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分子生物學(xué)總結(jié)
分子生物學(xué)朱玉賢篇一：現(xiàn)代分子生物學(xué)全部重點(diǎn)(朱玉賢院士版)
第一講序論
二、現(xiàn)代分子生物學(xué)中的主要里程碑
分子生物學(xué)是研究核酸、蛋白質(zhì)等所有生物大分子的形態(tài)、結(jié)構(gòu)特征及其重要性、規(guī)律性和相互關(guān)系的科學(xué)，是人類從分子水平上真正揭開生物世界的奧秘，由被動(dòng)地適應(yīng)自然界轉(zhuǎn)向主動(dòng)地改造和重組自然界的基礎(chǔ)學(xué)科。當(dāng)人們意識(shí)到同一生物不同世代之間的連續(xù)性是由生物體自身所攜帶的遺傳物質(zhì)所決定的，科學(xué)家為揭示這些遺傳密碼所進(jìn)行的努力就成為人類征服自然的一部分，而以生物大分子為研究對(duì)像的分子生物學(xué)就迅速成為現(xiàn)代社會(huì)中最具活力的科學(xué)。
從1847年Schleiden和Schobilitygroupprotein）。這是一類能用低鹽（0.35mol/LNaCl）溶液抽提、能溶于2%的三氯乙酸、相對(duì)分子質(zhì)量較低的非組蛋白，相對(duì)分子質(zhì)量都在3.0×104以下。
b.DNA結(jié)合蛋白。用2mol/LNaCl除去全部組蛋白和70%非組蛋白后，還有一部分蛋白必須用2mol/LNaCl和5mol/L尿素才能與DNA解離。這些蛋白分子量較低，約占非組蛋白的20%，染色
分子生物學(xué)朱玉賢篇二：朱玉賢第三版現(xiàn)代分子生物學(xué)重點(diǎn)
第一講序論
二、現(xiàn)代分子生物學(xué)中的主要里程碑
分子生物學(xué)是研究核酸、蛋白質(zhì)等所有生物大分子的形態(tài)、結(jié)構(gòu)特征及其重要性、規(guī)律性和相互關(guān)系的科學(xué)，是人類從分子水平上真正揭開生物世界的奧秘，由被動(dòng)地適應(yīng)自然界轉(zhuǎn)向主動(dòng)地改造和重組自然界的基礎(chǔ)學(xué)科。當(dāng)人們意識(shí)到同一生物不同世代之間的連續(xù)性是由生物體自身所攜帶的遺傳物質(zhì)所決定的，科學(xué)家為揭示這些遺傳密碼所進(jìn)行的努力就成為人類征服自然的一部分，而以生物大分子為研究對(duì)像的分子生物學(xué)就迅速成為現(xiàn)代社會(huì)中最具活力的科學(xué)。
從1847年Schleiden和Schwann提出"細(xì)胞學(xué)說"，證明動(dòng)、植物都是由細(xì)胞組成的到今天，雖然不過短短一百多年時(shí)間，我們對(duì)生物大分子--細(xì)胞的化學(xué)組成卻有了深刻的認(rèn)識(shí)。孟德爾的遺傳學(xué)規(guī)律最先使人們對(duì)性狀遺傳產(chǎn)生了理性認(rèn)識(shí)，而Morgan的基因?qū)W說則進(jìn)一步將"性狀"與"基因"相耦聯(lián)，成為分子遺傳學(xué)的奠基石。Watson和Crick所提出的脫氧核糖酸雙螺旋模型，為充分揭示遺傳信息的傳遞規(guī)律鋪平了道路。在蛋白質(zhì)化學(xué)方面，繼Sumner在1936年證實(shí)酶是蛋白質(zhì)之后，Sanger利用紙電泳及層析技術(shù)于1953年首次闡明胰島素的一級(jí)結(jié)構(gòu)，開創(chuàng)了蛋白質(zhì)序列分析的先河。而Kendrew和Perutz利用X射線衍射技術(shù)解析了肌紅蛋白（myoglobin）及血紅蛋白（hemoglobin）的三維結(jié)構(gòu)，論證了這些蛋白質(zhì)在輸送分子氧過程中的特殊作用，成為研究生物大分子空間立體構(gòu)型的先驅(qū)。
1910年，德國科學(xué)家Kossel第一個(gè)分離了腺嘌呤，胸腺嘧啶和組氨酸。
1959年，美國科學(xué)家Uchoa第一次合成了核糖核酸，實(shí)現(xiàn)了將基因內(nèi)的遺傳信息通過RNA翻譯成蛋白質(zhì)的過程。同年，Kornberg實(shí)現(xiàn)了試管內(nèi)細(xì)菌細(xì)胞中DNA的復(fù)制。
1962年，Watson（美）和Crick（英）因?yàn)樵?953年提出DNA的反向平行雙螺旋模型而與Wilkins共獲Noble生理醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)，后者通過X射線衍射證實(shí)了Watson-Crick模型。
1965年，法國科學(xué)家Jacob和Monod提出并證實(shí)了操縱子（operon）作為調(diào)節(jié)細(xì)菌細(xì)胞代謝的分子機(jī)制。此外，他們還首次推測存在一種與DNA序列相互補(bǔ)、能將它所編碼的遺傳信息帶到蛋白質(zhì)合成場所（細(xì)胞質(zhì)）并翻譯產(chǎn)生蛋白質(zhì)的mRNA（信使核糖核酸）。
1972年，PaulBerg（美）第一次進(jìn)行了DNA重組。
1977年，Sanger和Gilbert（英）第一次進(jìn)行了DNA序列分析。
1988年，McClintock由于在50年代提出并發(fā)現(xiàn)了可移動(dòng)遺傳因子（jumpinggene或稱mobileelement）而獲得Nobel獎(jiǎng)。
1993年，美國科學(xué)家Roberts和Sharp因發(fā)現(xiàn)斷裂基因（introns）而獲得Nobel獎(jiǎng)。Mullis由于發(fā)明PCR儀而與加拿大學(xué)者Smith（第一個(gè)設(shè)計(jì)基因定點(diǎn)突變）共享Nobel化學(xué)獎(jiǎng)。
此外，Griffith（1928）及Avery（1944）等人關(guān)于致病力強(qiáng)的光滑型（S型）肺炎鏈球菌DNA導(dǎo)致致病力弱的粗糙型（R型）細(xì)菌發(fā)生遺傳轉(zhuǎn)化的實(shí)驗(yàn)；Hershey和Chase（1952）關(guān)于DNA是遺傳物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)；Crick于1954年所提出的遺傳信息傳遞規(guī)律（即中心法則）:Meselson和Stahl（1958）關(guān)于DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)以及Yanofsky和Brener（1961）年關(guān)于遺傳密碼三聯(lián)子的設(shè)想都為分子生物學(xué)的發(fā)展做出了重大貢獻(xiàn)。
我國生物科學(xué)家吳憲20世紀(jì)20年代初回國后在協(xié)和醫(yī)科大學(xué)生化系與汪猷、張昌穎等人一道完成了蛋白質(zhì)變性理論、血液生化檢測和免疫化學(xué)等一系列有重大影響的研究，成為我國生物化學(xué)界的先驅(qū)。20世紀(jì)60年代、70年代和80年代，我國科學(xué)家相繼實(shí)現(xiàn)了人工全合成有生物學(xué)活性的結(jié)晶牛胰島素，解出了三方二鋅豬胰島素的晶體結(jié)構(gòu)，采用有機(jī)合成與酶促相結(jié)合的方法完成了酵母丙氨酸轉(zhuǎn)移核糖核酸的人工全合成，在酶學(xué)研究、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)及生物膜結(jié)構(gòu)與功能等方面都有世所矚目的建樹。
三、分子生物學(xué)的主要研究內(nèi)容
所有生物體中的有機(jī)大分子都是以碳原子為核心，并以共價(jià)鍵的形式與氫、氧、氮及磷以不同方式構(gòu)成的。不僅如此，一切生物體中的各類有機(jī)大分子都是由完全相同的單體，如蛋白質(zhì)分子中的20種氨基酸、DNA及RNA中的8種堿基所組合而成的，由此產(chǎn)生了分子生物學(xué)的3條基本原理：
1．構(gòu)成生物體有機(jī)大分子的單體在不同生物中都是相同的；
2．生物體內(nèi)一切有機(jī)大分子的建成都遵循著各自特定的規(guī)則；
3．某一特定生物體所擁有的核酸及蛋白質(zhì)分子決定了它的屬性。
分子生物學(xué)研究內(nèi)容:
DNA重組技術(shù)------基因工程
基因表達(dá)調(diào)控-------核酸生物學(xué)
生物大分子結(jié)構(gòu)功能----結(jié)構(gòu)分子生物學(xué)
DNA重組技術(shù)（又稱基因工程）
這是20世紀(jì)70年代初興起的技術(shù)科學(xué)，目的是將不同DN不正當(dāng)影片段段（如某個(gè)基因或基因的一部分）按照人們的設(shè)計(jì)定向連接起來，在特定的受體細(xì)胞中與載體同時(shí)復(fù)制并得到表達(dá)，產(chǎn)生影響受體細(xì)胞的新的遺傳性狀。嚴(yán)格地說，DNA重組技術(shù)并不完全等于基因工程，因?yàn)楹笳哌�包括其他可能使生物細(xì)胞基因組結(jié)構(gòu)得到改造的體系。DNA重組技術(shù)是核酸化學(xué)、蛋白質(zhì)化學(xué)、酶工程及微生物學(xué)、遺傳學(xué)、細(xì)胞學(xué)長期深入研究的結(jié)晶，而限制性內(nèi)切酶DNA連接酶及其他工具酶的發(fā)現(xiàn)與應(yīng)用則是這一技術(shù)得以建立的關(guān)鍵。
DNA重組技術(shù)有著廣闊的應(yīng)用前景:DNA重組技術(shù)可用于定向改造某些生物基因組結(jié)構(gòu)，使它們所具備的特殊經(jīng)濟(jì)價(jià)值或功能得以成百上千倍的地提高。DNA重組技術(shù)還被用來進(jìn)行基礎(chǔ)研究。如果說，分子生物學(xué)研究的核心是遺傳信息的傳遞和控制，那么根據(jù)中心法則，我們要研究的就是從DNA到RNA，再到蛋白質(zhì)的全過程，也即基因的表達(dá)與調(diào)控。在這里，無論是對(duì)啟動(dòng)子的研究（包括調(diào)控元件或稱順式作用元件），還是對(duì)轉(zhuǎn)錄因子的克隆及分析，都離不開重組DNA技術(shù)的應(yīng)用。
基因表達(dá)調(diào)控研究
因?yàn)榈鞍踪|(zhì)分子參與并控制了細(xì)胞的一切代謝活動(dòng)，而決定蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和合成時(shí)序的信息都由核酸（主要是脫氧核糖核酸）分子編碼，表現(xiàn)為特定的核苷酸序列，所以基因表達(dá)實(shí)質(zhì)上就是遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯。在個(gè)體生長發(fā)育過程中生物遺傳信息的表達(dá)按一定的時(shí)序發(fā)生變化（時(shí)序調(diào)節(jié)），并隨著內(nèi)外環(huán)境的變化而不斷加以修正（環(huán)境調(diào)控）。
原核生物的基因組和染色體結(jié)構(gòu)都比真核生物簡單，轉(zhuǎn)錄和翻譯在同一時(shí)間和空間內(nèi)發(fā)生，基因表達(dá)的調(diào)控主要發(fā)生在轉(zhuǎn)錄水平。真核生物有細(xì)胞核結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)錄和翻譯過程在時(shí)間和空間上都被分隔開，且在轉(zhuǎn)錄和翻譯后都有復(fù)雜的信息加工過程，其基因表達(dá)的調(diào)控可以發(fā)生在各種不同的水平上�；虮磉_(dá)調(diào)控主要表現(xiàn)在信號(hào)傳導(dǎo)研究、轉(zhuǎn)錄因子研究及RNA剪輯3個(gè)方面。
轉(zhuǎn)錄因子是一群能與基因5'端上游特定序列專一結(jié)合，從而保證目的基因以特定的強(qiáng)度在特定的時(shí)間與空間表達(dá)的蛋白質(zhì)分子。
真核基因在結(jié)構(gòu)上的不連續(xù)性是近10年來生物學(xué)上的重大發(fā)現(xiàn)之一。當(dāng)基因轉(zhuǎn)錄成pre-mRNA后，除了在5'端加帽及3'端加多聚A[polyA]之外，還要將隔開各個(gè)相鄰編碼區(qū)的內(nèi)含子剪去，使外顯子（編碼區(qū)）相連后成為成熟mRNA。研究發(fā)現(xiàn)，有許多基因不是將它們的內(nèi)含子全部剪去，而是在不同的細(xì)胞或不同的發(fā)育階段有選擇地剪接其中部分內(nèi)含子，因此生成不同的mRNA及蛋白質(zhì)分子。
結(jié)構(gòu)分子生物學(xué)
生物大分子的結(jié)構(gòu)功能研究（又稱結(jié)構(gòu)分子生物學(xué)）一個(gè)生物大分子，無論是核酸、蛋白質(zhì)或多糖，在發(fā)揮生物學(xué)功能時(shí)，必須具備兩個(gè)前提:首先，它擁有特定的空間結(jié)構(gòu)（三維結(jié)構(gòu)）；其次，在它發(fā)揮生物學(xué)功能的過程中必定存在著結(jié)構(gòu)和構(gòu)象的變化。
結(jié)構(gòu)分子生物學(xué)就是研究生物大分子特定的空間結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)變化與其生物學(xué)功能關(guān)系的科學(xué)。它包括結(jié)構(gòu)的測定、結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)變化規(guī)律的探索及結(jié)構(gòu)與功能相互關(guān)系的建立3個(gè)主要研究方向。最常見的研究三維結(jié)構(gòu)及其運(yùn)動(dòng)規(guī)律的手段是X射線衍射的晶體學(xué)（又稱蛋白質(zhì)晶體學(xué)），其次是用二維核磁共振和多維核磁研究液相結(jié)構(gòu)，也有人用電鏡三維重組、電子衍射、中子衍射和各種頻譜學(xué)方法研究生物高分子的空間結(jié)構(gòu)。
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第二講染色體與DNA
一、DNA的組成與結(jié)構(gòu)
Avery在1944年的研究報(bào)告中寫道："當(dāng)溶液中酒精的體積達(dá)到9/10時(shí)，有纖維狀物質(zhì)析出。如稍加攪拌，它就會(huì)象棉線在線軸上一樣繞在硬棒上，溶液中的其它成份則呈顆粒狀沉淀。溶解纖維狀物質(zhì)并重復(fù)數(shù)次，可提高其純度。這一物質(zhì)具有很強(qiáng)的生物學(xué)活性，初步實(shí)驗(yàn)證實(shí)，它很可能就是DNA（誰能想到�。�"。對(duì)DNA分子的物理化學(xué)研究導(dǎo)致了現(xiàn)代生物學(xué)翻天覆地的革命，這更是Avery所沒有想到。
所謂DNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)，就是指4種核苷酸的連接及其排列順序，表示了該DNA分子的化學(xué)構(gòu)成。核苷酸序列對(duì)DNA高級(jí)結(jié)構(gòu)的形成有很大影響，如B-DNA中多聚（G-C）區(qū)易出現(xiàn)左手螺旋DNA（Z-DNA），而反向重復(fù)的DN不正當(dāng)影片段段易出現(xiàn)發(fā)卡式結(jié)構(gòu)等。DNA不僅具有嚴(yán)格的化學(xué)組成，還具有特殊的高級(jí)結(jié)構(gòu)，它主要以有規(guī)則的雙螺旋形式存在，其基本特點(diǎn)是：
1、DNA分子是由兩條互相平行的脫氧核苷酸長鏈盤繞而成的。
2、DNA分子中的脫氧核糖和磷酸交替連接，排在外側(cè)，構(gòu)成基本骨架，堿基排列在內(nèi)側(cè)。
3、兩條鏈上的堿基通過氫鍵相結(jié)合，形成堿基對(duì)，它的組成有一定的規(guī)律。這就是嘌呤與嘧啶配對(duì)，而且腺嘌呤（A）只能與胸腺嘧啶（T）配對(duì)，鳥嘌呤（G）只能與胞嘧啶
�。–）配對(duì)。如一條鏈上某一堿基是C，另一條鏈上與它配對(duì)的堿基必定是G。堿基之間的這種一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系叫堿基互補(bǔ)配對(duì)原則。組成DNA分子的堿基雖然只有4種，它們的配對(duì)方式也只有A與T，C與G兩種，但是，由于堿基可以任何順序排列，構(gòu)成了DNA分子的多樣性。例如，某DNA分子的一條多核苷酸鏈有100個(gè)不同的堿基組成，它們的可能排列方式就是4100。
二、DNA聚合酶與DNA的合成
Theaccuracyoftranslationreliesonthespecificityofbasepairing.Theactualrateinbacteriaseemstobe--10-8-10-10.Thiscorrespondsto-1errorpergenomeper1000bacterialreplicationcycles,or-10-6pergenepergeneration.
DNApolymerasemightimprovethespecificityofcomplementarybaseselectionateither(orboth)oftwostages:
1，Itcouldscrutinizetheincomingbaseforthepropercomplementaritywiththetemplate
base;forexample,byspecificallyrecongnizingmatchingchemicalfeatures.Thiswouldbeapresyntheticerrorcontrol.
2，Oritcouldscrutinizethebasepairafterthenewbasehasbeenaddedtothechain,and,inthosecasesinwhichamistakehasbeenmade,removethemostrecentlyaddedbase.Thiswouldbeaproofreadingcontrol.
三、DNA的生理意義及成分分析
早在1928年英國科學(xué)家Griffith等人就發(fā)現(xiàn)肺炎鏈球菌使小鼠殘廢的原因是引起肺炎。細(xì)菌的毒性（致病力）是由細(xì)胞表面莢膜中的多糖所決定的。具有光滑外表的S型肺炎鏈球菌因?yàn)閹в星v膜多糖而都能使小鼠發(fā)病，而具有粗糙外表的R型因?yàn)闆]有莢膜多糖而失去致病力（莢膜多糖能保護(hù)細(xì)菌免受運(yùn)動(dòng)白細(xì)胞攻擊）。
首先用實(shí)驗(yàn)證明基因就是DNA分子的是美國著名的微生物學(xué)家Avery。Avery等人將光滑型致病菌（S型）燒煮殺滅活性以后再侵染小鼠，發(fā)現(xiàn)這些死細(xì)菌自然喪失了致病能力。再用活的粗糙型細(xì)菌（R型）來侵染小鼠，也不能使之發(fā)病，因?yàn)榇植谛图?xì)菌天然無致病力。當(dāng)他們將經(jīng)燒煮殺死的S型細(xì)菌和活的R型細(xì)菌混合再感染小鼠時(shí)，實(shí)驗(yàn)小鼠每次都死了。解剖死鼠，發(fā)現(xiàn)有大量活的S型（而不是R型）細(xì)菌。他們推測，死細(xì)菌中的某一成分棗轉(zhuǎn)化源（transformingprinciple）將無致病力的細(xì)菌轉(zhuǎn)化成病原細(xì)菌。
美國冷泉港卡內(nèi)基遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)室科學(xué)家Hershey和他的學(xué)生Chase在1952年從事噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)。噬菌體專門寄生在細(xì)菌體內(nèi)。它的頭、尾外部都有由蛋白質(zhì)組成的外殼，頭內(nèi)主要是DNA。噬菌體侵染細(xì)菌的過程可以分為以下5個(gè)步驟：①噬菌體用尾部的末端（基片、尾絲）吸附在細(xì)菌表面；②噬菌體通過尾軸把DNA全部注入細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)，噬菌體的蛋白質(zhì)外殼則留在細(xì)胞外面；③噬菌體的DNA一旦進(jìn)入細(xì)菌體內(nèi)，它就能利用細(xì)菌的生命過程合成噬菌體自身的DNA和蛋白質(zhì)；④新合成的DNA和蛋白質(zhì)外殼，能組裝成許許多多與親代完全相同的子噬菌體；⑤子代噬菌體由于細(xì)菌的解體而被釋放出來，再去侵染其他細(xì)菌。他們發(fā)現(xiàn)被感染的細(xì)菌中帶有70%的噬菌體DNA，但只帶有20%的噬菌體蛋白質(zhì)。子代噬菌體中帶有50%標(biāo)記的DNA，卻只有1%的標(biāo)記蛋白質(zhì)。
四.C-value和Cot1/2
ThetotalamountofDNAinthehaploidgenomeisacharacteristicofeachlivingspeciesknownasC-value.
Cot1/2istheproductofconcentrationandtimerequiredfor50%reassociationgiveninnucleotide-moles×second/liter.
五、染色體結(jié)構(gòu)
DNAmoleculesarethelargestmacromoleculesinthecellandarecommonlypackagedintostructurescalled“chromosomes”,mostbacteria&viruseshaveasinglechromosomewhereasEukaryoticcellsusuallycontainmany.
任何一條染色體上都帶有許多基因，一條高等生物的染色體上可能帶有成千上萬個(gè)基因，一個(gè)細(xì)胞中的全部基因序列及其間隔序列統(tǒng)稱為genomes（基因組）。如果設(shè)想將人體細(xì)胞中的DNA分子繞地球一周，那么，每個(gè)堿基大約只占1－5厘米，而一個(gè)2－3kb的基因只相當(dāng)于地球上一條數(shù)十米長，數(shù)厘米寬的線段！
Genotype(基因型)：Thegeneticconstitutionofagivenorganism(指某個(gè)特定生物體細(xì)胞內(nèi)的全部遺傳物質(zhì))。
Phenotype(表現(xiàn)型)：Visiblepropertyofanygivenorganism(某個(gè)特定生物體中可觀察到
的物理或生理現(xiàn)象)。
Mutations：染色體DNA中可遺傳的核苷酸序列變化。
六、染色體的組成
1．染色質(zhì)和核小體
染色質(zhì)DNA的Tm值比自由DNA高，說明在染色質(zhì)中DNA極可能與蛋白質(zhì)分子相互作用；在染色質(zhì)狀態(tài)下，由DNA聚合酶和RNA聚合酶催化的DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄活性大大低于在自由DNA中的反應(yīng)；DNA酶I（DNaseI）對(duì)染色質(zhì)DNA的消化遠(yuǎn)遠(yuǎn)慢于對(duì)純DNA的作用。染色質(zhì)的電子顯微鏡圖顯示出由核小體組成的念珠狀結(jié)構(gòu)，可以看到由一條細(xì)絲連接著的一連串直徑為10nm的球狀體。
核小體是由H2A、H2B、H3、H4各兩個(gè)分子生成的八聚體和由大約200bpDNA組成的。八聚體在中間，DNA分子盤繞在外，而H1則在核小體的外面。每個(gè)核小體只有一個(gè)H1。
在核小體中DNA盤繞組蛋白八聚體核心，從而使分子收縮成1/7，200bpDNA的長度約為68nm，卻被壓縮在10nm的核小體中。但是，人中期染色體中含3.3×109堿基對(duì)，其理論長度應(yīng)是180cm，這么長的DNA被包含在46個(gè)51μm長的圓柱體（染色體）中，其壓縮比約為104。
2．染色體中的核酸組成
�、挪恢貜�(fù)序列在單倍體基因組里，這些序列一般只有一個(gè)或幾個(gè)拷貝，它占DNA總量的40%－80%。不重復(fù)序列長約750－2000dp，相當(dāng)于一個(gè)結(jié)構(gòu)基因的長度。單拷貝基因通過基因擴(kuò)增仍可合成大量的蛋白質(zhì)，如一個(gè)蠶絲心蛋白基因可作為模板合成104個(gè)絲心蛋白mRNA，每個(gè)mRNA可存活4d，共合成105個(gè)絲心蛋白，這樣，在幾天之內(nèi)，一個(gè)單拷貝絲心蛋白基因就可以合成109個(gè)絲心蛋白分子。
⑵中度重復(fù)序列這類重復(fù)序列的重復(fù)次數(shù)在10－104之間，占總DNA的10%－40%。各種rRNA、tRNA及組蛋白基因等都屬這一類。
非洲爪蟾的18S、5.8S及28SrRNA基因是連在一起的，中間隔著不轉(zhuǎn)錄的間隔區(qū)，這些單位在DNA鏈上串聯(lián)重復(fù)約5000次。在卵細(xì)胞形成過程中這些基因可進(jìn)行幾千次不同比例的復(fù)制，產(chǎn)生2×106個(gè)拷貝，使rDNA占卵細(xì)胞DNA的75%，從而使該細(xì)胞能積累1012個(gè)核糖體。
�、歉叨戎貜�(fù)序列——衛(wèi)星DNA這類DNA只在真核生物中發(fā)現(xiàn)，占基因組的10%—60%，由6—100個(gè)堿基組成，在DNA鏈上串聯(lián)重復(fù)幾百萬次。由于堿基的組成不同，在CsCl密度梯度離心中易與其他DNA分開，形成含量較大的主峰及高度重復(fù)序列小峰，后者又稱衛(wèi)星區(qū)帶（峰）。
高等真核生物DNA無論從結(jié)構(gòu)還是功能看都極為復(fù)雜，以小鼠為例：
1.小鼠總DNA的10％是小于10bp的高度重復(fù)序列，重復(fù)數(shù)十萬到上百萬次/genome。
2.總DNA的20％是重復(fù)數(shù)千次、長約數(shù)百bp的中等重復(fù)序列。
3.總DNA的70％是不重復(fù)或低重復(fù)序列,絕大部分功能基因都位于這類序列中。
Centromere：是細(xì)胞有絲分裂期間紡錘體蛋白質(zhì)與染色體的結(jié)合位點(diǎn)（attachmentpoint），這種結(jié)合對(duì)于染色體對(duì)在子細(xì)胞中的有序和平均分配至關(guān)重要。在酵母中，centromere的功能單位長約130bp，富含AT堿基對(duì)。在高等真核細(xì)胞中，centromere都是由長約5－10bp、方向相同的高度重復(fù)序列所組成。
TelomeresaresequencesattheendsofeukaryoticChromosomesthathelpstabilizethem。
分子生物學(xué)朱玉賢篇三：分子生物學(xué)(朱玉賢第四版)復(fù)習(xí)綱要
緒論
一、名詞
1、分子生物學(xué)MolecularBiology
2、中心法則CentralDogma
二、問答
1、簡述孟德爾、摩爾根、Avery、沃森和克里克、雅各布和莫諾，尼倫伯格和科拉納等人對(duì)分子生物學(xué)發(fā)展的貢獻(xiàn)
2、早期驗(yàn)證遺傳物質(zhì)是DNA的實(shí)驗(yàn)有哪些，具體過程是？
3、分子生物研究的內(nèi)容包括哪些？
?DNA的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄與翻譯
?DNA重組技術(shù)
?基因表達(dá)調(diào)控研究
?生物大分子的結(jié)構(gòu)功能研究—結(jié)構(gòu)分子生物學(xué)
?基因（組）、功能基因（組）與生物信息學(xué)研究
第1章、染色體與DNA
第一節(jié)、染色體與DNA
名詞
1、DNA雙螺旋：兩條多核苷酸鏈反向平行盤繞所生成的雙鏈結(jié)構(gòu).
2、DNA三級(jí)結(jié)構(gòu):DNA雙螺旋進(jìn)一步扭曲盤繞形成的特定空間結(jié)構(gòu)。
3、核小體：是由核心顆粒（H2A、H2B、H3、H4各兩個(gè)分子生成的八聚體）和連接區(qū)DNA
（大約200bpDNA）組成
4、衛(wèi)星DNA：又稱隨體DNA。因?yàn)檎婧思?xì)胞DNA的一部分是不被轉(zhuǎn)錄的異染色質(zhì)成分，
其堿基組成與主體DNA不同，因而可用密度梯度離心。衛(wèi)星DNA通常是高度串聯(lián)重復(fù)的DNA
5、端粒（Telomere）：是位于真核細(xì)胞線性染色體末端的特殊結(jié)構(gòu),由一段重復(fù)串聯(lián)的DNA
序列與端粒結(jié)合蛋白構(gòu)成.
6、端粒T環(huán)結(jié)構(gòu)：端粒形成T環(huán)結(jié)構(gòu)使染色體末端封閉起來，免遭破壞.
7、單順反子：真核基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物為單順反子，即一條mRNA模板只含有一個(gè)翻譯起始點(diǎn)
和一個(gè)終止點(diǎn)，因而一個(gè)基因編碼一條多肽鏈或RNA鏈。
8、斷裂基因（splittinggene開但又連續(xù)鑲嵌而成，去除非編碼區(qū)再連接后，可翻譯出由連續(xù)氨基酸組成的完整蛋白質(zhì)，這些基因稱為斷裂基因
9、間隔基因(Interruptedgene)：由于這組基因發(fā)生突變時(shí)會(huì)導(dǎo)致果蠅體節(jié)模式發(fā)生間隔缺失現(xiàn)象，所以將它們稱為間隔基因
10、外顯子(Exon)是真核生物基因的一部分，它在剪接(Splicing)后仍會(huì)被保存下來，并可在蛋白質(zhì)生物合成過程中被表達(dá)為蛋白質(zhì)
11
1213
100bp，又稱為短串聯(lián)重復(fù)序列
14、簡單序列重復(fù)simplesequencerepeat，SSR：基因組中以少數(shù)幾個(gè)核苷酸(多數(shù)為2～
4個(gè))為單位多次串聯(lián)重復(fù)組成的長達(dá)幾十個(gè)核苷酸的序列
15、3',5'—磷酸二酯鍵：是四種脫氧核苷酸相連形成多聚脫氧核苷酸鏈之間的連接方式，即由前一核苷酸的3’-OH與下一位核苷酸的5’位磷酸間形成磷酸二酯鍵，構(gòu)成一個(gè)線性大分子。
16、染色體:是細(xì)胞內(nèi)具有遺傳性質(zhì)的遺傳物質(zhì)深度壓縮形成的聚合體，易被堿性染料染
成深色
17、組蛋白:真核生物體細(xì)胞染色質(zhì)中的堿性蛋白質(zhì)，組蛋白與帶負(fù)電荷的雙螺旋DNA結(jié)合構(gòu)成染色體的組要部分。
18、C值(C-value):一種生物單倍體基因組DNA的總量稱為C值(C-value)，它是恒定的，是
每一物種的重要特征.
19、C值反�，F(xiàn)象:C值一般隨生物進(jìn)化而增加,但也存在某些低等生物的C值比高等生物大,即C值反常現(xiàn)象
20、MicroRNA:是一類由內(nèi)源基因編碼的長度約為20-22個(gè)核苷酸的非編碼單鏈RNA分子，由MicroRNA前體產(chǎn)生
21、siRNA:一般是人工體外合成的，通過轉(zhuǎn)染/化進(jìn)入體內(nèi)，是RNA干涉的中間產(chǎn)物
22、RNA干涉:是指在進(jìn)化過程中高度保守的、由雙鏈RNA（double-strandedRNA，dsRNA）
誘發(fā)的、同源mRNA高效特異性降解的現(xiàn)象。
問答
1、DNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)及其意義
指DNA分子中脫氧核苷酸的排列順序，由于核苷酸之間的差異僅僅是堿基的不同，故可稱為堿基順序(bp)。
意義：生物遺傳信息以核苷酸不同的排列順序編碼在DNA分子上，核苷酸排列順序變了，它的生物學(xué)含義也就不同了。因此測定DNA的堿基排列順序是分子生物學(xué)的基本課題之一。
2、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)提出的主要依據(jù)及其主要內(nèi)容（特征）？
DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的主要依據(jù)：1)Chargaff規(guī)則：A=T、C=G；嘌呤=嘧啶，即A+G=T+C。不同生物組織DNA在總的堿基組成上有很大差異，表現(xiàn)在A+T/G+C比值（不對(duì)稱比率）的不同，親緣相近的生物，其DNA堿基組成相近，既不對(duì)稱比率相近2）DNA—X射線衍射圖。表明了DNA結(jié)構(gòu)的螺旋周期性，堿基的空間取向，分子間距離3)DNA堿基物化數(shù)據(jù)的測定特征：(1)主鏈：由二條相互平行而走向相反的脫氧核苷酸鏈圍繞一共同中軸向右盤旋形成雙螺旋構(gòu)型；糖與磷酸在外側(cè)。(2)堿基對(duì)：堿基位于螺旋的內(nèi)側(cè)，兩條單鏈間以堿基對(duì)之間形成氫鍵連接，A與T間形成兩個(gè)氫鍵，G與C間形成三個(gè)氫鍵。堿基平面與螺旋中軸垂直(3)大溝和小溝：大溝和小溝分別指雙螺旋表面凹下去的較大溝槽和較小溝槽。(4)結(jié)構(gòu)參數(shù)：螺旋直徑2nm；螺旋周期包含10對(duì)堿基，螺距3.4nm；相鄰堿基對(duì)平面的間距0.34nm。
3、什么是DNA二級(jí)結(jié)構(gòu)多態(tài)性？有什么意義？
指的是DNA構(gòu)象的可變性，處于一種動(dòng)態(tài)平衡。DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)有：1.B-DNA:在相對(duì)濕度為92%的DNA鈉鹽，是最常見的DNA構(gòu)像。2.A-DNA:在相對(duì)濕度為75%以下的DNA纖維，對(duì)基因表達(dá)有重要意義。3.Z-DNA:左手螺旋，調(diào)控基因的轉(zhuǎn)錄。4.ts-DNA:三股螺旋意義：拓寬了人們的視野，發(fā)現(xiàn)生物體中最為穩(wěn)定的遺傳物質(zhì)也可以采用不同的姿態(tài)來實(shí)現(xiàn)其豐富多采的生物學(xué)功能。
4、DNA三級(jí)結(jié)構(gòu)的內(nèi)容和意義？
DNA三級(jí)結(jié)構(gòu)：DNA雙螺旋進(jìn)一步扭曲盤繞形成的特定空間結(jié)構(gòu)即超螺旋結(jié)構(gòu)。包括線狀DNA形成的紐結(jié)、環(huán)狀DNA形成麻花狀結(jié)構(gòu)等
超螺旋的意義：①超螺旋形式是DNA分子復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的需要②超螺旋可使DNA分子形成高度致密的狀態(tài)從而得以容納于有限的空間
5、真核生物染色體的化學(xué)組成？這些成分是如何包裝成染色體的？
主要化學(xué)成分:DNA和蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)又分為組蛋白和非組蛋白，組蛋白包括H1、H2A、H2B、H3及H4。組裝過程：1，首先組蛋白組成盤裝八聚體，DNA纏繞其上，成為核小體顆粒，兩個(gè)顆粒之間經(jīng)過DNA連接，形成外徑10nm的纖維狀串珠，稱為核小體串珠纖維；2，核小體串珠纖維在酶的作用下形成每圈6個(gè)核小體，外徑30nm的螺旋結(jié)構(gòu)；3，螺旋結(jié)構(gòu)再次螺旋化，形成超螺旋結(jié)構(gòu)；4，超螺線管，形成絆環(huán)，即線性的螺線管形成的放射狀環(huán)。絆環(huán)再非組蛋白上纏繞即形成了顯微鏡下可見的染色體結(jié)構(gòu)。
6、原核生物染色體的基本特點(diǎn)？
1、結(jié)構(gòu)簡煉。
基因組很小，一般只有一條染色體且大都帶有單拷貝基因；
絕大部分是用來編碼蛋白質(zhì)的，少部分調(diào)控序列；
幾乎每個(gè)基因序列都與它所編碼的蛋白質(zhì)序列呈線性對(duì)應(yīng)狀態(tài)。
2、多順反子
轉(zhuǎn)錄或編碼功能相關(guān)的RNA或蛋白質(zhì)的基因，往往叢集在基因組的一個(gè)或幾個(gè)特定部位，形成轉(zhuǎn)錄單元并轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生含多個(gè)mRNA的分子，稱為多順反子mRNA。
3、重疊基因
一些細(xì)菌和動(dòng)物病毒存在重疊基因，同一段DNA能攜帶兩種不同蛋白質(zhì)的信息
7、真核生物染色體的基本特點(diǎn)？
1.基因組龐大，蛋白質(zhì)結(jié)合形成染色體，儲(chǔ)存于細(xì)胞核內(nèi)。
2.轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物為單順反子mRNA。
3.大部分基因?qū)儆跀嗔鸦�，有�?nèi)含子和外顯子存在，基因是不連續(xù)的。
4.存在大量的順式作用元件，如啟動(dòng)子、增強(qiáng)子、沉默子。
5.大部分為非編碼序列，占整個(gè)基因組序列的90%以上。
6.含有大量的重復(fù)序列。
7.存在大量的DNA多態(tài)性，如SNP和短串聯(lián)重復(fù)序列多態(tài)性。
8.含有端粒結(jié)構(gòu)。
8、端粒的功能
第一，保護(hù)染色體不被核酸酶降解；
第二，防止染色體相互融合；
第三，為端粒酶提供底物，解決DNA復(fù)制的末端隱縮，保證染色體的完全復(fù)制。
9、真核基因組非編碼序列包括哪些
與基因表達(dá)有關(guān)的各種調(diào)控序列
內(nèi)含子（intron）
高度重復(fù)序列
部分中度重復(fù)序列
非編碼RNA（non-codingRNA）
第二節(jié)、DNA的復(fù)制
名詞
1、半保留復(fù)制(semiconservationreplication)：在DNA復(fù)制時(shí)，親代DNA的雙螺旋先行解
旋分開，然后以每條鏈為模板，按堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，在這兩條鏈上各形成一條互補(bǔ)鏈，每個(gè)子代DNA的一條鏈來自親代DNA，另一條鏈則是新合成的
2、復(fù)制叉（replicationfork）：DNA分子中正在進(jìn)行復(fù)制的部位為復(fù)制叉,它由兩股親代
鏈及在其上新合成的子鏈構(gòu)成
3、復(fù)制眼（replicationeye）：DNA的正在復(fù)制的部分在電鏡下觀察起來猶如一只眼睛，
稱為復(fù)制眼。
4、半不連續(xù)復(fù)制(Semi-discontinuousreplication)：這種前導(dǎo)鏈的連續(xù)合成和滯后鏈的不連續(xù)合成稱為DNA合成的半不連續(xù)復(fù)制
5、前導(dǎo)鏈(leadingstrand)：以復(fù)制叉移動(dòng)的方向?yàn)榛鶞?zhǔn)，一條模板鏈?zhǔn)?’→5，以此為
模板而進(jìn)行的新生DNA鏈的合成沿5’-3’方向連續(xù)進(jìn)行，這條鏈稱為前導(dǎo)鏈
6、滯后鏈(laggingstrand)：在DNA復(fù)制中與復(fù)制叉前進(jìn)的方向相反，而且是分段、不連
續(xù)合成的這條鏈稱為滯后鏈.
7、岡崎片段(Okazakifragment)：滯后鏈合成的片段即為岡崎片段
8、復(fù)制起點(diǎn)Originofreplication:DNA復(fù)制在生物細(xì)胞中要從DNA分子上特定位置開始，這個(gè)特定位置稱為復(fù)制起點(diǎn)
9、復(fù)制子(replicon):DNA復(fù)制從起點(diǎn)開始雙向進(jìn)行直到終點(diǎn)為止，每一個(gè)這樣的DNA單位稱為復(fù)制子
10、酵母自主復(fù)制序列autonomousreplicationsequence，ARS:是酵母復(fù)制的起點(diǎn)，包括數(shù)
個(gè)復(fù)制起始位必需的保守區(qū)。不同的ARS都含有A-T的11bp保守區(qū)
11、DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶(DNATopisomerase):能在DNA分子中改變兩條鏈的環(huán)繞次數(shù)的酶，它
的作用機(jī)制首先打斷DNA，讓DNA繞過斷裂點(diǎn)后再封閉形成雙螺旋或超螺旋DNA.
12、解螺旋酶(Helicase):用ATP水解獲得的能量來打斷氫鍵，解開雙鏈DNA并在DNA上沿
一定方向移動(dòng)的一類酶
13、單鏈DNA結(jié)合蛋白(SinglestrandedDNAbindingprotein,SSB):與單鏈DNA結(jié)合的蛋白，
維持DNA單鏈狀態(tài)
14、引發(fā)酶(Primase):催化引物RNA分子的合成，為DNA復(fù)制提供RNA引物的酶類
15、引發(fā)體（primosome）:引發(fā)酶與其它蛋白質(zhì)所形成的復(fù)合體稱為引發(fā)體
16、DNA連接酶(DNAligase):催化DNA鏈的5’-PO4與另一DNA鏈的3’-OH生成磷酸二酯鍵，使具有相同粘末端或平端的DNA末端連接起來
17、切口(nick):DNA連接酶只能修復(fù)磷酸二酯鍵的斷裂，稱切口
18、缺口(gap):DNA分子中核苷酸缺失，稱缺口
19、DNA鏈的延伸:
20、復(fù)制體(replisome):由解旋酶、引發(fā)酶和DNApolⅢ全酶組成的復(fù)合體，DNA合成時(shí)，
沿著復(fù)制叉的方向移動(dòng)
21、回環(huán)復(fù)制模型Trombonemodel:DNApolⅢ兩個(gè)催化核心分別和DNA的兩條模板鏈
結(jié)合，全酶延著前導(dǎo)鏈模板隨著復(fù)制叉的移動(dòng)而移動(dòng)，而后滯鏈模板從復(fù)制體上“拉出”一段，形成一個(gè)環(huán)形成回環(huán)進(jìn)行復(fù)制
22、“θ”型復(fù)制:DNA從復(fù)制起點(diǎn)開始，雙向同時(shí)進(jìn)行，中間產(chǎn)物呈θ樣形狀，故又稱"
θ"型復(fù)制
23、滾環(huán)(Rollingcircle)復(fù)制:是小分子量的環(huán)狀DNA分子所采取一種特殊單向復(fù)制形式。
24、D環(huán)(D-loop)復(fù)制:單向復(fù)制的特殊方式，線粒體和葉綠體DNA的復(fù)制采取這種方式
問答
1、復(fù)制起點(diǎn)的一般特征
1)多個(gè)獨(dú)特的短的重復(fù)序列組成；2)復(fù)制起點(diǎn)附近富含A-T；3)短的重復(fù)序列被多亞基的復(fù)制起點(diǎn)結(jié)合蛋白識(shí)別。
2、DNA復(fù)制所需的酶和其它蛋白質(zhì)包括哪些？它們的主要功能是什么？
1.DNA聚合酶：在RNA/DNA的3’-OH末端，以dNTP為底物，按模板DNA上的指令由DNApol逐個(gè)將核苷酸加上去，催化新鏈不斷延長。此外，還具有核酸外切酶活性。
2.DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶:通過切斷、旋轉(zhuǎn)和再連接作用，理順DNA鏈----三級(jí)結(jié)構(gòu)的調(diào)整
3.解螺旋酶:解開DNA雙螺旋
4.單鏈DNA結(jié)合蛋白：維持DNA單鏈狀態(tài)
5.引發(fā)酶：催化引物RNA分子的合成，為DNA復(fù)制提供RNA引物
6.DNA連接酶：使具有相同粘末端或平端的DNA末端連接起來
3、試述DNA復(fù)制的基本過程
DNA復(fù)制分為起始、延長、終止三個(gè)過程。1.DNA復(fù)制的起始：1）DNA復(fù)制起點(diǎn)雙鏈解開。DnaA蛋白識(shí)別、結(jié)合于oriC的重復(fù)序列然后在HU的幫助下DnaA蛋白與DNA形成復(fù)合物，促使解鏈最后在DnaC的協(xié)助下，DnaB結(jié)合于初步打開的雙鏈，并用其解螺旋酶活性使雙鏈解開一定長度。2）引發(fā)前體(preprimosome)的形成。DnaB與oriC組成引發(fā)前體3）引發(fā)體(primosome)與RNA引物的形成。引發(fā)前體進(jìn)一步與引發(fā)酶DnaG組裝成引發(fā)體，引發(fā)體在單鏈DNA上移動(dòng)(與其他因子有關(guān)），在DnaB的作用下識(shí)別DNA復(fù)制起點(diǎn)位置。2.DNA鏈的延伸：1)前導(dǎo)鏈的延伸.前導(dǎo)鏈沿著5’→3’方向可以連續(xù)延長，方向與復(fù)制叉方向一致2)滯后鏈的的延伸.?崗崎片段延伸，引發(fā)體在合適的位點(diǎn)合成下一崗崎片段的RNA引物。鉗裝配器處于準(zhǔn)備狀態(tài)。?崗崎片段延伸到前一個(gè)崗崎片段附近時(shí)，β亞基脫離DNApolIII，
4β引發(fā)體適時(shí)解體。?RNA引物與DNA形成的雙鏈被鉗裝配器識(shí)別，被2個(gè)β亞基夾住�！�
5重復(fù)以上步驟。3)DNA復(fù)制的終止.亞基帶著DNA/RNA轉(zhuǎn)移到DNApolIII上�！�
5、一個(gè)聚合酶Ⅲ全酶/復(fù)制體是怎樣負(fù)責(zé)兩條鏈的合成呢？即回環(huán)復(fù)制模型是如何解釋
后隨鏈的合成。
崗崎片段延伸，引發(fā)體在合適的位點(diǎn)合成下一崗崎片段的RNA引物。鉗裝配器處于準(zhǔn)備狀態(tài)。崗崎片段延伸到前一個(gè)崗崎片段附近時(shí)，β亞基脫離DNApolIII，引發(fā)體適時(shí)解體。
4β亞基帶著DNA/RNA?RNA引物與DNA形成的雙鏈被鉗裝配器識(shí)別，被2個(gè)β亞基夾住。○
5重復(fù)以上步驟。轉(zhuǎn)移到DNApolIII上�！�
6、原核與真核生物中的DNA聚合酶有哪些?功能如何？
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