分子生物学3相关基础知识

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1、第三讲　相关基础知识周坤福一、生物大分子通常将所有的生物分子简单地分为两类：一类是小分子，即为简单的单体物质；另一类是大分子，一般为多聚化合物。1、生命物质的十三个层次量子→小分子→生物大分子→生物大分子聚合体→细胞器→细胞“系”→细胞→组织→器官→系统→个体→种群→生态系2、生物大分子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。如核酸是由核苷酸与核苷酸相连而构成的，蛋白质的多肽链是由氨基酸与氨基酸相连而成。基本结构单位的排列顺序构成了生物大分子的一级结构，在此基础上可形成复杂的空间结构。核酸、蛋白质和多糖都属于生物大分子范畴。核酸与蛋白质

2、的结构与功能是分子水平生命活动的基础，分子生物学的研究内容基本上围绕核酸与蛋白质展开的。3、生物大分子聚合体如核蛋白、糖蛋白、脂蛋白4、细胞“系”遗传信息流、膜流、能流、以受体为主的通讯流等。复制（replication）以DNA为模板,按碱基互补配对原则,聚合成新的DNA链的过程。二、DNA复制的特点1、DNA的半保留复制半保留复制（semiconservativereplication）即新的双链DNA中，一股链来自模板，一股链为新合成的。实验依据、2002年10月，在由权威的美国《生物科学》杂志组织的一次评选中，梅塞尔森和斯塔尔的半保留复制实验当选为有史

3、以来生物学领域“最美丽”的一项实验。半保留复制的意义复制的这种方式可保证亲代的遗传特征完整无误的传递给子代，体现了遗传的保守性。DNA复制的一般过程即DNA复制时一条链是连续合成的，另一条是不连续分段合成最后才连接成长链。由于DNA双链方向相反，当双链以复制的起点解开形成复制叉时，3'端位于复制起点的模板链合成新链是从5'向3'发展，是DNA聚合酶前进的方向，故可以连续合成，而5'端位于复制起点的模板链，由于缺乏3'向5'走向的DNA聚合酶不可能合成连续新链，只能以不连续的方式分段进行。此连续合成的新链其合成方向与复制叉前进方向一致，称领头链，分段合成的短链称

4、冈崎片段，其合成方向与复制叉前进方向相反，称为随从链。复制起始点（originofreplication）常用ori或O表示。细胞中的DNA复制一经开始就会连续复制下去，直至完成细胞中全部基因组DNA的复制复制子或复制单元：NDA复制从起始点直到终点为止，每个这样的DNA单位称复制子。原核细胞中，每个DNA分子只有一个复制起始点，因而只有一个复制子；真核生物中，复制是从许多起始点同时开始的，所以每个DNA分子上有许多个复制子大肠杆菌的DNA复制定点开始双向复制这是原核与真核生物DNA复制最主要的形式三、DNA损伤与修复（一）DNA的损伤（DNAdamage）指

5、一个或多个脱氧核苷酸的构成、复制或表型功能的异常变化，也称DNA损伤，又称突变（mutation）突变的结果引起遗传信息的改变。1、DNA分子的自发性损伤（1）DNA复制中的错误（2）DNA的自发性化学变化：碱基的异构互变、碱基的脱氨基作用、脱嘌呤与脱嘧啶、碱基修饰与链断裂2、物理因素引起的DNA损伤（1）紫外线引起的DNA损伤（2）电离辐射引起的DNA损伤3、化学因素引起的DNA损伤（1）烷化剂对DNA的损伤（2）碱基类似物、修饰剂对DNA的损伤（二）DNA损伤的后果1、点突变：指DNA上的单一碱基的变异（转换：嘌呤与嘌呤、嘧啶与嘧啶；颠换：嘌呤与嘧啶或嘧啶

6、与嘌呤）2、缺失：指DNA链上一个或一段核苷酸的消失3、插入：指一个或一段核苷酸插入到DNA链中4、倒位或转位：指DNA链重组使其中一段核苷酸链方向倒置、或从一处迁移到另一处5、双链断裂（三）DNA修复1、回复修复这是较简单的修复方式，一般都能将DNA修复到原样（1）光修复最早发现的DNA修复方式，由细菌中的光解酶完成。后发现类似的修复酶广泛存在于动植物中，人体细胞中也有发现。（2）单链断裂的重接（3）碱基的直接插入（4）烷基的转移2、切除修复是修复DNA损伤最为普遍的方式，对多种DNA损伤都能起修复作用。普遍存在于各种生物细胞中，也是人体细胞主要的DNA修复

7、机制切除修复：先切除DNA损伤序列，再合成补充切除的片段3、重组修复切除错误片段，自另一条复制好的链中找相应片段补充。反应需要RecA等蛋白参与。4、SOS修复是指DNA受到严重损伤、细胞处于危急状态时所诱导的一种DNA修复方式，修复结果只是能维持基因组的完整性，提高细胞的生成率，但留下的错误较多，故又称为错误倾向修复，使细胞有较高的突变率。此系统由十几个修复蛋白组成。（四）基因突变是指由于DNA碱基对的置换、增添或缺失而引起的基因结构的变化。1、自发突变：在自然条件下发生2、诱发突变：人工利用物理或化学药剂诱发根据基因结构的改变方式分为：碱基置换突变和移码突

8、变根据遗传信息的改变方式分为：同义突变