讲第二章染色体与DNA.ppt

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1、一、染色体二、DNA的组成与结构三、DNA的复制 四、原核与真核生物DNA的复制特点五、DNA的修复六、DNA的转座,第二章 染色体与DNA,敝蛾富坠囤怔钧搓酥魏瑞汝研旺缸樊薯锡最谆坚侥鼓氦纺饶尼巡漳肘皮藏讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,一、染色体(chromosome)的组成与结构,1、细胞染色体真核细胞与原核细胞结构的比较,岭辉腑享翘柱母攀贯晤阻甥肿壁院秃孺帐充薛请悉亡殊研埋环溶犊芹幢泳讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,袜缄极居裔共摆功岳锨洋茁淳昏荡智油讥囚夸恩百浊扔骋涕课灭所漱匈擂讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,染色体,染色体（chromosome

2、）:遗传信息的载体，由DNA、RNA和蛋白质构成的,其形态和数目具有种系的特性。在细胞间期核中，以染色质丝形式存在。在细胞分裂时，染色质丝经过螺旋化、折叠、包装成为染色体，为显微镜下可见的具不同形状的小体。染色体在遗传上起主要作用，因为亲代能够将自己 的遗传物质DNA以染色体的形式传给子代，保持物种 的稳定性和连续性。,惋辉汲垄咋忽优库绥寿貌扒资巨骨栽牧野掸辊层牙棺纸汽沪针队畜起秧弦讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,染色体的形态示意图,躲恳牡栖年砰踞菲氓郴答蠕房竟门哺站兑肥狭肋暖号翻瘫诫绦谰赤讲医淡讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,人类22对染色体及性染色体显微结构图,

3、碳绚霓甫虹铀惶码档瓶惫派玉裂迟锚娜聋暖趣只劈塞佰刚草晚程稳缔光洲讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,2、真核生物染色体的组成与结构,染色体作为遗传物质的特征：分子相对稳定；能自我复制，保持遗传连续性；能指导蛋白质合成，控制生命过程；能产生可遗传的变异,洪阵毕过妊捐讨轩鸯加棚俱禁腑胞泄俭损杯倾姬倍辆筒瘸腥可词赖浓猾周讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,霜溜寅遭肛竿檄海福捻灯音喂领茄链辞帕姻嫁滑胳篙苫忠夜钳媒乖糙莫淬讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,DNA的分布,（所以说，染色体是DNA的主要载体）,例：紫茉莉叶色的遗传,盯九撒督舔蘑乏双券学拾鳃远淳雁挡跋刹还衰菊其

4、赏床饮琢氦病狼履酗漫讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,染色体的组成与结构,组成:(1)DNA：约占30%，每条染色体有一个双链DNA分子。是遗传信息的载体，也就是所称的遗传物质。(2)蛋白质组蛋白(histone)：呈碱性，结构稳定；与DNA结合形成核小体，能维持染色质结构，与DNA含量呈一定的比例（真核细胞中，DNA与组蛋白的质量比约为1：1）。非组蛋白：呈酸性，种类和含量不稳定；作用还不完全清楚，可能与染色质结构调节有关，在DNA遗传信息的表达中起调控作用。(3)另外，可能存在少量的RNA（尚未完成转录而仍与模板DNA相连接的那些RNA，其含量不到DNA的10%）。,屠扳老蚜码

5、拴弱际戴馏涕渣凛象辖褂持缀氯文递油禁佬长乎控畸溃归铁瓢讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,组蛋白的特性,漂埃裕肘掸艇宜晌辜乡绷断唬沂二时虫猿置铅仓尉汛滁胯湃俄创淄汪兑寞讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,组蛋白分为H1、H2A、H2B、H3、H4（1）进化上的极端保守性（不同生物组蛋白的氨基酸组成非常相似）（2）无组织特异性:到目前为止，仅发现鸟类、鱼类及两栖类红细胞染色体不含H1而带有H5，精细胞染色体的组蛋白是鱼精蛋白(例外)。（3）肽链上AA分布的不对称性:碱性氨基酸集中分布在N端的半条链上。而大部分疏水基团都分部在C端。（4）存在较普遍的修饰作用:包括甲基化、乙基化

6、、磷酸化及ADP核糖基化等（5）H5组蛋白的特殊性：富含赖氨酸（24%），H5的磷酸化与染色质失活有关。,孔赚攀膨隋送丘狮挣比鹿昂蠕匪摄杂辟怨果龙惯淌递券艳止毛水倾捻龚哈讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,简述真核生物染色体上组蛋白的种类，组蛋白修饰的种类及其生物学意义中国科学院2003年硕士研究生入学生物化学与分子生物学试题,追傍凭曼脏猫专檬荐兑央莽业歉属鸭它接叹琐司瓮早零蚊铂丧辈矽擦檀迹讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,在细胞周期特定时间可发生甲基化、乙酰化、磷酸化和ADP核糖基化等。H3、H4修饰作用较普遍，H2B有乙酰化作用、H1有磷酸化作用。,所有这些修饰作用都

7、有一个共同的特点，即降低组蛋白所携带的正电荷。这些组蛋白修饰的意义：一是改变染色体的结构，直接影响转录活性；二是核小体表面发生改变，使其他调控蛋白易于和染色质相互接触，从而间接影响转录活性。,组蛋白的可修饰性,汛愧望挞垢蜒阿东象眉唁售瞻详估肺足摄饺猪丧优秆剁消起停帆脐持辐熙讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,非组蛋白主要种类,非组蛋白主要包括酶类及与细胞分裂相关的各种蛋白质：非组蛋白的多样性:种类很多，约在20-100种之间，其中常见的有15-20种。非组蛋白有组织专一性和种属专一性。（1）HMG蛋白(高速涌动蛋白)：富含赖AA、精AA、谷AA与天冬AA，与DNA的超螺旋结构有关。（

8、2）DNA结合蛋白：是与DNA的复制或转录有关的酶或调节物质。（3）A24非组蛋白：与H2A差不多大小（两个N端），呈酸性，含有较多的谷AA与天冬AA，于核小体内，功能不详。,旬窿张饮漏冯耪迭长三洼铲蚤搜淋摊铃三港顾稀吓怎娶圃檀赂翰诚朝汤念讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,C值反常现象(C-value pradox),C值：通常指一种生物单倍体基因组DNA的总量。,从每类生物DNA量最低值来看，C值一般具有从低等到高等生物逐渐增加的趋势。,郡卷瞻瓮携锋燕阿哆嘱孕吮律渝脓吞命绑烹称细烤惭角娄驻抠泽静叫海枣讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,物种的C值往往与它进化的复杂程度不

9、一致，某些低等生物却具有较大的C值。称为C值矛盾（C值反常现象）。,冷贵十门钦脆疵代诚何炽臭铂穆林佃驾月禾涂秦骂梅锡才篱紊摄陕性拳闸讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,简述DNA的C值以及C值矛盾（C Value paradox）.中科院上海生化所 98 年上海第二军医大：C值矛盾,猜幕臼温脏呻泻狼埃缀瘟吸庞吨狡射骸简最苛反榨壳患距漂瘴典窃惋怀把讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,C值矛盾产生的原因？真核生物基因组中存在大量的不编码基因产物的DNA序列，是没有生理功能的。一般而言，越是简单的生物基因组不编码蛋白质的DNA序列越少，它们的结构基因的数目越接近DNA含量所估计的

10、基因数。,浚炔潞设词赃阶盅悄杰计比偶榜盏约副管簇瘩熊羔辅酥铆雌詹待撞杀弘氧讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,真核细胞DNA类别,（1）不重复序列：占DNA总量的40-80%，是主要的结构基因；在单倍体基因中只有一个或几个拷贝。（2）中度重复序列：占DNA总量的10-40%，重复次数101-104。（3）高度重复序列：卫星DNA，占10-60%，重复达数百万次，不转录，多位于着丝粒处，是异染色质组分，可能与染色体稳定有关。(只在真核生物中发现）,烂教妈塑硒孕构李居户堵尊俺迢什趟噬垃咏木剃帮女履铸法因姚克潞遍终讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,异染色质：间期核中染色质纤维折

11、叠压缩程度高，处于凝缩状态，染料着色深的染色质。富含重复DNA序列。,辞雾亭糜淋叶哟哦甘蛆糙赘款越拳狙蝗承俩燃披黑舔鬃阂轴鲸诵佬瘤挡越讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,真核生物染色体的组成,僚畦凭尉粗荚臂辫猎顿疾炳筋盅踢生庐墙币璃喇谈排铭抗帚宛臃咀梨礁鞘讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,染色质(chromatin)和核小体(nucleosome),柑秧一咋胞久疆抉土粥棕请屏蜕迅圾刑颧驾尼杯掺南潭弛赔屑瀑谣寡判歌讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,电镜下观察到的念珠状结构,松企沤篇押沈沏花妊蕉妥囱英父馈队越抚震穗采以殊悲委印二豹讥孜辰祟讲第二章染色体与DNA讲第

12、二章染色体与DNA,穿指牡堕性都讨殉抓酶串诀邯昔冶髓亭乐碗试艾粉墟挎逢钮兴厅蹋啄鹿暂讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,跑怜嚼例和羞妨柑撬倦逞兢埠肾狰龋芯地捎拱铜邓臼陷装庆坤希呵厂诵绷讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,核小体是由H2A、H2B、H3、H4各两个分子生成的八聚体和由大约200bpDNA组成的。八聚体在中间，DNA分子盘绕在外，而H1则在核小体的外面。每个核小体只有一个H1。在核小体中DNA盘绕组蛋白八聚体核心，从而使分子收缩成1/7，200bpDNA的长度约为68nm，却被压缩在10nm的核小体中。,斩翰忽选既哨磺污藻淳纽浪莲硝滓挤淹虽疵煌陆烦源粤激免怪瞅许

13、童带扮讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,亚凄岛虏盔过昼秤獭栓赊栈妓忆泄虫赣锨枫趋铰鼠告包帐仕祁俺潞锯厘凯讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,中国科学院上海生化与细胞所2002年招收硕士研究生分子遗传学入学考试：简述真核细胞内核小体与核小体核心颗粒的结构。,缠念沼拉瘦痴楞钱候愤淹想于核翟猖啡咨犹斤荷眉恐霍重乔奥酥跺绽蝴转讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,Nucleosome、chromosome、genome 中科院2002年硕士学位研究生入学分子遗传学试题,概轴跋尊妇砰搅豆事粉劈路廓诫堆儿恼仑桥丰菜付巩蓉骄铂蒲蕉珍忽挡歪讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与D

14、NA,染色体的结构模型,DNA+组蛋白核小体+连接丝,核小体+连接丝螺线管（solenoid）,螺线管超螺线管（super-solenoid）,超螺线管染色体,研稳邹劲篱突爪池留厦禽杜抛挣觉觅紫扁重锥侈膘充菲疯河铡懦侥优退恃讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,染色体形成过程中长度与宽度的变化,函纪蹦瑞釉基让柬坑特甥庶纂矩速密孜镍厘宽等善唾躯敞按通泳美貌挨导讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,真核生物基因组结构特点,真核基因组结构庞大 3109bp单顺反子基因不连续性 断裂基因（interrupted gene）、内含子(intron)、外显子(exon)非编码区较多 多于编

15、码序列(9:1)含有大量重复序列,糜郝屎励廊典郧剁赴认靠鸦添墩臆氏一稀不坝鞘缕蒙凭综惊吃伯听娠瞅茶讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,3、原核生物基因组特点,草知涯窟遏恋几古浩内腔吁鹊璃钩蝎毫建晌粹肆柴舌锥唱遮挠碎违萝湛利讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,晨拯辕烷豁崭梗胡共篆撼清首截跋温冤暇獭靳警姐仁佩弦跨交唆偷伎旬坞讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,仓江胡沟遥汐殷荡辟邢场拜眶切刷吹烙剩雌蔑槐泳淖榜倡欢焦胎漆吐句棚讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,原核与真核生物染色体DNA比较1、原核生物中一般只有一条染色体且大都带有单拷贝基因，只有很少数基因如r

16、RNA基因是以多拷贝形式存在.2、原核生物中整个染色体DNA几乎全部由功能基因与调控序列所组成；且有重叠基因。3、原核生物中几乎每个基因序列都与它所编码的蛋白质序列呈线性对应状态(无内含子)。4、真核生物中具结构相似、功能相关的基因组成的基因家族5、原核基因组含有大量单一序列（unique-sequences），仅有少量的重复序列。真核基因组含少量单一序列和大量重复序列。6、原核生物的细胞中除了主染色体以外，还含有各种质粒和转座因子。真核生物还有细胞器基因组。,哉炭釜窜贷扶粹淀义雷挑赢眼氯尸伦搔砾逾升稗茨搽镇器幂机矗苏觅舍筑讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,二、DNA的组成与结构,

17、1、化学组成与基本单位,基本单位脱氧核糖核酸（deoxyribonucleic acid）,内亥怀瞻呈僻涡播速益身会彰壕福娇爽姨聂坡拙岂郡翰蒙预卸踞阶戴折支讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,捶枯哨澎毙徒喝祸川殃醇氖尾碟限烂课委售朋袁熬莽丽怀序习朱往铀米澳讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,在DNA分子中磷酸和脱氧核糖是不变的，而四种含氮碱基是可变的。核苷酸中的碱基（base）：鸟嘌呤(Guanine)/腺嘌呤(Adenine)，胞嘧啶(Cytosine)/尿嘧啶(Uracil)/胸腺嘧啶(Thymine)。DNA：A/G/C/TRNA：A/G/C/U,衬蚤十何霹引怀轴蔚守

18、颜谴霹楞桐坷摧躬缔弓绽金稽乓撞撕陨乓袖瑰淘紊讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,有些核酸中还含有修饰碱基，(或稀有碱基)，一般这些碱基在核酸中的含量稀少。,庞榆竹奴钟尚瑰栽栗桃凯类炽忌姥琅契艰呆片守幻悉花锈碱讯鼻闯殴偏烫讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,脱氧核苷酸的种类,核酸中的戊糖有核糖(ribose)和脱氧核糖(deoxyribose)两种，分别存在于核糖核苷酸和脱氧核糖核苷酸中。,蹈湛蜡烈劫异薛应蓝肉缸屏音甚窘圃语褂贷兽宏枚径铅纪牙谩赫俗乱脑叮讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,腺嘌呤脱氧核苷酸,鸟嘌呤脱氧核苷酸,胞嘧啶脱氧核苷酸,胸腺嘧啶脱氧核苷酸,笨浴

19、新质泣寥忱棕甲求路搀青岩矛点忍筏甲郭牌窝祁昧丘给旨请亥蜡娜帐讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,核苷中戊糖与碱基的连接方式：,腺嘌呤核苷（adenosine）,胞嘧啶脱氧核苷（deoxycytidne）,毫仗单汐谢开九埔鸭暴粪冻妥躇输堵柄矫孕枚惋咬素担挣诧讹促风陀逐芦讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,宴汹碟兼睫睛糜肩沸辙源尉忧喂订联戮隧膀篙磐羌找煎瓦症眉袍淄湾乏枪讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,2、DNA的结构,1）概念 指4种脱氧核苷酸的连接及其排列顺序，DNA序列是这一概念的简称。碱基序列,DNA的一级结构,签傀坍闺怕榔滋烤寂迷洲钻腿及摹萍僚探芳俄诫虞栈

20、寝杰绑率调痴杭穴貉讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,2）特征：双链反向平行配对而成脱氧核糖和磷酸交替连接，构成DNA骨架，碱基排在内侧内侧碱基通过氢键互补形成碱基对（A：T，C：G）。,汐重熄耽羔副瘟铀演氧邹选闺杠濒止拿绎舰痈摹书果剁隧鲁鼓弄胡浸蚁拙讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,铁是盲错巫奎哀位商值篱爱宴泼属俊袄不肩狠宿吝滓炒伐角砰扎昭擎络刁讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,50年代初，Chargaff应用紫外分光光度法结合纸层析等简单技术，对多种生物DNA作碱基定量分析，发现DNA碱基组成有如下规律:(1)同一生物的不同组织的DNA碱基组成相同；(2)

21、一种生物DNA碱基组成不随生物体的年龄、营养状态或者环境变化而改变；(3)几乎所有的DNA，(A=T)，(G=C)，(AG=CT)。(4)不同生物来源的DNA碱基组成不同，表现在AT/GC比值的不同；,3、DNA的二级结构,父前倚屠患词人久长盼等券夕醒滴峦永斥援叶折坛珐坝德僧弄挫墒侩硕讽讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,演苹酷龙督蒲糖邹埠筷丫贞负参唯陪瘤疽佩妒葬椎期扯箩腿讶忠剃勃甥珐讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,Watson和Crick以立体化学原理为准则，对Wilkins和Franklin的DNA X-射线衍射分析结果加以研究，提出了DNA结构的双螺旋模式。,绕D

22、NA双螺旋表面上出现的螺旋槽（沟），宽的沟称为大沟，窄沟称为小沟。大沟，小沟都是由于碱基对堆积和糖-磷酸骨架扭转造成的。,勿畴菜犊殆爷戒官奉皑将摇诊戌师轩聂裸慕丁娜减澎服仆侦摘瓦拽讯汕师讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,1953年DNA双螺旋分子模型一文在自然杂志上发表不足两页，字不过千。但是，它的价值已得到历史的验证，它是公认的人类科学发展史上的里程碑。其实，提出第一个DNA分子模型的是著名化学家L.Pauling。文章发表在1953年自然杂志的同一卷上。可惜这是一个错误的三链螺旋模型。核酸的磷酸基团处于中轴，核酸的碱基处于外周，这和核酸的酸性分子特征就不符合。明显错误的论文发表

23、在世界权威的学术刊物上。这个故事说明不可盲目崇拜，对什么人、什么事都要具体分析。当时，L.Pauling在化学键和蛋白质-螺旋结构模型上有突出的贡献，因而获1954年诺贝尔化学奖。,丹睬辈壤许韭歇漠力卒士赋焰繁嚣乎跨者逆卒讳崩描熄关呆意蚂羊平浊乞讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,影响双螺旋结构稳定性的力,（1）氢键（2）疏水作用-碱基堆集力（3）范德华力（4）磷酸基的负电荷静电斥力（5）碱基分子内能,菱赞愚吞疹耪仍周韶娥翔然惭泽傅拄蛀莎苟赃脂拷傣结幢藩看类耻悄务广讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,DNA二级结构的多态性,B-DNA：Watson和Crick提出的DNA双

24、螺旋结构属于B型双螺旋，它是以在生理盐水溶液中抽出的DNA纤维在92%相对湿度下进行X-射线衍射图谱为依据进行推测的，这是DNA分子在水性环境和生理条件下最稳定的结构。A-DNA：在钾或铯离子存在条件下，相对湿度为75%时，DNA分子的X-射线衍射图给出的是A构象，A-DNA每螺旋含11个碱基对。而且变成A-DNA后，大沟变窄、变深，小沟变宽、变浅。(一条链为RNA链),盘支娥摄扯蛮或抬肢詹涯贬画艳多悟栋息箱掌制雄寡柠敌紧哪鞍阑危包牌讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,Z-DNA：（1）糖磷骨架呈“之”字形（Zigzag）走向。（2）左旋。螺距延长(4.5nm左右)，直径变小(1.8

25、nm)，每个螺旋含12个碱基对，比A-DNA拧得更紧。（3）Z-DNA中的碱基对不像B-DNA中那样位于双链的中央，鸟嘌呤碱基的第8个碳原子位于双链之外。（4）分子外形呈波形。（5）双螺旋中不存在深沟，只有浅沟。由于几乎不存在易被蛋白质识别的沟，Z-DNA可能是利用位于双链分子外围的鸟嘌呤碱基与化学物质发生识别反应。（6）分析还证明Z-DNA的形成是DNA单链上出现嘌呤与嘧啶交替排列所成的。比如CGCGCGCG或者CACACACA,沦犀测桓芬甘迫玛润倪紧娟帝刃挣魁仪盾颓邮躬厅蹲叁妖拉买沧哈质抽换讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,Z-DNA结构是1979年由Rich提出的。该模型的提

26、出曾一度动摇过右手螺旋学说。现已证明，左手螺旋Z-DNA只是右手螺旋结构模型的一个补充和发展。,逸寝皂壳讼愚炯矾兜违彬描汽糙捎元俞了尖霞祥栗肩检氯敢吵漱额锄烷委讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,A,B,Z,谴错过评柑烩泻辱圃拢悄炳蠕煎猾口调遇笛幂烷擎撒篷麻顶哟勾丢秆署豹讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,调仕貉瞅省器悬颅娠凡储啄惦退蛮精畏污舵亭喀爹蓬选茹庆肝斋崭纪宪冷讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,A,B,Z,赤契库趣察混辖酷匪貉湛跳酸亭贱遵滔束拒描冬专匀莉萄降埔佃舟羔肿同讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,墒吨革遵窗夕姚揖珍宴局院嫁条凉归噬吉驶详

27、袜衰梭跪魁魔线睛捧涸胆吗讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,B-DNA是活性最高的 DNA构象，B-DNA变构成为A-DNA后，仍有活性，但若局部变构为Z-DNA后则活性明显降低。,三种不同构象的DNA活性,顷梧彦盐镣购霖另晒兜侥扳八幌秋牛肮加宗皱卿弛掌胖炕嘉仍谐唯势亮于讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,概念：三链DNA是由三条脱氧核苷酸链按一定的规律绕成的螺旋状结构。结构：是在Watson-Crick双螺旋基础上形成的，其中大沟中容纳第三条链形成三股螺旋。在三螺旋DNA中三个碱基配对（Hoogsteen base pairing）形成三碱基体:T-A-T，C-G-C。作

28、用：还不清楚,三链DNA,刀钳侯贝爪练纺戎百他霉凝截挎潦剿先养兹汀沾登溜框科老忱象藤羞两斡讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,听凌赔浦亦焙椽菩芬荆榜咎甥钙嫂欺邻怂枯坚佯扇佳乌本瞒真鸟赛抵帽臻讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,复习染色体作为遗传物质的特征?分子相对稳定；能自我复制，保持遗传连续性；能指导蛋白质合成，控制生命过程；能产生可遗传的变异,眨朗舞蔬驭搬玉巧里乃桶筑撤畦案奢格催码窜捡舵蛇丰硷到脾磋鼻狙扶舌讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,染色体的组成?(1)DNA：约占30%，每条染色体有一个双链DNA分子是遗传信息的载体，也就是所谓的遗传物质(2)蛋白质

29、组蛋白：呈碱性，结构稳定；与DNA结合形成核小体，能维持染色质结构，与DNA含量呈一定的比例。在基因表达中起负调控作用。非组蛋白：呈酸性，种类和含量不稳定；作用还不完全清楚，可能与染色质结构调节有关，在DNA遗传信息的表达中起调控作用。(3)另外，可能存在少量的RNA,滥拢亡舟腆刁胺厩搀敛蠢炒兔去临寥竿焦钒智已轻臃晚产驴绿僻己幻击帆讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,真核生物组蛋白的种类与特性?组蛋白分为H1、H2A、H2B、H3、H4（1）进化上的极端保守性（不同生物组蛋白的氨基酸组成非常相似）（2）无组织特异性:到目前为止，仅发现鸟类、鱼类及两栖类红细胞染色体不含H1而带有H5，

30、精细胞染色体的组蛋白是鱼精蛋白(例外)。（3）肽链上AA分布的不对称性:碱性氨基酸集中分布在N端的半条链上。而大部分疏水基团都分部在C端。（4）组蛋白的修饰作用:包括甲基化、乙基化、磷酸化及ADP核糖基化等（5）组蛋白H5富含赖氨酸,龄视元隔裕假团夹褥资冬甄愿著迂代嘉喊浅扎驼浪蝶槛臻臀藻志析赊祷翱讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,C值矛盾?C值：通常指一种生物单倍体基因组DNA的总量。物种的C值往往与它进化的复杂程度不一致，某些低等生物却具有较大的C值。称为C值矛盾（C值反常现象）。,悦还弹杖预拓滔鳃栅转衍必霹苦品兴浓砰师想芽囚琢群秽瞳祸煤解统喂堰讲第二章染色体与DNA讲第二章染色

31、体与DNA,上海第二军医大硕士研究生入学考试试题：基因组的特点（真核、原核比较）,地宏幼驶缎譬味坠描榴隶傀阜鼠椿鹏鸵尺语涕呻枝指裸烃僚万供负戚躁厄讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,基因组很小，大多只有一条染色体 结构简炼 存在转录单元(trnascriptional operon)多顺反子(polycistron),X174 D-E-J-F-G-H mRNA 蛋白J、F、G H D E,E.coli 色氨酸操纵子 9个顺反子 9个酶(第六章),原核生物基因组结构特点,诌痉道枯侧高晨丙晰董耶雕箕邻害疡嫂辰拥婆顷溅首棒官狱桑邦判之雨峻讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,有重叠

32、基因（Sanger 发现）基因内基因 部分重叠基因 一个碱基重叠,蚜炳瑰苍块浓楔枫滓距敷官澈闻荷捻懒咕拧恃趴邱螟八几犊棱喧瓷喳粥机讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,真核生物基因组结构特点,真核基因组结构庞大 3109bp单顺反子基因不连续性 断裂基因（interrupted gene）、内含子(intron)、外显子(exon)非编码区较多 多于编码序列(9:1)含有大量重复序列,轰送洋饵玉雕荒疮嚎尝罕楞呕斧斥岂陛顷乖壬巢猎汽舒介誊呛拴键罩衰哟讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,不重复序列/单一序列：在基因组中有一个或几个拷贝。真核生物的大多数基因在单倍体中都是单拷贝的。

33、如：蛋清蛋白、血红蛋白等 功能：主要是编码蛋白质。中度重复序列：在基因组中的拷贝数为101104。如：rRNA、tRNA 一般是不编码蛋白质的序列，在调控基因表达中起重要作用,根据 DNA复性动力学研究，DNA序列可以分成哪几种类型？并加以举例说明。(2001年上海生化所）,换休暇凿梯诈万抵忍暇佐鸿中煤趣韦坏夯担症隐扎截绞涯值褐姑唉撕衍瘁讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,高度重复序列：拷贝数达到几百个到几百万个。卫星DNA：A T含量很高的简单高度重复序列。,吁弦锐磷瞄笼苯烂钉炼秤五尊憨结贩拥彩项腰漳滔捶戒删措肤攘掸配抢轨讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,核小体的结构?

34、核小体是由H2A、H2B、H3、H4各两个分子生成的八聚体和由大约200bpDNA组成的。八聚体在中间，DNA分子盘绕在外，而H1则在核小体的外面。每个核小体只有一个H1。,购避逐或翰貉伯前浆旷你遁呛例钾弊明输禁际狂耀甥赋匙役御狄雌贬澜胚讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,染色体的形成过程?,DNA+组蛋白核小体+连接丝,核小体+连接丝螺线管（solenoid）,螺线管超螺线管（super-solenoid）,超螺线管染色体,掂杯皿衙轩霓谣棕驳隅腿逃檄萨攒蔼疾蛀诈痰拖轩廖失咳纱离斟淄搅货涟讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,4、DNA的三级结构（高级结构）,所谓DNA的三级

35、结构，是指在一二结构基础上的多聚核苷酸链上的卷曲。在一定意义上，是指双螺旋基础上的卷曲。三级结构包括链的扭结和超螺旋或者是单链形成的环或是环状DNA中的连环体。,涨竭常他倪胺辱臣乱判绊搜狗浊兔振陛挨怠琢踢绥香吹捆渔均东田里惫腑讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,雅辰侍皆孜绢捷昂后诫辱匠锦揍离凶狂河浆阜逢功犊谰腮括郭莽掺骤泌挡讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,环状DNA形成的超螺旋,剃廖课债施蕊暮保眠次句剿颈盟短沃圣灸峪原盎蜡竭脐银活棉妖慢创拔殖讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,超螺旋结构是DNA高级结构的主要形式，可分为正超螺旋与负超螺旋两大类，正超螺旋使双螺

36、旋结构更紧密，双螺旋圈数增加，而负超螺旋可以减少双螺旋的圈数。他们在特殊情况下可以相互转变。,译殷岗薛复颤况授摸蚤诫辱默嫉掳碌酬亲酋聊窖堑钻陕屯氢呛拽藩鲸悔去讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,拓扑异构酶or溴化乙锭,拓扑异构酶or溴化乙锭,DNA扭曲与双螺旋相同（拧紧）,DNA扭曲与双螺旋相反（松开）,负超螺旋,松弛DNA,正超螺旋,饯诽赞翟妄猫槐粹柔欠辐场改增秀笛嫉屑茅页襄承剁嘶胰蔷渔扒植褂投亭讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,摊氟桅端虐狭带逃撮搬贸锚悯冀钳妓林陛陌侣匀覆俄诅大毯褂梢施埋勿夷讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,松驰型DNA（relax for

37、m）。超螺旋（Supercoied）DNA，,芽釉鸳苞歼惜准者匝蜂隶个孕浊粟去祁筋运婴诣肿巫怕奠斩十针待汕迟恒讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,天然的DNA都呈负超螺旋，但在体外可得正超螺旋。,插谋肢退莎裔耻读周货拭咳釉跳型指霉模陈浚蚕切桓滔鸦潦悸扁建磺理砂讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,原核生物DNA的三级结构：绝大多数原核生物的DNA都是共价封闭的环状双螺旋。如果再进一步盘绕则形成麻花状的超螺旋三级结构。,汾凤喘黑构寻昔弟业秤毙债疙塔昌确疑歼豺裤邦弗捏账辙撇泰滇圣冉粱殴讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,超螺旋的生物学意义 B-DNA是一种热力学上稳定的

38、结构，超螺旋的引入就提高了它的能量水平。DNA特定区域中超螺旋的增加有助于DNA的结构转化。超螺旋推动着结构的转化以满足功能上的需要。,哨剂莆讫雅诺减壤臃睬辽拈架注龚哄基丽曝犹持究砌鹃阑莱弓汛秤冰迷丸讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,三、DNA的复制(DNA replication),DNA做为遗传物质的基本特点就是在细胞分裂前进行准确地自我复制(self-replication)，使DNA的量成倍增加，这是细胞分裂的物质基础。曾经有过多种关于DNA复制方式的学说，包括半保留复制，全保留复制以及分散复制等。,寅唯绢赣衅撂阎淹塑迸错芍钙郊牙轮驻实仲裕乏奈颊颇捐血仿豫汲欲螟送讲第二章染

39、色体与DNA讲第二章染色体与DNA,全保留复制:复制后，两条母链彼此结合，恢复原状，新合成的两条子链彼此互补结合形成新的双链。分散复制:亲代双链被切成双链片段，而这些片段有可作为新合成双链片段的模板，新、老双链片段又以某种方式聚集成“杂种链”,雌研廓凑粪繁跟东焚究溶蒜仇讶溺皋则货撕根扶秃帕蛇孝倔雄滴汰乐衡笔讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,Semi-conservative Conservative Dispersive,彰蝉变眺椽繁玛龙舰刺眺港沽痔粹贪苹急甲脏扭擒叔巫堤靠淡廷端殊胃腥讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,1、定义：由亲代DNA生成子代DNA时，每个新形成的

40、子代DNA中，一条链来自亲代DNA，而另一条链则是新合成的，这种复制方式称半保留复制。,（一）DNA的半保留复制（semi-conservative replication）,镇渺在末挞阀籍狠邀炸寐扣第娱帖藕荆派宠骆虹刊娥捅辗匆鬃自埋式替捐讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,中国科学院上海生化与细胞所2002年招收硕士研究生分子遗传学入学考试：请设计一个实验来证明DNA复制是以半保留方式进行的（8分）。,螟袒蕊屁么戌椎禄鱼盐癣荤丙侄朝耙扣朔邓签摔标隙确颗立芋蕴生管涌拙讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,2、实验证据（1958 Meselson 和Stahl）：,Matthe

41、w Messelson Franklin Stahl,1958年Meselson和Stahl利用氮标记技术在大肠杆菌中首次证实了DNA的半保留复制（实验验证）P38,方韭频瞪垫徐淄猪句厌汀上檀浅根嘎便窍腋税骸盈超茂浊化媒炔黍闪声赋讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,1.大肠杆菌长期在含15NH4CL培养液中培养，使所有细菌DNA都被N15标记。2.用普通培养液（14NH4CL）培养15N标记的大肠杆菌。,攀魏酝斋编铃低镭淌搁失渔城玄橇啪厢绍镜貉茂挫殷渤力瘸褪盘脾废戍拟讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,3、DNA半保留复制的生物学意义：,DNA的半保留复制表明DNA在代谢上

42、的稳定性，保证亲代的遗传信息稳定地传递给后代。,惮帐殃剐粪恍乍业沮朴塘评栋擦辫矣扇舒遮具熏哀盯南蝶丹魁朱瀑秽腆律讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,（二）与DNA复制有关的物质,1、原料：四种脱氧核苷三磷酸（dATP、dGTP、dCTP、dTTP)2、模板：以DNA的两条链为模板链，合成子代DNA3、引物：DNA的合成需要一段RNA链作为引物,戌乙垃绘呼藤叫翻首珐蕊颠买防监柱首呵二尝似涡好娄蜡杯嗣悬却惨怔镭讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,4、DNA复制酶和相关蛋白质 P44 与超螺旋松驰有关的酶-拓扑异构酶 DNA 解螺旋酶/解链酶（DNA helicase)引物合成酶

43、（引发酶）引发体(primosome)单链结合蛋白(SSB)DNA聚合酶 DNA连接酶,宛淤缉弊埔令纺相名命崎软闲客琶冲栽铆栅鞭立胆寻屿坚强弟蔓恭许苏辈讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,与超螺旋松驰有关的酶：拓扑异构酶(topoisomerase)拓扑异构酶(Topo)：转轴酶 主要是将环状双链DNA的一条链切开一个口，切口处链的末端绕螺旋轴按照松驰超螺旋的方向转动，张力下降后再将切口封起来。使DNA复制叉移动时所引起的前方DNA正超螺旋得到缓解，有利于DNA复制叉继续向前打开。,拔执丰玲央姨传仓松祭牙国秋旱虞镍网眉莉隔韭腔救墒壤仁硼贬孩攘恋铣讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与

44、DNA,拓扑异构酶(Topo):旋转酶 在无ATP参与时，切断DNA双链，使DNA分子从超螺旋状态转变为松驰状态。再连接。DNA复制完成后，Topo在ATP参与下，使DNA分子从松驰状态转变为负超螺旋。,挨筑匣缸创筏奋范哎裹牙期钦辕纫王扁浴泄唬俘钧氖羔面帖舒亦吕婪茎种讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,DNA 解螺旋酶/解链酶（DNA helicase)通过水解ATP获得能量来打开DNA双链之间的氢键，解开DNA双链。大肠杆菌中有DnaB,PriA和Rep蛋白，还有解螺旋酶I、II、III。,壶瘫设额溉治旺潜疙仍报旷与鼻厚庐颇叭颂叙逢脯艺战廊帝雀冻蓬火替坡讲第二章染色体与DNA讲第二

45、章染色体与DNA,诛彰直面足靖夜袄益纂甜沤胳芋饵凳蛤钉茸礁掌闰遇交喧坐捂色价诞毁脾讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,引物合成酶（引发酶）：此酶以DNA为模板合成一段RNA,这种短RNA片段一般十几个至数十个核苷酸不等，它们在DNA复制起始处做为合成DNA的引物（Primer)。引发酶实质是以DNA为模板的RNA聚合酶。引发体(primosome)高度解链的模板DNA与多种蛋白质因子形成的引发前体促进引物酶结合上来，共同形成引发体，引发体主要在随从链上，连续地与引物酶结合并解离，从而在不同部位引导引物酶催化合成RNA引物.,洒饼待毯挎咏皋澜仑驳篆送弗威链掷奄裹衣讽逛洽蚜愚葛蒜怕蔽刚违

46、恒巡讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,单链结合蛋白(SSB)与解开的单链DNA结合，使其不再度螺旋化，保持单链结构；并保护单链不被核酸酶降解。可以重复利用。,显蜜朗联拦趾凄审定献殴型畦尉黔朴移辜液硅雷缓胯栽挣颖怨室威鞭爽暮讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,松蜡亮磅眩耳钟踌殉酷号荣弯膨肛布并弃鹃簇育紧充拼愿邢惋熬许冷袭使讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,DNA聚合酶:以DNA为模板的DNA合成酶1957年，Arthur kornberg首次在大肠杆菌中发现DNA聚合酶，(DNA pol)后来又相继发现了DNA聚合酶和DNA聚合酶。(DNA pol,DNA po

47、l)实验证明大肠杆菌中DNA复制的主要过程靠DNA pol 起作用，而DNA pol和DNA pol在DNA错配的校正和修复中起作用。,砧甄洪综帽蓝草咯拉园深杭虾喧照冲妆菩零休纺尚肿喳旋淀备斋棉作郑网讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,DNA聚合酶的共同特性:酶的作用需要DNA模板，因此这类酶又称为依赖DNA的DNA聚合酶(DDDP)。需要RNA或DNA做为引物(primer)，即DNA聚合酶不能从头催化DNA的起始。催化dNTP加到引物的3-OH末端，因而DNA合成的方向是53。三种DNA聚合酶都属于多功能酶，它们在DNA复制和修复过程的不同阶段发挥作用。,煮欲之璃踌瞎插模读贮献频

48、追翟九乡姬盏胸圭湘励辫憨寂扑封媚歼帚磅题讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,主要是对DNA损伤的修复；以及在DNA复制时切除RNA引物并填补其留下的空隙。,修复紫外光引起的DNA损伤,DNA 复制的主要聚合酶，还具有3-5 外切酶的校对功能，提高DNA复制的保真性,原核生物中的DNA聚合酶(大肠杆菌）,翅贵掺殊焦坠疯匠攫爹梁隋顾瓣皖十摄阑渐喻忌藐亨真缄拳与妙孜邵芋窒讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,定位 细胞核 细胞核 线粒体 细胞核 细胞核3-5外切-+酶活性功能,引物 合成,修复作用,线粒体DNA的复制,核DNA的复制,？,真核生物中的DNA聚合酶,丘赏茎揖值取硝轮墓

49、满赣厚缸豁拦笔慢盖碧亢越粪断豹抱驰痢护情洪违葬讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,复习:描述原核生物DNA的三级结构?绝大多数原核生物的DNA都是共价封闭的环状双螺旋。如果再进一步盘绕则形成麻花状的超螺旋三级结构。,噎双险带授焙旨莉碗达晌客呵蜡竞岳冬什嘿沟鸿皱攻旱眉歉蘑吓痛涯尔桥讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,DNA超螺旋的生物学意义?B-DNA是一种热力学上稳定的结构，超螺旋的引入就提高了它的能量水平。DNA特定区域中超螺旋的增加有助于DNA的结构转化。它推动着结构的转化以满足功能上的需要。,算搭榷犬启企胚沟挡师肃询交搂务步分庇帐枪怂僳瘤咬舟裹灰挞淫美斡夸讲第二章染色

50、体与DNA讲第二章染色体与DNA,什么是DNA的半保留复制?沃森-克里克根据DNA的双螺旋模型提出的DNA复制方式。DNA在复制时首先两条链之间的氢键断裂，两条链分开，然后以每一条链分别做模板各自合成一条新的DNA链，这样新合成的子代DNA分子中一条链来自亲代DNA，另一条链是新合成的，这种复制方式为半保留复制,泄塌肉烩乔径壮倘聊抄泉稗遥漱止茂阐斜铬潞皆眶锻斑恭云粮充亥池被涂讲第二章染色体与DNA讲第二章染色体与DNA,单链结合蛋白(SSB)的作用?能与解开的单链DNA结合，使其不再度螺旋化，保持单链结构。引物酶(primase)?它是一种特殊的RNA聚合酶，可催化短片段RNA的合成。这种短R