(整理)DNA到蛋白质.

从DNA到蛋白质

C值C value：生物单倍体基因组中DNA总量，以基因组的碱基对来表示。每个细胞中以皮克(pg，10-12g)水平表示，C值是每种生物的一个特性。不同物种的C值差别很大。C值矛盾：C值一般随生物进化而增加, 但也存在某些低等生物的C值比高等生物大, 即C值反常现象。原因：C值反常现象产生的原因是真核生物基因红中含大量非编码序列。

Tm值就是DNA熔解温度，指把DNA的双螺旋结构降解一半时的温度。不同序列的DNA，Tm值不同。DNA中G－C含量越高，Tm值越高，成正比关系。Tm = 4℃(G + C)+ 2℃(A + T)

简述Chargaff定律的主要容。答案：(1）不同物种生物的DNA碱基组成不同，而同一生物不同组织、器官的DNA碱基组成相同。

(2）在一个生物个体中，DNA的碱基组成并不随年龄、营养状况和环境变化而改变。

(3）几乎所有生物的DNA中，嘌呤碱基的总分子数等于嘧啶碱基的总分子数，腺嘌呤(A)和胸腺嘧啶(T)的分子数量相等，鸟嘌呤(G)和胞嘧啶(C)的分子数量相等，即A＋G=T＋ C。这些重要的结论统称为Chargaff定律或碱基当量定律。

回文序列palindrome回文结构序列是一种旋转对称结构，在轴的两侧序列相同而反向。

发卡结构（hairpin structure）：RNA是单链线形分子，只有局部区域为双链结构。这些结构是由于RNA单链分子通过自身回折使得互补的碱基对相遇，形成氢键结合而成的，称为发卡结构。

三链DNA，tsDNA：沿着双链DNA的大沟存在多余的氢键给体和受体，这些暴露于环境的请柬给体和受体，可以同专一性的结合分子发生相互作用，形成专一性的化合物，也可以专一性地与单链DNA分子结合而形成三链DNA。

DNA超螺旋，DNA superhelix; DNA supercoil ：由于双螺旋DNA的弯曲、正超螺旋或负超螺旋而造成的DNA分子进一步扭曲所形成的DNA的一种三级结构。DNA的超螺旋有两种：当DNA分子沿轴扭转的方向与通常双螺旋的方向相反时，造成双螺旋的欠旋而形成负超螺旋；而当DNA分子沿轴扭转的方向与通常双螺旋的方向相同时，造成双螺旋的过旋而形成正超螺旋。在生物体，DNA一般都以负超螺旋构象存在。

端终止法测DNA序列即SANGER双脱氧链终止法,其原理是: DNA链中核苷酸以3’,5’-磷酸二酯键连接，合成DNA所用的底物是 2’-脱氧核苷三磷酸。2’,3’ddNTP与普通dNTP不同，它们在脱氧核糖的3’位置缺少一个羟基。在DNA聚合酶作用下通过三磷酸基团掺入到延伸的DNA链中，但由于没有3’羟基，不能同后续的dNTP形成磷酸二酯键，因此，正在延伸的DNA链不能继续延伸。在DNA合成反应混合物的4种普通dNTP中加入少量的一种ddNTP，链延伸将与偶然发生但却十分特异的链终止竞争，产物是一系列的核苷酸链，其长度取决于引物末端到出现过早链终止位置间的距离。在4组独立酶反应中分别采用4种不同的ddNTP，结果将产生4组寡核苷酸，它们将分别终止于模板链的A、C、G 或T位置。

半保留复制（semiconservative replication）：一种双链脱氧核糖核酸（DNA）的复制模型，其中亲代双链分离后，每条单链均作为新链合成的模板。

DNA复制的两个半DNA复制有两个主要的特点：半保留复制和半不连续复制。由于DNA双螺旋的两条链是反向平行的，而生物细胞所有催化DNA 聚合酶都只能催化5'→3'延伸，因此导致了矛盾。冈崎片段(Okaxaki fragments)的发现使这个矛盾得以解决。前导链上的DNA连续合成，滞后链则以冈崎片段的形式分段、不连续合成。这些冈崎片段以后由DNA连接酶连成完整的DNA链。这种前导链连续复制和滞后链不连续复制即DNA 合成的半不连续复制现象在生物界普遍存在。然而直到现在科学家们对于真核生物的冈崎片段仍然了解甚少，这是因为核小体会快速地沉积在新生DNA上，冈崎片段的加工和核小体组装会相互影响。在真核生物的染色体复制过程中，基因和表观遗传学信息都必须得到精确复制。染色质的结构和修饰属于表观遗传学的畴，虽然不会通过基因编码但也是可以遗传的。防止核小体破坏和与复制叉解离是确保精确定位和修饰的组蛋白在新生DNA链上快速沉积的必要条件。组蛋白分子伴侣复合物支配着核小体在复制叉的组装和去组装。 DNA复制从本质上讲是不对称的。滞后链上的冈崎片段合成要求重复生成与复制叉方向相反方向的单链DNA并发生聚合作用。鉴于滞后链合成和组蛋白快速成绩发生在复制叉之后，这两个过程有可能存在相互关联。每合成一段冈崎片段就会有一系列相互协调的事件发生。当前除了知道其在DNA复制中具有的重要作用，对于真核生物冈崎片段的特性仍知之甚少。此外，对于核小体组装与滞后链合成之间可能存在的相互影响也了解不多。

Meselson-Stahl实验

（l）实验过程：实验分为两组，

①对照组：将大肠杆菌一直培养在含14N的培养基上生长。这样繁殖出的大肠杆菌DNA分子的碱基中的N都是14N。

②实验组：先将大肠杆菌培养在含15N同位素的培养基上生长。使大肠杆菌DNA分子中的N都成为15N。把含15N的大肠杆菌收集起来，洗去菌体外面的15N，并把它们转移到14N的培养基上生长，繁殖四次。从实验组的五代大肠杆菌中分别提取DNA，在每分钟四万至五万转的速度下进行密度梯度离心二至三天后，不同重量的DNA分布在离心管中的位置不同（因为14N比15N少一个质子，所以14N比15N的原子量轻）。

（2）实验结果：

对照组含14N的ONA分布在试管的上层。

实验组的DNA分子在离心管中分布的情况如下：

大肠杆菌在离心管中的位置 DNA分子

第一代下层含15N

第二代中层含15N14N各一半

第三代 1中层：1上层中层为15N14N、上层为N14

第四代 1中层：3上层中层为15N14N、上层为N14

第五代 1中层：7上层中层为15N14N、上层为N14

（3）结果分析：

对照组因含14N比较轻，所以DNA分布在离心管的上层。

实验组：

第一代：因为是在15N培养基上繁殖的，DNA含15N，所以DNA分布在离心管的下层。

第二代：从15N培养基移至14N培养基上繁殖的第一代。因吸收14N复制新DNA，而这些新DNA分子只分布在离心管的中层，说明DNA分子是半保留复制，而非全保留复制。

第三代：因为这一代是从第二代繁殖而来，它们的DNA分子有两种。一种在离心管的上层（全为14N），另一种在离心管的中层（全为15N14N）。这也说明不是全保留复制，而是半保留复制。

SSB （single strand binding protein）单链结合蛋白 SSB蛋白的作用： 1，保证被解链酶解开的单链在复制完成前能保持单链结构，它以四聚体形式存在于复制叉处，待单链复制后才掉下，重新循环。所以，SSB蛋白只保持单链的存在，并不能起解链的作用。2，可以保护单链DNA不被酶水解。3，它与酶不同，不具催化活性，但能改变复制过程中的平衡状态和反应速度。

拓扑异构酶（topoisomerase）是指通过切断DNA的一条或两条链中的磷酸二酯键，然后重新缠绕和封口来更正DNA连环数的酶。拓扑异构酶Ⅰ、通过切断DNA中的一条链减少负超螺旋，增加一个连环数。某些拓扑异构酶Ⅱ也称为DNA促旋酶。

冈崎片段Okazaki片段，相对比较短的DNA链（大约1000核苷酸残基），是在DNA的滞后链的不连续合成期间生成的片段。

复制叉（replication fork）：DNA复制时在DNA链上通过解旋、解链和SSB蛋白的结合等过程形成的Y字型结构称为复制叉。在复制叉处作为模板的双链DNA解旋，同时合成新的DNA链

DNA在复制时，双链DNA解旋成两股分别进行。其复制过程的复制起点呈现叉子的形式，故称复制叉。以复制叉向前移动的方向为标准，一条模板链为3’—〉5’走向，在其上DNA能以5’—〉3’方向连续合成，称为前导链(leadingstrand)；另一条模板链为5’—〉3’走向，在其上DNA也是5’—〉3’方向合成，但与复制叉移动的方向正好相反，故随着复制叉的移动形成许多不连续的冈崎片段，最后在连成一条完整的DNA链，该链称为后随链(laggingstrand)。