分子生物学总结【最新3篇】
分子生物学总结 篇一
分子生物学是研究生命体内分子结构与功能之间关系的学科，它运用物理、化学等方法和技术手段，探究生物体内分子的组成、结构、功能及其相互作用，揭示生命现象的分子基础。本文将对分子生物学的研究对象、方法和应用进行总结。
分子生物学的研究对象主要包括DNA、RNA、蛋白质和其他生物大分子。DNA是生命体内的遗传物质，携带着生物体的遗传信息，是分子生物学研究的重点之一。RNA是DNA的转录产物，参与基因表达和蛋白质合成，通过研究RNA的结构和功能，可以深入了解基因调控的机制。蛋白质是生物体内最为重要的功能分子，承担着各种生物学功能，如催化反应、结构支持和信号传导等。通过研究蛋白质的结构和功能，可以揭示生物体内复杂的代谢和信号网络。此外，分子生物学还研究其他生物大分子，如碳水化合物和脂质，以及细胞内的各种小分子。
分子生物学的研究方法主要包括DNA测序、PCR、克隆、基因组学、蛋白质质谱等。DNA测序是分子生物学研究中最核心的技术之一，通过测定DNA序列，可以了解基因的组成和遗传变异，从而推断基因的功能。PCR是一种在体外扩增DNA片段的技术，广泛应用于基因克隆、基因表达和基因组学研究中。克隆技术是将DNA片段插入到载体中，并在细胞内复制和表达的方法，可以用于基因工程和蛋白质表达等研究。基因组学是研究整个基因组的结构和功能的学科，通过对基因组的测序和分析，可以了解生物体的基因组组成和功能。蛋白质质谱是一种分析蛋白质组成和结构的技术，通过质谱仪的分析，可以鉴定蛋白质的氨基酸序列和修饰。
分子生物学在生物医学、农业和环境保护等领域有广泛的应用。在生物医学研究中，分子生物学的技术和方法被广泛应用于疾病的诊断、预防和治疗，如基因诊断、基因治疗和药物研发等。在农业领域，分子生物学的技术可以用于作物遗传改良和病虫害防治，提高农作物的产量和品质。在环境保护方面，分子生物学的研究可以用于环境污染的监测和生物修复，保护生态环境的可持续发展。
总之，分子生物学作为一门综合性学科，通过研究生物大分子的组成、结构和功能，揭示了生命现象的分子基础。分子生物学的研究对象包括DNA、RNA、蛋白质和其他生物大分子，研究方法包括DNA测序、PCR、克隆、基因组学和蛋白质质谱等。分子生物学在生物医学、农业和环境保护等领域有着广泛的应用，为人类的健康和可持续发展做出了重要贡献。
分子生物学总结 篇二
分子生物学是研究生物体内分子结构、功能和相互关系的学科，它是现代生物学的重要分支，也是生物科学的基础和核心。本文将从分子生物学的历史发展、重要概念和研究方法等方面进行总结。
分子生物学起源于20世纪中叶，当时科学家们开始深入研究生物体内的分子结构和功能。1953年，沃森和克里克提出了DNA双螺旋结构模型，这一发现为后来的分子生物学研究奠定了基础。随后，分子生物学的研究范围逐渐扩大，包括DNA的复制、转录和翻译，蛋白质的合成和结构等。分子生物学的发展推动了遗传学、生物化学和细胞生物学等相关学科的进步，也为基因工程和生物技术的发展提供了理论和实践基础。
分子生物学的研究对象主要包括DNA、RNA、蛋白质和其他生物大分子。DNA是生物体内的遗传物质，它携带着生物体的遗传信息，决定了生物体的形态和功能。RNA是DNA的转录产物，参与基因表达和蛋白质合成，具有多种功能和结构。蛋白质是生物体内最为重要的功能分子，它是细胞的基本组成部分，承担着各种生物学功能。通过研究这些生物大分子的结构和功能，可以深入了解生物体内的生命现象。
分子生物学的研究方法主要包括DNA测序、PCR、克隆、基因组学和蛋白质质谱等。DNA测序是分子生物学研究中最核心的技术之一，它通过测定DNA的序列，可以了解基因的组成和遗传变异，从而推断基因的功能。PCR是一种在体外扩增DNA片段的技术，广泛应用于基因克隆、基因表达和基因组学研究中。克隆技术是将DNA片段插入到载体中，并在细胞内复制和表达的方法，可以用于基因工程和蛋白质表达等研究。基因组学是研究整个基因组的结构和功能的学科，通过对基因组的测序和分析，可以了解生物体的基因组组成和功能。蛋白质质谱是一种分析蛋白质组成和结构的技术，通过质谱仪的分析，可以鉴定蛋白质的氨基酸序列和修饰。
分子生物学的研究方法和成果在医学、农业和环境保护等领域有着广泛的应用。在医学研究中，分子生物学的技术和方法被广泛应用于疾病的诊断、预防和治疗，如基因诊断、基因治疗和药物研发等。在农业领域，分子生物学的技术可以用于作物遗传改良和病虫害防治，提高农作物的产量和品质。在环境保护方面，分子生物学的研究可以用于环境污染的监测和生物修复，保护生态环境的可持续发展。
总之，分子生物学通过研究生物大分子的组成、结构和功能，揭示了生命现象的分子基础。分子生物学的研究对象包括DNA、RNA、蛋白质和其他生物大分子，研究方法包括DNA测序、PCR、克隆、基因组学和蛋白质质谱等。分子生物学的研究成果在医学、农业和环境保护等领域有广泛的应用，为人类的健康和可持续发展做出了重要贡献。
分子生物学总结 篇三
分子生物学总结
分子生物学朱玉贤篇一：现代分子生物学全部重点(朱玉贤院士版)
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Schobilitygroupprotein）。这是一类能用低盐（0.35mol/LNaCl）溶液抽提、能溶于2%的三氯乙酸、相对分子质量较低的非组蛋白，相对分子质量都在3.0×104以下。
b.DNA结合蛋白。用2mol/LNaCl除去全部组蛋白和70%非组蛋白后，还有一部分蛋白必须用2mol/LNaCl和5mol/L尿素才能与DNA解离。这些蛋白分子量较低，约占非组蛋白的20%，染色
分子生物学朱玉贤篇二：朱玉贤第三版现代分子生物学重点
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Wilkins共获Noble生理医学奖，后者通过X射线衍射证实了Watson-Crick模型。
1965年，法国科学家Jacob和Monod提出并证实了操纵子（operon）作为调节细菌细胞代谢的分子机制。此外，他们还首次推测存在一种与DNA序列相互补、能将它所编码的遗传信息带到蛋白质合成场所（细胞质）并翻译产生蛋白质的mRNA（信使核糖核酸）。
1972年，PaulBerg（美）第一次进行了DNA重组。
1977年，Sanger和Gilbert（英）第一次进行了DNA序列分析。
1988年，McClintock由于在50年代提出并发现了可移动遗传因子（jumpinggene或称mobileelement）而获得Nobel奖。
1993年，美国科学家Roberts和Sharp因发现断裂基因（introns）而获得Nobel奖。Mullis由于发明PCR仪而与加拿大学者Smith（第一个设计基因定点突变）共享Nobel化学奖。
此外，Griffith（1928）及Avery（1944）等人关于致病力强的光滑型（S型）肺炎链球菌DNA导致致病力弱的粗糙型（R型）细菌发生遗传转化的实验；Hershey和Chase（1952）关于DNA是遗传物质的实验；Crick于1954年所提出的遗传信息传递规律（即中心法则）:Meselson和Stahl（1958）关于DNA半保留复制的实验以及Yanofsky和Brener（1961）年关于遗传密码三联子的设想都为分子生物学的发展做出了重大贡献。
我国生物科学家吴宪20世纪20年代初回国后在协和医科大学生化系与汪猷、张昌颖等人一道完成了蛋白质变性理论、血液生化检测和免疫化学等一系列有重大影响的研究，成为我国生物化学界的先驱。20世纪60年代、70年代和80年代，我国科学家相继实现了人工全合成有生物学活性的结晶牛胰岛素，解出了三方二锌猪胰岛素的晶体结构，采用有机合成与酶促相结合的方法完成了酵母丙氨酸转移核糖核酸的人工全合成，在酶学研究、蛋白质结构及生物膜结构与功能等方面都有世所瞩目的建树。
三、分子生物学的主要研究内容
所有生物体中的有机大分子都是以碳原子为核心，并以共价键的形式与氢、氧、氮及磷以不同方式构成的。不仅如此，一切生物体中的各类有机大分子都是由完全相同的单体，如蛋白质分子中的20种氨基酸、DNA及RNA中的8种碱基所组合而成的，由此产生了分子生物学的3条基本原理：
1．构成生物体有机大分子的单体在不同生物中都是相同的；
2．生物体内一切有机大分子的建成都遵循着各自特定的规则；
3．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。
分子生物学研究内容:
DNA重组技术------基因工程
基因表达调控-------核酸生物学
生物大分子结构功能----结构分子生物学
DNA重组技术（又称基因工程）
这是20世纪70年代初兴起的技术科学，目的是将不同DN不正当影片段段（如某个基因或基因的一部分）按照人们的设计定向连接起来，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。严格地说，DNA重组技术并不完全等于基因工程，因为后者还包括其他可能使生物细胞基因组结构得到改造的体系。DNA重组技术是核酸化学、蛋白质化学、酶工程及微生物学、遗传学、细胞学长期深入研究的结晶，而限制性内切酶DNA连接酶及其他工具酶的发现与应用则是这一技术得以建立的关键。
DNA重组技术有着广阔的应用前景:DNA重组技术可用于定向改造某些生物基因组结构，使它们所具备的特殊经济价值或功能得以成百上千倍的地提高。DNA重组技术还被用来进行基础研究。如果说，分子生物学研究的核心是遗传信息的传递和控制，那么根据中心法则，我们要研究的就是从DNA到RNA，再到蛋白质的全过程，也即基因的表达与调控。在这里，无论是对启动子的研究（包括调控元件或称顺式作用元件），还是对转录因子的克隆及分析，都离不开重组DNA技术的应用。
基因表达调控研究
因为蛋白质分子参与并控制了细胞的一切代谢活动，而决定蛋白质结构和合成时序的信息都由核酸（主要是脱氧核糖核酸）分子编码，表现为特定的核苷酸序列，所以基因表达实质上就是遗传信息的转录和翻译。在个体生长发育过程中生物遗传信息的表达按一定的时序发生变化（时序调节），并随着内外环境的变化而不断加以修正（环境
原核生物的基因组和染色体结构都比真核生物简单，转录和翻译在同一时间和空间内发生，基因表达的调控主要发生在转录水平。真核生物有细胞核结构，转录和翻译过程在时间和空间上都被分隔开，且在转录和翻译后都有复杂的信息加工过程，其基因表达的调控可以发生在各种不同的水平上。基因表达调控主要表现在信号传导研究、转录因子研究及RNA剪辑3个方面。
转录因子是一群能与基因5'端上游特定序列专一结合，从而保证目的基因以特定的强度在特定的时间与空间表达的蛋白质分子。
真核基因在结构上的不连续性是近10年来生物学上的重大发现之一。当基因转录成pre-mRNA后，除了在5'端加帽及3'端加多聚A[polyA]之外，还要将隔开各个相邻编码区的内含子剪去，使外显子（编码区）相连后成为成熟mRNA。研究发现，有许多基因不是将它们的内含子全部剪去，而是在不同的细胞或不同的发育阶段有选择地剪接其中部分内含子，因此生成不同的mRNA及蛋白质分子。
结构分子生物学
生物大分子的结构功能研究（又称结构分子生物学）一个生物大分子，无论是核酸、蛋白质或多糖，在发挥生物学功能时，必须具备两个前提:首先，它拥有特定的空间结构（三维结构）；其次，在它发挥生物学功能的过程中必定存在着结构和构象的变化。
结构分子生物学就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。它包括结构的测定、结构运动变化规律的探索及结构与功能相互关系的建立3个主要研究方向。最常见的研究三维结构及其运动规律的手段是X射线衍射的晶体学（又称蛋白质晶体学），其次是用二维核磁共振和多维核磁研究液相结构，也有人用电镜三维重组、电子衍射、中子衍射和各种频谱学方法研究生物高分子的空间结构。
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第二讲染色体与DNA
一、DNA的组成与结构
Avery在1944年的研究报告中写道："当溶液中酒精的体积达到9/10时，有纤维状物质析出。如稍加搅拌，它就会象棉线在线轴上一样绕在硬棒上，溶液中的其它成份则呈颗粒状沉淀。溶解纤维状物质并重复数次，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（谁能想到！）"。对DNA分子的物理化学研究导致了现代生物学翻天覆地的革命，这更是Avery所没有想到。
所谓DNA的一级结构，就是指4种核苷酸的连接及其排列顺序，表示了该DNA分子的化学构成。核苷酸序列对DNA高级结构的形成有很大影响，如B-DNA中多聚（G-C）区易出现左手螺旋DNA（Z-DNA），而反向重复的DN不正当影片段段易出现发卡式结构等。DNA不仅具有严格的化学组成，还具有特殊的高级结构，它主要以有规则的双螺旋形式存在，其基本特点是：
1、DNA分子是由两条互相平行的脱氧核苷酸长链盘绕而成的。
2、DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排在外侧，构成基本骨架，碱基排列在内侧。
3、两条链上的碱基通过氢键相结合，形成碱基对，它的组成有一定的规律。这就是嘌呤与嘧啶配对，而且腺嘌呤（A）只能与胸腺嘧啶（T）配对，鸟嘌呤（G）只能与胞嘧啶
（C）配对。如一条链上某一碱基是C，另一条链上与它配对的碱基必定是G。碱基之间的这种一一对应的关系叫碱基互补配对原则。组成DNA分子的碱基虽然只有4种，它们的配对方式也只有A与T，C与G两种，但是，由于碱基可以任何顺序排列，构成了DNA分子的多样性。例如，某DNA分子的一条多核苷酸链有100个不同的碱基组成，它们的可能排列方式就是4100。
二、DNA聚合酶与DNA的合成
Theaccuracyoftranslationreliesonthespecificityofbasepairing.Theactualrateinbacteriaseemstobe--10-8-10-10.Thiscorrespondsto-1errorpergenomeper1000bacterialreplicationcycles,or-10-6pergenepergeneration.
DNApolymerasemightimprovethespecificityofcomplementarybaseselectionateither(orboth)oftwostages:
1，Itcouldscrutinizetheincomingbaseforthepropercomplementaritywiththetemplate
base;forexample,byspecificallyrecongnizingmatchingchemicalfeatures.Thiswouldbeapresyntheticerrorcontrol.
2，Oritcouldscrutinizethebasepairafterthenewbasehasbeenaddedtothechain,and,inthosecasesinwhichamistakehasbeenmade,removethemostrecentlyaddedbase.Thiswouldbeaproofreadingcontrol.
三、DNA的生理意义及成分分析
早在1928年英国科学家Griffith等人就发现肺炎链球菌使小鼠残废的原因是引起肺炎。细菌的毒性（致病力）是由细胞表面荚膜中的多糖所决定的。具有光滑外表的S型肺炎链球菌因为带有荚膜多糖而都能使小鼠发病，而具有粗糙外表的R型因为没有荚膜多糖而失去致病力（荚膜多糖能保护细菌免受运动白细胞攻击）。
首先用实验证明基因就是DNA分子的是美国著名的微生物学家Avery。Avery等人将光滑型致病菌（S型）烧煮杀灭活性以后再侵染小鼠，发现这些死细菌自然丧失了致病能力。再用活的粗糙型细菌（R型）来侵染小鼠，也不能使之发病，因为粗糙型细菌天然无致病力。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，实验小鼠每次都死了。解剖死鼠，发现有大量活的S型（而不是R型）细菌。他们推测，死细菌中的某一成分棗转化源（transformingprinciple）将无致病力的细菌转化成病原细菌。
美国冷泉港卡内基遗传学实验室科学家Hershey和他的学生Chase在1952年从事噬菌体侵染细菌的实验。噬菌体专门寄生在细菌体内。它的头、尾外部都有由蛋白质组成的外壳，头内主要是DNA。噬菌体侵染细菌的过程可以分为以下5个步骤：①噬菌体用尾部的末端（基片、尾丝）吸附在细菌表面；②噬菌体通过尾轴把DNA全部注入细菌细胞内，噬菌体的蛋白质外壳则留在细胞外面；③噬菌体的DNA一旦进入细菌体内，它就能利用细菌的生命过程合成噬菌体自身的DNA和蛋白质；④新合成的DNA和蛋白质外壳，能组装成许许多多与亲代完全相同的子噬菌体；⑤子代噬菌体由于细菌的解体而被释放出来，再去侵染其他细菌。他们发现被感染的细菌中带有70%的噬菌体DNA，但只带有20%的噬菌体蛋白质。子代噬菌体中带有50%标记的DNA，却只有1%的标记蛋白质。
四.C-value和Cot1/2
ThetotalamountofDNAinthehaploidgenomeisacharacteristicofeachlivingspeciesknownasC-value.
Cot1/2istheproductofconcentrationandtimerequiredfor50%reassociationgiveninnucleotide-moles×second/liter.
五、染色体结构
DNAmoleculesarethelargestmacromoleculesinthecellandarecommonlypackagedintostructurescalled“chromosomes”,mostbacteria&viruseshaveasinglechromosomewhereasEukaryoticcellsusuallycontainmany.
任何一条染色体上都带有许多基因，一条高等生物的染色体上可能带有成千上万个基因，一个细胞中的全部基因序列及其间隔序列统称为genomes（基因组）。如果设想将人体细胞中的DNA分子绕地球一周，那么，每个碱基大约只占1－5厘米，而一个2－3kb的基因只相当于地球上一条数十米长，数厘米宽的线段！
Genotype(基因型)：Thegeneticconstitutionofagivenorganism(指某个特定生物体细胞内的全部遗传物质)。
Phenotype(表现型)：Visiblepropertyofanygivenorganism(某个特定生物体中可观察到
的物理或生理现象)。
Mutations：染色体DNA中可遗传的核苷酸序列变化。
六、染色体的组成
1．染色质和核小体
染色质DNA的Tm值比自由DNA高，说明在染色质中DNA极可能与蛋白质分子相互作用；在染色质状态下，由DNA聚合酶和RNA聚合酶催化的DNA复制和转录活性大大低于在自由DNA中的反应；DNA酶I（DNaseI）对染色质DNA的消化远远慢于对纯DNA的作用。染色质的电子显微镜图显示出由核小体组成的念珠状结构，可以看到由一条细丝连接着的一连串直径为10nm的球状体。
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则在核小体的外面。每个核小体只有一个H1。
在核小体中DNA盘绕组蛋白八聚体核心，从而使分子收缩成1/7，200bpDNA的长度约为68nm，却被压缩在10nm的核小体中。但是，人中期染色体中含3.3×109碱基对，其理论长度应是180cm，这么长的DNA被包含在46个51μm长的圆柱体（染色体）中，其压缩比约为104。
2．染色体中的核酸组成
⑴不重复序列在单倍体基因组里，这些序列一般只有一个或几个拷贝，它占DNA总量的40%－80%。不重复序列长约750－2000dp，相当于一个结构基因的长度。单拷贝基因通过基因扩增仍可合成大量的蛋白质，如一个蚕丝心蛋白基因可作为模板合成104个丝心蛋白mRNA，每个mRNA可存活4d，共合成105个丝心蛋白，这样，在几天之内，一个单拷贝丝心蛋白基因就可以合成109个丝心蛋白分子。
⑵中度重复序列这类重复序列的重复次数在10－104之间，占总DNA的10%－40%。各种rRNA、tRNA及组蛋白基因等都属这一类。
非洲爪蟾的18S、5.8S及28SrRNA基因是连在一起的，中间隔着不转录的间隔区，这些单位在DNA链上串联重复约5000次。在卵细胞形成过程中这些基因可进行几千次不同比例的复制，产生2×106个拷贝，使rDNA占卵细胞DNA的75%，从而使该细胞能积累1012个核糖体。
⑶高度重复序列——卫星DNA这类DNA只在真核生物中发现，占基因组的10%—60%，由6—100个碱基组成，在DNA链上串联重复几百万次。由于碱基的组成不同，在CsCl密度梯度离心中易与其他DNA分开，形成含量较大的主峰及高度重复序列小峰，后者又称卫星区带（峰）。
高等真核生物DNA无论从结构还是功能看都极为复杂，以小鼠为例：
1.小鼠总DNA的10％是小于10bp的高度重复序列，重复数十万到上百万次/genome。
2.总DNA的20％是重复数千次、长约数百bp的中等重复序列。
3.总DNA的70％是不重复或低重复序列,绝大部分功能基因都位于这类序列中。
Centromere：是细胞有丝分裂期间纺锤体蛋白质与染色体的结合位点（attachmentpoint），这种结合对于染色体对在子细胞中的有序和平均分配至关重要。在酵母中，centromere的功能单位长约130bp，富含AT碱基对。在高等真核细胞中，centromere都是由长约5－10bp、方向相同的高度重复序列所组成。
TelomeresaresequencesattheendsofeukaryoticChromosomesthathelpstabilizethem。
分子生物学朱玉贤篇三：分子生物学(朱玉贤第四版)复习纲要
绪论
一、名词
1、分子生物学MolecularBiology
2、中心法则CentralDogma
二、问答
1、简述孟德尔、摩尔根、Avery、沃森和克里克、雅各布和莫诺，尼伦伯格和科拉纳等人对分子生物学发展的贡献
2、早期验证遗传物质是DNA的实验有哪些，具体过程是？
3、分子生物研究的内容包括哪些？
?DNA的复制、转录与翻译
?DNA重组技术
?基因表达调控研究
?生物大分子的结构功能研究—结构分子生物学
?基因（组）、功能基因（组）与生物信息学研究
第1章、染色体与DNA
第一节、染色体与DNA
名词
1、DNA双螺旋：两条多核苷酸链反向平行盘绕所生成的双链结构.
2、DNA三级结构:DNA双螺旋进一步扭曲盘绕形成的特定空间结构。
3、核小体：是由核心颗粒（H2A、H2B、H3、H4各两个分子生成的八聚体）和连接区DNA
（大约200bpDNA）组成
4、卫星DNA：又称随体DNA。因为真核细胞DNA的一部分是不被转录的异染色质成分，
其碱基组成与主体DNA不同，因而可用密度梯度离心。卫星DNA通常是高度串联重复的DNA
5、端粒（Telomere）：是位于真核细胞线性染色体末端的特殊结构,由一段重复串联的DNA
序列与端粒结合蛋白构成.
6、端粒T环结构：端粒形成T环结构使染色体末端封闭起来，免遭破坏.
7、单顺反子：真核基因转录产物为单顺反子，即一条mRNA模板只含有一个翻译起始点
和一个终止点，因而一个基因编码一条多肽链或RNA链。
8、断裂基因（splittinggene开但又连续镶嵌而成，去除非编码区再连接后，可翻译出由连续氨基酸组成的完整蛋白质，这些基因称为断裂基因
9、间隔基因(Interruptedgene)：由于这组基因发生突变时会导致果蝇体节模式发生间隔缺失现象，所以将它们称为间隔基因
10、外显子(Exon)是真核生物基因的一部分，它在剪接(Splicing)后仍会被保存下来，并可在蛋白质生物合成过程中被表达为蛋白质
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100bp，又称为短串联重复序列
14、简单序列重复simplesequencerepeat，SSR：基因组中以少数几个核苷酸(多数为2～
4个)为单位多次串联重复组成的长达几十个核苷酸的序列
15、3',5'—磷酸二酯键：是四种脱氧核苷酸相连形成多聚脱氧核苷酸链之间的连接方式，即由前一核苷酸的3’-OH与下一位核苷酸的5’位磷酸间形成磷酸二酯键，构成一个线性大分子。
16、染色体:是细胞内具有遗传性质的遗传物质深度压缩形成的聚合体，易被碱性染料染
成深色
17、组蛋白:真核生物体细胞染色质中的碱性蛋白质，组蛋白与带负电荷的双螺旋DNA结合构成染色体的组要部分。
18、C值(C-value):一种生物单倍体基因组DNA的总量称为C值(C-value)，它是恒定的，是
每一物种的重要特征.
19、C值反常现象:C值一般随生物进化而增加,但也存在某些低等生物的C值比高等生物大,即C值反常现象
20、MicroRNA:是一类由内源基因编码的长度约为20-22个核苷酸的'非编码单链RNA分子，由MicroRNA前体产生
21、siRNA:一般是人工体外合成的，通过转染/化进入体内，是RNA干涉的中间产物
22、RNA干涉:是指在进化过程中高度保守的、由双链RNA（double-strandedRNA，dsRNA）
诱发的、同源mRNA高效特异性降解的现象。
问答
1、DNA的一级结构及其意义
指DNA分子中脱氧核苷酸的排列顺序，由于核苷酸之间的差异仅仅是碱基的不同，故可称为碱基顺序(bp)。
意义：生物遗传信息以核苷酸不同的排列顺序编码在DNA分子上，核苷酸排列顺序变了，它的生物学含义也就不同了。因此测定DNA的碱基排列顺序是分子生物学的基本课题之一。
2、DNA双螺旋结构提出的主要依据及其主要内容（特征）？
DNA双螺旋结构的主要依据：1)Chargaff规则：A=T、C=G；嘌呤=嘧啶，即A+G=T+C。不同生物组织DNA在总的碱基组成上有很大差异，表现在A+T/G+C比值（不对称比率）的不同，亲缘相近的生物，其DNA碱基组成相近，既不对称比率相近2）DNA—X射线衍射图。表明了DNA结构的螺旋周期性，碱基的空间取向，分子间距离3)DNA碱基物化数据的测定特征：(1)主链：由二条相互平行而走向相反的脱氧核苷酸链围绕一共同中轴向右盘旋形成双螺旋构型；糖与磷酸在外侧。(2)碱基对：碱基位于螺旋的内侧，两条单链间以碱基对之间形成氢键连接，A与T间形成两个氢键，G与C间形成三个氢键。碱基平面与螺旋中轴垂直(3)大沟和小沟：大沟和小沟分别指双螺旋表面凹下去的较大沟槽和较小沟槽。(4)结构参数：螺旋直径2nm；螺旋周期包含10对碱基，螺距3.4nm；相邻碱基对平面的间距0.34nm。
3、什么是DNA二级结构多态性？有什么意义？
指的是DNA构象的可变性，处于一种动态平衡。DNA的二级结构有：1.B-DNA:在相对湿度为92%的DNA钠盐，是最常见的DNA构像。2.A-DNA:在相对湿度为75%以下的DNA纤维，对基因表达有重要意义。3.Z-DNA:左手螺旋，调控基因的转录。4.ts-DNA:三股螺旋意义：拓宽了人们的视野，发现生物体中最为稳定的遗传物质也可以采用不同的姿态来实现其丰富多采的生物学功能。
4、DNA三级结构的内容和意义？
DNA三级结构：DNA双螺旋进一步扭曲盘绕形成的特定空间结构即超螺旋结构。包括线状DNA形成的纽结、环状DNA形成麻花状结构等
超螺旋的意义：①超螺旋形式是DNA分子复制和转录的需要②超螺旋可使DNA分子形成高度致密的状态从而得以容纳于有限的空间
5、真核生物染色体的化学组成？这些成分是如何包装成染色体的？
主要化学成分:DNA和蛋白质，蛋白质又分为组蛋白和非组蛋白，组蛋白包括H1、H2A、H2B、H3及H4。组装过程：1，首先组蛋白组成盘装八聚体，DNA缠绕其上，成为核小体颗粒，两个颗粒之间经过DNA连接，形成外径10nm的纤维状串珠，称为核小体串珠纤维；2，核小体串珠纤维在酶的作用下形成每圈6个核小体，外径30nm的螺旋结构；3，螺旋结构再次螺旋化，形成超螺旋结构；4，超螺线管，形成绊环，即线性的螺线管形成的放射状环。绊环再非组蛋白上缠绕即形成了显微镜下可见的染色体结构。
6、原核生物染色体的基本特点？
1、结构简炼。
基因组很小，一般只有一条染色体且大都带有单拷贝基因；
绝大部分是用来编码蛋白质的，少部分调控序列；
几乎每个基因序列都与它所编码的蛋白质序列呈线性对应状态。
2、多顺反子
转录或编码功能相关的RNA或蛋白质的基因，往往丛集在基因组的一个或几个特定部位，形成转录单元并转录产生含多个mRNA的分子，称为多顺反子mRNA。
3、重叠基因
一些细菌和动物病毒存在重叠基因，同一段DNA能携带两种不同蛋白质的信息
7、真核生物染色体的基本特点？
1.基因组庞大，蛋白质结合形成染色体，储存于细胞核内。
2.转录产物为单顺反子mRNA。
3.大部分基因属于断裂基因，有内含子和外显子存在，基因是不连续的。
4.存在大量的顺式作用元件，如启动子、增强子、沉默子。
5.大部分为非编码序列，占整个基因组序列的90%以上。
6.含有大量的重复序列。
7.存在大量的DNA多态性，如SNP和短串联重复序列多态性。
8.含有端粒结构。
8、端粒的功能
第一，保护染色体不被核酸酶降解；
第二，防止染色体相互融合；
第三，为端粒酶提供底物，解决DNA复制的末端隐缩，保证染色体的完全复制。
9、真核基因组非编码序列包括哪些
与基因表达有关的各种调控序列
内含子（intron）
高度重复序列
部分中度重复序列
非编码RNA（non-codingRNA）
第二节、DNA的复制
名词
1、半保留复制(semiconservationreplication)：在DNA复制时，亲代DNA的双螺旋先行解
旋分开，然后以每条链为模板，按碱基互补配对原则，在这两条链上各形成一条互补链，每个子代DNA的一条链来自亲代DNA，另一条链则是新合成的
2、复制叉（replicationfork）：DNA分子中正在进行复制的部位为复制叉,它由两股亲代
链及在其上新合成的子链构成
3、复制眼（replicationeye）：DNA的正在复制的部分在电镜下观察起来犹如一只眼睛，
称为复制眼。
4、半不连续复制(Semi-discontinuousreplication)：这种前导链的连续合成和滞后链的不连续合成称为DNA合成的半不连续复制
5、前导链(leadingstrand)：以复制叉移动的方向为基准，一条模板链是3’→5，以此为
模板而进行的新生DNA链的合成沿5’-3’方向连续进行，这条链称为前导链
6、滞后链(laggingstrand)：在DNA复制中与复制叉前进的方向相反，而且是分段、不连
续合成的这条链称为滞后链.
7、冈崎片段(Okazakifragment)：滞后链合成的片段即为冈崎片段
8、复制起点Originofreplication:DNA复制在生物细胞中要从DNA分子上特定位置开始，这个特定位置称为复制起点
9、复制子(replicon):DNA复制从起点开始双向进行直到终点为止，每一个这样的DNA单位称为复制子
10、酵母自主复制序列autonomousreplicationsequence，ARS:是酵母复制的起点，包括数
个复制起始位必需的保守区。不同的ARS都含有A-T的11bp保守区
11、DNA拓扑异构酶(DNATopisomerase):能在DNA分子中改变两条链的环绕次数的酶，它
的作用机制首先打断DNA，让DNA绕过断裂点后再封闭形成双螺旋或超螺旋DNA.
12、解螺旋酶(Helicase):用ATP水解获得的能量来打断氢键，解开双链DNA并在DNA上沿
一定方向移动的一类酶
13、单链DNA结合蛋白(SinglestrandedDNAbindingprotein,SSB):与单链DNA结合的蛋白，
维持DNA单链状态
14、引发酶(Primase):催化引物RNA分子的合成，为DNA复制提供RNA引物的酶类
15、引发体（primosome）:引发酶与其它蛋白质所形成的复合体称为引发体
16、DNA连接酶(DNAligase):催化DNA链的5’-PO4与另一DNA链的3’-OH生成磷酸二酯键，使具有相同粘末端或平端的DNA末端连接起来
17、切口(nick):DNA连接酶只能修复磷酸二酯键的断裂，称切口
18、缺口(gap):DNA分子中核苷酸缺失，称缺口
19、DNA链的延伸:
20、复制体(replisome):由解旋酶、引发酶和DNApolⅢ全酶组成的复合体，DNA合成时，
沿着复制叉的方向移动
21、回环复制模型Trombonemodel:DNApolⅢ两个催化核心分别和DNA的两条模板链
结合，全酶延着前导链模板随着复制叉的移动而移动，而后滞链模板从复制体上“拉出”一段，形成一个环形成回环进行复制
22、“θ”型复制:DNA从复制起点开始，双向同时进行，中间产物呈θ样形状，故又称"
θ"型复制
23、滚环(Rollingcircle)复制:是小分子量的环状DNA分子所采取一种特殊单向复制形式。
24、D环(D-loop)复制:单向复制的特殊方式，线粒体和叶绿体DNA的复制采取这种方式
问答
1、复制起点的一般特征
1)多个独特的短的重复序列组成；2)复制起点附近富含A-T；3)短的重复序列被多亚基的复制起点结合蛋白识别。
2、DNA复制所需的酶和其它蛋白质包括哪些？它们的主要功能是什么？
1.DNA聚合酶：在RNA/DNA的3’-OH末端，以dNTP为底物，按模板DNA上的指令由DNApol逐个将核苷酸加上去，催化新链不断延长。此外，还具有核酸外切酶活性。
2.DNA拓扑异构酶:通过切断、旋转和再连接作用，理顺DNA链----三级结构的调整
3.解螺旋酶:解开DNA双螺旋
4.单链DNA结合蛋白：维持DNA单链状态
5.引发酶：催化引物RNA分子的合成，为DNA复制提供RNA引物
6.DNA连接酶：使具有相同粘末端或平端的DNA末端连接起来
3、试述DNA复制的基本过程
DNA复制分为起始、延长、终止三个过程。1.DNA复制的起始：1）DNA复制起点双链解开。DnaA蛋白识别、结合于oriC的重复序列然后在HU的帮助下DnaA蛋白与DNA形成复合物，促使解链最后在DnaC的协助下，DnaB结合于初步打开的双链，并用其解螺旋酶活性使双链解开一定长度。2）引发前体(preprimosome)的形成。DnaB与oriC组成引发前体3）引发体(primosome)与RNA引物的形成。引发前体进一步与引发酶DnaG组装成引发体，引发体在单链DNA上移动(与其他因子有关），在DnaB的作用下识别DNA复制起点位置。2.DNA链的延伸：1)前导链的延伸.前导链沿着5’→3’方向可以连续延长，方向与复制叉方向一致2)滞后链的的延伸.?岗崎片段延伸，引发体在合适的位点合成下一岗崎片段的RNA引物。钳装配器处于准备状态。?岗崎片段延伸到前一个岗崎片段附近时，β亚基脱离DNApolIII，
4β引发体适时解体。?RNA引物与DNA形成的双链被钳装配器识别，被2个β亚基夹住。○
5重复以上步骤。3)DNA复制的终止.亚基带着DNA/RNA转移到DNApolIII上。○
5、一个聚合酶Ⅲ全酶/复制体是怎样负责两条链的合成呢？即回环复制模型是如何解释
后随链的合成。
岗崎片段延伸，引发体在合适的位点合成下一岗崎片段的RNA引物。钳装配器处于准备状态。岗崎片段延伸到前一个岗崎片段附近时，β亚基脱离DNApolIII，引发体适时解体。
4β亚基带着DNA/RNA?RNA引物与DNA形成的双链被钳装配器识别，被2个β亚基夹住。○
5重复以上步骤。转移到DNApolIII上。○
6、原核与真核生物中的DNA聚合酶有哪些?功能如何？
