽链中用于指导蛋白质跨膜转移的n-末端氨基酸序列
假说的基础：蛋白质定位的信息存在于该蛋白质自身结构中，并且通过与膜上特殊受体的相互作用得以表达
假说的内容：蛋白质跨膜运转信号也是由mrna编码的。在起始密码子后，有一段编码疏水性氨基酸序列的rna区域，这个氨基酸序列就被称为信号序列。信号序列在结合核糖体上合成后便与膜上特定受体相互作用，产生通道，允许这段多肽在延长的同时穿过膜结构，因此，这种方式是边翻译边跨膜运转。
当翻译进行到50~0个氨基酸后，信号肽开始从核糖体上露出，被糙面内质网上受体识别并结合，信号肽进入内质网后，被水解，正在合成的新生肽随之通过蛋白孔道穿越磷脂双分子层，当核糖体移至终止子，蛋白质合成结束，膜上的蛋白通道消失，核糖体重新处于自由态。
翻译后转运机制：线粒体蛋白质跨膜运转、叶绿体蛋白质的跨膜运转
（四）蛋白质的降解
泛素——蛋白酶体系统，包括两个主要步骤：（1）底物蛋白的泛素化标记（2）蛋白酶体水解底物蛋白
（1）底物蛋白的泛素化标记
a泛素激活酶（e1)活化泛素形成e1-泛素复合物，消耗1分子atp；
b泛素载体蛋白（e2）催化泛素分子从e1转到e2，形成e2-泛素复合物，
释放出e1；
c在泛素蛋白连接酶（e3）的催化下，泛素分子羟基末端与底物蛋白肽链
中某些赖氨酸侧链上的e—氨基形成异肽键；
d第二个泛素分子羧基末端与第一个泛素分子48位赖氨酸侧链的e—氨
基连接，以后的泛素分子以相同方式连接，最终形成多聚泛素分子的蛋
白链标记。
（2）蛋白酶体水解底物蛋白
a具调节活性的19s蛋白复合体使底物蛋白去折叠，并通过蛋白酶体受
体端裂隙进入20s内部；
b具催化活性的20s蛋白复合体将底物蛋白降解为小片段，小片段的释放方式还不太清楚。释放出的泛素分子可被循环利用。