分子生物學(xué)基礎(chǔ)知識演示文稿

分子生物學(xué)基礎(chǔ)知識演示文稿目前一頁\總數(shù)五十七頁\編于三點(diǎn)一、核酸分子的基本組成(deoxyribonucleicacid,DNA)(ribonucleicacid,RNA)脫氧核糖核酸核糖核酸核苷酸核苷堿基磷酸戊糖核糖脫氧核糖嘌呤嘧啶目前二頁\總數(shù)五十七頁\編于三點(diǎn)(一)堿基1、特性：

②共軛性分子結(jié)構(gòu)，共軛雙鍵，260nm處有最大吸收嘌呤(purine)①弱堿性，低PH值時(shí)可接受質(zhì)子嘧啶(pyrimidine)③堿基間存在疏水堆積力目前三頁\總數(shù)五十七頁\編于三點(diǎn)2、種類和結(jié)構(gòu)：

①嘌呤腺嘌呤(adenine,A)鳥嘌呤(guanine,G)目前四頁\總數(shù)五十七頁\編于三點(diǎn)②嘧啶胞嘧啶(cytosine,C)尿嘧啶(uracil,U)胸腺嘧啶(thymine,T)目前五頁\總數(shù)五十七頁\編于三點(diǎn)(二)戊糖（構(gòu)成DNA）2、脫氧核糖(deoxyribose)（構(gòu)成RNA）1′2′3′4′5′1、核糖(ribose)2－OH親水極性集團(tuán)易水解易受攻擊RNA不穩(wěn)定性無2－OH，DNA相對穩(wěn)定目前六頁\總數(shù)五十七頁\編于三點(diǎn)(三)核苷戊糖C1嘌呤N9嘧啶N1糖苷鍵/糖甙鍵核糖核苷脫氧核糖核苷1′1＋目前七頁\總數(shù)五十七頁\編于三點(diǎn)(四)核苷酸1、核苷酸＝核苷+磷酸磷酸酯鍵

戊糖+堿基+磷酸目前八頁\總數(shù)五十七頁\編于三點(diǎn)2、游離核苷酸ADPATPAMP目前九頁\總數(shù)五十七頁\編于三點(diǎn)(五)核酸的一級結(jié)構(gòu)1、定義核酸中核苷酸的排列順序。由于核苷酸間的差異主要是堿基不同，所以也稱為堿基序列。5′端3′端CGA2、核苷酸鏈的方向性：PO4OH5′端3′端目前十頁\總數(shù)五十七頁\編于三點(diǎn)3、一級結(jié)構(gòu)的表示方法

——結(jié)構(gòu)式/線條式/字母式AGP5PTPGPCPTPOH35

pApCpTpGpCpT-OH3

5ACTGCT35′端3′端CGA磷酸基團(tuán)3’5’磷酸二酯鍵羥基目前十一頁\總數(shù)五十七頁\編于三點(diǎn)DNA一級結(jié)構(gòu)的基本特點(diǎn)4種dNTP以3’、5’磷酸二酯鍵相連構(gòu)成一個(gè)沒有分枝的線性大分子。它們的兩個(gè)末端分別稱5’末端（游離磷酸基）和3’末端（游離羥基）。目前十二頁\總數(shù)五十七頁\編于三點(diǎn)(六)DNA與RNA在組成上的區(qū)別DNARNA堿基AGCTAGCU戊糖脫氧核糖核糖結(jié)構(gòu)雙鏈大多單鏈，局部雙鏈配對A＝TA＝UGCGC目前十三頁\總數(shù)五十七頁\編于三點(diǎn)二、DNA的空間結(jié)構(gòu)(一)DNA的二級結(jié)構(gòu)——雙螺旋結(jié)構(gòu)目前十四頁\總數(shù)五十七頁\編于三點(diǎn)1、特征①反向平行的雙螺旋反向平行配對規(guī)律疏水堿基平面處于內(nèi)側(cè)，親水戊糖與磷酸骨架處于外測目前十五頁\總數(shù)五十七頁\編于三點(diǎn)目前十六頁\總數(shù)五十七頁\編于三點(diǎn)②右手螺旋右手螺旋每周10個(gè)堿基，每對堿基36°，堿基平面距離0.34nm存在大溝、小溝(大溝和小溝分別指雙螺旋表面凹下去的較大溝槽和較小溝槽。

)③穩(wěn)定因素橫向：氫鍵縱向：堿基疏水堆積力目前十七頁\總數(shù)五十七頁\編于三點(diǎn)2、雙螺旋結(jié)構(gòu)的多樣性ABZ目前十八頁\總數(shù)五十七頁\編于三點(diǎn)(二)DNA的三級結(jié)構(gòu)——超螺旋結(jié)構(gòu)超螺旋結(jié)構(gòu)(superhelix或supercoil)DNA雙螺旋鏈再盤繞即形成超螺旋結(jié)構(gòu)。正超螺旋(positivesupercoil)盤繞方向與DNA雙螺旋方同相同負(fù)超螺旋(negativesupercoil)盤繞方向與DNA雙螺旋方向相反目前十九頁\總數(shù)五十七頁\編于三點(diǎn)目前二十頁\總數(shù)五十七頁\編于三點(diǎn)多級螺旋模型壓縮倍數(shù)76405（8400）

DNA→核小體→螺線管→超螺線管→染色單體

2nm10nm30(10)nm400nm2~10μm一級包裝二級包裝三級包裝四級包裝目前二十一頁\總數(shù)五十七頁\編于三點(diǎn)三、DNA的功能(一)DNA的基本功能:以基因的形式荷載遺傳信息，作為基因復(fù)制的模板，是生命遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)。是轉(zhuǎn)錄的模板，是個(gè)體生命活動的信息基礎(chǔ)。(二)基本概念:基因(gene)：攜帶遺傳信息的一段特定的核苷酸序列，可自我復(fù)制并指導(dǎo)轉(zhuǎn)錄。基因組(genomic)：一個(gè)生物體所包含的全部遺傳信息的總和，即全部DNA序列。遺傳密碼(geneticcode)：DNA堿基序列與蛋白質(zhì)的氨基酸序列之間存在的對應(yīng)關(guān)系。起始密碼(ATG)AUG終止密碼：UAAUAGUGA目前二十二頁\總數(shù)五十七頁\編于三點(diǎn)四、RNA的結(jié)構(gòu)(一)RNA的結(jié)構(gòu)特征:組成：核糖堿基——AUCG單鏈，局部形成雙鏈。含稀有堿基較多——DHU(二氫尿嘧啶)，Tф（假尿嘧啶），甲基化，甲羥化，乙酰化等目前二十三頁\總數(shù)五十七頁\編于三點(diǎn)(二)RNA的種類:1、參與基因表達(dá)的RNA信使RNA（mRNA）：遺傳信息的傳遞，翻譯模板轉(zhuǎn)運(yùn)RNA（tRNA）：氨基酸載體核糖體RNA（rRNA）：提供蛋白質(zhì)合成的場所2、核不均一RNA（hnRNA）:mRNA的前體3、核內(nèi)小RNA（snRNA）：參與hnRNA的剪接、轉(zhuǎn)運(yùn)4、核仁小RNA（snoRNA）：參與rRNA的加工修飾5、胞質(zhì)小RNA（hnRNA）:運(yùn)輸新合成的Pr到高爾基體加工6、小片段干擾RNA（siRNA）：誘發(fā)外源mRNA的降解目前二十四頁\總數(shù)五十七頁\編于三點(diǎn)五、核酸的理化性質(zhì)及應(yīng)用(一)一般理化性質(zhì)1、粘度DNA>RNA2、沉降系數(shù)DNA>>RNA3、酸堿性質(zhì)

DNApI4~4.5，pH4.0~11.0穩(wěn)定，提取pH8.0RNApI2~2.5提取pH4.5左右，混有很少DNA污染目前二十五頁\總數(shù)五十七頁\編于三點(diǎn)(二)紫外吸收特征1、堿基的行為表現(xiàn)——共軛雙鍵在260nm有最大吸收目前二十六頁\總數(shù)五十七頁\編于三點(diǎn)2、應(yīng)用①測定濃度OD260=1.0相當(dāng)于雙鏈DNA50μg/mL單鏈DNA（或RNA）40μg/mL寡核苷酸20μg/mL②判斷核酸樣品的純度DNA純品:OD260/OD280=1.8RNA純品:OD260/OD280=2.0③測定是否變性（增色效應(yīng)）

DNA完全變性增加25～40％

RNA變性增加1.1％左右目前二十七頁\總數(shù)五十七頁\編于三點(diǎn)增色效應(yīng)(hyperchromiceffect)由于DNA變性引起的光吸收增加稱增色效應(yīng),也就是變性后DNA溶液的紫外吸收作用增強(qiáng)的效應(yīng)。DNA分子中堿基間電子的相互作用是紫外吸收的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，

但雙螺旋結(jié)構(gòu)有序堆積的堿基又“束縛”了這種作用。變性DNA的雙鏈解開，堿基中電子的相互作用更有利于紫外吸收，故而產(chǎn)生增色效應(yīng)。目前二十八頁\總數(shù)五十七頁\編于三點(diǎn)4、復(fù)性：變性的DNA在適當(dāng)?shù)臏囟?、一定離子強(qiáng)度條件下，給以足夠的時(shí)間重新締合形成雙螺旋的過程，稱為復(fù)性。5、影響復(fù)性的因素：

①T：Tm－20～26℃

②離子強(qiáng)度：降低帶同種電荷單鏈間的排斥

③DNA濃度④DNA復(fù)雜程度6、分子雜交：不同來源的具有互補(bǔ)序列的兩條核酸單鏈，在一定條件下可以按堿基互補(bǔ)原則形成雙鏈的過程。目前二十九頁\總數(shù)五十七頁\編于三點(diǎn)六、遺傳中心法則轉(zhuǎn)錄翻譯DNARNA蛋白質(zhì)逆轉(zhuǎn)錄基因表型控制目前三十頁\總數(shù)五十七頁\編于三點(diǎn)基因經(jīng)過轉(zhuǎn)錄、翻譯，產(chǎn)生具有特異生物學(xué)功能的蛋白質(zhì)分子的過程?；虮磉_(dá)(geneexpression)translationDNAmRNAproteintranscriptionDNARNAtranscriptionDNA無組織特異性基因表達(dá)有組織特異性目前三十一頁\總數(shù)五十七頁\編于三點(diǎn)核酸生物合成的一般規(guī)律1按照堿基互補(bǔ)配對原則，以DNA為模板，逆轉(zhuǎn)錄以RNA為模板25’→3’方向，通過磷酸二酯鍵連接3特異的聚合酶催化4聚合酶的底物核苷酸要求是5’核糖或脫氧核糖5RNA聚合酶進(jìn)行聚合反應(yīng)時(shí)，可從頭合成RNADNA聚合酶進(jìn)行聚合反應(yīng)時(shí)，要有3’-OH末端目前三十二頁\總數(shù)五十七頁\編于三點(diǎn)(一)DNA的復(fù)制復(fù)制(replication)是指遺傳物質(zhì)的傳代，以親代DNA為模板，以dNTP為原料，按照堿基互補(bǔ)原則合成子鏈DNA的過程。目前三十三頁\總數(shù)五十七頁\編于三點(diǎn)15N鏈14N鏈重氮環(huán)境15N輕氮環(huán)境14N目前三十四頁\總數(shù)五十七頁\編于三點(diǎn)3535解鏈方向3′5′3′3′5′領(lǐng)頭鏈(leadingstrand)隨從鏈(laggingstrand)目前三十五頁\總數(shù)五十七頁\編于三點(diǎn)1、復(fù)制的方式：母鏈雙螺旋解鏈，以母鏈的兩條單鏈為模板，半保留復(fù)制以四種dNTP為原料堿基互補(bǔ)配對規(guī)律子代DNA雙鏈與母鏈堿基序列一致5’→3’方向，通過磷酸二酯鍵連接目前三十六頁\總數(shù)五十七頁\編于三點(diǎn)2、復(fù)制的條件：substrate:

dATP,dGTP,dCTP,dTTPtemplate:解開成單鏈的DNA母鏈模板primer:提供3-OH末端使dNTP可以依次聚合enzyme：

a、DNA聚合酶

b、DNA連接酶

c、引物酶

d、解螺旋酶和拓?fù)洚悩?gòu)酶目前三十七頁\總數(shù)五十七頁\編于三點(diǎn)(三)轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄(transcription)生物體以DNA為模板合成RNA的過程。mRNA把遺傳信息從染色體內(nèi)貯存的狀態(tài)轉(zhuǎn)送至胞質(zhì)，作為蛋白質(zhì)合成的直接模板。轉(zhuǎn)錄RNADNA

目前三十八頁\總數(shù)五十七頁\編于三點(diǎn)七、氨基酸蛋白質(zhì)是生物功能的主要載體，而氨基酸是蛋白質(zhì)的構(gòu)件分子。自然界存在的成千上萬種蛋白質(zhì)，在結(jié)構(gòu)和功能上的驚人的多樣性主要由氨基酸的內(nèi)在性質(zhì)造成的。目前三十九頁\總數(shù)五十七頁\編于三點(diǎn)(一)氨基酸的分類:生物體中發(fā)現(xiàn)的氨基酸180多種，大多數(shù)是不參加蛋白質(zhì)組成，這些稱為非蛋白質(zhì)氨基酸。蛋白質(zhì)組成的常見氨基酸或稱基本氨基酸只有20種，稱為蛋白質(zhì)氨基酸。存在某些蛋白質(zhì)的不常見氨基酸都是肽鏈上由常見氨基酸修飾轉(zhuǎn)化而來。目前四十頁\總數(shù)五十七頁\編于三點(diǎn)常見的蛋白質(zhì)氨基酸蘇氨酸ThreonineThrT半胱氨酸CystineCysC蛋氨酸MethionineMetM天冬酰胺AsparagineAsnN谷氨酰胺GlutarnineGlnQ天冬氨酸AsparticacidAspD谷氨酸GlutamicacidGluE賴氨酸LysineLysK精氨酸ArginineArgR組氨酸HistidineHisH中文名稱英文名稱三字母縮寫單字母符號甘氨酸GlycineGlyG丙氨酸AlanineAlaA纈氨酸ValineValV亮氨酸LeucineLeuL異亮氨酸IsoleucineIleI脯氨酸ProlineProP苯丙氨酸PhenylalaninePheF酪氨酸TyrosineTyrY色氨酸TryptophanTrpW絲氨酸SerineSerS中文名稱英文名稱三字母縮寫單字母符號目前四十一頁\總數(shù)五十七頁\編于三點(diǎn)按R基的化學(xué)結(jié)構(gòu)分類

1.脂肪族aa

（1）中性aa

甘氨酸丙氨酸纈氨酸亮氨酸異亮氨酸目前四十二頁\總數(shù)五十七頁\編于三點(diǎn)含羥基或硫aa絲氨酸半胱氨酸蘇氨酸甲硫氨酸目前四十三頁\總數(shù)五十七頁\編于三點(diǎn)胱氨酸由兩個(gè)半胱氨酸通過側(cè)鏈上的-SH基氧化成共價(jià)的二硫鍵連接而成目前四十四頁\總數(shù)五十七頁\編于三點(diǎn)（３）酸性aa及其酰胺

天冬氨酸谷氨酸天冬酰胺谷氨酰胺目前四十五頁\總數(shù)五十七頁\編于三點(diǎn)（４）堿性aa賴氨酸精氨酸目前四十六頁\總數(shù)五十七頁\編于三點(diǎn)２、芳香族aa苯丙氨酸絡(luò)氨酸色氨酸目前四十七頁\總數(shù)五十七頁\編于三點(diǎn)３、雜環(huán)aa

組氨酸脯氨酸目前四十八頁\總數(shù)五十七頁\編于三點(diǎn)(三)氨基酸的酸堿性質(zhì):如果AA在晶體或水中主要以兼性離子（偶極離子)形式存在，不帶電荷的中性分子為數(shù)極少，就很好解釋這個(gè)問題了。靜電吸引＞范德華力兼性離子形式的AA是強(qiáng)極性分子目前四十九頁\總數(shù)五十七頁\編于三點(diǎn)(四)AA的光學(xué)活性和光譜性質(zhì)1.AA的光學(xué)活性和立體化學(xué)

a-氨基酸的a-碳是一個(gè)不對稱原子（除了甘氨酸），因此具有旋光性。也分為兩種構(gòu)型