2023年分子生物学双语复习知识点总结归纳1.pdf
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1、学习必备 精品知识点 生命基本特征(本质):生命是生物体所表现出来的复合现象,包括:自身繁殖,生长发育,新陈代谢,遗传变异,对刺激产生反应等 生物学 Biology:是一门研究生命的现象与本质及活动规律的科学。它包揽了生命的各个方面,从生命的化学组成,细胞的结构与功能,个体生物学,生物的多样性,到生物的遗传、进化及生态等方面的完整知识体系。分子生物学 Molecular Biology:它是研究核酸、蛋白质等生物大分子的结构与功能,并从分子水平上阐述蛋白质与核酸、蛋白质与蛋白质之间相互作用的关系及其基因表达调控机制的学科,是人类从分子水平上真正揭开生物世界的奥秘,由被动地适应自然界转向主动地改
2、造和重组自然界的基础学科。Is a subject to understand the five basic cell behavior patterns(growth,division,specialization,movement,and interaction)in terms of the various molecules that are responsible for them.That is,molecular biology wants to generate a complete description of the structure,function,and inter
3、relationships of the cell s macromolecules,and thereby to understand why living cells behave the way they do.分子生物学的研究内容 Research Contents of Molecular Biology:生物大分子的结构功能研究(结构部分,又称结构分子生物学):包括基因、基因组的结构;DNA 复制、转录、翻译(功能部分);基因表达调控研究(调控部分);DNA 重组技术(又称基因工程)Structure and Function of Macromolecules(Structura
4、l Part,Also Known as Structural&Molecular Biology);DNA Replication,Transcription,Translation(Functional Part);Regulation of Gene Expression(Control Section);Recombinant DNA Technology(Genetics)F.Miescher 就发现了核素(nuclein);Boyer 和 Berg 等发展了重组 DNA 技术,完成了第一个细菌基因的克隆;Sanger 等发明了 DNA 测序技术;Sanger、Maxam 和 Gil
5、bert 先后发明了三种 DNA 序列的快速测定法;Mullis 等发明的聚合酶链式反应(PCR);90 年代全自动核酸序列测定仪问世;生物芯片技术是生命科学研究中继基因克隆技术、PCR 技术、基因自动测序技术后的又一次革命性技术突破;分子遗传学基本理论建立者 Jacob 和 Monod 最早提出的操纵元学说 分子生物学的 3条基本原理:构成生物体各类有机大分子的单体在不同生物中都是相同的;生物体内一切有机大分子的建成都遵循共同的规则;某一特定生物体所拥有的核酸及蛋白质分子决定了它的属性。Hierarchical nature of cellular structures and their
6、assembly:Small molecules(Strong covalent bonding)Macromolecules(Weaker interactions)Supramolecular Structures Subcellular organelles Cell 真核细胞含遗传物质:nucleus 核、Nucleolus 核仁、80S ribosome 核糖体、endoplasmic reticulum 内质网、Golgi apparatus 高尔基氏体 原核细胞含遗传物质:nucleoid 拟核、70S ribosome 核糖体、质粒 plasmid 生物大分子 Macromol
7、ecules:天然合成的、分子量在 1041012的有机物,包括核酸、蛋白质和多糖。微管 Microtubules:are found in arrays radiating from the nucleus,in the spindle 纺锤 apparatus and in the basal bodies of cilia 纤毛 微丝 Microfilament(Actin filament 肌纤维):are found around the periphery of the cell,they also form the contractile 有收缩性的 element of ske
8、letal muscle.中间纤维 Intermediate filaments:are seen as cables stretching 舒展 across the cell 非共价作用力 Noncovalent interactions:to determine the three-dimensional structures of 学习必备 精品知识点 proteins and nucleic acids;离子键 Ionic Bonds氢键 Hydrogen-Bonding,疏水作用力Hydrophobic Interaction Van der Waals Attraction 范德
9、华力 Three major classes of macromolecules:构型 Configuration:一个分子中原子或基团的特定空间排布。氨基酸的基本构型:L-型 和 D-型,Mainly L-amino acid in nature.甘氨酸中的-C是对称的,无 L-型和 D-型之分。构象 Conformation:组成分子的原子或基团绕单键旋转而形成的不同空间排布。一级结构 Primary Structures:Refers to its amino acid sequence.多肽 Polypeptide:A polymer consisting of several ami
10、no acids.残基 Residue:The amino acid in a peptide.一级结构内容 The contents of the primary structure:组成蛋白质的多肽链数目;每一条多肽链中末端氨基酸的种类;每一条多肽链中氨基酸的数目、种类和排列顺序;链内和链间二硫键的位置和数目。Molecular weight 15,00070,000 Average M.W.of an amino acid is 110.Three rules of folding:肽键平面;侧链空间;电荷相邻性 General tendencies of folding:侧链:极性与非
11、极性;氢键;二硫键 helix features:A right handed helix with 3.6 AA residues per turn such that each peptide bond C=O(or N-H)group is hydrogen bonded to N-H(or C=O)of the peptide bond three residues away.The distance between two turns is 0.54 nm.折叠sheet:is formed by hydrogen bonding of the peptide bond N-H an
12、d C=O groups to the complementary groups of another section of the peptide chain.折叠结构特征:氢键主要是由两条肽链之间形成的;也可以在同一肽链的不同部分之间形成;几乎所有肽键都参与氢键的交联,氢键与链的长轴接近垂直;肽链的主链呈锯齿状折叠构象;碳原子总是处于折叠的角上,氨基酸的 R 基团处于折叠的棱角上并与棱角垂直;两个氨基酸之间的轴心距为 0.35 nm。维持蛋白质空间结构的化学键 Bonds determine the three-dimensional structures of a protein:键能高
13、的化学键可保证蛋白质空间构象的稳定性;键能小的化学键则可使蛋白质构象具有一定的灵活性:Hydrogen Bond,Van der Waals Attraction,The Hydrophobic Interaction,Ionic Bonds (Electrostatic interactions),Disulfide bonds 二硫键,Metal-ion coordination complexes 配位键 学组成细胞的结构与功能个体生物学生物的多样性到生物的遗传进化及及其基因表达调控机制的学科是人类从分子水平上真正揭生物世界的奥组的结构复制转录翻译功能部分基因表达调控研究调控部分重组技术
14、又学习必备 精品知识点 不同氨基酸形成-螺旋的倾向性不同,一级结构不同,则功能不同 H(Heavier)chain:由 440 个氨基酸组成 L(Lighter)chain:由 214 个氨基酸组成 抗体功能区 Function Fragments of Antibody:antigen binding sites,Complement 补体 binding site,Binding to Fc receptors 免疫球蛋白 Immunoglobulin,Ig:具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白 Theories of formation of the enzyme-substrate
15、 complex:Lock-and-key models;Induced-fit models 核苷酸的生物学功能:作为核酸的单体;细胞中的携能物质(如 ATP、GTP、CTP、GTP);酶的辅助因子的结构成分(如 NAD)(nicotinamide adenine dinucleotide,烟酰胺腺嘌呤二核苷酸);细胞通讯的媒介(如 cAMP、cGMP)碱基互补配对:碱基位于双螺旋的内侧,嘌呤和嘧啶碱基彼此密切相近。一股链中的嘌呤与另一股链中嘧啶之间以氢链相连 DNA 双螺旋主要内容:(1)两股 DNA 链围绕一假想的共同轴心形成一右手螺旋结构,双螺旋的螺距为 3.4nm,直径为 2.0nm
16、。(2)链的骨架由亲水的脱氧核糖基团和磷酸基团构成,位于双螺旋的外侧。(3)碱基位于双螺旋的内侧,嘌呤和嘧啶碱基彼此密切相近。一股链中的嘌呤与另一股链中嘧啶之间以氢链相连,称为碱基互补配对;碱基对层间距离为 0.34nm。碱基互补配对总是腺嘌呤与胸腺嘧啶之间(A=T),形成两个氢键;或者鸟嘌呤与胞嘧啶之间(G=C),形成三个氢键。(4)方向:DNA 双螺旋中的两股链走向是反向平行的,一股链是 53走向,另一股链是 35走向。(5)两股链之间在空间上形成一条大沟和一条小沟.The G+C content:The proportion of G is always the same as the
17、proportion of C in DNA,and the proportion of A is always the same as that of T.So the composition of any DNA can be described by the proportion of its bases Double-strand DNA Right-handed helix:B,A,C,D,E form Left-handed helix:Z form A-DNA、B-DNA 和 Z-DNA 结构特征 学组成细胞的结构与功能个体生物学生物的多样性到生物的遗传进化及及其基因表达调控机制
18、的学科是人类从分子水平上真正揭生物世界的奥组的结构复制转录翻译功能部分基因表达调控研究调控部分重组技术又学习必备 精品知识点 核酸一般不含元素 S;核酸中 P 元素的含量较多并且恒定,约占 910%。核酸定量测定的经典方法,是以测定 P 含量来代表核酸量。DNA 结构的不均一性 heterogeneity:1.反向重复序列(inverted repeats)又称回文序列(palindrome)通常是作为一种特别信号,如限制性内切酶及调节蛋白的识别位点,转录终止信号等 Cruciform(十字形的);2.富含 A/T 的序列,在很多有重要调节功能的 DNA 区段都富含 AT,特别是在复制起点和启
19、动子的序列中,其对于复制和起始十分重要。因为 AT 对只有二条氢键,易于解开,利于起始复合物的形成;3.嘌呤和嘧啶的排列顺序对双螺旋结构稳定性的影响,从嘌呤到嘧啶的方向的碱基堆集作用显著大于同样组成的嘧啶到嘌呤方向的碱基堆集作用(5GC3 稳定性远大于 5CG3)Three primary types of RNA:rRNA:3 or 4;tRNA:up to 50;mRNA:over 1,000 tRNA 二级结构三叶草结构;三级结构 L 型结构 Ribozyme 核酶:是具有催化功能的 RNA 分子,是生物催化剂。又称核酸类酶、酶 RNA、核酶类酶 RNA。它的发现打破了酶是蛋白质的传统观
20、念 核酸特性:Stability:H-bonds determine the specificity of the base pairing.hydrophobic and dipoledipole(偶极)interactions;Viscosity:DNA solutions have a high viscosity;Buoyant density:1.7 g cm3 核酶 Ribozyme:是具有催化功能的 RNA 分子,是生物催化剂。又称核酸类酶、酶 RNA、核酶类酶 RNA。它的发现打破了酶是蛋白质的传统观念。因为嘌呤和嘧啶环中含有共轭双键,260nm 测吸光度值,碱基的这一特性常被
21、用来对碱基、核苷、核苷酸和核酸进行定性和定量分析 浓度 1 mg/ml:double-stranded DNA has A260=20;RNA and single-stranded DNA have A260=25 浓度 50g/ml:双螺旋 DNA:A260=1.00;完全变性 DNA(单链 DNA):A260=1.37;单核苷酸的等比例混合物:A260=1.60 A260/A280 ratio of a double-stranded DNA sample 测纯度:=1.8 -Pure DNA;above 1.8 suggest RNA contamination,below 1.8su
22、ggest protein contamination 增色效应 Hypochromicity:DNA 变性发生在一个狭窄的范围内,在变性过程中,DNA 在260nm 的吸收值先是缓慢上升,到达某一温度后骤然上升 解链温度(Tm 值)Melting temperature:通常将核酸加热变性过程中,紫外光吸收值达到最大值的 50%时的温度称为核酸的解链温度,由于这一现象和结晶的融解相类似,又称融(熔)解温度.is the mid-point(A260=1.185)of the transition when duplex DNA to denatured by heating to separ
23、ate into single strands.当 GC 含量在 30%-70%之间,溶液为 0.15M 的 NaCl+0.015M 的柠檬酸钠,对于特定核酸分子:Tm=69.30.41(G+C%)影响 Tm 因素:GC content;Length of DNA 一定条件下(相对较短的核酸分子),核酸分子越长,Tm 值越大;Ionic concentration 离子强度,溶液的离子强度较低时,Tm 值较低,融点范围也较宽、DNA 制剂不应保存在离子强度过低的溶液中;pH;Denaturant DNA 变性 Denaturation of DNA or RNA:指 DNA 分子由稳定的双螺旋
24、结构松解为无规则线性结构的现象。变性时维持双螺旋稳定性的氢键断裂,碱基间的堆积力遭到破坏,但不涉及到其一级结构的改变 describes its conversion from the double-stranded to the single-stranded state.复性 Renaturation:指变性 DNA 在适当条件下,二条互补链全部或部分恢复到天然双螺旋结构的现象,它是变性的一种逆转过程 is the reassociation of denatured complementary single 学组成细胞的结构与功能个体生物学生物的多样性到生物的遗传进化及及其基因表达调控机
25、制的学科是人类从分子水平上真正揭生物世界的奥组的结构复制转录翻译功能部分基因表达调控研究调控部分重组技术又学习必备 精品知识点 strands of a DNA double helix.DNA-RNA hybridization:To detect an RNA molecule that has been copied from a particular DNA molecule.退火 annealing:热变性 DNA 一般经缓慢冷却后即可复性 凡能破坏双螺旋稳定性的因素均可引起核酸分子变性:Thermal denaturation;极端的 pH;Chemical denaturatio
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