【正文】 形成：A=T和G=C，堿基上與氫鍵形成有關(guān)的最重要的功能團(tuán)包括環(huán)氮、羰基和氨基。穩(wěn)定DNA雙螺旋的作用力：堿基堆積作用，在DNA中，堿基對平面（嘧啶的平面和嘌呤的近平面）層疊，產(chǎn)生疏水性堆積作用，包括范德華力和偶極偶極作用。它最大程度地減少DNA分子與水的接觸，穩(wěn)定其三維結(jié)構(gòu)。DNA雙螺旋的其它形式：A型——右手雙螺旋的堿基對平面與螺軸不垂直（傾斜20186。）（ nm , ，11對 核苷酸/螺圈）；Z型——左手雙螺旋，重復(fù)單位為嘌呤嘧啶（， nm，12對 核苷酸/螺圈）。DNA三螺旋（HDNA）：出現(xiàn)在多嘧啶/多嘌呤情況下，形成三鏈DNA，并形成三螺旋體，即2股嘧啶鏈夾1股嘌呤鏈或2股嘌呤鏈夾1股嘧啶鏈。DNA構(gòu)像家族：A型、B型、Z型和HDNA統(tǒng)稱為DNA構(gòu)像家族，表明DNA構(gòu)像是序列依賴性的。DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)和意義——DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)科學(xué)地解釋遺傳和變異，是分子生物學(xué)的墊基石。（2）染色體DNA的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 染色體中的DNA是緊密折疊的，這種致密構(gòu)像統(tǒng)稱為DNA超螺旋，可以用下述參數(shù)描述環(huán)狀DNA超螺旋： ①連環(huán)數(shù)L （linking number）：雙螺旋DNA中一鏈繞另一鏈的次數(shù)。②纏繞數(shù)T （twisting number）：雙螺旋DNA的WC螺旋數(shù)。③超螺旋周數(shù)S（number of turns of supercoils）或扭曲數(shù)W （writing number）：④超螺旋密度（s）： s=W/T環(huán)狀DNA（開環(huán)、閉環(huán)）可以通過拓?fù)洳僮餍纬烧菪拓?fù)超螺旋：正超螺旋（+），即增加右手螺旋圈，為抵消應(yīng)力，環(huán)狀DNA將出現(xiàn)左手扭曲；負(fù)超螺旋（），即減少右手螺旋圈，為抵消應(yīng)力，環(huán)狀DNA將出現(xiàn)右手扭曲；DNA超螺旋和解超螺旋均必需借助蛋白質(zhì)的作用，這類蛋白質(zhì)稱為DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶。I 型DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶：催化DNA兩條鏈同時斷裂和連接II 型DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶：催化DNA一條鏈斷裂和連接溴乙錠：一種吖啶類化合物，插入到堿基對之間，減少DNA負(fù)超螺旋2． DNA的性質(zhì)溶于水：與分子磷酸核糖骨架在外有關(guān)。 酸性：生理pH帶負(fù)電荷，主要與磷酸基團(tuán)解離有關(guān)， 分子形狀和分子量：DNA是最大的生物分子，分子量達(dá)到108~1012，其直徑/長度（d/l）=107，因此DNA水溶液具有高黏度；分子形狀和分子量也影響DNA在超速離心和在密度梯度離心時的沉降行為。例如在超速離心時分子量相同，環(huán)狀DNA的沉降速度大于線形DNA，在氯化銫密度梯度離心時（48小時），平衡后DNA的浮力密度與其堿基組成、分子構(gòu)像有關(guān)，有高G+C的DNA其浮力密度較高，超螺旋環(huán)狀線形。正旋光性：與分子不對稱性有關(guān)紫外吸收：260nm有最大光吸收，與其堿基有關(guān)。3．DNA的變性和復(fù)性DNA解鏈稱為DNA變性，解鏈DNA重新聚合稱為DNA復(fù)性。高溫、酸堿、有機(jī)溶劑、射線、脲、胍、甲酰胺均可引起DNA變性。（1）DNA的熱變性①Tm：純DNA的熱變性是協(xié)同過程，變性發(fā)生在一個狹窄的溫度范圍，因此DNA熱變性中，增色效應(yīng)達(dá)到最大值一半時的溫度，稱為該DNA的熔點(diǎn)或解鏈溫度，記為Tm。②影響Tm的因素：GC含量、DNA樣品均一性、緩沖液的離子強(qiáng)度和pH。例如在標(biāo)準(zhǔn)條件（）下，Tm=+（G+C）（2）DNA復(fù)性復(fù)性機(jī)理：隨機(jī)識別成核和拉鏈?zhǔn)骄酆涎由煊绊懸蛩兀篋NA片段的大小、離子強(qiáng)度、DNA濃度、溫度復(fù)性動力學(xué)：復(fù)性過程是二級反應(yīng)，即dC/dt=kC2 附：Cot分析（時間濃度曲線）dC/dt=kC2 222。 C/Co=1/（1+kCot），其中，C= t時間末復(fù)性DNA的濃度， Co =變性DNA的起始濃度，t=復(fù)性時間 ，k=速度常數(shù)（與t、DNA片段大小有關(guān)）因此通過Cot曲線可以定量測定復(fù)性速度和序列復(fù)雜度。 當(dāng)C/Co=1/2，則Cot1/2=1/k 因?yàn)閗與重復(fù)序列的堿基數(shù)N成正比，則 Cot1/2 181。 N即：可以通過Cot1/2曲線和分子量標(biāo)尺定量測知DNA的長度和重復(fù)序列的拷貝數(shù)。Cot曲線中的分子量標(biāo)尺：單一順序中堿基對數(shù)目與Cot1/2的關(guān)系。4． DNA的功能（1）DNA是遺傳物質(zhì)格雷費(fèi)斯實(shí)驗(yàn)，艾佛里實(shí)驗(yàn)和蔡斯何西實(shí)驗(yàn)證明DNA是遺傳物質(zhì)。（2）DNA是遺傳信息載體DNA攜帶的遺傳信息通過復(fù)制、轉(zhuǎn)錄與翻譯得到傳遞和表達(dá)（分子生物學(xué)中心法則）5．DNA序列的測定DNA的測定策略（圖）DNA片段序列測定發(fā)展了Sanger的加減法（1975）與鏈終止法（1977）（chain termination method）；化學(xué)裂解法（MaxamGilbert Method）其中的鏈終止法（用放射同位素標(biāo)記）步驟如下：新鏈合成反應(yīng)。分四管進(jìn)行，每管反應(yīng)混合物含待測DNA（順序未知）、寡聚核苷酸引物（順序已知）、dNTPs（四種三磷酸核苷的混合物，其中一種含放射性P）和DNA聚合酶。分別加入ddATP 、ddCTP 、ddGTP、 ddTTP 做抑制劑。隨機(jī)進(jìn)行鏈終止。聚丙烯酰胺凝膠電泳分離DNA片段放射自顯影、讀序6．1．4 核糖核酸RNARNA的結(jié)構(gòu)特征單鏈RNA可以在局部區(qū)域通過氫鍵，配對形成有環(huán)（loop）、臂（arm）、發(fā)夾（pin）等結(jié)構(gòu)的復(fù)雜形狀的分子。其中各tRNA均形成三葉草形的四臂三（或四）環(huán)結(jié)構(gòu)，并由于內(nèi)部氫鍵配對形成倒L型三級結(jié)構(gòu)。RNA的性質(zhì)類似DNA，但因分子量顯著低于DNA和不具有完全雙螺旋結(jié)構(gòu)，在有關(guān)性質(zhì)上和DNA存在明顯差異。RNA的生物學(xué)功能核酸是RNA病毒的遺傳物質(zhì)。核酸參與遺傳信息的傳遞和表達(dá)。例如mRNA是DNA信使，tRNA是蛋白質(zhì)構(gòu)件氨基酸的專運(yùn)者，核糖體RNA組建核糖體。某些小分子rRNA是生物催化劑，即核酶（Ribozyme）核酸是許多功能超分子的重要的結(jié)構(gòu)組分：例如核糖體、信號識別顆粒等，該酶參與轉(zhuǎn)錄的RNA的加工。6．1．5 基因組學(xué) 第7章 質(zhì)膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白和物質(zhì)跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)7．1 學(xué)習(xí)提要7．1．1 生物膜和物質(zhì)跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)生物膜的結(jié)構(gòu)S．J．(1972)的流動鑲嵌模型三種普遍的物質(zhì)跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)分類依據(jù)是攜帶溶質(zhì)的數(shù)目和轉(zhuǎn)運(yùn)方向：（1）單載（uniport）（2）對稱載（symport）（3）逆載（antiport）7．1．2 被動轉(zhuǎn)運(yùn) 不與ATP分解偶聯(lián)的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn) 1．被動跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)的能學(xué)研究溶質(zhì)通過生物膜的脂雙層的能量變化簡單擴(kuò)散：沒有轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白協(xié)助，溶質(zhì)自行完成的擴(kuò)散過程。由于去掉水化層過程是高度吸能的，故擴(kuò)散通過脂雙層的活化能很高。促進(jìn)擴(kuò)散（facilitated diffusion）：有轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白協(xié)助的擴(kuò)散，轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白與去水化的溶質(zhì)非共價作用，取代與水的氫鍵。提供親水的跨膜通道，減少溶質(zhì)跨膜擴(kuò)散的活化能。2．轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（transpoter）執(zhí)行被動轉(zhuǎn)運(yùn)（passive transport）的蛋白質(zhì)稱為轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白或通透酶（permiase），作用方式類似酶。具有高擴(kuò)散速度、飽和性和專一性。不能使胞內(nèi)濃度超過胞外濃度。離子通道（ion channel）：一類負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)運(yùn)離子的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，離子通道是由蛋白質(zhì)單位聚合形成的跨細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)，離子通道對離子有選擇性。如Ca2+通道，K+通道、Na+通道等。在神經(jīng)細(xì)胞、肌肉細(xì)胞等興奮性細(xì)胞中，鈣、鉀或鈉通道等的變化可引起膜兩側(cè)的電荷分布改變和電位變化，產(chǎn)生動作電位和引起神經(jīng)遞質(zhì)釋放。在分泌細(xì)胞中鈣通道改變可引起離子的濃度變化，從而導(dǎo)致細(xì)胞一系列蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。葡萄糖通透酶（glucose permease）：促進(jìn)葡萄糖進(jìn)入紅細(xì)胞，該酶的12個跨膜片段形成一個能跨越膜脂核心的親水通道。對D葡萄糖專一（Kt=）紅細(xì)胞膜的氯碳酸根交換蛋白促進(jìn)Cl— 和HCO3=對稱載，不改變跨膜電位。其功能是增加血液攜帶CO2的能力。 3．促進(jìn)轉(zhuǎn)運(yùn)的動力學(xué)分析（類似酶催化動力學(xué)）以葡萄糖促進(jìn)轉(zhuǎn)運(yùn)為例：Sout+T171。 SoutT 171。 Sin T 171。 Sin +TV0=Vout [S]out /Kt+[S]out7．1．3 主動轉(zhuǎn)運(yùn)（Active transport） 與ATP分解或其他供能機(jī)制偶聯(lián)的逆濃度梯度轉(zhuǎn)運(yùn)。包括初級主動轉(zhuǎn)運(yùn)，即與光、氧化、ATP分解直接偶聯(lián)的轉(zhuǎn)運(yùn)；和次級主動轉(zhuǎn)運(yùn)，即和其它物質(zhì)化學(xué)梯度的遞降偶聯(lián)。1．主動轉(zhuǎn)運(yùn)的能學(xué)DGt=RTLn（C2/C1）+Z F196。y 式中：R是氣體常數(shù)（*K），T 是絕對溫度，C1和C2分別為轉(zhuǎn)運(yùn)前后所處位置的濃度。Z是離子攜帶的電荷，F(xiàn)是法拉第常數(shù)（96480J/V*mol），196。248。是跨膜電位（V）。2．主動轉(zhuǎn)運(yùn)建立了離子的跨膜梯度。絕大多數(shù)的離子的跨質(zhì)膜或內(nèi)膜梯度都維持在10倍以上。3．“離子泵”負(fù)責(zé)離子主動轉(zhuǎn)運(yùn)的膜蛋白。Na+K+ATPase （Na+K+泵）建立和維持細(xì)胞K+和Na+的跨膜梯度的主要責(zé)任者，屬于整合膜蛋白，由兩個跨膜的亞基：50 000和110 000組成，與ATP的分解相偶聯(lián)，該酶可運(yùn)出3個Na+，同時運(yùn)進(jìn)2個K+。 K+和Na+的跨膜梯度是神經(jīng)原等電信號發(fā)生的基礎(chǔ)。由于Na+K+ ATPase的作用，電荷跨膜分離，細(xì)胞內(nèi)電荷負(fù)于細(xì)胞外，動物的神經(jīng)原和大多數(shù)非神經(jīng)原細(xì)胞中跨膜電位達(dá)到5070mV。人靜息時產(chǎn)能的25%都用于支持Na+K+ ATPase。Na+梯度為各類細(xì)胞的各種物質(zhì)協(xié)同運(yùn)輸提供動力。例如葡萄糖促進(jìn)轉(zhuǎn)運(yùn)可以與鈉離子內(nèi)流協(xié)同。關(guān)于Na+K+ATPase作用機(jī)理的推測。認(rèn)為ATP水解的產(chǎn)物磷酸基團(tuán)可以穩(wěn)定該酶的構(gòu)像II。酶的磷酸化構(gòu)像—構(gòu)像II對K+有高親和力，對Na+低親和。而酶的去磷酸化形式—構(gòu)像I則相反。4．離子梯度和次級主動轉(zhuǎn)運(yùn)由各種離子泵建立起來的跨膜梯度為某些物質(zhì)的逆濃度轉(zhuǎn)運(yùn)提供能量，稱為次級主動轉(zhuǎn)運(yùn)。質(zhì)子梯度幫助細(xì)菌對乳糖的次級主動轉(zhuǎn)運(yùn) +運(yùn)出細(xì)胞，建立起質(zhì)子梯度。借助半乳糖透性酶進(jìn)行質(zhì)子和乳糖的對稱轉(zhuǎn)運(yùn)，使乳糖逆濃度梯度進(jìn)入細(xì)胞。第 8 章 信號分子和細(xì)胞信號傳遞 學(xué)習(xí)要點(diǎn)細(xì)胞信號傳遞指細(xì)胞通過相應(yīng)的受體接受環(huán)境信息，并經(jīng)細(xì)胞內(nèi)信號傳遞，最終對環(huán)境刺激作出反應(yīng)的過程。 8．1．1 細(xì)胞信號分子細(xì)胞信號分子是指細(xì)胞產(chǎn)生的能影響它細(xì)胞的化學(xué)物質(zhì)，細(xì)胞信號分子介導(dǎo)細(xì)胞間和細(xì)胞內(nèi)的信息傳遞。1．細(xì)胞信號分子的基本特征微量半壽期一般很短有效應(yīng)分子（或靶分子），即受體。通過信號放大機(jī)制，引起靶細(xì)胞產(chǎn)生強(qiáng)烈響應(yīng)。2．細(xì)胞信號分子類群。已知的細(xì)胞信號分子包括激素、細(xì)胞因子、神經(jīng)遞質(zhì)、神經(jīng)調(diào)質(zhì)、自由基等，從化學(xué)上可以是蛋白質(zhì)，肽，氨基酸，脂肪酸，核苷酸，甾類，萜類、可溶性氣體如NO、CO2和乙烯等各種化學(xué)物質(zhì)。根據(jù)其與受體的結(jié)合，基本分為兩類：水溶性脂溶性 兩類信號分子中，脂溶性分子易通過質(zhì)膜進(jìn)入細(xì)胞，與其細(xì)胞內(nèi)受體結(jié)合。水溶性分子一般不能進(jìn)入細(xì)胞，而和細(xì)胞表面受體結(jié)合。3．作用方式自泌（autocrine）：自分泌的信號分子作用于分泌細(xì)胞自身旁泌（paracrine）：作用于鄰近細(xì)胞內(nèi)分泌（endocrine）：經(jīng)血流運(yùn)輸作用靶細(xì)胞8．1．2 受體受體是存在于細(xì)胞內(nèi)或細(xì)胞表面，能與配基結(jié)合的一類特殊的蛋白質(zhì)。（1）受體分子的基本特征能識別和結(jié)合信號分子，具有專一性能轉(zhuǎn)導(dǎo)信號為細(xì)胞反應(yīng)，產(chǎn)生相應(yīng)的生理效應(yīng)：組織特異性對配基的高親和性：與配基結(jié)合的飽和性結(jié)合可逆性（2）細(xì)胞信號分子的受體特指結(jié)合細(xì)胞信號分子并傳遞其攜帶的信息的細(xì)胞內(nèi)或細(xì)胞表面蛋白質(zhì)。第二信使第二信使指細(xì)胞響應(yīng)細(xì)胞信號而產(chǎn)生的細(xì)胞內(nèi)信號分子，第二信使也能像細(xì)胞信號分子一樣，引起細(xì)胞產(chǎn)生強(qiáng)烈響應(yīng)。（1）第二信使的基本特征基本同細(xì)胞信號分子。即微量，但作為細(xì)胞響應(yīng)過程的中間產(chǎn)物，在響應(yīng)前后其濃度水平有急劇變化半壽期一般很短有效應(yīng)分子（或靶分子），通過信號放大機(jī)制，引起細(xì)胞產(chǎn)生強(qiáng)烈響應(yīng)。（2）已經(jīng)證明可作為細(xì)胞第二信使的物質(zhì)環(huán)核苷酸類：cAMP、cGMP； 離子：Ca2+、Na+膜脂水解產(chǎn)物：磷酸肌醇（IP3）、二酰甘油（DAG）、花生四烯酸等等。（3）第二信使的主要效應(yīng)分子cAMP：蛋白激酶A（PKA），無活性形式是一種四聚體蛋白質(zhì)（C2R2），cAMP與其調(diào)節(jié)亞基（R）結(jié)合，釋放出催化亞基，可以催化后續(xù)蛋白質(zhì)磷酸化cGMP：蛋白激酶G（PKG），由兩條相同的肽鏈組成，與ｃＧＭＰ結(jié)合后被活化，但二聚體并不解離。Ca2+：鈣調(diào)蛋白（CaM），Ca2+CaM為活性分子，可激活幾種蛋白激酶、磷酸酯酶、核苷酸環(huán)化酶、Ca2+泵、離子通道蛋白和肌肉收縮蛋白等，IP3：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)IP3受體，一種Ca2+通道，與IP3結(jié)合，使內(nèi)質(zhì)網(wǎng)鈣庫釋放。DAG：幾種酶，例如PKC等。第二信使的協(xié)同作用{以蛋白激酶Ｃ的活化為例}蛋白激酶Ｃ（PKC）是一種依賴Ca2+的蛋白激酶。正常條件下，PKC以無活性形式存在于胞液中，對Ca2+不敏感。細(xì)胞受刺激后，第二信使DAG和Ca2+同時促使PKC由胞質(zhì)轉(zhuǎn)移到含磷脂的質(zhì)膜內(nèi)表面。并在DAG和磷脂（主要是磷脂酰絲氨酸，ＰＳ）的共同作用下，提高對Ca2+的敏感性，因而使PKC活化。 PKC由一條多肽鏈組成。它可以引起許多底物蛋白絲氨酸或蘇氨酸殘基磷酸化，其中包括各種受體、膜蛋白、收縮蛋白、細(xì)胞骨架蛋白、核蛋白和酶類等，從而影響細(xì)胞代謝、生長和分化。8．1．4 細(xì)胞信號傳遞機(jī)制細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制的發(fā)展使細(xì)胞能對來源其他細(xì)胞的化學(xué)信號作出響應(yīng)。根據(jù)細(xì)胞信號分子的類別和受體位置，細(xì)胞信號傳遞可大體分為跨膜細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和細(xì)胞內(nèi)受體識別兩類。而根據(jù)細(xì)胞表面受體偶聯(lián)機(jī)制不同，跨膜細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)可分為受體門控離子通道途徑、受體G蛋白途徑和受體酶聯(lián)途徑。受體門控離子通道也稱為配體門控離子通道，通過受體與配體