分子生物学绪论第一章b.ppt

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1、绪论Introduction何为“分子生物学”？是在分子水平上研究生命本质的一门新兴的边缘学科，是生物学研究从宏观发展到微观而形成的。终极目标是要了解所有生物学现象的分子本质。是当前生命科学中发展最快并正在与其它学科广泛交叉与渗透的重要前沿领域。分子生物学的研究对象生物大分子核酸蛋白质多糖脂类它以核酸和蛋白质等生物大分子的结构及其在遗传信息和细胞信息传递中的作用为研究对象。分子生物学与生物化学的关系“你中有我，我中有你”分子生物学生物化学研究方向主要研究核酸、蛋白质和其它大分子的结构和功能，及它们之间的相互作用。着重解决细胞中信息传递的问题。主要研究大、小分子在生命活动中的代谢转

2、化过程，如糖酵解、脂肪氧化、三羧酸循环等。研究方法以X-射线等物理学方法研究大分子结构，以生化与遗传相结合的方法探索其功能。采用生化和化学方法。重点是大分子的结构与功能重点是分子的代谢转化第一章遗传的物质基础--DNADNA一级结构DNA二级结构DNA三级结构脱氧核糖核苷酸3’,5’-磷酸二酯键线状或环状一、DNA一级结构DNA的一级结构实际上就是DNA分子内碱基的排列顺序。DNA和RNA在稳定性上的差异DNA的戊糖2’上没有自由羟基，很稳定，在pH11.5时DNA的一级结构几乎无变化；而RNA的戊糖有2’上的自由羟基，遇碱水解生成2’,3’环式单核苷酸，极不稳定，很快转变成

3、2’单核苷酸和3’单核苷酸。结构决定特性结构决定功能重复序列（repetitivesequence）高度重复序列中度重复序列低度重复序列1、高度重复序列重复频率高，几十万到几百万次；重复序列较短，5～300bp，多数为5～15bp；有些是反向重复序列。卫星DNA回文结构palindrome卫星DNA（satelliteDNA）在高度重复序列中，有一种由富含AT的2～10bp成串排列组成的简单重复序列，可用等密度梯度离心法将其与主体DNA分开，因此把它叫做卫星DNA。分类微卫星DNA（microsatelletiteDNA）小卫星DNA（minisatelletiteDNA）重复频

4、率重复序列长度具有种属特异性，常作为一种分子遗传标记。2、中度重复序列重复频率和重复序列长度差异大；有些成串集中排列，有些与单拷贝序列间隔排列；有些是编码蛋白质的结构基因；一般有种的特异性，可作为探针，区分不同种间细胞DNA。差异大种的特异性3、低度重复序列序列不重复或只重复几次、十几次；重复序列长度>1000bp；携带大量能编码功能蛋白质的遗传信息。又称单拷贝序列TheDoubleHelix(1953)ThefoundationofmolecularbiologyFrancisH.CrickJamesD.Watson二、DNA二级结构（1）反向平行，右手双螺旋；（2）糖与磷酸通

5、过3′,5′-磷酸二酯键在外侧形成骨架；（3）碱基在内部，平面与螺旋轴垂直；（4）A=T，G≡C；（5）直径为2nm，螺距为3.4nm，10bp/helix；（6）大沟（majorgroove）和小沟（minorgroove）TheDoubleHelix氢键碱基堆积力DNA分子结构状态的维持是四种作用力相互竞争的结果静电斥力疏水力有利于维持双螺旋结构不利于维持双螺旋结构DNA二级结构的多态性除B-DNA外，人们还发现到了其它的结构参数有一定差异的DNA，如A-DNA,Z-DNA，三链和四链DNA等，这一现象称为DNA结构的多态性（polymorphism）。三链DNA分子间的三螺

6、旋DNA分子内的三螺旋DNA平行的三螺旋结构R-DNAA-DNA：周碱基数可变DNAZ-DNA：左旋DNA双链DNADNA三螺旋结构中的第三条链与第一条链的序列和方向均相同，这种的DNA叫R-DNA。四链DNAG–四联体螺旋：含有端粒重复序列的单链寡核苷酸可以形成四联体螺旋结构。DNA结构的动态性不同DNA结构形式相互转变的现象，称为DNA结构的动态性。DNA基本结构：B型天然DNA分子中，以B型结构为主在这个分子的某些区段会出现A、Z型，甚至三链、四链。这些不同的结构处于动态变化中双链DNA中配对碱基的氢键不断处于断裂和再生状态之中，特别是稳定性较低的富含A-T的区段，氢键的断

7、裂和再生更为明显。在微观上，它们常常发生瞬间的单链泡状结构，这种现象称为双螺旋的呼吸作用。DNA结构的呼吸作用对于一些识别双链DNA开链成单链的蛋白质结合到DNA上具有重要作用。这些蛋白质需要处于呼吸状态的双链DNA来阅读和识别DNA内部所含信息（如碱基序列、碱基上可以作用的氢供体、氢受体的数目和方位等）。DNA的超螺旋结构是指DNA双螺旋进一步扭曲盘绕所形成的构象，包括线形双链中的纽结、超螺旋、多重螺旋、分子内局部单链环和环状DNA中的超螺旋及连环等拓扑学性质。三、DNA三级结