药学分子生物学 · 免费试读
备考精编（系统复习版）（节选）
一、基本概念
转录 (transcription) ：
生物体以DNA为模板合成RNA的过程 。
DNA
转录
参与转录的物质
原料：NTP (ATP, UTP, GTP, CTP)
模板：DNA
酶：RNA聚合酶
其他蛋白质因子
RNA合成方向：5'→3'
RNA链的延伸图解
模板链（有意义链）
编码链（反义链）
复链
解链
3′
5′
RNA-DNA杂交螺旋
延长部位
新生
RNA
5′
聚合酶的移动方向
转录空泡(transcription bubble):
第一节 原核生物转录
- DNA聚合酶在启动DNA链延长时需要引物存在，而RNA聚合酶不需要引物就能直接启动RNA链的延长。
- 原核生物RNA聚合酶能直接与模板DNA的启动序列结合而启动转录。
一、原核生物转录酶及相关因子
（一）原核生物RNA聚合酶
● 原核生物RNA聚合酶（大肠杆菌为例）
全酶=核心酶+ σ 因子
大肠杆菌RNA聚合酶的组成分析
| 亚基 | 基因 | 相对分子量 | 亚基数 | 组分 | 功能 |
|---|---|---|---|---|---|
| α | rpoA | 36500 | 2 | 核心酶 | 决定哪些基因被转录 |
| β | rpoB | 151000 | 1 | 核心酶 | β和β'共同形成RNA合成的活性中心 |
| β' | rpoC | 155000 | 1 | 核心酶 | |
| ω | ? | 11000 | 1 | 核心酶 | ? |
| σ | rpoD | 70000 | 1 | σ因子 | 存在多种σ因子，辨认起始位点 |
σ的作用负责模板链的选择和转录的起始它是酶的别构效应物，可以极大的提高RNA聚合酶对启动子区DNA序列的亲和力。
在某些细菌内含有能识别不同启动子的σ因子，以适应不同生长阶段的要求，调控不同基因转录的起始。
如大肠杆菌：
σ⁷⁰ 辨认典型转录起始点的蛋白质
σ³² 辨认热休克基因起始点的蛋白质
- 原核生物RNA聚合酶的活性，可被某些抗生素特异性的抑制。
- 如抗结核分枝杆菌药物利福平或利福霉素专一性的结合β亚基。
（二）原核生物转录相关因子
■ 因子：
-
ρ因子是由相同亚基组成的六聚体蛋白质，亚基分子量46kD。
-
ρ因子能结合RNA，又以对poly C的结合力最强。
-
ρ因子还有ATP酶活性和解链酶(helicase)的活性。
-
2.其他因子 还有一些蛋白参与、调节转录终止。 如nusA蛋白协助RNA聚合酶识别某些特征性的终止位点。他们的共性是：所识别的终止信号位于新合成的RNA分子中，而并非在DNA模板上。
二、原核生物转录过程
- 转录的起始（模板识别、转录起始）
- 转录的延伸
- 转录的终止
（一）原核生物的转录起始：
- 模板的识别：RNA聚合酶全酶结合到DNA的启动子上启动转录
调控序列 结构基因
5′ RNA-pol 3′ 3′ 5′
RNA聚合酶结合模板DNA的部位，称为启动子(promoter)。是控制转录的关键部位。
UP element -35 Region Spacer -10 Region Spacer RNA start +1 Consensus sequence NNAAA[疑似：AA]TTT[疑似：TT]TTTNNAAAAANN N TTGACA N₁₇ TATAAT N₆ rrnB P1 AGAAAAATTATTTTAAATTTCCT N GTGTCA N₁₆ TATAAT N₈ A trp TTGACA N₁₇ TTA ACT N₇ A lac TTTACA N₁₇ TATGTT N₆ A recA TTGATA N₁₆ TATAAT N₇ A araBAD CTGACG N₁₈ TACTGT N₆ A 大肠杆菌RNA聚合酶全酶所识别的启动子区 T₈₅ T₈₃ G₈₁ A₆₁ C₆₉ A₅₂ T₈₉ A₈₉ T₅₀ A₆₅ A₁₀₀
转录起始点
启动子 Probnow盒子
编码链 AACTGT ATATTA
模板链 TTGACA TATAAT
-35 -10
转录区
+1
5’ RNA 5’
转录起点 与新生RNA链第一个核甘酸相对应DNA链上的碱基。
Probnow盒子：酶的紧密结合位点（富含AT碱基，利于双链打开）
TTGACA区：提供了RNA聚合酶全酶识别的信号
原核典型启动子的结构
-35
-10 转录起点
考场背诵速记版（节选）
-
模板的识别：RNA聚合酶全酶结合到DNA的启动子上启动转录
调控序列 结构基因5′ RNA-pol 3′ 3′ 5′
RNA聚合酶结合模板DNA的部位，称为启动子(promoter)。是控制转录的关键部位。
UP element -35 Region Spacer -10 Region Spacer RNA start +1 Consensus sequence NNAAA[疑似：AA]TTT[疑似：TT]TTTNNAAAAANN N TTGACA N₁₇ TATAAT N₆ rrnB P1 AGAAAAATTATTTTAAATTTCCT N GTGTCA N₁₆ TATAAT N₈ A trp TTGACA N₁₇ TTA ACT N₇ A lac TTTACA N₁₇ TATGTT N₆ A recA TTGATA N₁₆ TATAAT N₇ A araBAD CTGACG N₁₈ TACTGT N₆ A 大肠杆菌RNA聚合酶全酶所识别的启动子区 T₈₅ T₈₃ G₈₁ A₆₁ C₆₉ A₅₂ T₈₉ A₈₉ T₅₀ A₆₅ A₁₀₀
转录起始点
启动子 Probnow盒子
编码链 AACTGT ATATTA
模板链 TTGACA TATAAT
-35 -10
转录区
+1
5’ RNA 5’
转录起点 与新生RNA
-
原核生物转录起始过程：
■ 转录起始过程： -
RNA 聚合酶与模板结合。
-
DNA 双链局部解开
-
在 RNA 聚合酶作用下发生第一次聚合反应，形成转录起始复合物：
$5'-\text{pppG}-\text{OH} + \text{NTP} \rightarrow 5'-\text{pppGpN}-\text{OH}3' + \text{ppi}$四磷酸二核苷酸
（二）原核生物转录延长
● （大肠杆菌）σ亚基脱落，RNA-pol聚合酶核心酶变构，与模板结合松弛，沿着DNA模板前移； ● 在核心酶作用下，NTP不断聚合，RNA链不断延长。 (NMP)ₙ + NTP → (NMP)ₙ₊₁ + PPi
RNA链的延伸图解
模板链（有意义链）
编码链（反义链）
复链
解链
3′
5′
RNA-DNA杂交螺旋
延长部位
新生
RNA
5′
聚合酶的移动方向
转录空泡(transcription bubble):
原核生物转录过程中mRNA的羽毛状现象
这种形状说明：
（三）原核生物转录终止
转录终止指RNA聚合酶在DNA模板上停 顿下来不再前进，转录产物RNA链从转录复 合物上脱落下来。
■ 原核生物（大肠杆菌）依据是否需要蛋白质 因子的参与，转录终止分为：
- 依赖Rho 因子的转录终止
- 非依赖Rho因子的转录终止
-
依赖ρ因子的转录终止
-
Rho因子与RNA转录产物结合后，ρ因子和RNA聚合酶均发生构象变化
-
解螺旋酶活性使DNA/RNA杂化双链拆离
RNA 聚合酶 沿模板移动p 因子依附在 RNA 链的 5' 端
p 因子沿 RNA 链运动， 跟踪聚合酶
p 因子赶上在终止位点 暂停的聚合酶
终止 三元复合物解体
图 3-11 p 因子参与的 RNA 合成终止模式
-
非依赖ρ因子的终止（强终止子—内部终止子）
终止位点上游一般存在一个富含GC碱基的二重对称区，RNA形成发夹结构；在终止位点前面有一段由4-8个A组成的序列，RNA的3'端为寡聚U
Two-fold symmetry
Template (DNA) 5' CCCAGCCCGCCTAATGAGCGGGCTTTTTTTTGAACAAAA 3' 3' GGGTCGGGCGGATTACTCGCCCCGAAAAAAAAACTTGT TTT 5'
Transcript (RNA) 5' CCCAGCCCGCCUA AUGAGCGGGCUUUUUUUU-OH 3'
Transcript folded to form termination hairpin
Mutations C-G A U ← G-C Mutations A ← C-G → A U ← C-G → A U C C-G → A U G-C
5'-CCCA-UUUUUUUU-OH 3' ↓ G Deletion
发夹式结构和寡聚U的共同作用使RNA从三 元复合物中解离出来。
RNA-pol
5' 3' 5' pppG…… 3' 5'
题库训练版（节选）
1. 拓展练习
大肠杆菌 DNA 连接酶可以连接什么类型的末端？
A. 只能连接粘性末端 B. 可以连接粘性末端和平末端 C. 不能连接任何末端 D. 只能连接平末端
答案：A
2. 拓展练习
反义核酸通过什么原理与目的靶序列核酸结合？
A. 碱基配对的原理 B. 碱基互斥的原理 C. 碱基排斥的原理 D. 碱基互补的原理
答案：D
3. 拓展练习
质粒是多数细菌和某些真核生物细胞的什么分子？
A. 染色体内的单链线状 DNA 分子 B. 染色体外的双链环状 DNA 分子 C. 染色体外的单链环状 RNA 分子 D. 染色体内的双链线状 RNA 分子
答案：B
4. 拓展练习
解开一对碱基需要多少分子的 ATP？
A. 4分子 ATP B. 2分子 ATP C. 1分子 ATP D. 3分子 ATP
答案：B
5. 拓展练习
RNA聚合酶Ⅱ的最大亚基称为什么？
A. RBP2 B. RBP1 C. RBP4 D. RBP3
答案：B
6. 拓展练习
RNA聚合酶在起始转录时需要什么参与作用？
A. 一些辅助因子（糖类） B. 一些辅助因子（核酸） C. 一些辅助因子（蛋白质） D. 一些辅助因子（脂质）
答案：C
7. 拓展练习
序列1转录后立即翻译成的前导肽含有多少个氨基酸？
A. 13 B. 15 C. 12 D. 14
答案：D
8. 拓展练习
光复活酶的分子量是多少？
A. 36KDa B. 34KDa C. 35KDa D. 37KDa
答案：C
9. 拓展练习
细菌在什么情况下首先利用葡萄糖？
A. 只有葡萄糖单独存在时 B. 若有葡萄糖或葡萄糖/乳糖共同存在时 C. 若有葡萄糖或乳糖共同存在时 D. 只有乳糖存在时
答案：B
10. 拓展练习
药学分子生物学由于什么渗入到药学研究领域，从而使药物学研究模式发生变化？
A. 分子生物学的新理论、新技术渗入到化学研究领域 B. 分子生物学的新理论、新技术渗入到医学研究领域 C. 分子生物学的新理论、新技术 D. 分子生物学的新理论、新技术渗入到物理学研究领域
答案：C
11. 拓展练习
RISC切割目标RNA后，由细胞中的哪种酶进一步降解RNA？
A. 核酸酶 B. 脂酶 C. 糖酶 D. 蛋白酶
答案：A
12. 拓展练习
外源目的基因的转录系统包括哪些组成部分？
A. 启动子、转录终止子、抑制物基因 B. 启动子、翻译起始密码子、翻译终止密码子 C. 启动子、转录终止子、SD 序列 D. 启动子、复制子、选择标记
答案：A
13. 拓展练习
DNA复制开始时，总是从某一特定的位置起始，这个位置被称为复制起点，用ori或0表示，该位置的长度范围是多少？
A. 几万到几十万个bp B. 几千到几万个bp C. 几百到几千个bp D. 几十到几百个bp
答案：D
14. 拓展练习
RF3 能刺激哪些因子的活性？
A. RF2、RF4 B. RF2、RF3 C. RF1、RF3 D. RF1、RF2
答案：D
15. 拓展练习
主要涉及的假说有几个？
A. 两个 B. 四个 C. 三个 D. 五个
答案：A
16. 拓展练习
DNA复制过程中聚合酶依赖的产物是什么？
A. 单链 B. 四链 C. 双链 D. 三链
答案：A
17. 拓展练习
RNA 聚合酶 I 的远启动子位于哪个区间？
A. -160—-40 B. -165—-40 C. -165—-50 D. -165—-30
答案：B
18. 拓展练习
着丝粒/主缢痕所含 DNA 大约是多少？
A. 140bp B. 120bp C. 150bp D. 130bp
答案：D
19. 拓展练习
真核生物转录后调控包括以下哪一项？
A. mRNA前体的剪接和加工 B. mRNA前体的剪接和翻译 C. mRNA前体的翻译和加工 D. mRNA前体的剪接和运输
答案：A
20. 拓展练习
细胞周期的中期阶段，染色体的着丝点排列在哪里？
A. 都排列在细胞膜上 B. 都排列在细胞核上 C. 都排列在赤道板上 D. 都排列在细胞质上
答案：C
21. 拓展练习
转录过程中合成的分子是？
A. 双链 RNA 分子 B. 单链 RNA 分子 C. 双链 DNA 分子 D. 单链 DNA 分子
答案：B
全题目阅读版（节选）
1.
mRNA的剪接
hnRNA: 核内的初级mRNA称为杂化核RNA 或非均一核RNA (heterogeneous nuclear RNA)
- 分子量比mRNA 大几倍、几十倍；
- 核酸序列实验 mRNA来自hnRNA，但去掉中间相当部分片段；
- 核酸杂交实验 hnRNA与DNA模板完全配对，mRNA 与DNA模板部分配对。
根据上述实验结果，20世纪70年代提出：
断裂基因(splite gene)
真核生物的结构基因由若干编码区和非编码区相间排列而成，因编码区不连续，称断裂基因。
[疑似：A] [疑似：B] [疑似：C] [疑似：D]
编码区 A、B、C、D
外显子(exon)和内含子(intron)
分别代表基因的编码和非编码序列
- 外显子
在断裂基因及其初级转录产物上出现，并表达为成熟RNA的核酸序列。
- 内含子
隔断基因的线性表达而在剪接过程中被除去的核酸序列。
地中海贫血病人的 珠蛋白基因，1/4 的核苷酸突变发生在内含子
Gene: Start of transcription Intron 1 Exon 1 Exon 2 Intron 2 Exon 3 Transcription Primary transcript: Intron 1 Exon 1 Exon 2 Intron 2 Exon 3 Splicing Mature transcript: Exon 1 Exon 2 Exon 3
GU—AG法则（chambon法则）：大多数内含子都以 GU为5'端起始，以AG为3' 端末尾，5' GU......AG 3' 称为剪接接口或边界序列 内含子内部的部分保守序列也可能参与内含子的剪切 如：3'端AG附近有一段富含嘧啶的区域 5'端有一保守序列GUPuAGU 发生分叉剪接的核mRNA内含子3'端上游18-50核苷酸处，存在保守区，其中的A绝对保守，且具有2'—OH，是参与形成分叉剪接中间物的特定腺嘌呤。（分支点的序列）
内含子功能
2.
核移植法
条件性基因敲除 （conditional gene knockout: 是一种将目标基因的敲除限制在某一特定的组织、细胞或发育的特定阶段的特殊的基因敲除方法。
第26页, 共26页 药学分子生物学总结****绪论 分子生物学：是在分子水平上研究生命现象的科学，是现代生命科学的“共同语言”，核心内容是通过对生物的物质基础核酸、Pr、E 等生物大分子的结构、功能及其相互作用等的研究阐明生命分子基础从而探索生命的奥秘。 一 核酸的分子结构、性质和功能 核酸的变性：指核酸双螺旋氢键的断裂，变成单键并不涉及共价键的断裂。
Tm: 将 DNA 双螺旋失去一半时的温度称为该 DNA 的~。
核酸的复性：变性 DNA 在适当的条件下又可使两条彼此分开的链自发重新缔合成为双螺旋结构的过程称为核酸的复性。
核酸的杂交：序列互补的单链 RNA 和 DNA/DNADNA/RNARNA 根据碱基互补借助氢键相连而形成双链杂交分子的过程。
杂交分子: 两条链来源不同的已复性的 DNA 分子。
反义核酸：根据碱基互补的原理,利用人工合成或细胞中天然存在的 DNA 或 RNA 片段(或其化学修饰的衍生物)与目的靶序列核酸结合,通过空间位阻作用或诱导 RNAase 活性的降解作用，在复制、转录、剪接、mRNA 转运及翻译等水平上，抑制或封闭目的靶基因的表达。
RNA 干扰：正义链和反义链 RNA 组成的长约 21–25bp 的双链 RNA 可有效抑制靶基因的表达的现象.
小干扰 RNA：一条短小的单链 RNA 与一条 mRNA 的互补区发生碱基配对作用，从而阻遏这条 mRNA 的表达，具有这种作用的短小单链 RNA 称为小干扰 RNA。
MicroRNA：是一种大小约 21-25 个碱基的单链小分子 RNA，是由具有发夹结构的约 70—90 个碱基大小的单链 RNA 前体经过 Dicer 酶加工后生成。 DNA 的结构与功能 一级结构：DNA 的基本组成单位，物种差异根本原因；二:双螺旋模型,两条脱氧核苷酸链以反向平行，碱基堆积力氢键离子键，活性B〉A>>Z；三：超螺旋、三链DNA①第三股碱基可与 Watson—Crick 碱基对中的嘌呤碱形成 Hoogsteen 配对②和寡嘌呤核苷酸间同向平行③可来自分子内或分子间、拓扑异构酶 I 一条链产生切口使松弛无需 ATP/II 两条链使超螺旋化需 ATP。
功能：生物遗传信息的携带者，遗传变异的物质基础，与生物信息传递及蛋白质的生物合成密切相关。 RNA 的结构与功能 一级：AUGC；二：茎—环结构；三：单链、环状结构、双螺旋相互作用。
功能:遗传物质；转录；转运识别；催化①mRNA 转录 Pr 翻译的模板②tRNA 转运 Aa 识别③rRNA 构成核糖体 Pr 合成场所（5、16、23s/5、5.8、18、28s)④sRNA（snRNA 参与 hnRNA 剪切、转运；U—snRNA；gRNA 对 mRNA 前体分子的编辑起指导作用)⑤对基因表达和细胞功能有调节作用 miRNA、siRNA⑥催化活性—酶⑦携带遗传信息-RNAV. 核酸的分子杂交的原理 核酸的变性与复性。
小 RNA 的在药物研究中的应用 靶实验→siRNA→RNAi 药物 ep.老年视黄斑退化、肌肉萎缩性侧索硬化症、类风湿性关节炎、 肥胖症。
二 染色质、染色体、基因和基因组
顺反子：在反式结构中不能互补的各个突变位点在染色体上所占的一个区域就叫一个～。 等位基因：染色体同一基因座上同一基因的不同突变型。 复等位基因：某个基因座上不同等位基因的总数超过一对，被称为～如人血型基因。 野生型基因：在自然群体中往往有一种占多数的(被视为正常)等位基因称为～。