Ｃhａpteｒ３Ｎucleic Acid
1.Phｙsiｃal ａnd ｃｈemicａl stｒuctuｒｅ of DNA
●Doｕｂlｅ-stranded helｉx
●Majoｒｇｒoｏve aｎｄ minor groove
●Base pairｉng
●Ｔhｅｔwｏsｔrands ａｒe ａｎｔiparallel
● G+C ｃontｅｎt（ｐerｃent Ｇ＋C)
●Ｓatelｌite DNA
Saｔellitｅ DＮAｃonｓｉｓts of ｈigｈｌy repeｔitive DNＡ and is so caｌleｄ beｃauseｒｅｐe ｔｉtionｓ of a sｈｏrt DNＡｓｅquence teｎｄ toｐroduce ａ diffｅｒent freｑueｎcｙ of the nucl ｅotides aｄeｎiｎe， cｙtosiｎe,guａｎiｎe aｎd tｈymｉne, and ｔhus have a diffeｒｅntｄen ｓiｔy ｆｒom bulk DＮA - such that thｅｙｆorｍ a ｓｅｃond or 'ｓaｔelｌｉte＇banｄwheｎｇｅｎomic DNA is ｓeparatｅｄ on ａdensitｙ grａdient.
2. Aｌｔernａtｅ DＮA structｕrｅ
Two baｓｅs hａveｂeeｎ extｒuded ｆｒom baｓe stacking at ｔhe jｕｎctioｎ. Thｅ white line ｇoes fｒoｍphosｐhａｔe ｔo pｈosphａtｅ alｏng the chain. Ｏ is ｓhowｎred, N blue, P yellｏw ａnd C gｒｅｙ．
3. Cirｃuｌａｒａnd suｐerhelicａl ＤNＡ
ＤNA ｃan ａlｓo ｆｏrm a douｂlｅ-strandｅd，ｃovａlentｌy－ｃｌoｓed cｉrcｌｅ．Ｔhese ｃｉｒｃulaｒｍｏleculeｓ are often cｏiled intｏ a supｅｒhelｉx, the ｆｏrmaｔiｏn oｆwｈich is ｃatａlyzｅd by ｅnzyｍes calｌeｄｔoｐoisomerases.
4.Denaturａｔｉon of DNA
Denaｔuｒatioｎ： A tｒaｎsition frｏm thｅ natｉｖｅｔo thｅｄeｎatureｄstate
DNA deｎatｕrａtｉoｎ： aｌso callｅｄDＮA melｔing， is tｈe proｃess bｙ whicｈdoｕblｅ-str ａｎdeｄ DNＡ unwinｄs ａnd separaｔｅs into ｓｉｎgle-ｓtranｄed strandsｔhrｏugh thｅｂreakin ｇ of ｈｙｄrｏgｅｎ boｎding between the ｂases.
Hyperｃhromicitｙ／Hｙperｃhromiｃ eｆfect: the ｓtriking increａｓｅｉｎ aｂsorｂance of DNA (Ａ260) cａｕsed by ｔｈe ｄeｎaturatｉon ｏf ｔｈe doｕbｌｅ－sｔranｄed DNA ｍｏlecule
Ｍelting ｔｅｍpeｒature (Tm) ：ｔhｅｔempｅraturｅ at wｈiｃｈ haｌf ｏf thｅDNＡ strands are in tｈe douｂle－helicａｌ staｔe aｎd ｈalｆ arｅｄｅnatｕｒed． Thｅmelｔinｇｔemperature deｐｅnds ｏｎ boｔh theｌengthｏｆｔhe moｌｅcule, anｄ the speciｆｉc nucｌｅotide seqｕeｎce ｃompositｉon oｆｔhat moleｃule.
Factors Ａｆｆｅｃting Tm
●G－Ｃ coｎtent oｆsａmｐｌe
● reagenｔs thａt increase tｈe ｓolubility of the bases(anｙthing thaｔｄisrｕｐtｓ H-bonds or base sｔackｉng）
●Salt concｅｎtratiｏn
● pH
● Length
5. Rｅnaturaｔion
Strands cａnｂe iｎduｃｅd to renａtｕｒｅ (annｅal) ｕnderｐroper conｄitiｏｎｓ. Facｔors to ｃonsｉｄer:
●Tempｅrａturｅ
● Salt concentratｉon
●ＤNA concentrａtion
● Time
RｅpｅtｉtivｅSequenｃes
●Ｕnique: SｉngｌｅCｏpyＧeneｓ
● Sliｇhｔly repetｉtive (2-10cｏpies)
● Mｉddle reｐeｔitive(10- hunｄrｅds)
--Clｕstered
--Diｓperｓed
● Highly rｅpetitｉve (ｈundｒedｓto milｌions)
--Shｏｒt sequeｎces in ｓａtｅlliｔeＤＮA
－－Sｅquenｃes of nｏrmal length in ｃerｔaｉｎ geｎｅs ｔｈａt exｉst in verｙ laｒge numbｅrｓ
C-vaｌue Parａdox
Ｔherｅ is apparently a lａck of aｓsｏciａｔion between C-value (the aｍoｕnt ｏｆＤNＡpresent iｎｔhｅｈaploid ｇeｎｏmｅｏf ｄiｆｆｅrent orgａnisms ）and the ｄegrｅe oｆoｒｇanismａl ｃompleｘity of ｖａrioｕs mulｔi-cellulａr oｒｇaniｓｍs． Iｎ１9７１, Thoｍas nａmed tｈｉsｐhｅｎoｍenon, “Ｃ-value Paｒaｄoｘ”．
在每一种生物中其单倍体基因组的DNＡ总量是特异的，被称为C值 (CＶａluｅ）。Ｃ值和生物结构或组成的复杂性不一致的现象称为Ｃ值悖论(Ｃ-value paｒadｏx）。
6.Hｙbridization
Hybｒidizatioｎ: the tｅcｈnique whereiｎｒｅnaｔured ＤNＡ is ｆormeｄ from seｐaraｔe siｎgl
ｅ－stｒａnｄeｄｓampｌeｓ.
Heteｒodｕpｌｅxｉｎｇ:renaturaｔｉoｎ coｍbｉned wｉth elｅcｔron ｍｉcrosｃｏpｙｉn a ｐrｏcedｕre allｏｗs tｈe localｉｚation of ｃomｍｏn, ｄistincｔ,anｄｍiｓsing sequｅnces inＤNA. DNA-RNA ｈybridizatiｏｎ (Ｎｏrthern ｈybridization): the use of fｉｌteｒｈybrｉdiｚation to dｅte ｃt sequencｅｃomplementarity between a single strａnd of DNA and an RNA moleｃuｌe.
7. The ｓtｒucturｅ of ＲNA
Tyｐｅs: mRNＡ， tＲＮＡ, ｒＲNA
Distｉncｔｉons:
－riboｓe repｌａcｅｓｄｅoxｙribｏｓe；
- U replaｃｅs Ｔ;
－ Sｉnｇｌe-stranｄed
Coｎformatiｏn: stｅm-ｌｏoｐoｒ hａｉrpｉn
8. Hydｒｏlyｓｉs ｏf nucｌeic ａcid
Tｈe phｏｓphodieｓtｅr bonds of both DＮＡ aｎd RNＡcaｎbｅ bｒokｅn by hydrolｙsiｓ eit ｈｅｒcｈemicaｌly oｒ eｎzｙmatically.
Ribｏｚymes:the RNA enzymeｓ,are able ｔo cleave aｎdｆormｓpecｉfic phｏsphodiesｔer b ｏndｓin ａ mannｅｒ analogouｓ to ｐｒoｔein enzｙｍｅs.
Chaｐｔeｒ6 Ｔhｅgenｅtic ｍateｒiaｌ
Ｔｈe Paｔh to the Wａtsoｎ aｎd CｒiｃｋModel
1928,Griffiｔｈ,tranｓforｍation in pneumｏcｏccｉ（肺炎球菌)
1９44，Ａｖeｒｙ,Ｇriｆｆｉth’s trａnｓfｏrminｇ prｉnciｐle was DNＡ
1950, Cｈａｒｇafｆ，ａ pattｅrn iｎｔhe amoｕnts of ｔｈe foｕr baｓeｓ
１952, Ｈerｓheｙ aｎd Chaｓe, ＤNＡ iｓ the geneｔic mateｒial
１953, Frａnｋlin，thｅｘ-ray picｔure of ＤNA
Ｃhargaｆf’s rule
In the DＮＡｏf all species exａmined， A=T,Ｇ=C
Ｔhｅ total amount of puriｎes (Ａ+G)=pyｒimidineｓ (T+Ｃ) in DNＡ
Tｈe ration of(A＋T)/（G＋C) ｖarｉｅｓfrｏｍｓｐeciｅs ｔo species
DＮA pｒopeｒtieｓ aｎd fｕnｃtiｏns
1.DNAｈａs the abiｌity to storｅｇｅnetiｃ inｆｏrmation, wｈｉch ｃan be expresｓed in the ceｌl aｓ need.
2.Thisｉnｆormaｔion caｎｂe transmittedｔo dａughteｒcｅlls withｍiniｍal ｅrｒｏr. (This proceｓs rｅｑuiｒeｓ complｅｘ enzｙmes aｎd repaiｒ mｅｃhanisｍs.）
3.DNA pｏssessｅs both phｙｓical ａndｃheｍicａｌ stabiliｔy ｓｏ infoｒｍａtｉｏｎ is not lost over loｎｇｐｅrioｄｓoｆｔiｍe(yeａrs）.
4.DNＡ haｓ tｈｅ potentｉａｌ for heritaｂle ｃhanｇe withｏuｔmajor loss of ｐａreｎtal iｎｆoｒmation.
ＤNＡ-ｇｅｎeｔicｍateriａl:Ｄｏuble－stranded ＤNA has evolved as tｈe ｇenetic maｔeｒｉal beｃａusｅ it is espeｃｉally welｌ-suited fｏｒ replicａtｉon,ｒeｐaｉｒ,oｃcasional chａnｇe, a ｎd lｏｎg-tiｍeｓtaｂiｌity.
Gｅnｅ：Ｇenｅs coｎtain all ｔｈe informatｉon fｏｒ thｅ synｔhesis aｎd functioninｇ of ceｌlul ａr compｏnｅnｔs．
Transcrｉptｉｏn:tｈe pｒoｃesｓof sｙnthesiｚinｇ RNA molecules froｍa DNＡ tｅｍｐlａt
ｅ.
Triplets ／ codons：ｔｈe RＮA nuclｅotideｓeqｕeｎce is reａd (oｎ ribosｏｍes) ｉn seqｕential gｒoups of tｈree ｂases.
Ｍｕtａｔion: tｈｅ procｅｓｓ bｙ which a ｂase－seｑｕeｎcｅ chaｎgｅs.
The cｅｎtｒａl dogmａ: DNA maｋeｓ RNA, mａkes proｔeｉｎ.
chaptｅr 7 DNA reｐｌicatioｎ
Sｅmiconseｒｖative repｌiｃatiｏn oｆdoｕｂlｅ-sｔranｄed ＤNA
Ｕntwisting ofｈｉghｌy coｉled DＮA iｓ reｑuiｒed for DＮA rｅplicaｔion
Ｔopoｉsomeｒase Ｔype Ｉ :
?Ｗorkａheａｄ of rｅｐｌｉｃａtinｇ DNA
?Mechaniｓｍ
–Makes ａcut in one ｓtrａnd, pａsses other sｔｒaｎd throｕgh it.Seals ｇap．
–Rｅsulｔ：thｅ DNA ｉs “ｒelaxed” soｍeｗｈat
Gyrase-－ＡＴｙｐe II Topoiｓoｍeras e
–Inｔroｄuｃｅs negａｔive supercoils
–breaｋs bｏth straｎds
–Ｓectioｎｌｏcated ａwaｙ fｒom actual cut is ｔheｎpassed thrｏuｇh ｃut siｔe.
Initｉatioｎof DＮA ｒeplｉcatｉoｎ
?Rｅｐlｉcaiｏn ｉnitｉateｄ aｔｓｐecｉfｉｃ sites:Ｏriｇin ｏｆRｅｐlication(ori) ?ＴｗｏＴypes oｆiniｔiatｉon:
–De ｎｏvｏ–Synｔhｅsis inｉtiatｅd wiｔh RNAｐrimｅrｓ. Mｏst comｍon．
–Covalentｅxtension—synthesisｏf nｅw strａｎｄas ａｎ exｔｅnｓioｎ of anｏld ｓtｒａnd (“Rollｉng Cｉrcle”). Lｉmｉteｄtｏ certain ｖｉruses.
De ｎovo Iｎitiation
?Bｉnｄｉngｔo Orｉ C by DnaA ｐrｏtｅiｎ
?ＯｐenｓＳtrands
?Rｅplｉｃａtioｎ prｏｃeｅdｓbiｄirectionaｌｌｙ
Ｃovalenｔ extｅnsion iｎｉtiａｔioｎ Rｏｌｌiｎg Circle
Uｎwｉnding of DNＡ for repｌicatｉon
Ｈeｌicａsｅ：
?Breaｋs hydroｇeｎ bonds anｄｅlimiｎateｓｈyｄrophobic inｔeractions
?Ｎeeds enerｇｙｓｕpｐlied by ATP
?Ｅncoｄed by the DｎaＢ gene in E．ｃoli
Ｓingｌe-sｔrａnd DＮA ｂｉndｉng pｒoteins(ＳＳB):
Biｎd tｏthe ｅｘpｏsed sｔrands, ｃoat them and blｏck tｈｅｒe-aｎnealｉng ｐｒocess．
Eｌoｎgation oｆ newly sｙnｔｈesized stｒａｎds
1.Tｈｅpolｙmeriｚatｉon reactiｏn aｎd tｈｅｐoｌymerａses
Enzymｅ: poｌｙmerａsｅIＩI
Ｎeeｄｅd: ｓｕbsｔｒａtes,temｐlａtｅ，ｐriｍer
Dｉｒｅｃtiｏn：５’→3’
２.Correcｔing misｍatched basｅs
The 5’－3’ eｘonucｌｅase ａctｉvity of ｐoｌＩat a sｉnｇlｅ-strand breａk(nick) can ocｃｕr
sｉmultaｎｅｏusly wiｔhｐolymerizａtion--－－niｃｋｔraｎslation．
DNＡpolymerａse IIＩconｓistsｏf multiplｅ subunｉts
?Poｌ I ａｎd pol IIＩarｅｂｏｔｈｉnｖｏｌｖedｉn E.coｌi ＤNA replication. Pol III is
the major polymeraｓe.
?Ｂｏtｈｐｏly I aｎd pｏly IＩI ｐossｅｓs a ｐrｏoｆreading ｏｒ eｄｉｔing funｃｔion (３’
-5’ exｏnucleａse aｃtivｉty )．
?The5’－3’ exoｎuｃlｅaseａｃtｉvity of poｌ I at a siｎｇle－strand bｒeaｋ(ｎick)
caｎoccｕrｓｉｍuｌtａｎeｏuｓly with poｌｙmｅrizatiｏn－－－-nick ｔｒanｓlation.
? DＮA ｐolｙmeｒａｓｅIII cｏnsｉsts oｆmulｔipｌe suｂｕｎｉtｓ.
? Aｌｌ knoｗn poｌymｅｒaｓｅｓ can work ｏｎlyｉn the ５’-P → 3’－OHｄｉrecｔi
ｏn.
Pol I aｎd pｏｌ III hａve ｓｏme featuｒeｓｉn cｏｍmｏn:
● 5’－３’ poｌyｍerizａtｉｏn acｔiｖity
Ｔhe ｆour dｅoxynuｃleoside5’-trｉｐｈｏsphatｅｓ
Ａ primer with a freｅ３’－OＨ
A teｍplａtｅ
●３’-5’exonuｃlease acｔiviｔｙ
Anｔiｐａralleｌ DNA strands aｎd diｓcoｎtinuｏus repliｃatｉｏn
?Tｈe two stｒaｎｄs of DNＡｉs aｎtipａｒallel ａｎdｔｈe repliｃａｔｉｏn iｓ discｏ
ntinuoｕs sｙｎthｅｓis.
? A pｒimer iｓｒｅqｕireｄ fｏｒ chain iniｔiatｉｏｎ and two dｉｆｆerenｔ enzymes
(RNA polymeｒaｓe and priｍａsｅ) arｅｋnowｎ to synthesiｚe ｐｒｉmer RNA molｅcules.
DＮA lｉgａｓe jｏiｎｓｐｒecuｒsor fｒaｇｍents ａnd poｌ I ａｓwell aｓ RNaｓｅ H partｉcipates iｎthe rｅmoｖal of prｉmｅr.
ＲNＡ polymerase: iｎitiaｔｉon of ｌeadiｎg-ｓtraｎd sｙnthｅsis
Ｐｒimase: ｓynthｅsis of ｐrｉmｅｒs for laggｉｎg-ｓtｒand
Ｐrｉmosoｍe:helicasｅ／primａse coｍｐｌex
Pol I：ｒｅｍｏval of tｈe primeｒ andｒeplacemenｔ of DNA
ＤNＡｌｉgａse：ｊoiｎing theｆｒagment (ｇap sｅaled)
Ｔhe complete DNA repｌicatｉｏn sysｔem
Bｉｄiｒｅctioｎａl replication speeｄｓ uｐ DNA syｎｔｈesis
Ｒｅplication of euｋarｙｏtic chromosomes
1.Eukaryotes hａveｍore ａnd larｇe cｈroｍoｓｏmｅs.
2.Eｕkaryotic rｅplｉcatioｎ may requｉrｅａs ｍuｃｈａｓ6-8 hoｕrs fｏr complｅtｉｏn v
ｅrsus thｅ40mｉｎutesｎeｅded by E.cｏlｉ.
3.Tｈeｒe are mｕltｉple, ｒather than a ｓiｎｇle,rｅplicａtｉon ｏriginｓａlong eｕkａryoｔi
ｃ cｈｒomosomeｓ.They are spaced about20kb aｐart.
4.Eukaryotic ＤNA rｅplication is ａt the rateｏｆabｏut1０-1０0nucｌeotides peｒｓ
econd as ｏpｐosed to the ｐｒokaryｏtic rate ｏｆabout １５０0 nｕcleotiｄeｓ pｅｒ
second.
5.Aｔ least fiｖe typｅs of ＤNA polymerasｅs havｅ beｅｎ fｏunｄ in eukaryotｉc ｃelｌs.
真生物DＮA的复制有DNA聚合酶及多种蛋白质因子参与，DNA聚合酶也有多种类型。其中DN Ａ Polα及DNＡPｏｌδ在细胞核内ＤＮA的复制中起主要作用。DＮA Polδ催化前导链及滞后链的合
成,是主要负责DＮA复制的酶。DＮA Polα的功能主要是引物合成。ＤNＡPolγ是线粒体中的复制酶。
Chaptｅｒ8 Tｒanｓcrｉpｔｉon
1. Eｎzymaｔｉc syntｈesｉs ｏf ＲNA
E. ＣｏliＲNＡ pｏlｙmｅｒasｅ
Holoenzyme:
ｃｏre enｚymｅ: α2ββ’ω
σfactｏr
(1)Bｉｎding oｆ RNA ｐol to a teｍplate at spｅｃific sｉtｅ
(2)Iｎitiation
(3) Chａin elonｇatiｏn
（4）Ｃhain teｒmｉnation anｄ rｅlｅase
２.Ｔrａnscrｉｐｔion sigｎaｌs
In pｒoｋａrｙｏteｓ, the proｍｏｔer ｃonsistｓｏf ｔwo short sｅquences ａt -10ａnd －35 posi ｔｉoｎs upsｔｒeam frｏm the traｎscrｉptｉonｓtart ｓite．
●the -10 eｌeｍent :Ｐribnow box， usｕａlly consistｓＴＡTAＡＴ, ｉsａbsoｌｕtｅly essen
ｔial tｏｓtａrｔ tranｓcrｉptｉon in pｒｏｋaryｏtes.
●the －３5elemｅnｔ :usuａlｌy consｉsｔs ｏｆ TTGＡＣＡ. Itｓ preｓence allｏwｓ a ve
ｒｙｈigh ｔransｃription ratｅ.
In prｏｋaｒyotｅs：
Ｉn eｕkａrｙoｔeｓ:
Ｔeｒｍinatioｎ
Ｔerminatioｎ ofＲNAｓynｔhesiｓoccｕｒs ａt sｐecｉfiｃｂase-ｓeqｕｅnces ｉn the DN Ａ mｏlｅｃuｌｅ, calｌｅｄ tｅrｍinaｔors.
?Intｒinｓｉc terminators: rｈo－iｎｄepｅndｅｎt tｅrｍinatoｒs, thｅ tｅｒmination sequences allow RNＡｐｏｌymeraｓe tｏ terminate eloｎgaｔion spｏntaneouｓｌｙ.
? rhｏ-dependeｎt teｒｍinatorｓ:ｉｔis depｅnｄeｎt oｎ a speｃiｆｉc ｐroteｉｎcall ｅd a ｒho ｆactor．
Intｒinsic Termination
?ＲNＡ poｌ passes over ｉnverｔｅd reｐeats
?Haiｒpins begin toｆorm in the ｔransｃript
?Poly-U:ｐoly-A sｔｒetcｈmelｔs
? RNA poｌ and transｃript fall off
Rｈo: Meｃhａｎism
?Rhoｂiｎds to transｃript aｔｒloading site (up stｒeam ｏf tｅｒmiｎａｔor)
?Ｈairpin formｓ， poｌ sｔalｌs
?Rhｏ helicase rｅleases traｎｓｃｒｉpt anｄ causes terminatiｏn
3.Ｃlaｓses of RＮA mｏｌecules
Meｓsenger RNA：shoｒｔｌifetiｍｅ
Rｉｂoｓomａl ＲNＡ
Ｔraｎsｆer RＮＡ
cｉsｔｒon： a DNＡ seｇment cｏrrespondｉng tｏone ｐｏlｙｐeptｉｄe chain pｌus the ｓtarｔａｎd stｏp sｉgｎals
moｎocisｔｒonic mＲNA:an mＲNA encodiｎg a single ｐolypeptiｄｅ
pｏｌｙｃｉstronic mRNA: an mRNA encｏdiｎg several differｅnt polypeptidｅ chaiｎs
RNAｐrｏceｓsingｉs to geｎeｒate a ｍatｕre mＲNＡ (for protein ｇenes） or a functional t ＲＮＡ or rＲNＡ fｒom tｈe prｉmary tranｓcrｉpt.
Ｐｒoｃessｉｎｇof pre－mRNＡ inｖoｌves ｔhe followingｓtepｓ：
Ｃaｐpinｇ:adｄ 7-methylguanylａtｅ（m７G)tｏ thｅ5＇ end.
Pｏlyadenylａtion: add ａｐoｌy－A tａｉl to tｈe 3' ｅnｄ.
Spliｃinｇ： rｅmｏve inｔrons and ｊoin exonｓ.
In soｍｅ caseｓ，ＲＮA editing is alｓｏｉｎvolｖeｄ.
Ｐｒocesｓiｎg of pｒe－ｒRＮA anｄpre-tＲNA:
The newly transcribｅd ｐre－rRＮA iｓａ clusteｒｏf three rRＮAs: 18S，５.８Ｓ anｄ 28S iｎｍaｍmａｌs．They muｓt bｅ separatｅｄｔｏｂeｃｏme fuｎcｔiｏnal. Pre-ｒRＮＡ is sｙntｈｅsizedｉn the nuｃlｅolus（核仁）. The ｓnRNA，aｎd their asｓoｃiated ｐｒotｅins in the nｕcleoｌus are involveｄ in the cleavaｇe of theｐre-rRNＡ．
５S rＲNA ｉｓsyｎthesizｅd in ｔhｅ nucleoｐlaｓm. Iｔ dｏes not rｅｑuｉｒe ａnｙpr ｏcessing. Aftｅr 5S rＲNA ｉsｓynｔｈeｓized,ｉt ｗｉll combine wｉtｈ 28S and ５．8S
rRNＡs， fｏrmiｎｇｔｈe large sｕbunit oｆtｈｅ ribosｏme.
Pｒｅ-tRNA ｒｅｑuireｓextensive processinｇto becｏme a fuｎctｉoｎal tRNＡ. Four types o ｆ mｏdiｆｉcaｔions ａre invoｌved:
? Remｏｖｉng anｅxtra segｍeｎt （～１6nucleotiｄeｓ） at thｅ５' end ｂｙ RNase Ｐ．?Ｒemoving ａn ｉｎtｒon (~１4 nucleｏtidｅｓ）ｉｎｔｈe ａnticodon loop by sｐｌici ｎg.
? Reｐｌacinｇ tｗo U resiｄues ａｔthe３'enｄ by CＣA, ｗｈｉch is fｏund in all mａture tRNＡs.
? Mｏｄｉfying some reｓidｕes ｔｏchａracｔeristic bａｓes, ｅ.ｇ.,ｉnoｓiｎe（次黄嘌呤), ｄihyｄrouｒｉdine anｄpseｕdouridiｎe.
4.Ｔrａnscription ｉｎ eukaｒyotes
5nｏtableｄiｆｆerｅnces:
● 3 cｌasses ｏf RNA pol for diｆfｅｒｅnt cｌａsｓｅs of RNA
● mRNＡmoｌecｕles aｒe loｎg ｌiveｄ
●Ｂｏth ｔhe ５’ and3’ endａre mｏdｉfiｅd
●Ｉntrons are eｘｃiｓed aｎd fraｇmeｎts ａreｒｅjoｉned in mＲＮA ｐrocessｉng
● All eukarｙotiｃｍRNA ａｒｅ monoｃistroｎiｃ
Ｉnitiation of ｔraｎscriｐｔion in eukａryoteｓ
TATA box: -２９
Upstrｅａm aｃtivaｔion sites
enhａnceｒs
●Traｎscriｐtｉon ｆactｏrs
A transcripｔion factor
ｉs a protein tｈat bｉndｓ tｏｓｐecifｉc sｅｑuｅnｃｅｓ of DNA anｄ
geneｒａlly ｉncrｅaｓe ｔheｔrａnsｃripｔion fromｖｉcinａl ｐromｏters.
Ｔｒanscrｉption ｆactorｓｐerform this functｉoｎ aｌone, ｏr wｉｔｈ oｔｈer pｒoteｉnｓin ａcoｍplｅｘ， by prｏｍoｔing(ａs aｎ activator), oｒ blockiｎｇ(as a repreｓsor） theｒecrｕi ｔｍenｔof RNA polymerase to spｅcific gｅnｅｓ.
Ovｅｒviｅw of thｅmＲNＡｍatuｒation sｔｅps
Thrｅe typeｓ of ＲNA ｐolymeｒases funcｔion ｉn eｕｋaｒyｏｔeｓ
Ｃｌasｓ I Ｃlａss IＩＣｌａss IＩI
Locatｉｏｎ: Nuｃlｅｏｌuｓ
(核仁）
Nucleoplaｓm
（核质)
Nucｌｅｏｐlasm
（核质)
Product: rRNＡmRNＡtRＮA 5S RＮＡ
Cappｉng mRＮA
?5’cap is ａreｖersed gｕaｎoｓine rｅｓｉdue so there is a５’-５’ linkage ｂetｗｅen t ｈｅｃａｐ and the firｓｔ sugar in ｔhe mＲNA．
?Guａnosｉnｅ cap is meｔhyｌａｔed.
?Firsｔ and secｏnd ｎｕcleosidｅs iｎｍRNA mａy be methyｌateｄ
?Ｔhe fｕｎcｔion of 5’cap
Ｐolｙａdenylａｔｉoｎat the3＇ eｎd
Ｔhｅ major siｇnal foｒtｈｅ 3' clｅavagｅis ｔhｅsequencｅAAＵAAA. Cleavage occuｒs at 10-２5 nucleotides downstrｅam from ｔheｓpｅciｆiｃ seqｕeｎce. A second siｇnal iｓ located aboｕｔ5０ nｕcｌeotｉdｅs dowｎstｒeam from ｔhe cｌeａvａge site. This signal is a GU－ric ｈ or U-rich regｉon.
Polyadeｎｙlａtion
?Poｌyadｅnylation occｕｒs on ｔhe 3’end ofｖirtｕalｌy all ｅukaryoｔｉc ｍRNAs.
?Ocｃuｒs afｔer caｐｐing
?Ｃａtalyzed by pｏlyadenyｌate pｏlymerasｅ
?Pｏlｙadｅｎylatioｎ aｓsｏciaｔed with mRNＡ half-life
?Hｉsｔones not ｐoｌyadenylated
Ｅukaｒｙｏtｉc ｐｒiｍary transｃｒiｐtｓcontaiｎｉnterveniｎg ｓeqｕeｎcｅs (iｎtr ｏｎs)
Ｉntrons:Ｕntranｓlated iｎｔervｅnｉng seｑuences ｉn theｐrimary traｎsｃriptｓｏf highｅr ｅｕkａryｏtes
Ｅｘons: Trａnｓlated seｑｕenｃes
ＲNA splicｉｎｇ ( Process ）：ｔｈｅ exｃisioｎ of tｈｅ intronｓaｎd the ｆｏrmatioｎ ofｔhe final ｍＲＮA mｏlｅculｅs by joiｎiｎgｏｆ tｈe exｏns
hｎＲＮA (hｅｔｅｒogｅｎｅous nucleaｒ RNA）:ｔhｅ precｕrｓｏr aｎｄparｔiaｌly pｒｏcesｓed mRNA molecules
Ｓplice Site Reｃogｎｉｔion:
?Ｉｎtrons coｎtaｉn invarianｔ 5’-GＵanｄ3’－AGｓequeｎces at theiｒｂorｄｅrs (G Ｕ－AG Rule)
?Recogniｚed ｂyｓmall nuclear rｉbonucleoprotein particles(snRNPs) thａt ｃatalyｚe t ｈe cuttinｇ anｄ splｉcing reaｃtiｏns．
?Ｉnternal intron sequeｎces aｒe highlｙ varｉable even bｅtween closely rｅlatｅｄｈomolｏgｏuｓgeｎes.
?Altｅrnａtive ｓpliciｎｇａlloｗｓ difｆerentｐrｏteins froｍ a ｓingle ｏrigiｎaｌ traｎsｃript
Ｔｈeｒｅ arｅ 3 clａsses ofｓｐlicｉng mechaｎisms:
? snRNＰ reｑuiriｎｇ
?self-ｓｐliciｎg: gｒｏup I ａｎｄII, tｗo tｒansestｅrｉｆicａtioｎ reａctions that aｒｅ s ｅlｆ-cataｌｙzing
?ｔRＮA
Sｐliｃｉng Overvieｗ
●Ｏｃcurs iｎ the nｕcleus
●Splｉｃｉｎｇ occurs on spliceosomｅs cｏｎsｉst of small nucｌearｒibｏnuclｅoprotｅins (ｓ
nRNPｓ) on sｐlice sitｅ
●ｓｎＲNPs contain small ｎｕcｌeaｒＲNA (sｎＲNA)and ｍａny tｙpes of snRNA hａvｅ
different fuｎctioｎs ｉn ｔhe sｐｌｉｃｉnｇ proｃeｓs
snoRNA:核仁小分子RNA，smaｌl nuclｅoｌarＲNA，在核仁中存在的一类小的RＮＡ,主要为指导ｒR ＮA或ｓnRＮA中特异位点２’-O-核糖甲基化修饰，假尿嘧啶化修饰，或作为分子伴侣参与靶标RNA高级结构的形成,如在核糖体ＲNA的加工过程中起作用。
在剪接过程中,剪接装置中的各种snRＮA间以及snＲNA与底物间的碱基配对相互作用是非常重要的,这些
作用可引起结构的变化以利于剪接的进行，使参与反应的基团处于合适的位置，并可能产生具有催化作用的活性中心。
自我剪接和借助于剪接体的mRNＡ剪接之间的区别是mRNA剪接依赖于核内小核糖核蛋白snＲNP，snＲＮP是由核内小ＲＮA（ｓnＲNA）和相关蛋白组成的。
存在5种snRNP:U1snＲNP,U2 snRNP,Ｕ５ｓnRNP和U4/U6 snRＮP，它们与内含子形成剪接体(spｌiceosome)。
Group I ｉntroｎ splｉcing mechａniｓm (nｏｌａrｉat fｏrｍed):
Ｇrｏup II ｓｐｌicing meｃhaｎism:
tRNAs: sｐlｉcｉng rｅaｃtion requiｒｅs AＴP aｎd aｎｅndonuclｅａse．Ｔhe endonucｌeasｅｃ
lｅaｖes the phｏｓphodiesｔer bｏnｄs ａｔ botｈ eｎdsｏｆ the ｉｎtron aｎd the two ｅxonｓare joｉned by a mechanｉsm similａｒto the DNA ligation reacｔiｏn
５．Ｍeａns of studyinｇｉntracellular RNA
A Southｅrn ｂｌot is a meｔhoｄｒｏｕtinelｙuseｄｉn mｏlecuｌaｒ biｏlｏgｙｔo cｈeck foｒ tｈe pｒｅsｅnｃe of a DNA seｑuence in a ＤＮA samｐlｅ. Sｏutｈｅrｎ bloｔting cｏｍbi ｎeｓ aｇarose gel elｅcｔｒoｐhoreｓis ｆｏｒｓｉze sｅpａratioｎ ofＤNＡwiｔh mｅthoｄs tｏ transｆer thｅ sizｅ-separated DNA tｏ a ｆiｌteｒｍｅmbｒanｅ foｒ proｂｅ hybriｄｉｚａtion. Ｔheｍethod is namｅd after ｉts iｎｖentoｒ, ｔｈe Ｂritish ｂiｏlogist Eｄwｉn Soｕthｅrn.Ｏther blottｉｎg methｏds (northern bｌｏt， westｅｒn blot) tｈat empｌoy simｉｌar pｒｉncｉples, but usiｎg RNA oｒ pｒoｔｅin, haｖe laｔer bｅｅn nameｄ in refereｎce ｔo Southern'ｓｎａme. As the tｅｃhｎique waｓ eponymouｓlｙ named, Southｅｒn ｂlot ｓhouｌd ｂｅｃaｐｉtaliｚed, ｗhereaｓ nｏrthern aｎd ｗeｓterｎ bloｔs shoｕlｄnｏt．
将待检测的DNA分子用/不用限制性内切酶消化后,通过琼脂糖凝胶电泳进行分离,继而将其变性并按其在凝胶中的位置转移到硝酸纤维素薄膜或尼龙膜上,固定后再与同位素或其它标记物标记的DNA或ＲＮA探针进行反应。如果待检物中含有与探针互补的序列，则二者通过碱基互补的原理进行结合,游离探针洗涤后用自显影或其它合适的技术进行检测,从而显示出待检的片段及其相对大小。
Southｅｒn bloｔ是分析DNA的杂交技术,Ｎortheｒnｂlot是分析RNA的,而Western bｌot是分析蛋白质的?Sｏｕthern 和Nｏｒtherin原理基本相同，都是利用ＤNA或RＮＡ的复性过程,但过程上也有区别,主要是
Soｕtｈerｎ是先电泳后变性,而Norｔhern是先变性后电泳；
Southeｒn是碱变性,而Noｒtheｒn采用甲醛、乙二醛、二甲基亚砜等变性，因为采用碱变性会导致RNA
水解
RＮA的特点
?Ｔ→Ｕ
?核糖
?单链
?核酶
RＮA的转录合成从化学角度来讲类似于DNA的复制,多核苷酸链的合成都是以5’→3’的方向,在3’-OH末端与加入的核苷酸磷酸二酯键，但是由于复制和转录的目的不同，转录又具有其特点：?对于一个基因组来说,转录只发生在一部分基因,而且每个基因的转录都受到相对独立的控制
?转录是不对称的
?转录时不需要引物，而且RＮA链的合成是连续的
模板识别中真核与原核的不同
真核生物ＲＮＡ聚合酶不能直接识别基因的启动子区，需要转录调控因子按特定顺序结合于启动子上，RＮA聚合酶才能与之结合形成前起始复合物。
转录作用是RNA聚合酶催化的DＮＡ指导的ＲNA合成作用。反应是以DNA为模板,以四种三磷酸核苷(ＮTP)即AＴP、GTＰ、CTP及UTP为原料,各种核苷酸之间的3′、5′磷酸二酯键相连进行的聚合反应。合成反应的方向为5′→３′。反应体系中还有Mg２+、Mn2＋等参与,反应中不需要引物参与。碱基互补原则为A-U、Ｇ－C,在ＲNA中Ｕ替代Ｔ与Ａ配对。
RNA聚合酶缺乏3’→5’外切酶活性,所以没有校正功能。
RNＡ聚合酶
大肠杆菌RNA聚合酶由五个亚基组成,为二个α,一个β,一个β′和一个σ因子,α2ββ′四个亚基组成核心酶，加上σ因子后成为全酶。σ因子与核心酶的结合不紧密,容易脱落。RNA聚合酶β亚基和β′亚基是酶的活性中心。α亚基可能与核心酶的组装及启动子识别有关。σ因子负责模板链的选择和识别ＤＮA模板上转录的起始部位。
●σ因子可以提高RＮＡ聚合酶对启动子区的亲和力,降低RNA聚合酶对非专一性位点的亲和力
●不同的σ因子识别不同的启动子，调控不同基因转录的起始
●σ因子的释放表明转录起始的终止,酶－DNA－RNA形成稳定复合物，转录进入延伸期
原核生物RNA聚合酶的几个特点:
①聚合速度比DNA复制的聚合反应速率要慢;
②缺乏３′→5′外切酶活性,无校对功能，ＲＮA合成的错误率比DNＡ复制高很多;
③原核生物RNA聚合酶的活性可以被利福霉素及利福平所抑制，这是由于它们可以和RＮA聚合酶的β亚基相结合，而影响到酶的作用。
启动子（proｍoｔer, P）是位于结构基因5’端上游区的能被RNA聚合酶识别、结合并启动基因转录的一段DNA序列。
启动子的结构影响了它与RNA聚合酶的亲和力,从而影响了基因表达的水平。
转录单元是从启动子开始至终止子结束的DＮA序列。
转录起点是指与新生ＲNA链第一个核苷酸相对应DNA链上的碱基,通常为一个嘌呤。
原核生物mRNA的特征
?半衰期短
?以多顺反子形式存在
? 5‘端无帽子结构，3’端没有或只有较短的polyＡ结构
真核生物ｍRNＡ的特征
?半衰期长
?5‘端具有帽子结构
?大多数具有polyA尾巴
?具有内含子结构
?为单顺反子形式
真核生物RNＡ的转录与原核生物RNA的转录过程在总体上基本相同，但其过程要复杂得多,主要有以下几点不同。?⒈真核生物ＲNＡ的转录是在细胞核内进行的，而蛋白质的合成则是在细胞质内进行的。所以，RＮA转录后首先必须从核内运输到细胞质内，才能指导蛋白质的合成。?⒉真核生物一个ｍＲNＡ分子一般只含有一个基因,原核生物的一个mRＮA分子通常含有多个基因,而除少数较低等真核生物外,一个mＲNA分子一般只含有一个基因，编码一条多态链。
一、质粒DNA提取及琼脂糖凝胶电泳 （一）碱变性法提取质粒DNA 质粒(Plasmid) 是细菌染色体外能自身独立复制的双股环状DNA。带有遗传信息，可赋予细菌某些新的表型。将质粒指纹图谱分析方法、质粒DNA探针技术及检测质粒的PCR技术用于临床感染性疾病的诊断和流行病学调查已成为现实。质粒作为载体在基因工程中起着重要的作用。 分离和纯化质粒DNA的方法很多,但这些方法基本包括三个步骤：即细菌的培养和质粒DNA的扩增，细菌菌体的裂解; 质粒DNA的提取与纯化。 本实验学习用碱变性方法提取质粒DNA。 【原理】 细菌培养物加入SDS和NaOH 碱性溶液处理后，菌体裂解，可使细菌的质粒DNA、染色体DNA和RNA 一起从细胞内释放出来，经琼脂糖凝胶电泳，因各种核酸分子的迁移率不同将上述核酸分成不同的带。用溴化乙锭（EB）染色后，在紫外线灯下可看到各种核酸带发出的荧光。根据荧光的位置，可区分不同的核酸带。 【材料】 1．菌株E.coli JM109（pUC19），E.coli RRI（pBR322） 2．试剂溶液Ⅰ( 50 mM葡萄糖, 25 mM Tris.Hcl PH 8.0, 10 mM EDTA) 溶液II ( 0.2 N NaOH，1%SDS) 用前新配制 溶液III ( 5 mM KAc溶液PH4.8) TE缓冲液(10mMTris.Hcl ,1mMEDTA PH8.0) LB液体培养基( 胰蛋白胨10g,，酵母粉5g, Nacl 10g. 加蒸馏水溶解，用NaOH调PH 至7.5，加水至1000 ml,15磅高压灭菌15分钟)。 【方法】 1．接种细菌于5ml LB液体培养基中，370C培养过夜。 2．3000 rpm/min,离心15min，弃上清。加入100ul 溶液1悬起细菌沉淀。 3．加入200ul前新配制的溶液II ，颠倒EP管5次混合均匀，置冰浴2min。 4．加入150ul溶液III温和地混匀，12000 rpm/min,离心5min。 5．吸取上清清亮裂解液放入另一新EP 管中，加等体积酚-氯仿-异戊醇抽提2次，12000 rpm/min,离心2min。（若不做酶切，此步可省略）吸取上清放入另一新EP 管中，加入二倍体积的冷乙醇，12000 rpm/min,离心10min。 6．弃乙醇，干燥后用30ul TE缓冲液洗下核酸，待电泳检测。 （二）琼脂糖凝胶电泳 琼脂糖凝胶电泳技术（Agarose gel electroghoresis）是分离、鉴定和提纯DNA片断的有效方法。凝胶分辨率决定于使用材料的浓度，并由此决定凝胶的孔径。琼脂糖凝胶可分辩0.1~6.0kb的双链DNA片段。琼脂糖凝胶电泳是一个电场作用。它首先利用琼脂糖的分子筛效应，此外，在弱碱性条件下，DNA分子带负电荷，从负极向正极移动。根据DNA分子大小、结构及所带电荷的不同，它们以不同的速率通过介质运动而相互分离。借助溴化乙锭（EB）能与双链DNA结合的作用，利用EB染色，并通过紫外线激发即可观察被分离DNA片段的位置。 【材料】 1．琼脂糖、10×TAE电泳缓冲液（40m MTris ,20 mM NaAc,1mM EDTA PH8.0） 2．载体缓冲液（0.25%溴酚蓝，30%甘油）、溴化乙锭水溶液（10mg/ml ） 3．凝胶槽、电泳仪 【方法】 1．取琼脂糖0.9g，加入100ml 1x TAE电泳缓冲液于250ml烧瓶中，1000C加热溶解。 2．平衡凝胶槽，放好两侧挡板，调节好梳子与底板的距离（一般高出底板0.5~1mm）。 3．铺板：在溶解好的凝胶中加入终浓度为0.5ug/ml 的溴化乙锭水溶液，轻轻混匀，待冷至500C左右倒入凝胶槽，胶厚一般为5~8mm。 4．待胶彻底凝固后，去掉两侧挡板，将凝胶放入盛有电泳液的槽中（加样孔朝向负极端，DNA由负极向正极移动），使液面高出凝胶2~3mm，小心拔出梳子。 5．DNA 样品与载体缓冲液5：1混合并加入凹孔中（样品不可溢出）。
现代分子生物学 复习提纲 第一章绪论 第一节分子生物学的基本含义及主要研究内容 1 分子生物学Molecular Biology的基本含义 ?广义的分子生物学：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，从分子水平阐明生命现象和生物学规律。 ?狭义的分子生物学：偏重于核酸（基因）的分子生物学，主要研究基因或DNA的复制、转录、表达和调控 等过程，也涉及与这些过程相关的蛋白质和酶的结构与功能的研究。 1.1 分子生物学的三大原则 1) 构成生物大分子的单体是相同的 2) 生物遗传信息表达的中心法则相同 3) 生物大分子单体的排列（核苷酸、氨基酸）的不同 1.3 分子生物学的研究内容 ●DNA重组技术（基因工程） ●基因的表达调控 ●生物大分子的结构和功能研究(结构分子生物学） ●基因组、功能基因组与生物信息学研究 第二节分子生物学发展简史 1 准备和酝酿阶段 ?时间：19世纪后期到20世纪50年代初。 ?确定了生物遗传的物质基础是DNA。 DNA是遗传物质的证明实验一：肺炎双球菌转化实验 DNA是遗传物质的证明实验二：噬菌体感染大肠杆菌实验 RNA也是重要的遗传物质-----烟草花叶病毒的感染和繁殖过程 2 建立和发展阶段 ?1953年Watson和Crick的DNA双螺旋结构模型作为现代分子生物学诞生的里程碑。 ?主要进展包括： ?遗传信息传递中心法则的建立 3 发展阶段 ?基因工程技术作为新的里程碑，标志着人类深入认识生命本质并能动改造生命的新时期开始。 ? 第三节分子生物学与其他学科的关系 思考 ?证明DNA是遗传物质的实验有哪些？ ?分子生物学的主要研究内容。 ?列举5～10位获诺贝尔奖的科学家，简要说明其贡献。
现代分子生物学总结(朱玉贤、最新版)
一、绪论 两个经典实验 1、肺炎球菌在老鼠体内的毒性实验：先将光滑型致病菌（S型）烧煮杀活性以后、以及活的粗糙型细菌（R型）分别侵染小鼠发现这些细菌自然丧失了治病能力；当他们将经烧煮杀死的S型细菌和活的R型细菌混合再感染小鼠时，实验小鼠每次都死亡。解剖死鼠，发现有大量活的S型细菌。实验表明，死细菌DNA 进行了可遗传的转化，从而导致小鼠死亡。 2、T2噬菌体感染大肠杆菌：当细菌培养基中分别带有35S或32P标记的氨基酸或核苷酸，子代噬菌体就相应含有35S标记的蛋白质或32P标记的核酸。分别用这些噬菌体感染没有放射性标记的细菌，经过1~2个噬菌体DNA 复制周期后进行检测，子代噬菌体中几乎不含带35S标记的蛋白质，但含30%以上的32P 标记。说明在噬菌体传代过程中发挥作用的可能是DNA而不是蛋白质。 基因的概念：基因是产生一条多肽链或功能RNA分子所必需的全部核苷酸序列。
二、染色体与DNA 嘌呤嘧啶 腺嘌呤鸟嘌呤胞嘧啶尿嘧啶胸腺嘧啶 染色体 性质：1、分子结构相对稳定；2、能够自我复制，使亲、子代之间保持连续性；3、能指导蛋白质的合成，从而控制生命过程；4、能产生可遗传的变异。 组蛋白一般特性：1、进化上极端保守，特别是H3、H4；2、无组织特异性；3、肽链上氨基酸分布的不对称性；4、存在较普遍的修饰作用；5、富含赖氨酸的组蛋白H5 非组蛋白：HMG蛋白；DNA结合蛋白；A24非组蛋白
真核生物基因组DNA 真核细胞基因组最大特点是它含有大量的重复序列，而且功能DNA序列大多被不编码蛋白质的非功能蛋白质所隔开。人们把一种生物单倍体基因组DNA的总量称为C值，在真核生物中C 值一般是随着生物进化而增加的，高等生物的C 值一般大于低等动物，但某些两栖类的C值甚至比哺乳动物还大，这就是著名的C值反常现象。真核细胞DNA序列可被分为3类：不重复序列、中度重复序列、高度重复序列。 真核生物基因组的特点：1、真核生物基因组庞大，一般都远大于原核生物的基因组；2、真核基因组存在大量的的重复序列；3、真核基因组的大部分为非编码序列，占整个基因组序列的90%以上，这是真核生物与细菌和病毒之间的最主要的区别；4、真核基因组的转录产物为单顺反之；5、真核基因组是断裂基因，有内含子结构；6、真核基因组存在大量的顺式元件，包括启动子、增强子、沉默子等；7、真核基因组中存在大量的DNA多态性；8、真核基因组具有端粒结构。
电子科技大学 2016年攻读硕士学位研究生入学考试试题 考试科目：613 分子生物学 注：所有答案必须写在答题纸上，写在试卷或草稿纸上均无效。 一、名词解释（30分，每题3分） 1、冈崎片段 2、氨酰tRNA 3、多顺反子mRNA 4、BLAST 5、DNA复性 6、反密码子 7、增强子8、CpG岛 9、外显子10、移码突变 二、填空题（30分，每空1分） 1、大肠杆菌染色体的分子质量大约是2.5X109 Da，核苷酸的平均分子质量是330 Da，两个 邻近核苷酸对之间的距离是0.34 nm，可推算大肠杆菌染色体分子大约长nm。 2、DNA甲基化后将基因的转录。 3、从Bacillus globigii里分离出来的第2种限制性内切酶应命名为。 4、某双链DNA分子中，A的含量为15%，则C的含量是。 5、大肠杆菌基因组大小4.6x106 bp，用限制性内切酶Eco RI (GAA TTC) 对其基因组进行酶切 消化，理论上可以产生个DNA片段。 6、RNA生物合成中，RNA聚合酶的活性需要模板，原料是。 7、是一类具有催化活性的RNA分子。 8、能形成DNA—RNA杂交分子的生物合成过程有、，形成的分子基础 是。 9、克隆来自人基因组约500kb长的DNA片段，最佳载体是。 10、PCR全称，通过多次重复、和三个过程，在体外获得大量目 的DNA片段。典型的PCR反应体系包括、、、、缓冲液和Mg2+等物质。 11、体内DNA复制一般以为引物，复制方向，催化引物合成的酶称为。 12、癌基因可分为、两大类。 13、大肠杆菌在进行错配修复时，以作为识别子、母链的标记，而参与修复合成的DNA 聚合酶是。 14、三个DNA片段A、D1和D2分别置于一个FIN2启动子控制的新霉素抗性基因的不同位 置上，如下图左所示；质粒分别转染小鼠肾细胞系，所得细胞克隆在含有G418的培养基
中外微生物学史上着名的十大人物 XX （生物制药二班生命科学学院黑龙江大学哈尔滨 150080） 摘要：在浩瀚的历史长河中，有这么一群人，不断地探索着这个神奇的世界，让我们知道这个世界上还有我们肉眼看不到的生物，我们永远不会忘记他们所作的贡献。 关键词：微生物学发展史；十大人物；生平事迹； Ten Public Figures in History of Microbiology at Home and Abroad XX (The 2th class of Biological Pharmaceutics,College of Life, Science,Heilongjiang University, Harbin, 150080) Abstract: In the vast history, so a group of people, constantly exploring the magical world, let us know in this world and our invisible creatures, we will never forget their contributions. Key words: the history of microbiology; ten public figures; life story and contributions; 自古以来，人类在日常生活和生产实践中，已经觉察到微生物的生命活动及其所发生的作用。在留下来的石刻上，记有酿酒的操作过程。中国在时期，就已经利用微生物分解有机物质的作用，进行沤粪积肥。但到17世纪中叶，微生物学的研究才取得重大进展。此后，欧洲涌现出一批又一批伟大的微生物学家。19世纪末，随着欧洲建立的一些细菌培养技术被教会医院的引入应用，中国人开始逐步了解微生物学，一大批学者投入微生物学的研究并取得了显着成就。 1673年，有个名叫列文虎克（Antoni van Leeuwenhoek，1632-1723）的荷兰人用自己制造的显微镜观察到了被他称为“小动物”的微生物世界。他给英国皇家学会写了许多信，介绍他的观察结果，他发现了杆菌、球菌和原生动物，表明他实实在在看到并记录了一类从前没有人看到过的微小生命。因为这个伟大的发现，他当上了英国皇家学会的会员。所以今天我们把列文虎克看成是微生物学的开山祖。不过，在列文虎克发现微生物后差不多过了200年，人们对微生物的认识还仅仅停留在对它们的形态进行描述上，并不知道原来是这些微小生命的生理活动对人类健康和生产实践有那样的重要关系。虽然他活着的时候就看到人们承认了他的发现，但等到100多年以后，当人们在用效率更高的显微镜重新观察列文虎克描述的形形色色的“小动物”，并知道他们会引起人类严重疾病和产生许多有用物质时，才真正认识到列文虎克对人类认识世界所作出的伟大贡献。 路易斯-巴斯德（Louis Pas-teur，1822—1895）是法国微生物学家、化学家，近代微生物学的奠基人。像牛顿开辟出经典力学一样，巴斯德开辟了微生物领域，他也是一位科学巨人。巴斯德一生进行了多项探索性的研究，取得了重大成果，是19世纪最有成就的科学家之一。他用一生的精力证明了三个科学
第一章绪论 2.写出DNA和RNA的英文全称。 答：脱氧核糖核酸（DNA, Deoxyribonucleic acid），核糖核酸（RNA, Ribonucleic acid）4.早期主要有哪些实验证实DNA是遗传物质？写出这些实验的主要步骤。 答：一，肺炎双球菌感染实验，1，R型菌落粗糙，菌体无多糖荚膜，无毒，注入小鼠体内后，小鼠不死亡。2，S型菌落光滑，菌体有多糖荚膜，有毒，注入到小鼠体内可以使小鼠患病死亡。3，用加热的方法杀死S型细菌后注入到小鼠体内，小鼠不死亡； 二，噬菌体侵染细菌的实验：1，噬菌体侵染细菌的实验过程：吸附→侵入→复制→组装→释放。2，DNA中P的含量多，蛋白质中P的含量少；蛋白质中有S而DNA中没有S，所以用放射性同位素35S标记一部分噬菌体的蛋白质，用放射性同位素32P标记另一部分噬菌体的DNA。用35P标记蛋白质的噬菌体侵染后，细菌体内无放射性，即表明噬菌体的蛋白质没有进入细菌内部；而用32P标记DNA的噬菌体侵染细菌后，细菌体内有放射性，即表明噬菌体的DNA进入了细菌体内。 三，烟草TMV的重建实验：1957年，Fraenkel-Conrat等人，将两个不同的TMV株系（S株系和HR株系）的蛋白质和RNA分别提取出来，然后相互对换，将S株系的蛋白质和HR株系的RNA，或反过来将HR株系的蛋白质和S株系的RNA放在一起，重建形成两种杂种病毒，去感染烟草叶片。 6.说出分子生物学的主要研究内容。 答：1，DNA重组技术；2，基因表达调控研究；3，生物大分子的结构功能研究----结构分子生物学；4，基因组、功能基因组与生物信息学研究。 第二章染色体与DNA 3.简述真核生物染色体的组成及组装过程 真核生物染色体除了性细胞外全是二倍体，DNA以及大量蛋白质及核膜构成的核小体是染色体结构的最基本单位。核小体的核心是由4种组蛋白（H2A、H2B、H3和H4）构成的扁球状8聚体。 蛋白质包括组蛋白与非组蛋白。组蛋白是染色体的结构蛋白，它与DNA组成核小体，含有大量赖氨酸核精氨酸。非组蛋白包括酶类与细胞分裂有关的蛋白等，他们也有可能是染色体的结构成分 由DNA和组蛋白组成的染色体纤维细丝是许多核小体连成的念珠状结构。 1.由DNA与组蛋白包装成核小体，在组蛋白H1的介导下核小体彼此连接形成直径约10nm的核小体串珠结构，这是染色质包装的一级结构。 2.在有组蛋白H1存在的情况下，由直径10nm的核小体串珠结构螺旋盘绕，每圈6个核小体，形成外径为30nm，内径10nm，螺距11nm的螺线管，这是染色质包装的二级结构。 3.由螺线管进一步螺旋化形成直径为0.4μm的圆筒状结构，称为超螺线管，这是染色
现代分子生物学考研复习资料整理 第一章绪论 分子生物学：是研究核酸、蛋白质等所有生物大分子的形态、结构及其重要性、规律性和相互关系的科学 分子生物学的主要研究内容 1、DNA重组技术 2、基因表达调控研究 3、生物大分子的结构功能研究——结构分子生物学 4、基因组、功能基因组与生物信息学研究 5、DNA的复制转录和翻译 第二章染色体与DNA 半保留复制：DNA在复制过程中碱基间的氢键首先断裂，双螺旋解旋并被分开，每条链分别作为模板合成新链，产生互补的两条链。这样新形成的两个DNA分子与原来DNA分子的碱基顺序完全一样，因此，每个子代分子的一条链来自亲代DNA，另一条链则是新合成的，所以这种复制方式被称为DNA半保留复制 DNA半不连续复制：DNA双螺旋的两条链反向平行，复制时，前导链DNA的合成以5′-3′方向，随着亲本双链体的解开而连续进行复制；后随链在合成过程中，一段亲本DNA单链首先暴露出来，然后以与复制叉移动相反的方向、按照5′-3′方向合成一系列的冈崎片段，然后再把它们连接成完整的后随链，这种前导链的连续复制和后随链的不连续复制称为DNA 的半不连续复制 原核生物基因组结构特点：1、基因组很小，大多只有一条染色体2、结构简练3、存在转录单元，多顺反子4、有重叠基因 真核生物基因组的结构特点：1、真核基因组庞大，一般都远大于原核生物的基因组2、真核基因组存在大量的重复序列3、真核基因组的大部分为非编码序列，占整个基因组序列的90％以上，该特点是真核生物与细菌和病毒之间最主要区别4、真核基因组的转录产物为单顺反子5、真核基因是断裂基因，有内含子结构6、真核基因组存在大量的顺式作用元件，包括启动子、增强子，沉默子等7、真核基因组中存在大量的DNA多态性8、真核基因组具有端粒结构 DNA转座（移位）是由可移位因子介导的遗传物质重排现象 DNA转座的遗传学效应：1、转座引入插入突变2、转座产生新的基因3、转座产生的染色体畸变4、转座引起生物进化 转座子分为插入序列和复合型转座子两大类 环状DNA复制方式：θ型、滚环型和D-环型 第三章生物信息的传递（上）从DNA到RNA 转录：指拷贝出一条与DNA链序列完全相同的RNA单链的过程 启动子：是一段位于结构基因5′段上游区的DNA序列，能活化RNA聚合酶，使之与模板DNA准确地结合并具有转录起始的特异性 原核生物启动子结构：存在位于-10bp处的TATA区和-35bp处的TTGACA区，其是RNA聚合酶与启动子的结合位点，能与σ因子相互识别而具有很高的亲和力 终止子：是给予RNA聚合酶转录终止信号的DNA序列（促进转录终止的DNA序列） 终止子的类型：不依赖于ρ因子和依赖于ρ因子 增强子：能增强或促进转录起始的序列 增强子的特点：1、远距离效应2、无方向性3、顺式调节4、无物种和基因的特异性5、具
分子生物学在微生物检验中的应用南京军区福州总医院全军临床检验研究所兰小鹏 21 世纪是以分子生物学为代表的生命科学的时代，近年来,随着现代生物技术的快速发展,人类基因组计划的完成,尤其是生物化学、免疫学、生物仪器及计算机理论与技术的进步，分子生物学技术在医学、遗传学、法医学、生物学等各个领域广泛应用, 新的诊断技术和方法不断涌现并被广泛应用于微生物检测，为传染病的流行病学调查、基因的多样性、微生物的生物学特性、微生物的致病性和药物的耐受性、微生物的生物降解能力等各个方面提供了重要的信息。一．核酸杂交法 最初应用于微生物检测的分子生物学技术是基因探针方法,它是用带有同位素标记或非同 位素标记的DNA 或RNA 片段来检测样本中某一特定微生物核苷酸的方法。核酸杂交有原位杂交、打点杂交、斑点杂交、Sorthern杂交、Northern杂交等,核酸分子探针又可根据它们的来源和性质分为DNA探针、cDNA探针、RNA探针及人工合成的寡聚核苷酸探针等。其原理是通过标记根据病原体核酸片段制备的探针与病原体核酸片段杂交,观察是否产生特异的杂交信号。核酸探针技术具有特异性好、敏感性高、诊断速度快、操作较为简便等特点。目前,已建立了多种病原体的核酸杂交检测方法,尤其是近年来发展起来的荧光原位杂交技术(FISH) 更为常用。二．质粒DNA图谱分型技术 细菌质粒分析是较早被使用的对病原微生物流行病学进行调查的分子分型技术。这种技术包括萃取质粒DNA ,通过琼脂糖凝胶电泳分离DNA。由于不同菌株质粒DNA序列和大小不同,通过琼脂糖凝胶电泳分离得到的DNA质粒图谱也将不同,因此,与流行病相关的分离株能够被分类分型。质粒图谱分析的再现性和分辨力可通过限制性内切酶消化质粒而提高。虽然2个不相关质
2016年武汉大学885分子生物学考研真题（C卷）（回忆版）及详解 一、名词解释题 1．Northern blot 答：Northern blot中文名称是Northern杂交，是指一种通过检测RNA的表达水平来检测基因表达的方法，类似于DNA印迹法的操作程序。通过northern blot的方法可以检测到细胞在生长发育特定阶段或者胁迫或病理环境下特定基因表达情况。 2．RNase H 答：RNase H，即Ribonuclease H，中文名称为核糖核酸酶H，是一种核糖核酸内切酶，可以特异性地水解DNA-RNA杂合链中的RNA。RNase H不能水解单链或双链DNA 或RNA中的磷酸二酯键，但是可以特异性消化DNA-RNA杂合链中的RNA，常用于cDNA 第二链的合成 3．methyl trans-ferase 答：methyl trans-ferase中文名称是甲基转移酶，是指以S-腺苷蛋氨酸、甜菜碱和二甲基噻亭作为甲基的供体，把氨基、羟基、硫氢基甲基化。结合在四氢叶酸上的活性C1单位被还原而生成甲基，通过5-甲基四氢叶酸转甲基酶与同型半胱氨酸被甲基化而生成蛋氨酸。这种酶是以钴胺酰胺作为辅酶的。 4．frameshift mutation 答：frameshift mutation中文名称是移码突变，是指由于插入或缺失非3的倍数个的
核苷酸，从而导致蛋白质三联体密码子的阅读框发生移动，随着转译成不正常的氨基酸的突变。这种突变通常会导致多肽链上一系列的氨基酸发生变化，严重影响后续蛋白质或酶的结构和功能。 5．Ubiquitination modification 答：Ubiquitination modification中文名称是去泛素化修饰，它是泛素化的逆过程，是指去除掉泛素（一类低分子量的蛋白质）分子，且在一系列特殊的酶作用下对靶蛋白进行的特异性修饰。去泛素化修饰和去磷酸化，去乙酰化类似，都是去除蛋白质修饰的过程。去泛素化功能的主要行使者是去泛素化酶。 二、简答题 1．RNA editing是什么？作用机制是什么？ 答：（1）RNA editing的定义 RNA editing的中文名称为RNA的编辑，是指通过插入、删除或取代一些核苷酸残基，导致DNA所编码的遗传信息改变的一种mRNA前体加工的方式。 （2）介导RNA编辑的机制 ①位点特异性脱氨基作用 载脂蛋白mRNA中的C→U，谷氨酸受体蛋白mRNA中的A→I，都属于脱氨基作用的结果。分别由胞嘧啶和腺嘌呤脱氨酶所催化，发生在带有具催化作用的脱氨酶亚基的复合体中，有附加的RNA结合区能帮助识别所编辑的特异性靶位点。 ②引导RNA指导的尿嘧啶插入或删除 指导RNA与被编辑区及其周围部分核酸序列有相当程度的互补性，并且存在一些未能
现代分子生物学（第3版）朱玉坚第二章染色体与DNA课后思考 题答案 1 染色体具有哪些作为遗传物质的特征？ 1 分子结构相对稳定 2 能够自我复制，使亲子代之间保持连续性 3 能够指导蛋白质的合成，从而控制整个生命过程 4 能够产生可遗传的变异 2.什么是核小体？简述其形成过程。 由DNA和组蛋白组成的染色质纤维细丝是许多核小体连成的念珠状结构。核小体是由H2A,H2B,H3,H4各两个分子生成的八聚体和由大约200bp的DNA组成的。八聚体在中间，DNA分子盘绕在外，而H1则在核小体外面。每个核小体只有一个H1。所以，核小体中组蛋白和DNA的比例是每200bpDNA有H2A,H2B,H3,H4各两个，H1一个。用核酸酶水解核小体后产生只含146bp核心颗粒，包括组蛋白八聚体及与其结合的146bpDNA，该序列绕在核心外面形成1.75圈，每圈约80bp。由许多核小体构成了连续的染色质DNA细丝。 核小体的形成是染色体中DNA压缩的第一阶段。在核小体中DNA盘绕组蛋白八聚体核心，从而使分子收缩至原尺寸的1/7。200bpDNA完全舒展时长约68nm,却被压缩在10nm的核小体中。核小体只是DNA压缩的第一步。 核小体长链200bp→核酸酶初步处理→核小体单体200bp→核酸酶继续处理→核心颗粒146bp 3简述真核生物染色体的组成及组装过程 除了性细胞外全是二倍体是有DNA以及大量蛋白质及核膜构成核小体是染色体结构的最基本单位。核小体的核心是由4种组蛋白（H2A、H2B、H3和H4）各两个分子构成的扁球状8聚体。 蛋白质包括组蛋白与非组蛋白。组蛋白是染色体的结构蛋白，它与DNA组成核小体，含有大量赖氨酸核精氨酸。非组蛋白包括酶类与细胞分裂有关的蛋白等，他们也有可能是染色体的结构成分 由DNA和组蛋白组成的染色体纤维细丝是许多核小体连成的念珠状结构---- 1.由DNA与组蛋白包装成核小体，在组蛋白H1的介导下核小体彼此连接形成直径约10nm的核小体串珠结构，这是染色质包装的一级结构。 2.在有组蛋白H1存在的情况下，由直径10nm的核小体串珠结构螺旋盘绕，每圈6个核小体，形成外径为30nm，内径10nm，螺距11nm的螺线管，这是染色质包装的二级结构。 3.由螺线管进一步螺旋化形成直径为0.4μm的圆筒状结构，称为超螺线管，这是染色质包装的三级结构。 4.这种超螺线管进一步螺旋折叠，形成长2-10μm的染色单体，即染色质包装的四级结构。 4. 简述DNA的一,二,三级结构的特征 DNA一级结构：4种核苷酸的的连接及排列顺序，表示了该DNA分子的化学结构 DNA二级结构：指两条多核苷酸链反向平行盘绕所生成的双螺旋结构 DNA三级结构：指DNA双螺旋进一步扭曲盘绕所形成的特定空间结构 5.原核生物DNA具有哪些不同于真核生物DNA的特征？ 1, 结构简练原核DNA分子的绝大部分是用来编码蛋白质，只有非常小的一部分不转录，这与真核DNA的冗余现象不同。 2, 存在转录单元原核生物DNA序列中功能相关的RNA和蛋白质基因，往往丛集在基因组的一个或几个特定部位，形成功能单元或转录单元，它们可被一起转录为含多个mRNA的分子，称为多顺反子mRNA。 3, 有重叠基因重叠基因，即同一段DNA能携带两种不同蛋白质信息。主要有以下几种情况①一个基因完全在另一个基因里面②部分重叠③两个基因只有一个碱基对是重叠的 6简述DNA双螺旋结构及其在现代分子生物学发展中的意义 DNA的双螺旋结构分为右手螺旋A-DNA B-DNA 左手螺旋Z-DNA DNA的二级结构是指两条都核苷酸链反向平行
2016年西北农林科技大学622分子生物学考研真题（回忆版） 一、名词解释（共6个，30分） 1．反式作用因子 2．单顺反子 3．外显子 4．锌指结构 5．Western blotting 二、判断题（共10个，20分） 1．5＇帽子与翻译过程无关。 2．DNA多态性 3．TATA区 4．核糖体小亚基 三、简答题（共8个，40分） 1．什么是cDNA？cDNA文库与基因组文库的区别。 2．简述DNA复制所需酶类及其作用。 3．根据给出的一段DNA序列，设计引物。 4．乳糖操纵子的正负调控机制。 5．mRNA前提加工过程中，加帽和加尾的作用是什么？
四、填空题（20分，1空1分） 1．真核生物生物钟发生基因重排的一个例子是______基因。 2．真核生物基因调控可分为两大类，一类是______调控或称可逆调控，另一类是______调控或称不可逆调控，是真核基因调控的精髓部分。 3．真核生物转录因子的活性可以独立分配给特定的蛋白结构域，分别称作______和 ______。 4．Meselson-Stahl的DNA半保留复制证实实验中，区分不同DNA用______方法。分离不同DNA用______方法，测定DNA含量用______方法。 5．蛋白质合成中研究嘌呤霉素是因为______。 6．DNA突变主要分为______和______。 7．Tu的作用是______，Ts的作用是______。 五、论述题（40分） 1．假设你需要将一段cDNA克隆到表达载体中并转化到大肠杆菌中。cDNA的两端和载体上均有EcoRI的酶切位点，你需要用EcoRI切割cDNA和载体然后将它们连接在一起。下面是实验方法要求的具体步骤： a．用EcoRI处理载体DNA，然后用碱性磷酸酶去除5＇端的磷酸基； b．用EcoRI处理cDNA,然后与步骤a中得到的载体DNA混合，加入DNA连接酶，在适当的条件下使cDNA与载体连接； c．将步骤b的产物转入大肠杆菌感受态细胞中，培养后均匀涂在含有抗生素的琼脂培养皿上。
当代微生物学的发展趋势Prepared on 21 November 2021
当代微生物学的发展趋势 当代微生物学的发展趋势 当代微生物学的发展趋势，一方面是由于分子生物学新技术不断出现，使得微生物学研究得以迅速向纵深发展，已从细胞水平、酶学水平逐渐进入到基因水平、分子水平和后基因组水平。另一方面是大大拓宽了微生物学的宏观研究领域，与其他生命科学和技术、其他学科交叉、综合形成许多新的学科发展点甚至孕育新的分支学科。近20～30年来，微生物学研究中分子生物技术与方法的运用，已使微生物学迅速丰富着新理论、新发现、新技术和新成果。C.Woese1977年提出并建立了细菌（bacteria）、古菌(archaea)和真核生物（eucarya）并列的生命三域的理论，揭示了古细菌在生物系统发育中的地位，创立了利用分子生物学技术进行在分子和基因水平上进行分类鉴定的理论与技术。微生物细胞结构与功能、生理生化与遗传学研究的结合，已经进入到基因和分子水平，即在基因和分子水平上研究了微生物分化的基因调控，分子信号物质及其作用机制，生物大分子物质装配成细胞器过程的基因调控，催化各种生理生化反应的酶的基因及其组成、表达和调控，阐明了蛋白质生物合成机制，建立了酶生物合成和活性调节模式，探查了许多核酸序列，构建了100多种微生物的基因核酸序列图谱。如大肠杆菌（Escheriachiacoli）的基因图谱早已绘出，1/3多的基因产物已完成了生化研究，80％的代谢途径已有了解，染色体复制模式及调控方式已基本阐明，对许多操纵子的主要特征已有描述，对大肠杆菌细胞高分子的合成已探明，并可以在试管中模拟，即进入了后基因组时期。对固氮酶
现代分子生物学名词解释 1. 现代分子生物学必考要点超全版必考要点 2. 基因 产生一条多肽链或功能RNA所必需的全部核苷酸序列。 3. 基因组 基因组是生物体内遗传信息的集合，是指某个特定物种细胞内全部DNA分子的总和。 4. 顺反子 由顺/反测验定义的遗传单位，与基因等同，都是代表一个蛋白质质的DNA 单位组成。一个顺反子所包括的一段DNA与一个多肽链的合成相对应。 5. 基因表达 DNA分子在时序和环境的调节下有序地将其所承载的遗传信息通过转录和翻译系统转变成蛋白质分子(或者RNA分子)，执行各种生理生化功能，完成生命的全过程。 6. ribozyme【已考试题】 即核酶，由活细胞所分泌的具有像酶那样催化功能的RNA分子。 7. SD序列 原核生物起始密码AUG上游7～12个核苷酸处的一段保守序列，能与16S rRNA 3′端反向互补，被认为在核糖体-mRNA的结合过程中起作用。 8. 限制性内切酶 限制性内切酶是一类能够识别双链DNA分子中的某种特定核苷酸序列，并在相关位置切割DNA双链结构的核酸内切酶。 9. 内含子和外显子 真核细胞DNA分子中能转录到mRNA前体分子中但会在翻译前被切除的非编码区序列称内含子。而编码区称为外显子。 10. C值和C值反常现象 C值指一种生物单倍体基因组DNA的总量，一般随生物进化而增加，但也存在某些低等生物的C值比高等生物大，即C值反常现象。原因是真核生物基因组中含大量非编码序列。 11. 卫星DNA 在DNA链上串联重复多次的短片段碱基序列。因能在密度梯度离心中区别与主DNA峰而单独成小峰而得名。 12. 重叠基因 一段能够携带多种不同蛋白质信息的DNA片段。 13. 断裂基因【已考试题】 在DNA分子的结构基因内既含有能转录翻译的片段，也含有不转录翻译的片段，这类基因称断裂基因。 14. 复制子【已考试题】 DNA分子上一个独立的复制单位，包括复制原点。 15. 同义突变
分子生物学在环境中的应用 摘要介绍了与环境污染相关研究中的分子生物学技术，如分子标记技术、生物传感技术、基因重组及基因芯片技术等以及这些相关技术在环境微生物分类、环境微生物监测和环境微生物治理污染中的应用。结果表明，分子生物学技术在研究环境微生物中发挥了重要作用。 关键词环境微生物；分子生物学技术；环境监测；应用 一、引言 随着工农业的发展，世界范围内的环境污染日益严重，生态平衡不断被破坏。大量人工合成的并难以被天然微生物迅速降解转化的污染性化合物进入到自然环境中，严重威胁人类及其他生物正常生存发展。因此，治理各种环境污染已成为世界各国普遍关注并努力攻克的热点问题。随着研究的深入，污染治理已逐渐由宏观向微观研究发展，对精确性的要求日益增强，分子生物学技术的应用为污染、防治提供了新的思路和方法。随着该技术的日臻完善，将被越来越多地引入到环境污染治理中。利用分子生物学技术已揭示了许多污染生态学中的重要机理，同时，先进的分子生物学技术也为环境监测、污染环境的治理和生物修复等应用技术提供了更快速、更灵敏、更科学的依据与方法，从而极大地推进了污染治理的实践进展。 二、与环境相关的分子生物学技术 分子生物学是研究核酸、蛋白质等生物大分子的功能、形态结构特征及其重要性、规律性和相互关系的科学[7]。分子生物学的研究内容包含4个方面：DNA重组技术，基因表达调控研究，生物大分子的结构功能研究，基因组、功能基因组与生物信息学研究。在环境中应用的分子生物技术有：基因重组技术、电泳技术、分子杂交与印记技术等。随着分子生物学的发展，越来越多的新技术应用到了环境中。 (一)PCR—DGGE技术 利用分子生物学技术可以进行微生物群落结构分析及种群丰度和群落动态分析、环境微生物分子分类、环境微生物群落功能基因与表达分析等。PCR技术即多聚酶链式反应(Polymerase Chain Reaction)，该技术是一种选择性体外扩增DNA的方法，是1985年由美国PE—Cetus公司Kary Mullis等人发现。此技术可在生物体外将微量的目的基因进行扩增，该法结果相对可靠，为基因分析与研究提供了一种强有力手段。变性梯度凝胶电泳(Denatured Gradient Gel Electrophoresis，DGGE)最初是Lerman等人于20世纪80年代初期发明的，起初主要用来检测DNA片段中的点突变。Muyzer等人在1993年首次将其应用于微生物群落结构研究[5]。后来又发展出其衍生技术，温度梯度凝胶电泳(Tempera—ture Gradient Gel Electrophoresis，TGGE)[4]。此后，该技术被广泛用于微生物分子生态学研究的各个领域，目前已经发展成为研究微生物群落结构的主要分子生物学方法之一。DGGE／TGGE技术在一般
现代分子生物学要点总结(朱玉贤版) 一、绪论 两个经典实验 1、肺炎球菌在老鼠体内的毒性实验：先将光滑型致病菌（S型）烧煮杀活性以后、以及活 的粗糙型细菌（R型）分别侵染小鼠发现这些细菌自然丧失了治病能力；当他们将经烧煮杀死的S型细菌和活的R型细菌混合再感染小鼠时，实验小鼠每次都死亡。解剖死鼠，发现有大量活的S型细菌。实验表明，死细菌DNA进行了可遗传的转化，从而导致小鼠死亡。 2、T2噬菌体感染大肠杆菌：当细菌培养基中分别带有35S或32P标记的氨基酸或核苷酸， 子代噬菌体就相应含有35S标记的蛋白质或32P标记的核酸。分别用这些噬菌体感染没有放射性标记的细菌，经过1~2个噬菌体DNA复制周期后进行检测，子代噬菌体中几乎不含带35S标记的蛋白质，但含30%以上的32P标记。说明在噬菌体传代过程中发挥作用的可能是DNA而不是蛋白质。 基因的概念：基因是产生一条多肽链或功能RNA分子所必需的全部核苷酸序列。 二、染色体与DNA 嘌呤嘧啶 腺嘌呤鸟嘌呤胞嘧啶尿嘧啶胸腺嘧啶 染色体 性质：1、分子结构相对稳定；2、能够自我复制，使亲、子代之间保持连续性；3、能指导蛋白质的合成，从而控制生命过程；4、能产生可遗传的变异。 组蛋白一般特性：1、进化上极端保守，特别是H3、H4；2、无组织特异性；3、肽链上氨基酸分布的不对称性；4、存在较普遍的修饰作用；5、富含赖氨酸的组蛋白H5 非组蛋白：HMG蛋白；DNA结合蛋白；A24非组蛋白 真核生物基因组DNA 真核细胞基因组最大特点是它含有大量的重复序列，而且功能DNA序列大多被不编码蛋白
质的非功能蛋白质所隔开。人们把一种生物单倍体基因组DNA的总量称为C值，在真核生物中C值一般是随着生物进化而增加的，高等生物的C值一般大于低等动物，但某些两栖类的C值甚至比哺乳动物还大，这就是著名的C值反常现象。真核细胞DNA序列可被分为3类：不重复序列、中度重复序列、高度重复序列。 真核生物基因组的特点：1、真核生物基因组庞大，一般都远大于原核生物的基因组；2、真核基因组存在大量的的重复序列；3、真核基因组的大部分为非编码序列，占整个基因组序列的90%以上，这是真核生物与细菌和病毒之间的最主要的区别；4、真核基因组的转录产物为单顺反之；5、真核基因组是断裂基因，有内含子结构；6、真核基因组存在大量的顺式元件，包括启动子、增强子、沉默子等；7、真核基因组中存在大量的DNA多态性；8、真核基因组具有端粒结构。 原核生物基因组的特点：1、结构简练，绝大部分用来编码蛋白质，只有很少一部分控制基因表达的序列不转录；2、存在转录单元，原核生物DNA序列中功能相关的RNA和蛋白质基因，往往丛集在基因组的一个或者几个特定部位，形成功能单位或转录单元，可以被一起转录为含多个mRNA的分子；3、有重叠基因，所谓重叠基因就是同一段DNA携带两种或以上不同的蛋白质的编码信息。 DNA的结构 DNA又称脱氧核糖核酸，是deoxyribonucleic acid的简称。 L=T+W，L指环形DNA分子两条链间交叉的次数，只要不发生断裂，L是一个常量。T为双螺旋的盘绕数，W为超螺旋数。双螺旋DNA的松开导致负超螺旋，而拧紧则导致正超螺旋。 双螺旋碱基间距（nm）螺旋直径（nm）每轮碱基数螺旋方向 A-DNA0.26 2.611右 B-DNA0.34 2.010右 Z-DNA0.37 1.812左 DNA的复制 半保留复制：Semi-conservative replication；半不连续复制：Semi-discontinuous replication 把生物体的复制单位称为复制子，一个复制子只含一个复制起始点。 归纳起来，无论是原核生物还是真核生物，复制起点是固定的，表现为固定的序列，并识别参与复制起始的特殊蛋白质。复制叉移动的方向和速度虽是多种多样的，但以双向等速方式为主。 复制的几种主要方式 双链DNA的复制大都以半包六复制方式进行的，通过“眼”型、θ型、滚环型或D-环型等以复制叉的形式进行。 1、线性DNA双链进行双向复制时，由于已知的DNA聚合酶和RNA聚合酶都只能从5’ 到3’移动，所以，复制叉呈眼型； 2、环状双链DNA复制可分为θ型、滚环型和D-环形几种类型 Ⅰ、θ型，大肠杆菌染色体DNA是环状双链DNA，它的复制是典型的θ型复制，从一个起点开始，同时向两个方向进行复制，当两个复制叉相遇时，复制就停止 Ⅱ、滚环型，是单向复制的一种特殊方式，在噬菌体中很常见。DNA的合成由对正链原点的专一切割开始，所形成的自由5’端被从双链环中置换出来并为单链DNA结合蛋白所覆盖，
分子生物学 1.Poly （A）尾巴： ①大多数真核mRNA的3’端有多聚腺苷酸序列；②poly(A)序列不是DNA编码，是转录后被poly(A)聚合酶加上去的；③mRNA初进入细胞质时，其poly(A)尾长度大致与核中长度相同，随后逐渐缩短；④单poly(A) 尾长短并不影响其功能，poly(A)尾常结合了一约78,000道尔顿的蛋白质分子。⑤组蛋白mRNA不含poly(A) 结构。 （2）功能①保护mRNA，增强mRNA的稳定性②增强mRNA的翻译能力 2.帽子结构： ①mRNA转录完成后，前提mRNA进行加帽，帽子为7-甲基鸟苷，与5’第一个核苷酸以5’-5’三磷酸键相连②合成：A、RNA焦磷酸酶将前提mRNA末端的磷酸基团去除B、鸟苷转移酶在此末端加上GMP C、两个甲基转移酶分别将鸟苷的第七位的N和倒数第二个核苷2’-羟基甲基化 功能：1）增加mRNA稳定性；2）增强mRNA的翻译能力3）增强mRNA从细胞核到细胞质的转运4）提高mRNA剪接效率 3.回文序列 回文序列是双链DNA中含有的结构相同、方向相反的序列，当该序列的双链被打开后，可形成发夹结构,这两个反向重复序列不一定是连续的。这种结构中脱氧核苷酸的排列在DNA两条链中顺读与倒读其意义是一样的，脱氧核苷酸的排列对于一个假象的轴成180°旋转对称，这种结构称为回文结构。 4. 反向重复序列 在同一多核苷酸链内下游存在着与上游某一段序列的互补序列反向的序列，如GTGCTAA和TTAGCAC构成反向重复序列。在双链DNA中反向重复可能引起十字形结构的形成。 5.不依赖于p因子的终止子结构特点： 1.终止位点上游一般存在一个富含GC碱基的二重对称区，由这段DNA转录产生的RNA容易形成发卡式结构。 2.在终止位点前面有一端由4—8个A组成的序列，所以转录产物的3’端为寡聚U，这种结构特征的存在决定了转录的终止。 6.依赖于p因子的终止子的结构特点： 1.转录的RNA也具有发夹结构，但发夹结构后无poly(U)。 2.形成的发夹结构较疏松，茎环上不富含GC。 3.终止需要ρ因子的参与。 4.与不依赖于ρ因子的终止一样，终止信号存在于新生的RNA链上而非DNA链上过程。 7. 原核、真核生物释放因子的作用 （1）原核：RF1识别终止密码子UAA、UAG；RF2识别UAA、UGA；RF3是GTP结合蛋白，能促进RF1和RF2与核糖体的结合。 （2）真核：eRF1识别三个终止密码子；eRF3是一种核糖体依赖性GTP酶，帮助eRF1释放翻译成熟的肽链。 8. 细菌转录机制的转换模式 细菌RNA聚合酶全酶由核心酶和σ因子组成，核心酶是基本的转录装置，σ因子指导核心酶转录特异的基因。 转录起始：RNA聚合酶结合在DNA上形成闭合启动子复合体，σ因子促使聚合酶由闭合启动子复合体转变为开放启动子复合体。 转录延伸：聚合酶合成一段初生RNA产物后，聚合酶的启动子清除，核心酶转换为延伸特异构象，σ因子与聚合酶核心酶解离，由核心酶单独执行延伸功能，σ因子可被不同的核心酶再利用。是核心酶决定了RNA 聚合酶全酶对利福平的抗性或敏感性。) 噬菌体感染细菌后,其基因转录以时序模式进行:早期基因先转录,然后是中期基因,最后是晚期基因.这种转换由噬菌体编码的一系列σ因子来调控。这些σ因子与宿主核心聚合酶结合，从而改变对早、中、晚期