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分子生物学

第二章 染色体与DNA
1.C值：一种生物单倍体基因组DNA总量
C值谬误：C值往往与种系进化的复杂程度不一致，某些低等生物却具有较大的C值
2.真核细胞DNA序列大致可分为：a.不重复序列：即单拷贝序列如卵清蛋白、蚕的丝心蛋白、血红蛋白、珠蛋白；b。中度重复序列重复次数在10-104 copies / genome,重复单位是0.1~1kb/copy, C0t(1/2) ~ 0.001 - 0.1,如rDNA 、tDNA，Alu family ，Histone gene cluster
cluster gene（基因簇）tandem gene（串联基因）redundant gene（冗余基因），特点：拷贝重复，多量；序列多为相似；排列成束；功能完全相同；具有进化的整体性，累积突变
c.高度重复序列 ( High repetitive sequence)也叫卫星DNA（Microsatellite DNA）2-10 bp / copy、105-106 copies / genome、C0t(1/2) < 0.001 多为串联重复排列、分布于着丝点, 端粒区, 结构基因两侧heterochromatin（异染色质），特点：不编码基因、无选择压力、高度特异性
3.真核生物基因组结构特点：①真核基因组庞大，一般远大于原核生物基因组 ②~~存在大量的重复序列★ ③~~大部分为非编码序列，（占整个基因组序列的90％以上，该特点是真核生物与细菌和病毒之间的最主要区别） ④~~的转录产物为单顺反子★ ⑤真核基因是断裂基因，有内含子结构 ★⑥~~存在大量的顺式作用元件，包括启动子、增强子等 ⑦~~存在大量的DNA多态性 （DNA多态性指DNA序列中发生变异而导致的个体间核苷酸序列的差异，主要包括核苷酸多态性和串联重复序列多态性两类）⑧真核基因具有端粒结构（端粒：真核生物线性基因组DNA末端一种特殊结构，一段DNA序列和蛋白质的复合体。其DNA序列相当保守，一般由多个寡聚核苷酸串联在一起，人类端粒长约5~15kb，具保护DNA完整复制、保护染色体末端和决定寿命等功能。）★
4.原核生物基因组特点：结构简练（原核基因大部分用来编码蛋白质，少部分是控制基因表达的序列）；存在多顺贩子；存在重叠基因（一个基因完全在另一个基因里面；部分重叠；两个基因只有一个碱基对是重叠的）——基因重叠是生物进化过程中自然选择的结果。
5.顺反子：一个基因是一个顺反子，是一个功能作用单位，包含一段DNA与一个肽链合成相对应。是在顺反测试中不发生功能互补的DNA序列。（书后解释是：功能基因，意为通过顺式基因序列及反式所编码蛋白试验所确定的一个遗传学单位。P460）
多顺反子：原核生物DNA序列中功能相关的RNA和蛋白质基因，往往丛集在基因组的一个或几个特定部位，形成功能单位或转录单元，他们可被仪器转录成含多个mRNA的分子，成为多顺反子mRNA。（多顺反子mRNA：一种能作为两种或多种多肽翻译模板的信使RNA，由DNA链上的邻近顺反子所界定。P453）
单顺反子mRNA：只编码一个蛋白质的mRNA称为单顺反子mRNA。
顺反子假说：基因内部应该既可以组装也可以重组。（经典基因概念是基因是一个具有特定功能的，完整的，不可分割的最小的遗传单位，基因间可以发生组装和交换，但基因内不会发生基因的重组）
意义：基因的顺反子概念冲破了传统的“功能、交换、突变”三位一体的基因概念，纠正了长期以来认为基因是不能再分的最小单位的错误看法
6.重叠基因：同一段DNA能携带两种不同蛋白质的信息
重叠方式：1、大基因之内包含小基因 2、前后基因产生首尾重叠 3、三个基因的三重重叠
重叠种类：I 类； 反向重叠基因 II 类； 同向重叠基因（异向位重叠基因、同向位重叠基因）
重叠基因的生物学意义：
1) 原核生物进化的经济原则 (较小的C值编码较多的基因信息)
2) 遗传信息量的估算增加
3)提高蛋白质的疏水性，以增加生物体自然选择的适应性
4) 丰富和发展了基因的概念 (部分回答 C = c)
7.DNA的一级结构：由核苷酸以3，5—磷酸二脂键相互连接，DNA分子的四种核苷酸组成与排列顺序，表示DNA的化学构成。
DNA二级结构：两条多核苷酸链反向平行盘绕所生成的双螺旋结构。分类：一类是右手螺旋，包括A-DNA、B-DNA等；一类是左手螺旋，Z-DNA,
*Z-DNA特点：主链中各个磷酸根呈锯齿（Zigzag）状排列，因此称Z-构象；
Z-构象中的重复单位是二核苷酸；嘌呤与嘧啶交替排列；
Z-DNA只有一个螺旋沟，它相当于B构象中的小沟，它狭而深，大沟则不复在。
*Z-DNA存在条件：高盐浓度NaCl的浓度超过2mol/L,MgCl浓度超过0.7mol/L；嘌呤嘧啶相间排列：polyd(GC)n,一般不少于6个bp的嘌呤嘧啶交替排列顺序；在活细胞中如果C被甲基化为m5C则无需嘌呤嘧啶相间排列，在生理盐水浓度下就可以产生Z型；体内负超螺旋的存在；在体内多胺化合物的存在如精胺、亚胺和亚精胺，它们和阳离子一样，可和磷酸集团结合，减少负电荷的排斥作用，使B-DNA转变成Z-DNA。
*生物学意义：1、Z－DNA的形成通常在热力学上是不利的。局部不稳定区的存在就成为潜在的解链位点。2、与基因调节有关。 3、DNA螺旋上沟的宽窄和深浅也直接影响到调控蛋白质对DNA信息的识别。4、Z－DNA中大沟消失，小沟狭而深——使调控蛋白识别方式也发生变化。
DNA半保留复制semi-conservative replication：DNA在复制过程中，每条链分别作为模板合成新链，产生互补的两条链。这样新形成的两个DNA分子与原来DNA分子的碱基顺序完全一样。因此，每个子代分子的一条链来自亲本DNA，另一条则是新合成的，这种复制方式称为DNA的半保留复制。
DNA半不连续复制semi-discontinuous replication：DNA复制过程中前导链的复制是连续的，而另一条链即后随链的复制是中断、不连续的。
复制子replicon：DNA复制从起点开始向双向进行直到终点为止，每一个这样的DNA单位。
复制体replisome:参与DNA复制的蛋白质复合物，其中至少含有DNA聚合酶及引发体primosome、引发酶与其他分子的复合物。
复制叉replication fork：复制时，双链DNA要解开成两股链分别进行DNA合成，所以，复制起点呈叉子形状，被称为复制叉。
DNA复制过程：DNA解链酶，单链结合蛋白，DNA拓扑异构酶，引发酶，DNA聚合酶。解开超螺旋→解开双链→引物合成→链的延长→切除引物，填补缺口→链接冈崎片段
复制过程所需的酶和蛋白有：DNA聚合酶、DNA解链酶、单链结合蛋白SSB、引发酶、DNA拓扑异构酶和DNA连接酶等，真核生物的细胞核DNA复制还有端粒酶。
冈崎片段：在DNA半不连续复制中产生的长度为1000~2000个碱基的短的DNA片段，能被连接形成一条完整的DNA链。
变性：有螺旋结构向折叠和线团结构转变，表现为S.S DNA粘度降低、S.S DNA沉降速度加快、S.S DNA分子的A260nmUV值上升。
复性：DNA的复性指变性DNA 在适当条件下,二条互补链全部或部分恢复到天然双螺旋结构的现象,它是变性的一种逆转过程。
DNA复制的方式：1 环状DNA的复制：Θ复制、滚环复制（rolling circle) ——σ复制、共价延伸方式 、D—loop复制（D—环复制）；2 线状DNA的复制：将线性复制子转变为环状或多聚分子、在DNA末端形成发夹结构使该分子没有游离的末端、在某种蛋白质介入下在真正的末端上启动复制。
切除修复：①碱基切除修复 所有细胞都带有不同类型、能识别受损核酸位点的糖苷水解酶，能特异性切除受损核苷酸上的N-β-糖苷键，在DNA链上形成去嘌呤或去嘧啶位点，统称AP位点 修复过程：尿嘧啶-N-糖苷酶寻找错误的U并切断链挖出U，AP核酸酶内切酶把受损核苷酸的糖苷-磷酸键切开，并移去包括AP位点在内的小片段DNA片段，由DNA聚合酶I合成新片段，最终由DNA；连接酶把两者练成新的被修复的DNA链。② 核苷酸切除修复 当DNA链相应位置的核苷酸发生损伤，导致双链之间无法形成氢键，则由核苷酸切除修复系统修复。
尿嘧啶-N-糖基酶系统：①.DNA中dUTP 的掺入②.尿嘧啶N-糖基酶系统对U的去除(组成：尿嘧啶-N-糖基酶、AP核算内切酶、DNA po I、DNA连接酶)
重组修复recombinant repair又称复制后修复，它发生在复制之后。机体细胞队复制起始时尚未修复的DNA损伤部位可以先复制在修复，即先跳过损伤部位，在新合成链中留下一个对应损伤序列的缺口。该缺口由DNA重组来修复：先从同源DNA母链上将相应核苷酸序列片段移至子链缺口处，然后再用新合成的序列补上母链空缺。——修复只是暂时的损伤仍在母链DNA中。
8.转座元或转座子：transposon：DNA上可自主复制和位移的基本单位。
原核生物转座元分类①插入序列insertional sequence IS：长约1kb，是原核生物的正常组分：F质粒两端为反向重复（inverted repeats ，IR）存在ORF，仅编码转座酶 等与转座相关的蛋白，无表型效应（无可鉴定的遗传标记）IR介于15－25bp，且IR序列高度相关，但通常不完全一致；②复合转座元Tn：由抗性基因与两侧的IS或类IS构成，通常IS序列或类IS序列，可以相同，也可以不同，其碱基差异可能为中心序列提供所需相关序列，多数只有一个具有转座活性，IS或类IS序列在Tn两端呈IR 或DR排列，中心序列：编码抗药性基因，调节基因； ③TnA家族：无IS，两端为小的IR序列（37～38bp），中心序列含有转座酶和抗性基因编码区，其转座相关的酶的作用是反式（前两类是强烈顺式作用），表现为区域优先，序列较长，＞5000bp 。（TnA介导转座分为两步，分由tnpA,tnpR编码的转座酶和解离酶完成，解离顺序ser是内部的特殊位点，只有TnA家族才具有这一位点。）
真核生物中的转座子：a.玉米细胞内的控制因子分为两类：一是自主性因子autonomous element具有自主剪接和转座的功能，二是非自主性因子nonautonomous element单独存在时是稳定的，不能转座，当在基因组中存在于非自主性因子同家族的自主性因子，它才具备转座功能，成为与自主性因子相同的转座子.b.果蝇中的转座子：Copia转座子具有数百碱基的末端正向重复和类似于酵母Ty转座子及RNA肿瘤前病毒的结构；诱发杂种不育的P转座子（P element）
玉米中的控制因子：1.Ac-Ds系统：在Ac成分的激活下，Ds成分可以转座到新的靶点上，使靶点附近的基因失活或改变表达活性，Ds的插入也可以造成染色体的断裂；2.Spm-dSpm系统即抑制-促进-增变系统，Spm是自主性因子，又称增强子有转座、整合、解离活性，Spm和En只有不到10个碱基的差异，（Spm/En 有两个基因：tnpA 包含11个外显子，转录成2500b的 mRNA. tnpB 含有6000b mRNA，包括 ORF1 + ORF2.TnpB与TnpA都能结合转座元两端行使转座功能，但TnpB的功能可被TnpA替代），它们可引起基因的插入突变，影响基因结构表达，还能导致染色体断裂。
Ac(activator)：激活因子，自主元件，具有自主转座的能力。
Ds(dissociation)；解离因子，非自主元件，依靠同系统Ac的编码产物转座，其实质是Ac的缺失突变体，丧失合成转座酶的功能。
Ac-Ds系统特点：Ac/Ds因子可随染色体复制过程传递；Ac/Ds连锁遗传，但更多表现独立遗传。
P元件与果蝇杂种不育：P品系雄性果蝇与M品系雌性果蝇杂交时其后代尽管表型正常，但是不育，而其它形式的杂交可育。（只有P品系中才有完整的P成分，且胞质中有胞质因子，所以P品系雌果蝇与任何配子形成合子均无转座）
P元件的组成：全长2907bp，IR为31bp（无论是完整P成分，还是缺失的P成分），RF含有3个内含子，4个外显子，每个外显子构成1个ORF。
♂
♀
阻遏蛋白
P

P

♂
♀

P品系
M品系

杂交
有阻遏蛋白，不会转座
有P元件，无阻遏蛋白，转座频繁发生
有P元件，有阻遏蛋白，不会转座
无P元件，不会转座

杂种劣育机制：
1.ORF转录产物的不同剪接方式造成不同的遗传学效应。
P果蝇体细胞中：一种胞质因子结合外显子3，导致内含子3不能被顺利切除，这种mRNA的翻译产物能阻止P元件的转移。
P果蝇雄配子与M雌配子结合成合子后，合子中不存在胞质因子，所以内含子全部切除，这种mRNA的翻译产物即转座酶，P元件发生频繁转座，导致基因插入失活，引起生殖障碍。
P品系体细胞中，阻遏蛋白阻止P元件的第3个内含子的剪接，转座酶不能产生。
P品系生殖细胞中，P元件的4个外显子剪接在一起，产生转座酶。

转座作用的机制：非复制型转座：离开供体位点，转移到新的位点；复制型转座：先复制，然后拷贝转移到新的位点。
真核生物的返座子：由mRNA介导的DNA序列的迁移。
真核生物的假基因 （pseudo gene）：与正常基因结构相似，但丧失正常功能的DNA序列，往往存在于真核生物的多基因家族中。
第三章 生物信息的传递
1.转录(transcription): 是指以DNA为模板，在依赖于DNA的RNA聚合酶催化下，以4种NTP（ATP、CTP、GTP和UTP）为原料，合成RNA的过程。
某一基因只以一条单链DNA 为模板进行转录（不对称转录）
转录过程：模板识别、转录起始、转录延伸、转录终止
模板识别：RNA pol与启动子相互识别并结合的过程。（形成封闭的二元复合物 开放的二元复合物 ）
转录起始:启动子区解链，转录起始
流产式起始：通常在这一过程中RNApol移动较慢，且易发生脱落，造成合成的2～9核苷酸的短RNA转录物. ——决定于启动子的强弱
真实起始：尽快释放σ亚基，转录起始复合物通过上游启动子区，生成由核心酶、DNA和新生RNA所组成的转录延伸复合物。
延伸：σ脱离全酶（Pro） RNA pol 脱离转录起始复合物（Euk）
RNA的合成速度大约 30 ~ 50 个核苷酸／秒，与蛋白质的合成速度相近（15个AA／sec）延伸过程中的延宕现象Transcription delay :模板DNA中G／C 的存在（G／C后的 8~10 个核苷酸）延宕作用在RNA链的终止和释放中起重要作用
终止：在终止子（terminator）处停止转录
有义链sense strand又称编码链coding strand指不作模板的DNA链。
反义链antisense strand 又称模板链template strand指作为模板进行RNA转录的DNA链。
RNA聚合酶：使用DNA作为模板合成RNA的酶，也称为DNA依赖性RNA聚合酶。
RNA聚合酶构成:核心酶(core enzyme)：2αββ’ ；全酶（holoenzyme)2αββ’σ
Pro RNApol各亚基的功能：α： 核心酶组建因子，启动子识别；β： RNA合成的活性中心；β’：与β共同构成活性中心；σ ：识别启动子，增加酶与DNA的亲和力，σ因子控制着转录的起始，一旦转录起始， σ因子将脱离RNA pol再次引导新的RNA pol进行转录；ρ ：参与转录终止，（在转录顺利起始后取代σ因子与核心酶组成全酶，促使RNApol在终止子处停顿1~15”,以等待ρ 因子，可被N蛋白利用导致RNApol构象改变而在依赖ρ 因子终止子处通读）
三元复合物ternary complex：开放复合物与最初的两个NTP结合并在这两个核苷酸之间形成磷酸二酯键后即转变成包括RNA聚合酶、DNA和新生RNA的三元复合物
2.启动子（promoter）：与基因表达相关的顺式作用元件，是结构基因的重要组成部分。它是一段位于转录起始位点5’端上游区大约100~200bp以内的具有独立功能的DNA序列，能活化RNA聚合酶，使之与模板DNA准确结合并具有转录起始的特异性。（DNA分子上结合RNApol并形成转录起始复合物的区域，通常也包括促进这一过程的调节蛋白结合位点。）
Promoter 的结构
Prok.：promoter 由两个重要部分组成：-70 ~ -40 CAP—cAMP binding site基因表达调控的正控制位点；-35 ~ -10 RNApol. binding site 。
Prok. promoter结构:1）Sextama box（-35区）：RNA pol识别位点（R位点）T85 T83 G81 A61 C69 A52 ；2）Pribnow box（-10区）：RNA pol结合位点（B 位点）T89 A89 T50 A65 A100T96 ；
3）转录起始位点（initiator、I位点）CA（+1）T,转录起始的第一个核苷酸90%是Pu（A/G），G﹥A E.coli 的CAT法则
promoter in Eukaryotes结构：1.RNA polⅠ:启动子分为两部分——远启动子区（决定转录频率）、近启动子区（决定转录的精确起点）。2 . RNA pol Ⅲ: 内部启动子（位于编码序列内部），eg：Alu序列；位于核质,编码5S rRNA, 4S tRNA, snRNA, 16或更多亚基，pol III的启动子可能由boxA和boxB、C以及转录起点上游的TATA等构成。3. RNA polⅡ:核基因的转录1）转录起点：PyA（+1）Py（cap site）——Py2CAPy52）TATA box：Hogness box ;TATA(A/T)A，类似于pribnow box ，-20~-30区（决定转录起点）少数基因没有TATA box.3）远上游启动元件（UPE/UAS）——决定转录频率，其走向不影响其功能.CAAT box：CCAAT -70~ -80 （类似于sextama box）;GC box：GGGCGG -80~-110
3.Enhancer（增强子）:真核生物中可提高邻近启动子利用率的顺式作用序列，其功能不受位置（上游或下游）和距离的影响。
增强子很可能通过影响染色质DNA-蛋白质的结构或改变超螺旋的密度而改变模板的整体结构，从而使得RNA pol更容易与模板DNA结合，起始基因转录。
Enhancer的功能：可增强转录起始效率（10~200倍甚至更高）；增强作用与其所处位置和与靶位点（promoter）的距离无关；其序列构成为DR，核心序列（G）TGGA/TA/TA/T（G）；
其增强作用有组织特异性（需要特定的蛋白质因子才能起作用）；其增强作用无基因专一性
增强子特点：远距离效应、无方向性、顺式调节、无物种和基因的特异性、具有组织特异性、有相位性、有的增强子可以对外部信号产生反应。
4.. 原核与真核生物mRNA的特征比较：
原核生物mRNA特征：①原核生物mRNA的半衰期短,易被降解②许多原核生物mRNA可能以多顺反子的形式存在——polycistron mRNA③ 原核生物mRNA的5’端无帽子结构，3’端没有或只有较短的poly A结构即mRNA不需要加工即可被翻译
真核生物mRNA特征：① 真核生物mRNA的5’端有“帽子”结构 ② 绝大多数真核生物mRNA具有多聚A尾巴 ；即需要加工：加帽/加尾/甲基化/剪接/编辑等3）半衰期长：不易被降解，受到一些因子的调控作用；通常是单顺反子结构——monocistron mRNA
5. 终止子是为RNApol提供转录终止信号的一段DNA序列，需要经过转录后形成茎环结构起作用.
终止子种类：1）不依赖ρ 因子的终止子(强终止子):IR（茎环结构）区rich G/C, 3’紧接着poly(U)结构——RNApol在terminator 处停顿,terminator与模板的结合力下降
2）依赖ρ 因子的终止子（弱终止子）:IR（茎环结构）区 G/C%减少,3’紧接着poly(U)结构减少或缺失
ρ因子：RNApol释放因子，结合mRNA 5’并向3’移动，当RNA pol 在terminator 处停顿时，ρ因子赶上并终止转录。具有NTPase活性。
终止子作用模型：穷追模型(P92)：当mRNA合成了~50Nt时， ρ因子结合mRNA5’端并水解ATP由5’向3’移动；当RNApol转录出terminator时，mRNA形成茎环结构，阻碍RNApol的移动；ρ因子赶上RNApol并终止转录
抗终止：基因表达调控的手段，作用方式：破坏终止位点RNA的茎环结构——attenuater;依赖蛋白质因子的抗终止作用——λ phage
如Trp-operon在Trp充足时转录提前终止（34配对形成终止子，Trp合成酶基因不能完全转录，造成翻译引起转录的提前终止）。 Trp-operon在Trp缺乏时，顺利起始转录（23配对转录正常进行）。
6.RNA的剪接（RNA splicing）：从mRNA前体分子中切除被称为内含子intron的非编码区，并使基因中被称为外显子exon的编码区拼接成成熟mRNA的过程。（ppt从mRNA, tRNA和rRNA分子中切除内含子）
内含子：可以转录，但在基因转录后，由这些间隔序列转录的部分经加工从初级转录本中被准确除去，才产生有功能的RNA 的DNA序列。
Exon (外显子)是真核生物基因的一部分，它在剪接 (Splicing)后仍会被保存下来，并可在蛋白质生物合成过程中被表达为蛋白质。
剪接：自我剪切 内含子分类 细胞内定位
I类内含子 细胞核，pre-rRNA (真核）,细胞器RNA，少数细菌
II类内含子 细胞器RNA，部分细菌
III类内含子 细胞器RNA
I类内元的剪接：G因子参与的自剪接过程。（边界为5′U-G 3 ′中部核心序列（ Central core strucature ）游离鸟苷（GMP、GDP、GTP）的核糖3’-OH首先发动亲核攻击，打断5’exon与intron5’的磷酸二酯键，游离的5端exon的3’-OH再次攻击3端的exon,并与其5’-P成二酯键。实质：转酯反应）
II类内元的剪接：索套切除，由II类intron内部A的糖基2’-OH攻击5端exon
（结构特点：1) 边界序列为5’↓GUGCG……YnAG↓；2) 有6个茎环结构；有分支点顺序（branch-point seguence）基本过程：1）无需鸟苷的辅助，但需镁离子的存在。2）分枝点A的2′-OH对5′端交界处的磷酸二酯键发动亲核进攻，产生了套索（lariat）结构（图13-31）；3）切下的外显子1其3′-OH继续对内含子3′端的交界序列进行亲核进攻，同时释放出套索状的内含子。）
补：内含子不一定是非编码序列！I类II类的某些内含子中含有开放阅读框，可产生具有三种功能的蛋白。即：核酸内切酶：在DNA的靶位点剪切，使内含子得以插入；反转录酶：涉及将内含子RNA变成DNA拷贝；成熟酶：从前体的RNA中切掉内含子的部分（使内含子的构象稳定）。
这些蛋白可使内含子（或以其原来的DNA形式，或作为RNA的DNA拷贝）移动（mobile），使内含子可插到一个新的靶位点，这个现象叫做归巢（homing）
剪接分类：Alternative splicing（可变剪接）即剪接过程中选择性的保留或去除hnRNA中的某些序列（可能是存在多个 polyA添加位点、或存在多个promoter位点；也可能是exon或intron的选择性保留）；trans splicing（反式剪接）分子之间的一种剪接方式：不同分子的exon相互连接形成新的分子——比较少见！
7. 限制与修饰
原核生物的限制与修饰系统是寄主控制的限制-修饰现象，作用、一是保护自身的DNA不受限制二是破坏外源DNA使之迅速降解。由两种酶完成：一叫修饰的甲基转移酶，二叫核酸内切限制酶restriction endonuclease。
限制与修饰的生物学意义：保护机制：降解外来DNA，同时为本身提供DNA合成的核苷酸前体参与基因交流、重组等
同裂酶（同位酶）：识别位点一样，但是切割位点可以相同也可以不同。
同尾酶：产生相同黏性末端，但是识别位点可能不一样。
真核生物的甲基化methylation: m5C频繁的有高度重复序列、呈簇基因、关闭的基因。
m5C 的不足导致基因表达相关；m5C的丰富导致基因关闭相关；m5C 的程度具有明显的组织，细胞的特异性(时空性)
m5C的功能 ：1. 复制修复：新生链的非甲基化为修复系统提供识别标记；2. 关闭某些基因的表达（暂时或长期）返祖现象：原来由于甲基化关闭的祖先基因通过去甲基化重新表达。奢侈基因的出现：甲基化的组织特异性使某些基因只在特定组织中表达。肿瘤的出现：甲基化关闭抑癌基因的表达。印迹基因的形成：在配子形成时出现差异甲基化区（DMR），导致后代具有某一亲本的突出特点。；3. m5C 与基因突变的关系 导致形成突变热点；4. m5C---甲基化是生物自我保护的机制 ；5. m5C-----使Z-DNA在体内趋于稳定状态
8. RNA的编辑editing：是某些RNA特别是mRNA前提的一种加工方式，如插入、删除或一些核苷酸残基，导致DNA所编码的遗传信息发生改变，因为经过编辑的mRNA序列发生了不同于模板DNA的变化。or（有些hnRNA剪接后 不能立刻用于翻译，还要进行某些碱基的添加、删除或替换——即RNA editing）
RNA的编辑的意义：校正作用、调控翻译、扩充遗传信息。
指导RNA指含有与编辑后产物mRNA相互补的核苷酸序列，但该RNA上存在一些未能配对的A，形成缺口，为插入U提供了模板，反应完成后guide RNA从mRNA上解离下来。
核酶ribozyme：能在缺失蛋白质的情况下催化特异性生化反应的RNA分子
RNA的再编码recoding:是RNA编码和读码方式的改变。
翻译translation:将mRNA链上的核苷酸从一个特定的起始位点开始，按每3个核苷酸代表一个氨基酸的原则，依次合成一条多肽链的过程。
密码子codon：

第四章 生物信息的传递（下）
1. 移码突变frameshift mutation：ORF改变（由于碱基的插入或缺失造成阅读框的改变）or见书P462由删去或插入一个核苷酸的“点突变”构成，突变位点之前的密码子不发生改变，但突变位点以后的所有密码子都发生改变，编码的氨基酸出现错误。
2. 密码子特点：1）遗传密码是三联体（triplet）密码(2)遗传密码无逗号（连续排列）(3)遗传密码是不重迭的(4)遗传密码具有通用性（某些体系如mt.例外)(5)遗传密码具有简并性(degeneracy ,synonyms) (6) 密码子有起始密码子和终止密码子起始密码子：AUG（有时也可是GUG或UUG ，P78）终止密码（标点密码子、无意义密码子）：UAA （赭石密码子）UAG （琥珀密码子）UGA （乳石密码子）(7) 反密码子中的“ 摆动”（wobble）
遗传密码的性质：①密码的连续性 ② 密码的简并性★ ③ 密码的通用性和特殊性
简并性(degeneracy）——一种aa有多种密码（同义密码）编码
——编码同一氨基酸信息的密码子合称密码子家族（codon family)
并不是codon family的每种codon的使用频率都一样的！
密码子多少不代表其实际出现频率；氨基酸有多个密码子各出现的频率不一样，有一定的偏好。
摆动假说(wobble hypothesis)是由Crick.F（1966年）提出的。
摆动性wobble hypothesis：当tRNA的反密码子与mRNA的密码子配对时前两对严格遵守碱基互补配对法则，但第三对碱基有一定的自由度可以“摆动”。摆动假说也称为三中读二（2 out of 3 reading）。
3. tRNA功能:解码遗传信息，运送氨基酸.
tRNA的二级结构和功能关系：1）受体臂（acceptor arm）或称氨基酸臂 :在3’端永远是4个碱基（XCCA）的单链区，在其末端有2’-OH或3’-OH，是被氨基酰化位点。此臂负责携带特异的氨基酸。2）TψC loop。此臂负责和核糖体上的rRNA 识别结合；3）反密码子臂(anticodon loop) :负责对密码子的识别与配对;4）D环 (DHU loop):双氢尿嘧啶环。负责和氨基酰tRNA聚合酶结合;5）额外环(extra loop):可变性大，从4 Nt到21 Nt不等----作为分类的依据（75%extra arm 碱基不多）
tRNA三级结构都呈L形，保留了二级结构中由于碱基互补而产生的双螺旋杆状结构，又通过分子重排创造了另一对双螺旋。受体臂和TψC臂的杆状区域构成第一个双螺旋，D臂和反密码子臂的杆状区域形成了第二个双螺旋，两个双螺旋上各有一个缺口。TψC臂和D臂的套索状结构位于L的转折点。所以受体臂顶端的碱基位于L的一个端点，反密码子臂的套索状结构生成了L的另一个端点。tRNA三级结构与AA-tRNA合酶队tRNA的识别有关。
tRNA三级结构主要由在二级结构中未配对碱基间形成氢键而引发的。
TRNA的种类：①起始tRNA和延伸tRNA（能特异的识别mRNA模板上的起始密码子的tRNA为起始tRNA其他tRNA统称为延伸tRNA）；② 同工tRNA：一种氨基酸可有多个密码子，因此有多个tRNA来识别这些密码子，即多个tRNA代表一种氨基酸，将几个代表相同氨基酸的tRNA称为同工tRNA ③ 校正tRNA：无义突变的校正tRNA通过改变反密码子区校正无义突变；错义突变的校正tRNA通过改变反密码子区的改变把正确的氨基酸加到肽链上，合成正常的蛋白质。
负密码子：
4. 核糖体ribisome多肽合成机器，是一个致密的核糖核蛋白颗粒，可以解离为两个亚基，每个亚基都含有亚基都含有一个相对分子量较大的rRNA和许多不同的蛋白分子。
核糖体的结构：核糖体大小亚基 、核糖体RNA（rRNAs：5srRNA、16srRNA、23srRNA、5.8srRNA）、核糖体蛋白。
核糖体的活性位点：mRNA结合位点(与mRNA和IF因子结合):30s亚基(S-D seq.)；P位点(肽酰基位点;结合fMet-tRNA和肽酰-tRNA):主要在50s亚基；A位点(氨酰基位点;结合氨酰-tRNA):主要在30s亚基；E位点(退出位点;结合脱酰tRNA):50s亚基；肽酰转移酶活性位点(将肽酰基转移到氨酰-tRNA上):23s rRNA。
１ 原核和真核生物核糖体的组成及功能
核糖体亚基 rRNAs 蛋白 RNA的特异顺序和功能
细菌
70S 50S 23S=2904b 31种(L1-L31） 含CGAAC与GTψCG互补
2.5×106D 5S=120b
66%RNA 30S 16S=1542b 21种(S1-S21) 16SRNA(CCUCCU)与S-D
顺序(AGGAGG)互补
哺乳动物
80S 60S 28S=4718b 49种 　　有GAUC与tRNAfMet的
　　　　　　　 5S=120b 　　　　　　　　　 TψCG互补
4.2×106D 5.8S=160b
60%RNA
40S 18S=1874b 33种 与Capm7G结合
多聚核糖体：在一个mRNA分子中结合一定数目的单位核糖体称为多聚核糖体。
5. 蛋白合成的生物学机制：蛋白合成包括氨基酸的活化，肽链的起始、延伸、终止以及新合成多肽链的折叠和加工。
氨基酸的活化：(1). AA 活化
AA + ATP + E* → AA -AMP-E + PPi E: AARS／氨酰tRNA合成酶
(2). 特异性的 tRNA 替换AMP
AA-AMP-E + tRNA → AA - tRNA + AMP +E
即：AA + tRNA+ ATP → AA - tRNA +AMP + PPI (消耗2ATP) 在ARS作用下完成
合成起始: 核糖体在mRNA5’-UTR装配（在IF因子的协助下）： 小亚基识别并结合mRNA5’-UTR；甲硫氨酰tRNA进入核糖体,并与起始密码配对；大亚基与小亚基相互结合
翻译起始因子：IF1:促进mRNA的结合及IF2的释放；IF2:促进fMet-tRNA的结合；IF3:促进核糖体大小亚基的解体。
延伸:（进位、转位、移位）在EF的作用下合成多肽(核糖体由mRNA5’向3’移动,多肽由N向C合成)即原核.:EF-Tu结合GTP和氨酰tRNA并进入核糖体A位点，然后水解释放；促使转位（形成肽键）；EF-G结合GTP并进入核糖体,水解GTP释放能量使核糖体向mRNA3’移动，空载tRNA退出核糖体
终止: 在RF(release factor释放因子)作用下识别终止密码，使核糖体解体，并终止多肽合成.
SD序列：几乎所有原核生物mRNA上都有一个5’-AGGAGGU-3’序列，这个富嘌呤区即SD序列，它与30S亚基上的16S rRNA 3’端的富嘧啶区序列5’=GAUCACCUCCUUA-3’互补。Or见书P450 存在原核生物起始密码子AUG上游7~12个核苷酸处的一种4~7个核苷酸保守片段，它与16srRNA3’端方向互补，所以可将mRNA起始密码子置于核糖体的适当位置以便起始翻译作用。
释放因子RF：
蛋白质前体的加工：① N端fMet或Met的切除 ② 二硫键的形成 ③ 特定氨基酸的修饰 ：磷酸化、糖基化、甲基化④ 切除新生肽链中的非功能片段：信号肽序列和切除部分肽段将无活性的前体转变成活性形式。
蛋白质的折叠：结构域是蛋白质折叠的基本单位，通常一个外显子就是一个结构域。蛋白质在体内的折叠需要一些蛋白质辅助——分子伴侣等 ，新生多肽一般先折叠成二级结构再进一步折叠成、盘绕成三级结构。错误的折叠会使其生物学功能受到影响或者丧失，严重者会引起疾病。
分子伴侣molecular chaperone概念：是一类能协助初生多肽正确完成非共价折叠又不参与该蛋白质结构组成的蛋白质. 作用机理------结合蛋白质折叠时暴露的疏水残基，使其不发生聚集 1、帮助初生多肽正确折叠 2、使错误折叠蛋白恢复正常或加速其降解3、协助蛋白质的运输 （不是该蛋白质最终的装配组件）
至少有两类：热休克蛋白、伴侣素 or分类：热激蛋白HSP、分子内伴侣蛋白、化学分子伴侣。
蛋白质转运：Ⅰ若某个蛋白质的合成和转运使同时发生则属于翻译-转运同步机制,如信号肽(signal sequence)；膜结合核糖体的合