分子生物学总结(朱玉贤版)(2020年10月整理).pdf
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分子生物学总结分子生物学总结1.分子生物学的三大原则根据“序列假说”、“中心法则”这两个基本原则,分子生物学作为所有生命物质的共性学科遵循“三大原则:其一,构成生物大分子的单体是相同的。
在动物、植物、微生物3大系统的所有生物物种间都具有共同的核酸语言,即构成核酸大分子的单体均是A、T(U)、C、G。
所有生物物种间都具有共同的蛋白质语言,即构成蛋白质大分子的单体均是20种基本氨基酸。
其二,生物大分子单体的排列决定了不同生物性状的差异和个性特征。
其三,所有遗传信息表达的中心法是相同的。
2.简述Morgan基因论经典基因概念:即基因是孤立的排列在染色体上的实体,是具有特定功能的,能独立发生突变和遗传交换的,“三位一体”的、最小的遗传单位。
3.简述“顺反子假说”的主要内容顺反子理论认为:基因(即顺反子)是染色体上的一个区段,在一个顺反子内有若干个交换单位,最小的交换单位被称为交换子。
在一个顺反子中有若干个突变单位,最小的突变单位被称为突变子。
在一个顺反子结构区域内,若果发生突变就会导致功能丧失,所以顺反子即基因只是一个具有特定功能的、完整的、不可分割的最小的遗传单位。
4.名词解释:等位基因、全同等位基因、非全同等位基因等位基因(allele):同一座位存在的两个不同状态的基因全同等位基因(homoallele):在同一基因座位(locus)中,同一突变位点(site)向不同方向发生突变所形成的等位基因非全同等位基因(heteroallele):在同一基因座位(locus)中,不同突变位点(site)发生突变所形成的等位基因5.简述DNA作为遗传物质的优点(自然选择的优势)DNA作为主要的遗传物质的优点在于:1)储存遗传信息量大,在1kb DNA序列中,就可能编码出41000种遗传信息2)以A / T, C / G 互补配对形成的双螺旋,结构稳定,利于复制,便于转录,可以突变以求不断进化,方便修复以求遗传稳定;3)核糖的2’ – OH 脱氧,使其在水中的稳定性高于RNA,DNA 中有T无U,消除了C突变为U带来进化中的负担和潜在危险。
第一章绪论分子生物学分子生物学的基本含义 (p8)分子生物学是研究核酸、蛋白质等所有生物大分子的形态、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开生物世界的奥秘,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。
分子生物学与其它学科的关系分子生物学是由生物化学、生物物理学、遗传学、微生物学、细胞学、以至信息科学等多学科相互渗透、综合融会而产生并发展起来的,凝聚了不同学科专长的科学家的共同努力。
它虽产生于上述各个学科,但已形成它独特的理论体系和研究手段,成为一个独立的学科。
生物化学与分子生物学关系最为密切 :生物化学是从化学角度研究生命现象的科学,它着重研究生物体内各种生物分子的结构、转变与新陈代谢。
传统生物化学的中心内容是代谢,包括糖、脂类、氨基酸、核苷酸、以及能量代谢等与生理功能的联系。
分子生物学则着重阐明生命的本质----主要研究生物大分子核酸与蛋白质的结构与功能、生命信息的传递和调控。
细胞生物学与分子生物学关系也十分密切:传统的细胞生物学主要研究细胞和亚细胞器的形态、结构与功能。
探讨组成细胞的分子结构比单纯观察大体结构能更加深入认识细胞的结构与功能,因此现代细胞生物学的发展越来越多地应用分子生物学的理论和方法。
分子生物学则是从研究各个生物大分子的结构入手,但各个分子不能孤立发挥作用,生命绝非组成成分的随意加和或混合,分子生物学还需要进一步研究各生物分子间的高层次组织和相互作用,尤其是细胞整体反应的分子机理,这在某种程度上是向细胞生物学的靠拢。
第一章序论1859年发表了《物种起源》,用事实证明“物竞天择,适者生存”的进化论思想。
指出:物种的变异是由于大自然的环境和生物群体的生存竞争造成的,彻底否定了“创世说”。
达尔文第一个认识到生物世界的不连续性。
意义:达尔文关于生物进化的学说及其唯物主义的物种起源理论,是生物科学史上最伟大的创举之一,具有不可磨灭的贡献。
细胞学说细胞学说的建立及其意义德国植物学家施莱登和德国动物学家施旺共同提出:一切植物、动物都是由细胞组成的,细胞是一切动植物的基本单位。
分子生物学总结(一)引言概述:分子生物学是现代生物学研究的重要分支领域,通过研究生物体内的生物大分子(如核酸、蛋白质等)的结构、功能和相互作用等问题,揭示生物体内生命活动的分子基础。
本文将对分子生物学的核心概念进行总结,包括DNA、RNA、蛋白质、基因调控以及分子遗传学等五个方面。
正文:一、DNA1. DNA的结构:双螺旋结构、碱基配对、磷酸二酯桥、五碱基2. DNA复制:半保留复制、DNA聚合酶、起始子、复制泡3. DNA修复:直接修复、错配修复、碱基切除修复4. DNA重组:同源重组、非同源重组、错配修复5. DNA技术:PCR、DNA测序、基因工程二、RNA1. RNA的功能:信息传递、信息储存、酶催化、调控基因表达2. mRNA的合成:转录、RNA聚合酶、启动子、转录因子3. rRNA和tRNA:核糖体、蛋白质合成、翻译、启动子、终止子4. RNA修饰:剪接、剪切体、甲基化、翻译后修饰5. RNA干扰:siRNA、miRNA、RNA干涉三、蛋白质1. 蛋白质的结构:氨基酸序列、一级、二级、三级结构、蛋白质域2. 蛋白质的合成:翻译、核糖体、启动子、终止子3. 蛋白质的修饰:磷酸化、乙酰化、甲基化、糖基化4. 蛋白质的折叠:分子伴侣、伽马泡沫5. 蛋白质的功能:结构蛋白、酶、激素、抗体四、基因调控1. 转录的调控:启动子、转录因子、转录抑制因子2. 转录后调控:剪接、RNA降解、RNA干涉、翻译调控3. 染色质的结构:DNA甲基化、组蛋白修饰、染色体构象4. 染色质的调控:修饰酶、组蛋白翻译因子、染色质重塑5. 表观遗传调控:组蛋白甲基化、组蛋白乙酰化、DNA甲基化五、分子遗传学1. 遗传信息的传递:基因、等位基因、基因型、表型2. 突变:点突变、重组、演化3. 基因家族:同源基因、家族扩张、功能分化4. 基因表达调控:转录因子、miRNA、表观遗传调控5. 分子进化:基因演化、分子钟、系统发育总结:通过对分子生物学核心概念的总结,我们了解到DNA、RNA和蛋白质在生物体内起着重要的功能和调控作用,而基因调控和分子遗传学则是揭示生物体内分子基础和发展演化的重要研究领域。
名词解释:核酸:是由多个核苷酸以3’,5’-磷酸二酯键聚合成的多聚核苷酸,相邻二个核苷酸之间以3’,5’-磷酸二酯键连接。
熔解温度:热变性使DNA有一半分子双链解开所需温度称为熔解温度(简写Tm)。
杂交分子:复性DNA中,如果两条链来源不同,就叫做杂交分子。
超螺旋结构:绝大多数原核生物DNA都是共价封闭环状分子,双螺旋环状分子螺旋化成为超螺旋结构。
组蛋白:是一类富含Arg和Lys的带正电荷(碱性蛋白)的小蛋白。
分为H1、H2A、H2B、H3、H4共5种基本类型,其中H3、H4富含精氨酸,H1富含赖氨酸;H2A、H2B介于两者之间。
每种生物中的组蛋白差异很小。
连接区DNA:在DNA被降解至160bp以后,提取物中H1丢失,表明H1位于“裸露”DNA 与核心颗粒的毗邻区,即核心颗粒外,“裸露”的DNA长度为60bp左右,称为连接区DNA。
复制起点:DNA复制是从DNA分子上特定位置开始,此位置称复制起点(ori)。
引发酶:DNA polα主要负责RNA引物合成,能起始前导链和滞后链的合成,具有引发、延伸的双重功能。
点突变:是DNA上单一碱基的变异。
DNA修复:是细胞对DNA受损伤后的一种反应,它能使DNA恢复原样,重新执行它原来的功能。
错配修复:是以模板链的信息来纠正新合成链错配碱基的一种修复方式。
SOS修复:是DNA受到严重损伤、细胞处于危急状态时所诱导的一种DNA修复方式,修复结果只是能维持基因组的完整性,但留下的错误较多,又称为错误倾向修复,使细胞有较高的突变率。
发夹:RNA为线性单链分子,极少有环状RNA分子,RNA分子中可形成短双螺旋部分。
mRNA:信使RNA,编码一个或多个蛋白质,将DNA的信息传递给蛋白质,寿命很短。
DNA转录:以DNA的一股为模板合成一条互补RNA的过程,转录后的RNA序列中的U与DNA的A配对。
RNA复制:以RNA为模板合成RNA。
单顺反子:真核生物转录生成的mRNA为单顺反子。
1、分子生物学的主要研究内容⏹结构分子生物学:是研究生物大分子特定的空间结构及结构的运动变化与其生物学功能关系的科学。
包括结构的测定、结构运动变化规律的探索及结构与功能相互关系的建立。
⏹基因表达与调控基因表达实质上就是遗传信息的转录和翻译;在个体发育过程中生物遗传信息的表达按一定的时序发生变化(时序调控),并随着内外环境的变化而不断的加以修正(环境调控)。
⏹DNA重组技术:是将不同的DNA片段(如基因或基因的一部分)按照人们的设计定向的连接起来,在特定的受体细胞中与载体同时复制并得到表达,产生影响受体细胞的新的遗传性状。
⏹确定了生物遗传的物质是DNA而不是蛋白质2 证明DNA是遗传物质的两个关键性实验:• 美国Avery用肺炎球菌感染小鼠。
• 美国Hershey用T2噬菌体感染大肠杆菌。
这两个实验主要的论点证据是:生物体吸收的外源DNA改变了其遗传潜能。
3.DNA聚合酶的关键特征忠实性(Fidelity)DNA聚合酶的聚合活性和3’- 5’的校阅活性保证了DNA合成的精确性。
催化效率DNA聚合酶催化活性依赖于聚合酶的延伸能力(Processivity)4.DNA复制的起始阶段• 复制是从DNA分子上的特定部位开始的,复制起始点(originof replication)常用ori或o表示,称为复制子或复制单元(replicon)。
• 在原核细胞中只有一个复制起始点,一个复制子。
• 在真核生物中复制是从许多起始点同时开始的,即有多个复制子。
5.真核生物中DNA的复制特点1、真核生物每条染色体上有多个复制起点,多复制子2、真核生物染色体在全部复制完之前,各个起始点不再重新开始DNA复制;而在快速生长的原核生物中,复制起点可以连续开始新的复制(多复制叉)。
真核生物快速生长时,往往采用更多的复制起点。
3、真核生物有多种DNA聚合酶。
6.聚合酶链式反应(PCR)技术聚合酶链式反应是快速扩增DNA序列最常用的方法。
分子生物学第一章绪论分子生物学研究内容有哪些方面?1、结构分子生物学;2、基因表达的调节与控制;3、DNA重组技术及其应用;4、结构基因组学、功能基因组学、生物信息学、系统生物学第二章DNA and Chromosome1、DNA的变性:在某些理化因素作用下,DNA双链解开成两条单链的过程。
2、DNA复性:变性DNA在适当条件下,分开的两条单链分子按照碱基互补原则重新恢复天然的双螺旋构象的现象。
3、Tm(熔链温度): DNA加热变性时,紫外吸收达到最大值的一半时的温度,即DNA分子内50%的双链结构被解开成单链分子时的温度)4、退火:热变性的DNA经缓慢冷却后即可复性,称为退火5、假基因:基因组中存在的一段与正常基因非常相似但不能表达的DNA序列。
以Ψ来表示。
6、C值矛盾或C值悖论:C值的大小与生物的复杂度和进化的地位并不一致,称为C值矛盾或C值悖论(C-Value Paradox)。
7、转座:可移动因子介导的遗传物质的重排现象。
8、转座子:染色体、质粒或噬菌体上可以转移位置的遗传成分9、DNA二级结构的特点:1)DNA分子是由两条相互平行的脱氧核苷酸长链盘绕而成;2)DNA 分子中的脱氧核苷酸和磷酸交替连接,排在外侧,构成基本骨架,碱基排列在外侧;3)DNA分子表面有大沟和小沟;4)两条链间存在碱基互补,通过氢键连系,且A=T、G ≡ C(碱基互补原则);5)螺旋的螺距为3.4nm,直径为2nm,相邻两个碱基对之间的垂直距离为0.34nm,每圈螺旋包含10个碱基对;6)碱基平面与螺旋纵轴接近垂直,糖环平面接近平行10、真核生物基因组结构:编码蛋白质或RNA的编码序列和非编码序列,包括编码区两侧的调控序列和编码序列间的间隔序列。
特点:1)真核基因组结构庞大哺乳类生物大于2X109bp;2)单顺反子(单顺反子:一个基因单独转录,一个基因一条mRNA,翻译成一条多肽链;)3)基因不连续性断裂基因(interrupted gene)、内含子(intron)、外显子(exon);4)非编码区较多,多于编码序列(9:1) 5)含有大量重复序列11、Histon(组蛋白)特点:极端保守性、无组织特异性、氨基酸分布的不对称性、可修饰作用、富含Lys的H512、核小体组成:由组蛋白和200bp DNA组成13、转座的机制:转座时发生的插入作用有一个普遍的特征,那就是受体分子中有一段很短的被称为靶序列的DNA会被复制,使插入的转座子位于两个重复的靶序列之间。
1名词解释:1 分子生物学:是一门从分子水平研究生命现象、生命本质、生命活动及其规律的科学。
广义是指以核酸和蛋白质等生物大分子的结构及其在遗传信息和细胞信息传递中的作用为研究对象,从分子水平阐明生命现象和生物学规律。
狭义是指研究基因或DNA 的复制转录和调控等过程的学科2 医学分子生物学:是分子生物学的一个重要分支,又是一门新兴交叉学科。
它是从分子水平上研究人体在正常和疾病状态下的生命活动及其规律,从分子水平开展人类疾病的预防、诊断和治疗研究的一门科学。
3酶工程:过去主要是通过生物化学方法从各种材料中提取、制备酶制剂。
现在主要应用基因工程技术制取酶制剂。
4蛋白质工程:过去主要是采用化学方法对纯化的蛋白质进行结构改造,制备出有特定功能的蛋白质。
现在主要应用基因工程技术,从改造目的基因的结构入手,在受体细胞中表达不同结构的蛋白质。
5微生物工程:又称发酵工程是利用微生物特定性状,使微生物产生有用物质或直接用于工业化生产的技术。
6DNA的甲基化:DNA的一级结构中,有一些碱基可以通过加上一个甲基而被修饰,称为DNA的甲基化。
7 CG岛:在整个基因组中存在一些成簇、稳定的非甲基化CG,这类CG称为CG岛。
8 信使RNA:从DNA分子转录的RNA分子中,有一类可作为蛋白质生物合成的模板,称为信使RNA。
9 顺反子:由结构基因转录生成的RNA序列亦称为顺反子。
10帽子结构:5端第1个核苷酸是甲基化鸟嘌呤核苷酸,它以5端三磷酸酯键与第2个核苷酸的5端相连,而不是通常的3、5磷酸二酯键。
11 核酶:在没有任何蛋白质(酶)存在的条件下,某些RNA分子也能催化其自身或其它RNA分子进行化学反应,即某些RNA 具有酶样的催化活性,这类具有催化活力的RNA被命名为核酶。
12 蛋白质的变性:蛋白质分子爱到物理化学因素(如加热、紫外线、高压、有机溶剂、酸、碱等)的影响时,可使维持空间结构的次级键断裂,性质改变,生物活性丧失,称为蛋白质的变性。
分子生物学课件重点整理__朱玉贤一, 名词解释冈崎片段:在DNA复制过程中,前导链能连续合成,而滞后链只能是断续的合成5→'3 '的多个短片段,这些不连续的小片段称为冈崎片段。
复制子:从复制原点到终点,组成一个复制单位,叫复制子复制叉:复制时,解链酶等先将DNA的一段双链解开,形成复制点,这个复制点的形状象一个叉子,故称为复制叉前导链:在DNA复制时,合成方向与复制叉移动的方向一致并连续合成的链为前导链;滞后链:合成方向与复制叉移动的方向相反,形成许多不连续的片段,最后再连成一条完整的DNA链为滞后链。
编码链:与mRNA 序列相同的那条DNA链称为编码链;模板链:将另一条根据碱基互补原则指导mRNA合成的DNA链称为模板链。
结构基因:DNA分子上转录出RNA的区段,称为结构基因转录单元:一段从启动子开始至终止子结束的DNA序列。
启动子:指能被RNA聚合酶识别、结合并启动基因转录的一段DNA序列。
TATA区:酶的紧密结合位点(富含AT碱基,利于双链打开)TTGACA区:提供了RNA聚合酶全酶识别的信号终止子:位于基因的末端,在转录终止点之前有一段回文序列(反向重复序列)约6-20bp。
顺式作用元件:影响自身基因表达活性的非编码DNA序列。
例:启动子、增强子、弱化子增强子:在启动区存在的能增强或促进转录的起始的DNA序列。
转录因子:能直接、间接辨认和结合转录上游区段DNA的蛋白质翻译:指将mRNA链上的核甘酸从一个特定的起始位点开始,按每三个核甘酸代表一个氨基酸的原则,依次合成一条多肽链的过程。
沉默子Silencer:某些基因含有负性调节元件——沉默子,当其结合特异蛋白因子时,对基因转录起阻遏作用 . 绝缘子insulator:通常位于启动子与正调控元件(增强子)或负调控因子(为异染色质)之间的一种调控序列。
其明显特征是能够绝缘或保护启动子免受上游增强子的影响。
负调控:在没有调节蛋白质存在时基因是表达的,加入某种调节蛋白质后基因活性就被关闭,这样的控制系统就叫做负控系统。
分⼦⽣物学总结第⼀章绪论1、细胞学说 1847年由德国科学家施莱登和施旺提出。
细胞学说的主要内容有:①细胞是有机体,⼀切动植物都是由单细胞发育⽽来,即⽣物是由细胞和细胞的产物所组成;②所有细胞在结构和组成上基本相似;③新细胞是由已存在的细胞分裂⽽来;④⽣物的疾病是因为其细胞机能失常。
2、分⼦⽣物学的概念:分⼦⽣物学是研究核酸、蛋⽩质等⽣物⼤分⼦的结构与功能,并从分⼦⽔平上阐明蛋⽩质与核酸、蛋⽩质与蛋⽩质之间的相互作⽤的关系及其基因表达调控机理的学科。
3、中⼼法则 1958年由克⾥克提出4、分⼦⽣物学的研究内容: a :DNA 重组技术(基因⼯程) b :基因的表达调控c :⽣物⼤分⼦的结构和功能研究(结构分⼦⽣物学)d :基因组、功能基因组与⽣物信息学研究【名词解释】:1、同功tRNA :多个tRNA 携带⼀种氨基酸,这些tRNA 称为同功tRNA 。
2、iRNA :即起始RNA ,DNA 合成的引物3、核酶:即具有催化作⽤的⼀类RNA 分⼦。
4、端粒酶:是⼀种⾃⾝携带模板RNA 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内3’端的寡聚核苷酸⽚段,包含两个活性位点,即逆转录酶活性和核酸内切酶活性。
5、反义核酸:是根据碱基互补原理,⽤⼈⼯合成或⽣物体⾃⾝合成的特定互补的DNA 或RNA ⽚段(或其化学修饰的衍⽣物),能够与⽬的序列结合,通过空间位阻效应或诱导RNase 活性,在复制、转录、剪接、mRNA 转运及翻译等⽔平,抑制或封闭⽬的基因的表达。
第⼆章核酸的结构与功能1、染⾊质的类型分为两种类型:常染⾊质和异染⾊质。
常染⾊质处于伸展状态,碱性染料着⾊浅⽽均匀;异染⾊质处于凝集状态,碱性染料着⾊较深。
2、染⾊质蛋⽩质分为两类:组蛋⽩和⾮组蛋⽩。
核⼼组蛋⽩,包括H 2A 、H 2B 、H3、H 4和H 1组蛋⽩。
3、组蛋⽩的特性:(1)、进化上极端保守;(2)、有组织特异性;(3)、肽链上的氨基酸分布不对称;(4)、组蛋⽩有被修饰的现象;(5)、富含Lys 的组蛋⽩H 54、核⼩体:⽤于包装染⾊质的结构单位,是由DNA 链缠绕⼀个组蛋⽩核构成的。
分子生物学复习总结第一篇:分子生物学复习总结分子生物学一.绪论1.分子生物学研究的主要内容包括:1)DNA重组技术;2)基因表达调控的研究;3)生物大分子的结构功能研究;4)基因组、功能基因组与生物信息学研究。
P112.分子生物学研究的三大理论和两大技术保证:1)40年代确定了遗传信息的携带者,即基因的分子载体是DNA而不是蛋白质,解决了遗传的物质基础问题;2)50年代提出了DNA分子的双螺旋结构模型和半保留复制机制,解决了基因的自我复制和世代交替问题;3)50年代末至60年代,相继提出了“中心法则”和操纵子学说,成功地破译了遗传密码,充分认识了遗传信息的流动和表达。
两大技术保证:1)DNA的体外切割和连接;2)DNA的核苷酸序列分析技术。
二.染色体与DNA3.核小体是由H2A、H2B、H3、H4各两个分子生成的八聚体和由大约200bpDNA组成的。
八聚体在中间,DNA分子盘绕在外,而H1则是在核小体的外面。
每个核小体只有一个H1。
核小体的形成是染色体中DNA压缩的第一个阶段。
4.原核生物DNA的主要特征:1)原核生物中一般只有一条染色体,且大都带有单拷贝基因,只有少数基因(如rRNA基因)是以多拷贝形式存在的;2)整个染色体DNA几乎全部由功能基因与调控序列所组成;3)几乎每个基因序列都与它所编码的蛋白质序列成线性对应状态。
5.真核细胞染色体具有如下特征:1)分子结构相对稳定;2)能够自我复制,使亲、子代之间保持连续性;3)能够指导蛋白质的合成,从而控制整个生命过程;4)能够产生可遗传的变异。
6.染色体上的蛋白质包括组蛋白和非组蛋白。
组蛋白是染色体的结构蛋白,它与DNA形成核小体。
7.组蛋白具有如下特性:1)进化上的极端保守性;2)无组织特异性;3)肽链上氨基酸分布的不对称性,碱性氨基酸集中分布在N端的半条链上;4)组蛋白的修饰作用,包括甲基化、乙酰化、磷酸化及ADP核糖基化等;5)富含赖氨酸的组蛋白H5,H5的磷酸化在蛋白质的失活过程中起重要作用。
第一章基因与基因组一、基因与基因组特点(重点)1.Gene:a gene includes the entire nucleic acid sequence necessary for the expression of its product (peptide or RNA).2.Genome(基因组):细胞内所携带的全部遗传信息DNA的总和。
3.C值(C-value): 单倍体DNA所包含的全部DNA量。
4.C值矛盾(C-value Paradox):物种的C值和它进化复杂性之间没有严格的对应关系。
5.真核生物基因组的特点:(1)基因组较大(2)往往有很多染色体,多复制起始位点(ori)(3)DNA与蛋白质结合,形成核小体(nucleosome) ,再缠绕成染色质chromatin (染色体chromosome )(4)转录和翻译在时间和空间上是分隔的。
(5)转录产物为单顺反子(mono-cistron)(6)有可移动的DNA序列(7)有大量的重复序列、基因家族(gene family)、不连续基因(discontinuous gene) (真核生物基因组三大特点)6.真核生物基因组的序列类型:高度重复序列、中度重复序列、单拷贝序列。
7.基因家族(gene family):基因组中来源相同、结构相似、功能相关的一组基因。
产生机理(理解):不对等交换、几种基因家族:Alu基因家族、rRNA基因家族、组蛋白基因家族、珠蛋白基因家族疾病:Thalassemia(地中海贫血)8.珠蛋白基因家族α2β2,α型亚基基因在16号染色体上,β型亚基基因在11号染色体上,珠蛋白基因以基因家族的形式排列。
9.基因簇(gene cluster):同一家族中的成员有时紧密地排列在一起,成为一个基因簇。
10.假基因(pseudogene):具有与功能基因相似的序列, 却不具正常功能的基因。
11.不连续基因(discontinuous gene) 或断裂基因(split gene):基因的编码序列在DNA分子上是不连续的,为不编码的序列所隔开。
分子生物学总结完整版分子生物学是一门研究生物大分子,特别是核酸和蛋白质的结构、功能及其相互关系的科学。
它的发展为我们理解生命的奥秘提供了强大的工具和理论基础。
分子生物学的核心内容之一是对核酸,尤其是 DNA 的研究。
DNA 是遗传信息的携带者,它以双螺旋结构存在。
这种独特的结构使得DNA 能够稳定地储存遗传信息,同时又能通过碱基配对的方式进行复制,从而将遗传信息准确地传递给下一代。
DNA 的复制过程是一个高度精确和复杂的机制,涉及到多种酶和蛋白质的协同作用。
基因是 DNA 上具有特定功能的片段。
基因的表达是指基因中的遗传信息被转录为 RNA,然后再翻译为蛋白质的过程。
转录是在 RNA 聚合酶的作用下,以 DNA 为模板合成 RNA 的过程。
而翻译则是在核糖体上,以 mRNA 为模板,按照密码子的规则合成蛋白质的过程。
在这个过程中,tRNA 起着重要的作用,它能够识别密码子并携带相应的氨基酸。
蛋白质是生命活动的主要执行者,其结构和功能的研究也是分子生物学的重要内容。
蛋白质的结构分为一级结构、二级结构、三级结构和四级结构。
一级结构是指氨基酸的线性排列顺序,二级结构则包括α螺旋、β折叠等,三级结构是蛋白质的三维空间构象,四级结构是指多个亚基组成的蛋白质的整体结构。
蛋白质的功能与其结构密切相关,例如酶通过其特定的结构与底物结合并催化反应。
分子生物学技术的发展为研究带来了巨大的便利。
PCR 技术(聚合酶链式反应)能够快速扩增特定的 DNA 片段,在基因检测、疾病诊断等领域发挥了重要作用。
基因克隆技术使得我们能够获得大量特定的基因,为基因功能的研究和应用提供了基础。
DNA 测序技术的不断发展,让我们能够快速准确地测定 DNA 的序列,为基因组学的研究提供了有力支持。
在医学领域,分子生物学的应用非常广泛。
通过对疾病相关基因的研究,我们能够更好地理解疾病的发生机制,为疾病的诊断和治疗提供新的靶点和方法。
例如,在肿瘤研究中,发现了许多与肿瘤发生发展相关的基因,如癌基因和抑癌基因。
第二章染色体与DNA染色体(chromosome)是细胞在有丝分裂时遗传物质存在的特定形式,是间期细胞染色质结构紧密包装的结果。
真核生物的染色体在细胞生活周期的大部分时间里都是以染色质(chromatin)的形式存在的。
染色质是一种纤维状结构,叫做染色质丝,它是由最基本的单位—核小体(nucleosome)成串排列而成的。
原核生物(prokaryote) :DNA形成一系列的环状附着在非组蛋白上形成类核。
染色体由DNA和蛋白质组成。
蛋白质由非组蛋白和组蛋白(H1,H2A,H2B,H3,H4)DNA和组蛋白构成核小体。
组蛋白的一般特性:P24①进化上的保守性②无组织特异性③肽链氨基酸分布的不对称性:碱性氨基酸集中分布在N端的半条链上。
④组蛋白的可修饰性:甲基化、乙基化、磷酸化及ADP核糖基化等。
⑤H5组蛋白的特殊性:富含赖氨酸(24%)(鸟类、鱼类及两栖类红细胞染色体不含H1而带有H5)组蛋白的可修饰性在细胞周期特定时间可发生甲基化、乙酰化、磷酸化和ADP核糖基化等。
H3、H4修饰作用较普遍,H2B有乙酰化作用、H1有磷酸化作用。
所有这些修饰作用都有一个共同的特点,即降低组蛋白所携带的正电荷。
这些组蛋白修饰的意义:一是改变染色体的结构,直接影响转录活性;二是核小体表面发生改变,使其他调控蛋白易于和染色质相互接触,从而间接影响转录活性。
2、DNA1) DNA的变性和复性■变性(Denaturation) DNA双链的氢键断裂,最后完全变成单链的过程称为变性。
■增色效应(Hyperchromatic effect)在变性过程中,260nm紫外线吸收值先缓慢上升,当达到某一温度时骤然上升,称为增色效应。
■融解温度(Melting temperature ,Tm ) 变性过程紫外线吸收值增加的中点称为融解温度。
生理条件下为85-95℃影响因素:G+C含量,pH值,离子强度,尿素,甲酰胺等■复性(Renaturation)热变性的DNA缓慢冷却,单链恢复成双链。
现代分⼦⽣物学要点总结朱⽟贤版现代分⼦⽣物学要点总结(朱⽟贤版)⼀、绪论两个经典实验1、肺炎球菌在⽼⿏体内的毒性实验:先将光滑型致病菌(S型)烧煮杀活性以后、以及活的粗糙型细菌(R型)分别侵染⼩⿏发现这些细菌⾃然丧失了治病能⼒;当他们将经烧煮杀死的S型细菌和活的R型细菌混合再感染⼩⿏时,实验⼩⿏每次都死亡。
解剖死⿏,发现有⼤量活的S型细菌。
实验表明,死细菌DNA进⾏了可遗传的转化,从⽽导致⼩⿏死亡。
2、T2噬菌体感染⼤肠杆菌:当细菌培养基中分别带有35S或32P标记的氨基酸或核苷酸,⼦代噬菌体就相应含有35S标记的蛋⽩质或32P标记的核酸。
分别⽤这些噬菌体感染没有放射性标记的细菌,经过1~2个噬菌体DNA复制周期后进⾏检测,⼦代噬菌体中⼏乎不含带35S标记的蛋⽩质,但含30%以上的32P标记。
说明在噬菌体传代过程中发挥作⽤的可能是DNA⽽不是蛋⽩质。
基因的概念:基因是产⽣⼀条多肽链或功能RNA分⼦所必需的全部核苷酸序列。
⼆、染⾊体与DNA嘌呤嘧啶腺嘌呤鸟嘌呤胞嘧啶尿嘧啶胸腺嘧啶染⾊体性质:1、分⼦结构相对稳定;2、能够⾃我复制,使亲、⼦代之间保持连续性;3、能指导蛋⽩质的合成,从⽽控制⽣命过程;4、能产⽣可遗传的变异。
组蛋⽩⼀般特性:1、进化上极端保守,特别是H3、H4;2、⽆组织特异性;3、肽链上氨基酸分布的不对称性;4、存在较普遍的修饰作⽤;5、富含赖氨酸的组蛋⽩H5⾮组蛋⽩:HMG蛋⽩;DNA结合蛋⽩;A24⾮组蛋⽩真核⽣物基因组DNA真核细胞基因组最⼤特点是它含有⼤量的重复序列,⽽且功能DNA序列⼤多被不编码蛋⽩质的⾮功能蛋⽩质所隔开。
⼈们把⼀种⽣物单倍体基因组DNA的总量称为C值,在真核⽣物中C值⼀般是随着⽣物进化⽽增加的,⾼等⽣物的C值⼀般⼤于低等动物,但某些两栖类的C值甚⾄⽐哺乳动物还⼤,这就是著名的C值反常现象。
真核细胞DNA序列可被分为3类:不重复序列、中度重复序列、⾼度重复序列。
现代分子生物学笔记(朱玉贤版)现代分子生物学笔记(朱玉贤版)第一讲序论二、现代分子生物学中的主要里程碑分子生物学是研究核酸、蛋白质等所有生物大分子的形态、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开生物世界的奥秘,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。
当人们意识到同一生物不同世代之间的连续性是由生物体自身所携带的遗传物质所决定的,科学家为揭示这些遗传密码所进行的努力就成为人类征服自然的一部分,而以生物大分子为研究对像的分子生物学就迅速成为现代社会中最具活力的科学。
从1847年Schleiden和Schwann提出"细胞学说",证明动、植物都是由细胞组成的到今天,虽然不过短短一百多年时间,我们对生物大分子--细胞的化学组成却有了深刻的认识。
孟德尔的遗传学规律最先使人们对性状遗传产生了理性认识,而Morgan的基因学说则进一步将"性状"与"基因"相耦联,成为分子遗传学的奠基石。
Watson和Crick所提出的脱氧核糖酸双螺旋模型,为充分揭示遗传信息的传递规律铺平了道路。
在蛋白质化学方面,继Sumner在1936年证实酶是蛋白质之后,Sanger利用纸电泳及层析技术于1953年首次阐明胰岛素的一级结构,开创了蛋白质序列分析的先河。
而Kendrew和Perutz利用X射线衍射技术解析了肌红蛋白(myoglobin)及血红蛋白(hemoglobin)的三维结构,论证了这些蛋白质在输送分子氧过程中的特殊作用,成为研究生物大分子空间立体构型的先驱。
1910年,德国科学家Kossel第一个分离了腺嘌呤,胸腺嘧啶和组氨酸。
1959年,美国科学家Uchoa第一次合成了核糖核酸,实现了将基因内的遗传信息通过RNA翻译成蛋白质的过程。
同年,Kornberg实现了试管内细菌细胞中DNA的复制。
1962年,Watson(美)和Crick(英)因为在1953年提出DNA的反向平行双螺旋模型而与Wilk ins共获Noble生理医学奖,后者通过X射线衍射证实了Watson-Crick模型。
名词解释分子生物学;是研究核酸,蛋白质等所有生物大分子的形态,构造特征及其重要性,规律性和相互关系的科学。
C值:指一种生物单倍体基因组DNA的总量C值反常现象:指C值往往与种系的进化复杂性不一致的现象DNA的半保存复制:每个子代分子的一条链来自亲代DNA,另一条链那么是新合成的,这种复制方式称为DNA的半保存复制复制子:生物体的复制单位称为复制子核酶:指一类具有催化功能的RNA分子,通过催化靶位点RNA链中磷酸二酯键的断裂,特异性地剪切底物RNA分子,从而阻断基因的表达。
内含子的变位剪接:在个体发育或细胞分化时可以有选择性地越过某些外显子或某个剪接点进展变位剪接,产生出组织或发育阶段特异性mRNA。
RNA的剪接;从mRNA前体分子中切除被称为内含子的非编码区,并使基因中被称为外显子的编码区拼接形成成熟mRNA。
AP位点:所有细胞都带有不同类型、能识别受损核酸位点的核苷水解酶,它能特异性切除受损核苷酸上的N-β-糖苷键,在DNA链上形成去嘌呤或去嘧啶位点,统称为AP位点转录单元:转录单元是一段从启动子开场至终止子完毕的DNA序列,RNA聚合酶从转录起始位点开场沿着模板前进,直到终止子为止,转录出一条RNA链。
转录起始位点;指与新生RNA链第一个核苷酸相对应DNA链上的碱基,研究证实通常为一个嘌呤。
增强子:能强化转录起始的序列;是指能使与它连锁的基因转录频率明显增加的DNA序列SD序列:存在于原核生物起始密码子AUG上游1~12个核苷酸处的一种4~7个核苷酸的保守片段,它与16S rRNA3’端反向互补。
GU-AG法那么:多数细胞核mRNA前体中内含子的5’边界序列为GU, 3’边界序列为AG,因此,GU表示供体衔接点的5’端,AG代表接纳体衔接点的3’端,这种保守序列模式称为GU-AG法那么可译框架〔可读框〕:指一组连续的含有三联密码子的能够被翻译成为多肽链的核酸序列. 无义突变:在DNA序列中任何导致编码氨基酸的三联密码子转变为终止密码子的突变,它使蛋白质合成提前终止合成无功能的或无意义的多肽.错义突变:由于构造基因中某个核苷酸的变化使一种氨基酸的密码子变成另一种氨基酸的密码。
结合着下载的资料复习吧~~~~绪论分子生物学的发展简史Schleiden和Schwann提出“细胞学说”孟德尔提出了“遗传因子”的概念、分离定律、独立分配规律Miescher首次从莱茵河鲑鱼精子中分离出DNAMorgan基因存在于染色体上、连锁遗传规律Avery证明基因就是DNA分子,提出DNA是遗传信息的载体McClintock首次提出转座子或跳跃基因概念Watson和Crick提出DNA双螺旋模型Crick提出了“中心法则”Meselson与Stah用N重同位素证明了DNA复制是一种半保留复制Jacob和Monod提出了著名的乳糖操纵子模型Arber首次发现DNA限制性内切酶的存在Temin和Baltimore发现在病毒中存在以RNA为模板,逆转录成DNA的逆转录酶哪几种经典实验证明了DNA是遗传物质? (Avery等进行的肺炎双球菌转化实验、Hershey 利用放射性同位素35S和32P分别标记T2噬菌体的蛋白质外壳和DNA)第二章染色体与DNA第一节染色体一、真核细胞染色体的组成DNA:组蛋白:非组蛋白:RNA = 1:1:(1-1.5):0.05 (一)蛋白质(组蛋白、非组蛋白)(1)组蛋白:H1、H2A、H2B、H3、H4功能:①核小体组蛋白(H2A、H2B、H3、H4)作用是将DNA分子盘绕成核小体②不参加核小体组建的组蛋白H1,在构成核小体时起连接作用(2)非组蛋白:包括以DNA为底物的酶、作用于组蛋白的酶、RNA聚合酶等。
常见的有(HMG蛋白、DNA结合蛋白)二、染色质染色体:分裂期由染色质聚缩形成。
染色质:线性复合结构,间期遗传物质存在形式。
常染色质(着色浅)具间期染色质形态特征和着色特征染色质异染色质(着色深)结构性异染色质兼性异染色质(在整个细胞周期内都处于凝集状态)(特定时期处于凝集状态)三、核小体由H2A、H2B、H3、H4各2 分子组成的八聚体和绕在八聚体外的DNA、一分子H1组成。
八聚体在中央,DNA分子盘绕在外,由此形成核心颗粒。
,H1结合在核心颗粒外侧DNA双链的进出口端,如搭扣将绕在八聚体外DNA链固定,核心颗粒之间的连接部分为连接DNA。
核小体的定位对转录有促进作用中期染色体由着丝粒、染色体臂、次缢痕、随体、端粒(由重复的寡核苷酸序列构成)5部分组成。
核型:指染色体组在有丝分裂中期的表型, 是染色体数目、大小、形态特征的总和。
第二节DNAChargaff定则:(1) 同一生物的不同组织的DNA碱基组成相同(2) 一种生物DNA碱基组成不随生物体的年龄、营养状态或者环境变化而改变(3) [A]=[T]、[G]=[C],总的嘌呤摩尔含量与总的嘧啶摩尔含量相同([A+G]=[C+T])(4)不同生物来源的DNA碱基组成不同,表现在A+T/G+C比值的不同(一)DAN的结构一级结构:四种脱氧核糖核苷酸dAMP、dGMP、dCMP、dTMP,通过3',5'-磷酸二酯键连接起来的直线形或环形多聚体。
某DNA分子的一条多核苷酸链由100个不同的碱基组成,其可能的排列方式有4^100种右手螺旋:A-DNA 、B-DNA(最常见)二级结构:双螺旋结构左手螺旋:Z-DNAB-DNA:(Watson-Crick)92%湿度下的钠盐结构碱基平面与双螺旋的长轴相垂直,碱基间符合碱基互补配对原则,相邻碱基对平面间的距离为0.34nm,双旋旋的螺距为3.4nm,每圈螺旋有10个碱基对,螺旋直径为2.0nm。
A=T(两个氢键),G=C(三个氢键),具大沟和小沟。
A-DNA:相对湿度75%以下的结构,每圈螺旋有11个碱基对,螺体较宽而短,碱基对与中心轴的倾角也不同,呈19°大沟变窄、变深,小沟变宽、变浅。
若DNA 双链中一条链被相应RNA替换,则变构为A-DNA。
(基因表达)Z-DNA:左手螺旋,螺距延长(4.5nm左右),直径变窄(1.8nm),每个螺旋含12个碱基对。
螺旋骨架呈Z字形。
(转录调控)正超螺旋(左旋、双螺旋圈数增加而拧紧)三级结构:双螺旋进一步扭曲形成超螺旋负超螺旋(右旋、减少而拧松,绝大多数)White方程:L=T+WL(Linking number):连环数或称拓扑环绕数,指cccDNA中一条链绕另一条链的总次数。
其特点是:(1)L是整数;(2)在cccDNA中任何拓扑学状态中其值保持不变;(3)右手螺旋对L取正值。
T(Twisting number):缠绕数,DNA一条链绕另一条链的扭转数即双螺旋的圈数。
其特点:(1) 可以是非整数(2) 是变量;W(Writhing number):扭曲数,即超螺旋数,指双螺旋分子在空间上相对于双螺旋轴的扭曲。
特点是:(1)可以是非整数(2)是变量;I型:转变超螺旋为松弛状态拓扑异构酶(改变DNA拓扑异构体的L值)II 型:引入负超螺旋&同I型(二)DNA主要序列类型高度重复序列(卫星DNA、分散高度重复序列)、中度重复序列、低度重复序列、反向重复序列。
(三)DNA的理化性质溶解度:微溶于水,钠盐在水中的溶解度较大。
可溶于2-甲氧乙醇,但不溶于乙醇等一般有机溶剂,常用乙醇从溶液中沉淀核酸。
紫外吸收:DNA钠盐的紫外吸收在260nm附近有最大吸收值核酸的沉降特性(如右图)(四)DNA的变性与复性变性:DNA分子由稳定的双螺旋结构松解为无规则线性结构的现象,不涉及到其一级结构的改变。
伴随变性,会发生增色效应(紫外吸收明显增加)溶液粘度下降等现象。
熔解——DNA加热变性的过程。
溶解温度(Tm):核酸加热变性过程中,紫外光吸收值达到最大值的50%时的温度称为核酸的解链温度。
(G+T含量越高Tm越大:DNA分子序列越均一,变形过程温度范围越窄:溶液的离子强度较低时,Tm值较低。
)复性:热变性DNA一般经缓慢冷却后即可复性,此过程称之为退火影响DNA复性的因素:①温度和时间②DNA浓度↑,复性↑③DNA顺序的复杂性④DNA片段的大小⑤盐的浓度1/k值越大表明反应越慢核酸外切酶酶解: 核酸核酸酶:I型和Ⅲ型限制性内切酶(需要消耗ATP)、Ⅱ型(不需要ATP)DNA的复制Meselson与Stah用N重同位素证明了DNA复制是一种半保留复制(一)基本概念:半保留复制:每个子代分子的一条链来自亲本DNA,另一条则来是新合成的,这种复制方式称半保留复制。
半不连续复制:DNA复制时,一条链连续复制,另一条不连续复制,这种复制方式称先导链:DNA复制时,连续合成的链后随链:不连续合成的链冈崎片段:后随链复制中出现的不连续的DNA片段复制子:从起始点开始至终止点而独立进行复制的单位(细菌只有一个,真核多个)一个复制子只含一个复制起始点,启动单向复制or双向取决于起始点形成一个复制叉or两个。
复制终止点:复制子中控制复制终点的位点θ型——大肠杆菌质粒DNA(二)DNA复制的几种方式滚环型——噬菌体线性DNA(单向、双向),环状DNA D环(D-loop)型——动物线粒体(三)复制的过程(起始、延伸、终止)不能从头开始,必须有引物参与复制的酶:解旋酶、DNA单链结合蛋白质、、引物酶、DNA聚合酶(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)连接酶,拓扑异构酶单链结合蛋白(SSB):防止被解链形成的单链重新配对或被核酸酶降解引物酶(RNA聚合酶)引物是一段RNA分子DnaB+DnaC+DNA复制起始区域+ 引物酶=引发体DNA聚合酶(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)DNA聚合酶ⅠDNA聚合酶ⅡDNA聚合酶Ⅲ5′→3′聚合活性+++3′→5′外切活性+++5′→3′外切活性+--功能修复不详染色体DNA的复制校对去除引物、水解DNA聚合酶有6个结合位点:模板结合位点;引物结合位点;引物3’-OH结合位点;底物dNTP结合位点;5’→3’外切酶结合位点;3'→5'校正位点。
连接酶:DNA聚合酶只能催化多核苷酸链的延长,不能催化各片段间的连接,复制中的单链缺口由DNA连接酶催化,但是它不能催化两条游离链的连接。
原核生物DNA复制的基本过程(1)起始:包括DNA复制起点双链解开及RNA引物的合成(整个DNA复制过程中,只有复制起始受细胞周期的严格调控)(2)延长:DNA链的延长主要由DNA聚合酶Ⅲ催化(3)终止真核与原核生物复制的区别:1.原核生物单一起点;真核生物多起始点2.真核生物复制速度比原核生物慢3.原核生物催化先导链、后随链的酶相同;真核不同4.原核细胞中引物酶与解旋酶相连;真核中引物酶与DNA聚合酶相连5.真核生物的染色体在全部完成复制之前,各个起始点上的DNA的复制不能再开始,而原核生物,复制起始点可以连续开始新的DNA复制,表现为虽只有一个复制单元,但可有多个复制叉。
6.真核生物DNA复制的起始需要起始原点识别复合物(ORC)参与7.在真核生物中主要有5种DNA聚合酶(α、β、γ、δ、ε),一半都不具有核酸外切酶活性。
端粒的复制:依赖于端粒酶(逆转录酶,由蛋白质和RNA组成)DNA的损伤和修复与基因突变(一)DNA的损伤自发性损伤:脱嘌呤、嘧啶;碱基脱氨基作用;碱基的互变异构(烯醇式与酮式)、细胞正常代谢产物对DNA的损伤物理因素:高能离子化辐射(X射线、γ射线);非离子化辐射(紫外线)化学因素:烷化剂;碱基类似物(二)DNA损伤的修复直接修复、切除修复、错配修复、重组修复、SOS修复直接修复:常见的有光复活修复,作用于紫外线引起的DNA嘧啶二聚体的损伤修复,由DNA光复活酶识别并催化光复活反应。
切除修复:切除修复是指在一系列酶的作用下,将DNA分子中受损伤部分切除,然后以另一条完整的互补链为模板,重新合成切除的部分,使DNA恢复正常结构的过程。
——修复DNA损伤的主要方式基本步骤:识别(核酸内切酶)、切除+ 修补(DNA聚合酶Ⅰ)、连接(DNA连接酶)错配修复:区别模板链和新合成的DNA链是通过碱基的甲基化来实现的。
刚合成的子代分子中,亲代链甲基化,新合成链的GATC中的A 未被甲基化,故子代DNA暂时是半甲基化的,细胞发现错配碱基,首先切除未甲基化链上的错配碱基。
重组修复:SOS修复:当DNA受到严重损伤,细胞为了生存诱发的一些复杂的反应。
其诱发了修复机制相关酶与蛋白质产生。
(三)基因突变概念:在DNA分子碱基序列水平上所发生的一种永久性、可遗传的变化。
点突变(转换——嘧啶与嘧啶,嘌呤与嘌呤、颠换——嘧啶与嘌呤)、缺失、插入DNA的转座转座子:基因组上可自主复制和位移的DNA片段,可以直接从基因组内的一个位点移到另一个位点,发生转座重组,从而改变染色体的结构。
转座子的转移过程叫转座。
转座子每次移动时携带着转座必需的基因一起在基因组内跃迁,所以转座子又称跳跃基因。
类型:简单转座子和复合转座子结构特征:(1)结构中含有一个或多个开放阅读框,其中有一个编码转座酶的基因,这种酶催化转座子插入新的位置;(2)两端有20-40bp的反向末端重复序列,末端重复序列是转座所必需的,因为它们是转座酶所识别的底物。