导图社区 医学考研思维导图——基因合成
这是一篇关于考研思维导图——基因合成的思维导图，基因合成是指在体外利用酶学方法或化学方法合成目的基因的过程。
这是一篇关于考研思维导图——外科总论的思维导图，包含烧伤、 外科营养、外科感染、水、电解质、酸碱平衡失调等。
这是一篇关于考研—血管外科疾病的思维导图，血管外科疾病包括多种类型的疾病，根据血流特点可分为动脉系统疾病和静脉系统疾病。
这是一篇关于考研—胸部外科疾病的思维导图，包含肋骨骨折、 气胸、血胸、 创伤性窒息肺癌、纵隔疾病等。
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基因合成
中心法则
DNA复制；RNA复制
DNA—转录→RNA—翻译→蛋白质
RNA—逆转录→DNA
DNA的合成
DNA复制
DNA（母代，模板）—碱基配对→DNA（子代）
特征
半保留复制
←试验—亲代DNA用N15标记，复制n代，2^n个DNA，(2^n-2)个未被标记
生理意义
保留了亲代全部的遗传信息
遗传的保守性、稳定性
DNA复制的高保真性
物种的稳定性
双向复制
从一个复制起始点开始，向两个方向延伸，形成两个复制叉
复制子
=复制区域→从1个DNA复制起点起始的DNA复制区域
原核生物——大肠杆菌
单起点（单复制子）
真核生物——人
多起点（多复制子）
半不连续复制——子链
方向性：DNA合成只能从5'→3'方向移动
前导链（领头链）
合成方向与解链方向一致
连续合成
后随链（随从链）
合成方向与解链方向相反
不连续合成
冈崎片段
高保真复制
基础/前提：半保留复制
准备
参与DNA复制的物质
模板：解开成单链的DNA母链
底物：dNTP（脱氧三磷酸核苷（高能化合物）
N=ATCG，无U
dUMP、dUDP、dUTP不参与DNA复制
聚合酶：DNA-pol
依赖DNA的DNA聚合酶
不能催化两个游离的dNTP形成3',5'-磷酸二酯键
原核生物≥5种（I、II、III、IV、V）
DNA-pol I
组成：单肽链
活性
5'→3'聚合
填空
只能催化20个核苷酸/专攻修补
填补复制和DNA损伤修复中出现的空缺
3'→5'外切
校对
校对复制中的错误
5'→3'外切
去引
去除引物RNA（RNA酶）
功能
DNA-pol I—蛋白酶处理→
小片段（323AA）
5'→3'外切活性
大片段（604AA）/klenow片段，两种活性
5'→3'聚合活性
3'→5'外切活性
DNA-pol II
参与DNA损伤时应急状态修复
是DNA-pol I、III缺失时暂时起作用的酶
DNA-pol III
组成：多亚基不对称二聚体
复制延长中真正起作用的酶
真核生物≥15种，常见5种
DNA-pol α
引物酶
DNA-pol β
DNA修复
DNA-pol γ
线粒体NDA合成
DNA-pol δ
后随链合成
DNA-pol ε
前导链合成
引物：RNA-3'-OH
提供3'-OH结合5'-P
引物酶=RNA聚合酶
过程——原核生物
真核生物类似
起始——DNA解链——需要多种酶参与
Dna A
辨认复制起始点（ori）
“踩点”
Dna B
解螺旋酶：双链→单链
“开路”
Dna C
运送和协同Dna B
“司机”
Dna G
引物酶：催化RNA引物的合成
“勾引”
SSB/单链DNA结合蛋白
稳定已解开的DNA单链
“single”
拓扑异构酶
解开超螺旋，松解理顺DNA链，防止打结（可水解合成3',5'-磷酸二酯键）
延长——本质：DNA-pol III催化形成3',5'-磷酸二酯键
终止——领头链前端引物的去除和后随链冈崎片段的处理
切除引物
DNA-pol I/RNA酶(5'→3'外切活性)
填补空缺
DNA-pol I(5'→3'聚合活性)
连接双链中单链缺口
DNA连接酶连接3'-OH与5'-P形成3',5'-磷酸二酯键
V.S.形成3',5'-磷酸二酯键
DNA/RNA-pol
引物酶（RNA-pol）
DNA连接酶
逆转录酶
端粒与端粒酶
端粒
作用
维持DNA复制中的完整性，维持染色体结构的稳定性
构成
DNA（核酸）——TG重复序列——（TnGn）x，x为数十~数百次
“团购”
DNA结合蛋白质
合成过程
引物：5'→3'DNA母链
模板：端粒酶RNA（AnCn）x=1—端粒酶、逆转录酶→单链端粒DNA（TnGn）x（反折）—引物酶、DNA-pol、DNA连接酶→反向DNA（反折）
机制：爬行模型
原核生物DNA复制
复制起点
单复制子，长
RNA引物
长
长（1000~2000）
DNA-pol
I、II、III
快（2500dNTP/S）
端粒和端粒酶
无
真核生物DNA复制
多复制子，短
短
短（100~200）
α、β、γ、δ、ε
慢（50dNTP/S）
有
端粒酶
RNA（核酸）——AC重复序列
协同蛋白I
逆转录酶（本质）
真核生物线粒体DNA复制
D环复制
内环结合引物延伸→外环结合引物反向延伸
内外环各有一个复制起点，不在同一位点
内外环存在复制时差→D环结构
催化酶：DNA-pol γ
逆/反转录
DNA—转录→RNA—反转录→DNA
端粒酶机制
反转录病毒（HIV）
基因工程目的基因获取
逆转录过程
逆转录酶（3种活性）
RNA为模板dNTP聚合活性
RNA酶活性
DNA为模板dNTP聚合活性
应用
cDNA文库法（获取目的基因）：收集胞内mRNA，逆转录生成cDNA
RNA病毒（逆转录病毒）：逆转录合成cDNA，整合到宿主c基因组
病毒扩增
参与肿瘤发生
意义
补充/发展了中心法则
加深了RNA病毒致癌的认识
进行基因工程操作制备cDNA
RNA的合成
DNA→RNA
编码RNA（mRNA）
非编码RNA
组成性：tRNA、rRNA、SnRNA、SnoRNA...
调控性：miRNA、siRNA、lncRNA...
参与RNA合成（转录）的物质
原料：NTP，N=AUGC
模板：DNA（同时只有一条DNA单链作为转录模板）
酶：依赖DNA的RNA聚合酶
无需引物
其他：蛋白质因子（转录因子）、Mg2+等
合成方向：5'→3'
原核生物的转录
特征：不对称转录
DNA双链中同时只有1条链作为转录模板
模板链并不是固定在某条单链上，不同基因的模板链位置不同
模板链＆编码链
碱基互补配对
新合成的RNA与编码链除了U代替T外，序列、方向均一致
RNA-pol（1种）
组成：5种亚基（α、β、β'、σ、ω）构成的六聚体（全酶）
全酶
σ(sigama)
辨认转录起点
延长时脱落
多种RNA-pol共用
α2ββ'ω(核心酶)
α：决定哪些基因被转录
β：与转录全过程有关（催化）
←抑制—利福平
β'：结合NDA模板，开链
ω：β'折叠和稳定性σ募集
作用：结合启动子
启动子
RNA-pol结合模板DNA的部位
决定转录起始点的关键部位
-35区：TTGACA
RNA-pol疏松结合
-10区：TATAAT
pribnow盒
RNA-pol紧密结合
∈调控序列
操纵子=若干个结构基因（编码序列）+上游的调控序列
转录过程
起始
本质——形成转录起始复合体/物
DNA模板
RNA-pol全酶
NTPs
→DNA-RNA-pol-5'-pppGpN-OH-3'
N=AGCU
延长
σ亚基脱落，启动延长
需要RNA-pol核心酶
形成转录泡（约17bp）
形成NDA-RNA杂化双链（80bp）
RNA产物不断向外延伸
→形成羽毛状图形（原核生物）
作用：满足快速增殖需要
含义
转录和翻译同时进行
mRNA无需加工修饰即可用作模板
转录还未结束，翻译已经开始
终止
“Park”
依赖ρ因子的终止
ρ因子
—识别结合→polyC（RNA3’）→RNA-pol构象改变，停顿下来
→ATP酶—分解→ATP
解旋酶活性使DNA-RNA杂化双链拆离→RNA产物释放
非依赖ρ因子的终止
RNA-3'端茎环/鼓槌状结构→RNA-pol构象改变等，转录终止
转录V.S.DNA复制
转录
同时只有一条链作模板
模板链、编码链——母链
两条链都作模板
需要引物
领头链、随从链——子链
真核生物的转录
RNA-pol≥3种
RNA-pol I
产物：45s-rRNA
—SnoRNA、Pr→
5.8s-rRNA（大）
18s-rRNA（小）
28s-rRNA（大）
除了5s
鹅膏蕈碱——不敏感
RNA-pol II
产物
hnRNA—SnRNA+Pr(剪接体)→mRNA
lncRNA（长度＞200nt）
bp碱基对；nt氨基酸
piRNA
miRNA
→调控性非编码RNA
鹅膏蕈碱——极敏感
有羧基末端结构域（CTD）
——七肽重复序列（Tyr-Ser-Pro-Thr-Ser-Pro-Ser）
可进行磷酸化修饰，在转录起始中起关键作用
RNA-pol III
tRNA
5s-rRNA
SnRNA
鹅膏蕈碱——中度敏感
转录因子（辅因子，TF）
也称为反式作用因子=Pr→作为RNA-pol与DNA模板间的桥梁（真核生物独有）
DNA结合结构域（模体）
锌指
螺旋
亮AA拉链
转录激活结构域
酸性激活结构域
富含Gln结构域
富含Pro结构域
分类
通用（基本）TF
TFI
TFII
TF IID
TF IIA、B...H
TFIII
转录起始前复合物
=TF+RNA-pol+DNA
上游因子
SP1、C/EBP
特异TF（可诱导因子）
HIF-I
顺式作用元件=DNA
近端序列
核心启动子：TATA盒/Hognest盒
结合TF II D=TBP+TAF
启动子上游元件
GC盒
结合SP1
CAAT盒
结合C/EBP
远隔序列
增强子：正性
结合HIF-I
沉默子：负性
绝缘子
起始——转录起始复合物形成
延长——转录延长过程与翻译不同步（不形成羽毛状图形）
终止——与转录后修饰同时进行
转录终止修饰点：AATAAA
AATAAA与GTGTGTG间切断
3'端+poly A尾→-AAUAAA-poly A
5'端+5'帽子结构
真核生物前体RNA加工修饰
细胞核：前体/初始RNA—加工修饰→成熟RNA
mRNA前体（hnRNA）的加工修饰
hnRNA—snRNA+Pr(剪接体)→
5'-加帽——m7GPPP
加帽酶/甲基转移酶←SAM提供甲基
3'-加尾——polyA
剪接
去除内含子——边界序列——5'-GU...AG-3'
连接外显子——RNA编辑（分化加工）
rRNA的加工修饰
DNA—RNA-poly I→45s-rRNA—SnoRNA→5.8s、18s、28s-rRNA
tRNA的加工修饰
剪切5'和3'端多余的核酸
3'端加CCA
碱基修饰 （稀有碱基）
甲基化反应：mG、mA
还原反应：U→DHU
转位反应：U→ψ
脱氨反应：A→I
去除内含子
D/RNA-pol小结
真核
DNA-pol：αβγδε
RNA-pol：I、II、III
原核
DNA-pol：I、II、III
RNA-pol：αββ'ωσ
