生物化学 考试重点

DNA复制、修复

1.原核生物复制相关酶和蛋白及其功能

一、DNA聚合酶 种类：

①DNA聚合酶I：

由一条单一肽链组成，是一个多功能酶，包括： DNA聚合酶活性

3′-5′外切核酸酶活性，被认为起着校对的功能，能切除聚合过程中的错配碱基 5′-3′外切核酸酶活性

②DNA聚合酶II：没有5′-3′核酸外切酶活性， 次要的DNA修复酶 ③DNA聚合酶III：是真正的DNA复制酶（多亚基、多层次组装） ④DNA聚合酶IV

⑤DNA聚合酶V（以上两种酶参与SOS修复） 二、解螺旋酶

解螺旋酶利用水解NTP产生的能量在复制叉处打断氢键，使亲代DNA双链分离。 三、旋转酶

通过水解ATP引入负超螺旋，消除复制叉前进带来的扭曲张力 四、SSB蛋白（单链结合蛋白） SSB蛋白与单链结合： 防止单链复性 维持单链刚性状态 避免单链降解

SSB蛋白的结合具有协同效应 五、引发酶

引发酶是一种RNA聚合酶，能够合成RNA短片段作为DNA合成的引物。 六、DNA连接酶 1、酶活化 2、AMP转移

3、3′-OH亲核攻击

2.碱基替代

①转换：两种嘧啶之间或两种嘌呤之间互换，这种置换方式最为常见。 ②颠换：在嘌呤与嘧啶之间发生互换，较为少见。

3.增变基因

增变基因的突变引起整个基因组突变率的明显上升。如编码DNA聚合酶的各个基因，和修复相关酶的基因。

4.SOS反应

①是细胞DNA受损或复制系统被抑制时产生的应急反应， ②SOS反应包括：

溶原性细菌释放噬菌体；

DNA损伤的修复效应和诱变效应；

细胞分裂的抑制。 ③诱导的修复系统： 避免差错的修复系统 倾向差错的修复系统

④SOS诱导产生DNA聚合酶Ⅳ和V：

Pol IV和Pol V没有3’核酸外切酶校正功能，使DNA链在损伤部位出现不配对碱基时，复制仍能继续前进。在此情况下允许错配可增加存活的机会。 ⑤SOS反应由Rec A蛋白和Lex A蛋白相互作用引起。

Rec A被称为辅蛋白酶，在有单链DNA和ATP存在时，Rec A蛋白被激活而促进LexA自身的蛋白水解酶活性。

LexA蛋白是许多基因的阻遏物，当它被RecA激活自身的蛋白水解酶活性后自我分解，使一系列SOS基因得以表达，如:umuDC(编码DNA聚合酶V) ，dinB(编码DNA聚合酶Ⅳ) RNA转录

1.原核生物启动子的种类

①-10序列： T80 A95 T45 A60 A50 T96 又称为牢固结合位点，在这一区域DNA双链熔解，形成开放复合物 ②-35序列： T82 T84 G78 A65 C54 A45 为RNA聚合酶识别位点，又称为初始结合位点 ③CAP位点：

位点I -70~-50 位点II -50~-40 2.原核生物的转录过程 ①起始：

全酶结合DNA，封闭的二元复合物，DNA溶解，开放的二元复合物，流产起始，三元复合物，σ因子释放或改变构象，RNA合成起始。 ②延伸：

（1）核苷酸的进入：

Bridge 蛋白（直构型 ）与核苷酸进入位点相邻 新的核苷酸结合到核苷酸进入位点

Bridge蛋白转变为弯曲构型，移动一个碱基的距离 Bridge恢复为直构型，等待下一个核苷酸的进入 （2）延伸中的拓扑异构：

转录过程中，在RNA聚合酶前方和后方分别产生正超螺旋和负超螺旋，因此，在转录延伸过程中需要旋转酶(引入负超螺旋)和拓扑异构酶I(消除负超螺旋) （3）尺蠖模型 ③终止：

（1）不依赖ρ因子的终止子 结构特征：

发夹结构；末端有一系列U核苷酸(约6个)；茎基部通常包含一个富含G-C的区域。 作用机制：

发夹形成，RNA聚合酶暂停，DNA模板和转录产物之间仅以A-U键连接。

键断裂，释放RNA链，转录终止。 （2）依赖ρ因子的终止子： 结构特征：

同样包含发夹结构；无其他固定特征。 ρ因子的结构：

ρ因子具有N端的RNA结合域和C端的ATPase酶活性，ρ因子六聚体形成一个有缺口的环状结构。

从RNA的3’端，沿着六聚体N端结合域的外侧，缠绕RNA，同时将所结合RNA区域的5’端引入内部，与C端的另一个RNA结合域结合。

RNA 5‘端的持续引入，最终表现为ρ因子六聚体沿RNA5’－3‘方向移动 ρ因子终止转录：

RNA合成起始以后，ρ因子附着在新生的RNA链上，依靠水解ATP产生的能量，沿着5’→3’方向朝RNA聚合酶移动

终止子形成发夹结构，ρ因子追上暂停的RNA聚合酶

ρ因子解开DNA/RNA杂合链，使RNA链从DNA模板上释放，转录过程终止

3.核内小RNA的种类

SnRNA(核内小RNA）与特异性蛋白结合，形成核内小核糖核蛋白颗粒(SnRNPs)。 mRNA 前体和SnRNPs动态聚合，形成剪接体。 SnRNPs：U1、U2、U4、U5、U6

SnRNA与mRNA、或snRNAs之间具有互补序列，这种碱基互补配对在剪切过程中具有重要作用

4.依赖ρ因子的终止子和不依赖ρ因子的终止子结构的区别和作用机理

①不依赖ρ因子的终止子 结构特征：

发夹结构；末端有一系列U核苷酸(约6个)；茎基部通常包含一个富含G-C的区域。 作用机制：

（1）发夹形成，RNA聚合酶暂停，DNA模板和转录产物之间仅以A-U键连接。 （2）键断裂，释放RNA链，转录终止。 ②依赖ρ因子的终止子： 结构特征：

同样包含发夹结构；无其他固定特征。 ρ因子的结构：

ρ因子具有N端的RNA结合域和C端的ATPase酶活性，ρ因子六聚体形成一个有缺口的环状结构。

从RNA的3’端，沿着六聚体N端结合域的外侧，缠绕RNA，同时将所结合RNA区域的5’端引入内部，与C端的另一个RNA结合域结合。

RNA 5‘端的持续引入，最终表现为ρ因子六聚体沿RNA5’－3‘方向移动 ρ因子终止转录：

（1）RNA合成起始以后，ρ因子附着在新生的RNA链上，依靠水解ATP产生的能量，沿着5’→3’方向朝RNA聚合酶移动

（2）终止子形成发夹结构，ρ因子追上暂停的RNA聚合酶

（3）ρ因子解开DNA/RNA杂合链，使RNA链从DNA模板上释放，转录过程终止

5.逆转录过程

①负DNA链合成（第一次跳跃） tRNA引物和病毒RNA链结合；

逆转录酶合成负链DNA，到达模板末端后产生负链强终止DNA； RNA链的5’末端区域被降解；

单链DNA末端的R区，在第一次跳跃中与另一条病毒RNA链互补配对； 继续逆转录，产生U3-R-U5的长末端重复序列； ②正DNA链合成（第二次跳跃）：

RNA链被降解，只留下作为DNA合成引物的片段； 合成正链强终止DNA； tRNA引物被除去；

正链强终止DNA进行第二次跳跃，转移到负链DNA的另一端； 完成正链和负链的合成。 ③病毒DNA的整合

在一个核糖核蛋白复合物中，整合酶将线性DNA分子的两末端汇集到一起；并使LTR的3’端失去2个bp

整合酶交错4bp切开靶位点

整合酶连接病毒DNA的3’端和靶位点的5’端，单链区由寄主细胞的酶系统修复 翻译

1.原核生物翻译的起始和延伸过程

起始过程： 第一步，30S小亚基首先与翻译起始因子IF-1，IF-3结合，通过SD序列与mRNA模板结合。 第二步，在IF-2和GTP的帮助下，fMet-tRNAfMet进入小亚基的P位，tRNA上的反密码子与mRNA上的起始密码子配对。

第三步，带有tRNA，mRNA，三个翻译起始因子的小亚基复合物与50S大亚基结合，GTP水解，释放翻译起始因子。 延伸过程:

新进入的氨酰tRNA结合到70S核糖体的A位点上。

肽键的形成:这一过程需要肽酰转移酶。同时，P位点上tRNA卸载肽链 移位:核糖体沿mRNA移动一个密码子的距离

2.分子伴侣的种类和主要特征

胁迫70家族：以单体蛋白的方式和底物结合，控制其折叠。包括Hsp70, Hsp40和 GrpE ，通过水解ATP提供的能量来改变底物蛋白的结构

分子伴侣家族：组成一个形成特定形状（如圆筒状）的大分子寡聚物，使未折叠蛋白进入寡聚物内部，并引导其进行正确折叠

GroEL/GroES 在所有生物体中都存在; TRiC 仅存在于真核生物细胞质中

3.蛋白质运输分泌的两种途径

翻译中运输:由与内质网结合的核糖体完成。新生肽链在合成过程中，插入到内质网上的特殊通道，然后转移入内腔

翻译后运输: 由游离核糖体完成。在多肽链合成后，将蛋白质从细胞质转移到线粒体或叶绿体等细胞器和细胞核中。

翻译中运输的过程：

①新生肽链从核糖体出现并延伸 ②信号肽被信号识别体SRP所识别 ③翻译暂时中止

④SRP-核糖体复合物与内质网上SRP受体(停泊蛋白)结合 ⑤新生肽链进入易位子

⑥SRP释放，多肽链移位到内质网内腔，信号肽被信号肽酶切除 原核生物基因表达调控

1.乳糖操纵子（组成，与调控有关的基因）

乳糖操纵子是由一组功能相关的结构基因，操纵基因和与RNA聚合酶结合的启动基因组成。调节基因编码的产物阻遏蛋白可调节操纵基因的开与关。 当无诱导物乳糖存在时，调节基因编码的阻遏蛋白处于活性状态，阻遏蛋白可以操纵基因结合，阻止了RNA聚合酶与启动基因的结合，结构基因不能编码参与乳糖分解代谢的3种酶：?-半乳糖苷酶，?-半乳糖苷透性酶和?-乳糖苷转乙酰基酶。 在诱导物乳糖存在的情况下，乳糖同阻遏蛋白结合，阻遏蛋白发生构象变化而处于失活状态，此时结构基因可转录一条多顺反子的mRNA，并翻译乳糖分解代谢的3种酶。

2.色氨酸操纵子（结构，前导序列）

①大肠杆菌色氨酸操纵子的负调控：

色氨酸操纵子控制5种酶的合成，由trp E, D, C, B, A编码

当色氨酸缺乏时，调节基因（trpR）编码无活性的aporepressor阻遏蛋白

当细胞中色氨酸浓度较高时，色氨酸和aporepressor结合，形成有活性的色氨酸操纵子阻遏蛋白

②大肠杆菌色氨酸操纵子的衰减作用： 色氨酸衰减子的结构：

Trp mRNA的5’端有139个核苷酸组成的前导序列，前导序列有4个区域彼此互补：1－2，2－3，3－4，3－4发夹结构随后为8个连续U

Trp mRNA的5’编码14个氨基酸组成的前导肽，前导肽特点是含有两个连续Trp 细菌中，转录和翻译耦联，RNA聚合酶刚转录出部分前导序列，核糖体就开始翻译 调控过程: Trp饥饿:

核糖体停顿在两个Trp密码子上，核糖体占据1区， 2区和3区配对，形成发夹结构，

4区转录出来后仍是单链状态，终止子不能形成，转录继续进行 有充分的色氨酸:

核糖体顺利完成前导序列的合成，到达并占据1区和2区，

使2区不能与3区有效配对，从而3区和4区配对产生终止子的发夹结构，转录终止 分子生物学技术

1. PCR原理 ①反应体系：

含有目的基因或序列的DNA模板 热稳定的NDA聚合酶（Taq酶） 一对脱氧寡核苷酸引物

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