2026-5-27-分子生物学1

分子生物学是研究核酸、蛋白质等生物大分子的形态、结构特征及其重要性、规律性和相互关系的科学。

核酸包括dna、rna 形态1、2、3. 遗传信息储存与传递。

分子生物学围绕中心法则展开,其中转录和翻译合起来就是基因表达,中心法则实质是信息传递.(遗传信息如何在细胞中流动)

分子生物学主要研究内容

基因工程(DNA重组技术)

基因表达调控研究

生物大分子的结构功能研究(结构分子生物学)

基因组、功能基因组与生物信息学研究

1.基因工程

又称DNA重组技术,是指根据人们的需求,将从供体细胞中分离的含有目的基因的外源DNA与载体在体外进行剪切和拼接,形成重组DNA分子,然后将重组DNA分子导入另一种生物体的受体细胞内,使之按照人们的意愿遗传并表达出新产物或产生新性状。

2.基因表达调控

基因表达调控(gene regulation),本质上是:

细胞决定“哪个基因、在什么时候、在什么强度下被表达”的控制机制。

如果说中心法则是:

DNA → RNA → 蛋白质

那么基因表达调控就是:

决定这条箭头什么时候发生、发生多少次。

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染色体和染色质是同一物质在细胞不同时期的两种存在状态。

染色体是分裂期细胞遗传物质存在的形式,是间期细胞染色质压缩和包装的结果;

染色质是间期细胞遗传物质存在的形式;分为常染色质和异染色质

DNA 是分子本身;染色质是 DNA + 蛋白质 的复合结构。

DNA是怎么缠在组蛋白上的?

DNA本身是:

两条多核苷酸链形成的双螺旋结构。

这条双螺旋不会分开再缠,而是:

整条双螺旋一起绕在组蛋白表面。

就像一根双股电话线绕在线轴上。


核小体结构

DNA缠绕在一个“组蛋白核心”上形成:

核小体(nucleosome)

这个核心由 8 个组蛋白组成。

三、组蛋白有什么作用?

作用可以分三层讲。


① 物理压缩DNA

人类(Homo sapiens)每个细胞DNA拉直约2米。

组蛋白帮助:

  • 折叠

  • 压缩

  • 组织成染色质

否则DNA根本塞不进细胞核。


② 保护DNA

裸露DNA:

  • 易断裂

  • 易被降解

组蛋白像“保护壳”。

③ 调控基因表达(最重要)

组蛋白尾部可以被化学修饰:

  • 甲基化

  • 乙酰化

  • 磷酸化

这些修饰改变DNA是否容易被转录。

比如:

  • 乙酰化 → 染色质松散 → 基因易表达

  • 去乙酰化 → 染色质紧密 → 基因沉默

这属于“表观遗传调控”。

细胞分裂的动画我看很多都是说染色体怎么怎么,然而实际上细胞里面不是有很多细胞器么什么线粒体核糖体,我没明白分裂过程中这里面那么多部件去哪儿了

那些细胞器(线粒体、核糖体等)并不是“消失了”,而是根据它们的身份(有无膜结构),采取了三种完全不同的处理方式:

1. 自带DNA的“大佬”:线粒体和叶绿体(自己复制自己)

线粒体叶绿体,它们自己就有DNA,而且它们本身是“半自主性”的细胞器。

  • 去哪儿了:它们不靠细胞核指挥,而是自己提前复制。在细胞核的染色体忙着分裂之前,线粒体早就自己一分为二了。

  • 怎么分:它们会随机地分布在细胞质的各个角落。当细胞膜中间一收缩(动物细胞)或形成细胞板(植物细胞)把细胞一分为二时,两边的子细胞都能拿到足够数量的线粒体。

2. 没膜的“小颗粒”:核糖体和中心粒(新组装或随机分)

  • 核糖体(制造蛋白质的):它没有膜,数量极其庞大(一个细胞有数百万个)。它们不需要复制。细胞分裂时,它们只是松散地漂浮在细胞质里,随着细胞质被一分为二,它们就像水里的沙子一样,随机平均分配到两个子细胞里。如果哪个子细胞觉得核糖体不够用,细胞核里的核仁在分裂结束后会重新合成新的核糖体RNA,给它再补做一批。

  • 中心粒(动物细胞特有):它会在分裂间期提前复制成两对,然后跑到细胞两极去“拉纺锤丝”,分裂后两个子细胞各得一对。

3. 有膜的“网状系统”:内质网和高尔基体(打碎重组)

这是最精彩的部分,也是最容易误解的地方。内质网高尔基体并不是像气球一样直接拽成两半的。

  • 去哪儿了:在细胞分裂开始(尤其是前期),它们会发生“去组装”。像内质网的片状结构会崩解成无数个小泡(囊泡)和管状碎片,分散在细胞质中。

  • 怎么分:当细胞一分为二后,这些碎片和小泡就像“乐高积木”一样留在两个子细胞里。在分裂末期,两个子细胞会各自利用这些碎片,在原地重新“组装”成一个崭新的、完整的内质网和高尔基体网络

染色质的“松散”是相对于染色体“高度压缩”而言的,但它本身依然是被“初级折叠”固定在骨架上的,绝不是像一根面条在碗里乱飘。

细胞核里平时(间期)放着的,是处于第一层和第二层折叠状态的染色质。它虽然是“松散”的,但已经通过核小体折叠,把2米的DNA缩短到了大约 0.2毫米 左右的长度,完全能够容纳在直径只有几微米的细胞核里。

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