分子生物学与基因工程.docVIP

绪论 分子生物学 广义：研究蛋白质及核酸等生物大分子结构和功能，也就是从分子水平阐明生命现象和生物学规律。 狭义：研究生物体主要遗传物质——基因或DNA的结构及其复制、转录、表达和调节控制等过程的科学。 基因工程：是指将一种或多种生物体的基因或基因组提取出来, 或者人工合成的基因, 按照人们的愿望, 进行严密的设计, 经过体外加工重组, 通过一定的方法, 转移到另一种生物体的细胞内, 使之能在受体细胞遗传并获得新的遗传性状的技术。 里程碑事件：1944年，Avery在肺炎双球菌转化实验中证实了DNA是遗传的物质基础，标志着分子生物学的诞生。 1953年，Watson和Crick提出DNA双螺旋模型，为分子生物学的发展奠定了坚实的基础。 1961年，法国科学家Jacob和Monod提出了乳糖操纵子模型。 1972年，Berg构建了世界上第一个重组DNA分子，开辟了生物学新领域——遗传工程。 1983年，Mullis发明了聚合酶链式反应（PCR）技术，极大地推动了分子生物学的发展。 90年代，开展了“人类基因组计划”和模式生物的基因组测序，分子生物学进入“基因组时代”。目前，分子生物学进入了“后基因组时代”或“蛋白质组时代”。 第二讲 核酸的化学成分：核酸是一种高分子的化合物，它的构成单元是核苷酸，是核苷酸的多聚体。 核苷酸分子由三个部分组成： 碱基：嘧啶、嘌呤 五碳糖：核糖或脱氧核糖 磷酸………………………………………… 脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA） （1）DNA含的糖分子是脱氧核糖，RNA含的是核糖； （2）DNA含有的碱基是腺嘌呤（A）、胞嘧啶（C）、鸟嘌呤（G）和胸腺嘧啶（T），RNA含有的碱基前3个与DNA完全相同，只有最后一个胸腺嘧啶被尿嘧啶（U）所代替； （3）DNA通常是双链，而RNA主要为单链； （4）DNA的分子链一般较长，而RNA分子链较短。 核酸的分布：真核生物的绝大部分DNA存在于细胞核内的染色体上，它是构成染色体的主要成分之一，还有少量的DNA 存在于细胞质中的叶绿体、线粒体等细胞器内。 RNA在细胞核和细胞质中都有，核内则更多地集中在核仁上，少量在染色体上。细菌也含有DNA 和RNA；多数噬菌体只有DNA ；多数植物病毒只有RNA；动物病毒有些含有RNA，有些含有DNA 。 间接证据：（1）一种生物不同组织的细胞，不论年龄大小，功能如何，它的DNA含量是恒定的，而生殖细胞精子的DNA含量则刚好是体细胞的一半。多倍体生物细胞的DNA含量是按其染色体倍数性的增加而递增的，但细胞核里的蛋白质并没有相似的分布规律。 （2）DNA在代谢上较稳定。 （3）DNA是所有生物的染色体所共有的，而某些生物的染色体上则没有蛋白质。 （4）DNA通常只存在于细胞核染色体上，但某些能自体复制的细胞器，如线粒体、叶绿体有其自己的DNA。 （5）在各类生物中能引起DNA结构改变的化学物质都可引起基因突变。 直接证据：肺炎链球菌试验；噬菌体侵染实验；烟草花叶病毒侵染烟草实验（RNA） DNA结构：多核苷酸链片段（一级）；双螺旋结构（二级） （1）两条多核苷酸链以右手螺旋的形式彼此以一定的空间距离，平行地环绕于同一轴上； （2）两条多核苷酸链走向为反向平行，即一条链磷酸二酯键为5’－3’方向，而另一条为3’一5’方向，二者刚好相反； （3）每条长链的内侧是扁平的盘状碱基，碱基一方面与脱氧核糖相联系，另一方面通过氢键与它互补的碱基相联系。互补碱基对A与T之间形成两对氢键，而C与G之间形成三对氢键。上下碱基对之间的距离为0.34nm； （4）每个螺旋为3.4nm长，刚好含有10个碱基对，其直径约为2nm； （5）在双螺旋分子的表面大沟和小沟交替出现。 维持双螺旋结构稳定性的力：（1）氢键（2）疏水作用——碱基堆集力（3）范德华力（4）磷酸基的负电荷静电斥力（5）碱基分子内能 Tm：是指吸收值增加的中点。影响因素： 1）DNA序列中G + C的含量或比例，含量越高，Tm值也越大（决定性因素）； 2）溶液的离子强度； 3）核酸分子的长度有关：核酸分子越长，Tm值越大； 4）某些化学物质； 5）溶液pH值 Z-DNA是左手螺旋，每个螺旋含12个碱基对，比A-DNA拧得更紧;双螺旋中不存在深沟，只有浅沟…… DNA的精细结构 （1）依赖于序列的B-DNA构象变化：双螺旋的许多结构参数是随碱基序列的不同而在一定范围内变化的，这称为DNA的局部构象。在DNA中，随碱基序列的不同而变化的参数有许多，其中重要的有螺旋扭转角、螺旋桨扭角、碱基对转动角等，此