高级生物化学与分子生物学教育版.ppt

高级生物化学与分子生物学,教育版,朱玉贤 《现代分子生物学》，高等教育出版社 孙乃恩 《分子遗传学》，南京大学出版社 阎隆飞 《分子生物学》，中国农业大学出版社， 李振刚 《分子遗传学》，科学出版社 沈羽非 《真核基因表达调控》，北京高等教育出版社 Lewin,B, Genes VII , Oxford University Press Turner P.C. et al. Molecular Biology. 科学出版社 Weaver R. Molecular Biology. 科学出版社,,参 考 书 目,物理化学上，分子读作fēn zi，是构成物质的一种基本粒子的名称物理上，物质大多数是由原子构成的分子组成，通常使用显微镜来观测分子还可分为原子物理化学术语编辑 分子结构图分子是物质中能够独立存在的相对稳定并保持该物质物理化学特性的最小单元分子由原子构成，原子通过一定的作用力，以一定的次序和排列方式结合成分子以水分子为例，将水不断分离下去，直至不破坏水的特性，这时出现的最小单元是由两个氢原子和一个氧原子构成的一个水分子(H2O)一个水分子可用电解法或其他方法再分为两个氢原子和一个氧原子，但这时它的特性已和水完全不同了。

有的分子只由一个原子构成，称单原子分子，如氦和氩等分子属此类，这种单原子分子既是原子又是分子由两个原子构成的分子称双原子分子，例如氧分子(O2)和一氧化碳分子(CO)：一个氧分子由两个氧原子构成，为同核双原子分子;一个一氧化碳分子由一个氧原子和一个碳原子构成，为异核双原子分子由两个以上的原子组成的分子统称多原子分子分子中的原子数可为几个、十几个、几十个乃至成千上万个例如一个二氧化碳分子(CO2)由一个碳原子和两个氧原子构成一个苯分子包含六个碳原子和六个氢原子(C6H6)，一个分子包含几百个原子，其分子式为C257H383N65O77S6 分子结构分子结构或称分子立体结猪胰岛素构、分子、分子几何，建立在光谱学 一个水分子模型(水分子)数据之上，用以描述分子中原子的三维排列方式分子结构在很大程度上影响了化学物质的反应性、极性、相态形状、颜色、磁性和生物活性分子结构最好在接近绝对零度的温度下测定，因为随着温度升高，分子转动也增加量子力学和半实验的分子模拟计算可以得出分子形状，固态分子的结构也可通过X射线晶体学测定体积较大的分子通常以多个稳定的构象存在，势能面中这些构象之间的能垒较高分子结构涉及原子在空间中的位置，与键结的化学键种类有关，包括键长、键角以及相邻三个键之间的二面角。

原子在分子中的成键情形与空间排列：分子结构对物质的物理与化学性质有决定性的关系最简单的分子是氢分子，1克氢气包含1023个以上的氢分子一个水分子中2个氢原子都连接到一个中心氧原子上，所成键角是104.5°分子中原子的空 阿司匹林分子渗透模型间关系不是固定的，除了分子本身在气体和液体中的平动外，分子结构中的各部分也都处于连续的运动中因此分子结构与温度有关分子所处的状态(固态、液态、气态、溶解在溶液中或吸附在表面上)不同，分子的精确尺寸也不同因尚无真正适用的分子结构理论，复杂分子的细致结构不能预言，只能从实验测得量子力学认为，原子中的轨道电子具有波动性，用数学方法处理电子驻波(原子轨道)就能确定原子间或原子团间键的形成方式原子中的电子轨道在空间重叠愈多，形成的键愈稳定量子力学方法是建立在实验数据和近似的数学运算(由高速电子计算机进行运算)相结合的基础上的，对简单的体系才是精确的，例如对水分子形状的预言另一种理论是把分子看成一个静电平衡体系：电子和原子核的引力倾向于最大，电子间的斥力倾向于最小，各原子核和相邻原子中电子的引力也是很重要的为了使负电中心的斥力减至最小，体系尽可能对称的排列，所以当体系有2个电子对时，它们呈线型排列(180°);有3个电子对时呈三角平面排列，键角120°。

分子的键分子的键有三种极限类型，即离子键、共价键和金属键定位于2个原子之间的键称为定域键由多个原子的共有电子形成的多中心键称为离域键此外还有过渡类型的键：键电子偏向一方的共价键称为极性键，由一方提供成键电子的键称为配位键通过这些类型的键把原子按一定的空间排列结合成分子，形成分子的构型和构象例如碳是共享电子对键(共价键)的基本参加者，碳和氢二种元素的原子可形成烃类化合物，正四面体构的CH4是其中最简单的烃，还可形成环状化合物，例如环己烷;硅和氧是矿物质的基本元素，云母和石英都含有硅氧单元金属原子被夹在烃环平面中间构成夹心化合物蛋白质的基本成分是一端接碱性基，一端接酸性基的二官能分子α-氨基酸化学组成和分子量相同但分子结构不同的物质互称为异构体当2 种异构体其他性质相同，只是旋光方向相反，这一类异构体称作旋光异构体可用X射线等衍射法、各种光谱、波谱、能谱和质谱法等测定或推测分子的结构 ,198,2004年2月出版 ,260,Outline :Part I 基因 genes Part II 蛋白质 Protein Part III 基因表达 mRNA Part IV DNA Part V 细胞核 nucleus Part VI 细胞 Cells,Chapter 1 Genes are DNA,,,基因是特殊因子 Genes are particulate factors 1971 核酸的发现 Discovry of nucleic acid染色体是遗传单位 Chromosomes are hereditary units基因位于染色体上Genes lie on chromosomes染色体是基因的线性排列 Chromosomes contain linear arrays of genes突变是基因的物理改变 Mutations are physical changes in genes,1.1 Key events a brief history of genetics,,1931 重组通过交换而发生 Recombination is caused by crossing over 1944 DNA是遗传物质 DNA is genetic material 1945 基因编码蛋白质 A gene codes for a protein 1953 DNA是双螺旋 DNA is a double helix 1958 DNA是半保留复制 DNA replicates semiconservatively 1961 遗传密码子是三联体 Genetic code is triplet 1977 真核生物基因是断裂的 DNA can be sequenced 1977 DNA可以测序 Genomes can be sequenced测序细菌基因组 Bacterial genenome sequenced 2001 测序人类基因组 Hunman genenome sequenced,,(1) The Early Years of Genetics,A. 1859, Charles Darwin and evolutionary theory,1809 -1882 Father of evolutionary theory Published Origin of Species By Means of Natural Selection or the Preservation of Favoured Races in the Struggle for Life in 1859,QuestionHow the Woodpecker Avoids a Headache?,Survival of the Fittest.,Animation,B. 1865, Gregor Mendel and genetics,1822 -1884 Father of genetics Laws of inheritance,What Did Mendel Find?,He discovered different laws and rules that explain factors affecting heredity., Rule of Unit Factors,Each organism has two alleles for each trait Alleles Genes,Law of Independent Assortment 基因的自由组合定律 当具有两对（或更多对）相对性状的亲本进行杂交，在子一代产生配子时，在等位基因分离的同时，非同源染色体上的基因表现为自由组合。

Law of Segregation 基因的分离定律 基因的分离定律的实质是，在减数分裂形成配子时，等位基因随同源染色体的分开而分离，分别进入两个配子中独立地传给后代1869, Johann Friedrich Miescher discovered “nuclein核素“.,C.,1889, Richard Altmann named it “nucleic acid“. This substance was found to exist only in the chromosomes.,,1909, “gene“ , genotype, phenotype,D.,E.,Thomas Hunt Morgan (1866-1945) Chromosome likage 1933, Nobel Prize in Physiology or Medicine,1910s, Golden Age of Genetics, Sex determination, genes and their traits are linked to specific loci on chromosomes  Mapping - Crossing over will allow us to map position of genes,1943, Oswald Avery, Colin MacLeod, and Maclyn McCarty report evidence that, at least in bacteria, the molecule that carries genetic information is DNA (deoxyribonucleic acid).,Avery,MacLeod,McCarty,G.,F.,1941, One gene, one enzyme 1908年，英国医学生化学家伽罗德-尿黑酸-缺乏尿黑酸氧化酶-尿液发黑。

比德尔 -辐射（如X射线或紫外线）-红色面包霉孢子-突变体 -突变体,H. 1952, DNA -- Inherited substanceMartha Chase and Alfred Hershey demonstrated that DNA is the inherited substance. Hershey shares the 1969 Nobel Prize (not with Martha Chase but with Max Delbruck and Salvador Luria).,。