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第一章遗传物质的分子结构、性质和功能第一节DNA的结构与功能第二节RNA的结构与功能第三节核酸的分子杂交第四节反义核酸及药物（调控中讲）第五节RNAi（调控中讲）第六节病毒核酸（自习）第一节、DNA的结构和功能DNA的一级结构：指构成DNA的四种脱氧核苷酸通过3’,5’-磷酸二酯键彼此连接起来的线性多聚体，以及脱氧核苷酸的排列顺序。DNA的二级结构：两条脱氧核苷酸链反向平行盘绕所形成的双螺旋结构。右手螺旋：A-,B-,C-,D-左手螺旋：Z-（大量存在，抑制转录）DNA的三级结构：指在DNA双螺旋结构基础上，进一步扭曲所形成的特定空间结构。超螺旋结构是主要形式，分为正超螺旋和负超螺旋。正常情况下，负超螺旋占DNA的5%左右。拓扑异构酶可以断裂磷酸二酯键，造成暂时性的切口，使DNA的一条链得以转越另一条链或双螺旋轴心，改变DNA的拓扑结构。根据异构体化的方式而分为二个型。切断一个链而改变拓扑结构的称为Ⅰ型拓扑异构酶（topoisomeraseⅠ），通过切断二个链来进行的称为Ⅱ型拓扑异构酶（topoisomeraseⅡ）。第二节、RNA的结构和功能其他RNAmRNAtRNA一端是CCA结合氨基酸部位，另一端为反密码子环。tRNA的二级结构都呈“三叶草”形状，在结构上具有某些共同之处，一般可将其分为五臂四环：包括氨基酸接受区、反密码区、二氢尿嘧啶区、TC区和可变区。除了氨基酸接受区外，其余每个区均含有一个突环和一个臂。tRNA是倒L状的三级结构。第三节、核酸的变性、复性、杂交1、核酸的变性增色效应:在核酸分子中，由于嘌呤碱和嘧啶碱具有共轭双键体系，因而具有独特的紫外线吸收光谱，一般在260nm左右有最大吸收峰，可以作为核酸及其组份定性和定量测定的依据.双螺旋结构中，有序堆积的碱基“束缚”了这种作用；DNA变性后，双链解开，碱基间电子的相互作用更有利于紫外吸收，故而产生了增色效应。2、核酸杂交技术——利用双链DNA的变性Southernblotting:DNANorthernblotting:RNA第二章染色质与染色体、基因、基因组第一节染色质和染色体形态、组成、功能第二节基因定义、特征（亚细胞结构、原核、真核）第三节基因组定义、结构、图谱、人类基因组计划、后基因组时代第一节染色质和染色体形态、组成、功能异染色质的概念核小体（nucleosome）染色质的基本结构单位。由200bp左右的DNA、组蛋白八聚体、一分子的组蛋白H1形成的念珠状结构。146bp的DNA（核心DNA）在组蛋白八聚体（H2A、H2B、H3、H4各两分子）上缠绕1.75圈，组蛋白H1封闭核小体的出入口，相邻球状小体之间由连接DNA连接。着丝粒/主缢痕（centromere）在两个染色单体相连处，染色体上出现向内凹陷的缢痕。所含DNA大约130bp，中部富含AT，两端高度保守。复制起始点：染色体上有多个复制起始点，富含AT，间隔30－300kb。染色质和染色体的化学成分：DNA组蛋白非组蛋白RNA表观遗传学epigenetics在没有细胞核DNA序列改变的情况时，基因功能的可逆可遗传的改变。包括DNA甲基化修饰和组蛋白修饰组蛋白修饰种类：乙酰化、甲基化、磷酸化、泛素化、SUMO（一种类泛素蛋白）化第二节基因Gene基因(gene)是核酸分子（DNA或某些RNA）上具有特定遗传效应的核苷酸序列的总称。一般指位于DNA或某些RNA分子上编码特定功能产物如蛋白质或RNA分子的一段核苷酸序列。基因可分为编码蛋白质的基因和编码RNA的基因两类。1.编码蛋白质的基因这类基因转录生成的mRNA能通过遗传密码指导蛋白质合成。又分两类:⑴结构基因可转录成mRNA，翻译成多肽链，从而构成各种结构蛋白和酶。⑵调节基因可转录成mRNA，翻译成阻遏蛋白或激活蛋白，从而调控其他基因的活性。2．编码RNA的基因这类基因只转录产生相应的RNA，而不翻译成蛋白质。包括rRNA基因、tRNA基因、核酶基因及各种非编码小RNA(smallnon-messengerRNA)基因等。原核生物基因的特征基因较小，平均1kb，且大小变化不大；功能密切相关的基因构成操纵子，转录时产生一条多基因的mRNA；编码蛋白质的基因通常以单拷贝的形式存在；RNA基因常是多拷贝的；结构基因重复序列少；结构基因是连续的；很少有重叠基因。操纵子(operon)——在原核生物中，编码功能相关的结构基因常成簇排列，几个结构基因共用一个启动子，转录成为一个mRNA分子，然后翻译成几种蛋白质，操作序列与这几个结构基因相邻并控制该mRNA分子的转录，这样的结构和功能单位称为操纵子(operon)。重叠基因——有些原核生物或噬菌体、病毒由于其体内所含的DNA分子较小，为了使有限的DNA分子编码更多的遗传信息，往往出现两个或以上的基因共有一段DNA序列现象，又称“重叠基因”。真核生物基因的特征（与原核比较）基因较大，平均16kb，且大小变化较大；无操纵子，一条mRNA中只包含一个结构基因携带的遗传信息；大部分基因是不连续的（断裂基因）（编码区断开了）；没有重叠基因；重复序列多；存在基因家族。不连续基因interruptedgene/断裂基因splitgene在DNA分子上基因的编码序列是不连续的，被不编码的序列隔开，这样的基因称为不连续基因，又称为断裂基因。普遍存在：真核生物核基因、线粒体基因、叶绿体基因外显子（exon）基因中编码成熟RNA某一部分序列的区域。内含子（intron）基因中除前导区、尾部区外不编码成熟RNA某一部分序列的区域。癌基因oncogene细胞癌基因；病毒癌基因被激活后能引起细胞的癌变。点突变、基因扩增、基因重排、基因缺失都可能引起癌基因的激活。病毒感染有毒化学物质各种射线不良生活习惯过大的精神压力抑癌基因anti-oncogene正常细胞分裂、生长的负调控基因，其编码的蛋白质抑制细胞周期，阻止细胞数目增多以及促使细胞死亡。抑癌基因的失活是肿瘤形成的一个重要原因。第三节基因组Genome基因组（genome）是细胞中一套完整的单倍体遗传物质的总和。细菌、噬菌体、病毒：单个染色体上所有的遗传物质。二倍体真核生物：维持配子或配子体正常功能的最基本的一套染色体上所有的遗传物质。原核生物的基因组结构：基因组较小；几乎没有蛋白质和核酸结合；染色体只有1条，大多为双链环状DNA；有重叠基因。真核生物的基因组结构：基因组较大，107-1010bp；蛋白质和DNA结合形成染色体；染色体有多条；DNA片段可以重排。人类基因组计划HumanGenomeProject，HGP绘制人类基因组的遗传图谱、物理图谱、序列图谱、基因图谱。药物基因组学Phamarcogenomics之后又衍生出药物转录组、蛋白组、代谢组（化学测定，利用MS、NMR等）学。第三章可移动的遗传因子和染色体外的遗传因子第一节质粒第二节转座子第三节遗传重组第一节质粒plasmid质粒是多数细菌和某些真核生物细胞的染色体外的双链环状DNA分子，独立于染色体之外进行复制和遗传,又依赖于宿主编码的酶和蛋白质来进行复制和转录。大小：2-200kb发现：细菌，偶见于链霉菌和酵母质粒DNA的特征：质粒具有自我复制的能力（独立复制子）。具有酶切位点。分子量小，拷贝数高。质粒DNA所编码的基因产物赋予细菌某些性状特征（如耐药性）（筛选标记）。质粒可自行丢失与消除（消除作用不是对质粒DNA的破坏，而是对DNA复制的抑制。质粒消除常自发地发生）。质粒的转移性（大肠杆菌的F质粒可以通过接合作用从雄性转移到雌性。）。质粒可分为相容性与不相容性两种。（质粒的不相容性：在没有选择压力的条件下，两种不同质粒不能共存于同一宿主细胞内的现象。不相容质粒携带复制子基本相似即复制起点相同，复制系统也相同，在复制和分配到子细胞的过程中相互竞争。）错误选项：有探针可用于检测质粒的复制分类严紧型：与染色体DNA的复制密切相关，当染色体不复制时,它也不能复制,1－5个拷贝/细胞松弛型：自主复制，10－200个以上拷贝/细胞质粒复制终止受到质粒编码的阻遏蛋白的调控。第二节转座子Transposon[træns'pəʊsɒn]转座子：存在于原核生物和真核生物基因组中的可以从一个部位转移到另外一个部位的DNA序列。第一类转座子：以DNA形式介导，通过剪切、整合或复制完成，广泛存在于原核和真核生物。第二类转座子——逆转座子：先将RNA病毒的基因组逆转录成DNA，形成原病毒，再将其DNA序列插入真核细胞基因组的新位点。插入序列（IS）是最简单的转座子，结构特征：（1）含短的末端反向重复序列;（2）含编码转座酶的基因;（3）靶位点存在5-9bp的短正向重复序列。据转座子的移动机制，可分为：◆复制型转座（replicativetransposition）◆非复制型转座（nonreplicativetransposition）◆保守型转座（conservativetransposition）转座子的共同特点：两端有末端反向重复序列；转座后靶位点重复是正向重复；编码与转座有关的蛋白质；可以在基因组中移动。转座机制在靶DNA上造成交错切口;转座子连接到突出的单链末端;最后填补缺口，造成靶序列在转座子两侧的倍生即靶序列的正向重复。第三节遗传重组同源重组的分子机制——Holliday模型同源重组相关的酶(原核)1、RecBCD——具有单链内切酶活性和解旋酶活性，使DNA产生具有游离3’末端的单链。2、RecA——启动一个分子的单链侵入到另一双螺旋分子。3、RuvA——识别Holliday结构的连接点。4、RuvB——为分枝迁移提供动力。5、RuvC——专一性识别Holliday结构的连接点，切断连接点以拆分重组体。第四章DNA的复制、突变、损伤和修复第一节DNA的复制DNAReplication一、DNA复制的一般特征二、原核生物的DNA复制三、真核生物的DNA复制四、线粒体的DNA复制五、噬菌体和病毒的DNA复制一、DNA复制的一般特征（一）半保留复制、复制起点、复制子、复制叉、复制方向、复制终点（二）DNA复制的过程（三）DNA复制的酶系（一）复制方式1.半保留复制semiconservativereplication当DNA进行复制时，双螺旋结构解开成两条单链，各自作为模板合成与之互补的新链。在子代DNA双链中，一条是来自于亲代，另一条完全重新合成。2、复制起点（Originofreplication）DNA复制开始时，总是从某一特定的位置起始;几十到几百个bp，富含AT。用ori或O表示3、复制子（replicon）从复制起点至临近的两个复制终点之间的DNA序列。4、复制叉（replicationfork）DNA分子复制时两条链解开成单链状态，分别作为模板各自合成其互补链，这种Y型的结构称为复制叉。5、复制方向（1）双向复制：多数原核和真核生物是双向等速方式复制。对称或不对称（如枯草杆菌、线粒体）（2）单向复制：如质粒ColE1。6、复制终点DNA上特定序列，DNA的复制在此终止。有的环状DNA没有特定的复制终点（如噬菌体）。线状DNA复制终点：线状DNA分子以串联体形式终止复制。真核细胞DNA复制通过端粒酶在DNA3′末端合成一段富含GC的重复序列形成端粒结构，终止复制。（二）复制的半不连续性Semidiscontinuousreplication先导链(leadingstrand)顺着解链方向生成的子链，其复制连续进行，得到一条连续片段的子链。后滞链(laggingstrand)复制方向与解链方向相反，须等待解开足够长度的模板链才能继续复制，所得到一条由不连续片段组成的子链。冈崎片段（Okazakifragment）参与DNA复制的物质：底物（substrate):dATP，dGTP，dCTP，dTTP；聚合酶(polymerase):以DNA为模板的DNA聚合酶；模板(template):解开成单链的DNA母链；引物(primer):一小段RNA；其他的酶和蛋白质因子（三）DNA复制的酶系1、解旋酶helica