分子遗传学简介

DNA双螺旋结构中碱基之间的配对不是随意的, 总是腺嗦吟(A）与胸腺咯咤(T）相配对, 鸟嗓吟 {G）与胞嚓咤(C）相配对。在DNA分子中,一条链 上有一个G,另一条链上必定有一个C与它配对。同 样一条链上,有一个A,另一条链上必定有一个T与它 配对。因此,这两条链上的碱基配对是互补的。这样, 当一条核普酸链上的碱基顺序固定下来时,按照碱基 互补原则即可决定另一条链上的碱基排列顺序。碱基 互补现象具有十分重要的生物学意义,因为它不仅与 核酸结构有关,而且DNA的复制、转录及遗传信息的 传递都与它有着密切的关系。根据碱基之间连接研究 的结果,确定了腺p吟是与胸腺q, p}相结合的,其间形 成两个氢键;鸟漂吟是与胞嚓咤相结合的,其间形成三 个氢键。所以鸟0吟与胞嚓吮的结合比腺G吟与胸腺 璐咤的结合要稳定得多。其结构式如下：     

酵母 tRNA~(ala)密码子GpCpU的酶促合成

tRNA主要有两种生物学功能:一是接受(相应的氨基酸。二是将此氨基酸转移到多肽链中。在后一功能中,tRNA通过其反密码子同mRNA上相应的密码子形成互补碱基间的氢键配对,从而使氨基酸转移到由mRNA碱基顺序决定的多肽序列中。本工作合成酵母tRNA~(ala)密码子GpCpU,将用于测验该tRNA的转移活性,即检查该tRNA能否通过其反密码子3＇CpGpI5＇同已结合在核糖体上的密码子5＇GpCpU3＇形成氢键配对而实现转移丙氨酸的功能。迄今报道的关于制备寡核苷酸的方法,主要有三种:化学合成、酶解天然核酸和酶促合成。本工作用最后一种方法,用RN_(ase)N_1和     

氨基酸的反密码子有多少种?

从DNA和RNA分子的序列分析中,又获得了许多关于氨基酸密码子组成的新资料。发现密码子配对关系的变偶规律(“wobblerules”)对这些资料也适用。由于没有在反密码子的第一个核苷酸位置上发现碱基     

用DNA探针检定细菌

<正> 在现代细菌分类学中,作为比较菌种间类似性的最终手段,极其重视比较其全染色体DNA的碱基序列。如果菌株间有70％以上的碱基序列相同,则为同一菌种,否则,就是相异菌种。尽管是比较全染色体碱基序列的相同性,但并不是直接比较决定DNA的碱基配对,而是测定某种细菌的两条DNA链中的一条链,与另一种细菌的一条DNA链反应时,用多大比例才能形成双链DNA,进而推测其相同性。     

Sulfolobus acidocaldarius DNA聚合酶Ⅳ跨越损伤合成能力的酶学特征

【目的】以嗜酸嗜热硫化叶菌Sulfolobus acidocaldarius的DNA聚合酶Ⅳ (Saci_0554)为例,表征其跨越模板上损伤碱基的DNA合成效果。【方法】将DNA聚合酶Ⅳ (SacpolⅣ)在大肠杆菌中进行重组表达,经亲和层析纯化得到SacpolⅣ蛋白;利用人工合成的带有不同损伤的寡核苷酸片段作为模板DNA,用尿素变性聚丙烯酰胺凝胶电泳技术,鉴定SacpolⅣ在体外跨越各种损伤碱基进行跨损伤合成的催化能力。【结果】SacpolⅣ重组蛋白能够不同程度地跨越嘌呤和嘧啶损伤,跨越能力的高低取决于损伤碱基与正常碱基形成氢键的能力。本研究还发现,SacpolⅣ能够在DNA链中掺入核糖核苷酸,但掺入核糖核苷酸的效率低于脱氧核糖核苷酸。【结论】本研究证实SacpolⅣ具有很强的跨越损伤合成能力,能够跨越多种氢键配对能力减弱的损伤碱基,为其在细胞内的跨越损伤合成功能提供了生化证据。     

Sulfolobus acidocaldarius DNA聚合酶IV跨越损伤合成能力的酶学特征

[目的]以嗜酸嗜热硫化叶菌Sulfolobus acidocaldarius的DNA聚合酶IV （Saci_0554）为例,表征其跨越模板上损伤碱基的DNA合成效果。[方法]将DNA聚合酶IV （SacpolIV）在大肠杆菌中进行重组表达,经亲和层析纯化得到SacpolIV蛋白;利用人工合成的带有不同损伤的寡核苷酸片段作为模板DNA,用尿素变性聚丙烯酰胺凝胶电泳技术,鉴定SacpolIV在体外跨越各种损伤碱基进行跨损伤合成的催化能力。[结果]SacpolIV重组蛋白能够不同程度地跨越嘌呤和嘧啶损伤,跨越能力的高低取决于损伤碱基与正常碱基形成氢键的能力。本研究还发现,SacpolIV能够在DNA链中掺入核糖核苷酸,但掺入核糖核苷酸的效率低于脱氧核糖核苷酸。[结论]本研究证实SacpolIV具有很强的跨越损伤合成能力,能够跨越多种氢键配对能力减弱的损伤碱基,为其在细胞内的跨越损伤合成功能提供了生化证据。     

Watson-Crick模型的修饰

一、引言 26年前,Watson-Crick提出了DNA的双螺旋结构模型。他们指出,DNA通常是双股的,并以糖-磷酸酯骨架反平行走向。碱基是按着腺嘌呤与胸腺嘧啶、鸟嘌呤与胞嘧啶的方式配对。这是由大量实验支持的。鸟嘌呤与胞嘧啶以三个氢键牢固地配对,腺嘌呤与胸腺嘧啶配对则有所变动。现在似乎这种配对时的构象     

DNA 分子的多样性是怎样构成的

高中《生物》课本105页写到:“组成 DNA 分子的碱基虽然只有四种,这四种碱基的配对方式只有两种(即 A 与 T 配对;C 与 G 配对),但是,由于它们排列     

核酸、氨基酸分类和蛋白质二级结构关系的分析与分子设计

核酸序列中包含一定的蛋白质结构信息。根据通常情况下遗传密码表中密码子中间位的碱基配对时产生的氢键数目,尝试将20种氨基酸划分为两类,并用自编的计算机软件对蛋白质二级结构数据库中两类氨基酸的类聚现象进行了统计分析。结果表明,使用这种方法对氨基酸进行划分后,氨基酸残基具有较大概率与划入同一类的氨基酸残基相邻出现,并且这种聚集体对二级结构具有一定的偏好性。最后按照该方法设计了一段氨基酸序列并给出了预测服务器预测得到的结构。     

核酸、氨基酸分类和蛋白质二级结构关系的分析与分子设计

核酸序列中包含一定的蛋白质结构信息。根据通常情况下遗传密码表中密码子中间位的碱基配对时产生的氢键数目,尝试将20种氨基酸划分为两类,并用自编的计算机软件对蛋白质二级结构数据库中两类氨基酸的类聚现象进行了统计分析。结果表明,使用这种方法对氨基酸进行划分后,氨基酸残基具有较大概率与划入同一类的氨基酸残基相邻出现,并且这种聚集体对二级结构具有一定的偏好性。最后按照该方法设计了一段氨基酸序列并给出了预测服务器预测得到的结构。     

正在崛起的RNA纳米技术

RNA纳米技术得益于纽约大学西曼(Nadrian C.Seeman)教授开创的DNA纳米技术,RNA是由腺嘌呤(A)、尿嘧啶(U)、鸟嘌呤(G)和胞嘧啶(C)构成的一种核糖核酸高分子,与DNA的Watson-Crick碱基配对(A-T,G-C)的双螺旋链的结构不完全一样,RNA的二级结构里经常出现一些非传统的碱基配对如环环相互作用,这些非传统配对促使RNA分子折叠成刚性结构。本文综述了正在崛起的RNA纳米技术,列举了一些著名的实验,如郭培宣(Peixuan Guo)等从自然界的phi29噬菌体中发现的pRNA纳米马达是由六个小RNA分子构成的六环结构,Jaeger等发展了RNA构造术(RNA-tectonics),根据已知的RNA分子的碱基和非传统配对,他们设计利用小RNA分子构造二聚体、一维线性多聚体、和二维网状的七巧板迷宫(jigsaw puzzle)等图案,用tRNA分子或设计用几条RNA分子来构建多面体如立方体和八面体等立体结构等。RNA纳米技术正在崛起,它将在医学、生物技术、合成生物学和纳米技术领域扮演重要的角色。     

DNA存储技术的研究概述

DNA存储技术是一种新型的信息存储技术,是指用人工合成的脱氧核苷酸链对文档、图片和音频等信息进行存储并能完整读取的技术。通过将数据编码成二进制的数字串,然后用A、T、C、G 4种碱基编码二进制相对应的数字,使得数据能以脱氧核苷酸链的形式完成目标DNA分子的构建,再通过人工合成相应的DNA分子,数据即可被储存在DNA分子中。DNA存储具有存储密度大、存储时间长等优点,可以很好地满足大数据存储的需求。主要介绍DNA存储技术的原理、研究进展及尚存在的问题。     

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…     

主编导读

<正>本期主编导读主题:DNA计算、基因编辑、蛋白质自组装、小分子药物靶蛋白发现、细胞活性影响预测、线粒体治疗、微针、疟疾快检和人工生物固碳等技术和方法。DNA计算,顾名思义,就是利用组成DNA分子中A、T、C、G四种碱基的不同组合方式来存储不同的数据,并将运算对象编码为DNA分子。然后,根据DNA分子所特有的双螺旋结构和碱基互补配对的基本原则,在特定酶的作用下,让DNA分子完成某种生物化学反应,将一种基因代码(输入数据)转变另外一种基因代码(运算结果),从而实现一个计算过程。     

遗传密码和DNA序列的高维空间数字编码

二进制数字化编码是信息科学最基本的编码方式。用０（００）、１（０１）、２（１０）和３（１１）４个数码对４种碱基（Ｃ、Ｔ、Ａ、Ｇ）进行二进制数字编码,共有２４种可能的编码组合,其中８种满足碱基到补法则,它们是拓扑等价的。按碱基分子量大小排列的编码格式：０１２３／ＣＴＡＧ是最理想的编码格式。用二进制数对ＤＮＡ的字符序列进行编码,有以下优点：１）压缩信息冗余度,提高编码效率;２）可以对碱基的结构、功能基     

多目标遗传算法的含假结RNA二级结构预测

假结是RNA中一种重要的结构,由于建模的困难导致它更难被预测。通过碱基之间的配对概率来预测含假结RNA二级结构的Prob Knot算法具有很高的精度,但该算法仅用了配对概率作为预测依据,导致阴性配对大量出现,因此精度中的特异性较低。实验结合Prob Knot算法中碱基配对概率模型,通过使用多目标遗传算法,从而提高预测含假结RNA二级结构的特异性,以此促进总体精度的提高。实验过程中,首先计算出每个碱基成为单链的概率,作为新增的预测依据,然后使用遗传算法对RNA二级结构进行交叉、变异和迭代,最后得到Pareto最优解,进一步得出最高的最大期望精度。实验结果表明,在使用的RNA案例中,采用该方法比现有方法精度平均提高约4%。     

异双聚体电泳及其在遗传学差异筛选中的应用

介绍了一种灵敏、简便、快速测定双链PCR产物或DNA片断单个碱基差异的方法。该法借助常规PAGE电泳,能区分出有单个碱基错配而发生构型改变的异双聚体与碱基互补配对的同源双聚体双链DNA分子;并判断出序列中碱基错配的百分率。     

异双聚体电泳及其在遗传学差异筛选中的应用

介绍了一种灵敏、简便、快速测定双链PCR产物或DNA片断单个碱基差异的方法。该法借助常规PAGE电泳,能区分出有单个碱基错配而发生构型改变的异双聚体与碱基互补配对的同源双聚体双链DNA分子;并判断出序列中碱基错配的百分率。     

GM-CSF PCR产物的克隆:一种快速克隆PCR产物方法的建立

由于Taq DNA聚合酶对腺苷A的优先聚合,PCR产物两单链3′端带有一非模板依赖的碱基,所加多余碱基几乎总是A,因此用克隆平端DNA片段的方法克隆这种PCR产物,很难得到阳性重组子。解决上述问题的方法有3种,一是利用T_4 DNA聚合酶的3′外切酶活性,将PCR产物的多余碱基切掉;二是利用3′端带有dT的T-载体进行克隆;另外还可以用Pfu等DNA聚合酶扩增出不带多余碱基的PCR产物,尔后进行平端克隆。我们利用T-载体克隆的原理,酶切、     

碱基编辑器的开发及其在细菌基因组编辑中的应用

碱基编辑器是近两年发展起来的新型基因组编辑工具,它将碱基脱氨酶的催化活性和CRISPR/Cas系统的靶向特异性进行结合,催化DNA或RNA链上特定位点的碱基发生脱氨基反应,进而完成碱基的替换。碱基编辑器分为DNA和RNA碱基编辑器两大类,其中DNA碱基编辑器分为两种:胞嘧啶碱基编辑器和腺嘌呤碱基编辑器;前者可以实现胞嘧啶到胸腺嘧啶的转换,而后者则可以将腺嘌呤突变为鸟嘌呤。由于DNA碱基编辑器不会造成DNA的双链断裂(DSB),也不依赖于宿主的非同源末端修复和同源重组途径,因此,大大减少了DSB相关的编辑副产物,如小片段插入或缺失等。基于CRISPR/Cas系统的RNA碱基编辑器,可以实现RNA链上腺嘌呤核苷到次黄苷的转换。本文对不同类型碱基编辑器的开发过程、适用范围和编辑特点等进行梳理,并对其在细菌基因组编辑中的应用进行了介绍;最后简要探讨了细菌中碱基编辑器的缺点以及将来可能的研究方向。