生物化学与分子生物学002核酸

生物化学与分子生物学，内容有 核酸、DNA的生物合成、RNA生物合成、核苷酸的代谢合成、基因表达调控、细胞信号转导的分子机制、癌基因 抑癌基因、基因工程 基因诊断和基因治疗，一起来学习吧。

生物化学与分子生物学002核酸

• 核酸
  • 脱氧核糖核酸DNA
    • AGTC
  • 核糖核酸RNA
    • AGUC
  • 基本单位
    • 核苷酸=戊糖+碱基+磷酸
    • 3`,5`磷酸二酯键
  • RNA
    • mRNA
      • 直接模板
      • 5`帽子结构、3‘多聚A尾、开放阅读框
      • 寿命最短
    • tRNA
      • 转运体
      • 反密码子--三叶草
      • 稀有碱基
      • 分子量最小
    • rRNA
      • 合成场所
      • 含量最多
    • 核糖体=rRNA+蛋白质=小亚基+大亚基
      • 区别
        • 真核
          • 40s
            • 18s
          • 60s
            • 28s、5.8s、5s
        • 原核
          • 30s
            • 16s
          • 50s
            • 23s、5s
        • 5s两者都有
  • 非编码RNA
    • hnRNA（好男人）既有内含子又有外显子
    • 核内snRNA：剪接hnRNA
      • 剪接体：5种snRNP
    • 核仁SnoRNA：剪接rRNA
    • 胞质ScRNA：信号肽
    • 核酶（≠核酸酶）：自身催化的RNA
    • 干扰SiRNA：干扰mRNA形成【外源的】
    • microRNA：干扰mRNS【内源的】
  • DNA变性→氢键断裂
    • 双链→单链
    • 溶液粘度降低
    • Tm解开50%时的温度
    • 氢键的方向垂直长轴
    • 螺距3.54
  • 蛋白质→空间构象（非共价键、二硫键）
    • 煮熟的鸡蛋
    • 280nm
    • 蛋白质沉淀：不一定变性（丙酮）
    • 蛋白质凝固=变性
    • 氢键的方向平行长轴
    • 螺距0.54
• DNA的生物合成
  • 原核（细菌）大肠埃希菌
  • 真核：酵母菌、人
  • DNA合成的特征
    • 半保留复制
      • 放射性标记2：2∧n-2
    • 双向复制
      • 单复制子（原核生物）
        • 多顺反子（原核转录、翻译）
      • 多复制子（单核生物）
        • 单顺反子（单核转录、翻译）
    • 半不连续性复制
      • 子链
        • 前导链：与解链方向一致的连续合成
        • 后随链：不连续合成→冈崎片段
  • DNA复制的酶
    • 底物dATP、dCTP、dGTP、dTTP
    • DNA聚合酶：依赖DNA的DNA的聚合酶
      • 原核生物：聚合酶ⅠⅡⅢ
        • 5’→3’聚合酶活性
        • 3‘→5’核酸外切酶活性（校对功能）
        • 5‘→3’核酸外切酶活性（Ⅰ→填补缺口)
        • Ⅲ起主要作用（复制）
      • 真核生物：αβγδε
        • δ起主要作用
        • α引物酶
        • ε填补缺口
    • 核酸
    • 引物
  • 方向问题
    • 5‘→3’
    • N→C（蛋白质方向）
  • 原核生物复制起始
    • DnaA：辨认复制起始点
    • DnaB：解螺旋酶
    • DnaC:辅助B
    • 拓扑异构酶：解开超螺旋防止打结、理顺连接DNA链
    • DnaG：引物酶（勾引）
    • SSB:单链结合蛋白
  • DNA复制过程
    • 原核（三长=复制子长+引物长+冈崎片段长）、催化效率高
    • 真核（三短）、催化效率低
  • 逆转录
    • 逆转录酶（依赖RNA的DNA聚合酶）
      • 以RNA为模板聚合dNTP
      • RNA酶活性
      • DNA为模板聚合dNTP
    • 逆转录病毒：HIV
    • 过程
      • RNA→①DNA→水解RNA→②DNA
    • 意义
      • 补充了中心法则
      • 加深RNA病毒致癌，肌肉瘤的认识
      • 逆转录进行基因工程→目的基因
  • 引物（RNA）的合成
    • DnaG 、DNA聚合酶α（本质上是RNA聚合酶）
    • 需要引物的过程
      • DNA复制
      • 逆转录
  • 冈崎片段处理
    • RNA酶（水解引物）→填补空隙（DNA聚合酶Ⅰ、DNA聚合酶ε）→DNA连接酶
  • 端粒酶、端粒
    • 端粒：防止DNA复制中的缩短
    • 端粒酶：逆转录酶（RNA、蛋白质)
  • DNA损伤（突变）与修复
    • 环境：嘌呤最容易脱落
    • 紫外线：形成嘧啶二聚体共价键（同一条链）
      • 光修复
    • 类型
      • 碱基错配（点突变）：镰刀细胞贫血（CTC谷氨酸→CAC缬氨酸）
      • 移码突变（非3n）
        • 碱基缺失
        • 碱基插入
      • 重组、重排
        • 急性早幼粒（15,17）
        • 慢粒（9,22）
        • 地中海贫血
  • 碱基突变
    • 无义突变→突变为终止密码子→肽链变短
    • 错义突变→氨基酸突变、镰刀细胞贫血
    • 同义突变→简并性
  • 修复
    • sos修复：紧急修复（精确差、错误高、校对差）
    • 光修复：紫外线嘧啶二聚体
    • 切除修复：也参加紫外线、需要解螺旋酶
• RNA生物合成
  • 特点
    • 不对称转录（模板链、编码链）
      • 编码链=转录产物
    • 无校对功能→错误较高
    • 不需要引物
    • 流产式转录起始现象【九版增加】
      • 合成长度小于 10 个核苷酸的 RNA，将其释放终止转录，在转录延长阶段前重复多次，产生多个短片段 RNA，流产式起始是启动子校对的过程。
  • 原核生物
    • RNA聚合酶（1种）
      • RNA聚合酶α β β‘ δ （全酶）
      • RNA聚合酶α β β‘ （核心酶）
      • RNA聚合酶δ：辨认转录起始点
      • RNA聚合酶α ：决定那些基因被转录
      • RNA聚合酶 β：起催化作用
      • RNA聚合酶β ’：解开螺旋
    • 原核转录
      • DNA链上
        • 操纵子：调控序列+多个编码区
          • 乳糖操纵子
        • 启动子：RNA聚合酶和启动子结合
          • TTGACA
          • TATAAT：（pribrow盒）
      • 原核的转录和蛋白质合成同时进行（羽毛状图形）
      • 转录终止
        • 依赖ρ+polyC→终止
        • 非依赖ρ→发夹样
  • 真核生物
    • RNA聚合酶
      • Ⅰ：45s-rRNA
      • Ⅱ：hnRNA→mRNA、micRNA
      • Ⅲ：tRNA、5s-rRNA、snRNA
        • snRNA：剪接体
    • 转录过程
      • 转录因子（TF模体/膜序=反式作用因子）【类似衣架挂到模板上】
        • TFⅠ
        • TFⅡ：hnRNA
          • TFⅡD
            • TATA盒结合蛋白(TBP)
            • TAFs
          • TFⅡE：解螺旋
        • TFⅢ
      • TATA盒（Hogmers盒）
    • 加工
      • 细胞核中加工
      • hnRNA→+帽子，+尾巴、-内含子（剪接体：减去内含子连接外显子）→mRNA
      • rRNA
      • tRNA
  • 原核生物、真核生物比较
    • 原核：全酶αββ‘δ、起始δ、羽毛
    • 真核：RNA-Ⅱ→hnRNA→mRNA、起始TFⅡD、没有羽毛
• 核苷酸的代谢合成
  • 嘌呤、嘧啶合成的原料
    • 共同原料：天冬氨酸、谷氨酰胺、CO2
    • 不同原料
      • 嘌呤：甘氨酸、一碳单位
      • 嘧啶：无
  • 嘌呤核苷酸合成
    • 嘌呤从头合成
      • 磷酸戊糖途径→核糖-5-磷酸→（PRPP）→PRA→。。。→IMP
      • IMP+天冬氨酸→腺苷酸代琥珀酸→AMP+延胡索酸
      • IMP+谷氨酰胺→。。→GMP
    • 嘧啶从头合成（难点重点背诵）
      • 谷氨酰胺+CO2→氨基甲酰磷酸Ⅱ（胞浆内）→氨基甲酰磷酸（CPS）→。。。→OMP→UMP→
        • →UDP→dUDP→dUMP→CO、腺苷酸合酶→dTMP→dTDP（特殊）
        • →UDP→UTP→（谷氨酰胺）→CTP→CDP→（阿糖胞苷抑制）→dCDP
        • 关键酶：哺乳动物cps-Ⅱ、原核生物：天冬氨酸氨基甲酰转移酶
    • 补救合成
      • 原料：现成（碱基、嘌呤/嘧啶核苷 、PRPP）
      • 生理意义
        • 节省材料
        • 脑、骨髓只能补救合成
  • 核苷酸的抗代谢物（最重要）--竞争性抑制
    • 嘌呤【6-巯基嘌呤≈IMP】
    • 嘧啶
      • 大肠癌5-FU→FdUMP≈胸腺嘧啶
      • 甲氨蝶呤MTX≈叶酸→四氢叶酸→CO转运
        • 细菌：对氨基苯甲酸→（二氢叶酸合成酶）FH2→（二氢叶酸还原酶）→FH4
          • 磺胺类药物抑制二氢叶酸合成酶
        • 人：叶酸（B族维生素）→FH2还原酶→FH2→FH2还原酶→FH4
      • 单杂丝氨酸≈谷氨酰胺
      • 阿糖胞苷
  • 嘌呤碱基、嘧啶碱基分解
    • 嘌呤→黄嘌呤→尿酸
      • 别嘌呤醇≈IMP
    • 嘧啶→
      • C→U→β-丙氨酸
      • T→β氨基异丁酸
• 基因表达调控
  • 特点
    • 时间特异性
    • 空间特异性
  • 转录的起始是基因表达调控的起始点
  • 管家基因
    • 基本表达、组成性表达：生命活动不可缺少
    • 受环境影响小
    • 柠檬酸循环
  • 可诱导/阻遏基因
    • 乳糖操纵子
    • 受环境影响大
  • 原核表达调控
    • 乳糖操纵子（YAZ鸭子）
      • 组成
        • Z:β半乳糖酐酶
        • Y：透酶
        • A：乙酰转移酶
        • 0 :操作序列（Operate）：阻遏蛋白结合位点
        • P：启动序列（promote）
        • CAP结合位点：CAP激活蛋白（可诱导）
          • 葡萄糖↓→cAMP↑→CAP→启动
        • I基因（抑制）：编码阻遏蛋白（可阻遏）
      • 过程
        • 乳糖→β半乳糖酐酶、透酶→半乳糖→移开在O上的阻遏蛋白→启动
          • 半乳糖真正的诱导剂
      • 阻遏蛋白（负性调节）、CAP(正性调节)
• 细胞信号转导的分子机制
  • 第二信使（→激活蛋白激酶）
    • cAMP、cGMP
    • DAG、IP3
    • Ca2+、花生四希酸
  • 蛋白激酶（→使蛋白质磷酸化）
    • 蛋白激酶A（PKA）
    • 蛋白激酶C (PKC)
    • 蛋白激酶G (PKG)
    • PKA、PKC、PKG→激活丝氨酸、苏氨酸残基
    • 酪氨酸激酶→激活酪氨酸残基
  • 环核苷酸
    • cAMP
      • ATP→腺苷酸环化酶AC→cAMP→磷酸二酯酶→AMP
        • 乳糖操纵子
        • 第二信使cAMP→蛋白激酶A→丝氨酸、苏氨酸
        • 支气管哮喘治疗→cAMP↑
          • β受体激动剂→提高AC活性
          • 茶碱类→抑制磷酸二酯酶
          • 糖皮质激素→提高AC活性、抑制磷酸二酯酶活性
    • cGMP
      • GTP→鸟苷酸环化酶GC→cGMP→磷酸二酯酶→GMP
        • 第二信使cGMP→PKG→丝氨酸、苏氨酸
  • 细胞内信号转导通路（激素→生物反应）
    • G蛋白偶联受体（7次跨膜→G蛋白）介导的
      • 第一信使→G蛋白偶联受体上连接的G蛋白→大G蛋白（异源三聚体）上有αβγ→α脱落激活→
        • AC→cAMP→PKA→糖原合酶
        • PLC→
          • DG→PKC→丝氨酸、苏氨酸
          • IP3→Ca2+偶联
    • 蛋白激酶受体介导的
      • 酪氨酸
        • 受体型TPK（PTK）→ras→结合GTP→（丝裂原激活的蛋白激酶）→（丝氨酸、苏氨酸磷酸化）MAPKKK（Raf）→MAPKK（MEK）→MAPK（ERK）
          • 受体型TPK
            • EGFR（表皮生长因子受体）→Grb2→SOS （鸟苷酸释放因子）→PTK
        • 小G蛋白=ras蛋白=p21蛋白
          • GTP活性
      • PI-3k
      • NF-KB
      • GC
      • Smad
      • TAK-SATA
• 癌基因、抑癌基因
  • 癌基因特点
    • 基因序列高度保守
    • 广泛分布在生物界
    • 对正常细胞发育、繁殖重要
    • 某些因素下突变
  • 原癌基因的分类
    • 生长因子SIS、TNT-2（丝丝哭哭）
    • 生长因子受体EGFR、ERB-B、HER-2（ER）、FMS、KIT
    • 酪氨酸膜结合：SRC、ABL
    • 细胞内酪氨酸激酶：TRK
    • 丝氨酸、苏氨酸激酶：RAF（MAPKKK）（染发）
      • ras-GTP→RAF
    • GTP结合蛋白：ras
    • 核内转录因子：MYC、FOS、JUN（母夜叉快速将军队转移到梁山上）
  • 原癌基因的激活
    • 获得启动子、增强子
    • 染色体易位
    • 基因扩增
    • 点突变
  • 抑癌基因（p）
    • RB：最早发现
      • 视网膜母细胞瘤
      • 宫颈癌HPV
    • P53
    • PTEN
  • 生长因子
    • TnT、SIS、EGF、PDEF
    • 内分泌、旁分泌、自分泌
    • 作用位点大多数在细胞膜
  • 分子生物学方法
    • 核酸分子杂交
    • 印迹技术
      • DNA：Sourthern
      • RNA：Northern
      • 蛋白质：Western
    • PCR（聚合酶链反应）
      • 目的基因的扩增
  • 生物大分子相互作用的研究技术
    • 蛋白质-蛋白质：酵母双杂交技术
    • DNA-蛋白质：电泳迁移率变动
• 基因工程、基因诊断和基因治疗
  • 重组DNA技术
    • 工具酶
      • 限制性核酸内切酶（DNA内部切割3'-5'磷酸二酯键）
        • 保护细菌
        • 分类
          • REⅠ
          • REⅡ：精确切割
            • 回纹序列（反向重复序列）→粘性末端
          • REⅢ
      • DNA连接酶
        • 两条DNA链上，有一条链上有缺口→催化形成3’-5'磷酸二酯键
      • DNA聚合酶Ⅰ
        • 功能
          • 5’-3'的聚合活性
          • 3’-5'的核酸外切酶活性
          • 5’-3'的核酸外切酶活性
        • 类型
          • 大片段Kelown：5’-3'的聚合活性、3’-5'的核酸外切酶活性
            • 3'端标记
            • 逆转录酶→cDNA（互补DNA）→DNA
              • 参与互补DNA的第二条链的合成
          • 小片段：5’-3'的核酸外切酶活性
      • 多聚核苷酸激酶
        • 5’端标记
        • （ATP）磷酸化标记
      • 末端转移酶
        • ＋dC（脱氧胞嘧啶）
    • 载体（顺风车）
      • 克隆载体（顺风车＋复制）
        • 特点
          • 自主复制功能（最基本）
          • 至少有个选择标志（抗嘌呤霉素标志）
          • 单一酶切位点
        • 质粒
      • 表达载体
  • 基因工程的基本步骤
    • 分→选→接→转→筛
    • 分：目的基因的获取分离
      • 化学合成法
      • 基因组DNA文库法
        • 探针找到基因片段
      • cDNA文库法
        • 找mRNA→cDNA
      • PCR法
        • 扩张
    • 选
    • 接：RE+连接酶
    • 转
      • 转化：最常用，质粒→细菌、酵母细胞
      • 转染：质粒→真核（不包括酵母细胞）
      • 感染：质粒→病毒
    • 筛
      • 借助载体遗传标志筛选
      • 标志补救方法
      • 亲和方法
      • 序列
  • 基因诊断
  • 基因治疗
    • 基因的矫正、基因的置换（理想）
    • 基因增补（最主要）
    • 基因的失活、沉默
• 生物化学与分子生物学002核酸