2017公衛(wèi)執(zhí)業(yè)醫(yī)師生物化學(xué)考點(diǎn)

　　生物化學(xué)是運(yùn)用化學(xué)的理論和方法研究生命物質(zhì)的邊緣學(xué)科。其任務(wù)主要是了解生物的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)及生命過程中各種化學(xué)變化。下面是應(yīng)屆畢業(yè)生小編為大家搜索整理了2017公衛(wèi)執(zhí)業(yè)醫(yī)師生物化學(xué)考點(diǎn)，希望對大家考試有所幫助。

　　RNA的生物合成

　　RNA的生物合成包括轉(zhuǎn)錄和RNA的復(fù)制。

　　轉(zhuǎn)錄(transcription)：以一段DNA的遺傳信息為模板，在RNA聚合酶作用下，合成出對應(yīng)的RNA的過程，或在DNA指導(dǎo)下合成RNA。

　　轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物：mRNA 、rRNA、 tRNA、小RNA

　　除某些病毒基因組RNA外，絕大多數(shù)RNA分子都來自DNA轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物。

　　轉(zhuǎn)錄研究的主要問題：

　�、賀NA聚合酶 ②轉(zhuǎn)錄過程 ③轉(zhuǎn)錄后加工 ④轉(zhuǎn)錄的調(diào)控

　�、賬③是基本內(nèi)容，④是目前研究的焦點(diǎn)，轉(zhuǎn)錄調(diào)控是基因調(diào)控的核心。

　　轉(zhuǎn)錄與DNA復(fù)制的異同：

　　相同：要有模板，新鏈延伸方向5’→3’，堿基的加入嚴(yán)格遵循堿基配對原則。

　　相異：①復(fù)制需要引物，轉(zhuǎn)錄不需引物。

　�、谵D(zhuǎn)錄時，模板DNA的信息全保留，復(fù)制時模板信息是半保留。

　�、坜D(zhuǎn)錄時，RNA聚合酶只有5’→3’聚合作用，無5’→3’及3’→5’外切活性。

　　轉(zhuǎn)錄是基因表達(dá)的第一步，也是最關(guān)鍵的一步。

　　基因表達(dá)的終產(chǎn)物：①RNA ②蛋白質(zhì)

　　轉(zhuǎn)錄過程涉及兩個方面

　�、賀NA合成的酶學(xué)過程

　　②RNA合成的起始信號和終止信號，即DNA分子上的特定序列。

　　DNA正鏈：與mRNA序列相同的DNA鏈。

　　負(fù)鏈：與正鏈互補(bǔ)的DNA鏈。

　　轉(zhuǎn)錄單位的起點(diǎn)核苷酸為+1，起點(diǎn)右邊為下游(轉(zhuǎn)錄區(qū))，轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)左側(cè)為上游，用負(fù)數(shù)表示：-1，-2，-3。

　　DNA指導(dǎo)的RNA合成(轉(zhuǎn)錄)

　　RNA鏈的轉(zhuǎn)錄，起始于DNA模板的一個特定位點(diǎn)，并在另一位點(diǎn)終止，此轉(zhuǎn)錄區(qū)域稱為一個轉(zhuǎn)錄單位。一個轉(zhuǎn)錄單位可以是一個基因(真核)，也可以是多個基因(原核)。

　　基因的轉(zhuǎn)錄是有選擇性的，細(xì)胞不同生長發(fā)育階段和細(xì)胞環(huán)境條件的改變，將轉(zhuǎn)錄不同的基因。

　　轉(zhuǎn)錄的起始由DNA上的啟動子區(qū)控制，轉(zhuǎn)錄的終止由DNA上的終止子控制，轉(zhuǎn)錄是通過DNA指導(dǎo)的RNA聚合酶來實(shí)現(xiàn)的。

　　一、 RNA聚合酶

　　RNA合成的基本特征

　　①底物：NTP(ATP、GTP、CTP、UTP)

　　②RNA鏈生長方向：5’→3’

　�、鄄恍枰�物

　　④需DNA模板

　　反應(yīng)：

　　1、 E.coli RNA聚合酶(原核生物)

　　E.coli和其它原核細(xì)胞一樣，只有一種RNA聚合酶，合成各種RNA(mRNA、tRNA、rRNA)。

　　一個E.coli細(xì)胞中約有7000個RNA聚合酶分子，在任一時刻，大部分聚合酶(5000左右)正在參與RNA的合成，具體數(shù)量依生長條件而定。

　　E.coli RNA聚合酶全酶|(holoenzyme)分子量46萬Da，由六個亞基組成，α2ββ’ σω，另有兩個Zn2+。

　　無σ亞基的酶叫核心酶，核心酶只能使已開始合成的RNA鏈延長，而不具備起始合成活性，加入σ亞基后，全酶才具有起始合成RNA的能力，因此，σ亞基稱為起始因子。

　　E.coli RNA聚合酶各亞基的大小與功能：

　　亞基 亞基數(shù) 分子量(KD) 基因 功能

　　β’ 1 160 rpoC 模板DNA結(jié)合

　　β 1 150 rpoB 與核苷酸結(jié)合，起始和催化部位。

　　σ 1 70 rpoD 起始識別因子

　　α 2 37 rpoA 與DNA上啟動子結(jié)合

　　ω 1 不詳

　　不同的細(xì)菌，β’、β、α亞基分子量變化不大，σ亞基分子量變化較大，44KD~92KD。

　　σ亞基的功能：核心酶在DNA上滑動，σ亞基能增加酶與DNA啟動子的結(jié)合常數(shù)，增加停留時間，使聚合酶迅速找到啟動子并與之結(jié)合，σ亞基本身無催化活性。

　　不同的σ因子識別不同的啟動子，從而表達(dá)不同的基因。

　　不同的原核生物，都具有相同的核心酶，但σ亞基有所差別，這決定了原核基因表達(dá)的選擇性。

　　RNA聚合酶的催化活性：RNA聚合酶以完整的雙鏈DNA為模板，轉(zhuǎn)錄時DNA的雙鏈結(jié)構(gòu)部分解開，轉(zhuǎn)錄后DNA仍然保持雙鏈的結(jié)構(gòu)。

　　核心酶覆蓋60bp的DNA區(qū)域，其中解鏈部分17bp左右，RNA-DNA雜合鏈約12bp。

　　純的RNA聚合酶，在離體條件下可轉(zhuǎn)錄雙鏈DNA，但在體內(nèi)，DNA的兩條鏈中只有一條可用于轉(zhuǎn)錄，這可能是由于RNA聚合酶在分離時丟失了σ亞基引起的。

　　解旋和重新螺旋化也是RNA聚合酶的內(nèi)在特性，在酶的前端解螺旋，在后端以相反方向重新螺旋化，活體狀況中，可能還有其它酶活性來幫助調(diào)整DNA的拓?fù)鋵W(xué)性質(zhì)。

　　37℃時，RNA聚合酶的聚合速度可達(dá)40~100個核苷酸/秒

　　2、 真核生物RNA聚合酶

　　真核生物的轉(zhuǎn)錄機(jī)制要復(fù)雜得多，有三種細(xì)胞核內(nèi)的RNA聚合酶：RNA聚合酶I轉(zhuǎn)錄rRNA，RNA聚合酶II轉(zhuǎn)錄mRNA，RNA聚合酶III轉(zhuǎn)錄tRNA和其它小分子RNA。這三種RNA聚合酶分子量都在50萬左右，亞基數(shù)分別為6-15。

　　動物、植物、昆蟲等不同來源的細(xì)胞，RNApolⅡ的活性都可被低濃度的α-鵝膏蕈堿抑制，而RNApolⅠ不受抑制。

　　動物RNApolⅢ受高濃度的α-鵝膏蕈堿抑制，而酵母、昆蟲的RNApolⅢ不受抑制。

　　除了細(xì)胞核RNA聚合酶外，還分離到線粒體和葉綠體RNA聚合酶，它們的結(jié)構(gòu)簡單，能轉(zhuǎn)錄所有種類的RNA，類似于細(xì)菌RNA聚合酶。

　　3、 噬菌體T3和T7編碼的RNA聚合酶

　　僅為一條分子量11KD的多肽鏈，這些聚合酶只需要識別噬菌體DNA的少數(shù)啟動子，并無選擇地與其作用，37℃時的聚合速度200nt/秒。

　　二、 RNA聚合酶催化的轉(zhuǎn)錄過程(E.coli)

　　1、 起始

　　RNA聚合酶結(jié)合到DNA雙鏈的特定部位，局部解開雙螺旋，第一個核苷酸摻入轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)，從此開始RNA鏈的延伸。

　　在新合成的RNA鏈的5’末端，通常為帶有三個磷酸基團(tuán)的鳥苷或腺苷(pppG或pppA)，即合成的第一個底物是GTP或ATP。

　　起始過程中，σ因子起關(guān)鍵作用，它能使聚合酶迅速地與DNA的啟動子結(jié)合，σ亞基與β’結(jié)合時，β’亞基的構(gòu)象有利于核心酶與啟動子緊密結(jié)合，。

　　正鏈：與mRNA序列相同的兩、鏈。

　　負(fù)鏈：模板鏈。

　　轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)是+1，上游是-1。

　　2、 延長

　　轉(zhuǎn)錄起始后，σ亞基釋放，離開核心酶，使核心酶的β’亞基構(gòu)象變化，與DNA模板親和力下降，在DNA上移動速度加快，使RNA鏈不斷延長。

　　轉(zhuǎn)錄起始后，σ亞基便從全酶中解離出來，然后nusA亞基結(jié)合到核心酶上，由nusA亞基識別序列序列。

　　3、 終止

　　RNA聚合酶到達(dá)轉(zhuǎn)錄終止點(diǎn)時，在終止輔助因子的幫助下，聚合反應(yīng)停止，RNA鏈和聚合酶脫離DNA模板鏈，nusA又被σ亞基所取代。

　　由此形成RNA聚合酶起始復(fù)合物與終止復(fù)合物兩種形式的循環(huán)

　　三、 啟動子和轉(zhuǎn)錄因子

　　啟動子：RNA聚合酶識別、結(jié)合并開始轉(zhuǎn)錄所必需的一段DNA序列。

　　轉(zhuǎn)錄因子：RNA聚合酶在進(jìn)行轉(zhuǎn)錄時，常需要一些輔助因子(蛋白質(zhì))參與作用，此類蛋白質(zhì)統(tǒng)稱為轉(zhuǎn)錄因子。

　　足跡法和DNA測序法確定啟動子的序列結(jié)構(gòu)。

　　(一) 原核啟動子結(jié)構(gòu)與功能

　　分析比較上百種啟動子序列，發(fā)現(xiàn)不同的啟動子都存在保守的共同序列，包括RNA聚合酶識別位點(diǎn)和結(jié)合位點(diǎn)。

　　(1)、 -10序列(Pribnow框)

　　在轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)上游大約-10處，有一個6bp的保守序列TATAAT，稱Pribnow框。此段序列出現(xiàn)在-4到-13bp之間，每個位點(diǎn)的保守性在45%-100%。

　　頻度： T89 A89 T50 A65 A65 T100

　　據(jù)預(yù)測，Pribnow框中，一開始的TA和第6位最保守的T在結(jié)合RNA聚合酶時起十分重要的作用。

　　目前認(rèn)為，Pribnow框決定轉(zhuǎn)錄方向。酶在此部位與DNA結(jié)合形成穩(wěn)定的復(fù)合物，Pribnow框中DNA序列在轉(zhuǎn)錄方向上解開，形成開放型起始結(jié)構(gòu)，它是RNA聚合酶牢固的結(jié)合位點(diǎn)，是啟動子的關(guān)鍵部位。

　　RNA聚合酶的結(jié)合，誘導(dǎo)富含AT的Pribnow框的雙鏈解開，然后進(jìn)一步擴(kuò)大成17個核苷酸長度的泡狀物，在泡狀物中RNA聚合酶從模板鏈開始轉(zhuǎn)錄RNA產(chǎn)物。

　　(2)、 -35序列(Sexfama box)(識別區(qū)域)

　　只含-10序列的DNA不能轉(zhuǎn)錄，在-10序列上游還有一個保守序列，其中心約在-35位置，稱為-35序列，此序列為RNA酶的識別區(qū)域。

　　各堿基出現(xiàn)頻率如下：T85 T83 G81 A61 C69 A52 ，其中TTG十分保守。

　　-35序列的功能：它是原核RNA聚合酶全酶依靠σ因子的初始識別位點(diǎn)。因此，-35序列對RNA聚合酶全酶有很高的親和性。-35序列的核苷酸結(jié)構(gòu)，在很大程度上決定了啟動子的強(qiáng)度，RNA聚合酶易識別強(qiáng)的啟動子。

　　-35序列提供RNA聚合酶識別信號，

　　-10序列有助于DNA局部雙鏈解開，

　　啟動子結(jié)構(gòu)的不對稱性決定了轉(zhuǎn)錄的方向。

　　P364 圖20-4 原核型啟動子的結(jié)構(gòu)

　　(二) 真核啟動子

　　真核基因的轉(zhuǎn)錄十分復(fù)雜，對啟動子的分析要比原核基因的困難得多。

　　真核生物有三種RNA聚合酶：RNA聚合酶I、II、III，分別轉(zhuǎn)錄rRNA、mRNA、tRNA和小分子RNA，這三類聚合酶的啟動子各有其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。

　　1、 RNA聚合酶Ⅱ的啟動子

　　RNA聚合酶Ⅱ的啟動子有三個保守區(qū)：

　　(1)、 TATA框(Hogness框)

　　中心在-25至-30，長度7bp左右。

　　堿基頻率：T82 A97 A85 A63 (T37 )A83 A50(T37 )(全為A-T，少數(shù)含有一個G-C對)。

　　此序列功能：使DNA雙鏈解開，并決定轉(zhuǎn)錄的起點(diǎn)位置，失去TATA框，轉(zhuǎn)錄將可能在許多位點(diǎn)上開始。

　　TATA框的改變或缺失，直接影響DNA與酶的結(jié)合程度，會使轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)偏移，因此，TATA是絕大多數(shù)真核基因正確表達(dá)所必需的。

　　由于RNA聚合酶分子有相對固定的空間結(jié)構(gòu)，同此框的結(jié)合位點(diǎn)和轉(zhuǎn)錄反應(yīng)催化位點(diǎn)的距離，決定了起始位點(diǎn)的正確選擇。啟動子特定序列和酶的正確結(jié)構(gòu)，這兩者把酶置于一種正確的構(gòu)象中，決定了識別的正確性和轉(zhuǎn)錄起始的正確性。

　　(2)、 CAAT框

　　中心在-75處，9bp，共有序列GGT(G)CAATCT

　　功能：與RNA聚合酶結(jié)合。

　　(3)、 GC框

　　在CAAT框上游，序列GGGCGG，與某些轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合。

　　CAAT和GC框均為上游序列，對轉(zhuǎn)錄的起始頻率有較大影響。

　　2、 RNApolⅢ的啟動子

　　RNApolⅢ的啟動子在轉(zhuǎn)錄區(qū)內(nèi)部。

　　四、 終止子和終止因子

　　終止子：提供轉(zhuǎn)錄終止信號的一段DNA序列。

　　終止因子：協(xié)助RNA聚合酶識別終止子的蛋白質(zhì)輔助因子。

　　有些終止子的作用可被特異的因子所阻止，使酶越過終止子繼續(xù)轉(zhuǎn)錄，稱為通讀，這類引起抗終止作用的蛋白質(zhì)稱為抗終止因子。

　　終止子位于已轉(zhuǎn)錄的序列中，DNA的終止子可被RNA聚合酶本身或其輔助因子識別。

　　1、 大腸桿菌中的兩類終止子

　　所有原核生物的終止子在終止點(diǎn)之前都有一個回文結(jié)構(gòu)，它轉(zhuǎn)錄出來的RNA可以形成一個頸環(huán)式的發(fā)莢結(jié)構(gòu)。

　　(1)、 不依賴于ρ的終止子(簡單終止子)

　　簡單終止子除具有發(fā)夾結(jié)構(gòu)外，在終止點(diǎn)前有一寡聚U序列，回文對稱區(qū)通常有一段富含GC的序列。寡聚U序列可能提供信號使RNA聚合酶脫離模板。

　　(2)、 依賴ρ的終止子

　　依賴ρ的終止子，必需在ρ因子存在時，才發(fā)生終止作用。終止點(diǎn)前無寡聚U序列，回文對稱區(qū)不富含GC。ρ因子是55KD的蛋白質(zhì)，可水解三磷酸核苷。

　　2、 抗終止作用

　　通讀往往發(fā)生在強(qiáng)啟動子、弱終止子的基因上。

　　抗終止作用常見于某些噬菌體的時序控制。早期基因于后基因之間以終止子相隔開，通過抗終止作用可以打開后基因的表達(dá)。

　　λ噬菌體前早期(immediate early)基因的產(chǎn)物N蛋白就是一種抗終止因子。它與RNA聚合酶作用使其在左右兩個終止子處發(fā)生通讀，從而表達(dá)晚早期(delayed early)基因。晚早期基因的產(chǎn)物Q蛋白也是一種抗終止因子，它能使晚早期基因得以表達(dá)。

　　RNA轉(zhuǎn)錄后的加工

　　RNA聚合酶合成的原初轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物，要經(jīng)過剪切、修飾、拼接等過程，才能轉(zhuǎn)變成成熟的RNA分子，此過程稱RNA轉(zhuǎn)錄后的加工。

　　(1)、 原核、真核的tRNA、rRNA(穩(wěn)定的RNA)

　　細(xì)胞內(nèi)的.tRNA、rRNA相對穩(wěn)定，半衰期一般為幾個小時。所有的tRNA、rRNA都不是原初轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物，都要經(jīng)過一系列的加工才能成為有活性的分子。

　　a. 原初轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的5’是三磷酸(pppG、pppA)，而成熟的tRNA、rRNA ，5’是單磷酸。

　　b. 成熟 tRNA、rRNA分子都比原初轉(zhuǎn)錄物小。

　　c. 所有的tRNA分子，都有原初轉(zhuǎn)錄物所沒有的稀有堿基(A、G、C、U以外的堿基)。