复旦大学基础医学院生物化学与分子生物学专业考研资料758细胞生物学(一)911生物化学(二)补充汇总..pdf
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1、P53基因和蛋白的结构与功能: 一、基因组结构:P53基因位于17 号染色体 P13,由 11 个外显子和10 个内含子构成。 二、蛋白结构:P53蛋白由 393 个氨基酸构成;在正常细胞内以同源四聚体的形式存在;含 3 个主要功能区:酸性区:由氮末端第1 80 位氨基酸残基构成,具有转录活化功能; 核心区:由第102290 位氨基酸残基构成,具有DNA 结合功能。碱性区:由碳末端第 319393 位氨基酸残基构成,具有同源四聚体生成必须的功能结构域。 三、正常生理功能:监视细胞染色体DNA 的完整性;当细胞染色体DNA 受到损坏时,P53 使细胞停滞与G 1 期,同时参与损伤DNA 的修复;
2、如果DNA 修复失败, P53启动细胞程序 性凋亡,防止损伤细胞发生癌变。 四、 P53突变与肿瘤:发生突变后,P53不但失去本身抑制细胞癌变的功能,同时还使P53 获得某些癌基因的功能,受累细胞易于发生恶性转化。 突变的 P53与野生型的P53形成的杂四聚体不具备DNA 结合的功能, 因而一个等位基因发 生突变时,另一正常等位基因也将功能性失活。 锌指结构: 由一个 -螺旋和两个反平行的-折叠三个肽段组成。形似手指,具有结合Zn 2+的功 能。锌指的氮端两个半胱氨酸(Cys)残基,碳端有两个组氨酸(His)残基,这四个残基在空间 上形成一个洞穴,恰好容纳一个Zn 2+,由于 Zn2+可稳定模
3、体中 -螺旋结构,致使此-螺旋能镶 嵌于 DNA 的大沟中,因此含锌指结构的蛋白质都能与DNA 或 RNA 结合。 钠钾泵的结构特点和转运机制:在细胞膜上能催化ATP 水解释放能量,使钠离子和钾离子 逆浓度梯度方向进行跨膜运输的酶称为钠钾ATP 酶,即钠钾泵 。它是由两个亚基和两个 亚基组成的四聚体。亚基为大亚基,分子量为120KD ,是一个多次跨膜的膜整合蛋白, 具有 ATP 酶活性,在膜外表面有两个高亲和钾离子结合位点,胞质面有3 个高亲和钠离子 结合位点。 亚基为小亚基, 分子量为50 KD ,是具有组织特异性的糖蛋白,并不直接参与, 离子的跨膜运动,但能帮助在内质网新合成亚基进行折叠。
4、转运机制 :第一步,在细胞膜 内侧,钠离子与钠钾ATP 酶结合后,激活ATP 酶活性,将ATP 水解成 ADP 和高能磷酸根, 磷酸根与亚基上的一个天冬氨酸残基共价结合使其磷酸化,导致酶蛋白构象发生变化,与 钠离子结合的部位转向膜外侧,这种磷酸化的酶与钠离子结合能力降低,因而在膜外侧释放 钠离子。 第二步 ,改变构象的ATP 酶在膜外有钾离子存在时,对钾离子的亲和力高并与之 结合, 钾离子与磷酸化的酶结合后促使其去磷酸化,磷酸根很快解离,结果酶的构象恢复原 状,与钾离子的亲和力低,将钾离子释放到胞内,完成整个循环。 检测点 (check point):细胞中存在一系列为了保证细胞染色体数目完整
5、性及细胞周期正常 运转的监控系统, 可对细胞周期中发生的重要事件及出现的故障加以检测,只有当这些事件 完成和故障修复后,才允许细胞周期进一步运行。包括未复制-DNA 检测点、纺锤体组装检 测点、染色体分离检测点和DNA 损伤检测点。 未复制 -DNA 检测点的作用是识别未复制-DNA 并抑制 MPF 激活;纺锤体组装检测点的作用 主要是防止纺锤体组装不完全或发生错误的中期细胞进入后期,即使细胞中仅有一个染色单 体上的动粒未与纺锤体微管正确相连,也不能进入后期; 染色体分离检测点是通过检测发生 分离的子代染色体在后期末细胞中的位置,来决定细胞是否退出M 期,进入末期,阻止了 子代染色体未正确分离
6、前进入末期及进行胞质分裂,保证了子代细胞含有一套完整的染色 体; DNA 损伤检测点监控DNA 损伤的修复,决定细胞周期是否继续进行。 质粒, plasmid :是一种广泛存在于包括细菌、酵母等多种微生物中的、独立于宿主染色体 之外的、能自主复制和稳定遗传的DNA 分子。通常为双链环状的超螺旋结构。可分为严紧 型和松弛型。后者是最常用的克隆载体。常带有抗性基因,利于筛选。 PCR :即聚合酶链反应。是在体外对目的DNA 进行大量扩增的技术。当目的基因加热变性 成单链后,与另一对特异性引物在退火时进行杂交,在耐热性DNA 聚合酶的催化下进行复 制,并循环几十次(一般为 2530 次)后,使目的
7、DNA 得到大量扩增。 其基本原理是DNA 的 变性、复性及分子杂交。 反应体系:模板DNA 、特异引物、耐热DNA 聚合酶、 dNTP 及 Mg 2+的缓冲液。 反应步骤: 1.变性:将反应体系加热至95,使模板链变性为单链DNA 分子。 2.退火:将反应体系温度降至适宜温度(一般比 Tm 小 5)使引物和模板链杂交。 3.延伸:将温度升至72, DNA 聚合酶以dNTP 为底物按模板碱基序列合成子链DNA 。 以上三个步骤为一个循环,循环几十次(一般为 2530 次 )后即可达到扩增DNA 的目的。 最后可以进行电泳鉴定。 主要用途:用于目的基因的克隆、基因的体外突变、DNA 和 RNA
8、的微量分析、DNA 测 序和基因突变分析。 RT-PCR :是将 RNA 逆转录反应与PCR 联合应用的一种技术。首先以RNA 为模板,在逆 转录酶的催化下合成cDNA ,再以 cDNA 为模板通过PCR 来扩增目的基因。 细胞周期蛋白(cyclin ):是真核细胞中的与细胞周期的调节有关的一类蛋白质,它们能随 细胞周期进程周期性的出现及消失,由T.Evans 等在 1983 年首次发现。每一个细胞周期蛋 白激活一个细胞周期蛋白依赖的激酶(Cdk)。 细胞周期蛋白依赖性激酶(Cdk):是一类必须与细胞周期蛋白结合后才具有激酶活性的蛋 白激酶,通过磷酸化多种与细胞周期相关的蛋白在细胞周期调控中起
9、关键作用。 着丝粒 (centromere) :是真核生物细胞在进行有丝分裂(mitosis) 和减数分裂 (meiosis)时,染色 体分离的一种“装置”,也是姐妹染色单体在分开前相互联结的位置,在染色体的形态上表 现为主缢痕,由高度重复的异染色质组成。 动粒 (kinetochore) :是电镜下观察到的,存在于主缢痕两侧特化的圆盘状结构。由 3 层蛋白质 结构组成,是细胞分裂时纺锤丝动粒微管附着部位。参与细胞分裂后期染色体向两极的移动。 PKA ,即 c AMP- 依赖性蛋白激酶A:是一种由2 个催化亚基C 和 2 个调节亚基R 组成的四 聚体。每个R 亚基上有2 个 c AMP 结合位
10、点,当c AMP 与 R 亚基结合后, R 亚基脱落,游 离的 C 亚基能够使底物蛋白的特定位置的丝氨酸或苏氨酸残基磷酸化。因其活性受c AMP 调控,故称为c AMP- 依赖性蛋白激酶A。 细胞系, cell line :一个由原代培养建立的有特定性质的单克隆细胞,经扩大培养并冻存后 得到的可以在体外无限传代培养的、具有生物学特性和培养方法描述的、高度均一的、 被学 界接受的细胞群。绝大多数细胞系是肿瘤细胞。细胞系是细胞生物学研究中最基本工具。 细胞株, Cell Strain :通过选择法或克隆形成法从原代培养物或细胞系中获得具有特殊性质 或标志物的培养物称为细胞株。 遗传密码及其特点:D
11、NA或 mRNA 中的核苷酸序列与蛋白质中氨基酸序列之间的对应关系称 为遗传密码。 特点有 :方向性;连续性;简并性;通用性;摆动性。 限制性核酸内切酶,restriction endonuclease,RE:简称限制性内切酶或限制酶;是一类核酸 内切酶,能识别双链DNA 分子内部的特异位点并裂解磷酸二酯键。 卵磷脂胆固醇酰基转移酶,LCAT :催化 HDL 表面的卵磷脂2 位脂酰基转移至胆固醇3 位羟基 生成溶血磷脂和胆固醇酯,使位于HDL 表面的胆固醇酯化后向HDL 内核转移,促使HDL 成熟 及胆固醇逆向转运。 密码子, coden:从 mRNA 分子 5末端起的第一个AUG 开始,每三
12、个核苷酸为一组构成 一个密码子, 编码某一种特定的氨基酸或作为蛋白质合成的起始、终止信号, 称为三联体密 码,也称遗传密码子。共64 个密码子,其中61 个密码子编码20 种氨基酸。 反密码子, anticodon :是位于tRNA 反密码子环上的3 个相邻核苷酸序列。在蛋白质合成 过程中,可以通过碱基互补配对原则结合mRNA 上的特定密码子,从而帮助tRNA 正确装 载氨基酸。 SH2 domain : 存在于一些蛋白质分子中的一个可以识别和结合其他一些蛋白质中的磷酸化 酪氨酸模体的结构域,最初在src 癌基因家族产物同源的受体酪氨酸激酶中发现,但是与其 SH1 催化域不同而被命名为SH2
13、结构域。 目的基因 :是指已被或欲被分离、改造、扩增和表达的特定基因或DNA 片段,能编码某一 产物或决定某一性状。 转导作用transduction:当病毒从被感染的细胞(供体)释放出来,再次感染另一细胞(受 体)时,发生在供体细胞与受体细胞之间的DNA 转移及基因重组即为转导作用。 泛素和泛素化ubiquitination:泛素是一种76 个氨基酸残基组成的多肽,因其广泛存在与真 核细胞而得名。泛素介导的蛋白质降解过程首先由泛素与被选择降解的蛋白质形成共价连 接,使其标记并被激活,然后被蛋白酶体特异性的识别泛素标记的蛋白质并将其降解,泛素 的这种标记作用称为泛素化。 必需脂肪酸(essen
14、tial fatty acid ):一组由植物合成、人体不能合成、必须从食物获得的多价不 饱和脂酸。主要包括亚油酸、亚麻酸和花生四烯酸。 必需氨基酸(essential amino acid ):机体必需但不能自身合成,必须由食物提供的氨基酸。人 体一共 8 种:赖色亮苯异苏甲缬。 siRNA :指人为合成或表达的与m RNA 靶序列完全互补特异结合的21 到 23 bp 长度双链小 干扰 RNA 分子,可与 m RNA 靶位点结合引起靶m RNA 降解从而抑制靶基因表达,常用 于基因功能研究。 基因敲除knock out :靶基因在基因组水平被人为地永久损坏而100%阻断其表达的方法, 可用
15、于基因功能研究和构建细胞、动物模型。 抑癌基因anti oncogene:也被称为抗癌基因。是正常细胞所具有的、能抑制细胞恶性增殖 的一类隐性基因。这类基因编码的蛋白质通常能与转录因子结合,或本身就是转录因子,可 作为负调控因子, 影响细胞周期相关蛋白的合成及DNA 的复制,进而调节细胞周期的进程。 减数分裂, meiosis:发生于有性生殖细胞的成熟过程中,主要特征是DNA 复制一次,而细 胞分裂两次, 因此子代细胞染色体数目比亲代细胞减少一半,而成为仅具有单倍体遗传物质 的配子细胞。 有丝分裂mitosis :也称间接分裂。是高等真核细胞分裂的主要方式,亲代细胞经过复制的 染色体被均等分配
16、到两个新细胞中,有利于细胞在遗传上的稳定。 DNA 损伤 : 由自发的或环境的因素引起DNA 一级结构的任何异常的改变称为DNA 的损伤。 常见的 DNA 的损伤包括碱基脱落、碱基修饰、交联、链的断裂、重组等。 细胞周期同步化:在一般培养条件下,群体中的细胞处于不同的细胞周期时相之中。为了研 究某一时相细胞的代谢、增殖、 基因表达或凋亡,常需采取一些方法使细胞处于细胞周期的 同一时相,这就是细胞同步化技术。 细胞运输 :小分子和离子的跨膜运输包括简单扩散、离子通道扩散、易化扩散和主动运输; 通过胞吞和胞吐作用进行大分子和颗粒物质的运输。 举三个蛋白质分离纯化的技术及原理:盐析、电泳、层析 盐析
17、 :蛋白质在水溶液中的溶解度是由蛋白质周围亲水基团与水形成水化膜的程度,以及 蛋白质分子带有电荷的情况决定的。而当蛋白质在等电点处时,蛋白质不带电,溶解度小, 当用中性盐加入蛋白质溶液,中性盐对水分子的亲和力大于蛋白质,于是蛋白质分子周围的 水化膜层减弱乃至消失。同时,中性盐加入蛋白质溶液后,由于离子强度发生改变,蛋白质 表面电荷大量被中和,更加导致蛋白溶解度降低,使蛋白质分子之间聚集而沉淀。 电泳 :由于氨基酸带有正电荷或负电荷,蛋白质往往带有净正电荷或净负电荷。蛋白质在 高于或低于其pI 的溶液中为带电颗粒,在电场的作用下按照它们净电荷多少和性质、大小 及形状不同,能向正极或负极移动,通过
18、蛋白质在电场中的泳动而达到分离各种蛋白质。 层析 :利用混合物中各组分物理化学性质的差异(如吸附力、分子形状及大小、分子亲和 力、分配系数等),使各组分在两相(一相为固定的,称为固定相;另一相流过固定相,称 为流动相)中的分布程度不同,从而使各组分以不同的速度移动而达到分离的目的。 HDL 在体内的代谢情况和其与动脉粥样硬化(AS)的联系 : 肝、小肠或 CM 水解生成的盘状HDL 在血浆卵磷脂胆固醇酰基转移酶(LCAT) 的催化下, HDL 表面的卵磷脂2 位脂酰基转移到胆固醇3 位的羟基上,生成溶血磷脂和胆固醇酯,此 过程中消耗的胆固醇不断从周围细胞膜、CM 及 VLDL得到补充,生成的胆
19、固醇酯转移到 HDL 核心,使盘状的HDL 膨胀成球状HDL ,成熟的HDL 可被肝细胞膜上的HDL 受体结 合并摄入肝细胞, 其中胆固醇可用于胆汁酸合称或直接通过胆汁排出体外。这种将胆固醇从 肝外组织转移到肝的过程,称为胆固醇的逆向转运(RCT)。 HDL 具有抗 AS 的作用。通过上述机制,HDL 将肝外组织,包括动脉壁、巨噬细胞等组 织细胞中的胆固醇转运到肝并代谢排出体外,降低了动脉壁胆固醇含量,同时还具有抑制 LDL 氧化的作用等。在含氧的血液环境中,被氧化的HDL 失去抑制LDL 氧化的能力,且 RCT 能力下降,导致其抗AS 的作用明显降低。 RNA 的空间结构与功能: 1mRNA
20、 的结构与功能:mRNA 是单链核酸,其在真核生物中的初级产物称为hnRNA 。 大多数真核成熟的mRNA 分子具有典型的5-端的 7-甲基鸟嘌呤 -三磷酸核苷( m7GpppN ) 的帽子结构和3-端的多聚腺苷酸(polyA) 尾巴结构。 mRNA 的功能是为蛋白质的合成提供 模板,分子中带有遗传密码。mRNA 分子中每三个相邻的核苷酸组成一组,在蛋白质翻译 合成时代表一个特定的氨基酸、起始信号或终止信号,这种核苷酸三联体称为遗传密码子。 2tRNA 的结构与功能:tRNA 的功能是在蛋白质生物合成中作为氨基酸的载体。其二级 结构由于局部双螺旋的形成而表现为“ 三叶草 ” 形,可分为五个部分
21、: 氨基酸臂: 所有 tRNA 的 3-末端都是以CCA 结束的,可与氨基酸结合而携带氨基酸。TC 环:含有假尿嘧啶 核苷, 正常嘧啶核苷是以杂环上的N-1 原子与戊糖C-1原子连接形成糖苷键,而假尿嘧啶 核苷是以杂环上C-5 原子与戊糖C-1原子连接形成糖苷键。反密码子环:其反密码环中 部的三个核苷酸组成反密码子,在蛋白质生物合成中,tRNA 反密码子依靠碱基互补的方式 辨认 mRNA 上相应的密码子,将其所携带的氨基酸运送到正确的位置合成蛋白质。双氢 尿嘧啶( DHU )环:含稀有碱基双氢尿嘧啶。可变环:位于TC 环和反密码子环之间。 3rRNA 的结构与功能:rRNA 与蛋白质一起构成核
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