【正文】 年從事噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)。再用活的粗糙型細(xì)菌（R型）來侵染小鼠，也不能使之發(fā)病，因?yàn)榇植谛图?xì)菌天然無致病力。細(xì)菌的毒性（致病力）是由細(xì)胞表面莢膜中的多糖所決定的。組成DNA分子的堿基雖然只有4種，它們的配對方式也只有A與T，C與G兩種，但是，由于堿基可以任何順序排列，構(gòu)成了DNA分子的多樣性。兩條鏈上的堿基通過氫鍵相結(jié)合，形成堿基對，它的組成有一定的規(guī)律。所謂DNA的一級結(jié)構(gòu)，就是指4種核苷酸的連接及其排列順序，表示了該DNA分子的化學(xué)構(gòu)成。如稍加攪拌，它就會象棉線在線軸上一樣繞在硬棒上，溶液中的其它成份則呈顆粒狀沉淀。結(jié)構(gòu)分子生物學(xué)就是研究生物大分子特定的空間結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)的運(yùn)動變化與其生物學(xué)功能關(guān)系的科學(xué)。端加帽及339。轉(zhuǎn)錄因子是一群能與基因539。在個(gè)體生長發(fā)育過程中生物遺傳信息的表達(dá)按一定的時(shí)序發(fā)生變化（時(shí)序調(diào)節(jié)），并隨著內(nèi)外環(huán)境的變化而不斷加以修正（環(huán)境調(diào)控）。DNA重組技術(shù)還被用來進(jìn)行基礎(chǔ)研究。分子生物學(xué)研究內(nèi)容:DNA重組技術(shù)基因工程基因表達(dá)調(diào)控核酸生物學(xué) 生物大分子結(jié)構(gòu)功能結(jié)構(gòu)分子生物學(xué)DNA重組技術(shù)（又稱基因工程）這是20世紀(jì)70年代初興起的技術(shù)科學(xué)，目的是將不同DNA片段（如某個(gè)基因或基因的一部分）按照人們的設(shè)計(jì)定向連接起來，在特定的受體細(xì)胞中與載體同時(shí)復(fù)制并得到表達(dá)，產(chǎn)生影響受體細(xì)胞的新的遺傳性狀。我國生物科學(xué)家吳憲20世紀(jì)20年代初回國后在協(xié)和醫(yī)科大學(xué)生化系與汪猷、張昌穎等人一道完成了蛋白質(zhì)變性理論、血液生化檢測和免疫化學(xué)等一系列有重大影響的研究，成為我國生物化學(xué)界的先驅(qū)。1988年，McClintock由于在50年代提出并發(fā)現(xiàn)了可移動遺傳因子（jumping gene或稱mobile element）而獲得Nobel獎(jiǎng)。1965年，法國科學(xué)家Jacob和Monod提出并證實(shí)了操縱子（operon）作為調(diào)節(jié)細(xì)菌細(xì)胞代謝的分子機(jī)制。1910年，德國科學(xué)家Kossel第一個(gè)分離了腺嘌呤，胸腺嘧啶和組氨酸。孟德爾的遺傳學(xué)規(guī)律最先使人們對性狀遺傳產(chǎn)生了理性認(rèn)識，而Morgan的基因?qū)W說則進(jìn)一步將性狀與基因相耦聯(lián)，成為分子遺傳學(xué)的奠基石。分子生物學(xué)課程教學(xué)講義 朱玉賢第一講 序論二、現(xiàn)代分子生物學(xué)中的主要里程碑分子生物學(xué)是研究核酸、蛋白質(zhì)等所有生物大分子的形態(tài)、結(jié)構(gòu)特征及其重要性、規(guī)律性和相互關(guān)系的科學(xué)，是人類從分子水平上真正揭開生物世界的奧秘，由被動地適應(yīng)自然界轉(zhuǎn)向主動地改造和重組自然界的基礎(chǔ)學(xué)科。Watson和Crick所提出的脫氧核糖酸雙螺旋模型，為充分揭示遺傳信息的傳遞規(guī)律鋪平了道路。1959年，美國科學(xué)家Uchoa第一次合成了核糖核酸，實(shí)現(xiàn)了將基因內(nèi)的遺傳信息通過RNA翻譯成蛋白質(zhì)的過程。此外，他們還首次推測存在一種與DNA序列相互補(bǔ)、能將它所編碼的遺傳信息帶到蛋白質(zhì)合成場所（細(xì)胞質(zhì)）并翻譯產(chǎn)生蛋白質(zhì)的mRNA（信使核糖核酸）。 1993年，美國科學(xué)家Roberts和Sharp因發(fā)現(xiàn)斷裂基因（introns）而獲得Nobel獎(jiǎng)。20世紀(jì)60年代、70年代和80年代，我國科學(xué)家相繼實(shí)現(xiàn)了人工全合成有生物學(xué)活性的結(jié)晶牛胰島素，解出了三方二鋅豬胰島素的晶體結(jié)構(gòu)，采用有機(jī)合成與酶促相結(jié)合的方法完成了酵母丙氨酸轉(zhuǎn)移核糖核酸的人工全合成，在酶學(xué)研究、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)及生物膜結(jié)構(gòu)與功能等方面都有世所矚目的建樹。嚴(yán)格地說，DNA重組技術(shù)并不完全等于基因工程，因?yàn)楹笳哌€包括其他可能使生物細(xì)胞基因組結(jié)構(gòu)得到改造的體系。如果說，分子生物學(xué)研究的核心是遺傳信息的傳遞和控制，那么根據(jù)中心法則，我們要研究的就是從DNA到RNA，再到蛋白質(zhì)的全過程，也即基因的表達(dá)與調(diào)控。原核生物的基因組和染色體結(jié)構(gòu)都比真核生物簡單，轉(zhuǎn)錄和翻譯在同一時(shí)間和空間內(nèi)發(fā)生，基因表達(dá)的調(diào)控主要發(fā)生在轉(zhuǎn)錄水平。端上游特定序列專一結(jié)合，從而保證目的基因以特定的強(qiáng)度在特定的時(shí)間與空間表達(dá)的蛋白質(zhì)分子。端加多聚A[polyA]之外，還要將隔開各個(gè)相鄰編碼區(qū)的內(nèi)含子剪去，使外顯子（編碼區(qū)）相連后成為成熟mRNA。它包括結(jié)構(gòu)的測定、結(jié)構(gòu)運(yùn)動變化規(guī)律的探索及結(jié)構(gòu)與功能相互關(guān)系的建立3個(gè)主要研究方向。溶解纖維狀物質(zhì)并重復(fù)數(shù)次，可提高其純度。核苷酸序列對DNA高級結(jié)構(gòu)的形成有很大影響，如BDNA中多聚（GC）區(qū)易出現(xiàn)左手螺旋DNA（ZDNA），而反向重復(fù)的DNA片段易出現(xiàn)發(fā)卡式結(jié)構(gòu)等。這就是嘌呤與嘧啶配對，而且腺嘌呤（A）只能與胸腺嘧啶（T）配對，鳥嘌呤（G）只能與胞嘧啶（C）配對。例如，某DNA分子的一條多核苷酸鏈有100個(gè)不同的堿基組成，它們的可能排列方式就是4100。具有光滑外表的S型肺炎鏈球菌因?yàn)閹в星v膜多糖而都能使小鼠發(fā)病，而具有粗糙外表的R型因?yàn)闆]有莢膜多糖而失去致病力（莢膜多糖能保護(hù)細(xì)菌免受運(yùn)動白細(xì)胞攻擊）。當(dāng)他們將經(jīng)燒煮殺死的S型細(xì)菌和活的R型細(xì)菌混合再感染小鼠時(shí)，實(shí)驗(yàn)小鼠每次都死了。噬菌體專門寄生在細(xì)菌體內(nèi)。子代噬菌體中帶有50%標(biāo)記的DNA，卻只有1%的標(biāo)記蛋白質(zhì)。 如果設(shè)想將人體細(xì)胞中的DNA分子繞地球一周，那么，每個(gè)堿基大約只占1－5厘米，而一個(gè)2－3kb的基因只相當(dāng)于地球上一條數(shù)十米長，數(shù)厘米寬的線段！Genotype (基因型)： The genetic constitution of a given organism (指某個(gè)特定生物體細(xì)胞內(nèi)的全部遺傳物質(zhì))。染色質(zhì)的電子顯微鏡圖顯示出由核小體組成的念珠狀結(jié)構(gòu)，可以看到由一條細(xì)絲連接著的一連串直徑為10nm的球狀體。在核小體中DNA盤繞組蛋白八聚體核心，從而使分子收縮成1/7，200bpDNA的長度約為68nm，卻被壓縮在10nm的核小體中。單拷貝基因通過基因擴(kuò)增仍可合成大量的蛋白質(zhì)，如一個(gè)蠶絲心蛋白基因可作為模板合成104個(gè)絲心蛋白mRNA，每個(gè)mRNA可存活4d，共合成105個(gè)絲心蛋白，這樣，在幾天之內(nèi)，一個(gè)單拷貝絲心蛋白基因就可以合成109個(gè)絲心蛋白分子 。在卵細(xì)胞形成過程中這些基因可進(jìn)行幾千次不同比例的復(fù)制，產(chǎn)生2106個(gè)拷貝，使rDNA占卵細(xì)胞DNA的75%，從而使該細(xì)胞能積累1012個(gè)核糖體。 ％是重復(fù)數(shù)千次、長約數(shù)百bp的中等重復(fù)序列。在高等真核細(xì)胞中，centromere都是由長約5－10 bp、方向相同的高度重復(fù)序列所組成。gt。數(shù)十萬個(gè)Alu重復(fù)序列散布于整個(gè)人類基因組中，達(dá)到總序列的1－3％。通?？梢杂?mol/L 。牛、豬、大鼠的H4氨基酸序列完全相同。到目前為止，僅發(fā)現(xiàn)鳥類、魚類及兩棲類紅細(xì)胞染色體不含H1而帶有H5，精細(xì)胞染色體的組蛋白是魚精蛋白。 組蛋白的修飾作用。非組蛋白的量大約是組蛋白的60%～70%，但它的種類卻很多，約在20100種之間，其中常見的有1520種。b. DNA結(jié)合蛋白。 Viral DNA molecules are relatively smallHIV = 9000 nt RNAQβ = 4200 ntBactaria DNA is 100 times amp。Eucaryotic cells果蠅帶有25倍于E. Coli 的DNA,人類帶有600倍于E. Coli 的DNA. Eucaryotic DNA 中基因密度明顯低于原核和病毒。編碼鏈（coding strand）又稱sense strand，是指與mRNA序列相同的那條鏈。翻譯是指以新生的mRNA為模板，把核苷酸三聯(lián)子遺傳密碼翻譯成氨基酸序列、合成蛋白質(zhì)多肽鏈的過程，是基因表達(dá)的最終目的。翻譯時(shí)從起始密碼子AUG開始，沿mRNA5’→3’的方向連續(xù)閱讀直到終止密碼子，生成一條具有特定序列的多肽鏈。5060年代破譯遺傳密碼方面的三項(xiàng)重要成果：（1）Paul Zameik等人證實(shí)細(xì)胞中蛋白質(zhì)合成的場所。（2）Francis Crick等人第一次證實(shí)只有用三聯(lián)子密碼的形式才能把包含在由AUGC四個(gè)字母組成遺傳信息（核酸）準(zhǔn)確無誤地翻譯成由20種不同氨基酸組成的蛋白質(zhì)序列，實(shí)現(xiàn)遺傳信息的表達(dá)。 在含有tRNA、核糖體、AAtRNA合成酶及其它蛋白質(zhì)因子的細(xì)胞抽提物中加入mRNA或人工合成的均聚物作為模板以及ATP、GTP、氨基酸等成分時(shí)又能合成新的肽鏈，新生肽鏈的氨基酸順序由外加的模板來決定。以多聚二核苷酸作模板可合成由2個(gè)氨基酸組成的多肽， 539。如以多聚（UUC）為模板，可能有3種起讀方式：5’…UUC UUC UUC UUC UUC…3’或 5’…UCU UCU UCU UCU UCU…3’或 539。Nirenberg等及Ochoa等又用各種隨機(jī)的多聚物作模板合成多肽。現(xiàn)將氨基酸活化后的產(chǎn)物稱為氨基酰tRNA（aminoacyltRNA），并把催化該過程的酶稱為氨基酰合成酶（aminoacyltRNA Synthetase）。 4種核苷酸組成61個(gè)編碼氨基酸的密碼子和3個(gè)終止密碼子，它們不能與tRNA的反密碼子配對，但能被終止因子或釋放因子識別，終止肽鏈的合成。Wobble hypothesis① 任意一個(gè)密碼子的前兩位堿基都與tRNA anticodon中的相應(yīng)堿基形成WatsonCrick堿基配對。③ 如果數(shù)個(gè)密碼子同時(shí)編碼一個(gè)氨基酸，凡是第一、二位堿基不相同的密碼子都對應(yīng)于各自的tRNA。所有的tRNA都能夠與核糖體的P位點(diǎn)和A位點(diǎn)結(jié)合，此時(shí)，tRNA分子三葉草型頂端突起部位通過密碼子：反密碼子的配對與mRNA相結(jié)合，而其3’末端恰好將所轉(zhuǎn)運(yùn)的氨基酸送到正在延伸的多肽上。TφC臂是根據(jù)3個(gè)核苷酸命名的，其中φ表示擬尿嘧啶，是tRNA分子所擁有的不常見核苷酸。不同的tRNA分子可有7495個(gè)核苷酸不等，tRNA分子長度的不同主要是由其中的兩條手臂引起的。這對于維持反密碼子環(huán)的穩(wěn)定性及密碼子、反密碼子之間的配對是很重要的。tRNA的L形高級結(jié)構(gòu)反映了其生物學(xué)功能，因?yàn)樗纤\(yùn)載的氨基酸必須靠近位于核糖體大亞基上的多肽合成位點(diǎn)，而它的反密碼子必須與小亞基上的mRNA相配對，所以兩個(gè)不同的功能基團(tuán)最大限度分離。原核生物起始tRNA攜帶甲酰甲硫氨酸（fMet），真核生物起始tRNA攜帶甲硫氨酸（Met）。五．AA tRNA合成酶 是一類催化氨基酸與tRNA結(jié)合的特異性酶，其反應(yīng)式如下：它實(shí)際上包括兩步反應(yīng)：第一步是氨基酸活化生成酶氨基酰腺苷酸復(fù)合物。不同的tRNA有不同堿基組成和空間結(jié)構(gòu)，容易被tRNA合成酶所識別，困難的是這些酶如何識別結(jié)構(gòu)上非常相似的氨基酸。核糖體和它的輔助因子為蛋白質(zhì)合成提供了必要條件。大腸桿菌核糖體小亞基由21種蛋白質(zhì)組成，分別用S1……S21表示，大亞基由33種蛋白質(zhì)組成，分別用L1……L33表示。大亞基負(fù)責(zé)氨基酸及tRNA攜帶的功能，如肽鍵的形成、AA tRNA、肽基 tRNA的結(jié)合等。體外反應(yīng)體系中，核糖體的解離或結(jié)合取決于Mg2+離子濃度。末端向339。八、蛋白質(zhì)的生物合成核糖體是蛋白質(zhì)合成的場所，mRNA是蛋白質(zhì)合成的模板，tRNA是模板與氨基酸之間的接合體。在大腸桿菌中合成一個(gè)100個(gè)氨基酸的多肽只需5分鐘。主要分為五步 Activation of Amino Acids (This reaction takes place in the cytosol, not on the ribosome). Initiation. The mRNA bearing the code for the polypeptide binds to the small ribosomal subunit and to the initiating aminoacyltRNA.Elongation. Peptide bonds are formed in this stage.Termination and Release. Completion of the polypeptide chain is signaled by a termination codon in the mRNA.Folding and Post translational Processing.肽鏈延伸分為三步① Binding of an ining aminoacyltRNA.② Peptide bond formation.③ Translocation.起始因子Initiation factor（IF）延伸因子Elongation factor（EF）終止因子。 RF3 僅能促進(jìn)RF1和RF2的功能。由30S 小亞基、起始因子IF –1和IF3及模板mRNA所組成的復(fù)合物立即與GTPIF2及fMettRNAfMet相結(jié)合。表279 真核細(xì)胞中參與翻譯起始的蛋白質(zhì)因子及其功能真核因子 功能 eIF2 促進(jìn)MettRNAMet與核糖體40S小亞基結(jié)合。 eIF4E 與mRNA 539。 eIF6 促進(jìn)沒有蛋白質(zhì)合成活性的80S核糖體解離成40S和60S兩個(gè)亞基。此時(shí)，GTP水解并釋放GDPEFTu復(fù)合物。本反應(yīng)可能由peptidyl transferase 催化。核糖體的移位需要EFG（translocase）和另一分子GTP水解提供能量。若以poly（U）作模板，則除苯丙氨酸（UUU）外，異亮氨酸（AUU）也會摻入。羧基端掛了一嘌呤霉素。 第四講 DNA、RNA和蛋白質(zhì)代謝DNA是貯藏遺傳信息的最重要的生物大分子。RNA主要以單鏈形式存在于生物體內(nèi)，其高級結(jié)構(gòu)很復(fù)雜；RNA既擔(dān)負(fù)著貯藏及轉(zhuǎn)移遺傳信息的功能，又能作為核酶直接在細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮代謝功能。在糖代謝中也有重要作用，如生成UDPG和 CDPdiacylglycerol等。第三，由N10甲基四氫葉酸提供一個(gè)甲基。第八九，由天門冬酰胺把另一個(gè)氨基加到第5位碳原子上。參與合成GMP的是③IMP脫氫酶和④XMP谷氨酰胺酰胺轉(zhuǎn)移酶 。ATP能夠把磷酸基團(tuán)加到其它所有核苷單磷酸上生成核苷三磷酸。這個(gè)反應(yīng)很特殊，因?yàn)楹颂巧系倪€原反應(yīng)發(fā)生于一個(gè)沒有活化的碳原子上。第二個(gè)調(diào)節(jié)位點(diǎn)控制了