分子生物学基础知识共60页

前言中心法则：第一章PCR一、概念：PCR(聚合酶链式反应，Polymerase Chain Reaction）是利用DNA在体外摄氏95°高温时变性会变成单链，低温（经常是60°C左右）时引物与单链按碱基互补配对的原则结合，再调温度至DNA聚合酶最适反应温度（72°C左右），DNA聚合酶沿着磷酸到五碳糖(5'-3')的方向合成互补链。

二、原理：DNA的半保留复制是生物进化和传代的重要途径。

双链DNA在多种酶的作用下可以变性解旋成单链，在DNA聚合酶的参与下，根据碱基互补配对原则复制成同样的两分子挎贝。

在实验中发现，DNA在高温时也可以发生变性解链，当温度降低后又可以复性成为双链。

因此，通过温度变化控制DNA的变性和复性，加入设计引物，DNA聚合酶、dNTP就可以完成特定基因的体外复制。

PCR技术的基本原理类似于DNA的天然复制过程，其特异性依赖于与靶序列两端互补的寡核苷酸引物。

PCR由变性--退火--延伸三个基本反应步骤构成：①模板DNA的变性：模板DNA经加热至95℃左右一定时间后，使模板DNA 双链或经PCR扩增形成的双链DNA解离，使之成为单链，以便它与引物结合，为下轮反应作准备；②模板DNA与引物的退火（复性）：模板DNA经加热变性成单链后，温度降至60℃左右，引物与模板DNA单链的互补序列配对结合；③引物的延伸：DNA模板--引物结合物在72℃、DNA聚合酶（如Taq DNA聚合酶）的作用下，以dNTP为反应原料，靶序列为模板，按碱基互补配对原则与半保留复制原理，合成一条新的与模板DNA链互补的半保留复制链，重复循环变性--退火--延伸三过程就可获得更多的“半保留复制链”，而且这种新链又可成为下次循环的模板。

每完成一个循环需2～4分钟，2～3小时就能将待扩目的基因扩增放大几百万倍。

三、引物PCR反应中有两条引物，即5′引物和3′引物。

设计引物时以一条DNA单链为基准（常以信息链为基准），5′端引物与位于待扩增片段5′端上的一小段DNA 序列相同；3′端引物与位于待扩增片段3′端的一小段DNA序列互补。

分子生物学基础知识点分子生物学是研究生物体内分子结构与功能的学科，主要研究生物分子的组成、结构、功能以及其在生命过程中的调控。

下面将从DNA、RNA、蛋白质和基因调控四个方面，介绍分子生物学的基础知识点。

DNA（脱氧核糖核酸）DNA是细胞的基因遗传物质，由鸟嘌呤（G）、胸腺嘧啶（T）、腺嘌呤（A）和胞嘧啶（C）四个碱基组成。

DNA通过碱基配对的方式，以双螺旋结构存在，形成了著名的DNA双螺旋结构。

DNA 的重要性体现在多个方面，其中包括：1. 遗传信息的传递：DNA携带了生物个体的遗传信息，通过遗传物质的传递实现了物种遗传的延续。

2. DNA复制：DNA能够通过复制过程产生与自身一模一样的新的DNA分子，确保细胞的遗传信息能够传递给下一代细胞。

3. DNA修复：细胞会受到环境因素的影响，导致DNA损伤。

细胞通过DNA修复机制，修复受损的DNA，维持DNA的完整性。

RNA（核糖核酸）RNA也是生物分子的一种，由鸟嘌呤（G）、尿嘧啶（U）、腺嘌呤（A）和胞嘧啶（C）四个碱基组成。

与DNA不同，RNA通过单链结构存在，包括了信使RNA（mRNA）、转运RNA（tRNA）和核糖体RNA（rRNA）等不同类型。

RNA的重要性主要在于：1. 转录：RNA通过转录过程，可以将DNA的遗传信息转录成RNA 分子，为蛋白质的合成提供模板。

2. 翻译：mRNA进入到细胞质中，参与到蛋白质的合成过程中，被tRNA识别并翻译成相应的氨基酸序列，进而组装成蛋白质。

3. 调控功能：RNA还可以通过miRNA、siRNA等形式参与到基因的调控过程中，影响蛋白质合成的速率和用途。

蛋白质蛋白质是生物体内功能最为复杂和多样的分子。

蛋白质的组成由氨基酸构成，共有20种氨基酸，通过肽键连接形成多肽链，进而折叠形成特定的三维结构。

蛋白质的重要性体现在：1. 功能和结构：蛋白质具有多样的功能和结构，是细胞的工作驱动力，包括酶、结构蛋白、抗体等。

第一章遗传物质基础1.2 DNA的结构DNA一级结构：定义：指DNA 分子中四种脱氧核苷酸按照一定的排列顺序，通过磷酸二酯键连接形成的多核苷酸。

方向性：5’→3’5’-端：C5’没有和其他核苷酸相连的末端残基，含磷酸，又称5’磷酸端3’-端：C3’没有和其他核苷酸相连的末端残基，含有-OH，又称3’羟基端通常用bp、kb或Mb的数目表示大小生理pH下，核酸是多聚阴离子化合物DNA的二级结构：DNA双螺旋结构的研究背景：碱基组分分析（Chargaff 规则）：不同来源DNA：[A] = [T]，[G] = [C]。

不同物种DNA：A+T/G+C不同。

A+G = T+C DNA双螺旋结构模型要点：主链：1由脱氧核糖和磷酸基通过酯键交替连接而成。

2二条主链相互平行而走向相反形成右手双螺旋构型3主链处于螺旋外侧，亲水性4螺旋直径为2nm，形成大沟及小沟相间碱基对：1 碱基位于螺旋的内侧，同一平面的碱基在二条主链间形成碱基对（A=T 和G=C），以氢键维系。

2碱基平面取向与螺旋轴垂直。

螺距3.4nm，螺旋周期含10碱基对，相邻碱基平面间距0.34nm。

作用力：碱基堆积力：在水相中，轴向平行相邻的碱基平面将自发地相互靠近，从而形成碱基堆积，它的实质是疏水相互作用和范德华引力。

DNA双螺旋结构的多态性：DNA的分子结构是动态的，在不同的条件下可以有所不同。

A构象B构象C构象D构象Z构象DNA的三级结构：定义：双螺旋DNA进一步扭曲盘绕则形成其三级结构，是一种比双螺旋更高层次的空间构象。

超螺旋是DNA三级结构的主要形式。

超螺旋按其方向分分类正超螺旋：形成超螺旋时的旋转方向与DNA双螺旋方向相同，结果加大了DNA分子内部张力，有紧旋效应。

负超螺旋：形成超螺旋时旋转方向与DNA双螺旋方向相反，旋转结果使DNA分子内部张力减小，称为松旋效应。

在自然条件下共价封闭环状DNA呈负超螺旋结构。

DNA超螺旋的特点：1环状DNA分子：双螺旋扭曲而形成麻花状的超螺旋结构。

《分子生物学基础知识概述》一、引言分子生物学是一门在生命科学领域中具有核心地位的学科，它深入研究生物大分子的结构、功能和相互作用，为我们理解生命现象的本质提供了关键的理论和技术支持。

从揭示遗传信息的传递规律到开发新型生物技术，分子生物学的发展深刻地改变了我们对生命的认识和改造自然的能力。

本文将全面阐述分子生物学的基础知识，包括基本概念、核心理论、发展历程、重要实践以及未来趋势。

二、基本概念1. 生物大分子分子生物学主要研究生物大分子，包括核酸（DNA 和 RNA）、蛋白质和多糖。

DNA 是遗传信息的携带者，通过特定的碱基序列编码生物体的遗传信息。

RNA 在遗传信息的表达中起着重要作用，包括信使 RNA（mRNA）、转运 RNA（tRNA）和核糖体 RNA（rRNA）等。

蛋白质是生命活动的主要执行者，具有各种催化、结构和调节功能。

多糖则在细胞结构和信号传导等方面发挥着重要作用。

2. 中心法则中心法则是分子生物学的核心概念之一，它描述了遗传信息从DNA 到 RNA 再到蛋白质的传递过程。

DNA 通过复制将遗传信息传递给子代细胞，同时通过转录将遗传信息转化为 RNA，RNA 再通过翻译合成蛋白质。

中心法则的发现为我们理解生命的遗传和进化提供了重要的理论基础。

3. 基因基因是具有遗传效应的 DNA 片段，它决定了生物体的遗传特征。

基因通过编码蛋白质或 RNA 来控制生物体的生长、发育和代谢等生命活动。

基因的表达受到多种因素的调控，包括转录因子、表观遗传修饰和环境因素等。

三、核心理论1. 核酸的结构与功能DNA 具有双螺旋结构，由两条反向平行的脱氧核苷酸链组成，通过碱基互补配对原则结合在一起。

DNA 的结构稳定性为遗传信息的准确传递提供了保障。

RNA 则具有多种结构形式，包括单链、双链和环状等，不同的 RNA 分子在生命活动中发挥着不同的功能。

2. 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构决定了其功能。

蛋白质的一级结构是指氨基酸的线性序列，二级结构包括α-螺旋和β-折叠等，三级结构是由二级结构进一步折叠形成的三维结构，四级结构是由多个亚基组成的蛋白质复合物。

第一章核酸的基本知识及核酸化学遗传物质必须具备的几个条件：(1)自我复制，代代相传。

(2)储备、传递信息的潜在能力。

(3)稳定性强，但能够变异。

(4)细胞分裂时把遗传信息有规律分配到子细胞中。

核酸的发现：1868年，瑞士青年科学家 F.Miescher核酸是遗传信息的载体证明试验：1944，O.Avery肺炎双球菌转化实验1952，A.D Hershey和M.Chase噬菌体感染实验DNA转化实验－DNA是遗传物质的证明结论是:S型菌的DNA将其遗传特性传给了R型菌，DNA就是遗传物质。

从此核酸是遗传物质的重要地位才被确立，人们把对遗传物质的注意力从蛋白质移到了核酸上。

噬菌体的侵染标记实验－DNA是遗传物质的证明烟草花叶病毒的感染和繁殖过程－证实RNA也是重要的遗传物质核酸是生命遗传信息的携带者和传递者核酸的元素组成：C H O N P核酸的元素组成有两个特点：1.一般不含S2.P含量较多，并且恒定（9%-10%）。

因此，实验室中用定磷法进行核酸的定量分析。

（DNA9.9%、RNA9.5%?）核酸（DNA和RNA）是一种线性多聚核苷酸，它的基本结构单元是核苷酸。

DNA A 核苷酸本身由核苷和磷酸组成,而核苷则由戊糖和碱基形成。

组成核酸的戊糖有两种。

DN 所含的戊糖为β-D-2-脱氧核糖；RNA所含的戊糖则为β-D-核糖。

核苷由戊糖和碱基缩合而成，嘌呤的N9或嘧啶的N1与戊糖C-1C-1’’-OH以C-N糖苷键相连接。

核苷酸是核苷的磷酸酯。

作为DNA或RNA结构单元的核苷酸分别是5′-磷酸-脱氧核糖核苷酸和5′-磷酸-核糖核苷酸。

核苷酸的衍生物ATP(腺嘌呤核糖核苷三磷酸)----最广泛；GTP(鸟嘌呤核糖核苷三磷酸)；环化核苷酸cAMP 和cGMP主要功能是作为细胞之间传递信息的信使。

辅酶核苷酸：NAD+NADP+FMN FAD CoA生物化学上维生素与辅酶核苷酸的生物学作用（1）参与DNA、RNA的合成、蛋白质的合成、糖与磷脂的合成。

分子生物学基础分子生物学是现代生物学研究的一个重要分支，主要研究生物体内分子级别的生物学过程和生命现象。

分子生物学发展至今已经成为了生物学中一项重要的基础性研究领域，其发展不仅为生物学的研究方法和技术的进一步提升提供了坚实的基础，同时也为现代医学和生物技术的发展做出了巨大的贡献。

分子生物学的基本概念分子生物学的研究对象是生物分子，包括核酸、蛋白质、糖类、脂质、维生素等。

核酸被认为是分子生物学的核心研究对象，其研究内容主要包括：基因结构与表达、DNA的复制与修复、RNA的转录与翻译、基因调控、遗传变异等。

在分子生物学体系中，因为核酸的双螺旋结构含有大量的碱基，所以研究中涉及到的生物化学实验大多数都是基于核酸的化学性质而展开的。

分子生物学的历史分子生物学两大经典实验，很好的展示了分子生物学在发现基因、解决适应性分子以及揭示病毒等问题上的历史性意义。

1952年，赫夫曼和查斯在对噬菌体在大肠杆菌上进行实验研究过程中，证明了基因是DNA分子，而非蛋白质分子，因此开创了分子生物学基因学的研究。

而1953年，华生与克里克通过对DNA双螺旋模型的新颖性描述，正式揭示出DNA分子的内部结构。

分子生物学在基因组学、生物医学、生物材料以及进化生物学等领域的应用基因组学：基因组学是分子生物学的一大领域，其主要研究人类基因组、微生物基因组、动物和植物基因组等。

目前，人类基因组已经被完整测序，使得基因组学的研究和应用得到了极大的促进和发展。

基因组学的研究不仅可以研究基因和功能之间的关系，还可以在遗传学、医学、农业等领域得到广泛应用。

生物医学：分子生物学在生物医学领域应用十分广泛。

在分子生物学的研究中，许多重要的疾病如癌症、帕金森氏病等的病因研究都已取得了重要突破。

同时，分子生物学在临床诊断、疾病治疗方面也有着广泛的应用，例如基因诊断、基因治疗等均已成功应用于多种疾病治疗。

生物材料：分子生物学在生物材料的研究中，发挥了重要作用。