分子生物学 总结讲义

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1、《分子生物学》串讲绪论现代分子生物学是在分子水平上研究生命现象、生命本质、生命活动及其规律的一门新兴学科，是生物学的一个分支。它以核酸和蛋白质等生物大分子为对象，研究其结构及在遗传信息和代谢信息传递中的作用，是当前生命科学中发展最快、并与其它学科有着广泛交叉与渗透的前沿科学。分子生物学的发展为人类认识生命带来了新的机会，也为人类利用和改造世界创造了广阔的前景。　　现代分子生物学的发展大致可分为三个阶段：第一阶段是准备和酝酿阶段：19世纪后期到20世纪50年代初，是现代分子生物学诞生的准备和酝酿的阶段

2、。在这个阶段中产生了两点对生命本质认识的重大突破，即确定了蛋白质是生命的主要基础物质和确定了生物遗传的物质基础是DNA。第二阶段是现代分子生物学的建立和发展阶段：从50年代初到70年代初，以1953年Watson和Crick提出的DNA双螺旋结构模型作为现代分子生物学诞生的里程碑，开创了分子遗传学基本理论建立和发展的黄金时代。DNA双螺旋结构发现的最深刻意义在于：确立了核酸作为信息分子的结构基础，提出了碱基配对是核酸复制、遗传信息传递的基本方式，从而最后确定了核酸是遗传的物质基础，为认识核酸与蛋白质

3、的关系及其在生命中的作用打下了最重要的基础。在研究DNA复制和将遗传信息传给子代的同时，科学家们还提出了RNA在遗传信息翻译成蛋白质的过程中起着中介作用的假说。上述重要的发现共同建立了以中心法则为基础的分子遗传学基本理论体系。所谓分子遗传学的中心法则是指在1953年由克里克(Crick)提出的遗传信息传递的规律，包括由DNA到DNA的复制、由DNA到RNA的转录和由RNA到蛋白质的翻译等过程。20世纪70年代逆转录酶的发现，表明还有由RNA逆转录形成DNA的机制，此发现是对中心法则的补充和丰富。第三

4、阶段是初步认识生命本质并开始改造生命的深入发展阶段：70年代后，以基因工程技术的出现作为新的里程碑，标志着人类深入认识生命本质并能动改造生命的新时期的开始。其间的重大成就包括：重组DNA技术的建立和发展、基因组研究的发展、单克隆抗体及基因工程抗体的建立和发展、基因表达调控机理和细胞信号转导机理的研究成为新的前沿领域等。　　以上简要介绍了现代分子生物学的发展过程，可以看出，在近半个世纪中它是生命科学范围发展最为迅速的一个前沿领域，推动着整个生命科学的发展。第一章遗传物质的分子结构、性质和功能作为遗传物

5、质的核酸，是最重要的生物大分子，也是遗传的物质基础。核酸包括脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)。大多数生物的遗传物质都是DNA，仅有少数病毒的遗传物质是RNA。通常说，DNA是遗传信息的载体。核酸水解得到的是脱氧核苷酸/核苷酸，再进一步分解为脱氧核苷/核苷和磷酸，脱氧核苷/核苷还可以分解为戊糖和碱基。所以说，核苷酸是构成核酸的基本单位，核苷酸是由碱基、戊糖和磷酸三种物质所组成。核酸的化学组成：核酸（DNA/RNA）→核苷酸磷酸核苷戊糖（脱氧核糖/核糖）碱基（嘌呤碱/嘧啶碱）两类核酸的存在部位

6、、功能和基本化学组成见表1-1。表1-1核酸的存在部位、功能和化学组成核酸DNARNA存在部位主要在细胞核主要在细胞质功能遗传信息的载体遗传信息的表达化学组成戊糖2-脱氧核糖核糖碱基嘌呤腺嘌呤A鸟嘌呤G腺嘌呤A鸟嘌呤G嘧啶胞嘧啶C胸腺嘧啶T胞嘧啶C尿嘧啶U磷酸磷酸磷酸图1-1核酸结构图核苷酸在人体内分布广泛，具有多种生物学功能：核苷酸是构成核酸的基本单位，这是其最主要功能；核苷酸能以三磷酸核苷酸的形式储存能量，尤其是ATP是细胞的主要能量形式；另外，一些活化的中间产物，如UDP-葡萄糖，亦含有核苷酸

7、成分；核苷酸还参与代谢和生理调节，许多代谢过程都受到体内ATP、ADP或AMP水平的调节。cAMP(或cGMP)是多种细胞膜激素受体调节作用的第二信使；核苷酸还参与组成辅酶，如腺苷酸可作为NAD＋、ANDP＋、FMN、FAD及CoA等的组成成分。第一节DNA的结构与功能一、DNA的一级结构腺膘呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)和胸腺嘧啶(T)与磷酸、脱氧核糖构成相应的dNMP(脱氧核苷酸：包括dAMP、dGMP、dCMP和dTMP)，是DNA的结构单位（图1-2）。脱氧核苷酸（dNMP）通过3'

8、,5'-磷酸二酯键连接，构成单链线性DNA，这是DNA的一级结构，换句话说，DNA的一级结构是指脱氧核苷酸的序列。图1-2核苷酸的组成单链线性DNA有两个不同的末端，所以有方向性：一端的5'磷酸基是游离的，称为5'端，视为头；另一端的3'羟基是游离的，称为3'端，为尾。DNA的书写方向是从头到尾，即5'→3'。由于脱氧核苷酸的排列顺序不同，造成了不同的DNA分子，其长度也可以不一致，所以DNA的一级结构通常定义为DNA中脱氧核苷酸的序列(见图1-3-A)。不同的核苷酸