分子生物學總結

分子生物學朱玉賢篇一：現代分子生物學全部重點(朱玉賢院士版)

第一講序論

二、現代分子生物學中的主要里程碑

分子生物學是研究核酸、蛋白質等所有生物大分子的形態、結構特徵及其重要性、規律性和相互關係的科學，是人類從分子水平上真正揭開生物世界的奧祕，由被動地適應自然界轉向主動地改造和重組自然界的基礎學科。當人們意識到同一生物不同世代之間的連續性是由生物體自身所攜帶的遺傳物質所決定的，科學家爲揭示這些遺傳密碼所進行的努力就成爲人類征服自然的一部分，而以生物大分子爲研究對像的分子生物學就迅速成爲現代社會中最具活力的科學。

從1847年Schleiden和Schobilitygroupprotein）。這是一類能用低鹽（0.35mol/LNaCl）溶液抽提、能溶於2%的三氯乙酸、相對分子質量較低的非組蛋白，相對分子質量都在3.0×104以下。

結合蛋白。用2mol/LNaCl除去全部組蛋白和70%非組蛋白後，還有一部分蛋白必須用2mol/LNaCl和5mol/L尿素才能與DNA解離。這些蛋白分子量較低，約佔非組蛋白的20%，染色

分子生物學朱玉賢篇二：朱玉賢第三版現代分子生物學重點

第一講序論

二、現代分子生物學中的主要里程碑

從1847年Schleiden和Schwann提出"細胞學說"，證明動、植物都是由細胞組成的到今天，雖然不過短短一百多年時間，我們對生物大分子--細胞的化學組成卻有了深刻的認識。孟德爾的遺傳學規律最先使人們對性狀遺傳產生了理性認識，而Morgan的基因學說則進一步將"性狀"與"基因"相耦聯，成爲分子遺傳學的奠基石。Watson和Crick所提出的脫氧核糖酸雙螺旋模型，爲充分揭示遺傳信息的傳遞規律鋪平了道路。在蛋白質化學方面，繼Sumner在1936年證實酶是蛋白質之後，Sanger利用紙電泳及層析技術於1953年首次闡明胰島素的一級結構，開創了蛋白質序列分析的先河。而Kendrew和Perutz利用X射線衍射技術解析了肌紅蛋白（myoglobin）及血紅蛋白（hemoglobin）的三維結構，論證了這些蛋白質在輸送分子氧過程中的特殊作用，成爲研究生物大分子空間立體構型的先驅。

1910年，德國科學家Kossel第一個分離了腺嘌呤，胸腺嘧啶和組氨酸。

1959年，美國科學家Uchoa第一次合成了核糖核酸，實現了將基因內的遺傳信息通過RNA翻譯成蛋白質的過程。同年，Kornberg實現了試管內細菌細胞中DNA的複製。

1962年，Watson（美）和Crick（英）因爲在1953年提出DNA的反向平行雙螺旋模型而與Wilkins共獲Noble生理醫學獎，後者通過X射線衍射證實了Watson-Crick模型。

1965年，法國科學家Jacob和Monod提出並證實了操縱子（operon）作爲調節細菌細胞代謝的分子機制。此外，他們還首次推測存在一種與DNA序列相互補、能將它所編碼的遺傳信息帶到蛋白質合成場所（細胞質）並翻譯產生蛋白質的mRNA（信使核糖核酸）。

1972年，PaulBerg（美）第一次進行了DNA重組。

1977年，Sanger和Gilbert（英）第一次進行了DNA序列分析。

1988年，McClintock由於在50年代提出並發現了可移動遺傳因子（jumpinggene或稱mobileelement）而獲得Nobel獎。

1993年，美國科學家Roberts和Sharp因發現斷裂基因（introns）而獲得Nobel獎。Mullis由於發明PCR儀而與加拿大學者Smith（第一個設計基因定點突變）共享Nobel化學獎。

此外，Griffith（1928）及Avery（1944）等人關於致病力強的光滑型（S型）肺炎鏈球菌DNA導致致病力弱的粗糙型（R型）細菌發生遺傳轉化的實驗；Hershey和Chase（1952）關於DNA是遺傳物質的實驗；Crick於1954年所提出的遺傳信息傳遞規律（即中心法則）:Meselson和Stahl（1958）關於DNA半保留複製的實驗以及Yanofsky和Brener（1961）年關於遺傳密碼三聯子的設想都爲分子生物學的發展做出了重大貢獻。

我國生物科學家吳憲20世紀20年代初回國後在協和醫科大學生化系與汪猷、張昌穎等人一道完成了蛋白質變性理論、血液生化檢測和免疫化學等一系列有重大影響的研究，成爲我國生物化學界的先驅。20世紀60年代、70年代和80年代，我國科學家相繼實現了人工全合成有生物學活性的結晶牛胰島素，解出了三方二鋅豬胰島素的晶體結構，採用有機合成與酶促相結合的方法完成了酵母丙氨酸轉移核糖核酸的人工全合成，在酶學研究、蛋白質結構及生物膜結構與功能等方面都有世所矚目的建樹。

三、分子生物學的主要研究內容

所有生物體中的有機大分子都是以碳原子爲核心，並以共價鍵的形式與氫、氧、氮及磷以不同方式構成的。不僅如此，一切生物體中的各類有機大分子都是由完全相同的單體，如蛋白質分子中的20種氨基酸、DNA及RNA中的8種鹼基所組合而成的，由此產生了分子生物學的3條基本原理：

1．構成生物體有機大分子的單體在不同生物中都是相同的；

2．生物體內一切有機大分子的建成都遵循着各自特定的規則；

3．某一特定生物體所擁有的核酸及蛋白質分子決定了它的屬性。

分子生物學研究內容:

DNA重組技術------基因工程

基因表達調控-------核酸生物學

生物大分子結構功能----結構分子生物學

DNA重組技術（又稱基因工程）

這是20世紀70年代初興起的技術科學，目的是將不同DN不正當影片段段（如某個基因或基因的一部分）按照人們的設計定向連接起來，在特定的受體細胞中與載體同時複製並得到表達，產生影響受體細胞的新的遺傳性狀。嚴格地說，DNA重組技術並不完全等於基因工程，因爲後者還包括其他可能使生物細胞基因組結構得到改造的體系。DNA重組技術是核酸化學、蛋白質化學、酶工程及微生物學、遺傳學、細胞學長期深入研究的結晶，而限制性內切酶DNA連接酶及其他工具酶的發現與應用則是這一技術得以建立的關鍵。

DNA重組技術有着廣闊的應用前景:DNA重組技術可用於定向改造某些生物基因組結構，使它們所具備的特殊經濟價值或功能得以成百上千倍的地提高。DNA重組技術還被用來進行基礎研究。如果說，分子生物學研究的核心是遺傳信息的傳遞和控制，那麼根據中心法則，我們要研究的就是從DNA到RNA，再到蛋白質的全過程，也即基因的表達與調控。在這裏，無論是對啓動子的研究（包括調控元件或稱順式作用元件），還是對轉錄因子的克隆及分析，都離不開重組DNA技術的應用。

基因表達調控研究

因爲蛋白質分子參與並控制了細胞的一切代謝活動，而決定蛋白質結構和合成時序的信息都由核酸（主要是脫氧核糖核酸）分子編碼，表現爲特定的核苷酸序列，所以基因表達實質上就是遺傳信息的轉錄和翻譯。在個體生長髮育過程中生物遺傳信息的表達按一定的時序發生變化（時序調節），並隨着內外環境的變化而不斷加以修正（環境調控）。

原核生物的基因組和染色體結構都比真核生物簡單，轉錄和翻譯在同一時間和空間內發生，基因表達的調控主要發生在轉錄水平。真核生物有細胞核結構，轉錄和翻譯過程在時間和空間上都被分隔開，且在轉錄和翻譯後都有複雜的信息加工過程，其基因表達的調控可以發生在各種不同的水平上。基因表達調控主要表現在信號傳導研究、轉錄因子研究及RNA剪輯3個方面。

轉錄因子是一羣能與基因5'端上游特定序列專一結合，從而保證目的基因以特定的強度在特定的時間與空間表達的蛋白質分子。

真核基因在結構上的不連續性是近10年來生物學上的重大發現之一。當基因轉錄成pre-mRNA後，除了在5'端加帽及3'端加多聚A[polyA]之外，還要將隔開各個相鄰編碼區的內含子剪去，使外顯子（編碼區）相連後成爲成熟mRNA。研究發現，有許多基因不是將它們的內含子全部剪去，而是在不同的細胞或不同的發育階段有選擇地剪接其中部分內含子，因此生成不同的mRNA及蛋白質分子。

結構分子生物學

生物大分子的結構功能研究（又稱結構分子生物學）一個生物大分子，無論是核酸、蛋白質或多糖，在發揮生物學功能時，必須具備兩個前提:首先，它擁有特定的空間結構（三維結構）；其次，在它發揮生物學功能的過程中必定存在着結構和構象的變化。

結構分子生物學就是研究生物大分子特定的空間結構及結構的運動變化與其生物學功能關係的科學。它包括結構的測定、結構運動變化規律的探索及結構與功能相互關係的建立3個主要研究方向。最常見的研究三維結構及其運動規律的手段是X射線衍射的晶體學（又稱蛋白質晶體學），其次是用二維核磁共振和多維核磁研究液相結構，也有人用電鏡三維重組、電子衍射、中子衍射和各種頻譜學方法研究生物高分子的空間結構。

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第二講染色體與DNA

一、DNA的組成與結構

Avery在1944年的研究報告中寫道："當溶液中酒精的體積達到9/10時，有纖維狀物質析出。如稍加攪拌，它就會象棉線在線軸上一樣繞在硬棒上，溶液中的其它成份則呈顆粒狀沉澱。溶解纖維狀物質並重複數次，可提高其純度。這一物質具有很強的生物學活性，初步實驗證實，它很可能就是DNA（誰能想到！）"。對DNA分子的物理化學研究導致了現代生物學翻天覆地的革命，這更是Avery所沒有想到。

所謂DNA的一級結構，就是指4種核苷酸的連接及其排列順序，表示了該DNA分子的化學構成。核苷酸序列對DNA高級結構的形成有很大影響，如B-DNA中多聚（G-C）區易出現左手螺旋DNA（Z-DNA），而反向重複的DN不正當影片段段易出現髮卡式結構等。DNA不僅具有嚴格的化學組成，還具有特殊的高級結構，它主要以有規則的雙螺旋形式存在，其基本特點是：

1、DNA分子是由兩條互相平行的脫氧核苷酸長鏈盤繞而成的。

2、DNA分子中的脫氧核糖和磷酸交替連接，排在外側，構成基本骨架，鹼基排列在內側。

3、兩條鏈上的鹼基通過氫鍵相結合，形成鹼基對，它的組成有一定的規律。這就是嘌呤與嘧啶配對，而且腺嘌呤（A）只能與胸腺嘧啶（T）配對，鳥嘌呤（G）只能與胞嘧啶

（C）配對。如一條鏈上某一鹼基是C，另一條鏈上與它配對的鹼基必定是G。鹼基之間的這種一一對應的關係叫鹼基互補配對原則。組成DNA分子的鹼基雖然只有4種，它們的配對方式也只有A與T，C與G兩種，但是，由於鹼基可以任何順序排列，構成了DNA分子的多樣性。例如，某DNA分子的一條多核苷酸鏈有100個不同的鹼基組成，它們的可能排列方式就是4100。

二、DNA聚合酶與DNA的合成

correspondsto-1errorpergenomeper1000bacterialreplicationcycles,or-10-6pergenepergeneration.

DNApolymerasemightimprovethespecificityofcomplementarybaseselectionateither(orboth)oftwostages:

1，Itcouldscrutinizetheincomingbaseforthepropercomplementaritywiththetemplate

base;forexample,wouldbeapresyntheticerrorcontrol.

2，Oritcouldscrutinizethebasepairafterthenewbasehasbeenaddedtothechain,and,inthosecasesinwhichamistakehasbeenmade,wouldbeaproofreadingcontrol.

三、DNA的生理意義及成分分析

早在1928年英國科學家Griffith等人就發現肺炎鏈球菌使小鼠殘廢的原因是引起肺炎。細菌的毒性（致病力）是由細胞表面莢膜中的多糖所決定的。具有光滑外表的S型肺炎鏈球菌因爲帶有莢膜多糖而都能使小鼠發病，而具有粗糙外表的R型因爲沒有莢膜多糖而失去致病力（莢膜多糖能保護細菌免受運動白細胞攻擊）。

首先用實驗證明基因就是DNA分子的是美國著名的微生物學家Avery。Avery等人將光滑型致病菌（S型）燒煮殺滅活性以後再侵染小鼠，發現這些死細菌自然喪失了致病能力。再用活的粗糙型細菌（R型）來侵染小鼠，也不能使之發病，因爲粗糙型細菌天然無致病力。當他們將經燒煮殺死的S型細菌和活的R型細菌混合再感染小鼠時，實驗小鼠每次都死了。解剖死鼠，發現有大量活的S型（而不是R型）細菌。他們推測，死細菌中的某一成分??轉化源（transformingprinciple）將無致病力的細菌轉化成病原細菌。

美國冷泉港卡內基遺傳學實驗室科學家Hershey和他的學生Chase在1952年從事噬菌體侵染細菌的實驗。噬菌體專門寄生在細菌體內。它的頭、尾外部都有由蛋白質組成的外殼，頭內主要是DNA。噬菌體侵染細菌的過程可以分爲以下5個步驟：①噬菌體用尾部的末端（基片、尾絲）吸附在細菌表面；②噬菌體通過尾軸把DNA全部注入細菌細胞內，噬菌體的蛋白質外殼則留在細胞外面；③噬菌體的DNA一旦進入細菌體內，它就能利用細菌的生命過程合成噬菌體自身的DNA和蛋白質；④新合成的DNA和蛋白質外殼，能組裝成許許多多與親代完全相同的子噬菌體；⑤子代噬菌體由於細菌的解體而被釋放出來，再去侵染其他細菌。他們發現被感染的細菌中帶有70%的噬菌體DNA，但只帶有20%的噬菌體蛋白質。子代噬菌體中帶有50%標記的DNA，卻只有1%的標記蛋白質。

四.C-value和Cot1/2

ThetotalamountofDNAinthehaploidgenomeisacharacteristicofeachlivingspeciesknownasC-value.

Cot1/2istheproductofconcentrationandtimerequiredfor50%reassociationgiveninnucleotide-moles×second/liter.

五、染色體結構

DNAmoleculesarethelargestmacromoleculesinthecellandarecommonlypackagedintostructurescalled“chromosomes”,mostbacteria&viruseshaveasinglechromosomewhereasEukaryoticcellsusuallycontainmany.

任何一條染色體上都帶有許多基因，一條高等生物的染色體上可能帶有成千上萬個基因，一個細胞中的全部基因序列及其間隔序列統稱爲genomes（基因組）。如果設想將人體細胞中的DNA分子繞地球一週，那麼，每個鹼基大約只佔1－5釐米，而一個2－3kb的基因只相當於地球上一條數十米長，數釐米寬的線段！

Genotype(基因型)：Thegeneticconstitutionofagivenorganism(指某個特定生物體細胞內的全部遺傳物質)。

Phenotype(表現型)：Visiblepropertyofanygivenorganism(某個特定生物體中可觀察到

的物理或生理現象)。

Mutations：染色體DNA中可遺傳的核苷酸序列變化。

六、染色體的組成

1．染色質和核小體

染色質DNA的Tm值比自由DNA高，說明在染色質中DNA極可能與蛋白質分子相互作用；在染色質狀態下，由DNA聚合酶和RNA聚合酶催化的DNA複製和轉錄活性大大低於在自由DNA中的反應；DNA酶I（DNaseI）對染色質DNA的消化遠遠慢於對純DNA的作用。染色質的電子顯微鏡圖顯示出由核小體組成的念珠狀結構，可以看到由一條細絲連接着的一連串直徑爲10nm的球狀體。

核小體是由H2A、H2B、H3、H4各兩個分子生成的八聚體和由大約200bpDNA組成的。八聚體在中間，DNA分子盤繞在外，而H1則在覈小體的外面。每個核小體只有一個H1。

在覈小體中DNA盤繞組蛋白八聚體核心，從而使分子收縮成1/7，200bpDNA的長度約爲68nm，卻被壓縮在10nm的核小體中。但是，人中期染色體中含3.3×109鹼基對，其理論長度應是180cm，這麼長的DNA被包含在46個51μm長的圓柱體（染色體）中，其壓縮比約爲104。

2．染色體中的核酸組成

⑴不重複序列在單倍體基因組裏，這些序列一般只有一個或幾個拷貝，它佔DNA總量的40%－80%。不重複序列長約750－2000dp，相當於一個結構基因的長度。單拷貝基因通過基因擴增仍可合成大量的蛋白質，如一個蠶絲心蛋白基因可作爲模板合成104個絲心蛋白mRNA，每個mRNA可存活4d，共合成105個絲心蛋白，這樣，在幾天之內，一個單拷貝絲心蛋白基因就可以合成109個絲心蛋白分子。

⑵中度重複序列這類重複序列的.重複次數在10－104之間，佔總DNA的10%－40%。各種rRNA、tRNA及組蛋白基因等都屬這一類。

非洲爪蟾的18S、5.8S及28SrRNA基因是連在一起的，中間隔着不轉錄的間隔區，這些單位在DNA鏈上串聯重複約5000次。在卵細胞形成過程中這些基因可進行幾千次不同比例的複製，產生2×106個拷貝，使rDNA佔卵細胞DNA的75%，從而使該細胞能積累1012個核糖體。

⑶高度重複序列——衛星DNA這類DNA只在真核生物中發現，佔基因組的10%—60%，由6—100個鹼基組成，在DNA鏈上串聯重複幾百萬次。由於鹼基的組成不同，在CsCl密度梯度離心中易與其他DNA分開，形成含量較大的主峯及高度重複序列小峯，後者又稱衛星區帶（峯）。

高等真核生物DNA無論從結構還是功能看都極爲複雜，以小鼠爲例：

1.小鼠總DNA的10％是小於10bp的高度重複序列，重複數十萬到上百萬次/genome。

2.總DNA的20％是重複數千次、長約數百bp的中等重複序列。

3.總DNA的70％是不重複或低重複序列,絕大部分功能基因都位於這類序列中。

Centromere：是細胞有絲分裂期間紡錘體蛋白質與染色體的結合位點（attachmentpoint），這種結合對於染色體對在子細胞中的有序和平均分配至關重要。在酵母中，centromere的功能單位長約130bp，富含AT鹼基對。在高等真核細胞中，centromere都是由長約5－10bp、方向相同的高度重複序列所組成。

TelomeresaresequencesattheendsofeukaryoticChromosomesthathelpstabilizethem。

分子生物學朱玉賢篇三：分子生物學(朱玉賢第四版)複習綱要

緒論

一、名詞

1、分子生物學MolecularBiology

2、中心法則CentralDogma

二、問答

1、簡述孟德爾、摩爾根、Avery、沃森和克里克、雅各布和莫諾，尼倫伯格和科拉納等人對分子生物學發展的貢獻

2、早期驗證遺傳物質是DNA的實驗有哪些，具體過程是？

3、分子生物研究的內容包括哪些？

?DNA的複製、轉錄與翻譯

?DNA重組技術

?基因表達調控研究

?生物大分子的結構功能研究—結構分子生物學

?基因（組）、功能基因（組）與生物信息學研究

第1章、染色體與DNA

第一節、染色體與DNA

名詞

1、DNA雙螺旋：兩條多核苷酸鏈反向平行盤繞所生成的雙鏈結構.

2、DNA三級結構:DNA雙螺旋進一步扭曲盤繞形成的特定空間結構。

3、核小體：是由核心顆粒（H2A、H2B、H3、H4各兩個分子生成的八聚體）和連接區DNA

（大約200bpDNA）組成

4、衛星DNA：又稱隨體DNA。因爲真核細胞DNA的一部分是不被轉錄的異染色質成分，

其鹼基組成與主體DNA不同，因而可用密度梯度離心。衛星DNA通常是高度串聯重複的DNA

5、端粒（Telomere）：是位於真核細胞線性染色體末端的特殊結構,由一段重複串聯的DNA

序列與端粒結合蛋白構成.

6、端粒T環結構：端粒形成T環結構使染色體末端封閉起來，免遭破壞.

7、單順反子：真核基因轉錄產物爲單順反子，即一條mRNA模板只含有一個翻譯起始點

和一個終止點，因而一個基因編碼一條多肽鏈或RNA鏈。

8、斷裂基因（splittinggene開但又連續鑲嵌而成，去除非編碼區再連接後，可翻譯出由連續氨基酸組成的完整蛋白質，這些基因稱爲斷裂基因

9、間隔基因(Interruptedgene)：由於這組基因發生突變時會導致果蠅體節模式發生間隔缺失現象，所以將它們稱爲間隔基因

10、外顯子(Exon)是真核生物基因的一部分，它在剪接(Splicing)後仍會被保存下來，並可在蛋白質生物合成過程中被表達爲蛋白質

1213

100bp，又稱爲短串聯重複序列

14、簡單序列重複simplesequencerepeat，SSR：基因組中以少數幾個核苷酸(多數爲2～

4個)爲單位多次串聯重複組成的長達幾十個核苷酸的序列

15、3',5'—磷酸二酯鍵：是四種脫氧核苷酸相連形成多聚脫氧核苷酸鏈之間的連接方式，即由前一核苷酸的3’-OH與下一位核苷酸的5’位磷酸間形成磷酸二酯鍵，構成一個線性大分子。

16、染色體:是細胞內具有遺傳性質的遺傳物質深度壓縮形成的聚合體，易被鹼性染料染

成深色

17、組蛋白:真核生物體細胞染色質中的鹼性蛋白質，組蛋白與帶負電荷的雙螺旋DNA結合構成染色體的組要部分。

18、C值(C-value):一種生物單倍體基因組DNA的總量稱爲C值(C-value)，它是恆定的，是

每一物種的重要特徵.

19、C值反常現象:C值一般隨生物進化而增加,但也存在某些低等生物的C值比高等生物大,即C值反常現象

20、MicroRNA:是一類由內源基因編碼的長度約爲20-22個核苷酸的非編碼單鏈RNA分子，由MicroRNA前體產生

21、siRNA:一般是人工體外合成的，通過轉染/化進入體內，是RNA干涉的中間產物

22、RNA干涉:是指在進化過程中高度保守的、由雙鏈RNA（double-strandedRNA，dsRNA）

誘發的、同源mRNA高效特異性降解的現象。

問答

1、DNA的一級結構及其意義

指DNA分子中脫氧核苷酸的排列順序，由於核苷酸之間的差異僅僅是鹼基的不同，故可稱爲鹼基順序(bp)。

意義：生物遺傳信息以核苷酸不同的排列順序編碼在DNA分子上，核苷酸排列順序變了，它的生物學含義也就不同了。因此測定DNA的鹼基排列順序是分子生物學的基本課題之一。

2、DNA雙螺旋結構提出的主要依據及其主要內容（特徵）？

DNA雙螺旋結構的主要依據：1)Chargaff規則：A=T、C=G；嘌呤=嘧啶，即A+G=T+C。不同生物組織DNA在總的鹼基組成上有很大差異，表現在A+T/G+C比值（不對稱比率）的不同，親緣相近的生物，其DNA鹼基組成相近，既不對稱比率相近2）DNA—X射線衍射圖。表明了DNA結構的螺旋週期性，鹼基的空間取向，分子間距離3)DNA鹼基物化數據的測定特徵：(1)主鏈：由二條相互平行而走向相反的脫氧核苷酸鏈圍繞一共同中軸向右盤旋形成雙螺旋構型；糖與磷酸在外側。(2)鹼基對：鹼基位於螺旋的內側，兩條單鏈間以鹼基對之間形成氫鍵連接，A與T間形成兩個氫鍵，G與C間形成三個氫鍵。鹼基平面與螺旋中軸垂直(3)大溝和小溝：大溝和小溝分別指雙螺旋表面凹下去的較大溝槽和較小溝槽。(4)結構參數：螺旋直徑2nm；螺旋週期包含10對鹼基，螺距3.4nm；相鄰鹼基對平面的間距0.34nm。

3、什麼是DNA二級結構多態性？有什麼意義？

指的是DNA構象的可變性，處於一種動態平衡。DNA的二級結構有：1.B-DNA:在相對溼度爲92%的DNA鈉鹽，是最常見的DNA構像。2.A-DNA:在相對溼度爲75%以下的DNA纖維，對基因表達有重要意義。3.Z-DNA:左手螺旋，調控基因的轉錄。-DNA:三股螺旋意義：拓寬了人們的視野，發現生物體中最爲穩定的遺傳物質也可以採用不同的姿態來實現其豐富多采的生物學功能。

4、DNA三級結構的內容和意義？

DNA三級結構：DNA雙螺旋進一步扭曲盤繞形成的特定空間結構即超螺旋結構。包括線狀DNA形成的紐結、環狀DNA形成麻花狀結構等

超螺旋的意義：①超螺旋形式是DNA分子複製和轉錄的需要②超螺旋可使DNA分子形成高度緻密的狀態從而得以容納於有限的空間

5、真核生物染色體的化學組成？這些成分是如何包裝成染色體的？

主要化學成分:DNA和蛋白質，蛋白質又分爲組蛋白和非組蛋白，組蛋白包括H1、H2A、H2B、H3及H4。組裝過程：1，首先組蛋白組成盤裝八聚體，DNA纏繞其上，成爲核小體顆粒，兩個顆粒之間經過DNA連接，形成外徑10nm的纖維狀串珠，稱爲核小體串珠纖維；2，核小體串珠纖維在酶的作用下形成每圈6個核小體，外徑30nm的螺旋結構；3，螺旋結構再次螺旋化，形成超螺旋結構；4，超螺線管，形成絆環，即線性的螺線管形成的放射狀環。絆環再非組蛋白上纏繞即形成了顯微鏡下可見的染色體結構。

6、原核生物染色體的基本特點？

1、結構簡煉。

基因組很小，一般只有一條染色體且大都帶有單拷貝基因；

絕大部分是用來編碼蛋白質的，少部分調控序列；

幾乎每個基因序列都與它所編碼的蛋白質序列呈線性對應狀態。

2、多順反子

轉錄或編碼功能相關的RNA或蛋白質的基因，往往叢集在基因組的一個或幾個特定部位，形成轉錄單元並轉錄產生含多個mRNA的分子，稱爲多順反子mRNA。

3、重疊基因

一些細菌和動物病毒存在重疊基因，同一段DNA能攜帶兩種不同蛋白質的信息

7、真核生物染色體的基本特點？

1.基因組龐大，蛋白質結合形成染色體，儲存於細胞核內。

2.轉錄產物爲單順反子mRNA。

3.大部分基因屬於斷裂基因，有內含子和外顯子存在，基因是不連續的。

4.存在大量的順式作用元件，如啓動子、增強子、沉默子。

5.大部分爲非編碼序列，佔整個基因組序列的90%以上。

6.含有大量的重複序列。

7.存在大量的DNA多態性，如SNP和短串聯重複序列多態性。

8.含有端粒結構。

8、端粒的功能

第一，保護染色體不被核酸酶降解；

第二，防止染色體相互融合；

第三，爲端粒酶提供底物，解決DNA複製的末端隱縮，保證染色體的完全複製。

9、真核基因組非編碼序列包括哪些

與基因表達有關的各種調控序列

內含子（intron）

高度重複序列

部分中度重複序列

非編碼RNA（non-codingRNA）

第二節、DNA的複製

名詞

1、半保留複製(semiconservationreplication)：在DNA複製時，親代DNA的雙螺旋先行解

旋分開，然後以每條鏈爲模板，按鹼基互補配對原則，在這兩條鏈上各形成一條互補鏈，每個子代DNA的一條鏈來自親代DNA，另一條鏈則是新合成的

2、複製叉（replicationfork）：DNA分子中正在進行復制的部位爲複製叉,它由兩股親代

鏈及在其上新合成的子鏈構成

3、複製眼（replicationeye）：DNA的正在複製的部分在電鏡下觀察起來猶如一隻眼睛，

稱爲複製眼。

4、半不連續複製(Semi-discontinuousreplication)：這種前導鏈的連續合成和滯後鏈的不連續合成稱爲DNA合成的半不連續複製

5、前導鏈(leadingstrand)：以複製叉移動的方向爲基準，一條模板鏈是3’→5，以此爲

模板而進行的新生DNA鏈的合成沿5’-3’方向連續進行，這條鏈稱爲前導鏈

6、滯後鏈(laggingstrand)：在DNA複製中與複製叉前進的方向相反，而且是分段、不連

續合成的這條鏈稱爲滯後鏈.

7、岡崎片段(Okazakifragment)：滯後鏈合成的片段即爲岡崎片段

8、複製起點Originofreplication:DNA複製在生物細胞中要從DNA分子上特定位置開始，這個特定位置稱爲複製起點

9、複製子(replicon):DNA複製從起點開始雙向進行直到終點爲止，每一個這樣的DNA單位稱爲複製子

10、酵母自主複製序列autonomousreplicationsequence，ARS:是酵母複製的起點，包括數

個複製起始位必需的保守區。不同的ARS都含有A-T的11bp保守區

11、DNA拓撲異構酶(DNATopisomerase):能在DNA分子中改變兩條鏈的環繞次數的酶，它

的作用機制首先打斷DNA，讓DNA繞過斷裂點後再封閉形成雙螺旋或超螺旋DNA.

12、解螺旋酶(Helicase):用ATP水解獲得的能量來打斷氫鍵，解開雙鏈DNA並在DNA上沿

一定方向移動的一類酶

13、單鏈DNA結合蛋白(SinglestrandedDNAbindingprotein,SSB):與單鏈DNA結合的蛋白，

維持DNA單鏈狀態

14、引發酶(Primase):催化引物RNA分子的合成，爲DNA複製提供RNA引物的酶類

15、引發體（primosome）:引發酶與其它蛋白質所形成的複合體稱爲引發體

16、DNA連接酶(DNAligase):催化DNA鏈的5’-PO4與另一DNA鏈的3’-OH生成磷酸二酯鍵，使具有相同粘末端或平端的DNA末端連接起來

17、切口(nick):DNA連接酶只能修復磷酸二酯鍵的斷裂，稱切口

18、缺口(gap):DNA分子中核苷酸缺失，稱缺口

19、DNA鏈的延伸:

20、複製體(replisome):由解旋酶、引發酶和DNApolⅢ全酶組成的複合體，DNA合成時，

沿着複製叉的方向移動

21、迴環複製模型Trombonemodel:DNApolⅢ兩個催化核心分別和DNA的兩條模板鏈

結合，全酶延着前導鏈模板隨着複製叉的移動而移動，而後滯鏈模板從複製體上“拉出”一段，形成一個環形成迴環進行復制

22、“θ”型複製:DNA從複製起點開始，雙向同時進行，中間產物呈θ樣形狀，故又稱"

θ"型複製

23、滾環(Rollingcircle)複製:是小分子量的環狀DNA分子所採取一種特殊單向複製形式。

24、D環(D-loop)複製:單向複製的特殊方式，線粒體和葉綠體DNA的複製採取這種方式

問答

1、複製起點的一般特徵

1)多個獨特的短的重複序列組成；2)複製起點附近富含A-T；3)短的重複序列被多亞基的複製起點結合蛋白識別。

2、DNA複製所需的酶和其它蛋白質包括哪些？它們的主要功能是什麼？

聚合酶：在RNA/DNA的3’-OH末端，以dNTP爲底物，按模板DNA上的指令由DNApol逐個將核苷酸加上去，催化新鏈不斷延長。此外，還具有核酸外切酶活性。

拓撲異構酶:通過切斷、旋轉和再連接作用，理順DNA鏈----三級結構的調整

3.解螺旋酶:解開DNA雙螺旋

4.單鏈DNA結合蛋白：維持DNA單鏈狀態

5.引發酶：催化引物RNA分子的合成，爲DNA複製提供RNA引物

連接酶：使具有相同粘末端或平端的DNA末端連接起來

3、試述DNA複製的基本過程

DNA複製分爲起始、延長、終止三個過程。複製的起始：1）DNA複製起點雙鏈解開。DnaA蛋白識別、結合於oriC的重複序列然後在HU的幫助下DnaA蛋白與DNA形成複合物，促使解鏈最後在DnaC的協助下，DnaB結合於初步打開的雙鏈，並用其解螺旋酶活性使雙鏈解開一定長度。2）引發前體(preprimosome)的形成。DnaB與oriC組成引發前體3）引發體(primosome)與RNA引物的形成。引發前體進一步與引發酶DnaG組裝成引發體，引發體在單鏈DNA上移動(與其他因子有關），在DnaB的作用下識別DNA複製起點位置。鏈的延伸：1)前導鏈的延伸.前導鏈沿着5’→3’方向可以連續延長，方向與複製叉方向一致2)滯後鏈的的延伸.?崗崎片段延伸，引發體在合適的位點合成下一崗崎片段的RNA引物。鉗裝配器處於準備狀態。?崗崎片段延伸到前一個崗崎片段附近時，β亞基脫離DNApolIII，

4β引發體適時解體。?RNA引物與DNA形成的雙鏈被鉗裝配器識別，被2個β亞基夾住。○

5重複以上步驟。3)DNA複製的終止.亞基帶着DNA/RNA轉移到DNApolIII上。○

5、一個聚合酶Ⅲ全酶/複製體是怎樣負責兩條鏈的合成呢？即迴環複製模型是如何解釋

後隨鏈的合成。

崗崎片段延伸，引發體在合適的位點合成下一崗崎片段的RNA引物。鉗裝配器處於準備狀態。崗崎片段延伸到前一個崗崎片段附近時，β亞基脫離DNApolIII，引發體適時解體。

4β亞基帶着DNA/RNA?RNA引物與DNA形成的雙鏈被鉗裝配器識別，被2個β亞基夾住。○

5重複以上步驟。轉移到DNApolIII上。○

6、原核與真核生物中的DNA聚合酶有哪些?功能如何？