正文 第1章 生物化學(五)(3 / 3)

【知識點】mRNA轉錄後加工原核mRNA轉錄產物主要經RNA酶切割成幾個單順反子。真核生物是單順反子mRNA,轉錄前體為非均一核RNA(hnRNA),其加工過程包括:

①在5′端加上m7GpppmNp-的帽子結構,它在翻譯起始過程中起作用。②切去3′端多餘核苷酸,由聚合酶促進在3′端加多聚腺苷酸(polyA)尾。polyA尾可增加mRNA穩定性及翻譯模板活性。

真核結構基因若幹編碼區被非編碼區分隔而連續鑲嵌,稱為斷裂基因。編碼氨基酸的序列稱外顯子,插入的非編碼序列稱內含子。mRNA前體需經過剪接,除去內含子使外顯子序列相互連接,多種酶及snRNA參與剪接。mRNA前體部分堿基需經化學修飾,如甲基化。

【知識點】rRNA轉錄後加工:真核rRNA基因為高度重複序列,轉錄產物45SrRNA是三種rRNA前體,先剪切生成18SrRNA,餘下部分再剪切產生5.8S和28SrRNA。rRNA加工還有甲基化修飾。

【知識點】以mRNA為直接模板合成多肽鏈的過程稱蛋白質的生物合成,又稱翻譯。

【知識點】參與蛋白質生物合成的物質除各種RNA、氨基酸、核糖體外還有相應酶、蛋白因子、GTP、ATP等能量物質、無機離子。

【知識點】mRNA作為合成多肽鏈的直接模板。mRNA沿5′到3′方向從AUG開始三個堿基組成一個遺傳密碼,遺傳密碼的特點有:①連續性;②簡並性;③擺動性;④通用性。

【知識點】蛋白質合成與醫學的關係:

分子病:DNA損傷或突變通過轉錄、翻譯合成異常酶與蛋白質,導致機體結構或代謝功能障礙引起先天性疾病稱分子病。例如鐮刀形紅細胞貧血就是一種典型的分子病。

抗生素對翻譯的抑製作用:多種抗生素、毒素作用於不同環節,阻斷細菌或腫瘤細胞的蛋白質合成而發揮作用。如氯黴素能與原核生物的大亞基結合而阻斷翻譯的延長過程,鏈黴素和卡那黴素能與原核生物的小亞基結合而引起讀碼錯誤。

基因表達調控

【知識點】基因表達是DNA結構基因中遺傳信息通過轉錄和翻譯合成蛋白質的整個過程。而rRNA和tRNA基因隻轉錄為RNA。

【知識點】基因表達調控的意義:生物體通過基因表達及調控調節代謝與蛋白質的生物功能,既為適應環境變化也是控製生長、發育、分化的需要。

【知識點】基因表達的時空性:

時間或階段特異性:生物體在生長、發育等特定環境,特定基因產物表達嚴格按特定時間順序發生,稱時間特異性。而多細胞生物在各不同發育階段相應基因按時間順序表達或關閉,稱階段特異性。

空間或組織特異性:生物體在發育、分化特定時期,不同基因產物在不同組織中並不平均分布,而按一定空間順序出現,稱基因表達的空間特異性,又稱組織特異性。

【知識點】基本的基因表達:生物體某些基因產物在整個生命過程中是必需,其編碼基因在幾乎所有細胞中持續表達,屬於基本的基因表達,這類基因稱管家基因。管家基因的表達水平受內外環境因素影響較小,因此,將這類基因表達稱為組成性基因表達。

【知識點】特定環境使某些基因表達水平增高的過程稱誘導,而這類基因稱可誘導基因。使某些基因表達水平降低的過程稱阻遏,這類基因是可阻遏的。

【知識點】基因表達的多級調控:生物體基因表達可在多級水平上進行調控,包括基因活化、轉錄起始、轉錄後加工、mRNA降解、翻譯及翻譯後加工。

【知識點】在基因表達的多級調控中,轉錄起始(轉錄激活)是最重要的調控點,對mRNA轉錄的調控是基因調控的核心環節,其基本要素包括:

DNA調節序列:指DNA中有調節功能的特異核苷酸序列。原核生物的DNA調節序列包括啟動子和操縱基因。啟動子是RNA聚合酶(RNApol)結合部位;操縱基因是阻遏蛋白或激活蛋白結合位點,結合後可影響RNApol與啟動子結合或沿模板移動。真核生物中具有調節功能的DNA序列稱順式作用元件。真核調節元件還有增強子、抑製子等。

調節蛋白因子:原核細胞調節蛋白包括:①特異因子;②阻遏蛋白;③激活蛋白。真核基因轉錄調節蛋白稱轉錄因子,可分為基本轉錄因子、增強子結合因子及轉錄抑製因子三類。可由某一基因表達後,通過DNA-蛋白質或蛋白質-蛋白質相互作用調控另一基因的轉錄。激活蛋白的正性調節作用在真核基因表達調控中普遍存在。

RNA聚合酶:DNA調節元件和調節蛋白都是通過影響RNApol活性來發揮調控作用。

【知識點】原核基因表達調控(乳糖操縱子):大腸杆菌乳糖操縱子中3個結構基因編碼利用乳糖的酶係,上遊為操縱基因(o)和啟動子(p),上遊遠處有阻遏物基因(i)。

【鏈接】i基因表達阻遏蛋白,無乳糖時阻遏蛋白結合封閉操縱基因,可阻斷RNApol的轉錄。供應乳糖時,乳糖作為誘導劑結合阻遏蛋白,使它變構失去結合o區能力,RNApol轉錄結構基因,細菌表達可利用乳糖酶係,為可誘導的負性調控。

【知識點】

順式作用元件可影響自身基因表達活性的DNA序列,包括啟動子、真核基因增強子和抑製子。

表達調控反式作用因子通過與特異的順式作用元件相互作用反式調節另一基因轉錄的蛋白質,包括基本轉錄因子和特異轉錄因子信息物質、受體與信號轉導。

【知識點】細胞信息物質:從現代信息傳遞的觀點,激素是多細胞生物在細胞間信息傳遞的一種化學信使。它可通過內分泌、旁分泌、自分泌等不同方式產生並影響靶細胞。

【知識點】細胞信息物質的分類:

根據激素的化學結構可分為四類:①肽類激素;②胺類激素;③類固醇激素;④花生四烯酸衍生物(局部作用激素,不進入血循環)。

根據受體分布分為膜受體激素及細胞內受體激素。

【知識點】受體可分為細胞膜受體和胞內受體兩大類。

【知識點】鳥苷酸結合蛋白簡稱G蛋白,亦稱GTP結合蛋白,分為介導7次跨膜受體信號轉導的異源三聚體G蛋白和低分子量G蛋白兩類。

【知識點】G蛋白的共同特點是結合的核苷酸為GTP時處於活化形式,作用於下遊分子使相應信號途徑開放。