现代分子生物学 复习内容

一、DNA的变性（Denaturation）：指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。确切地就是维持双螺旋稳定性的氢键和疏水键的断裂。断裂可以是部分的或全部的，是可逆的或是非可逆的。DNA变性不涉及到其一级结构的改变。

1. DNA变形的条件：凡能破坏双螺旋稳定性的因素都可以成为变性的条件，如加热、极端的pH、有机试剂甲醇、乙醇、尿素及甲酰胺等,均可破坏双螺旋结构引起核酸分子变性。

2. DNA变性后发生的变化：DNA变性后原来隐藏在双螺旋内部的发色基团，成为单链而暴露出来，使DNA的物理和化学性质发生一些列的变化，这些变化包括：

（1）DNA溶液的浓度大大下降。DNA双螺旋是紧密的"刚性"结构,变性后代之以“柔软” 而松散的无规则单股线性结构，DNA粘度因此而明显下降。

（2）溶液旋光性发生改变。变性后整个DNA分子的对称性及分子局部的构性改变, 使DNA溶液的旋光性发生变化。

（3）增色效应或高色效应(hyperchromic effect)。DNA分子中碱基间电子的相互作用是紫外吸收的结构基础,但双螺旋结构有序堆积的碱基又“束缚”了这种作用。变性DNA 的双链解开,碱基中电子的相互作用更有利于紫外吸收,故而产生增色效应。

（4）生物活性丧失。

（5）浮力密度上升。

3. 引起DNA变性的主要因素：

（1）加热（生理温度以上）。加热使DNA变性后，在260nm处的紫外吸收值明显上升，一般当DNA加热时，在260nm吸收值先缓慢上升，到达某一温度后又骤然上升，其特点是爆发式的，变性发生的范围很窄，其相变过程用Tm值描述。

（2）极端pH值。当pH为12时，碱基上的酮基变为烯醇基，影响氢键形成，从而改变Tm值，当pH为2～3时，碱基上的氨基发生质子化，也影响氢键形成。

（3）有机溶剂、尿素和酰胺等。当环境中存在酰胺或尿素时，它们可与DNA分子中的碱基形成氢键，从而使DNA分子保持单链状态，以利于分子克隆的操作。

4. Tm值大小的影响因素：

（1）DNA的均一性。有二种含义，首先是指DNA分子中碱基组成的均一性,如人工合成的只含有一种碱基对的多核苷酸片段,与天然DNA比较,其Tm值范围就较窄。其次还包含有待测样品DNA的组成是否均一的意思,如样品中只含有一种病毒DNA,其Tm值范围较窄, 若混杂有其它来源的DNA,则Tm值范围较宽。

（2）DNA的(G+C)含量。在溶剂固定的前提下，Tm值的高低取决于DNA分子中的(G+C)的含量。(G+C)含量越高,即G-C碱基对越多,Tm值越高。

（3）介质中离子强度：DNA在离子强度较低度介质中Tm值较低，范围较宽；在高离子强度时，DNA的Tm值较高，范围较小。所以DNA在含盐的缓冲溶液中较为稳定。

二、DNA的复性（renaturation）：指变性DNA 在适当条件下, 二条互补链全部或部分恢复到天然双螺旋结构的现象,它是变性的一种逆转过程。热变性DNA一般经缓慢冷却后即可复性,此过程称之为" 退火"(annealing)。

1. DNA复性的条件：

（1）一定的离子强度：用以削弱两条链中磷酸基团之间的排斥力，通常用0.2－0.5M NaCl

（2）较高的温度：避免形成无规则氢键，但是不能太高，否则不能形成有规则氢键以维持双链结构。

2. 影响DNA复性的因素：

（1）DNA分子的复杂程度。DNA序列越复杂，复性越慢，所需时间越长。

（2）DNA的浓度。同一种DNA分子，浓度越高，互补链碰撞机会越多，复性越快。（3）DNA片段大小。DNA片段越大，复性越慢，因此，在复性研究时，一般要将其剪切成400bp大小的片段，以增加复性速度。

（4）温度。复性速度与温度直接有关，温度不宜过低，一般在Tm=25℃

（5）阳离子浓度。在小于0.5mol/L浓度时增加盐浓度有利于复性。

三、基因

1.基因的顺反子概念：现代分子生物学文献中，顺反子和基因这两个术语互相通用。一般而言，一个顺反子就是一个基因，1500～2000个核苷酸，它是由一群突变单位和重组单位组成的线性结构（因为任何一个基因都是突变体或重组体）。有结构基因与调控基因的划分，还有重叠基因和断裂基因的发现。

2. 基因重叠的方式：

（1）大基因内包含小基因。

（2）前后两基因首尾重叠。

（3）三个基因之间重叠。

四、基因组

1. 基因组的概念：基因组是指细胞内遗传信息的携带者-DNA的总体。基因组中不同的区域具有不同的功能，有些是编码蛋白质的结构基因，有些是复制及转录的调控信号，有些区域的功能尚不清楚。基因组结构是指不同功能区域在整个DNA分子中的分布情况。

2. 细菌染色体基因组结构的一般特点：

（1）通常仅由一条环状双链DNA分子组成细菌的染色体相对聚集在一起，形成一个较为致密的区域为类核。只有一个复制起始点。

（2）具有操纵子结构，其中的结构基因为多顺反子，即数个功能相关的结构基因串联在一起，受同一个调节区的调节。

（3）在大多数情况下，结构基因都是单拷贝，但是编码rRNA的基因往往是多拷贝的。

（4）不编码的DNA部份所占比例比真核细胞基因组少得多。

（5）具有编码同工酶的基因。

（6）在细菌中编码顺序一般不会重叠，即不会出现基因重叠现象。

（7）在DNA分子中具有各种功能的识别区域如复制起始区OriC，复制终止区TerC，转录启动区和终止区等。

3. 真核生物基因组有以下特点：

（1）真核生物基因组DNA与蛋白质结合形成染色体，储存于细胞核内，除配子细胞外，体细胞内的基因的基因组是双份的，即有两份同源的基因组。

（2）真核细胞基因转录产物为单顺反子。一个结构基因经过转录和翻译生成一个mRNA分子和一条多肽链。