Modern Molecular Biology
第一章 绪论
开放阅读框（open reading frame）：是指一组连续的含有三联密码子的能够翻译成多肽链的DNA序列。它由起始密码子开始，到终止密码子结束。
中心法则（central dogma）：由克里克首次提出的遗产信息的传递规律，该法则阐明了DNA复制、RNA转录以及翻译产生蛋白质在生命过程中的核心地位。 第二章：染色体与DNA
冈崎片段（Okazaki fragment）:是在DNA半不连续复制中产生的1000~2000个碱基的短的DNA片段，能被连接形成一条完整的DNA链。
DNA的半保留复制（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代DNA，另一条链则是新合成的，这种复制方式被称为DNA的半保留复制。
DNA的半不连续复制（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的、不连续的。
复制子（replicon）:单独复制的一个DNA单元被称为一个复制子，它是一个可移动的单位。一个复制子在任何一个细胞周期只复制一次。
复制叉（replication fork）：复制时，双链DNA要解开两股链分别进行DNA合成，所以复制起点呈叉子形式，被称为复制叉。
错配修复（mismatch repair）:是对DNA错配区的修复。通过母链甲基化原则找出区分母链与子链从而修正子链上错配的碱基。
切除修复（excision reprir）：DNA损伤的一种修复机制。直接切除受损伤的一段DNA片段，以其互补链为模板新合成DNA来取代切除的受损片段。
单顺反正mRNA：指只编码一个蛋白质的mRNA。
多顺反子mRNA(polycistronic messenger RNA);一种能作为两种或多种多肽链翻译模板的信使RNA，由DNA链上的邻近顺反子所界定。
重组修复（recombinant repair）:又被称为“复制后修复”，它发生在DNA复制之后。机体细胞对复制起始时尚未修复的DNA损伤部分可以先复制再修复，即先跳过该损伤部位，在新合成链中留下一个对应于损伤序列的缺口，该缺口由DNA重组酶来修复：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。大肠杆菌rec基因编码主要的重组修复系统。
C值矛盾（C-value paradox）：即C值反常现象。我们把一种生物单倍体基因组DNA的总量称为C值，指C值往往与种系的进化复杂性不一致的现象，即基因组大小与遗传复杂性之间没有必然的联系，某些较低等的生物C值却很大,如一些两栖类物种的C值甚至比哺乳动物的还大。由此推断，许多DNA序列可能不编码蛋白质，是没有生理功能的。
真核生物和原核生物DNA复制的区别:一，真核生物每条染色质上可以有多处复制起始点，而原核生物只有一个起始点。二真核生物染色体在全部完成复制前，各个起始点上的DNA复制不能再开始，而在快速生长原核生物中，复制起始点上可以连续开始新的复制。有多个复制叉。
证明DNA半保留复制的实验:梅瑟生-史达实验证明了DNA复制的半保留性质。氮是DNA的重要组成部分，氮14（14N）则是氮中最常见的同位素，而较重的氮15（15N）在自然界也可以独立存在，并不具有放射性，只是相对比重较大。实验首先将大肠杆菌培养在含有氮15的培养基之中数个世代，等这些细菌的DNA只含有氮15N之后，再放入含有
\\氮14的培养基中培养，培养1代后，抽取样本提取DNA，再采用氯化铯密度梯度离心法分析。结果发现提取的DNA样本分子密度从0代(重密度)至1代(中等密度)减少，位于氮15和氮14之间，DNA所含氮15及氮14的密度相等。如果复制为全保留，那么将只有氮15及氮14两种DNA的存在，因此实验结果将华森克里克的半保守复制模型首次获得分子水平的证明。
第三章：从DNA到RNA
启动子（promoter）:是基因转录起始所必需的一段DNA序列，是基因表达调控的上游顺式作用元件之一。
内含子(intron)：是一个基因中非编码DNA片段，它分开相邻的外显子。内含子是阻断基因线性表达的序列。
外显子(exon)：是真核生物基因的一部分，它在剪接后仍会被保存下来，并可在蛋白质生物合成过程中表达为蛋白质。
增强子(enhancer)：能使与它连锁的基因转录频率明显增加的DNA序列，因为它也能强化转录的起始，又称强化子。它们不是启动子的一部分。
衰减子（attenuator）：位于细菌操纵子上游的一段核苷酸序列，通过翻译前导肽控制DNA的转录。
沉默子（silencer）：可降低或抑制邻近基因启动子的一段DNA序列。 操纵子（operon）：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。
编码链（coding stand）：即有意义链（sense stand），指DNA双链中与mRNA序列(除T/U替换外)和方向相同的那条DNA链。
模板链（template stand）：即反义链（antisense stand），指DNA双链中能作为转录模板通过碱基互补配对原则指导mRNA前体合成的DNA链。
mRNA转录后的加工：mRNA前体分子需要通过三个修饰加工才能转化为成熟的mRNA。这三个修饰包括5'端加帽、3'端多聚腺苷酸化和RNA剪接，发生在细胞核中mRNA翻译之前。
a、5'端加帽。mRNA前体的加工包括了在其5'端加上7-甲基鸟苷（m7G），称之为“帽”。为了进行加帽，5'端的磷酸基团需要被去除，这是在磷酸酶的帮助下完成的；接着鸟苷转移酶催化产生具二磷酸的5'末端；带二磷酸的5'末端随后攻击GTP分子上的α磷原子，使得鸟嘌呤残基以5'5'三磷酸的连接方式加入5'端；然后在S-腺苷基蛋氨酸辅酶的作用下，将鸟嘌呤环上的N-7位置甲基化。这种类型的“帽”（只含m7G）被称为“帽0结构”（cap 0 structure）；而如果下游邻位核苷酸上的核糖也被甲基化，则为“帽1”，再下游的则为“帽2”??以此类推。其中，甲基基团是被加入到核糖的2'羟基上。这样的加帽加工保护了初级转录RNA免于被能够特异性切割3'5'磷酸二酯键的核糖核酸酶攻击降解。
b、3'端加polyA尾。剪切和多聚腺苷酸化，对于mRNA前体的3'端的加工包括了对3'端的切割以及随后加上的约200个腺嘌呤残基以形成多聚腺苷酸尾。当mRNA前体分子的3'端附近存在有多聚腺苷酸化信号序列（5'- AAUAAA-3'，其后通常还跟着5'-CA-3'序列），切割和腺苷酸化反应就会发生。另一个信号序列：GU富含序列，其通常位于mRNA前体分子的下游远端。在信号序列被合成后，两个多亚基蛋白质复合物，“剪切和多聚腺苷酸化特异性因子”（cleavage and polyadenylation specificity factor）和“剪切刺激因子”（cleavage stimulation factor），从RNA聚合酶II上转移到RNA分子上并与信号序列结合。随后，在加入更多的剪切因子和多聚腺苷酸聚合酶（PAP）后，形成一个更大的蛋白质复合物。这一复合物在RNA上对多聚腺苷酸化信号序列和GU富含序列之间的（5'-CA-3'）特征位点进行切割。然后，多聚腺苷酸聚合酶利用ATP为原料，从切割后生成的新的3'端加入约200
个腺嘌呤基团。多聚腺苷酸尾巴被合成后，多个多聚腺苷酸结合蛋白就可以结合上来，保护3'端，避免被核糖核酸酶降解。
c、剪去内含子拼接外显子。RNA剪接是将RNA上属于非编码区的内含子从RNA前体上除去并将剩余的外显子拼接在一起的加工过程。虽然大多数的RNA剪接发生在RNA前体完全合成并加帽后，许多外显子的剪接可以在转录过程中发生。剪接反应是由一个被称为剪接体（由一些识别位于mRNA前体序列中的剪接位点的蛋白质和小核RNA分子聚合而成）的蛋白质复合物来进行催化的。许多mRNA前体，包括编码抗体的mRNA，都能够以多种方式被剪接，以产生各种编码不同蛋白质序列的成熟mRNA；这样一种剪接加工被称为选择性剪接，其目的是从有限的DNA序列中生成大量不同的蛋白质。
RNA的编辑、编码及化学修饰：p108-p112 第四章：从mRNA到蛋白质 第五章遗传密码的性质：
连续性:起始密码子决定了所有后续密码子的位置，说明三联体密码是连续的。 简并性:许多氨基酸有多个密码子，对应于同一氨基酸的密码子称为同义密码子。 摆动性：密码自语反密码子的相互作用。（摆动假说：在密码子与反密码子的配对中，前两对严格遵守碱基配对原则，第三对碱基有一定的自由度，可以摆动，因而使某些tRNA可以识别1个以上的密码子。）
通用性：遗传密码无论在体内还是体外，对病毒，细菌，动物还是植物而言都是通用的，所以具有通用性。
为什么需要这样的特性，意义何在（从生物进化的角度）：
错义突变（missense mutation）:由于结构基因中某个核苷酸的变化使一种氨基酸的密码变成另一种氨基酸的密码。
无义突变（nonsense mutation）：在DNA序列中任何导致编码氨基酸的三联密码子转变为终止密码子（UAG、UAA、UGA）的突变，它使蛋白质合成提前终止，合成无功能的或无意义的多肽。
同义突变（same sense mutation）：碱基置换后，虽然每个密码子变成了另一个密码子，但由于密码子的简并性，因而改变前、后密码子所编码的氨基酸不变，故实际上不会发生突变效应。
DNA复制与转录的异同点
相同点：都以DNA为模板；都遵循碱基互补配对原则；主要在细胞核内进行。 不同点：a时间不同。复制在细胞分裂的间期，转录发生在个体生长发育的整个过程。b模板不同。复制以DNA双链为模板，转录以DNA的一条链为模板。c、原料不同。复制的原料为4种脱氧核苷酸，转录的原料为4种核糖核苷酸。d、酶不同。复制所用的酶为DNA聚合酶，而转录所用的酶为RNA聚合酶。e、模板去向不同。复制的模板分别进入2个子代DNA分子中，转录的模板恢复原样，与非模板链重新绕成双螺旋结构。f、特点不同：复制的特点是半保留复制，边解旋边复制，转录的特点是边解旋边转录，转录后的DNA仍然恢复原来的双链结构。g、产物不同。复制的产物是2条双链DNA,转录的产物是1条单链RNA。h、信息传递不同。复制是由DNA到DNA，转录是由DNA到RNA。
DNA转录和蛋白质合成的比较:
朱玉贤版分子生物学学习笔记
