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绪论
分子生物学的发展简史
Schleiden和Schwann提出“细胞学说”
孟德尔提出了“遗传因子”的概念、分离定律、独立分配规律 Miescher首次从莱茵河鲑鱼精子中分离出DNA Morgan基因存在于染色体上、连锁遗传规律
Avery证明基因就是DNA分子，提出DNA是遗传信息的载体 McClintock首次提出转座子或跳跃基因概念 Watson和Crick 提出DNA双螺旋模型 Crick提出了“中心法则”
Meselson与Stah用N重同位素证明了DNA复制是一种半保留复制 Jacob和Monod提出了著名的乳糖操纵子模型 Arber首次发现DNA限制性内切酶的存在
Temin和Baltimore发现在病毒中存在以RNA为模板，逆转录成DNA的逆转录酶
哪几种经典实验证明了DNA是遗传物质? (Avery等进行的肺炎双球菌转化实验、Hershey利用放射性同位素35S和32P分别标记T2噬菌体的蛋白质外壳和DNA)
第二章 染色体与DNA
第一节 染色体
一、真核细胞染色体的组成
DNA：组蛋白：非组蛋白：RNA = 1：1：(1-1.5)：0.05
（一） 蛋白质（组蛋白、非组蛋白）
（1）组蛋白：H1、H2A、H2B、H3、H4
功能：①核小体组蛋白（H2A、H2B、H3、H4）作用是将DNA分子盘绕成核小体
②不参加核小体组建的组蛋白H1，在构成核小体时起连接作用
（2）非组蛋白：包括以DNA为底物的酶、作用于组蛋白的酶、RNA聚合酶等。常见
的有（HMG蛋白、DNA结合蛋白） 二、染色质
染色体：分裂期由染色质聚缩形成。
染色质：线性复合结构，间期遗传物质存在形式。
常染色质 （着色浅） 具间期染色质形态特征和着色特征 染色质
异染色质 （着色深） 结构性异染色质 兼性异染色质
（在整个细胞周期内都处于凝集状态） （特定时期处于凝集状态） 三、核小体
由H2A、H2B、H3、H4各2 分子组成的八聚体和绕在八聚体外的DNA、一分 子H1组成。八聚体在中央，DNA分子盘绕在外，由此形成核心颗粒。,H1结合在核心 颗粒外侧DNA双链的进出口端，如搭扣将绕在八聚体外DNA链固定，核心颗粒之间 的连接部分为连接DNA。
核小体的定位对转录有促进作用
中期染色体由着丝粒、染色体臂、次缢痕、随体、端粒（由重复的寡核苷酸序列构成） 5部分组成。
核型：指染色体组在有丝分裂中期的表型, 是染色体数目、大小、形态特征的总和。 第二节DNA
Chargaff定则：(1) 同一生物的不同组织的DNA碱基组成相同
(2) 一种生物DNA碱基组成不随生物体的年龄、营养状态或者环境变化而改变
(3) [A]=[T]、[G]=[C]，总的嘌呤摩尔含量与总的嘧啶摩尔含量相同([A＋G]=[C＋T])
(4)不同生物来源的DNA碱基组成不同，表现在A＋T/G＋C比值的不同
（一）DAN的结构
一级结构：四种脱氧核糖核苷酸dAMP、dGMP、dCMP、dTMP，通过3',5'-磷酸二酯键
连接起来的直线形或环形多聚体。
某DNA分子的一条多核苷酸链由100个不同的碱基组成，其可能的排列方
式有4^100种
右手螺旋：A-DNA 、B-DNA（最常见） 二级结构：双螺旋结构 左手螺旋：Z-DNA
B-DNA：（Watson-Crick）92%湿度下的钠盐结构
碱基平面与双螺旋的长轴相垂直，碱基间符合碱基互 补配对原则，相邻碱基对平面间的距离为0.34nm， 双旋旋的螺距为3.4nm，每圈螺旋有10个碱基对， 螺旋直径为2.0nm。A=T（两个氢键），G=C（三个 氢键），具大沟和小沟。
A-DNA:相对湿度75%以下的结构，每圈螺旋有11
个碱基对，螺体较宽而短，碱基对与中心轴的倾角也不同，呈19°大沟变窄、变深，小
沟变宽、变浅。若DNA 双链中一条链被相应RNA替换，则变构为A-DNA。（基因表达）
Z-DNA: 左手螺旋，螺距延长(4.5nm左右)，直径变窄(1.8nm)，每个螺旋含12
个碱基对。螺旋骨架呈Z字形。（转录调控）
正超螺旋（左旋、双螺旋圈数增加而拧紧） 三级结构：双螺旋进一步扭曲形成超螺旋 负超螺旋（右旋、减少而拧松，绝大多数） White方程： L=T+W
L（Linking number）：连环数或称拓扑环绕数，指cccDNA中一条链绕另一条链的总次 数。其特点是：（1） L是整数；（2）在 cccDNA中任何拓扑学状态中其值保持不变； （3）右手螺旋对L取正值。
T（Twisting number）：缠绕数，DNA一条链绕另一条链的扭转数即双螺旋的圈数。其 特点：(1) 可以是非整数 (2) 是变量；
W（Writhing number）：扭曲数，即超螺旋数，指双螺旋分子在空间上相对于双螺旋轴 的扭曲。特点是：（1）可以是非整数（2）是变量；
I型：转变超螺旋为松弛状态 拓扑异构酶（改变DNA拓扑异构体的L值） II 型：引入负超螺旋&同I型 （二）DNA主要序列类型
高度重复序列（卫星DNA、分散高度重复序列）、中
度重复序列、低度重复序列、反向
重复序列。
（三）DNA的理化性质
溶解度：微溶于水，钠盐在水中的溶解度较大。可溶于2-甲氧乙醇，但不溶于乙醇等一
般有机溶剂，常用乙醇从溶液中沉淀核酸。
紫外吸收：DNA钠盐的紫外吸收在260nm附近有最 大吸收值 核酸的沉降特性（如右图） （四）DNA的变性与复性
变性：DNA分子由稳定的双螺旋结构松解为无规则线性结构的现象，不涉及到其一级
结构的改变。
伴随变性，会发生增色效应（紫外吸收明显增加）
溶液粘度下降等现象。
熔解——DNA加热变性的过程。
溶解温度（Tm）：核酸加热变性过程中，紫外光吸
收值达到最大值的50%时的温度称为核酸的解链温度。（G+T含量越高Tm越大：DNA分子序列越均一，变形过程温度范围越窄：溶液的离子强度较低时，Tm值较低。）
复性: 热变性DNA一般经缓慢冷却后即可复性，此过程称之为退火
影响DNA复性的因素: ①温度和时间 ②DNA浓度↑,复性↑③DNA顺序的复杂
性 ④DNA片段的大小 ⑤盐的浓度
1/k值越大表明反应越慢
核酸外切酶
酶解: 核酸核酸酶：I型和Ⅲ型限制性内切酶（需要消耗ATP）、Ⅱ型（不需要ATP）
DNA的复制
Meselson与Stah用N重同位素证明了DNA复制是一种半保留复制 （一）基本概念：
半保留复制：每个子代分子的一条链来自亲本DNA，另一条则来是新合成的，这种复
制方式称半保留复制。
半不连续复制：DNA复制时，一条链连续复制，另一条不连续复制，这种复制方式称
先导链：DNA复制时，连续合成的链 后随链：不连续合成的链 冈崎片段：后随链复制中出现的不连续的DNA片段
复制子：从起始点开始至终止点而独立进行复制的单位（细菌只有一个，真核多个） 一个复制子只含一个复制起始点，启动单向复制or双向取决于起始点形成一
个复制叉or两个。
复制终止点：复制子中控制复制终点的位点 θ型——大肠杆菌质粒DNA （二） DNA复制的几种方式 滚环型——噬菌体
线性DNA（单向、双向），环状DNA D环（D-loop）型——动物线粒体 （三） 复制的过程（起始、延伸、终止） 不能从头开始，必须有引物
参与复制的酶：解旋酶、DNA单链结合蛋白质、、引物酶、DNA聚合酶（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）
连接酶，拓扑异构酶
单链结合蛋白（SSB）：防止被解链形成的单链重新配对或被核酸酶降解 引物酶（RNA聚合酶）引物是一段RNA分子
DnaB+DnaC+DNA复制起始区域+ 引物酶=引发体 DNA聚合酶（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）
5′→3′聚合活性 3′→5′外切活性 5′→3′外切活性 功能 DNA聚合酶Ⅰ + + + 修复 校对 去除引物、水解 DNA聚合酶Ⅱ + + - 不详 DNA聚合酶Ⅲ + + - 染色体DNA的复制 DNA聚合酶有6个结合位点：模板结合位点；引物结合位点；引物3’－OH结合位点； 底物dNTP结合位点； 5’→3’外切酶结合位点； 3'→5'校正位点。
连接酶：DNA聚合酶只能催化多核苷酸链的延长，不能催化各片段间的连接，复制中
的单链缺口由DNA连接酶催化，但是它不能催化两条游离链的连接。
原核生物DNA复制的基本过程
（1）起始：包括DNA复制起点双链解开及RNA引物的合成（整个DNA复制过程中，
只有复制起始受细胞周期的严格调控）
（2）延长：DNA链的延长主要由DNA聚合酶Ⅲ催化