数学思维方法在生物学教学中的应用

数学思维方法常用于定量研究生物学问题。近年来在“3 X”高考、会考、竞赛的代谢、遗传、生态和生理等部分知识点的考查中被广泛应用 ,包括数列、不等式、数形结合、恒等变形、概率原理和比例的性质等方面。1　数列例 1,某 DNA用3 2 P进行标记 ,该 DNA分子复制 n次后 ,新形成的 DNA的分子中 ,含有原来母链中标记链 DNA分子占新 DNA分子的百分比是多少 ?解析 :双链 DNA复制时 ,所得的 DNA分子数为 2 n个 (n为复制次数 ) ,由于 DNA分子为半保留复制 ,不管DNA分子复制多少次所形成的新 DNA分子中含有标记链的 DNA分子始终是 2…     

染色体端粒的结构与功能

真核生物的染色体DNA绝大多数都是一条连续的线性分子。如果根据传统的DNA复制模型,当这种线性DNA分子复制结束时,位于新链5’末端的引物将被降解掉,其结果是在新链宁末端造成一段由DNA聚合酶无法填补的空缺。那么,随着线性DNA复制次数的增加,子代DNA则必然逐渐缩短,以至使结构基因所携带的遗传信息在每次复制结束后都要丢失一些。可是,实际上,这种情况并没有发生,线性DNA分子复制后仍然是完整的。据此,人们设想：线性染色体DNA分子末端的复制机理必然不同于传统的DNA复制模型。在本世纪3O、40年代,穆勒（Muller）研…     

DNA复制研究步入单分子时代

DNA复制是生命体内必不可少的基本过程之一。传统研究显示DNA复制体中前导链和后随链的合成速度总体来说是一致的,从而避免在新生链中产生明显的单链缺口。主流的观点认为这是由于负责前导链和后随链的两个DNA聚合酶分子之间存在着某种协调同步机制。然而,Kowalczykowski实验室最近采用单分子荧光显微技术实时跟踪发现,大肠杆菌DNA复制体前导链和后随链上两个DNA聚合酶分子互相独立工作,并且都不是匀速行进而是呈现断断续续、时快时慢的随机动态变化。当DNA聚合酶暂停复制时,解旋酶仍会持续解链,导致解旋酶和聚合酶短暂的分离。有意思的是,此时DNA复制体触发一种类似“死人键”(dead-man’s switch)的保险机制,使DNA解旋的速度降低80%,从而恢复解旋酶和聚合酶的偶联。基于单分子水平的实时观察,他们认为前导链和后随链DNA复制进程均遵循一个符合高斯分布的随机模型。这与传统的生化研究观察到两者的合成速度总体来说是一致的并不矛盾。Kowalczykowski实验室的研究实现了从复制开始到结束整个过程对每个单分子行为的连续观测,而传统研究反映的则是经过较长时间对多分子群体平均水平的最终结果进行测定。因此,单分子技术可以极大地弥补传统生化研究的不足。随着未来单分子技术的进步和更广泛的应用,必将把包括DNA复制在内的生物学研究带到一个新的时代。     

真核细胞DNA复制叉稳定性维持机制的研究进展

DNA复制是细胞最基本的生命活动之一,是生物体生存和繁殖的基础。从原核生物到真核生物,DNA复制过程基本保守,分为复制起始和延伸两个阶段。复制叉是DNA复制的基本结构,它容易遭受多种内源或外源的DNA复制压力影响而停顿,导致基因组不稳定,引起细胞凋亡、癌变或细胞死亡等严重后果。为了维持复制叉的稳定,细胞进化出了一系列机制,其中最重要机制之一便是S期细胞周期检验点。就影响DNA复制叉稳定的内外因素、S期细胞周期检验点与复制叉稳定性的关系以及复制叉稳定性与相关疾病的发生、治疗等问题进行简要综述。     

新生霉素抑制拓扑异构酶Ⅱ对多瘤病毒DNA合成的影响

本文报告了Ⅱ型拓扑异构酶抑制剂——新生霉素对多瘤病毒DNA合成的抑制作用,发现新生霉素对细胞和病毒DNA的体外合成具有不同的抑制曲线。新生霉素在复制过程中抑制复制中间物转变成成熟的病毒DNA分子的过程,同时影响病毒DNA分子的负超螺旋密度。本文结果提示Ⅱ型拓扑异构酶是病毒DNA复制末期所必须的酶。     

真核生物DNA复制起始调控

复制起始调控是真核生物复制调控机制的重要环节,也是细胞生长调控的核心问题．对SV40病毒和酵母体系的研究为阐明真核生物的复制起始机制及其与细胞周期的关系提供了线索．目前,与DNA复制起始有关的多种蛋白质因子（如核蛋白P₁,DNA单链结合蛋白,DNA聚合酶α,增殖细胞核抗原等）的作用机理逐渐明朗,周期依赖的调控特点得到了证实文章着重介绍了DNA复制起始在细胞周期中的两个调控点及各种周期蛋白在该点的作用,文中还涉及复制起始异常与肿瘤发生的关系.     

嵌合Neomycin基因的腺相关病毒末端反向重复顺序(ITRs)折叠结构在真核细胞染色体基因组上的整合作用研究

腺相关病毒(AAV,Adeno associated Virus)是一类线状单股DNA的微小病毒。腺相关病毒因共具有定点整合(19q13 qter)及非病原性等特点而在基因转移与治疗中可望作为较为理想的载体。其在宿主染色体DNA上的整合需要辅助病毒共转染。根据Cavalier-Smith的线状SS DNA分子复制模式,即复制过程中3′OH端作为引物在DNA聚合酶的作用下合成另一姊妹股DNA分子,然后共价地连接到亲代未折叠的5′端回纹末端而进行DNA复制。本文     

R环的形成及对基因组稳定性的影响

R-环是由一个RNA:DNA杂交体和一条单链状态的DNA分子共同组成的三链核酸结构。其中, RNA:DNA杂交体的形成起因于基因转录所合成的RNA分子不能与模板分开, 或RNA分子重新与一段双链DNA分子中的一条链杂交。在基因转录过程中, 当转录泡遇到富含G碱基的非模板链区或位于某些与人类疾病有关的三核苷酸卫星DNA时, 转录泡后方累积的负超螺旋可促进R环形成。同时, 新生RNA分子未被及时加工、成熟或未被快速转运到细胞质等因素也会催生R环。研究表明, 细胞拥有多种管理R环的方法, 可以有效地管理R环的形成和处理已经形成的R环, 以尽量避免R环对DNA复制、基因突变和同源重组产生不利影响。文章重点分析了R-环的形成机制及R环对DNA复制、基因突变和同源重组的影响, 并针对R-环诱导的DNA复制在某些三核苷酸重复扩增有关的神经肌肉退行性疾病发生过程中的作用进行了分析和讨论。     

用人造微小染色体技术研究着丝粒和端粒的DNA结构与功能

为了在细胞世代中保持其稳定性,染色体起码应 具备3个结构要素,那就是有一个DNA复制起点;一 个着丝粒(centromere）使细胞分裂时两个姊妹染色单 体能平均分配到子细胞里;最后,在染色体的两个末端 必须有端粒(teloxnere),使DNA能完成复制。近年 来人们采用分子克隆技术把真核细咆染色体的复制起 点、着丝粒和端粒的DNA片段分别克隆成功。并且 把它们互相搭配或改造而构成所谓“人造微小染色体” (artificial minichromosornes),以研究这3种成分的结 构与功能。     

"复制n次"和"第n次复制"

关于碱基比例与数目的计算题，是DNA分子的结构与复制部分的常见题目，该类题目灵活多变．有一定难度。下面对容易混淆的2个问题详细解析。[第一段]     

运用DNA半保留复制原理计算应注意的2个问题

运用DNA半保留复制原理进行计算,是DNA分子的结构与复制部分的常见试题,该类题目灵活多变,尤其是与有丝分裂和减数分裂知识相结合的题目,其难度就更大。下面对学生容易混淆的2个问题进行分析。     

染色体端粒研究进展

染色体端粒(telomere)是真核生物线性染色体两端的特殊DNA--蛋白质复合体结构,由随机重复序列组成的DNA序列和与之相结合的蛋白质分子构成。端粒DNA无论在DNA顺序、功能及其特殊的复制方式都与其它DNA顺序显著不同。本文将近年来对端粒的DNA结构、与端粒DNA相结合的蛋白质分子和在端粒复制中起重要作用的反转录酶--端粒酶(telomerase)的研究进展以及端粒对于真核生物的重要作用作一综述。     

分子遗传学简介

第三讲DNA 的复制 本讲的目的是要简明地说明亲本DNA分子是怎 样产生两个与它自己结构完全相同的DNA子代分子 的。     

封面说明

图案说明： 2009年瑞典卡罗林斯卡医学院宣布诺贝尔生理学或医学奖授予美国科学家伊丽莎白·布莱克本、卡萝尔·格雷德和杰克·绍斯塔克，以表彰他们”发现端粒和端粒酶是如何保护染色体的”。端粒和端粒酶的发现，解决了DNA末端复制这一基础生物学的问题，这一问题从端粒的角度揭示细胞分裂潜能控制，细胞衰老和癌变的分子基础，与疾病有密切关联，意义重大。     

封面说明

图案说明：2009年瑞典卡罗林斯卡医学院宣布诺贝尔生理学或医学奖授予美国科学家伊丽莎白·布莱克本、卡萝尔·格雷德和杰克·绍斯塔克，以表彰他们”发现端粒和端粒酶是如何保护染色体的”。端粒和端粒酶的发现，解决了DNA末端复制这一基础生物学的问题，这一问题从端粒的角度揭示细胞分裂潜能控制，细胞衰老和癌变的分子基础，与疾病有密切关联，意义重大。     

滚环复制技术的建立及在RNA病毒基因检测中的初步应用

滚环复制是噬菌体繁殖所采取的一种基因复制方式,这种方式可使单链的环形分子在聚合酶和引物的作用下进行体外自我扩增。本文中用可特异性连接环化的寡核苷酸链作为探针,分别进行了1份细胞培养的禽流感病毒H5N1亚型样品、1份细胞培养的SARS病毒样品和4份丙型肝炎病毒阳性血清样品的检测。检测原理是探针与靶序列杂交后便可在T4DNA连接酶的作用下形成滚环复制中的环化单链分子,该分子在同温下可被特异性引物滚动复制和支链扩增。本文还利用按禽流感病毒NA1基因区序列合成的模拟DNA分子对该检测方法的灵敏度进行了测试。结果显示：利用固相RCA技术成功检测到三种RNA病毒的基因,该方法的灵敏度可达到能检测10^3拷贝模式DNA分子的水平。与传统的PCR方法敏感性的比较尚待进一步研究。     

质体遗传的新进展——关于质体基因的易位和易位子

质体(plasmid)是染色体外的遗传因子,能自主性地进行复制,控制着寄主细胞一定的遗传特性。例如细菌的抗药质体控制着细菌的抗药性,直接影响药物对疾病的治疗效果。又如F因子控制着细菌致育性(fertility),直接与细菌杂交有关,质体由DNA组成,分子量比染色体小得多,它的长度为染色体DNA的百分之一至千分之一,它不仅是分子遗传学中研究基因复制及基因表现的好材料,而且是遗传工程(体外DNA分子重组)中重要的分子载体之一。     

核酸分子中碱基含量的计算

关于核酸分子中碱基含量的计算,在遗传学和高中生物教学中相当重要,但在教科书中通常没有专门讲述。我们根据碱基互补配对规律及中心法则进行归纳总结,从DNA结构、DNA复制、转录、翻译等方面探讨了DNA、RNA、蛋白质3者之间的关系,分析了核酸分子中碱基的含量。互核酸分子中碱基含量的计算1．且已知双链DNA分子中一种碱基的含量,推断其他碱基的含量：例1：一双链‘DNA分子中,（A－C）占碱基总量的Zo％。求A、T、G、C各占多少？解：在双链DNA分子中,据规律知,1．2由碱基含量推断核酸分子的结构——单链或双链、DNA或RNA…     

重组DNA技术

重组DNA(recombihant DNA),顾名思义,即将两种不同的DNA分子,经过裁剪并重新组合,创造出一种新的、杂合的DNA分子,然后将它转化或转导至受体细胞并在其中进行复制以及表达。这一技术通常叫作基因工程,广义来讲也称为遗传工程。1972年,美国生物化学家P.Berg等人首先将XDNA上剪切下来的一段基因,成功地拼接到SV_(40)病毒DNA分子上,从而开创了这一崭新的技术。随后,这一技术在现代生物学的研究和     

富兰克林·威廉·斯塔尔

1953年,DNA双螺旋模型的提出标志着分子生物学的诞生,而随即也产生了一系列问题,其中之一是DNA以何种方式复制.沃森和克里克在1953年第二篇文章中初步推测是DNA以每一条单链为模板进行复制,子代DNA双链一条来自于亲代,一条新合成,这种复制方式被称为半保留复制.