【正文】 在幾天之內(nèi)，一個單拷貝絲心蛋白基因就可以合成109個絲心蛋白分子 。 2．染色體中的核酸組成 ⑴不重復序列 在單倍體基因組里，這些序列一般只有一個或幾個拷貝，它占DNA總量的40%－80%。 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。八聚體在中間，DNA分子盤繞在外，而H1則在核小體的外面。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)，可以看到由一條細絲連接著的一連串直徑為10nm的球狀體。 Mutations： 染色體DNA中可遺傳的核苷酸序列變化。 如果設想將人體細胞中的DNA分子繞地球一周，那么，每個堿基大約只占1－5厘米，而一個2－3kb的基因只相當于地球上一條數(shù)十米長，數(shù)厘米寬的線段！ Genotype (基因型)： The genetic constitution of a given organism (指某個特定生物體細胞內(nèi)的全部遺傳物質(zhì))。 四. Cvalue和Cot1/2 The total amount of DNA in the haploid genome is a characteristic of each living species known as Cvalue. Cot1/2 is the product of concentration and time required for 50% reassociation given in nucleotidemoles second/liter. 五、 染色體結(jié)構(gòu) DNA molecules are the largest macromolecules in the cell and are monly packaged into structures called “chromosomes”, most bacteria amp。他們發(fā)現(xiàn)被感染的細菌中帶有70%的噬菌體DNA，但只帶有20%的噬菌體蛋白質(zhì)。它的頭、尾外部都有由蛋白質(zhì)組成的外殼，頭內(nèi)主要是DNA。 美國冷泉港卡內(nèi)基遺傳學實驗室科學家Hershey和他的學生Chase在1952年從事噬菌體侵染細菌的實驗。解剖死鼠，發(fā)現(xiàn)有大量活的S型（而不是R型）細菌。再用活的粗糙型細菌（R型）來侵染小鼠，也不能使之發(fā)病，因為粗糙型細菌天然無致病力。 首先用實驗證明基因就是DNA分子的是美國著名的微生物學家Avery。細菌的毒性（致病力）是由細胞表面莢膜中的多糖所決定的。 二、 DNA聚合酶與DNA的合成 The accuracy of translation relies on the specificity of base pairing. The actual rate in bacteria seems to be 1081010. This corresponds to 1 error per genome per 1000 bacterial replication cycles, or 106 per gene per generation. DNA polymerase might improve the specificity of plementary base selection at either (or both) of two stages: 1，It could scrutinize the ining base for the proper plementarity with the template base。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。如一條鏈上某一堿基是C，另一條鏈上與它配對的堿基必定是G。 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。DNA不僅具有嚴格的化學組成，還具有特殊的高級結(jié)構(gòu)，它主要以有規(guī)則的雙螺旋形式存在，其基本特點是： DNA分子是由兩條互相平行的脫氧核苷酸長鏈盤繞而成的。 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分子的化學構(gòu)成。這一物質(zhì)具有很強的生物學活性，初步實驗證實，它很可能就是DNA（誰能想到?。Ｈ缟约訑嚢?，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。最常見的研究三維結(jié)構(gòu)及其運動規(guī)律的手段是X射線衍射的晶體學（又稱蛋白質(zhì)晶體學），其次是用二維核磁共振和多維核磁研究液相結(jié)構(gòu)，也有人用電鏡三維重組、電子衍射、中子衍射和各種頻譜學方法研究生物高分子的空間結(jié)構(gòu)。 結(jié)構(gòu)分子生物學就是研究生物大分子特定的空間結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)的運動變化與其生物學功能關(guān)系的科學。研究發(fā)現(xiàn)，有許多基因不是將它們的內(nèi)含子全部剪去，而是在不同的細胞或不同的發(fā)育階段有選擇地剪接其中部分內(nèi)含子，因此生成不同的mRNA及蛋白質(zhì)分子。 真核基因在結(jié)構(gòu)上的不連續(xù)性是近10年來生物學上的重大發(fā)現(xiàn)之一?；虮磉_調(diào)控主要表現(xiàn)在信號傳導研究、轉(zhuǎn)錄因子研究及RNA剪輯3個方面。 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)錄和翻譯在同一時間和空間內(nèi)發(fā)生，基因表達的調(diào)控主要發(fā)生在轉(zhuǎn)錄水平。 基因表達調(diào)控研究： 因為蛋白質(zhì)分子參與并控制了細胞的一切代謝活動，而決定蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和合成時序的信息都由核酸（主要是脫氧核糖核酸）分子編碼，表現(xiàn)為特定的核苷酸序列，所以基因表達實質(zhì)上就是遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯。如果說，分子生物學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，也即基因的表達與調(diào)控。 DNA重組技術(shù)有著廣闊的應用前景:DNA重組技術(shù)可用于定向改造某些生物基因組結(jié)構(gòu)，使它們所具備的特殊經(jīng)濟價值或功能得以成百 上千倍的地提高。嚴格地說，DNA重組技術(shù)并不完全等于基因工程，因為后者還包括其他可能使生物細胞基因組結(jié)構(gòu)得到改造的體系。不僅如此，一切生物體中的各類有機大分子都是由完全相同的單體，如蛋白質(zhì)分子中的20種氨基酸、DNA及RNA中的8種堿基所組合而成的，由此產(chǎn)生了分子生物學的3條基本原理： 1． 構(gòu)成生物體有機大分子的單體在不同生物中都是相同的； 2． 生物體內(nèi)一切有機大分子的建成都遵循著各自特定的規(guī)則； 3． 某一特定生物體所擁有的核酸及蛋白質(zhì)分子決定了它的屬性。20世紀60年代、70年代和80年代，我國科學家相繼實現(xiàn)了人工全合成有生物學活性的結(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。 此外，Griffith（1928）及Avery（1944）等人關(guān)于致病力強的光滑型（S型）肺炎鏈球菌DNA導致致病力弱的粗糙型（R型）細菌發(fā)生遺傳轉(zhuǎn)化的實驗；Hershey和Chase（1952）關(guān)于DNA是遺傳物質(zhì)的實驗；Crick于1954年所提出的遺傳信息傳遞規(guī)律（即中心法則）:Meselson和Stahl（1958）關(guān)于DNA半保留復制的實驗以及Yanofsky和Brener（1961）年關(guān)于遺傳密碼三聯(lián)子的設想都為分子生物學的發(fā)展做出了重大貢獻。 1993年，美國科學家Roberts和Sharp因發(fā)現(xiàn)斷裂基因（introns）而獲得Nobel獎。 1977年，Sanger和Gilbert（英）第一次進行了DNA序列分析。此外，他們還首次推測存在一種與DNA序列相互補、能將它所編碼的遺傳信息帶到蛋白質(zhì)合成場所（細胞質(zhì)）并翻譯產(chǎn)生蛋白質(zhì)的mRNA（信使核糖核酸）。 1962年，Watson（美）和Crick（英）因為在1953年提出DNA的反向平行雙螺旋模型而與Wilkins共獲Noble生理醫(yī)學獎，后者通過X射線衍射證實了WatsonCrick模型。 1959年，美國科學家Uchoa第一次合成了核糖核酸，實現(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。而Kendrew和Perutz利用X射線衍射技術(shù)解析了肌紅蛋白（myoglobin）及血紅蛋白（hemoglobin）的三維結(jié)構(gòu)，論證了這些蛋白質(zhì)在輸送分子氧過程中的特殊作用，成為研究生物大分子空間立體構(gòu)型的先驅(qū)。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。 從1847年Schleiden和Schwann提出細胞學說，證明動、植物都是由細胞組成的到今天，雖然不過短短一百多年時間，我們對生物大分子細胞的化學組成卻有了深刻的認識?，F(xiàn)代分子生物學筆記（朱玉賢版）： 第一講 序論 二、現(xiàn)代分子生物學中的主要里程碑 分子生物學是研究核酸、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，是人類從分子水平上真正揭開生物世界的奧秘，由被動地適應自然界轉(zhuǎn)向主動地改造和重組自然界的基礎學科。當人們意識到同一生物不同世代之間的連續(xù)性是由生物體自身所攜帶的遺傳物質(zhì)所決定的，科學家為揭示這些遺傳密碼所進行的努力就成為人類征服自然的一部分，而以生物大分子為研究對像的分子生物學就迅速成為現(xiàn)代社會中最具活力的科學。孟德爾的遺傳學規(guī)律最先使人們對性狀遺傳產(chǎn)生了理性認識，而Morgan的基因?qū)W說則進一步將性狀與基因相耦聯(lián)，成為分子遺傳學的奠基石。在蛋白質(zhì)化學方面，繼Sumner在1936年證實酶是蛋白質(zhì)之后，Sanger利用紙電泳及層析技術(shù)于1953年首次闡明胰島素的一級結(jié)構(gòu)，開創(chuàng)了蛋白質(zhì)序列分析的先河。 1910年，德國科學家Kossel第一個分離了腺嘌呤，胸腺嘧啶和組氨酸。同年，Kornberg實現(xiàn)了試管內(nèi)細菌細胞中DNA的復制。 1965年，法國科學家Jacob和Monod提出并證實了操縱子（operon）作為調(diào)節(jié)細菌細胞代謝的分子機制。 1972年，Paul Berg（美）第一次進行了DNA重組。 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。Mullis由于發(fā)明PCR儀而與加拿大學者Smith（第一個設計基因定點突變）共享Nobel化學獎。 我國生物科學家吳憲20世紀20年代初回國后在協(xié)和醫(yī)科大學生化系與汪猷、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等一系列有重大影響的研究，成為我國生物化學界的先驅(qū)。 三、分子生物學的主要研究內(nèi)容 所有生物體中的有機大分子都是以碳原子為核心，并以共價鍵的形式與氫、氧、氮及磷以不同方式構(gòu)成的。 分子生物學研究內(nèi)容: DNA重組技術(shù)基因工程 基因表達調(diào)控核酸生物學 生物大分子結(jié)構(gòu)功能結(jié)構(gòu)分子生物學 DNA重組技術(shù)（又稱基因工程）： 這是20世紀70年代初興起的技術(shù)科學，目的是將不同DNA片段（如某個基因或基因的一部分）按照人們的設計定向連接起來，在特定的受體細胞中與載體同時復制并得到表達，產(chǎn)生影響受體細胞的新的遺傳性狀。DNA重組技術(shù)是核酸化學、蛋白質(zhì)化學、酶工程及微生物學、遺傳學、細胞學長期深入研究的結(jié)晶，而限制性內(nèi)切酶DNA連接酶及其他工具酶的發(fā)現(xiàn)與應用則是這一技術(shù)得以建立的關(guān)鍵。DNA重組技術(shù)還被用來進行基礎研究。在這里，無論是對啟動子的研究（包括調(diào)控元件或稱順式作用元件），還是對轉(zhuǎn)錄因子的克隆及分析，都離不開重組DNA技術(shù)的應用。在個體生長發(fā)育過程中生物遺傳信息的表達按一定的時序發(fā)生變化（時序調(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）。真核生物有細胞核結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)錄和翻譯過程在時間和空間上都被分隔開，且在轉(zhuǎn)錄和翻譯后都有復雜的信息加工過程，其基因表達的調(diào)控可以發(fā)生在各種不同的水平上。 轉(zhuǎn)錄因子是一群能與基因5’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度在特定的時間與空間表達的蛋白質(zhì)分子。當基因轉(zhuǎn)錄成premRNA后，除了在5’端加帽及3’端加多聚A[polyA]之外，還要將隔開各個相鄰編碼區(qū)的內(nèi)含子剪去，使外顯子（編碼區(qū)）相連后成為成熟mRNA。 結(jié)構(gòu)分子生物學：生物大分子的結(jié)構(gòu)功能研究（又稱結(jié)構(gòu)分子生物學） 一個生物大分子，無論是核酸、蛋白質(zhì)或多糖，在發(fā)揮生物學功能時，必須具備兩個前提:首先，它擁有特定的空間結(jié)構(gòu)（三維結(jié)構(gòu)）；其次，在它發(fā)揮生物學功能的過程中必定存在著結(jié)構(gòu)和構(gòu)象的變化。它包括結(jié)構(gòu)的測定、結(jié)構(gòu)運動變化規(guī)律的探索及結(jié)構(gòu)與功能相互關(guān)系的建立3個主要研究方向。 第二講 染色體與DNA 一、 DNA的組成與結(jié)構(gòu) Avery在1944年的研究報告中寫道：當溶液中酒精的體積達到9/10時，有纖維狀物質(zhì)析出。溶解纖維狀物質(zhì)并重復數(shù)次，可提高其純度。對DNA分子的物理化學研究導致了現(xiàn)代生物學翻天覆地的革命，這更是Avery所沒有想到。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），而反向重復的DNA片段易出現(xiàn)發(fā)卡式結(jié)構(gòu)等。 DNA分子中的脫氧核糖和磷酸交替連接，排在外側(cè)，構(gòu)成基本骨架，堿基排列在內(nèi)側(cè)。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。堿基之間的這種一一對應的關(guān)系叫堿基互補配對原則。例如，某DNA分子的一條多核苷酸鏈有100個不同的堿基組成，它們的可能排列方式就是4100。 for example, by specifically recongnizing matching chemical features. This would be a presynthetic error control. 2，Or it could scrutinize the base pair after the new base has been added to