分子生物學總結

4/4分子生物學總結分子生物學總結

1.分子生物學的三大原則

根據(jù)“序列假說”、“中心法則”這兩個基本原則，分子生物學作為所有生命物質的共性學科遵循“三大原則：

其一，構成生物大分子的單體是相同的。在動物、植物、微生物3大系統(tǒng)的所有生物物種間都具有共同的核酸語言，即構成核酸大分子的單體均是A、T(U)、C、G。所有生物物種間都具有共同的蛋白質語言，即構成蛋白質大分子的單體均是20種基本氨基酸。

其二，生物大分子單體的排列決定了不同生物性狀的差異和個性特征。

其三，所有遺傳信息表達的中心法是相同的。

2.簡述Morgan基因論

經典基因概念：即基因是孤立的排列在染色體上的實體，是具有特定功能的，能獨立發(fā)生突變和遺傳交換的，“三位一體”的、最小的遺傳單位。

3.簡述“順反子假說”的主要內容

順反子理論認為：基因（即順反子）是染色體上的一個區(qū)段，在一個順反子內有若干個交換單位，最小的交換單位被稱為交換子。在一個順反子中有若干個突變單位，最小的突變單位被稱為突變子。在一個順反子結構區(qū)域內，若果發(fā)生突變就會導致功能喪失，所以順反子即基因只是一個具有特定功能的、完整的、不可分割的最小的遺傳單位。

4.名詞解釋：等位基因、全同等位基因、非全同等位基因

等位基因（allele）：同一座位存在的兩個不同狀態(tài)的基因

全同等位基因（homoallele）：在同一基因座位(locus)中，同一突變位點（site）向不同方向

發(fā)生突變所形成的等位基因

非全同等位基因（heteroallele）：在同一基因座位（locus）中，不同突變位點（site）發(fā)生突

變所形成的等位基因

5.簡述DNA作為遺傳物質的優(yōu)點(自然選擇的優(yōu)勢)

DNA作為主要的遺傳物質的優(yōu)點在于：

1）儲存遺傳信息量大，在1kbDNA序列中，就可能編碼出41000種遺傳信息

2）以A/T,C/G互補配對形成的雙螺旋，結構穩(wěn)定，利于復制，便于轉錄，可以突變以求不斷進化，方便修復以求遺傳穩(wěn)定；

3）核糖的2’–OH脫氧，使其在水中的穩(wěn)定性高于RNA，DNA中有T無U，消除了C突變?yōu)閁帶來進化中的負擔和潛在危險。

6.DNA雙螺旋結構的特點及影響其穩(wěn)定的因素：

一）DNA雙螺旋結構的特點：

1）兩條反向平行的多核苷酸鏈，圍繞同一中心軸構成雙螺旋結構，直徑2.0nm，堿基之間的距離為0.34nm，相鄰堿基之間的夾角為36°，每10個核苷酸旋轉一周，螺距為3.4nm。

2）兩股單鏈的糖-磷酸骨架均居于外側，堿基垂直于中心軸，伸入螺旋內側，每一堿基均與對應鏈上的堿基共處同一平面形成配對，以氫鍵維系。

3）各個堿基平面形成固定的配對，及A對T，C對G；其中，A與T之間形成兩個氫鍵，C與G間形成三鍵氫鍵。

4）氫鍵是維持雙螺旋結構的橫向穩(wěn)定，縱向穩(wěn)定性依靠堿基平面間的堆積力。

5）DNA兩條鏈形成右手螺旋，螺旋分子存在大溝和小溝，堿基頂部的極性基團裸露在DNA大溝內，存在較多能與蛋白質因子形成特異結合的氫鍵的供體與受體，加之大溝空間大，能提供蛋白質因子沿大溝與DNA形成專一性結合的概率與多樣性遠高于小溝，因而大溝往往是基因表達調控的重要位點。

二）影響雙螺旋結構穩(wěn)定性的因素

1）氫鍵(Hydrogenbond4~6kc/mol)

①氫鍵從本質上講是一種靜電力，是作用力很小的次級弱鍵，因此加熱便可使DNA雙鏈解鏈。

②DNA分子是由成千上萬的堿基對堆積而成的實體，許多弱氫鍵按一定方向，呈線性地連續(xù)排列和堆積形成巨大的集合能，成為促使DNA趨于穩(wěn)定的主要因素。

2）磷酸酯鍵(phosphodiesterbond80~90kc/mol)

①破除磷酸酯鍵作用力，需酶促解鏈

②強作用力的磷酸酯鍵是連接核苷酸形成DNA雙螺旋骨架的重要作用力，也是穩(wěn)定DNA螺旋體的主要因素。

3）0.2mol/LNa+生理鹽條件消除DNA單鏈上磷酸基團間的靜電斥力

4）堿基堆積力(非特異性結合力)

①在同一條核苷酸鏈中，相鄰堿基間的疏水作用力和范德華作用力，統(tǒng)稱為堿基堆積力，也稱為非特異性結合力。

②位于DNA螺旋體內部的堿基具有疏水性極強的的芳香環(huán)，難與水分子形成氫鍵，相鄰堿基依靠疏水作用力相互連接，但DNA分子中的親水基團核糖與磷酸使水分子中的氫鍵網絡破壞，進而形成新的氫鍵網絡，這也意味著熵值的降低，DNA螺旋中堿基有序的堆積使以氫鍵連接方式圍繞水分子降低到最低限度，從而維持了DNA穩(wěn)定性。

5）堿基間的擠壓、抵御使其內能增加,堿基間有序排列的狀態(tài)破壞（氫鍵作用力被減弱）。一切減弱氫鍵作用力的因素都會導致DNA雙螺旋結構的不穩(wěn)定。

7.簡述影響Tm值的因素

Tm（meltingtemperature）:溶解溫度，雙鏈DNA溶解徹底變成單鏈DNA的溫度范圍的中點溫度。

影響Tm值的因素：

1）DNA分子的堿基組成在A、T、C、G隨機分布的情況下，（G+C）含量愈高的DNA分子，Tm值愈大。

2）DNA分子的堿基排列在（G+C）含量相同的DNA分子，A/T堿基對集中分布，形成變形的跳躍中心，其變性速度快，Tm值較小。

3）DNA片段的大小

①大片段DNA分子間比較，片段長短對Tm值的影響較小

②短于1000個堿基對的DNA分子間比較，片段較短的Tm值較小

4）變性劑的影響在含有尿素，酰胺等變性液中，變性劑與堿基間形成氫鍵，改變堿基對間的氫鍵，Tm值可降至40℃左右

5）鹽濃度的影響在含有鈉鹽的變性溶液中，Na+在磷酸基團周圍形成的電子云對靜電斥力產生屏蔽作用，靜電斥力減弱，使DNA雙螺旋結構的穩(wěn)定性增加，因此Tm值增大6）極端pH條件的影響

①當反應緩沖液pH為2-3的強酸性時，堿基會發(fā)生廣泛質子化（NH2→NH2+）

②當反應緩沖液pH為12的強堿性時，堿基中的酮基會轉變?yōu)橄┐蓟鶑亩淖儦滏I的形成與結合力

一切減弱氫鍵、堿基堆積力的因素均將使Tm值降低

8.影響DNA復性過程的因素

1）Na+濃度

將復性反應液的Na+濃度控制在0.18-0.2mol/L，可以消除poly-dNt間的靜電斥力，從而保證互補的核苷酸鏈在熱運動過程中碰撞配對。

2）溫度

①復性過程中核苷酸鏈的隨機碰撞，會產生較短序列間的局部配對，對DNA復性而言，在60℃-65℃的反應溫度下可消除錯誤配對，重新開始新的配對

②已變性的單鏈DNA分子也會因逐漸降溫，在回文序列間形成部分二級結構，因此需要足夠高的溫度加以消除，以降低該結構對復性過程的碰撞配對的干擾。

③另外，一定的溫度也可促進單鏈DNA分子的熱運動過程。

3）長度

單鏈DNA分子愈長，分子擴散愈慢，而且易形成折疊，單鏈DNA分子愈短，分子擴散較快，有利于分子間的碰撞

4）濃度

復性開始時互補單鏈DNA的濃度愈高，在碰撞運動中與另一條互補單鏈發(fā)生碰撞的概率愈大，復性的速度也就愈快

5）核苷酸排列的復雜性

核苷酸隨機排列的單鏈DNA分子必須與互補單鏈發(fā)生準確配對，形成“復性中心”后才能產生復性的“拉鏈效應”。當核苷酸重復較多排列時，可形成多種不對稱錯位配對。因此，核苷酸序列重復排列的DNA分子較隨機排列的復性速度更快。

9.列舉核酸分子二級結構的類型及對應功能

1）線性（lineartype，L型）及環(huán)形（circletype，C型）：DNA雙螺旋分子常見形態(tài)

2）分支型（breachtype，B型）：該形態(tài)往往出現(xiàn)在具有回文對稱的序列區(qū)域

3）叉型（Y型）：DNA復制叉的主要形態(tài)

4）置換型（displacementtype，D型）：出現(xiàn)在線粒體DNA按置換方式進行復制時的形態(tài)5）發(fā)夾型（hairpintype，H型）：某種線狀DNA病毒的分子形態(tài)

6）扭結型（knottype，K型）及環(huán)突型（rooptype，R型）主要出現(xiàn)在小片段DNA發(fā)生倒位的區(qū)段

10.簡述三股螺旋、四股螺旋的結構特點及生理學意義

1）三股螺旋的結構特點：

①位于三螺旋中間的核苷酸鏈必定是嘌呤鏈，包括類型：嘌呤型（嘌呤-嘌呤-嘧啶）、嘧啶型（嘧啶-嘌呤-嘧啶）

②主體雙螺旋中堿基按Watson-Crick氫鍵方式連接，第三條鏈上的核苷酸與主體鏈通過Hoogsteen氫鍵連接

③第三條鏈至少有8個以上的堿基

④如果有C，必須是在酸性條件下發(fā)生質子化后才能形成C+-G/C的三堿基基本結構單元，并且各堿基間均以二氫鍵方式連接

2）三股螺旋結構生理學意義：

①在真核生物基因中約有1%左右的序列為大于100個堿基對的鏡像重復序列，它們不僅是基因表達的調控區(qū)，也是形成三股螺旋結構的潛在序列

②出現(xiàn)三股螺旋結構的序列，能阻止調節(jié)蛋白質的結構，從而關閉基因的表達

③利用導入合成的第三條核酸鏈，可以達到定向關閉基因的表達，實施基因治療或定向誘變的目的

④研究證明平行三股螺旋DNA是由RecA酶作用，并與交換有關的一種核酸的局部結構，因此導入第三條核酸鏈，作為分子刀，實施DNA的定向切割

3）