《分子生物学》word版.doc

第一章 绪论1.分子生物学（Molecular Biology）是研究核酸、蛋白质等生物大分子的形态、结构特征及其重要性、规律性和相互关系的科学，是人类从分子水平上真正揭示生物世界的奥秘，由被动地适应自然界转向主动地改造和重组自然界的基础学科狭义的概念偏重于核酸（基因）的分子生物学，主要研究基因或DNA结构与功能、复制、转录、表达和调节控制过程 也涉及与这些过程相关的蛋白质与酶的结构与功能的研究2.功能基因组学(Functional Genomics or post—Genomics) 基因的识别与鉴定基因功能信息的提取与证实基因表达谱的绘制 (microarray)蛋白质水平上基因互作的探测3.蛋白质组学(Proteome)1994年由Wilkins等提出蛋白质组的概念：一个基因组所表达的全部蛋白质基因组----固定蛋白质组----动态4.生物信息学(Bioinformatics) 生物大分子的结构与功能信息通过计算机语言到 分辨，提取，分析，比较，预测生物信息 第三章 核酸的结构与功能1.DNA 的一级结构： DNA分子中各脱氧核苷酸之间的连接方式（3´-5´磷酸二酯键）和排列顺序叫做DNA的一级结构，简称为碱基序列。

一级结构的走向的规定为5´→3´不同的DNA分子具有不同的核苷酸排列顺序，因此携带有不同的遗传信息Chargaff首先注意到DNA碱基组成的某些规律性，在1950年总结出DNA碱基组成的规律：·腺嘌呤和胸腺嘧啶的摩尔数相等，即 A=T·鸟嘌呤和胞腺嘧啶的摩尔数也相等，即G=C· 含氨基的碱基总数等于含酮基碱基总数，即A+C=G+T·嘌呤的总数等于嘧啶的总数，即A+G=C+T2.DNA的双螺旋模型特点：a. 两条反向平行的多聚核苷酸链沿一个假设的中心轴右旋相互盘绕而形成b. 磷酸和脱氧核糖单位作为不变的骨架组成位于外侧，作为可变成分的碱基位于内侧，链间碱基按A—T，G—C配对（碱基配对原则，Chargaff定律）c.右手反平行双螺旋,d.主链位于螺旋外侧，碱基位于内侧两条链e.间存在碱基互补f.螺旋的螺距为3.4nm，直径为2nm,g.螺旋的稳定因素为氢键和碱基堆砌力3.DNA的双螺旋结构稳定因素：· 氢键 ·碱基堆集力 ·正负电荷的作用发夹(hairpin)：当同一个核酸分子中一段碱基序列附近紧接着一段它的互补序列时，核酸连有可能自身回折配对产生一个反平行的双螺旋结构4.凸环(bulge loop)：当互补序列在分子中距离较远时，形成双链区域时产生较大的单链环，如果两个可能的互补序列中的一个包含一段不配对的多余序列时产生凸环。

5反向重复序列(inverted repeats)：又称回文序列(palindrome) 指在双链DNA或RNA序列中.确定方向阅读每一条链的序列相同的序列单链DNA或RNA能形成发夹结构双链DNA分子内形成十字架结构6.DNA结构的动态性：不同DNA结构形式相互转变的现象7.正超螺旋(positive supercoil)：盘绕方向与DNA双螺旋方同相同右手超螺旋8.负超螺旋(negative supercoil)：盘绕方向与DNA双螺旋方向相反左手超螺旋大部分天然DNA呈负超螺旋 9.拓扑异构体(topoisomer)：具有特定连接数的环状dsDNA分子拓扑异构体的差异是连接数的不同10．拓扑异构酶(topoisomerase) 催化DNA拓扑变构体相互转化的酶，能改变DNA的连接数11.连环数 (linkage number, L)：双螺旋DNA中两条链互相交叉的总次数12.盘绕数(twisting number, T)：是DNA分子中双螺旋的周数，表示DNA分子一条链绕另一条链的扭转数T=碱基对总数/10.513.超螺旋周数(writhing number, W)：双螺旋结构在一定的盘绕数下，DNA分子的超螺旋缠绕数。

L=T+W14.复性(renaturation)：两条彼此分开的变性DNA链在适当条件下重新缔合(reassociation)成为双螺旋结构的过程称为复性15.RNA的结构特点及与DNA的区别1. 碱基组成不同；2. 存在稀有碱基、微量碱基、修饰碱基；3. D-核糖；4. 单链；5. RNA分子中的碱基不严格遵守Chargaff规则；6. 对碱性敏感；7. 只有部分双链；8. 信息传递者；9. 病毒RNA是遗传信息的载体；10. 具有催化功能第四章 基因与基因组结构与功能1.基因（gene）是核酸的中贮存遗传信息的遗传单位，是贮存有功能的蛋白质多肽链或RNA序列信息及表达这些信息所必需的全部核苷酸序列从遗传学上来说代表1个遗传单位、1个功能单位、1个交换单位或1个突变单位2.基因组（gencme）指细胞或生物体中，一套完整单倍体遗传特质的总和（包括一种生物所需的全套基因及间隔序列）称为基因组基因组的结构主要指不同的基因功能区域在核酸分列中的分布和排布情况，基因组的功能是贮存和表达遗传信息3.C值（C value）：真核生物单倍体基因组所包含的全部DNA量C值悖理（C-value paradox)：真核生物中DNA含量的反常现象。

1. C值不随生物的进化程度和复杂性而增加2. 关系密切的生物C值相差甚大3. 真核生物DNA的量远远大于编码蛋白质所需的量4.病毒基因组的一般特点：1. 基因组很小，遗传信息量也少，但不同病毒基因组大小差异很大；2. 只含有一种核酸，单链或双链，闭合环状或线状分子；3. 通常有重叠基因；4. 基因之间的间隔序列很短；5. 相关基因集中成簇；6. 噬菌体的基因是连续的，但真核细胞的病毒都含有不连续基因5.细菌基因组的一般特点：1. 通常由一条环形或线形双链DNA分子组成，类核2. 只有一个复制起始点；3. 有操纵子结构，多个相关的结构基因串联在一起，受同一调控区调节，合成多顺反子mRNA;4. 编码蛋白质的结构基因为单拷贝，但rRNA基因一般是多拷贝的；5. 非编码DNA所占比例很少；6. 具有多种调控区；7. 也具有可移动的DNA序列组分6.真核生物基因组的特点：1. 真核基因组的分子量很大；2. 多条线状染色体，有多个复制起点(ori);3. 与蛋白质结合稳定，形成高级结构；4. 存在核膜，转录和翻译在时间和空间上被分隔，不偶联；5. 含有大量的重复序列；6. 单拷贝，单顺反子；7. 可移动的基因；8. 内含子，基因是不连续的（断裂基因）7.真核生物基因组的序列类型：(1)单拷贝序列(Unique Sequence)：包括大多数编码蛋白质的结构基因和基因间间隔序列。

2)低度重复序列(3)中度重复序列(重复次数： 1O2 －1O5)(4)高度重复序列(重复次数：>1O6)8.操纵子（operon）:多个功能相关的结构基因成簇串联排列，与上游共同的调控区和下游转录终止信号组成的基因表达单位9.微卫星DNA（microstallite DNA）：由2-6个核苷酸组成的重复单位串联组成的两侧为特异的单拷贝序列10.基因家族(gene family)：真核基因组中来源相同、结构相似、功能相似的一组基因．11.基因簇（gene cluster）：基因家族中各成员紧密成簇排列成大段的串联重复单位，定位于染色体的特殊区域12.超基因(Supergene) 指一组由多基因和单基因组成的更大的基因家族13.超基因家族(Supergene family)：由基因家族和单基因组成的大基因家族，结构上有程度不等的同源性，但功能不同．第五章 ＤＮＡ的复制1.DNA在复制时,以亲代DNA的每一股作模板,合成完全相同的两个双链子代DNA,每个子代DNA中都含有一股亲代DNA链,这种现象称为DNA的半保留复制(semi-conservative replication). 2.复制子：基因组内独立进行复制的功能单位。

含有复制起点和终止点3.复制叉：复制时，双链解开成两股链分别进行，起点呈现叉子4.前导链（leading strand）：DNA复制时，一股以3’ → 5’方向的母链作为模板，指导新合成的链以5’→ 3’方向连续合成的链称为前导链复制方向与解链方向一致5.随从链（lagging strand): DNA复制时，一股以5’→3’方向的母链作为模板，指导新合成的链沿5’→3’合成，1000-2000个核苷酸不连续的小片段的链称为随从链复制方向与解链方向相反)6.岗崎片段（Okazaki）：DNA复制时，一股以5’→3’方向的母链作为模板，指导新合成的链沿5’→3’合成1000-2000个核苷酸不连续的小片段称之为岗崎片段7.半不连续复制：在DNA复制过程中，亲代DNA分子中以3’→5’向的母链作为模板指导新的链以5’→3’方向连续合成，另一股以5’→3’为方向的母链则指导新合成的链以5’→3’方向合成1000-2000个核苷酸长度的许多不连续的片段（岗崎片段），这种复制方式称之为半不连续复制8.端粒(telomere)指真核生物染色体线性DNA分子末端的结构9.端粒酶(telomerase) 是一种自身携带模板的逆转录酶，催化端粒DNA的合成，能够在缺少DNA模板的情况下延伸端粒的寡核苷酸片断。

10.原核生物与真核生物DNA复制的起始及区别：不同点很多，例如：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;真核生物的染色体在全部完成复制之前，各个起始点上DNA的复制不能再开始，而在快速生长的原核生物中，复制起始点上可以连续开始新的DNA复制，表现为虽只有一个复制单元，但可有多个复制叉 第六章DNA的损伤、修复和基因突变1.DNA损伤（DNA damage）又称突变（mutation）：是指一个或多个脱氧核糖核苷酸构成的改变即遗传物质结构改变引起遗传信息的改变2.DNA结构发生改变主要分为两种：单个碱基的改变，双螺旋结构的异常扭曲3.损伤的类型 ：自发性损伤：（碱基之间的互变异构移位，碱基脱氨基，碱基丢失，DNA聚合酶的打滑，活性氧引起的诱变等）物理因素：紫外线照射形成嘧啶二聚体化学因素;烷化剂、碱基类似物4.DNA的修复：切除修复 错配修复 DNA直接修复 重组修复 SOS反应诱导的修复（1）切除修复（base-excision repair) 1.碱基切除修复 糖苷水解酶： 细胞中的各种，能特异切除受损核苷酸上的N-β-糖苷键，在DNA链上形成AP位点(去嘌呤或去嘧啶位点)。

AP核酸内切酶：能在AP位点附近（5`或3`位置）将DNA链切开；核酸外切酶： 移去包括AP位点核苷酸在内的小片段DNA；DNA聚合酶I：合成新片段；DNA连接酶： 连接切口而修复2.核苷酸片段切除修复 ：当DNA链上相应位置的核苷酸发生损伤，导致双链之间无法形成氢键，在一系列酶的作用下，将DNA分子中受损伤部分切除掉，并以完整的那一条链为模板，合成出切去的部分，然后使DNA恢复正常结构的过程 （2）错配修复（Mismatch repair) 原核细胞内存在Dam甲基化酶，能使位于5`GATC序列中腺苷酸的N6位甲基化 复制后DNA在短期内（数分钟）为半甲基化的GATC序列，一旦发现错配碱基，即将未甲基化链切除一段包含错误碱基的序列，并以甲基化的链为模板进行修复3）直接修复（direct repair）生。