[工学]分子生物学_复习资料.doc

分子生物学 第一章绪论 分子生物学在含义上有两种划分: 一种是广义的分子生物学：蛋白质及核酸等生物大分子结构和功能的研究都属于分子生物学的范畴，即从分子水平阐明生命现象和生物学规律。 一种是狭义的分子生物学：偏重于核酸（基因）的分子生物学主要研究基因或DNA的复制、转录、表达和调控等过程，当然也涉及与这些过程相关的蛋白质和酶的结构与功能的研究基因的分子生物学。 分子生物学发展的三大支撑学科 Cell biology Genetics Biochemistry 理论上的三大发现1. 40年代，Avery发现了生物遗传物质的化学本质是DNA 2. 50年代，Walson-crick提出了DNA结构的双螺旋模型，搞清楚了生物遗传的分子机制 3. 60年代，确定了遗传信息的传递方式： DNA→RNA→protein 技术上的3大发明 1. “基因剪刀”—限制性核酸内切酶发明2. 载体（“车子”）－基因工程（技术）诞生的第2个技术准备 3. 1970年， Baltimore和 Temin等同时各自发现了逆转录酶，打破了遗传学的中心法则，使真核基因的制备成为可能。 第二章核酸的结构和功能 作为遗传物质必须具有以下的特性： 一是能够储存并表达遗传信息 二是能够把遗传信息传给子代 三是物理化学性质稳定 四是有遗传变化的能力 第一节 细胞中的遗传物质 细胞核与细胞质中都存在DNA 细胞核遗传的遗传物质在细胞核中的染色体上，细胞质遗传的遗传物质在细胞质中的线粒体和叶绿体中。 细胞核遗传雌雄配子的核遗传物质相等，而细胞质遗传物质主要存在于雌配子中。 细胞核和细胞质的性状表达主要通过体细胞进行的。细胞核遗传物质的载体（染色体）有均分机制，遵循三大遗传定律；细胞质遗传物质的载体（具有DNA的细胞器如线粒体、叶绿体等）没有均分机制，而是随机的。 细胞核遗传时，正反交相同，即子一代均表现显性亲本的性状；细胞质遗传时，子一代的性状均与母本相同，即母系遗传，正反交不同。 RNA作为遗传物质 一些病毒采用RNA作为遗传物质，通过复制其互补链来遗传，利用宿主细胞为其合成包装外壳蛋白。 除了传统意义上的遗传物质外，还有一种朊病毒蛋白，开创了蛋白本身作为遗传物质的新领域 细胞核内的遗传物质 染色质是遗传物质存在形式，染色质以两种状态存在，按其形态表现和染色质性能区分为常染色质（euchromatin）和异染色质(heterochromatin)。 核酸（nucleic acid）是构成染色质的基本化学成分之一，它的结构单元是核苷酸（nucleotide），由于核苷酸中戊糖种类的不同，天然存在的核酸可分为脱氧核糖核酸（deoxyribonucleic acid，DNA）和核糖核酸（ribonucleic acid，RNA）两类。 细胞质内的遗传物质 细胞质（cytoplasm）是细胞质膜以内、细胞核以外的部分。由均质半透明的胞质溶胶（cytosol）和细胞器及内含物组成。 细胞器包括：线粒体、内质网、内网器（高尔基体）、溶酶体、微丝、微管、中心粒等。这些细胞器均是互相分隔的封闭性区室，各具备一套独特的酶系，执行着专一的生理功能。 1、线粒体（mitochondria） 线粒体是真核细胞内的一种重要和独特的细胞器，它是细胞的“能量转换站”，可以合成一些蛋白质，被称为半自主的细胞器。 线粒体DNA(mtDNA)有两条单链，由重链和轻链之分。重链复制起点为OriH，轻链复制起点为OriL，两者相距11kb。重链和轻链之间碱基的取代比例不同。 2、叶绿体（chloroplast） 高等植物不同物种叶绿体基因组的大小相差不大，约在130-150kb之间，细胞中叶绿体基因组的拷贝数与叶绿体数目及每个叶绿体中基因组拷贝数有关。 也能合成蛋白质。 叶绿体DNA（ctDNA ）高等植物叶绿体的DNA为双联共价闭合环状分子，通常一个叶绿体含有10~50个DNA分子。 3、核糖体（ribosme） 核糖体是由核糖体RNA（rRNA）和蛋白质组成的椭圆形致密颗粒，并非膜性结构 ，是合成蛋白质的场所。 4、质粒（plasmid） 质粒是染色体外能够进行自主复制的遗传单位，包括真核生物的细胞器和细菌细胞中染色体以外的脱氧核糖核酸（DNA）分子。现在习惯上用来专指细菌（主要是大肠杆菌）、酵母菌和放线菌等生物中染色体以外的DNA分子。在基因工程中质粒常被用做基因的载体 。 第二节 DNA的组成 DNA 的一级结构 DNA分子中各脱氧核苷酸之间的连接方式（3′-5′磷酸二酯键）和排列顺序叫做DNA的一级结构，简称为碱基序列。一级结构的走向的规定为5′→3′。不同的DNA 分子具有不同的核苷酸排列顺序，因此携带有不同的遗传信息。 主链