药学分子生物学复习提纲 by Shelly
药学分子生物学复习提纲
By shelly
第一章
一、名词解释
基因：核酸分子中贮存遗传信息的遗传单位，是DNA 长链上一个由特定核苷酸组成并具有特定遗传功能的片段。
内含子：基因中能被转录成前体转录物，但却不能成为mRNA 组成成分的序列
重叠基因：两个或两个以上的基因共有一段DNA 序列。
断裂基因：真核生物的基因是不连续的，其编码区被一些非编码区所隔断。
顺反子：可以编码一条多肽链的的一个遗传功能单位。一个顺反子决定一条多肽链。
中度重复序列：重复数十至数万（
高度重复序列：在基因组中重复频率高，可达百万(10^6)以上 ，不转录，多位于着丝粒处，是异染色质组分，可能与染色体稳定有关。
卫星DNA ：（satellite DNA ）真核细胞染色体具有的高度重复核苷酸序列的 DNA ，主要存在于染色体的着丝粒区域，通常不被转录。
基因家族：来源相同、结构相似、功能相关的基因构成
超基因家族：结构相关，功能不同，来源相同。
ALU 家族：中度重复序列的散在重复序列，序列有有限制酶Alu Ⅰ的酶切位点，哺乳动物中含量最丰富，有种属特异性。
基因组：是细胞中一套完整单（倍）体的遗传物质的总和
药物基因组(学) ：研究遗传变异对药物效能和毒性的影响，开辟药物研发的领域、促进合理用药的发展、加强临床前及临床药理的研究并对药物经济学产生重要影响。
二、简答
1. 简述原核生物的基因和基因组结构特征
1) 功能上相关的基因高度集中，组成操纵子结构，转录时产生一个多基因的mRNA 。
2) 编码蛋白的基因大多是是单拷贝
3) 编码RNA （rRNA ）基因是多拷贝
4) 基因是连续的：结构基因中没有内含子成分，在转录后不需剪接加工，转录产物的
寿命较短
5) 细菌中的DNA 大部分是用于编码蛋白质，只有一小部分是不翻译的。
6) 结构基因重复序列少
7) 单个染色体呈环状，染色体DNA 并不和蛋白质固定结合。
2. 简述真核生物的基因和基因组特征
1) 真核生物基因组DNA 与蛋白质结合形成染色体，储存于细胞核内，除配子细胞外，
体细胞内的基因的基因组是双份的，即双倍体。
2) 真核细胞基因转录产物为单顺反子。一个结构基因经过转录和翻译生成一个mRNA
分子和一条多肽链。
3) 存在重复序列，重复次数可达百万次以上。
4) 基因组中不编码的区域多于编码区域。
5) 大部分基因含有内含子，因此，基因是不连续的
6) 基因组远远大于原核生物的基因组，具有许多复制起点，而每个复制子的长度较小
3. 真核生物和原核生物基因组的区别
表格归纳对照
4. 简述原核与真核生物基因与顺反子的关系
1) 原核-多顺反子
功能上相关的几个结构基因串联在一起组成操纵子(operon)结构。当基因开放时，
这几个基因录在一条mRNA 链上，然后翻译成几条功能相关蛋白质多肽链，故称之为多顺反子(polycistron)。
2) 真核-单顺反子
与原核生物不同，真核基因转录产物为单顺反子(monocistron)，即一个编码基因转
录生成一个mRNA 分子，翻译生成一条多肽链。
5. 药物基因组学的研究内容
第二章
一、名词解释
半保留复制：DNA 复制过程中，两条链分别做模板各自合成一条新的DNA 链，子代DNA 分子中一条链来自亲代DNA ，另一条链是新合成的。
半不连续复制：(semidiscontinuous replication) —DNA 复制过程中，先导链合成是连续的；后随链合成是先形成小片段(冈崎片段 ) ，再连接而成大片段。
复制子：DNA 复制从起始点开始直到终点为止，每个这样的DNA 单位称为复制子
复制叉：DNA 分子复制是复制起始点两条链解开成单链，分别做模板各自合成其互补链所形成的Y 形结构。
SSB ：单链DNA 结合蛋白，结合于螺旋酶沿复制叉方向向前推进产生的单链区，防止新形成的单链DNA 重新配对形成双链DNA 或被核酸酶降解的蛋白质。
冈崎片段：DNA 合成过程中，后随链的合成是不连续的进行的，先合成许多片段，最后各段再连接成为一条长链，这些小的片段称为冈崎片段。
端粒：（Telomeres ）是线状染色体末端的DNA 重复序列
端粒酶：是一种自身携带模板RNA 的逆转录酶，催化端粒DNA 的合成，能够在缺少DNA 模板的情况下延伸端粒内3’端RNA 寡聚核苷酸片段。
突变：(mutation)—DNA 碱基序列发生可遗传的改变。
错配修复：DNA 错配修复基因是生物进化过程中的保守基因，具有修复DNA 碱基错配、增强DNA 复制忠实性、维持基因组稳定性和降低自发性突变的功能。
切除修复：普遍存在的多步酶反应过程，将变形的损伤DNA 片段从双链分子中除去，用正常的链作为模板重新合成一段DNA 取代损伤的DNA 片段。
SOS 修复：DNA 分子受损伤的范围较大，在复制受到抑制时出现的一种应急修复作用。
二、简答
1. DNA 复制的一般特征
半保留复制：DNA 复制过程中，两条链分别做模板各自合成一条新的DNA 链，子代DNA 分子中一条链来自亲代DNA ，另一条链是新合成的。
1. DNA 复制的起始点：复制是从DNA 分子上的特定部位开始的，这一部位叫做复制起点(ori )
2. 复制子：DNA 复制从起始点开始直到终点为止，每个这样的DNA 单位称为复制子
3. 复制叉：DNA 分子复制是复制起始点两条链解开成单链，分别做模板各自合成其互补链所形成的Y 形结构
4. 复制方向：①双向复制：从原点开始在两个方向各有一个复制叉在延伸，直至与临近的复制叉汇合。②单向复制：
5. 复制终点：①环状DNA 复制终点：两个复制叉进行到特殊的终止位点复制终止。有两个终止区域，需要tus 基因的产物识别终止区信号序列，阻止复制叉继续前进。②线状DNA 分子的复制终点：串联体模型
2. 参与DNA 复制的酶类
1、使DNA 链解离的酶和蛋白质
1） 解螺旋酶（helicase ）:又称解旋酶单链结合蛋白（SSB single-strand binding protein ）
2） 单链结合蛋白（SSB ，single strand DNA-binding protein）：结合于螺旋酶沿复制叉方
向向前推进产生的单链区，防止新形成的单链DNA 重新配对形成双链DNA 或被核
酸酶降解的蛋白质。
3) DNA 旋转酶 （topoisomerase, 又称拓扑异构酶）：消除复制叉前进过程中产生的正
超螺旋，产生负超螺旋
2、DNA 聚合酶（DNA polymerase）
3、DNA 连接酶（DNA Ligase）：生成磷酸二酯键
3. 原核生物与真核生物DNA 复制的区别
相同点
1. Semi-conservative replication 半保留复制
2. Semi-discontinuous repliction 半不连续复制
3. DNA helicase, Ssb DNA 解旋酶
4. RNA priming RNA 引发？
5. 校正阅读（Proofreading ）
不同点
1. 复制起点（单、多）
2. 复制子（大小、多少）
3. 复制起始的许可因子的控制 （复制周期的重叠与否）
4. 复制叉移动的速度 (900/50 nt/S)
5. 冈崎片段的大小
6. 端粒和端粒酶
7. DNA 聚合酶Polymerases
4. 线粒体DNA 复制的特点
D 环(D-loop)复制方式
H 链首先合成，→H 链片段的继续合成， →L 链合成开始，→复制的完成
5. 突变发生的原因和类型
根据使DNA 碱基序列改变，可分为点突变、碱基插入、碱基缺失等。
1自发突变（spontaneous mutation)：由于正常的细胞活动，或细胞与环境的随机相互作用的过程所引起的生物DNA 序列的改变。
原因：DNA 复制错误、DNA 自发的化学改变、碱基的互变异构体导致错配、氧化作用损伤碱基
2诱发突变（induced mutation): 特定的化学或物理因素引起的DNA 序列改变。
原因：射线(紫外线和电离辐射) 、化学诱变剂、碱基修饰、DNA 插入剂
6. 错配修复和切除修复的区别
第三章
一、名词解释
转录单位：(transcription unit)从启动子到终止子，被转录成单个RNA 分子的一段DNA 序列。 Sextama 框：原核生物启动子上-35bp 处的TTGACA 区，又称-35区。
ρ因子：六聚体蛋白、水解各种核甘三磷酸促使新生RNA 链从三元转录复合物中解离出来，从而终止转录。
Pribnow 盒或TATA 框：-25~ -35区含TAT A 序列，是转录因子与DNA 分子结合的部位，使转录精确地起始。
CAAT 框：-70 ~ -80区含CCAAT 序列，控制转录起始的频率。
ployA 尾：是真核生物mRNA 尾部具有3’端聚腺苷酸尾巴结构
核酶：具有催化作用的一类RNA 分子。
RNA 编辑：（RNA editing ）—在初级转录物上插入、剔除或置换一些核苷酸残基而改变遗传信息的基因调控方式，是转录后发生的另一个重要事件。
二、简答
1、转录和复制的异同点
2、原核生物和真核生物启动子的异同点
1）原核启动子结构类型少，真核生物每种类型的RNA 聚合酶均有自己的启动子
2）原核启动子与真核生物RNA 聚合酶II 的启动子更接近，其基本功能单位由起始子和TATA 保守区组成
3）原核与真核生物RNA 聚合酶II 转录起始点第一个碱基均为嘌呤碱
4）原核启动子范围较小，真核生物RNA 聚合酶II 的调控区域较大
5）除Pribnow box外，原核启动子上游只有Sextama box，真核除含有CAAT box还有GC 框、八聚体框和增强子等
3、原核生物强终止子和弱终止子特点
强终止子，不依赖Rho (ρ) 因子的转录终止
弱终止子，依赖Rho (ρ) 因子的转录终止
依赖ρ因子的终止：有些终止位点不形成强的发夹结构，需用ρ蛋白来帮助转录终止
4、原核生物转录起始过程特点
①核心酶在σ因子的参与下，与模板DNA 接触，生成非专一性的，不稳定的复合物在模板上移动
②起始识别：σ亚基发现识别位点后，与-35
区序列结合形成一个封闭的启动子复合体“酶
-启动子二元复合物”
转录起始分为三步：RNA 聚合酶结合到识别位点上；移动到起始位点上；建立一个开链式启动子复合物
③全酶紧密地结合在启动子的-10序列处，模板DNA 局部变性，形成“开放的启动子二元复合体”
④酶移动到转录起始点，第一个rNTP 转录开始， σ因子释放，形成“酶-启动子-rNTP 三元复合体”
5、mRNA 前体的加工包括哪些过程
①5’端形成特殊的帽子结构
②3’端切断一段序列并加上poly A尾巴
③通过剪切去除由内含子转录来的序列
④链内部核苷酸甲基化
⑤真核生物转录产物的加工
6、 核酶的生物学意义
1）核酶的发现，对中心法则作了重要补充；
2）核酶的发现是对传统酶学的挑战；
3）对进化的研究有帮助；
4）利用核酶的结构设计合成人工核酶, 应用于疾病的治疗。
7、 乳糖操纵子的转录调控
（1） 乳糖操纵子及其阻遏蛋白的负性调控
属可诱导调控
1）无乳糖存在时，阻遏物可以结合在操纵基因上 → 阻止转录过程 → 基因关闭；
2）有乳糖存在时，乳糖→半乳糖与阻遏物结合→阻遏物变构 → 阻遏物不能结合操纵基因 → 转录进行 → 基因开放。
（2） CAP 的正性调节
1）无葡萄糖时，cAMP 含量增加，可同CAP 结合形成具有活性的CAP- cAMP复合体，与启动子区域的CAP 位点结合，激活转录起始。
2）有葡萄糖时，cAMP 含量减少，不能形成CAP- cAMP复合体，不能启动转录的起始
8、 操纵子及其结构和功能
（是原核生物DNA 上的一段区域。是由若干功能相关的结构基因和控制这些基因表达的元件组成的一个完整、连续的功能单位）
结构与功能：
结构基因群（能通过转录、翻译使细胞产生一定的酶系统和结构蛋白）、
启动子（位于操纵基因的附近，它的作用是发出信号，mRNA 合成开始，该基因也不能转录成mRNA ）
操纵基因（控制结构基因的转录速度，位于结构基因的附近，本身不能转录成mRNA ） 调控基因（调节操纵基因的活动，调节基因的产物为阻遏物或激活物）
终止子（是给予RNA 聚合酶转录终止信号的DNA 序列）
9、 色氨酸操纵子的调控模式：
（1）阻遏蛋白的负性调控
1）当色氨酸浓度高时，色氨酸与阻遏蛋白结合，引起阻遏蛋白构想变化，并使之与操纵子的O 序列结合，阻遏转录；
2）当色氨酸浓度低或较低时，色氨酸不能与阻遏蛋白结合，阻遏蛋白也不能与操纵子的O 序列结合，转录进行。
（2）衰减子的作用机制
1）当色氨酸的浓度低时（处于临界状态以上），形成衰减子，一条短的不成熟的mRNA 会从复合物中被拖扯下来，转录终止；
2）当色氨酸十分缺乏时，衰减子不能形成，转录继续进行，最终转录出完整的mRNA 链。
第四章
一、名词解释
遗传密码：(genetic code)——能编码蛋白质氨基酸序列的基因中的核苷酸体系
同义密码子：编码相同氨基酸的密码子。
ORF ：（open reading frame ）是结构基因的正常核苷酸序列，从起始密码子到终止密码子的阅读框，可编码完整的多肽链，其间不存在使翻译中断的终止密码子。
氨酰基合成酶：（aminoacyl-tRNA synthetase ) 催化一个特定的氨基酸结合到相应的tRNA 分子上。
多核蛋白体：细胞内多个核蛋白体链接在同一条mRNA 分子上，进行蛋白质合成。这种聚合体称为多核蛋白体。
分子伴侣：（molecular chaperone）细胞中的的一类保守蛋白质，可识别肽链的非天然构象，促进各种功能域和整体蛋白质的折叠。
热休克蛋白：（heat shock protein,Hsp）非核糖体结合性分子伴侣。
伴侣素：（Chaperonins ）是一种蛋白因子，属于分子伴侣的一种，它可以和部分折叠或没有折叠的蛋白质分子结合，稳定它们的构象，使其免受其他酶的水解或促进蛋白质折叠成正确的空间结构。
信号肽：（signal peptide）新生分泌型蛋白的N 端保守的氨基酸序列。
导肽：（leading peptide）是游离核糖体上合成的蛋白质的N-端信号。
SRP ：（signal recognition particles ）信号肽识别颗粒，与肽链N 端信号肽识别结合，暂时终止翻译。
蛋白质组：（Proteome) 由一个基因组，或一个细胞、组织表达的所有蛋白质。
蛋白质组学
二、简答
1. 遗传密码子的性质有哪些?
方向性、摆动性、通用性、偏爱性、连续性、兼并性
2. 原核生物与真核生物核蛋白体的区别?
？（体积大小，真核中的游离核糖体）
3. 氨基酰-tRNA 形成的过程?
总反应式：氨基酸+tRNA +ATP 氨基酰−tRNA合成酶→氨基酰−tRNA +AMP +PPi
由氨基酰-tRNA 合成酶催化完成，分两步：
1） 氨基酰-tRNA 合成酶识别它所催化的氨基酸及另一底物ATP ，并在酶的催化下，
氨基酸的羧基与AMP 上磷酸之间形成一个酯键，生成氨基酰-AMP-E 的中间复
合物，同时释放出来一分子PPi 。
反应式：氨基酸 + ATP-E → 氨基酰-AMP-E + PPi
2） 氨基酰-AMP-E 的中间复合物与tRNA 作用生成氨基酰-tRNA ，并重新释放出来
AMP 和酶。
反应式：氨基酰-AMP-E + tRNA → 氨基酰-tRNA + AMP + E
4. 蛋白质合成的详细过程，参与的元件?
1）有四个阶段：氨基酸的活化，肽链合成的起始，肽链的延伸，肽链合成的终止与释放。 ①氨基酸的活化 氨酰-tRNA 合成酶催化氨基酸的羧基与相应的tRNA 的3‘端核酶上3’-羟基之间形成酯键，生成氨酰-tRNA 。
有此提纲在手，考试无忧！
②肽链合成的起始 核糖体亚基和起始 氨酰-tRNA 在起始因子的参与下识别mRNA 上的起始信号，并组装成起始复合物。
③肽链的延伸 70S 的起始复合物， 氨酰-tRNA ，三种延伸因子，以及GTP 和Mg2+共同参与延伸循环，进行进位、转肽、移位等过程。
④肽链合成的终止与释放 在释放因子RF1、RF2、RF3蛋白作用下，核糖体移动到终止密码子(UAA、UAG 、UGA) 时，停止翻译，同时肽链释放。
2）元件？：合成场所：核糖体。搬运工具：tRNA 。氨基酸的活化：氨基酰—tRNA 合成酶。合成加工：内质网。修饰：高尔基复合体。运输：分泌小泡。
5. 蛋白质合成后的加工过程包括哪几类?
1） 一级结构的修饰
1. 肽链N 端Met 或fMet 的切除 2. 特定氨基酸的共价修饰 3. 二硫键的形成 4. 多蛋白的加工 5. 前体蛋白的加工
2）空间结构的修饰
1. 亚基聚合 2. 辅基连接
6. 分泌性蛋白的转运过程?
1）细胞质游离核糖体组装，翻译起始，合成出N 端包括信号肽在内的氨基酸残基
2）SRP 与信号肽、GTP 及核糖体结合，暂时终止肽链延伸
3）SRP 引导核糖体-多肽-SRP 复合物，识别结合ER 膜上的SPR 受体，并通过水解GTP 使SRP 解离再循环利用，多肽链开始继续延伸
4）核糖体大亚基与核糖体受体结合，锚定ER 膜上，水解GTP 供能，诱导肽转位复合物开放形成跨ER 膜通道，新生肽链N 端信号肽插入此孔道，肽链边合成边进入内质网腔
5）内质网膜内侧面的信号肽酶将信号肽切下，肽链本身继续增长，至合成终止
6）多肽合成完毕，全部进入内质网腔，消耗ATP ，促进肽链折叠成功能构象，然后运输至高尔基体，并加工后贮存于分泌小泡，最后将分泌型蛋白排除胞外
7）蛋白质合成结束，核糖体等各种成分解聚并恢复到翻译起始前状态，循坏利用
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