第1章分子生物学

Avery 在1944年更精密的实验设计
• 提取可能的转化因子：DNA、RNA、蛋白质、荚膜进行试 验
• 分别用降解DNA、RNA、蛋白质的酶作用于S型菌细胞抽 提物
• 组分提纯试验结果：DNA组分纯度越高，转化效率越高。
结论：使R型菌变为S型菌的物质是S型菌的DNA
• Avery在1944年的报告中这样写道：当溶 液中酒精的体积达到9/10时，有纤维状物 质析出；如稍加搅动，这种物质便会像棉 线绕在线轴上一样绕在硬棒上，溶液中的 其他成分则以颗粒状沉淀留在下面。溶解 纤维状物质并重复沉淀数次，可提高其纯 度。这一物质具有很强的生物学活性，初 步实验证实它很可能就是DNA。
4．假基因 不能合成出功能蛋白质的失活基因 。
5．重叠基因 不同基因的核苷酸序列有时是可以共用的 即重叠 的。
1983年，McClintock由于在50年代提出并发 现了可移动遗传因子（jumping gene或称 mobile element）而获得Nobel奖。
Barbra McClintock
• 阐明这些复杂的结构及结构与功能的关系是分子生 物学的主要任务。
一、基因的发展
1. Mendel的遗传因子阶段 2. 摩尔根的基因阶段 3. 顺反子阶段 4. 现代基因阶段
Mendel的遗传因子阶段
• Mendel提出：生物的某种 性状是由遗传因子负责传 递的。是颗粒性的，体细 胞内成双存在，生殖细胞 内成单存在。遗传因子是 决定性状的抽象符号。
T2噬菌体感染试验 （1952年，Hershey & Chase）
病毒重建试验
杂种病毒的感染 特征和蛋白质外 壳的特性是由其 中的RNA决定的， 而不是蛋白质决
定的
结论

分子生物学分子生物学 第一章第一章1分子生物学的定义：从分子水平上研究生命现象的物质基础的学科。

研究细胞的成分的物理，化学的性质和变化以及这些性质和变化与生命现象的关系，如遗传信息的传递，基因的结构，复制转录，翻译，表达调控和表达产物的生理功能，以及细胞信号的转导。

功能，以及细胞信号的转导。

2分子生物学研究的三条原理：a 构成生物体各类有机大分子的单体在不同的生物体中是相同的同的 b 生物体一切有机大分子的构成都遵循共同的规则生物体一切有机大分子的构成都遵循共同的规则 c 某一特定生物体所拥有的核酸及蛋白质分子决定了它的属性。

及蛋白质分子决定了它的属性。

3分子生物学研究的主要内容：a a DNA DNA 重组技术；b 基因表达调控的研究；c 生物大分子的结构功能研究——结构分子生物学；d 基因组，功能基因组与生物信息学研究；基因组，功能基因组与生物信息学研究；4 DNA 的英文全称：Deoxyribonucleic acid RNA 的英文全称：ribonucleic acid 5染色体的定义：由脱氧核糖核酸、蛋白质和少量核糖核酸组成的线状或棒状物，蛋白质和少量核糖核酸组成的线状或棒状物，是生物主是生物主要遗传物质的载体要遗传物质的载体6生物大分子无论是核酸，蛋白质或者多糖，在发挥生物学功能时的两个前提是：a 拥有特定的空间结构；b 在发挥生物学功能的工程中必定存在结构和构象的变化；在发挥生物学功能的工程中必定存在结构和构象的变化；第二章第二章1 染色体的结构：染色体位于真核生物细胞核仁内，是遗传信息的载体，真核细胞染色体中，NDA, 和非组蛋白及部分RNA 组成了染色体；组成了染色体；2染色体的特征：a 分子结构相对稳定；b 能够自我复制，使亲代之间保持连续性；c 能够指导蛋白质的合成，进而控制整个生命过程；d 能够产生可遗传的变异；能够产生可遗传的变异；3蛋白质分为组蛋白和分组蛋白，组蛋白是染色体的结构蛋白，它与DNA 组成核小体（H H2A H2B H3及H4）组蛋白包括RNA 聚合酶；聚合酶；4组蛋白的特性：a 进化上极端保守；b 无组织特异性；c 肽链上氨基酸分布的不对称性；d 组蛋白的修饰作用；e 富含赖氨酸的组蛋白Ｈ５；富含赖氨酸的组蛋白Ｈ５；５非组蛋白包括：高速泳动蛋白；ＤＮＡ结合蛋白；Ａ２４非组蛋白；收缩蛋白；骨架蛋白；核孔复合蛋白；肌动蛋白；肌球蛋白；微管蛋白；原肌蛋白；核孔复合蛋白；肌动蛋白；肌球蛋白；微管蛋白；原肌蛋白；６真核细胞的ＤＮＡ序列分：ａ不重复序列；ｂ中度重复序列；ｃ高度重复序列；６真核细胞的ＤＮＡ序列分：ａ不重复序列；ｂ中度重复序列；ｃ高度重复序列；７ＤＮＡ的一级结构：所谓的DNA的一级结构，就是指4种核苷酸的链接及排列顺序，表示了该DNA分子的化学构成。

3. 窄宿主型质粒和广宿主型质粒
第二节 真核生物基因组
一、真核生物染色质DNA的高级结构 • DNA高级结构中的蛋白质
组蛋白与非组蛋白
• DNA与蛋白质的结 合与染色体的组装
二、真核生物核基因组结构和功能特点
• 基因组大，编码蛋白质多，一般编码蛋白都 超过1万个以上。在DNA复制时，有多个复制 起始点。 • 真核生物的结构基因都是单顺反子。 • 真核生物的基因组中含有大量的重复序列 (45%)。 • 真核生物的基因组中存在大量的非编码区。
⒑含有多种功能的识别区域，如复制起始区、复制终止区、 转录起动区和终止区等。
大肠杆菌染色体基因组的结构和功能
大肠杆菌染色体基因组是研究最清楚的基因组。估计
大肠杆菌基因组含有3500个基因，已被定位的有900个左
右。在这900个基因中，有260个基因已查明具有操纵子结
构，定位于75个操纵子中。在已知的基因中8％的序列具
• 真核基因为断裂基因，在它的结构基 因中含有外显子和内含子。
• 真核生物的基因组中存在着各种基因 家族。
• 真核生物基因组中也存在移动基因。
•基因组中结构基因所占区域远小于非 编码区。
三、真核生物基因组的结构
㈠结构基因
• 断裂基因(split gene)：真核生物的结构基 因是不连续的编码氨基酸的序列被非编码 序列所打断，因此被称为断裂基因。
是指一组由多基因家族及单基因组成的更大基因 家族。其代表为免疫球蛋白基因超家族
㈣重复序列(repeat sequence):
在真核生物基因组存在着的大量的碱基序列重复出 现的情况。
重复序列中，除了编码RNA、RNA和组蛋白的结构基 因外，大部分是非编码序列。但对它们的功能还不十分清楚。

修复机制
浓缩、交叉链接和小实验等方式依据缺陷类型进行修复源自 以保证细胞的代谢机能和生理活动。
基因组的遗传和变异
1 遗传特征
家族成员、近亲和异源性是基因组遗传和变异的核心基础。
2 遗传效应
基因型、表型和环境是遗传效应的主要因素，广泛涉及到遗传病、性状等多个领域。
3 遗传规律
孟德尔的法则是遗传学研究的重要法则，充分体现了基因组遗传和变异的规律性。
有丝分裂和减数分裂两种分裂方 式，分别构成有丝分裂和生殖细 胞生成的生殖细胞分裂。
特殊结构
染色体由线粒体DNA和一些质粒 组成，是基因组中最复杂的、最 不稳定的结构。
表现形式
不同时期、不同组织和不同物种 包括原核线性染色体、线粒体 DNA等多种类型。
突变和DNA修复
突变原因
外部因素、内部因素和生活习惯等均为DNA突变提供基 础和条件。
是细胞遗传信息的基础。
够保证DNA的遗传稳定性和持续性。
DNA的编码和表达
1 编码过程
转录是基因表达中最重要的过程，大约20%的基因编码成RNA分子。
2 表达过程
基因表达通过翻译过程将RNA分子转化为蛋白质分子，并在细胞代谢中发挥作用。
3 干扰物质
CRISPR-Cas9系统是基因编辑的新一代工具，它能够高精度、高效地通过DNA修复、切、 插入等改变细胞生物学过程。
细胞核基因组
分子生物学是研究生命现象的分子机理和过程的学科，而此课件将带您进入 细胞的“遗传基础”—细胞核基因组。在这里，我们将探讨DNA的复制、编码和 表达，以及基因组的生态学、进化学和人类学研究。
什么是细胞核基因组？
定义
一种复杂分子系统，包括DNA、 蛋白质和其他分子。