分子生物学讲稿重中之重.doc

绪论 一、分子生物学 概念：分子生物学是从分子水平来研究生命现象的科学。其核心内容是通过生物的物质基础――核酸、蛋白质、酶等生物大分子的结构，功能及其相互作用等运动规律的研究来阐明生命现象的分子基础，从而探索生命的奥秘。分子生物学是现代生命科学的“共同语言”。 二、分子生物学的任务 1. 核酸的分子生物学 是目前分子生物学内容最丰富的一个领域。研究内容包括基因组的结构、遗传信息的复制、转录与翻译，核酸存储的信息修复与突变，基因表达调控和基因工程技术的发展和应用等。 2. 蛋白质的分子生物学 蛋白质的分子生物学研究执行各种生命功能的主要大分子——蛋白质的结构与功能。 3. 细胞信号转导的分子生物学 研究细胞内、细胞间信息传递的分子基础。 第一章 核酸的分子结构、性质和功能 （一）核酸的种类和分布 DNA：主要分布在细胞核（或类核区）、线粒体、叶绿体 RNA：主要分布在细胞质中 二、DNA的结构与功能 （一）DNA的一级结构与种属的差异 DNA一级结构指的是脱氧核苷酸在DNA链中的组成和排列顺序。DNA一级结构的不同是物种间差异的更本原因。除了少数RNA病毒外，DNA几乎是所有生物遗传信息的携带者。 （二）DNA的二级结构具有多样性 1. 双螺旋结构是DNA二级结构的主要类型 DNA双螺旋结构主要有A、B、Z等三种类型，染色体在大多数时候以B型DNA形式存在。 B型DNA二级结构特点： 两条脱氧核酸链构成右手双螺旋结构，链的走向相反；磷酸脱氧核糖链在螺旋的外侧，碱基在螺旋的内侧；脱氧核糖平面与碱基平面相互垂直；碱基配对规律：A=T、G?C；稳定力横向是氢键；纵向是碱基堆积力。 （三）DNA的超螺旋结构（三级结构） 1. DNA超螺旋结构的概念 超螺旋结构(superhelix 或supercoil)：DNA双螺旋链再盘绕即形成超螺旋结构。超螺旋结构又分为正超螺旋核负超螺旋： 三、RNA的结构与功能 （一）mRNA、tRNA、rRNA功能，结构特点 1. mRNA和hnRNA mRNA的功能是通过三联体密码子指导蛋白质的生物合成。真核mRNA与原核mRNA在结构上有很显著的差别。 真核mRNA结构及功能特点： （1）转录在细胞核进行，翻译在细胞浆进行； （2）hnRNA含内含子，需切除内含子连接外显子才成为有活性的mRNA； （3）一条mRNA只能翻译出一种蛋白质； （4）5有帽子结构：与真核mRNA抗5核酸外切酶及正确识别翻译起始位置有关； （5）3有尾巴结构：与mRNA从细胞核转移到细胞浆及mRNA半衰期有关。 2. tRNA tRNA的主要功能是在蛋白质合成过程中根据密码子的指引，搬运正确的氨基酸至翻译位置，起着翻译“适配器”的作用。 tRNA二级结构特点、三级结构特点。 （1）氨基酰tRNA合成酶是翻译保真性的保证 其翻译保真性主要依赖于：①氨基酰-tRNA合成酶具有酶的高度特异性，通过识别氨基酸与tRNA上的特殊部位（又称为副密码子或鉴别元件）来保证氨基酸与相应tRNA的正确链接；②氨基酰-tRNA合成酶具有校正活性，即带有相应反密码子的tRNA如果连接上错误的氨基酸，则氨基酰-tRNA合成酶不会把错误链接的氨基酰-tRNA释放到溶液中，而是将错误的氨基酸水解掉。 副密码子：tRNA分子上能被氨基酰tRNA合成酶识别、决定了该tRNA携带何种氨基酸的核酸序列，称为副密码子（paracodon）。 （2）细胞内tRNA组成的特点 ①含不同反密码子的tRNA可以携带相同的氨基酸。由于有的氨基酸可有多个密码子为其编码，因此需要数种tRNA做载体。而能识别同种氨基酸但反密码子不同的多种tRNA互称为同工tRNA (analogy tRNA)。②含相同反密码子的tRNA结构可以不同：含相同反密码子的tRNA也有多种，他们结构差异很大，有些含量很高，称为多数tRNA (major tRNA); 有些含量很低，称为少数tRNA (minor tRNA)。 3. rRNA 数种rRNA与数十种蛋白质组成的核蛋白体是蛋白质合成的“装配机”，是合成蛋白质的场所。 核蛋白体由小亚基和大亚基组成。大、小亚基的功能为： （1）小亚基：负责序列的特异性识别，如起始序列的识别、起始密码子的识别等； （2）大亚基：AA-tRNA的结合、肽键的形成、转位等酶反应； （3）rRNA：不同rRNA具有不同的功能。如5S rRNA可以识别tRNA中的T?C；16S rRNA识别SD序列等等。 （三）起始RNA和指导RNA 起始RNA（iRNA）：DNA合成时首先合成的一个短的RNA片段作为引物，引发DNA聚合酶活性，启动DNA的生物合成。这个片段称之。 指导RNA（gRNA）：在RNA编辑过程中，作为模板介导RNA编辑。其含有进行RNA编辑