分子生物学讲义.doc

2 DNA 与染色体 DNA 的一般性质 DNA 的二级结构及多态性 DNA 的超螺旋结构 染色体结构 DNA 的一般性质 1868 年,瑞士的内科医生 Friedrich Miescher 从外科医院包扎伤口的绷带上的脓细胞核中提取到一种富含磷元素的酸性化合物, 将其称为核质(nuclein) ; 后来他又从鲑鱼精子中分离出类似的物质, 并指出它是由一种碱性蛋白质与一种酸性物质组成的。 20年后称为核酸(nucleic acids) ,其功能不清楚。 1944 年 Avery 等,发现从 S 型肺炎球菌中提取的 DNA 与R 型肺炎球菌混合后, 能使某些 R 型菌转化为 S 型菌,且转化率与 DNA 纯度呈正相关。若将 DNA 预先用 DNA 酶降解,转化就不发生。结论是: S 型菌的 DNA 将其遗传特性传给了 R 型菌, DNA 就是遗传物质。 195 2年 y和 -s e用 35S和 32P双标记 T2 噬菌体证明 DNA 是遗传物质。噬菌体在 35S 培养基中外壳蛋白被标记;在 32P 培养基中 DNA 被标记;这种双标记的噬菌体感染大肠杆菌时, DN A 进入细胞大量复制( 只有亲本 DNA 链才有 32P) 并装配成子代颗粒,只有少量的噬菌体有 32P ,而无外壳有 35S。 多核苷酸链 核酸的化学成分核酸是生物体内的高分子化合物。它包括脱氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid , DNA) 和核糖核酸(ribonucleic acid , RNA) 两大类。 DN A和 RN A 是由单个核苷酸(nucleotide) 头尾相连而形成的。 RNA 平均长度大约为 2000 个核苷酸;人 DN A 可长达 3× 10 9 个核苷酸。核苷酸是由碱基、戊糖和磷酸构成。碱基(base) : 嘌呤(purine) : 腺嘌呤(adenine , A) 、鸟嘌呤(guanine , G) ;嘧啶(pyrimi-dine) :胞嘧啶(cytosine , C)、胸腺嘧啶( thymine , T)、尿嘧啶(uracil , U) 。 DNA 中存在: A、T、G、C; RNA 中存在: A、U、G、C。嘌呤环上的 N- 9 或嘧啶环上的 N- 1 是构成核苷酸时与核糖( 或脱氧核糖) 形成糖苷键的位置。核酸分子中还有数十种修饰碱基(ponent) ,又称稀有碱基, (ponent) 。是五种碱基环上的某一位置被一些化学基团( 如***化、甲硫基化等) 修饰后的衍生物。一般这些碱基在核酸中的含量稀少,在各种类型核酸中的分布也不均一。如 DNA 中的修饰碱基主要见于噬菌体 DNA , RNA 中以 tRN A 含修饰碱基最多。戊糖:RNA 中的戊糖是 D- 核糖, DNA 中的戊糖是 D-2- 脱氧核糖。 D- 核糖的 C-2 所连的羟基脱去氧就是 D-2 脱氧核糖。戊糖 C-1 所连的羟基是与碱基形成糖苷键的基团, 糖苷键的连接都是β- 构型。核苷( nucleoside) :由 D- 核糖或 D-2 脱氧核糖与嘌呤或嘧啶通过糖苷键连接组成的化合物。核酸中的主要核苷有 8 种。核苷酸(nucleotide) : 核苷与磷酸残基构成的化合物, 即核苷的磷酸酯。核苷酸是核酸分子的结构单元。核酸分子中的磷酸酯键是在戊糖 C-3 ’和 C-5 ’所连的羟基上形成的, 构成核酸的核苷酸为 3’- 核苷酸或 5’- 核苷酸。 DNA 分子中是含有A、G、C、T 四种碱基的脱氧核苷酸; RNA 分子中则是含 A、G、C、U 四种碱基的核苷酸。核酸分子中的核苷酸都以多聚核苷酸形式存在,但在细胞内有多种游离的核苷酸,其中包括一磷酸核苷、二磷核苷和三磷酸核苷。核苷酸分子中的主要化学成分为:碱基、戊糖、核苷、核苷酸。 核苷酸的连接方式核酸是由多个核苷酸以 3’,5’- 磷酸二酯键聚合成的多聚核苷酸(poly nucleotide) ,相邻二个核苷酸之间以 3’,5’- 磷酸二酯键连接。寡核苷酸(oligonucleotide) :是指二至十个核苷酸残基以磷酸二酯键连接而成的线性多核苷酸片段。三十甚至更多个核苷酸残基的多核苷酸分子也称作寡核苷酸。寡核苷酸可由仪器自动合成,它可作为 DNA 合成的引物(primer) 、基因探针(probe) 等, 在现代分子生物学研究中具有广泛的用途。核酸链的简写式:核酸分子的简写式可简明表示高度复杂的核酸分子。简写式表示的中心含义就是核酸分子的一级结构,即核酸分子中的核苷酸(或碱基)排列顺序。字符式:用 A、T、G、C、U 代表碱基,用 P 代表磷酸残基。核酸分子中的糖基、糖苷键和酯键等