2022年中国海洋大学分子生物学复习资料.docx
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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 第 0 章 绪论1.分子生物学广义层次:在分子水平上讨论生命活动及其规律的科学;狭义层次:生物学分支,讨论生物大分子结构、功能、相互作用,从分子水平揭示生物遗传变异机制;2. 分子生物学的新学科:功能基因组学: 依附于对 DNA 序列的明白, 应用基因组学的学问和工具去明白影响发育和整个生物体的特点序列表达谱;蛋白质组学:以蛋白质组为讨论对象,讨论细胞内全部蛋白质及其动态变化规律的科学;生物信息学:对 DNA 和蛋白质序列资料中各种类型信息进行识别、储备、分析、模拟和传输;系统生物学:是在细胞、组织、器官和生物体整体水平讨论结构和功能各异的各种
2、分子及其相互作用,并通过运算生物学来定量描述和猜测生物功能、表型和行为;结构分子生物学:是以分子生物物理学为基础,结合化学和分子生物学方法测定生物大分子复合体的空间结构、精细结构以及结构的运动,阐明其相互作用的规律和发挥生物功能的机制,从而揭示生命现象本质的科学;第 1章 遗传的物质基础主要内容:第一节 遗传物质的本质核酸其次节 核酸的化学组成、结构特点与性质1. 证明核酸是遗传物质的经典试验:Griffith and Avery 肺炎链球菌转化试验Hershey and Chase T2噬菌体转导试验DNA 是遗传物质通过 TK gene 进行的真核细胞转染试验烟草花叶病毒病毒重建试验RNA
3、 也是遗传物质转化 transformation 指将质粒或其他外源 DNA 导入处于感受态的宿主细胞,并使其获得新的表型的过程;转导 transduction由噬菌体和细胞病毒介导的遗传信息转移过程也称转导;转染 transfection指真核细胞主动或者被动导入外源DNA 片段而获得新表型的过程;核苷酸链2.核酸基本单位是核苷酸3.每分子核苷酸包含一个碳、氮原子的杂环化合物(碱基)、一个环状五碳糖(戊糖)和一个磷酸分子基团;碱基分为嘌呤和嘧啶两种;戊糖分为 2-脱氧核糖和核糖;核苷酸的连接5 -三磷酸核苷酸是核酸合成的前体;三磷酸的 5 末端与多聚核苷酸链末端的3 -OH 基团反应,释放三
4、磷酸的两个末端磷酸基团(和 ), 磷酸与多聚核苷酸链末端的糖的 3 -OH 成键;4. 概念Antiparalle (反向平行):DNA 双链沿相反的方向构成,一条链的 5 端对应另一条链的 3端;Base pairing(碱基配对) :在 DNA 双链中碱基存在特异的相互作用,AT 互补, CG 互补,以氢键结合;Complementary (互补):碱基配对是由 DNA 双链中的配对作用打算的,AT 配对, CG 配对;Supercoiling (超螺旋):空间中闭环双链 DNA 进一步旋曲形成的三级结构;5. 基因 gene:基因是指存在于细胞内有自体繁衍才能的遗传单位,这种单位在染色体
5、上占有肯定位置而作直线排列;基因是具有特定的核苷酸次序的核酸分子中一个片段,是携带有特定遗传信息的功能单位;6. DNA 一级结构 DNA 分子中核苷酸的排列次序(即碱基次序)7. DNA 二级结构双螺旋 double helix 主链( backbone):脱氧核糖和磷酸基通过酯键交替连接而成;二条主链绕一共同轴心以右手方向回旋、反向平行形成双螺旋构型;主链处于螺旋外就;碱基对( base pair):碱基位于螺旋的内就,以垂直于螺旋轴的取向通过糖苷键与主链糖基相连;同一平面的碱基在二条主链间形成碱基对;配对碱基总是 A 与 T 和 G 与 C;碱基对以氢键维系,A 与 T 间形成两个氢键,
6、G 与 C 间形成两个氢键;大沟和小沟:大沟和小沟分别指双螺旋表面凹下去的较大沟槽和较小沟槽;小沟位于双螺旋的互补链之间 ,而大沟位于相毗邻的双股之间;这是由于连接于两条主链糖基上的配对碱基并非直接相对小沟;在大沟和小沟内的碱基对中的N 和 O 原子朝向分子表面;, 从而使得在主链间沿螺旋形成间隙不等的大沟和名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 19 页精选学习资料 - - - - - - - - - 8.结构参数:螺旋直径2nm;螺旋周期包含10 对碱基;螺距3.4nm;相邻碱基对平面的间距0.34nm;Z-DNA ;DNA 构象的多样性9.B-DNA, A-DNA, C-
7、DNA, D-DNA, S-DNA 的共同特点:右手双螺旋;Z-DNA :嘌呤与嘧啶交替排列GGCGCG ;左手双螺旋; 只有一个螺旋沟, 狭而深;细胞 DNA 分子中的确存在DNA 三级结构包括:链的扭结和超螺旋、单链形成的环、环状DNA 的连环体;10.检测 DNA 三级结构的方法11.密度梯度离心类型形状拓扑结构电泳迁移率凝胶电泳I 闭合环超螺旋最快电镜观看II 开环放松型最慢GC 含量: DNA 的碱基组成通常用GC 百分含量III 线性放松型中等速度表示,留意所谓百分含量是指摩尔百分比;12.变性 & 复性DNA 分子由于维护稳固性的氢键和疏水键的断裂,松解为变性( denatura
8、tion) /解链( melting ):稳固的双螺旋结构无规章线性结构的现象;不涉及一级结构的转变,导致一些理化性质的变化;复性( renaturation):指变性 DNA 在适当条件下,二条互补链全部或部分复原到自然双螺旋结构的现象 ,它是变性的一种逆转过程;热变性 DNA 一般经缓慢冷却后即可复性 ,此过程称为“退火”annealing;13. 增色效应 /高色效应 hyperchromic effect:核酸在紫外光 260nm 具有剧烈的吸取峰;结构越有序,吸取的光越少;即游离的核苷酸比单链的 RNA 或 DNA 吸取更多的光,而单链 RNA 或 DNA 的吸取又比双链 DNA 分
9、子强;当 DNA 变性时,其光吸取值增加,这种现象即为增色效应;反之为减色效应;14. 变性温度 /融解温度 Tm :变性过程中在特别狭窄的温度范畴内,紫外增色效应会显现一个飞跃;紫外吸取值发生跳动的温度称为 DNA 的融点; Tm 值实际上是目标 DNA 的一半变性时的温度,它受 DNA 碱基组成和变性条件的影响;15. Cot1/2:标准条件下(一般为 0.18ml/L 阳离子浓度)测得的复性率达 1/2 时的 Cot 值;该值与核苷酸对的复杂性成正比;Co 为单链 DNA 的起始浓度 ,t 是以秒为单位的时间;16. 核酸分子杂交技术原理:分子杂交(简称杂交,hybridization
10、)是核酸讨论中一项最基本的试验技术;其基本原理就是应用核酸分子的变性和复性的性质,使来源不同的 DNA(或 RNA )片段,按碱基互补关系形成杂交双链分子( heteroduplex);杂交双链可以在 DNA 与 DNA 链之间,也可在 RNA 与 DNA 链之间形成;17. PCR 技术原理:以合成的两条已知序列的寡核苷酸为引物,在 DNA 聚合酶作用下,利用 dNTP 为原料,将位于两引物之间的特定 DNA 片段进行复制;这样经过变性、退火、延长一个循环,每一个循环的产物作为下一个循环的模板,如此循18.环 30 次;每完成一个循环需24 分钟, 23h 就能将带扩目的基因扩增放大几百万倍
11、;RNA ,其中三中典型的RNA 为有关 DNA 双链的几个概念:转录( transcription ):依据 DNA 模板合成RNA 的过程,通过转录得到几种不同的mRNA 、tRNA 和 rRNA ;Coding strand 编码链 /sense strand有义链:该链的序列与mRNA 相同;mRNA 的合成,该链的序列与Template strand 模板链 /antisense strand 反义链:该链的DNA 序列通过碱基互补指导mRNA 互补;19. tRNA 的结构与功能tRNA 的二级结构三叶草形氨基酸接受臂:由 5 端和 3端碱基配对形成,在 3 端有一个游离的 CCA
12、 次序,此臂负责携带特异的氨基酸;氨基酸通过共价键与 A 上的 2 -OH 或 3 -OH 相连;T C 臂: 是假尿嘧啶;该臂常由 5bp 的茎和 7Nt 环组成 ,一般均存在 T C 的次序,负责和核糖体的 rRNA 识别结合;反密码子臂:常由 5bp 的茎区和 7Nt 的环区组成,在反密码子环的中间是三联的反密码子,负责和密码子的识别;名师归纳总结 二氢尿嘧啶臂(D 臂):名称由来源于环中含有二氢尿嘧啶,茎区长度为4bp,tRNA 的 L 型三负责和氨基酰tRNA 聚合酶结合;额外臂:变化最大的区域,可分为两类,一类仅含3-5 个核苷酸,另一类含有一条较大的臂,其功能是在维结构中负责连接
13、两个区域(D 环反密码子环和T C-受体臂);第 2 页,共 19 页tRNA 的三级结构倒L 型(靠氢键维护)- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - D 环和 T C 环形成了“L” 的转角,氨基酸受体臂位于 L 型的一侧,距反密码子环约 70A;这种结构与 AA-tRNA 合成酶对 tRNA 的识别有关;受体臂顶端的碱基位于“L” 的一个端点,而反密码子臂的套索状结构生成了“L” 的另一端点,分子中两个不同的功能基团是最大限度分别的;这个结构形式满意肽链合成延长位点与 mRNA 分别位于核糖体大、小亚基的空间结构的要求;tRNA 的功能:tRNA 作为连
14、接子( adaptor)介导了 mRNA 中的三联体密码子与氨基酸之间的相互关联;tRNA 具备作为“ 接头” 的双重特性,既能识别氨基酸也能识别密码子;3末端的腺苷酸可与一氨基酸共价连接,反密码子就与 mRNA 中的密码子碱基配对;在逆转录中作为合成互补 DNA 链的引物;参加细菌细胞壁、叶绿素、脂多糖和氨酰磷脂酰甘油的合成;tRNA 的种类:起始 tRNA (能特异地识别mRNA 模板链上起始密码子的tRNA ) 原核生物中,起始tRNA 携带甲酰甲硫氨酸(fMet )真核生物中,起始tRNA 携带甲硫氨酸(Met)延长 tRNA 同工 tRNA :一种氨基酸可能有多个密码子,为了识别也就
15、有多个tRNA ,即多个 tRNA 代表一种氨基酸,这些tRNA 称为 ;校正 tRNA :由校正基因突变产生,通过转变反密码子区校正无义突变和错义突变;无义突变(无义抑制) :某个核苷酸的转变提前产生了终止密码子,合成无功能的多肽;错义突变(错义抑制) :某个核苷酸的转变造成了肽链合成的错误;20.rRNA 大小亚基各亚基组成生物种类原核生物 70s 大亚基50s 23s 5s 真核生物 90s 小亚基 30s 16s 大亚基 60s 28s 5.8s 5s 小亚基 40s 18s 真核生物 & 原核生物 mRNA 的比较示意图21. mRNA 单顺反子( Monocistronic):mR
16、NAs represent only a single gene ;多顺反子( Polycistronic):sequences coding for several proteins;名师归纳总结 - - - - - - -比较项目原核生物真核生物稳固性半衰期短半衰期长结构多为多顺反子(操纵子) :前导序列 +编码区 +尾巴多为单顺反子起始密码子AUG ,有时是 GUG 或 UUG 特殊性在 AUG 上游 7-12 个核苷酸处有一5AGGAGG3 序列, 称 SDmRNA 的 5端都有一个帽子结构;次序;这段序列与16S rRNA 3 末端反向互补,与mRNA 和核绝大多数真核生物mRNA具
17、有糖体的结合相关,因此会影响蛋白质的翻译;polyA 尾;转录 & 翻译原核生物mRNA 的转录和翻译发生在同一细胞空间,而且两个真核生物是在核内转录,细胞质内过程几乎同时发生;翻译;22.真核生物 mRNA 的“ 帽子” 结构真核基因转录常从嘌呤核苷三磷酸A,G 开头,第一个核苷酸保留5三磷酸基团,以3位与下一核苷酸5位形成磷酸二酯键;转录起始序列可示为5 PPPA PNPN PN P.;转录后由鸟苷酰转移酶催化在5 加 G, G 与起始核苷酸是以5-5三磷酸键相连;这一结构称为 “帽子 ”, 5GPPPA PNPN PNP. 第一个甲基位点在5端鸟嘌呤 7 位上,全部真核生物中均存在;具有
18、该甲基化基团的帽子称帽子0;甲基加到次末端碱基上,具有两个甲基基团的帽子叫帽子1;以帽子 1 为底物,在第三个碱基再加上一个甲基,就称帽子2;第 3 页,共 19 页精选学习资料 - - - - - - - - - 23. mRNA 的 polyA 尾大多数真核 mRNA 的 3 端有多聚腺苷酸序列; polyA 序列不是 DNA 编码,是转录后加上的; mRNA 初进入细胞质时, 其 polyA尾长度大致与核中长度相同,随后逐步缩短;组蛋白 mRNA 不含 polyA 结构;可以防止 mRNA 降解,提高 mRNA 稳固性;mRNA 穿越核膜由细胞核进入细胞质的必需形式;第 2 章 基因的组
19、织与结构主要内容:第一节 基因与基因多样性其次节 基因组的结构与功能第三节 染色体外遗传因子1. 断裂基因( split genes)真核生物的结构基因是断裂基因;一个断裂基因能够含有如干段编码序列,这些可以编码的序列称为外显子;在两个外显子之间有一段不变吗的间隔序列称为内含子;每个断裂基因在第一个和最终一个外显子的外侧各有一段非编码区,称为侧翼序列,在侧翼序列上有一系列的调控序列;外显子 exon:基因编码区中能够表达肽链的部分;内含子 intron:基因编码区中的非编码序列,不能表达肽链;2. 外显子捕获( exon trapping )Exon trapping is a molecul
20、ar biology technique to identify potential exons in a fragment of eukaryote DNA of unknown intron-exon structure. This is done to determine if the fragment is part of an expressed gene. The genomic fragment is inserted into the intron of a splicing vector consisting of a known exon - intron - exon s
21、equence of DNA. If the fragment does not contain exons i.e., consists solely of intron DNA, it will be spliced out together with the vectors original intron. On the other hand, if exons are contained, they will be part of the mature mRNA after transcription with all intron material removed. The pres
22、ence of trapped exons can be detected by an increase in size of the mRNA. 3. 基因家族 gene family 基因家族( gene family ):来自于一个共同的祖先基因,通过复制和变异形成的结构、功能相像的基因群体;家族成员其外显子具有相像性;基因簇( genen cluster):位于同一染色体上彼此相邻近的一组相同或相关基因称为基因簇;基因家族中的成员常集串联排列构成基因簇;但也可以不集中在一起,也分布在不同的染色体上;多基因家族( multigene family ):多基因家族是基因组中功能相像、进化上
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- 2022 年中 海洋大学 分子生物学 复习资料
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