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分子遗传学基础
对分子层面遗传物质结构、基因、遗传信息的表达进行总结，方便大家备考时翻阅查看，提高复习效率！
编辑于2024-05-21 10:41:21
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分子遗传学基础
遗传信息的载体
科学发现历程
1865年，孟德尔提出遗传定律
1869年，米歇尔分离出了核酸
1869年，米歇尔分离出了核酸
1910年，摩尔根证明基因位于染色体上
1928，Frederick Griffth肺炎双球菌转化实验
遗传物质的发现
1944年，艾弗里肺炎双球菌体外转化实验
证明DNA是遗传物质
1952年，Hershey and Chase研究了噬菌体的蛋白质和DNA在侵染过程中的功能
DNA是遗传物质的再次证明
1957，H. Fraenki-Conrat & B. Singre烟草花叶病毒实验
遗传物质的其它载体-RNA
遗传物质的特征
控制代谢过程和性状的表达
自我复制，使前后代保持一定的连续性
引起可遗传的变异
DNA作为主要遗传物质的间接证据
DNA含量恒定
DNA分子代谢较稳定
基因突变与DNA分子的变异密切联系
DNA为所有生物染色体所共有
特例——传染性蛋白质朊病毒
朊蛋白是由DNA编码的
蛋白质本身不是根本的遗传物质
DNA的多态性
遗传标记
定义：是指能够用以区别生物个体或群体及其特定基因型，并能稳定 遗传的物质标志 。
类型
表型标记
蛋白质标记
DNA标记
单核苷酸多态性（SNP）
单碱基的转换、颠换、插入及缺失等
通常具有两个等位基因
小片段插入/缺失多态性(indel)
碱基序列插入或缺失造成的变异
串联重复数目多态性(VNTR)
卫星DNA——是一类多拷贝的串联重复序列
小卫星—— 核心序列长度达到25bp
微卫星—— 核心序列长度少于13bp
拷贝数目变异(CNP)
基因组上的碱基序列拷贝数目的变 异，包括片段的插入、缺失、重复等
核酸的分子结构
DNA
一级结构
定义：DNA 分子中4种核苷酸的链接方式，通常以碱基序列为代表
Chargaff 当量规律：[A]=[T] 、[G]=[C] ，A+G=C+T
第一定律—— 双链DNA，适用于局部和完整基因组
第二定律 第二定律—— 单链DNA ，适用于双链DNA完整基因组
二级结构
DNA双螺旋结构的提出
Wilkins 及其同事Franklin 等用X射线衍射的 方法获得DNA的结构资料
1953，Watson & Crick 提出DNA分子双螺旋模结构模型
右手螺旋，两条互补链反向平行
磷酸基团与脱氧核糖在外侧，碱基在螺旋的内侧
两条链以氢键互补配对
双螺旋直径2nm ，螺距3.32nm，每个螺旋10.5个碱基对
螺旋表面大沟、小沟交替出现，蛋白质通过这两个沟与碱基相识别
DNA结构的多态性
右手螺旋
B型DNA构象——Watson & Crick 提出的DNA分子双螺旋模结构模型
最常见，活性最高
A型构象——DNA分子的X射线衍射图
大沟变窄变深，A-T丰富区常呈A型，转录时DNA-RNA杂合链为A型
C型构象
D型构象
E型构象
T型构象
左手螺旋
Z型构象
不存在深沟，只有一条浅沟，高G-C区易出现Z型变构，可能与基因的表达调控有关
DNA高级结构
定义：DNA 的高级结构是指DNA 双螺旋进一步扭 曲盘旋所形成的特定空间结构
主要形式
超螺旋结构
负超螺旋
天然双螺旋DNA
正超螺旋
与染色体的关系
DNA 占染色质质量的30-40%
与蛋白质构成染色体的基本组成单位
染色体特殊的结构序列
常染色质：染色质线中染色很深的区段
异染色质：染色质线中染色很浅的区段
组成型异染色质
主要为卫星DNA
兼性异染色质
染色体的任何部位
端粒
由短序列串联重复和端粒结合蛋白组成，对染色体结构起保护作用，一般长度2 2- - 20kb 。通过 3’ 单链末端折入双链重复序列，形成环状，保护染色体末端
端粒酶：1985 年， Blackburn 在四膜虫中发现了由 RNA 和蛋白质组成的核糖核 酸蛋白酶。其中 RNA 发挥模板作用，蛋白质发挥逆转录酶活性。该酶在体细胞中处于抑制状态，在癌细胞中处于激活状态
端粒、着丝粒和复制原点是染色体保持完整和稳定的三大要素
RNA
主要包括
信使RNA
转移RNA
核糖体RNA
分类
编码RNA：能指导翻译出蛋白质的RNA
mRNA
非编码RNA：指不编码蛋白质的RNA
rRNA
tRNA
snRNA
核内小分子RNA,参与mRNA加工
snoRNA
核仁小分子RNA,参与rRNA加工
microRNA
不会被翻译以合成蛋白质，而是与靶mRNA结 结 合，通过调节翻译或降解靶mRNA 来调控表达
lncRNA
基因
概念的由来
1866孟德尔，遗传因子(heredity factor)-基因的抽象概念
1909，约翰逊用基因代替遗传因子
1926，摩尔根， 基因位于染色体上-基因的物质载体
1944，艾弗里，1952，赫希和蔡斯，基因的化学本质是DNA- 基因的物质基础
1953，沃森和克里克，DNA双螺旋模型的提出-基因信息的传递方式
基因内涵的发展
跳跃基因：指基因的位置可以在染色体上移动
1951，麦克林托克，转座子
操纵子：很多功能上相关的基因前后相连成串，由一个共同的控制区进行转录的控制，包括结构基因以及调节基因的整个DNA序列。
重叠基因：指两个基因之间存在着共有的DNA序列
假基因：失去原有功能的基因。具有与正常功能基因相似的序列，但由于突变不能合成出功能蛋白质的失活基因
融合基因：转录由编码某个蛋白质的DNA序列开始，一直进入到另一个编码完全不同蛋白质的基因
非编码基因：不包含制造蛋白质的指令，不以蛋白质的 形式行使功能的基因
新定义：是一段与调控、转录或功能相关联的，在基因组序列中可找到的，对应于一个遗传单位的区域
分类
基因的第一类功能形式：编码蛋白质的基因，它具有转录和翻译功能
基因的第二类功能形式：非编码RNA基因，只有转录产物而不进行翻译的基因
tRNA基因、rRNA基因、miRNA基因、lncRNA基因等
基因的第三类功能形式：不转录的基因，以DNA的形式存在，对基因表达起调节控制作用
启动基因和操纵基因等
真核编码基因的一般结构
翻译成肽链的区域
起始密码子到终止密码子
转录成mRNA的区域
转录起始位点到转录终止位点，包括5’UTR、编码区、3’UTR
参与转录调节过程的区域
5’侧翼至3’侧翼
真核基因结构中的主要元件
内含子和外显子：RNA剪接信号，GT-AG法则
转录起始位点：转录开始时模板上第一个碱基
顺势作用元件
启动子：RNA聚合酶识别和结合的部位，形成转录起始复合体，控制基因转录表达
控制基因表达（转录）的起始时间和表达的程度
本身并不单独控制基因活动，而是通过与称为 转录因子 （TF）的这种蛋白质结合而控制基因活动
增强子：提高基因的转录效率。作用与其位置、方向及其与基因的距离无关。具有组织特异性和细胞特异性
沉默子：与特定蛋白结合，抑制基因转录
绝缘子：位于启动子与调控元件之间，阻止调控元件发挥作用，其作用具有方向性。
转录调控元件
转录因子结合位点：又称顺式作用元件
影响自身基因表达活性的非编码DNA序列，组成基因转录调控区
转录因子：又称反式作用元件
基因的顺式作用原件相结合， 影响基因转录的一组调节蛋白
通用转录因子
与RNA 聚合酶Ⅱ 共同组成转录起始复合体 ，转录才 能在正确的位置开始
特异转录因子
在特异的组织细胞或是受到一些类固醇激素，生长因子或其它刺激后，开始表达某些特异蛋白质分子时，才需要的一类转录因子
分子结构域
二聚体化域
DNA 结合域
转录激活域
基因表达调控
原核生物基因表达调控
操纵子：在原核生物中发现的 ， 调节基因 、 操纵基因和结构基因成簇排列 ， 共同组成的一个转录功能单位 ，由共有的调控区操控结构基因的表达 。
乳糖操纵子
结构
结构基因
lacZ
lacY
lacA
结构基因的上游，由近及远依次为操纵基因 lacO、启动子PZYA、调节 基因lacI 和启动子PI
启动子PZYA 的上游还有1个代谢产物激活蛋白（CAP） 的结合位点
负调控机制
无乳糖诱导物 ， 阻遏蛋白与操纵基因结合 ， 阻止 RNA 聚合酶与启 动子结合 ， 结构基因不转录 ， 抑制乳糖分解代谢
乳糖分子的诱导作用
有乳糖或其衍生物 ，与阻遏蛋白结合，使之发生构象变化，丧失与操纵基因结合的能力，RNA聚合酶启动结构基因的正常转录 ，编码乳糖分解酶，将乳糖分解成 半乳糖和葡萄糖
负反馈机制：乳糖阻遏蛋白是负调节因素
负反馈：乳糖分解为半乳糖和葡萄糖后，乳糖分子缺乏，又造成了阻遏 蛋白与操纵基因结合，使结构基因表达关闭
正调控机制：CAP是正调节因素
葡萄糖缺乏时，cAMP 与CAP 结合形成二聚体，乳糖操纵子转录活性增强
葡萄糖存在时，cAMP 浓度降低，cAMP 与CAP 结合受阻，乳糖操纵子表达下降
色氨酸操纵子
调节基因trpR 、启动子P 、操纵基因trpO 、前导序列trpL和衰减子trpa 。调节基因远离操纵子
色氨酸充足
前导序列的3-4 区形成配对，RNA 聚合酶终止转录
色氨酸饥饿
前导序列的2-3 区形成配对，RNA 聚合酶继续向前移动
时序性调控
如枯草杆菌噬菌体SPO1的早、中、晚期基因表达级联调控
真核生物基因表达调控
在DNA 水平调节基因的活性
基因丢失
基因扩增
基因重排
对转录起始活性的调节
顺势调控元件
反式作用元件
染色质结构对转录调控的影响
Me:DNA的甲基化
DNA高度甲基化，促使高度甲基化，促使 染色质聚缩，使基因的表达活性降低
Ac：组蛋白的乙酰化
组蛋白乙酰化，有利于DNA与组蛋白解离，使 与组蛋白解离，使 基因的表达活性升高
转录后水平的调控
mRNA 前体的可变剪接
RNA编辑
mRNA 在转录后因插入、缺失或替换碱基而改变了DNA 模板 原来的信息，从而表达出多种不同氨基酸序列的蛋白质。
长非编码RNA的调控转录和翻译
lncRNA 与蛋白质、RNA 和DNA 相互作用 覆盖mRNA 、miRNA 分子，分子海绵 参与染色质修饰、转录激活和抑制、转录后调节
翻译水平的调节
mRNA的稳定性
5’帽子
3‘尾巴
mRNA结构对翻译起始效率的调节
5’ 非翻译区， 参与调控翻译的起始
5’ 非翻译区的结构影响调控蛋白与帽子结构的结合
5’ 非翻译区的长度影响翻译的效率和起始的精确性
起始密码子的位置和其侧翼的序列对翻译的效率有影响
3’-UTR 的结构对翻译存在调控作用，poly （A ）影响 mRNA 的稳定性和翻译效率
miRNA 对靶mRNA 的作用，完全互补，特异性降解mRNA；不完全互补，阻止mRNA 作为翻译的模板 ，抑制翻译过程
物种间的保守性，时序性和组织特异性
反义RNA对翻译的调控
定义：与mRNA 互补的RNA 分子
来源
靶基因DNA 模板序列的互补链的转录
基因组其它位置DNA 的转录产物
作用
通过对翻译模板的抑制来调控靶基因的表达
基因突变
特点
重演性
可逆性
多样性
平行性
低频率性
多害少利性
分子基础
基因突变的类型
碱基替代：DNA 分子中一个碱基对被另一个碱基对所代替的现象
转换
颠换
插入缺失：引入或丢失1 个或多个碱基
遗传效应
编码区突变可产生的遗传效应
同义突变
碱基替代后，mRNA上产生的新的密码子与 上产生的新的密码子与 原密码子代表同一氨基酸
错义突变
改变了mRNA 上的密码子，导致氨基酸发生替代
无义突变
使得 碱基替代后，使得mRNA无义密码子 无义密码子 提 前出现，产生不完整的肽链
移码突变
使基因的阅读框发生改变，从而使位点之后的 密码子都发生改变的现象
非编码区突变可产生的遗传效应
引起可变剪接
引起非编码RNA靶位点的改变
引起转录因子结合位点的改变
引起甲基化等修饰靶点的改变
基因变异发生的机制
化学物质诱发突变
碱基类似物的诱发突变
互变异构引起的碱基错配
使DNA化学结构改变的化学诱变剂
亚硝酸盐、烷化剂及羟胺
结合到DNA分子上的诱变化合物
吖啶类（原黄素、亚黄素、丫啶黄）形成移码突变
高能射线诱变突变
紫外诱变作用：DNA链的断裂，碱基改变，嘧啶二聚体
重组与转座
重组
同源重组
在重组酶的作用下两个DNA分子中任何一对同源 序列作底物进行交换
位点专一性重组
依赖于能与某些酶相结合的特异DNA 序列
转座重组
指一段DNA顺序可以从原位上复制或断裂下来，环化后插入另一位点；若位点在内部易引起移码突变或者基因失活
剪切与粘贴转座子
复制型转座子
反转座子
转座
突变的抑制与DNA损伤的修复
突变的抑制
密码子的兼并性——同义突变（主要方式）
无义突变和错义突变的抑制——tRNA反密码 子与密码子同时发生变异，可以使氨基酸不变
移码突变的抑制——tRNA反密码子与密码子同时发生插入或缺失，可以使氨基酸不变
DNA的损伤修复
配错修复系统
DNA 聚合酶Ⅲ3 ’-5外切酶活性边复制边校对
RNA 引物，避免DNA 复制起始时掺入更多错配碱基
二次校阅系统，识别由于错配造成的螺旋外部扭曲
嘧啶二聚体的修复
光修复
切除修复（暗修复）
重组修复
基因组
定义
一个物种一套染色单体所携带的全部 DNA的集合
结构特征
单一序列：一个或几个拷贝的 DNA 序列
重复序列：成百甚至上万次反复出现的序列
串联重复序列： 卫星 DNA （ 着丝粒 ）， 小卫星 DNA （ 端粒 ） 和微卫星
散布重复序列： 转座子
反向重复序列： 回文结构或镜像重复
短分散片段
长分散片段
C值
定义：C值，指每一种生物中的单倍体基因组DNA的总量
最大C值
指每一种生物中单倍体基因组DNA的总量
最小C值
指每一种生物中编码基因信息的DNA总含量
C值悖论
生物的复杂性与基因组的大小并不完全成比例增加
基因组的起源与演化
“RNA 世界”论
RNA 在进化上早于DNA，早期RNA存储信息，也能催化反应
RNA 可以与蛋白质联手，以RNA为模板 为模板合成 合成DNA
向DNA世界转化
RNA的 的 编码功能由 由DNA 取代，DNA更稳定
RNA的催化功能由蛋白质取代，蛋白质更多样
RNA仍然保留着调节的功能，RNA更灵活
新基因的产生
外显子重排；基因复制 ；逆转座；可移动元件；基因水平转移；基因断裂或融合；从头起源阅读框移动；可变剪切；非编码RNA ；作为RNA调控子的假基因等。
基因组图谱
遗传图谱
通过遗传重组分析所得 ，通过计算连锁的遗传标记之间的重组频率，确定它们的相对距离
连锁分析(linkage analysis)：以位于同一染色体上相邻的两个遗传标记或基因的重组率为基础，定位遗传标记或基因之间的相对位置关系。
似然率
特定观测表型出现的概率
似然对数比：
物理图谱
通过限制性酶切片段排列，或利用杂交、测序等技术确定的基因或标记在染色体上的线性排列
物理定位(physical mapping)：用染色体原位杂交 或体细胞杂交等方法，将基因或遗传标记定位在某 一染色体或染色体的某一特定的区域
染色体图谱
荧光原位杂交
限制性酶切图谱
基因组全序列
基因工程
定义：以分子遗传学为理论基础，以分子生物学和微生物学的 现代方法为手段， 将不同来源的基因按预先设计的蓝图， 在体外构建杂种DNA分子，然后导入活细胞，以改变生 物原有的遗传特性、获得新品种、生产新产品
操作技术
获取符合要求的DNA 片段- 扩增、酶切、人工合成
构建基因的表达载体 -利用DNA连接酶，把载体和外源 片段连接起来
将目的基因导入受体细胞 - 通常使用显微注射将外源 DNA插入动物细胞
目的基因的检测与鉴定
确认插入基因的染色体位置和拷贝数
测量基因表达产物
转基因技术的应用
人类疾病模型、药物蛋白的生物反应器、发现和验证基因功能、动物品种的培育和改良
基因编辑
指对基因组的目标位置进行编写，实现对特定 DNA 片段的敲除、加入或改写等。
蛋白质生物合成
遗传密码
三联体密码子——3个相邻核苷酸构成一个三联体密码，没有空格，没有重叠，也没有跳跃。64 个三联体组合，61 个有义密码子，1个起始密码子；3个终止密码子
分类
无义密码子
起始密码子AUG
终止密码子UAA 、UAG 、UGA
有义密码子
同义密码子
除甲硫氨酸和色氨酸对应于一种密码子外，其他氨基酸均由一种以上密码子编码
特性
简并性
通用性
偏好性
密码子与反密码子的相互识别
摆动假说：tRNA 分子可与一种以上的mRNA 密码子配对识别， 密码子的第一、二位碱基严格配对，第三碱基是可变动的
主要tRNA 反密码子所识别的是高频密码子， 次要tRNA 所识别的密码子是低频密码子
阅读框(Reading frame ) ：一段核苷酸可翻译成蛋白质的读 码方式
开放阅读框（Open reading frame, ORF）：一条DNA序列的 3种阅读框中只有一种具有编码的作用，能翻译成由起始密 码子到终止密码子编码的氨基酸序列
封闭阅读框（Block reading frame）：有的阅读框因终止密 码频繁出现而被阻断，不能翻译成蛋白质
核糖体的结构和功能
结构
原核生物
核糖体的大小亚基为 50S和 30S， 含 16S、23S和5S三种rRNA及52种蛋白质
真核生物
核糖体由 60S和 40S大小两个亚基组成，包括28S(25S或 26S)、18S、5.8S和5S四种 rRNA，大亚基含有 45 种蛋白质 ， 小亚基有 33 种蛋白质
功能区
P位点
肽基tRNA和起始tRNA结合位点
A位点
氨酰tRNA结合位点
E位点
已卸去氨基酰的基酰的tRNA短暂停留
合成过程
合成起始
核糖体大小亚基、tRNA 、mRNA在起 始因子的协助下组合成起始复合物的过程。
原核生物
起始因子
IF3—— 阻止30S 亚基与50S 亚基结合；促进30S亚 基与mRNA 结合，16SrRNA 识别mRNA 的SD序列
IF2—— 参与起始tRNA 与30S亚基的结合
IF1—— 稳定IF3和30S亚基的结合作用
合成起始
30S 亚基（16SrRNA ）与 mRNA （SD 序列）结合
三元复合物（fMet-tRNA ＋IF2+GTP ）进入P位
70S 复合物形成，起始因子解离
真核生物
真核生物起始tRNA 是Met-tRNA ，不需要N端甲酰化；
真核生物40S 小亚基先与Met－tRNA 结合，再与mRNA结合
真核生物40S小亚基与mRNA识别的主要标志是帽子结构
肽链的延伸
进位
氨酰tRNA 进入A位
成胎
P位起始tRNA 的甲硫氨酸转移到A 位的氨基酰-tRNA 的氨基上， P 位起始tRNA 空载释放（P 位空）
移位
核糖体沿mRNA 向3’方向移动一个密码子的距 离，肽基tRNA从A位移到P位（A位空）
翻译的终止
原核生物
释放因子RF识别进入核糖体A位的终止密码UAA、UAG 、UGA，大亚基上肽酰转移酶变构，表现水解酶的活性，使P 位上tRNA 所携带的多肽链与tRNA 之间的酯键水解。tRNA从 从P位脱落 位脱落，70S 核糖体随即也从mRNA上脱落解离为30S和50S亚基，投入下一轮核糖体循环，合成另一新的蛋白质分子
真核生物
终止密码子出现，没有相应的 tRNA 对其识别，核糖体移动停止
释放因子识别处于A 位的终止密码 子，与核糖体结合形成复合物
肽酰tRNA 切割酶作用下，tRNA 与多肽羧基端间的键被打断，释 放新生肽链
核糖体与mRNA 解离，核糖体的 60S 和40S亚基解离
加工
肽链N端甲硫氨酸或甲酰甲硫氨酸的切除
肽链中氨基酸残基的化学修饰
磷酸化（细胞信号转导）和去磷酸化
控制细胞周期的关键
乙酰化和去乙酰化
精确地调控基因的转录和表达
甲基化
糖基化
二硫键的形成
信号肽的切除
肽链的折叠
切除前体中功能不需要的肽段
运输
蛋白质组
一个细胞在特定生理或病理状态下表达的所 有种类的蛋白质
不同细胞在不同生理或病理状态下所表达的 蛋白质的种类也不尽相同
基因的转录
与复制的关系
相同点
聚合酶的催化
以DNA为模版
按碱基互补配对的原则合成
沿5 ’向3 ’方向生成新链
不同点
转录只发生在一部分区域，约3% 的 DNA 被表达为成熟的 mRNA
转录时只有一条链为模板
转录起始不需要引物的参与，RNA 聚合酶不需要3 ’游离羟基 ， RNA 链的合成是连续的
转录的底物是4 种核糖核苷三磷酸( rNTP)，即 ATP、GTP、CTP 和UTP
转录时 DNA- - RNA 杂合双链分子是不稳定的 ， RNA 单链 在延伸过 程中不断从模板链上游离出来 ， 模板 DNA 又恢复双链状态
真核生物基因经转录生成的初级转录物, , 一般都需经过 加工 才 成为成熟的 RNA 分子 ， 具有生物功能
RNA聚合酶
原核生物RNA聚合酶
复合酶 ，由5 个亚基组成(α 2 ββ’σ)
全酶
核心酶：α 2 ββ’ 四个亚基
聚合活性
σ 亚基
无催化活性 ， 但能识别启动子 ， 并与DNA 形成稳定的起始复合物 ， 参 与转录的起始
真核生物RNA聚合酶
RNA聚合酶Ⅰ
RNA聚合酶Ⅱ（主力酶）
催化合成mRNA和核内小RNA（ 如snRNA 、microRNA）
RNA聚合酶Ⅲ
转录的过程
起始
（-35区）核心酶+σ因子，搜寻启动子
（-10区）RNA 聚合酶作用下解链
全酶移动至转录起始位点， 合成RNA 链的第一个rNTP
σ因子解离，核心酶与模板亲 和性降低，在DNA上移动
延伸
转录起始以后， σ 因子已解离，延伸过程由核 心酶催化
RNA 聚合酶延模板 DNA 链的3‘-5 ’方向移动， 新合成的 RNA 链自身的延伸方向为5’-3 ’
核心酶覆盖的区域 DNA 双链解开，解链区长度 约为 17bp
RNA 与 DNA 配对的杂合链区约为 12bp
终止
终止子
强终止子
无需其他蛋白因子的帮助
弱终止子
只有当蛋白质因子ρ 存在时，转录才会终止
真核生物 DNA 转录的特点
3 种RNA 聚合酶
RNA 聚合酶不能独立转录RNA ，必须有启动蛋白 （ 转录因子 ）结合在启动子上，才能与启动子结合
真核生物RNA 转录后必须从核内运输到 细胞质 ，才能指导蛋 白质合成。转录产生的RNA 前体经过 加工 ，才能成为成熟的 有功能的RNA。
RNA 的加工和成熟
加工
rRNA 的加工
真核
真核rRNA 的18S 、5.8S 和28S 序列存在于一个基因中。 多拷贝。 初级转录本是一条45S 的前体，经过切割、折叠、甲基化等加工 后形成成熟rRNA 。5S rRNA 转录后不进行加工。
原核
原核rRNA 的16S 、23S 和5S 序列被转录为一个RNA 前体，经过折 叠、甲基化、末端修饰等加工后形成成熟rRNA。
tRNA的加工
剪切和拼接
碱基修饰
3’-OH 连接-ACC 结构
mRNA的加工
5’端帽子的生成
帽子结构不在 帽子结构不在DNA 上编码，但在转录达到50 个核苷酸前即加到 个核苷酸前即加到mRNA的第一个核苷酸上。
真核生物的帽子是一个7- 甲基鸟苷基团通过5’端三磷酸酯键连接到mRNA5’端所形成的
作用
稳定mRNA一级结构
提供核糖体结合位点，促进核糖体和mRNA结合，促进蛋白质合成
3’端多聚A 尾巴的生成
核酸内切酶识别加尾信号，在信号下游20个核苷酸处剪切mRNA 前体，形成游离3’-OH
作用
增加mRNA 的稳定性，延缓降解速度
有助于成熟mRNA 从细胞核运输到细胞质
增强翻译效率
mRNA剪接作用
mRNA的剪接： 真核生物转录时，外显子和内含子都转录到hnRNA 中。hnRNA在核酸内切酶的作用下剪切掉内含子，然后 在核酸内切酶的作用下剪切掉内含子，然后在连接酶的作用下，将外显子各部分连接起来，成为成熟的mRNA ，此过程为mRNA的剪接
mRNA的可变剪接：不同组织或同种细胞的不同发育阶段，剪接作用存在差异，导致翻译成不同的蛋白质产物，称为mRNA的可变剪接
micro-RNA的加工
切割
原始miRNA
运输
miRNA前体
再次切割
miRNA
装配
单链miRNA
转录组
转录组就是转录后的所有RNA的总称
同一细胞在不同的生长时期及生长环境下， 其基因表达情况是不完全相同的
表达谱的差异即可以作为分子标志直接对疾 病进行诊断
DNA复制
基本法则
半保留复制
半不连续复制
复制起点和复制子
复制起点：DNA复制要从特定的位置开始，这一位置称为复制起点
复制子：DNA复制从起点开始单向或双向进行，每一个从起点到终点的DNA复制单位称为一个复制子（原核生物只有一个复制子，真核生物有多个复制子）
有关酶和蛋白质
DNA聚合酶
原核生物DNA聚合酶
DNA 聚合酶Ⅰ
DNA校正修复，具有5’-3’外切酶活性，切除5’- RNA引物
DNA 聚合酶Ⅱ
DNA损伤修复
DNA 聚合酶Ⅲ（主力军）
5’-3’聚合酶活性
3’-5’外切酶活性，起着校对功能
不具有5’-3’外切酶活性
真核生物DNA聚合酶
存在 α、 β、 γ、 δ和 ε五种 DNA聚合酶。 DNA聚合酶 δ被认为是催化真核生物DNA复制的主力酶，α具有引发酶活性
解旋酶 ——解开 DNA双链
单链结合蛋白 ——保护DNA不被水解，不回复成双链
拓扑异构酶 ——Ⅰ- -消除正超螺旋（压紧），Ⅱ--恢复负超螺旋（松弛）
引发酶 —— RNA聚合酶，催化合成 RNA引物
DNA DNA聚合酶需要3 3’游离羟基， RNA聚合酶则不需要
DNA连接酶——连接冈崎片断，但不连接单股 DNA分子
复制过程
起始
复制叉形成
转录激活：RNA 聚合酶沿滞后链模板转录一段短的RNA 分子， 其作用是分开两条DNA 链，暴露出某些特定序列以便引发体与之结合 ，在前导链模板DNA 上开始合成RNA 引物
延伸
复制叉前行
复制叉解旋形成正超螺旋力，拓扑异构酶将其恢复成负超螺旋， 或引入新的负超螺旋
终止
环状DNA单向复制终止于复制起点附近
线状DNA 和环状DNA双向 双向 复制的复制终点不固定
包括
RNA引物切除
缺口补齐
冈崎片段连接
恢复超螺旋
真核生物DNA复制的特点
真核生物DNA 复制发生在细胞周期的特定时期
基因组复制发生在S期
真核生物基因组一般要在第一轮复制结 束后才会进行第二轮复制
原核生物在整个细胞生长过程中都可以 进行DNA 复制，复制起点可以连续发动 复制
真核生物DNA复制是多起点的
真核生物DNA 复制速率
比原核生物慢
但是多复制子，总体上整个染色体的复 制速度并不比原核的慢
真核生物核小体的重新组装
真核生物 DNA 复制与核小体组装耦联
旧的组蛋白修饰可以传递到新的核小体上
真核生物染色体末端 DNA 的复制
线性 DNA 分子，末端引物切除后，由于没有游离的3'-OH ，导致 5’端无法合成而带来缺失
与遗传的关系
遗传信息的传递
细胞增殖，更新
变异的发生与校正
形成遗传多样性，进化或新性状的基础
性状选择或疾病治疗靶点
真核生物的起始过程与tRNA 结合在前，与mRNA 的结合在后
碱基及突变体
通常结构
嘌呤
嘧啶
突变基础
氨基、亚氨基互变
酮式、烯醇式互变