分子生物学复习要点笔记
朱玉贤 （第三版）
一、分子生物学、染色体和DNA的基本概念
1. Molecular biology (分子生物学)：指研究核酸、蛋白质等所有生物大分子形态、结构特征及其重要性、规律性和相互关系的科学。
2. DNA重组技术（recombinant DNA technology）：又称为基因工程，根据分子生物学和遗传学的原理，将一种生物的遗传物质DNA转移到另一生物体中，使后者获得新的遗传性状或表达出所需要的产物。
3. DNA作为遗传物质的载体的两个经典实验：
⑴、美国著名微生物学家Avery：肺炎双球菌的转染实验
⑵、美国冷泉港卡耐基遗传学实验室科学家Hershey和他的学生Chase在1952年做的噬菌体侵染细菌的实验。
4. Chromosome (染色体)：原指真核生物细胞分裂中期具有一定形态特征的染色质。现在这一概念已扩大为包括原核生物及细胞器在内的基因载体的总称。具有的特征：①分子结构相对稳定；②能够自我复制，使亲代之间保持连续性；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。
5. 真核细胞染色体的组成： DNA（30%--40%），组蛋白(histone)（30%--40%），非组蛋白(NHP)（变化很大），少量RNA。
6. C value (C值)：通常指一种生物单倍体基因组DNA的总量。
7. 真核生物细胞DNA序列大致可被分为3类：不重复序列、中度重复序列和高度重复序列（卫星DNA）。
8. 真核生物染色体的组成及组装过程：核小体→螺线管（6个核小体）→超螺旋
9. 核小体(nucleosome)：染色质纤维细丝是许多核小体连成的念珠状结构。DNA绕在组蛋白八聚体(H2A、H2B、H3、H4各一对)核心外1.8周(146bp)，形成核小体核心颗粒。
10. DNA的一级结构：所谓DNA的一级结构，就是指4种核苷酸的连接及其排列顺序，表示了该DNA分子的化学构成。基本特点：① DNA分子是由两条互相平行的脱氧核苷酸长链盘绕而成的；② DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排在外侧，构成基本骨架，碱基排列在内侧；③ 两条链上的碱基通过氢键相结合，形成碱基对，它的组成有一定的规律。这就是嘌呤与嘧啶配对，而且腺嘌呤（A）只能与胸腺嘧啶（T）配对，鸟嘌呤（G）只能与胞嘧啶（C）配对。
11. DNA的二级结构： DNA的二级结构是指两条多核苷酸链反向平行盘绕所生成的双螺旋结构。通常情况下，DNA的二级结构分两大类：一类是右手螺旋，如A-DNA和B-DNA；另一类是左手螺旋，即Z-DNA。
12. DNA的高级结构： DNA的高级结构是指DNA双螺旋进一步扭曲盘绕所形成的特定空间结构。超螺旋结构是DNA高级结构的主要形式，可分为正超螺旋与负超螺旋两大类。DNA分子的超螺旋化可以用一个数学公式来表示： L=T+W其中L为连接数（linking number），是指环形DNA分子两条链间交叉的次数。只要不发生链的断裂，L是个常量。T为双螺旋的盘绕数（twisting number），W为超螺旋数（writhing number），它们是变量。
13. DNA semiconservative replication （DNA的半保留复制）：Watson 和 Crick推测，DNA在复制的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的半保留复制（semiconservative replication）。DNA的这种半保留复制保证了DNA在代谢上的稳定性。
14. DNA复制的主要方式：① 线性DNA双链的复制：线性DNA复制中RNA引物被切除后，留下5'端部分单链DNA，不能为DNA聚合酶所作用，使子链短于母链。T4和T7噬菌体DNA通过其末端的简并性使不同链的3'端因互补而结合，其缺口被聚合酶作用填满，再经DNA连接酶作用生成二联体。这个过程可重复进行直到生成原长20多倍的多联体，并由噬菌体DNA编码的核酸酶特异切割形成单位长度的DNA分子。②环状DNA双链的复制：可分为θ型、滚环型和D-环型几种类型。
15. Klenow fragment （Klenow片段）：用枯草杆菌蛋白酶处理大肠杆菌DNA聚合酶，获得两个片段，大片段分子量76000 U，称为Klenow 片段。它保留着聚合酶和3’→5’外切酶的活性，广泛使用于DNA序列分析中。
16. DNA复制的主要酶类及功能：
原核生物——拓扑异构酶I：解开副超螺旋 SSB蛋白：保持单链的存在 DNA拓扑异构酶：解正超螺旋 DNA解链酶：通过水解ATP获得能量来解开双链DNA
DNA聚合酶
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原 核 |
主要功能 |
真 核 |
主要功能 |
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DNA聚合酶Ⅰ |
3’→5’和5’→3’外切活性和5’→3’聚合活性，连接冈崎片段，切除紫外照射形成的嘧啶二聚体。 |
DNA聚合酶α |
引发前导链和后随链的引物合成 |
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DNA聚合酶Ⅱ |
修复DNA作用，5’→3’聚合活性低和3’→5’外切活性为主 |
DNA聚合酶β |
DNA损伤修复 |
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DNA聚合酶Ⅲ |
大肠杆菌DNA复制链延长反应主导聚合酶，5’→3’聚合和3’→5’外切活性 |
DNA聚合酶γ |
线粒体DNA复制 |
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DNA聚合酶Ⅳ |
SOS修复中发挥作用 |
DNA聚合酶δ |
主要DNA复制酶 |
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DNA聚合酶Ⅴ |
DNA聚合酶ε |
与后随链合成有关，在核苷切除与碱基切除修复中起重要作用 |
17. 真核生物DNA复制调控：细胞生活周期水平调控，染色体水平调控，复制子水平调控
18. 原核细胞DNA的复制调控：复制叉的多少决定了复制频率的高低。
19. 真核和原核生物DNA复制的比较
相同：
⑴.半保留复制
⑵.都有引发、延长、终止三个阶段
⑶.都必须有相应功能的蛋白质和DNA聚合酶参与
区别：
⑴.真：多个复制起始点；原：一个复制起始点
⑵.真：所有复制受一种调控；原：一个复制子上有多个复制叉
