02第二章节 基因.ppt

第二章 基 因;三、在这样种类复杂，形态万千的生物体系中，人们必须寻求生命状态的基本逻辑原理，这就是： （一）生物大分子虽然具有复杂的结构，但在组成方面却存在一种基本的简单性，例如： 1.DNA由4种脱氧核糖核苷酸（4dNTP)聚合而成； 2.RNA由4种核糖核苷酸（4NTP)聚合而成； 3.蛋白质由20余种氨基酸聚合而成； 4.多糖由少数几种单糖聚合而成。 （二）所有的生物都使用相同种类的的构件分子，似乎它们是从一个共同的祖先进化而来。 （三）每种生物的特性是通过它具有的一套与众不同的核酸和蛋白质而保持的。 （四）每种生物大分子在细胞中有特定的功能。 以上这些正是生物化学、分子生物学、分子遗传学所要研究的基本问题所遵循的逻辑。 ;四、生物大分子（biopolymer、biomacromolecule)是指生物体内由分子量较低的基本结构单位首尾相连形成的多聚化合物。包括核酸、蛋白质和多糖。 基本结构单位的排列顺序构成生物大分子的一级结构，生物大分子在其一级结构的基础上形成复杂的空间结构。 自然界典型的生物大分子的分子量在10～103ＫＤ之间。;五、基因组研究、基因表达调控研究、结构分子生物学研究和信号传导研究是当今分子生物学研究的4大前沿领域。 生物功能由结构所决定。生物大分子在表现其生理功能过程中，必须具备特定的空间立体结构（即三维结构）。 现已知道，在DNA、基因或RNA水平，存在各种体现功能结构域，结构域本身特点和形态及它们所处的空间大分子的空间结构形态都直接影响DNA，基因或RNA的功能发挥。 在蛋白质水平由于它们是直接体现生物理功能的物质，其空间结构对其功能影响更为直接。因此，蛋白质的空间结构与功能的关系研究是结构分子生物学研究的主体。;六、研究生物大分子结构的新技术、新方法和新仪器不断改进和涌现，如： DNA重组技术 酶逐步降解技术 基因自动合成和测序技术 X线晶体学分析技术 计算机技术 以及不同技术组合，使获得： 清晰度的结构图象， 了解生物过程中蛋白质构象的动态变化，以及对生物大分子结构进行贮??，比较和结构——功能预测成为可能。;七、生物大分子空间结构的阐明对某些相关疾病发生机 理的研究及设计诊断、治疗和预防方案具有重要意义， 特别是对新药的分子设计与模拟，具有实际应用的指导 意义。 它可以把基础研究与应用、开发结合起来。 八、分子水平生命活动的核心内容是基因的活动 transcription mRNA translation DNA RNA rRNA Pr replication replication tRNA ;第二节 核酸 核酸（nucleic acid)是以核苷酸为基本组成单位的生物大分子。天然存在的核酸有两类，一类为脱氧核糖核酸（deoxyribonucleic acid, DNA)，另一类为核糖核酸（ribonuleic acid RNA)。 　　DNA存在细胞核和线粒体内，携带和传递遗传信息，决定细胞和个体的基因型（genetype)。 RNA存在于细胞质和细胞核内，参入细胞内DNA遗传信息的表达。 病毒中，RNA也可作为遗传信息的载体。 核酸具有储存和传递遗传信息的功能。;为了说明三十年来核酸研究的大体进展过程和科学界对核酸研究成果的重视程度，现在把近三十年来因从事这方面的研究而获得诺贝尔奖金的科学家列表如下：;一、DNA的结构与功能 （一）DNA的一级结构与功能 1.DNA一级结构中贮存的生物遗传信息 DNA是双螺旋的生物大分子。生物信息绝大部分都贮存在DNA分子中。 这些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。 DNA的一级结构就是指核苷酸在DNA分子中的排列顺序。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。 ;DNA序列测定 即核酸DNA分子一级结构的测定，是现代分子生物学一项重要技术。序列分析的目的有二： 1）确证性测序 通过测序对突变进行定位和鉴定，应用时测定野生型基因上同源区和突变体的相应序列，直接在一张胶片上比较二者序列差异（已知基因序列）。 2）从头测序 目的是提供一段D