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第二章 基因的结构和功能
一基因一酶学说：该学说具体体现了基因和酶之间的关系，表明每个基因控制单个酶的合成或激活其活性。
转化：通过裸露的外源DNA传递遗传信息。转染：是转化的一种特殊形式。用于原核细胞时，其外源DNA特指离体的phage DNA来感染感受态的细菌，并在其中表达；用于真核细胞时对任何裸露DNA的吸收都成为转染。接合：通过细胞与细胞之间的直接接触。遗传信息单向传递到受体的过程。转导：一个细胞的DNA或RNA通过病毒载体的感染转移到另一个细胞中。
自主发育：不受周围细胞的影响，按照自身基因型发育的现象。非自主发育：受周围细胞的影响，不按自身基因型发育的现象。
1902 [英] Garrod.A首先研究了四种遗传病:黑酸尿病 白化病 胱氨酸尿病 戊糖尿病；1952年发现糖原贮积症（Von Gierke氏病）病人缺乏葡萄糖-6-磷酸酶 芽盘移植实验 第二节 人类酶缺陷的遗传基础
一、半乳糖血症二、 白化病 三、苯丙酮尿症 四. 莱-尼二氏症 第三节 遗传咨询和产前诊断
一、 遗传咨询（Genetic counseling）：询问先征者的完整病史，家族史；查阅McKusick,V.A:《MendlianInheritance in Man 》是否为遗传病，遗传类型，发病风险？通过产前诊断，决定是否终止妊娠。
二、产前诊断（prenatal diagnosis）：指征是：（1）亲体为携带者；（2）母亲曾生育过先天性异常的婴儿；（4）35-40岁以上的高龄孕妇；（5）曾有多次流产，早产和死胎的孕妇；（6）亲体曾多次接触过放射线或在妊娠早期服过一些胎儿致畸药物。采集标本的方法：羊膜穿刺抽取羊水，收集胎儿脱落细胞;从宫颈粘液中获取绒毛膜细胞;直接从子宫控中吸取绒毛膜细胞;超声波可用于产前诊断神经管缺陷，如无脑儿，脊椎裂和水脑儿。胎儿镜（fetoscope）又称羊膜镜或宫腔镜。产前诊断的方法：细胞学，生物化学，分子生物学
三、携带者的检出：方法： (1) 染色体核型分析 (2) 酶活性的检测 (3) 分子生物的方法。实例：神经节苷酯贮积病GM2-I型[Tay-Sachs症，家族性黑蒙性痴呆，氨基已糖苷酶A）缺乏症 四、分子病（molecular diease）：分子病是指由于基因的突变引起了蛋白质分子结构的改变而导致的疾病，如镰形细胞贫血（sickle cell anenia）。 第四节 基因的精细结构和顺反测验 (应为百度文库的原因，此处删除了)
当顺式有功能，而反式没有功能时，突变位点在同一顺反子内；当顺式有功能，而反式也有功能时，突变位点在不同顺反子内。
第三章 遗传物质的分子结构和性质 第一节 核酸是遗传物质
遗传物质必须具备哪些特点？：在体细胞中含量稳定；在生殖细胞中含量减半；能携带遗传信息；能精确地自我复制；能发生变异； （DNA RNA是遗传物质的证明）一、遗传物质的发现：1928年Frederick Griffith 转化实验；1944年，Avery在离体条件下完成转化。 1952年，Hershey和Chase 噬菌体感染实验二、 RNA也是遗传物质：1956年A.Gierer和G.Schraman发现烟草花叶病毒（tobacco mosaic virus,TMV），其遗传物质是RNA。1957年美国的Heinz Fraenkel-Conrat和B.Singre用重建实验证实了这一结论。 第二节 DNA和RNA的化学组成及双螺旋模型 一、DNA和RNA的化学组成 二、 DNA双螺旋模型的诞生：Watson & Crick建立双螺旋模型主要是受到4个方面的影响：（1）1938年W.T.Astbury & Bell用x衍射技术研究DNA。1947年拍摄了第一张DNA的衍射照片，并推断DNA
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分子的结构是： ① 柱状；② 多核苷酸是一叠扁平的核苷酸；③ 核酸残基取向和分子长轴垂直,间距为3.4。（2）1951年Pauling和Corey运用化学的定律来推理，而不做具体的实验， 建立了蛋白质的α-螺旋模型；（3）晶体学者[美]J. Donoh & Chargaff的指点。（4）R.Franklin & Wilkins在1952年底拍得了DNA结晶X衍射照片。 三 、双螺旋模型 (double helix model) 双螺旋模型有以下特点：(1) DNA分子由两条反向平行的多核苷酸链组成，形成右手双螺旋。(2) 双螺旋的直径为2nm；螺距为3.4nm，上下相邻碱基的垂直距离为0.34nm，交角为36°。 (3) 两条链反向平行，即两条链的方向相反；(4) 糖一磷酸键是在双螺旋的外侧，碱基对与轴线垂直。(5) 糖与附着在糖上的碱基近于垂直。(6) 碱基配对时，必须一个是嘌呤，另一个是嘧啶。(7) DNA双螺旋有大沟（major or wide groove）和小沟（minor or narrow groove）的存在。 第三节 DNA的结构和性质
一、DNA二级结构的稳定因素(1)碱基对之间的氢键。(2)碱基的堆集力。它包括：① 疏水作用；② 范德华力；③ 磷酸基的负电荷斥力 模型中的碱基配对有何重要性？
①A-T,G-C配对可形成很好的线性氢键；②A-T对和G-C对的几何形状一样，使双链距离相近，使双螺旋保持均一；③碱基对处在同一平面内。不论核苷酸的顺序如何，都不影响双螺旋的结构；④为DNA半保留复制奠定了基础。 二、 双螺旋结构的构象变异
DNA的构象现已知有A，B，C，D，E，T，Z 7种。生理条件下：B 三种主要构象：B Ａ Ｚ引起DNA双链构象改变有以下因素：（1）核苷酸顺序；（2）碱基组成；（3）盐的种类；（4）相对湿度。 立体异构：分子中原子互相连接的方式和次序相同（构造相同）,但在空间的排列方式不同而出现的异构现象。
平面偏振光和旋光性
光是一种电磁波，它的电场或磁场振动的方向与光前进的方向垂直。 在普通光线里，光波可以在垂直于前进方向平面上的任何方向振动。 (一)左旋DNA
Z-DNA的结构特点（1）糖磷骨架呈“之”字形（Zigzag）走向。（2）左旋。(3) G的糖苷键呈顺式(Syn) ，使G残基位于分子表面。（4）分子外形呈波形。(5) 大沟消失，小沟窄而深。(6) 每个螺旋有12bp。 Z－DNA存在的条件(1) 高盐：NaCl>2Mol/L, MgCl2>0.7 Mol/L(2) Pu,Py相间排列：（3）在活细胞中如果m5C,则无需嘌呤-嘧啶相间排列，在生理盐水的浓度下可产生Z型。(4) 在体内多胺化合物，如精胺和亚胺及亚精胺和阳离子一样，可和磷酸基因结合，使B-DNA转变成 Z-DNA。(5)某些蛋白质如Z-DNA结合蛋白带有正电荷，可使DNA周围形成局部的高盐浓度和微环境。(6)负超螺旋的存在 生物学意义：(1) 可能提供某些调节蛋白的识别。啮齿类动物病毒的复制起始部位有d（GC）有交替顺序的存在；(2)在SV40的增强子中有三段8bp的Z-DNA存在。(3)原生动物纤毛虫，它有大、小两个核，大核有转录活性，小核和繁殖有关。Z-DNA抗体以萤光标记后，显示仅和大核DNA结合，而不和小核的DNA结合，说明大核DNA有Z-DNA的存在，可能和转录有关。
(二)右旋DNA：目前已知DNA双螺旋结构可分为A、B、C、D及Z型等数种，除Z型为左手双螺旋外，其余均为右手双螺旋。 三、DNA的三级结构
所谓DNA的三级结构，是指在一二结构基础上的多聚核苷酸链上的卷曲。在一定意义上，是指双螺旋基础上的卷曲
三级结构包括链的扭结和超螺旋或者是单链形成的环或是环状DNA中的连环体超螺旋：（Supercoied） 松驰型DNA （relax form）。超螺旋（Supercoied） DNA，负超螺旋 正超螺旋 检测DNA三级结构的方法：密度梯度离心 凝胶电泳 电镜观察
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原核生物DNA的三级结构：绝大多数原核生物的DNA都是共价封闭的环状双螺旋。如果再进一步盘绕则形成麻花状的超螺旋三级结构。 超螺旋的定量描叙：White方程： L=T+W L（Linking nnmber）：链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。 W（Writhing number）：扭曲数，即超数旋数。其特点是：(1)可以是非整数；(2)是变量；(3)右手螺旋时，W取负值。 T（Twisting number）：缠绕数，即双螺旋的圈数。其特点是：(1) 可以是非整数；(2) 是变量；(3) 右手螺旋时T为正值。
超螺旋的量度可以用超螺旋密度λ来表示：λ=（L-T）/T 在天然DNA中， λ约为-0.05 第四节 DNA的变性与复性
变性或解链：对ＤＮＡ双链进行缓慢地加温，使氢键断裂，双链解开，产生单链的ＤＮＡ分子的过程
成核作用：复性过程中互补的两条链首先是中心部分互补碱基对之间形成氢键，接着像拉拉链一样，其余部分随之形成双链。又称为拉拉链作用。
复性或退火：核酸分子在变性后分开的互补链缓慢冷却，重新形成互补双链的过程。DNA的复性对片段有两个要求：(1) 互补顺序的碰撞和排列；(2) 碱基的正确配对和氢键的形成。 一、DNA变性
物理性质发生变化：（1）流体力学的性质发生改变：粘度下降，而沉降速度增加；（2）提高了对紫外线的吸收能力，此称为增色效应（hyperchromic effect）。双链DNA的A260=1.00（浓度为50μg/ml时，对波长260nm紫外线的吸收能力）；单链DNA的A260=1.37；游离碱基或核苷酸的A260=1.60。 解链温度（melting temperature, Tm）或熔点，Tm是A260的升高达到极大值一半时的温度。即是变性温度范围的中点。
影响变性的因素：高温、酸、碱、尿素、甲酰胺 影响Ｔｍ值的因素：外部条件:如温度和正离子的浓度:浓度低于0.4mol/L，单价阳离子增高10倍,Tm增加16.6°内部条件：GC含量及分子类型当GC的含量上升1%，则Tm上升0.4℃马默多蒂（Marmur-Doty）关系式：Tm = 69.3+0.41(G +C)%，或GC%=（Tm-69.3）×2.44 二、DNA复性 复性动力学公式
根据复性动力学公式我们可以知到些什么？(1) 单链浓度随着时间的增大而减小；(2）反应速率取决于初始的单链浓度Co；(3) 以反应浓度和COt1/2为座标可绘复性曲线；(4) 通过C0t1/2值可测原核生物基因组的大小；已知大肠杆菌的基因组为4.2x106bp, COt1/2 = 9M.Sec COt1/2 （大肠杆菌基因组DNA）/9M.sec = 任何基因组大小/4.2X106bp(5)原核生物基因组大小不同，复性曲线不同；(6) 可用以区分真核生物和原核生物基因组。单一顺序和重复顺序复性动力学曲线的区别 真核生物DNA有重复顺序，原核物多为单一顺序。(1) 单一顺序的复性曲线常只有一个拐点，而重复顺序常有多个拐点。(2) COt 比值变化范围不同：原核生物的COt比值小于100,真核生物的COt比值大于100。影响复性反应的因素(1) DNA片段的大小；(2) DNA的浓度；(3) DNA复杂性;(4) 温度。最佳复性温度一般比Tm低25 C。(5) 盐的浓度：复性时要求盐的浓度达到足够高，为什么？ 复性反应中如何知道单链已结合成双链？可以通过哪些法来检测？
(1) 减色效应：测定光密度，即OD值，DNA从单链变成双链，OD260减少30%(2) 羟基磷灰石柱层析羟基磷灰石对双链DNA吸附较牢，不易吸附单链。（２）羟基磷灰石柱层析 第五节 核酸分子杂交技术
分子杂交：具有互补序列的两条核酸单链在一定条件下，按碱基配对原则形成双链的过程。
杂交的共同特点(1)都是应用复性动力学原理；(2)都必须有探针（probe）的存在。探针就是用同位素