分子生物複習加強版

2023-01-05 18:39:03 字數 4899 閱讀 3530

2023年,arber首次發現dna限制性內切酶的存在;

2023年, smith首次從大腸桿菌中分離到第乙個限制性內切酶;同年,temin和baltimore首次發現在病毒中存在以rna為模板,逆轉錄成dna的逆轉錄酶;

2023年,berg構建了世界上第乙個重組dna分子,開闢了生物學新領域-遺傳工程;

2023年,robert和sharp在研究腺病毒的mrna合成時,首次發現了斷裂基因的存在;

2023年, sanger和gilbert分別提出了兩種dna測序技術-酶法(或雙脫氧鏈終止法)和化學修飾法;

2023年,cech和altman首次發現rna具有生物催化功能;

2023年,mullis發明了聚合酶鏈式反應(polymerase chain reaction,pcr)技術,極大地推動了分子生物學的發展;

2023年,人類基因組計畫啟動,同時先後開展多種模式生物的基因組測序。標誌著生命科學研究進入「基因組學」時代;

2023年,wilkins和williams等首次提出了蛋白質組的概念;

2023年,wilmut等首次成功地從體細胞中轉殖出羊-dolly;

到目前為止,人們已完成包括人和水稻等重要模式生物的基因組測序工作。生命科學研究進入「蛋白質組學」的新的發展階段。

分子生物學領域獲得諾貝爾獎一覽表

分子生物學與基因工程發展的五個個里程碑

上個世紀50年代,watson和crick提出了的dna雙螺旋模型;

60年代, 法國科學家jacob和monod提出了的乳糖操縱子模型;

70年代, berg首先發現了dna連線酶,並構建了世界上第乙個重組dna分子;

80年代,mullis發明了聚合酶鏈式反應(polymerase chain reaction,pcr)技術;

90年代,開展了「人類基因組計畫」和模式生物的基因組測序,分子生物學進入「基因組時代」;

dna:

核苷酸分子由三個部分組成:

鹼基:嘧啶、嘌呤五碳糖:核醣或脫氧核醣磷酸

dna雙螺旋結構主要內容

(1)兩條多核苷酸鏈以右手螺旋的形式彼此以一定的空間距離,平行地環繞於同一軸上;

(2)兩條多核苷酸鏈走向為反向平行,即一條鏈磷酸二酯鍵為5』-3』方向,而另一條為3』一5』方向,二者剛好相反;

(3)每條長鏈的內側是扁平的盤狀鹼基,鹼基一方面與脫氧核醣相聯絡,另一方面通過氫鍵與它互補的鹼基相聯絡。互補鹼基對a與t之間形成兩對氫鍵,而c與g之間形成三對氫鍵。上下鹼基對之間的距離為0.

34nm;

(4)每個螺旋為3.4nm長,剛好含有10個鹼基對,其直徑約為2nm;

(5)在雙螺旋分子的表面大溝和小溝交替出現。

維持雙螺旋結構穩定性的力:

(1)氫鍵

(2)疏水作用-鹼基堆集力

(3)范德華力

(4)磷酸基的負電荷靜電斥力

(5)鹼基分子內能

dna的精細結構

(1)依賴於序列的b-dna構象變化;

雙螺旋的許多結構引數是隨鹼基序列的不同而在一定範圍內變化的,這稱為dna的區域性構象。 在dna中,隨鹼基序列的不同而變化的引數有許多,其中重要的有螺旋扭轉角、螺旋槳扭角、鹼基對轉動角等,此外鹼基對間還會發生滑動。

(2)連續at序列的構象;

(3)含錯配鹼基對的b-dna;

(4)dna的區域性構象與dna結合蛋白

各種酶(如dna聚合酶、rna聚合酶等)

調節蛋白(如cap,cro阻遏物等)

這些蛋白質與dna的結合涉及到生物學中的一些基本問題,如遺傳和個體發育等,因此,核酸-蛋白質互動作用已成為分子生物學中的乙個研究熱點。

dna的超螺旋結構

超螺旋結構是dna高階結構的主要形式,可分為正超螺旋與負超螺旋兩大類,他們在特殊情況下可以相互轉變。

超螺旋dna可採取兩種拓撲學上相當的形式。一種相當於雙螺旋繞圓柱體旋轉;另一種相當於雙螺旋相互盤繞。

dna結構的上述變化可以用數學式來表述:

l = t + w

l稱為dna的連線數,它是dna的一股鏈繞另一股鏈盤繞的次數,它代表環型雙螺旋dna分子的拓撲特性。在不發生鏈的斷裂對.它是一常數。例如,dna原來的l為42,放鬆後為36。

在右手雙螺旋中,l規定為正,t稱為盤繞數,它代表dna的一股鏈繞雙螺旋軸所做的完整的旋轉數。對b-dna而言,它等於dna的鹼基數除以10(晶體中)。w為超盤繞數,代表雙螺旋軸在空間的轉動數,t和w是可變的。

如環型dna的l = 42,t = 42,故w = 0,即不存在超螺旋。它螺旋軸處在同一平面中,分子處於鬆弛狀態。在保留一單鏈區的dna分子中,l和t都為36,分子仍未形成超螺旋。

在超螺旋dna中,l仍為36,若使t保持未鬆開前的42,w就成-6,即成為超盤繞 6次的負超螺旋。

天然的dna都呈負超螺旋,但在體外可得正超螺旋。

環形dna分子會由超螺旋化而變得更為緻密,它們在超離心中的沉降速度和在凝膠電泳中的遷移速度都增加,故超螺旋dna可通過這兩種方法來檢測和分離。現在,瓊脂糖凝膠電泳已成為檢測dna超螺旋程度的一種最直接的方法。它能夠分離僅差一圈的超螺旋dna。

超螺旋的生物學意義

b-dna是一種能熱力學上穩定的結構,超螺旋的引入就提高了它的能量水平。

dna特定區域中超螺旋的增加有助於dna的結構轉化。

它推動著結構的轉化以滿足功能上的需要。

熔解溫度tm的含義及影響因素

tm的含義:是指吸收值增加的中點。

影響因素:1)dna序列中g + c的含量或比例含量越高,tm值也越大(決定性因素);

2)溶液的離子強度 3)核酸分子的長度有關:核酸分子越長,tm值越大

4)某些化學物質 5)溶液ph值

dna作為遺傳物質的證據:

直接證據:肺炎鏈球菌試驗、 噬菌體侵染實驗

間接證據:1、dna含量是恆定的;2、dna在代謝上較穩定;(3)dna是所有生物的染色體所共有;(4)dna通常只存在於細胞核染色體上,但某些能自體複製的細胞器,如線粒體、葉綠體有其自己的dna。(5)在各類生物中能引起dna結構改變的化學物質都可引起基因突變。

c值:單倍體基因組的dna總量是恆定的。

c值悖理:c值與生物進化複雜性不相對應的現象。

真核生物基因組的特點:

真核生物基因組與原核生物的相比,主要有以下幾方面的差異(特點):

(1)分布部位

(2)基因特性

(3) 遺傳資訊的傳遞過程

(4)自身的複製過程

染色體的結構特徵:

染色體是由染色質(chromatin)構成的,染色質是由dna、rna和蛋白質形成的複合體。染色體是動態的物體,其外觀隨細胞週期的不同階段發生明顯的改變。僅當細胞**時,每個染色體才呈現出凝聚型

dna變性:它是指當雙螺旋dna加熱至生理溫度以上(接近100c)時,它就失去生理活性。這時dna雙股鏈間的氫鍵斷裂,最後雙股鏈完全分開並成為無規則線團的過程。

簡而言之,就是dna從雙鏈變成單鏈的過程。

增色效應:它是指在dna的變性過程中,它在 260 nm的吸收值先是緩慢上公升,到達某一溫度後即驟然上公升的效應。

dna復性:它是指熱變性的dna如緩慢冷卻,已分開的互補鏈又可能重新締合成雙螺旋的過程。復性的速度與dna的濃度有關,因為兩互補序列間的配對決定於它們碰撞頻率。

蛋白質的結構與功能

丙氨酸 ala a精氨酸 arg r

天冬醯氨 asn n天冬氨酸 asp d

半胱氨酸 cys c谷氨醯胺 gln q

谷氨酸 glu e

甘氨酸 gly g組氨酸 his h

異亮氨酸 ile i亮氨酸 leu l

賴氨酸 lys k甲硫氨酸 met m

苯丙氨酸 phe f脯氨酸 pro p

絲氨酸 ser s蘇氨酸 thr t

色氨酸 trp w酪氨酸 tyr y

纈氨酸 val v

蛋白質二級結構:

它是指多肽鏈中主鏈原子的區域性空間排布即構象,不涉及側鏈部分的構象。蛋白質主鏈構象的結構單元主要有α-螺旋 、β-折迭、β-轉角和無規則捲曲四種。

蛋白質的功能舉例:

1)生命活動所需的許多小分子物質和離子的運輸離不開蛋白質,如血紅蛋白負責運輸氧,鐵傳遞蛋白負責運輸鐵等;

(2)細胞與外界環境以及細胞間的資訊傳遞,依賴於處在細胞表面的或跨膜的蛋白質來實現。

總結:dna是攜帶遺傳資訊的載體,細胞**前,通過dna的複製作用,遺傳資訊從親代dna分子傳遞到子代dna分子中。dna複製時,是從乙個特定的起始點開始的,兩條dna鏈分別作模板,在dna聚合酶等許多酶和蛋白質因子的參與下,以四種脫氧單核苷酸dntp為原料,依據鹼基互補的原則合成新的dna分子。

合成方向為5』 到3』。

經過複製後dna分子中,一條鏈來自親代dna,另一條鏈是新合成的,這種複製方式稱為半保留複製;

由於dna複製時,兩條鏈分別作模板,有一條鏈是連續合成的,這條鏈稱為前導鏈;而另一條鏈合成時, 只能以5』 3』先合成岡崎片段,然後利用dna連線酶將各個片段連線起來形成隨從鏈,所以,dna的複製是半不連續合成。

dna複製時,先由拓撲異構酶作用於dna雙螺旋分子,使之鬆弛,然後由dna解鏈酶作用,解開雙鏈,此時在引發酶的作用下合成一段rna作為引物,在dna pol iii的聚合作用下連續地合成前導鏈;隨從鏈的合成依靠多種酶與蛋白質因子的參與:首先在引發酶的作用下合成rna引物,然後在dna pol iii的聚合作用下合成dn**段,它們共同形成岡崎片段。rna引物是靠dna聚合酶i進行切割的,並由dna聚合酶i填補rna引物切除後留下的空隙,最後由dna連線酶形成一條完整的鏈。

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