分子生物学Word文档格式.docx

分子生物学Word文档格式.docx

《分子生物学Word文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《分子生物学Word文档格式.docx（26页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

线粒体与叶绿体线粒体是细胞产能的场所，由外膜和内膜组成，内膜突出折叠成嵴，其内含有一个小的环状DNA分子、特异RNA和核糖体，可合成小部分线粒体蛋白，其所需要的大部分蛋白质则由细胞核DNA编码并在细胞质中合成。

植物的叶绿体是光合作用的场所，依靠光同化CO2与水形成碳水化合物和氧气。

叶绿体在内膜腔内有类囊体，类囊体上含有捕捉光能进行光合作用的叶绿素。

叶绿体也能独立合成小部分蛋白质。

内质网是细胞质内与核膜相连的膜体系，光面内质网主要合成脂类及用于氧化解毒的酶。

粗面内质网上有许多核糖体，特异合成分泌性蛋白质，经过初步的糖基化修饰，转运至高尔基体进一步修饰分检并分泌。

微体溶酶体有膜包绕，从高尔基体出芽而成，含有丰富的消化酶，回收来自损伤细胞器或体外进入的大分子。

过氧化物酶体含有破坏过氧化氢的酶，可防止过氧化氢和高活性自由基损伤细胞。

乙醛酸循环体是特定的植物过氧化物酶体，进行乙醛酸循环。

它们合称微体。

细胞器的分离大小和密度不同的细胞器，根据不同的沉降系数值采用差速离心法相互分离，并用密度梯度离心进一步纯化。

A3生物大分子

蛋白质和核酸蛋白质是氨基酸以肽键连接而成的聚合体，它是体内重要的结构物质和功能物质。

核酸（DNA和RNA）是核苷酸以3/，5/-磷酸二酯键连接形成的聚合体，由含氮碱基、五碳糖和磷酸组成。

核酸参与遗传信息的储存与加工，但这些信息的表达则需要蛋白质。

多糖和脂类也是重要的生物大分子。

复杂大分子核蛋白是核酸与蛋白质的结合体，如端粒酶，核糖核酸酶P等。

另外还有糖蛋白、蛋白多糖、脂蛋白和糖脂。

A4大分子的组装

蛋白质复合体细胞中多个构件和运动元件是由蛋白质复合体构成的。

细胞骨架就是由微丝（肌动蛋白和肌球蛋白）、微管（微管蛋白）和中间纤维等多种蛋白质构成。

微丝组构细胞形态、控制细胞运动及亚细胞器在细胞内的分布。

微管是细胞骨架、真核生物纤毛、鞭毛及表面毛状结构的主要组分。

肌动蛋白和肌球蛋白也是肌肉纤维的主要组分。

核蛋白由核酸与蛋白质组成。

核糖体是较大的细胞质核糖核酸蛋白质复合体，是蛋白质的合成场所。

细菌70S核糖体含有大亚基（50S）和小亚基（30S），50S亚基包含23S、5SRNA分子和31种蛋白质，30S亚基包含16SRNA分子和21种蛋白质。

真核生物的80S核糖体含有60S（包括28S、5.8S和多种5SRNA）和40S（含18SRNA）两个亚基。

染色质是构成真核生物染色体的元件，由DNA与组蛋白组成的脱氧核蛋白复合体。

病毒是核蛋白复合体的另一个例子。

膜脂质双层分子与蛋白质构成细胞与细胞器的边界。

外围膜蛋白结合在膜的外表或锚定在膜上。

镶嵌膜蛋白被埋在膜中，跨膜蛋白横跨双层膜，突出膜的内外表面。

膜蛋白有多种功能（参见教材P13）

B蛋白质结构

1了解氨基酸的基本结构和分类

2理解蛋白质一级结构和空间结构

3了解蛋白质分析的常用方法和蛋白质组学

B1氨基酸

L-氨基酸是蛋白质的基本构成单元，它们都有一个共同的结构，a-碳原子上连有一个羧基、一个氨基、一个质子和一个R侧链，氨基酸结构的差异主要表现为R侧链的区别。

a-碳原子是手性碳原子，因此氨基酸具有D-和L-两种立体异构体。

组成蛋白质的均为L-氨基酸。

根据R-侧链的极性将氨基酸分类⑴极性带电荷的氨基酸：

酸性氨基酸--天冬氨酸、谷氨酸，碱性氨基酸-赖氨酸、精氨酸和组氨酸。

⑵极性不带电的氨基酸；

⑶非极性氨基酸（参见教材）

B2蛋白质结构与功能

大小与形状蛋白质分为球蛋白和纤维蛋白两类。

酶多为球形蛋白，纤维蛋白是重要的结构蛋白，如羊毛和头发中的角蛋白与丝蛋白。

一些蛋白质含有非蛋白成分，如酶中的辅基和脂蛋白中的脂类。

一级结构氨基酸的a-羧基与下一个氨基酸a-氨基缩合形成肽键，许多氨基酸以肽键相连形成的大分子多肽聚合物即为蛋白质。

多肽有方向性，游离氨基端为N-端，游离羧基端为C-端。

从N-端到C-端的氨基酸顺序即为多肽的一级结构。

二级结构C—N键具有部分双键性质，使得C=O与N=H四原子形成刚性的肽键单元平面，肽键单元间以氢键相连，多肽链在空间折叠形成二级结构，常见的有a-螺旋和β-折叠。

三级结构二级结构进一步折叠形成多肽的三级结构。

亲水基团位于蛋白质外侧，疏水基团埋在内侧，氢键、盐键、范德华力和疏水力维持结构的稳定。

伴娘蛋白帮助蛋白质正确折叠。

四级结构由多条多肽链（亚基）构成的寡聚蛋白，稳定三级结构的力量可将亚基维系在一起构成蛋白质的四级结构。

如血红蛋白是由两个α球蛋白链和两个β球蛋白链构成的α2β2四聚体。

蛋白质的功能（参见教材P22）

结构域和结构基序结构域是同一多肽中有限的高度有序结构片段相连而成。

结构基序也称超二级结构，是频繁出现在球蛋白中的二级结构元件群。

蛋白质家族不同物种的具有相同功能承担相同生化角色的蛋白质家族成员为直向同源。

进化不同但功能相似的蛋白为共生同源。

B3蛋白质分析法

蛋白质纯化有根据蛋白质大小进行分离的凝胶过滤层析；

离子交换层析、等电聚焦和电泳则是根据蛋白质所带电荷的不同来分离。

蛋白质测序用特异的蛋白酶或化学试剂将多肽切割成教小的肽段，然后在自动测序仪中用Edmen降解法从N-端开始测序。

通过不同酶切割产生的重叠片段的重排再现原始序列。

更为简单的方法是对蛋白质的互补DNA（cDNA）进行测序。

测定分子量SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳和质谱法是最常用的方法。

蛋白质组学一个细胞在生存期或任何一个时间内转录表达的全套蛋白称为该细胞的蛋白质组，对这些蛋白质的分裂鉴定和研究即为蛋白质组学。

C核酸结构

教学目的和要求

1了解核酸的种类组成和结构

2理解DNA双螺旋和超螺旋结构

3了解核酸理化性质，尤其是紫外吸收和变性

C1核酸结构

核酸是由核糖、碱基（嘌呤和嘧啶）、磷酸构成。

碱基与核糖构成核苷，核苷与磷酸形成5/-核苷酸。

核酸有两类：

⑴DNA（脱氧核糖核酸）：

由脱氧核糖、碱基（A、G、C、T）、磷酸形成的5/-脱氧核苷酸构成。

⑵RNA（核糖核酸）：

由核糖、碱基（A、G、C、U）、磷酸形成的5/-核苷酸构成。

在DNA和RNA分子中，核苷酸之间以3/，5/-磷酸二酯键连接形成长链大分子。

核酸分子都有游离的5/端和游离3/端。

核酸序列从左到右按5/端向3/端方向书写核酸的碱基序列，其中的核苷酸用单个碱基字母A、G、C、T或U代表。

DNA双螺旋1953年沃森和克里克提出⑴两条DNA分子相互缠绕形成右手双螺旋，螺旋有大沟和小沟

⑵戊糖-磷酸骨架位于分子外侧，双链间对应碱基靠氢键形成碱基对，其中A与T配对（2个氢键），G与C配对（3个氢键）。

⑶双螺旋的每一匝螺旋含约10个碱基对。

两条链反向平行排列。

双螺旋的两条链为互补链，任意一条链的序列可确定另条链的序列，它暗示出DNA复制和转录的分子机制。

A型、B型及Z型螺旋沃森和克里克提出的为B-DNA结构，是适用于所有DNA的稳定形式，碱基对与螺旋轴垂直，每匝10bp碱基对，有一条主沟和一条小沟。

低温条件下，DNA可被诱导形成A型螺旋。

A型与B型一样均为右手螺旋，但较宽而紧密，碱基对倾斜于螺旋轴，每匝为11个碱基对，A型的主要意义在于它是RNA及RNA与DNA杂合体的主要形式。

在单一交替的嘧啶-嘌呤序列的合成双链DNA中，形成左旋Z-DNA，它有Z字型外观，每匝12碱基对，嘌呤核苷酸形成顺式构象。

RNA二级结构RNA通常为单链，可以通过分子内氢键形成局部螺旋结构。

C2核酸的理化性质氢键碱基堆积力和疏水作用维持核酸的稳定性。

但在强酸条件下，核酸完全水解为碱基、核糖及磷酸，在略稀的酸中则产生脱嘌呤核酸。

DNA化学测序法是用化学方法移去特定碱基或将DNA在特定碱基处断裂。

碱性环境中嘌呤产生由酮式向烯醇式转化，导致氢键断裂，双链解离，DNA变性。

一些化学物质能使核酸在中性PH下变性，如尿素和甲酰胺。

DNA为细长分子，水溶液具有高黏性，机械力或超声波易损伤DNA，使其黏度下降。

将DNA放入高浓度高分子盐溶液（如氯化铯）中高速离心，DNA最终沉降于与其浮力密度相应的位置，形成狭带，这种技术称为平衡密度梯度离心或等密度梯度离心。

DNA的沉降可用来确定其（G+C）含量和分离具有不同（G+C）含量的片段。

C3核酸的光谱学和热力学性质

紫外光吸收和减色性DNA和RNA最大紫外光吸收波长为260nm，与蛋白质的280nm相区别，用于核酸定性定量和纯化。

单核苷酸光吸收值最大，其次是单链DNA（ssDNA），双链DNA（dsDNA）最小，这种变化称为减色性。

DNA纯度dsDNA的大致纯度可由A260/A280的比值来确定，纯dsDNA该值为1.8，纯RNA为2.0，蛋白质则小于1，如果DNA样品的A260/A280大于1.8，说明有RNA污染，小于1.8，说明含有蛋白质。

变性和复性加热使DNA中氢键断裂，双链DNA的螺旋结构变成不规则的线团，称为DNA变性。

变性核酸的紫外光吸收值增大，其变化值一半时对应的温度称为解链温度（Tm），它随DNA中G+C含量的增加而增大。

退火处理（慢速冷却）使得互补链互相配对，恢复双链结构为DNA复性。

不同核酸链互补部分的复性称为杂交。

C4DNA超螺旋

闭环DNA大多DNA为闭环双链，两条链相互缠绕，缠绕的数目称为连接数（Lk）。

分子中没有游离断。

超螺旋超螺旋是DNA双链轴线的高度卷曲，如果扭曲方向与双螺旋方向相同，为正超螺旋，反之为负超螺旋。

几乎所有细胞中的DNA都是负超螺旋。

超螺旋的水平可以用连接数的变化（△Lk）来衡量，如负超螺旋约6圈超螺旋/100圈双螺旋，表示为△Lk/Lk0=－0.06。

拓扑异构体碱基顺序相同但连接数不同的DNA分子称为拓扑异构体。

缠绕和扭曲缠绕（Tw）是指双螺旋一股链绕另一股旋转；

扭曲（Wr）则是双螺旋轴在空间的盘绕。

△Lk=△Tw+△Wr（参见教材P47）。

嵌入剂如溴化乙锭能插到双螺旋的碱基对中，使之解旋。

对负超螺旋分子，（负）扭曲减少，分子构型发生变化。

超螺旋有扭转应力，比松散分子具有更高能量，对负超螺旋，这一能量有助于DNA螺旋的局部解旋。

拓扑异构酶调控DNA超螺旋水平的酶称为拓扑异构酶。

有两类：

Ⅰ型在DNA一股链上产生一个切口，使另一条链得以穿越，连接数每次改变±

1；

Ⅱ型酶在双链上产生切口，使另一双链DNA片段得以穿过，连接数每次改变±

2。

对所有的生物体，拓扑异构酶都是一种必要的酶，涉及复制重组和转录。

D原核与真核生物的染色体结构

1理解原核生物和真核生物染色体的结构，掌握真核生物染色体结构特点

2理解核小体的组成及组蛋白的类型

3理解异染色质、CpG岛、C0t曲线及基因组复杂度的含义

D1原核生物的染色体结构

原核生物的基因组可以大肠杆菌染色体为例，其为单一闭环DNA分子，集中分布在拟核区域内。

生长时，DNA持续复制，生长速率最大时，每个细胞平价有基因组的两个