考試題型與占分比例名詞解釋、問答題。平時成績30%，期末考試70%。目前一頁\總數九十頁\編于二十點

緒論課程內容一、介紹分子生物學的定義。二、介紹分子生物學的發展歷史。目前二頁\總數九十頁\編于二十點一、分子生物學的定義

分子生物學是生物化學的重要組成部分，通常將研究核酸、蛋白質等生物大分子的結構、功能及基因結構、表達與調控的內容，稱為分子生物學。目前三頁\總數九十頁\編于二十點二、分子生物學發展過程中的

一些重要歷史事件

目前四頁\總數九十頁\編于二十點1944年確認了遺傳的物質基礎是DNA。1953年JWatson和FCrick提出了DNA雙螺旋結構模型。重要的里程碑：雙螺旋結構的確立1958年MMesselson和FWStahl證實了DNA半保留復制的機制，揭示了生物界遺傳性狀能世代遺傳的分子奧秘。目前五頁\總數九十頁\編于二十點JamesDeweyWatson（1928～）

FrancisHarryComptonCrick

（1916～）

1953年，DNA雙螺旋結構模型被提出來了，兩位創立者是美國生物化學家沃森（JamesDeweyWatson，1928～）和英國生物物理學家克里克（FrancisHarryComptonCrick，1916～）。獲1962年的諾貝爾生理學醫學獎。

目前六頁\總數九十頁\編于二十點1962年WSzybalski和ESzybalski用人類DNA去轉化人類細胞，發現Ca2+有刺激DNA轉移入細胞的作用，是人工轉移遺傳物質給其它細胞的第1次嘗試。1965年Jacobf基因操縱子.1967年Nirenberg提出遺傳工程可用于人類的基因治療。1968年NirenbergM遺傳密碼.60年代分子生物學作為一門獨立學科正式出現目前七頁\總數九十頁\編于二十點70年代初Graessmann和Dicumako莫定了用顯微注射法轉移基因。

1972年Grahant等對磷酸鈣介導的DNA轉移過程進行了詳細的研究，使這技術能被普遍接受和應用。1972年，P.Berg:構建第一個DNA重組分子。1973年，S.S.Cohen:第一個基因克隆實驗。1977年，基因工程產品的出現。

H.W.Boyer,第一個基因工程產品(SS)somatostatin生長素釋放抑素70年代出現基因工程并有初步成果目前八頁\總數九十頁\編于二十點80年代的代表性研究領域

基因工程產品的開發應用

定點突變的研究與應用

癌基因的發現

DNA-蛋白質分子相互辨認

PCR技術的出現

人類基因組計劃開始醞釀目前九頁\總數九十頁\編于二十點90年代

基因診斷技術漸趨成熟

基因治療合法化人類基因計劃的啟動分子生物學各分支學科的建立與發展從20世紀50年代起，分子生物學領域的研究成果共獲得40項諾貝爾醫學-生理科學獎，說明分子生物學在生命科學研究中的重要性目前十頁\總數九十頁\編于二十點

人類基因組計劃要測定的是人體23對染色體中的所有DNA的序列，它由31.647億個堿基對組成，共有2.5萬個基因。換句話說，生命天書是由30多億個字寫成的，如果將這30多億字排版到一張報紙上，那么大約需要20萬頁紙才能排完這部巨著。由此可以想見，讀取這部巨著所要耗費的時間將是如何的驚人。解讀生命的“天書”---人類基因組計劃目前十一頁\總數九十頁\編于二十點第二章核酸的結構與功能目前十二頁\總數九十頁\編于二十點課程內容一、核酸的化學組成以及一級結構二、DNA的空間結構與功能三、RNA的結構與功能四、核酸的理化性質五、核酸酶目前十三頁\總數九十頁\編于二十點

1868年，瑞典青年外科醫生Fridrich

Miescher從膿細胞中提取“核素”。以核苷酸為基本組成單位的生物大分子，攜帶和傳遞遺傳信息。核酸(nucleicacid)

目前十四頁\總數九十頁\編于二十點核酸的分類及分布90%以上分布于細胞核

分布于胞核、胞液(deoxyribonucleicacid,DNA)(ribonucleicacid,RNA)脫氧核糖核酸

核糖核酸遺傳信息的載體，決定細胞和個體的基因型。參與細胞內DNA遺傳信息的表達，某些病毒RNA也可作為遺傳信息的載體。目前十五頁\總數九十頁\編于二十點

第一節核酸的化學組成及一級結構目前十六頁\總數九十頁\編于二十點核酸的化學組成

元素組成

C、H、O、N、P2.

核酸的基本組成單位是核苷酸(nucleotide)目前十七頁\總數九十頁\編于二十點一、核苷酸是構成核酸的基本組成單位核酸（DNA和RNA）核苷酸磷酸核苷堿基（嘌呤和嘧啶）核糖或脫氧核糖目前十八頁\總數九十頁\編于二十點嘌呤(purine)

腺嘌呤(adenine,A)鳥嘌呤(guanine,G)堿基目前十九頁\總數九十頁\編于二十點嘧啶(pyrimidine)胞嘧啶(cytosine,C)尿嘧啶(uracil,U)胸腺嘧啶(thymine,T)目前二十頁\總數九十頁\編于二十點戊糖（構成RNA）1′2′3′4′5′核糖(ribose)（構成DNA）脫氧核糖(deoxyribose)目前二十一頁\總數九十頁\編于二十點核苷：AR,GR,UR,CR脫氧核苷：dAR,dGR,dTR,dCR核苷堿基和戊糖通過糖苷鍵連接形成的化合物目前二十二頁\總數九十頁\編于二十點目前二十三頁\總數九十頁\編于二十點核苷酸：AMP,GMP,UMP,CMP脫氧核苷酸：dAMP,dGMP,dTMP,dCMP

核苷酸核苷（脫氧核苷）中戊糖的自由羥基與磷酸以磷酸酯鍵連接形成核苷酸（脫氧核苷酸）。

目前二十四頁\總數九十頁\編于二十點核苷酸與環腺苷酸的結構目前二十五頁\總數九十頁\編于二十點二、DNA是脫氧核糖核苷酸通過3’,5’-磷酸二酯鍵連接形成的大分子三、RNA也是具有3’,5’-磷酸二酯鍵的線性大分子目前二十六頁\總數九十頁\編于二十點5′端3′端核苷酸之間以3’,5’磷酸二酯鍵連接形成多核苷酸鏈，即核酸（DNA和RNA)。CGA目前二十七頁\總數九十頁\編于二十點四、核酸的一級結構是核苷酸的排列順序

由于核苷酸間的差異主要是堿基不同，所以也稱為堿基序列。目前二十八頁\總數九十頁\編于二十點AGP5PTPGPCPTPOH3書寫方式5pApCpTpGpCpT-OH

35

ACTGCT

3目前二十九頁\總數九十頁\編于二十點

第二節DNA的空間結構與功能目前三十頁\總數九十頁\編于二十點一、DNA的二級結構是雙螺旋結構目前三十一頁\總數九十頁\編于二十點JamesDeweyWatson（1928～）

FrancisHarryComptonCrick

（1916～）

1953年，DNA雙螺旋結構模型被提出來了，兩位創立者是美國生物化學家沃森（JamesDeweyWatson，1928～）和英國生物物理學家克里克（FrancisHarryComptonCrick，1916～）。獲1962年的諾貝爾生理學醫學獎。

目前三十二頁\總數九十頁\編于二十點（一）DNA雙螺旋結構的實驗基礎

堿基組成分析Chargaff規則：[A]=

[T][G]

[C]

堿基的理化數據分析A-T、G-C以氫鍵配對較合理

DNA纖維的X-線衍射圖譜分析目前三十三頁\總數九十頁\編于二十點富蘭克林拍攝的DNA晶體的X射線衍射照片，這張照片正是發現DNA結構的關鍵

目前三十四頁\總數九十頁\編于二十點（二）DNA雙螺旋結構模型的要點（Watson,Crick,1953）DNA分子由兩條相互平行但走向相反的脫氧多核苷酸鏈組成，兩鏈以-脫氧核糖-磷酸-為骨架，以右手螺旋方式繞同一公共軸盤。螺旋直徑為2nm，形成大溝(majorgroove)及小溝(minorgroove)相間。目前三十五頁\總數九十頁\編于二十點堿基垂直螺旋軸居雙螺旋內側，與對側堿基形成氫鍵配對（互補配對形式：A=T;GC）。相鄰堿基平面距離0.34nm，螺旋一圈螺距3.4nm，一圈10對堿基。目前三十六頁\總數九十頁\編于二十點氫鍵維持雙鏈橫向穩定性，堿基堆積力維持雙鏈縱向穩定性。目前三十七頁\總數九十頁\編于二十點堿基互補配對TAGC目前三十八頁\總數九十頁\編于二十點（三）DNA雙螺旋結構的多樣性目前三十九頁\總數九十頁\編于二十點二、DNA的高級結構是超螺旋結構（一）原核生物DNA的環狀超螺旋結構目前四十頁\總數九十頁\編于二十點（二）真核生物DNA以核小體為單位形成高度致密結構

目前四十一頁\總數九十頁\編于二十點三、DNA是遺傳信息的物質基礎DNA的基本功能是以基因的形式荷載遺傳信息，并作為基因復制和轉錄的模板。它是生命遺傳的物質基礎，也是個體生命活動的信息基礎。基因從結構上定義，是指DNA分子中的特定區段，其中的核苷酸排列順序決定了基因的功能。

目前四十二頁\總數九十頁\編于二十點

第三節RNA的結構與功能目前四十三頁\總數九十頁\編于二十點RNA的種類、分布、功能目前四十四頁\總數九十頁\編于二十點hnRNA內含子(intron)mRNA*mRNA成熟過程

外顯子(exon)一、mRNA是蛋白質合成中的模板目前四十五頁\總數九十頁\編于二十點mRNA結構特點真核mRNA的5′末端有特殊的帽結構

大部分的真核細胞mRNA的5’末端有一個7-甲基鳥嘌呤-三磷酸核苷（m7Gppp），被稱為5’-帽結構。可以與一類稱為帽結合蛋白的分子結合形成復合體，這種復合體有助于維持mRNA的穩定性，協同mRNA從細胞核向細胞質的轉運，以及在蛋白質生物合成中促進核糖體和翻譯起始因子的結合。目前四十六頁\總數九十頁\編于二十點真核生物5’端帽子結構目前四十七頁\總數九十頁\編于二十點2.真核mRNA的3′末端有多聚腺苷酸(polyA)

尾3.mRNA的堿基序列決定蛋白質的氨基酸序列

mRNA為蛋白質的生物合成提供模板。從成熟mRNA的5’-端起的第一個AUG至終止密碼子之間的核苷酸序列稱為開放讀框（ORF，openreadingframe），決定多肽鏈的氨基酸序列。

和5’-帽結構共同負責mRNA從細胞核向細胞質的轉運、維持mRNA的穩定性以及翻譯起始的調控。目前四十八頁\總數九十頁\編于二十點

轉運RNA（transferRNA,tRNA)作為氨基酸的載體參與蛋白質的生物合成。tRNA占細胞總RNA的15%，已知的tRNA都由74-95個核苷酸組成，具有較好的穩定性。二、tRNA是蛋白質合成中的氨基酸載體目前四十九頁\總數九十頁\編于二十點tRNA的結構特點1、tRNA含較多的稀有堿基如雙氫尿嘧啶（DHU）、假尿嘧啶（）、次黃嘌呤（I）和甲基化的嘌呤、嘧啶等。目前五十頁\總數九十頁\編于二十點N,N二甲基鳥嘌呤N6-異戊烯腺嘌呤雙氫尿嘧啶4-巰尿嘧啶

稀有堿基

目前五十一頁\總數九十頁\編于二十點2、tRNA含有莖環結構氨基酸臂

DHU環反密碼環額外環

TΨC環氨基酸臂額外環目前五十二頁\總數九十頁\編于二十點3、tRNA的3’端可連接氨基酸4、tRNA的反密碼子能夠識別mRNA密碼子一端為氨基酸臂，一端為反密碼環，L形的拐角處為DHU環和TΨC環目前五十三頁\總數九十頁\編于二十點*rRNA的結構三、rRNA為組分的核糖體是蛋白質合成的場所*rRNA的功能參與組成核蛋白體，作為蛋白質生物合成的場所。目前五十四頁\總數九十頁\編于二十點*rRNA的種類（根據沉降系數）真核生物5SrRNA28SrRNA5.8SrRNA18SrRNA原核生物5SrRNA23SrRNA16SrRNA目前五十五頁\總數九十頁\編于二十點核蛋白體的組成原核生物（以大腸桿菌為例）真核生物（以小鼠肝為例）小亞基30S40SrRNA16S1542個核苷酸18S1874個核苷酸蛋白質21種占總重量的40%33種占總重量的50%大亞基50S60SrRNA23S5S2940個核苷酸120個核苷酸28S5.85S5S4718個核苷酸160個核苷酸120個核苷酸蛋白質31種占總重量的30%49種占總重量的35%目前五十六頁\總數九十頁\編于二十點四、其他非編碼RNA是參與基因表達的調控五、核酸在真核細胞和原核細胞中表現出不同的時空特性目前五十七頁\總數九十頁\編于二十點第四節核酸的理化性質目前五十八頁\總數九十頁\編于二十點一、核酸分子具有強烈的紫外吸收目前五十九頁\總數九十頁\編于二十點判斷核酸樣品的純度DNA純品:OD260/OD280=1.8RNA純品:OD260/OD280=2.0

OD260的應用目前六十頁\總數九十頁\編于二十點二、DNA變性是雙鏈解離為單鏈的過程定義：在某些理化因素作用下，DNA雙鏈解開成兩條單鏈的過程。方法：過量酸，堿，加熱，變性試劑如尿素、酰胺以及某些有機溶劑如乙醇、丙酮等。變性后理化性質變化：OD260增高、粘度下降變性目前六十一頁\總數九十頁\編于二十點

變性引起紫外吸收值的改變DNA的紫外吸收光譜增色效應：DNA變性時其溶液OD260增高的現象。目前六十二頁\總數九十頁\編于二十點熱變性

解鏈曲線：如果在連續加熱DNA的過程中以溫度對A260值作圖，所得的曲線稱為解鏈曲線。

Tm：變性是在一個相當窄的溫度范圍內完成，在這一范圍內，紫外光吸收值達到最大值的50%時的溫度稱為DNA的解鏈溫度，又稱融解溫度(meltingtemperature,Tm)。其大小與G+C含量成正比。目前六十三頁\總數九十頁\編于二十點三、變性的核酸可以復性或形成雜交雙鏈DNA復性(renaturation)的定義在適當條件下，變性DNA的兩條互補鏈可恢復天然的雙螺旋構象，這一現象稱為復性。減色效應DNA復性時，其溶液OD260降低。熱變性的DNA經緩慢冷卻后即可復性，這一過程稱為退火(annealing)。目前六十四頁\總數九十頁\編于二十點在DNA變性后的復性過程中，如果將不同種類的DNA單鏈分子或RNA分子放在同一溶液中，只要兩種單鏈分子之間存在著一定程度的堿基配對關系，在適宜的條件（溫度及離子強度）下，就可以在不同的分子間形成雜化雙鏈(heteroduplex)。這種雜化雙鏈可以在不同的DNA與DNA之間形成，也可以在DNA和RNA分子間或者RNA與RNA分子間形成。這種現象稱為核酸分子雜交。核酸雜交(hybridization)目前六十五頁\總數九十頁\編于二十點DNA-DNA雜交雙鏈分子變性

復性不同來源的DNA分子目前六十六頁\總數九十頁\編于二十點目前六十七頁\總數九十頁\編于二十點第五節核酸酶目前六十八頁\總數九十頁\編于二十點核酸酶(ribozyme)1982年，ThomasCech在研究四膜蟲26S大核rRNA前體的加工時發現rRNA前體本身具有自我催化作用，提出了核酸酶(ribozyme)的概念；核酸酶是所有可以水解核酸的酶，根據核酸酶底物的不同，可以將其分為DNA酶和RNA酶兩類。現已發現幾十種核酶；根據對底物二級結構的專一性，還有單連酶和雙鏈酶之分。目前六十九頁\總數九十頁\編于二十點核酶的一級結構無特殊性，但某些二級結構對催化活性很重要；

最簡單的核酶二級結構——錘頭狀結構(hammerheadstructure)底物部分通常為60個核苷酸左右同一分子上包括有催化部份和底物部份催化部份和底物部份組成錘頭結構目前七十頁\總數九十頁\編于二十點核酸酶研究的意義核酸酶的發現，對中心法則作了重要補充；核酸酶的發現是對傳統酶學的挑戰；利用核酸酶的結構設計合成人工核酸酶。

目前七十一頁\總數九十頁\編于二十點第十三章真核基因與基因組目前七十二頁\總數九十頁\編于二十點課程內容第一節、真核基因的結構與功能一、真核基因的基本結構二、基因編碼區編碼多肽鏈和特定的DNA分子三、調控序列參與真核基因表達調控第二節、真核基因組的結構與功能一、真核基因組具有獨特的結構二、真核基因組中存在大量重復序列目前七十三頁\總數九十頁\編于二十點基因的概念基因（gene）是指能夠編碼蛋白質或RNA等具有特定功能產物的、負載遺傳信息的基本單位，除了某些以RNA為基因組的RNA病毒外，通常是指染色體或基因組的一段DNA序列。基因包括編碼序列（外顯子）和編碼區前后對基因表達具有調控作用的序列和單個編碼序列間的間隔序列（內含子）。基因組的概念基因組（genome）是指一個生物體內所有遺傳信息的總和。人類基因組包含了細胞核染色體DNA（常染色體和性染色體）及線粒體DNA所攜帶的所有遺傳物質。目前七十四頁\總數九十頁\編于二十點分子生物學的中心法則第一節真核基因的結構與功能目前七十五頁\總數九十頁\編于二十點一、真核基因的基本結構

基因的基本結構包含編碼蛋白質或RNA的編碼序列（codingsequence）及其與之相關的非編碼序列，包括編碼區兩側對于基因表達具有調控作用的調控序列和單個編碼序列間的間隔序列。目前七十六頁\總數九十頁\編于二十點

基因的編碼序列在DNA分子上是不連續排列的，被不編碼的序列所隔開。稱為斷裂基因。編碼的序列稱為外顯子，對應于mRNA序列的區域，是一個基因表達為多肽鏈的部分。不編碼的間隔序列稱為內含子，內含子只轉錄，在前mRNA（pre-mRNA）時被剪切掉。真核生物的基因為不連續基因（interrupted或discontinuousgene）或斷裂基因（splitgene）。目前七十七頁\總數九十頁\編于二十點外顯子內含子外顯子外顯子外顯子內含子內含子目前七十八頁\總數九十頁\編于二十點二、基因編碼區編碼多肽鏈和特定的RNA分子

結構基因中的DNA序列決定了一個特定的成熟RNA分子的序列，換句話說DNA的一級結構決定著其轉錄產物RNA分子的一級結構，這一段DNA稱為結構基因。有的結構基因僅為一些有特定功能的RNA編碼，如核糖體RNA（rRNA)、轉運RNA（tRNA)等，而大多數結構基因則通過信使RNA（mRNA)進一步為蛋白質編碼。目前七十九頁\總數九十頁\編于二十點順式作用元件:一個基因的調控區和結構基因位于同一個DNA分子中的相鄰部位，這種調節方式稱為順式調節，相應的調控序列稱為順式調控元件或稱順式作用元件（cis-actingelement）。主要包括啟動子、增強子、加尾信號和一些細胞信號反應元件等。三、調控序列參與真核基因表達調控目前八十頁\總數九十頁\編于二十點1、啟動子提供轉錄起始信號。(1)I類啟動子富含GC堿基對

RNA聚合酶I和轉錄因子I(TFI)識別和結合的啟動子。主要是rRNA基因。例人rRNA啟動子核心元件（coreelement),-45-+20bp起始轉錄水平低上游調控元件（UCE),-156-107bp增強起始轉錄目前八十一頁\總數九十頁\編于二十點（2）II類啟動子具有TATA盒特征結構

RNA聚合酶II和轉錄因子II（TFII)識別和結合的啟動子。主要是編碼mRNA的基因和核內小RNA（snRNA)的基因。含TATAbox-25bpTATA(A/T)A(A/T),與TATA因子結合上游調控元件、轉錄起始位點例外：II類基因，如管家基因（housekeepinggene)和發育同源盒基因（homeoticgene)不含TATAbox。目前八十二頁\總數九十頁\編于二十點(3)III類啟動子

RNA聚合酶III和轉錄因子III（TFIII)識別和結合的啟動子。主要是編碼5SrRNA、tRNA、U6snRNA等的基因。目前八十三頁\總數九十頁\編于二十點2、增強