【正文】 列順序構成了生物大分子的一級結構，在此基礎上可形成復雜的空間結構。核酸與蛋白質的結構與功能是分子水平生命活動的基礎，分子生物學的研究內容基本上圍繞核酸與蛋白質展開的。 二、DNA復制的特點復制 以DNA為模板,按堿基互補配對原則,聚合成新的DNA鏈的過程。實驗依據(jù)2002年10月，在由權威的美國《生物科學》雜志組織的一次評選中，梅塞爾森和斯塔爾的半保留復制實驗當選為有史以來生物學領域“最美麗”的一項實驗。DNA復制的一般過程即DNA復制時一條鏈是連續(xù)合成的，另一條是不連續(xù)分段合成最后才連接成長鏈。端位于復制起點的模板鏈合成新鏈是從539。發(fā)展，是DNA聚合酶前進的方向，故可以連續(xù)合成，而539。向539。此連續(xù)合成的新鏈其合成方向與復制叉前進方向一致，稱領頭鏈，分段合成的短鏈稱岡崎片段，其合成方向與復制叉前進方向相反，稱為隨從鏈。細胞中的DNA復制一經開始就會連續(xù)復制下去，直至完成細胞中全部基因組DNA的復制復制子或復制單元：NDA復制從起始點直到終點為止，每個這樣的DNA單位稱復制子。DNA分子的自發(fā)性損傷（1）DNA復制中的錯誤（2）DNA的自發(fā)性化學變化：堿基的異構互變、堿基的脫氨基作用、脫嘌呤與脫嘧啶、堿基修飾與鏈斷裂物理因素引起的DNA損傷（1）紫外線引起的DNA損傷（2）電離輻射引起的DNA損傷化學因素引起的DNA損傷（1）烷化劑對DNA的損傷（2）堿基類似物、修飾劑對DNA的損傷（二）DNA損傷的后果點突變：指DNA上的單一堿基的變異（轉換：嘌呤與嘌呤、嘧啶與嘧啶；顛換：嘌呤與嘧啶或嘧啶與嘌呤）缺失：指DNA鏈上一個或一段核苷酸的消失插入：指一個或一段核苷酸插入到DNA鏈中倒位或轉位：指DNA鏈重組使其中一段核苷酸鏈方向倒置、或從一處遷移到另一處雙鏈斷裂（三）DNA修復回復修復這是較簡單的修復方式，一般都能將DNA修復到原樣（1）光修復最早發(fā)現(xiàn)的DNA修復方式，由細菌中的光解酶完成。（2）單鏈斷裂的重接（3）堿基的直接插入（4）烷基的轉移切除修復：是修復DNA損傷最為普遍的方式，對多種DNA損傷都能起修復作用。反應需要RecA等蛋白參與。此系統(tǒng)由十幾個修復蛋白組成。自發(fā)突變：在自然條件下發(fā)生誘發(fā)突變：人工利用物理或化學藥劑誘發(fā)根據(jù)基因結構的改變方式分為：堿基置換突變和移碼突變根據(jù)遺傳信息的改變方式分為：同義突變、錯義突變、無義突變四、轉錄、復制、翻譯轉錄轉錄是以DNA的一股為模板合成一條互補RNA的過程。DNA里隱含轉錄起點的序列稱為啟動子。(2)解開DNA的雙螺旋。原核生物的RNA聚合酶具有解螺旋酶的功能，但是真核生物的RNA聚合酶沒有，其DNA的雙螺旋系由特定的轉錄因子解開。(4)終止轉錄。（注：遺傳密碼的終止密碼子代表肽鏈合成的終止，并非轉錄的終止）。RNA轉錄是以一條全序列負鏈RNA為模板，指導合成幾條較短的正鏈RNA（即mRNA）的過程稱RNA，如皰疹性口炎病毒（－）RNA可轉錄出5種單順反子mRNA，進而翻譯出5種蛋白質。后者是指以RNA為模板，在RNA指導的RNA聚合酶（也稱RNA復制酶）催化下合成互補的RNA鏈的過程。 翻譯：以mRNA為模板合成肽鏈的過程稱翻譯。 復制、轉錄與逆轉錄的區(qū)別首先是原料不同；酶不同；摸版不同；生成物不同。只存在于原核生物中。生物中有許多啟動子，如大腸桿菌約有2000個啟動子。側約10和35個核苷酸處，弱啟動子序列中往往有多處核苷酸被置換。真核生物的RNA聚合酶有三種：Pol I、Pol II及Pol III。Pol I位於細胞核的核仁，負責合成5S以外的rRNA。這三種聚合酶各由十幾個亞單元組成，其中四個與大腸桿菌RNA聚合酶的a、b和b39。不過，真核生物的RNA聚合酶并不包含類似σ因子的亞單元。終止子終止子是DNA分子中終止轉錄的核苷酸序列。增強子是能夠增強與之相連鎖的基因轉錄活性的調控序列(順式作用元件)，其本身不具備啟動子的活性。六、轉錄調控元件與因子順式作用元件：為與結構基因串聯(lián)的DNA順序，它們對基因轉錄的精確起始和活性調節(jié)起著十分重要的作用。 反式作用因子：是分布于不同或相同染色體上基因所編碼的蛋白質因子，通過順式作用元件和RNA聚合酶的相互作用而調節(jié)基因轉錄的活性。（兩棲類的卵母細胞中多見）它是通過改變基因數(shù)量而調節(jié)基因表達產物的一種調節(jié)方式。 基因探針probe）就是一段與目的基因或DNA互補的特異核苷酸序列，它可以包括整個基因，也可以僅僅是基因的一部分；可以是DNA本身，也可以是由之轉錄而來的RNA。與基因組探針不同的是，cDNA探針不含有內含子序列。 基因和基因組的結構與功能一、基因的生物學概念? 1866 Morgan發(fā)表The Theory of Gene，認為：基因依孟德爾第一定律（分離定律）而彼此分離，于是每個生殖細胞只含一組基因；不同連鎖群里的基因依孟德爾第二定律（自由組合定律）而自由組合；兩個相對連鎖群的基因之間有時候也發(fā)生有秩序的交換，交換率證明了每個連鎖群里諸要素的直線排列，也證明了諸要素的相對位置。 20世紀50年代 Benzer提出“順反子”、“一個順反子，一條多肽鏈” ? 20世紀60年代 遺傳密碼的破譯使人們對基因表達的機理有了更多的了解修改定義為：基因是基因組中的1個區(qū)域或1段DNA序列；其轉錄產物編碼1條多肽鏈或者1個結構RNA分子（tRNA或rRNA）。 二、基因的現(xiàn)代概念 生物學概念：基因是世代相傳的，基因決定了遺傳性狀的表達，基因的顆粒性主要表現(xiàn)在世代相傳的行為和功能表達上具有相對的獨立性，基因呈直線排列在染色體上。三、基因組的概念 細胞或生物體中，一套完整單體的遺傳物質的總和，即某物種單倍體的總DNA。四、原核生物基因組的特點 病毒基因組 1．結構簡單，基因組小，所含基因少。3．相關基因叢集。 4．常見重疊基因現(xiàn)象。細菌基因組 1. 一條雙鏈DNA ，具有類核結構。幾個功能相關的結構基因串聯(lián)在一起受同一個調控區(qū)調節(jié)。3. 蛋白質基因單拷貝，rRNA基因多拷貝，這可能有利于核糖體的組裝。1個轉錄單位通常含3個rDNA，以16S23S5S的順序串聯(lián)排列，有的轉錄單位中間還插有tRNA基因，每個轉錄單位的長度大于5Kb。6. DNA分子中有多種功能區(qū)。 質粒DNA存在于細菌與真核細胞中的一種亞細胞結構。沒有蛋白外殼，只能在寄主細胞中獨立地增殖，并隨著宿主細胞的分裂而被遺傳下去。質粒是一個完整、獨立的復制子，并且能夠轉化細胞（把它的一個復本從供體細胞轉移給受體細胞），因此可以作為一種載體，把目的DNA帶入宿主細胞中進行增殖。質粒DNA的復制類型嚴緊型： 每個宿主細胞中僅含有13個拷貝，其復制要受到宿主細胞的嚴格控制。質粒DNA的功能類型1. F質粒（F因子或性質粒）能夠使宿主細胞染色體上的基因和F質粒一起轉移到原先不存在該質粒的受體細胞中。3. Col質粒 編碼控制大腸桿菌素合成的基因。對致病菌基因組的研究，可以加快重要致病基因的發(fā)現(xiàn)速度。為篩選有效藥物及發(fā)展疫苗提供參考。此外，新發(fā)現(xiàn)的微生物酶及蛋白還可能在工農業(yè)生產上有應用價值。每一種真核生物都有一定的染色體數(shù)目，除配子為單倍體外，體細胞一般為雙倍體，即含兩份同源基因組，而原核生物的基因組則是單拷貝的。基因不存在操縱子結構，功能相關基因分散在不同的染色體上。基因組中有大量低度（重復頻率103）、中度（重復頻率105）和高度重復序列?；蜣D錄的初級產物需經一定的加工，切除內含子使外顯子拼接，才能形成成熟的mRNA。功能相關的基因構成各種基因家族，它們可串聯(lián)在一起，亦可相距很遠，但即使串聯(lián)在一起的成簇的基因也是分別轉錄的。重復序列的作用編碼某些重要的功能性蛋白質及產物等，如組蛋白、rRNA、tRNA等。參與基因表達調控。人的衛(wèi)星DNA可分為I、II、III、IV四種，各類型由不同的重復順序家族構成。（simple repeat sequence,SRS）。最常見是2bp串聯(lián)（即(AC)n和(TG)n，約占10%），散在分布在基因組中，多位于編碼區(qū)附近，也存在于衛(wèi)星序列中及中度重復序列中。 衛(wèi)星DNA與微衛(wèi)星DNA的比較衛(wèi)星DNA微衛(wèi)星DNA存在部位染色體近端粒和著絲粒區(qū)染色體任何部位重復單位長度670bp，常富含GC16bp重復次數(shù)幾次到幾百次1060次總序列長度約200bp重復單位的差異重復單位組成稍有差異，重復單位的變異性低，如單個堿基置換存在數(shù)量有限，有些染色體尚未見到很多 高度重復序列的功能 參與復制水平的調參與基因表達的調節(jié)參與轉位作與進化有關作為每一個體的特征可能與染色體減數(shù)分裂時染色體配對有關中度重復序列特征：，在基因調控中起重要作用，包括開啟或關閉基因的活性、DNA復制的起始、其轉錄產物參與hnRNA（不均一核RNA）的處理等；，不完全一樣，分散在基因組中，序列的長度和拷貝數(shù)不均一；具有種屬特異性。? 重復單位中帶有限制性內切酶Alu的酶切位點：AG↓CT TC↑GA? 主要集中在細胞分裂晚期的R帶，大部分屬于非編碼DNA，但也有一部分位于mRNA的非翻譯區(qū)，甚至位于編碼區(qū)內。人Kpn ，散在分布，拷貝數(shù)約為30004800個，占人體基因組的1%。多基因家族（multigene family）亦稱基因家族，是真核生物基因組中一組來源相同、結構相似、功能相關的基因，有的編碼蛋白質，有的編碼RNA。（2）各家族成員分布在不同的染色體上，序列雖然不相同，但編碼的是一組緊密相關的蛋白，如干擾素、生長激素、珠蛋白等。一個假基因常常有多個有害的突變，可能因為作為一種活性基因一旦停止，就再沒有適當機制阻止進一步突變的聚積。 假基因主要有兩種類型（1）由于一種基因的加倍而失活。它們可能是由于失去起始轉錄信號，或外顯子—內含子連接處不能剪接或翻譯不能終止。這些假基因是源于mRNA，并通過逆轉錄而重新整合進基因組。結構上有不同程度的同源性，可能起源于相同的祖先基因，但功能不相同。單一序列? 也稱為單拷貝序列。? 大多數(shù)結構基因都是單一序列。? 結構基因的突變容易引起遺傳性狀的改變或產生遺傳性疾病。? 絕大多數(shù)真核生物的基因都是斷裂基因。轉錄時一起被轉錄出來，然后再經過加工剪切內含子后，外顯子拼接起來后成為成熟的mRNA。 移動基因（轉座子或轉位子，transposon） ? 可從染色體基因組的一個位置轉移到另一個位置的基因，也可在不同的染色體之間跳躍。這些基因能在玉米不同的染色體上從一個位點轉移到另一個位點，有時象一個新奇的生物學開關一樣，開動或關閉基因。 人類基因組計劃人類基因組結構特點前述的真核基因組的結構特點基本上都適用于人類基因組。統(tǒng)計表明，任意兩個人之間的DNA核苷酸差異約占基因組的0．01％，就是這基因組中0．01％的差異，決定了人類的遺傳多樣性，如有的人容易生病，而有的人卻對疾病的免疫能力特別高，有些藥物，有的人用了就靈驗，有的人就不靈驗。 位點多態(tài)性 是由于等位基因間在特定位點上DNA序列存在差異造成的。在各種DNA位點多態(tài)性系統(tǒng)中，人類白細胞抗原（HLA）是最復雜的一種，僅其中的HLADR抗原的編碼位點就有DRA、DRB1??DRBDRBDRBDRB5六個座位，共有60多個等位基因。不同個體基因組在同一段DNA是否有同樣的酶切位點，決定了酶切后是否會產生同樣大小的片段。通過限制酶酶切片段的長度多態(tài)性來揭示DNA堿基組成不同的技術稱為限制性片段長度多態(tài)性技術，簡稱RFLP技術。所以，RFLP的基礎是高度重復序列（數(shù)量大）和點突變。串聯(lián)重復順序長度多態(tài)性主要發(fā)生在小衛(wèi)星DNA 和微衛(wèi)星DNA中。發(fā)現(xiàn)所有人類基因并闡明其在染色體上的位置，從而在整體上破譯人類遺傳信息。? 1989年，美國國家衛(wèi)生研究院（NIH）建立國家人類基因組研究中心（NCHGR） 。 研究進程? HGP啟動以后進展順利，計劃進度一再修改。最后一個五年計劃的主要目標是： ①得到標記間距為1厘摩（1厘摩=重組頻率為1%的兩個基因間的遺傳距離）的遺傳圖譜； ②得到至少有30萬個序列標記位點（STS）的物理圖譜， STS被作圖； ③2001年得到人類基因組序列的“草稿”，2003年得到最后“定稿”； ④測序能力要達到每年500Mb(1Mb=1000kb),每個堿基對的分析費用要少于25美分，支持毛細管陣列電泳、DNA芯片等的測序技術的發(fā)展；⑤增加測定人類基因組變異的內容，得到10萬個作圖定位了的單核苷酸多態(tài)性（SNP）；⑥得到所有基因的全長c DNA； ⑦發(fā)展在基因組尺度上分析生物功能的技術；⑧在模式生物基因組研究方面，大腸桿菌、酵母菌、短小麗桿線蟲的全基因組序列已經全部完成并發(fā)表公布，到2002年完成果蠅的全基因組序列，2005年完成小鼠的全基因組序列。? １９９８年? 一批科學家在美國羅克威爾組建塞萊拉遺傳公司，與國際人類基因組計劃展開競爭。? １９９９年? ９月 中國獲準加入人類基因組計劃，負責測定人類基因組全部序列的１％。? １２月１日 國際人類基因組計劃聯(lián)合研究小組宣布，完整破譯出人體第２２對染色體的遺傳密碼，這是人類首次成功地完成人體染色體完整基因序列的測定。? ４月底 中國科學家按照國際人類基因組計劃的部署，完成了１％人類基因組的工作框架圖。? ６月２６日 科學家公布人類基因組工作草圖，標志著人類在解讀自身“生命之書”的路上邁出了重要一步。? ２００１年? ２月１２日 中、美、日、德、法、英等６國科學家和美國塞萊拉公司聯(lián)合公布人類基因組圖譜及初步分析結果。即通過計算連鎖的