分子生物学染色体与详解演示文稿

分子生物学染色体与详解演示文稿目前一页\总数五十页\编于三点优选分子生物学染色体与目前二页\总数五十页\编于三点2.11原核生物基因组1）结构简炼

序列利用率高,不转录序列＜5%，不编码的序列也为调控序列2）存在转录单元

操纵子和多顺反子*(注意与蛋白前体的区别)3）连续基因

目前三页\总数五十页\编于三点2.12真核生物基因组

&染色体（Chromosome)

(1)单一序列和低度重复序列(各种基因)中度重复序列(rRNA,tRNA,结构基因)高度重复序列(卫星DNA)编码基因的DNA所占比例很小,

功能?目前四页\总数五十页\编于三点(2)不连续基因

内含子和外显子

(3)多倍体

*C值反常现象（C-valueparadox)C值是一种生物的单倍体基因组DNA的总量。高等生物一般C值高于低等生物，但有例外。即C值反常现象。两栖类比哺乳类高。(真核生物含有大量的重复DNA是原因)目前五页\总数五十页\编于三点(4)形成核小体染色体(染色质)*DNA1*RNA0.1

*

蛋白质

组蛋白

1(H1H2AH2BH3H4)

非组蛋白

0.6注意:原核,真核基因组都是由双链DNA构成.目前六页\总数五十页\编于三点组蛋白的一般特性(1)进化上的保守性(2)无组织特异性(3)肽链氨基酸分布的不对称性碱性氨基酸分布在N端的半条链上.如N端的静电荷为16+，C端仅3+；碱性半条链与DNA负电荷区结合，另半条链与其他蛋白结合。(4)组蛋白的可修饰性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。目前七页\总数五十页\编于三点非组蛋白的一般特性(1)多样性(有30~600种)(2)组织特异性(3)种属特异性目前八页\总数五十页\编于三点串珠模型DNA+组蛋白核小体螺旋体（30nmfiber)超螺旋体(300nmloop)染色体(人类总DNA长度=180cm)146bp,八聚体,1.75圈,缩短7倍螺旋化,缩短6倍进一步螺旋化,缩短40倍盘绕.缩短4倍目前九页\总数五十页\编于三点目前十页\总数五十页\编于三点2.13病毒基因组病毒基因基因组很小，但是不同的病毒之间相差亦甚大。

(3kb乙肝病毒—300kb痘病毒)2.病毒基因组可以由DNA组成，也可以由RNA组成;每种病毒颗粒中只含有一种核酸，或为DNA或为RNA，两者一般不共存于同一病毒颗粒中。3.组成病毒基因组的DNA和RNA可以是单链的，也可以是双链的，可以是闭环分子，也可以是线性分子。目前十一页\总数五十页\编于三点4.多数RNA病毒的基因组是由连续的核糖核酸链组成，但也有些病毒的基因组RNA由不连续的几条核酸链组成。5.病毒基因组的大部分是用来编码蛋白质的，只有非常小的一部份不被翻译.6.存在重叠基因(线粒体和叶绿体DNA也有)7.反转录病毒基因组有两个拷贝(双倍体)其它病毒基因组都是单倍体。8.细菌病毒（噬菌体）的基因是连续的；真核细胞病毒的基因可能是不连续的，具有内含子.

目前十二页\总数五十页\编于三点2.2DNA的结构2.21DNA的一级结构2.22DNA的二级结构2.23DNA的高级结构目前十三页\总数五十页\编于三点2.21DNA的一级结构1.一级结构的概念

指4种脱氧核苷酸(A,T,G,C)的连接及其排列顺序，DNA序列是这一概念的简称。由于核苷酸之间的差异仅仅是碱基的不同，故可称为碱基序列。

2.一级结构的特点

(1)脱氧核糖和磷酸通过5’-3’磷酸二酯键交替连接，构成外侧DNA骨架，碱基排在内侧;(2)内侧碱基通过氢键互补配对(A=T，G三C),形成双链;

(3)碱基(对)的顺序产生了DNA分子的多样性(遗传信息);(4)双链反向平行配对.(*DNA通常以线性或环状形式存在，绝大多数DNA分子都由碱基互补的双链构成，有少数生物以单链形式存在，如某些噬菌体和病毒)目前十四页\总数五十页\编于三点核苷酸目前十五页\总数五十页\编于三点目前十六页\总数五十页\编于三点3′5′磷酸二酯键5´3´目前十七页\总数五十页\编于三点目前十八页\总数五十页\编于三点目前十九页\总数五十页\编于三点2.22DNA的二级结构DNA双螺旋结构的要点

指二条多核苷酸链反向平行盘绕所产生的双螺旋立体结构主链(backbone)：由脱氧核糖和磷酸基通过酯键交替连接而成。主链有二条,它们似"麻花状绕一共同轴心以右手方向盘旋,相互平行而走向相反形成双螺旋构型。主链处于螺旋的外则,这正好解释了由糖和磷酸构成的主链的亲水性。所谓双螺旋就是针对二条主链的形状而言的。碱基对(basepair)：碱基位于螺旋的内则,它们以垂直于螺旋轴的取向通过糖苷键与主链糖基相连。同一平面的碱基在二条主链间形成碱基对。配对碱基总是A与T和G与C。碱基对以氢键维系，A与T间形成两个氢键。大沟和小沟：大沟和小沟分别指双螺旋表面凹下去的较大沟槽和较小沟槽。在大沟和小沟内的碱基对中的N和O原子朝向分子表面。结构参数：螺旋直径2nm；螺旋周期包含10对碱基；螺距3.4nm；相邻碱基对平面的间距0.34nm。

目前二十页\总数五十页\编于三点目前二十一页\总数五十页\编于三点3.4nm目前二十二页\总数五十页\编于三点1.B-DNA最常见的DNA构象;2.A-DNA出现DNA－RNA杂交分子中,与基因转录表达有关.3.Z-DNA基因转录调控(近----抑制;远-----促进)DNA二级结构的多态性

右手螺旋：A-DNA，B-DNA*，左手螺旋：Z-DNA目前二十三页\总数五十页\编于三点ABZ目前二十四页\总数五十页\编于三点

DNA的基本理化特点1)DNA的变性和复性变性（Denaturation)

DNA双链的氢键断裂，最后完全变成单链的过程称为变性。

增色效应(Hyperchromaticeffect)在变性过程中，260nm紫外线吸收值先缓慢上升，当达到某一温度时骤然上升，称为增色效应。融解温度（MeltingtemperatureTm)

变性过程紫外线吸收值增加的中点称为融解温度。生理条件下为85~95OC影响因素：G+C含量，pH值，离子强度，尿素，甲跣胺等目前二十五页\总数五十页\编于三点目前二十六页\总数五十页\编于三点复性（Renaturation)热变性的DNA缓慢冷却，单链恢复成双链。复性出现减色效应（Hypochromaticeffect)。复性的速率与DNA的浓度和序列的复杂性有关。目前二十七页\总数五十页\编于三点（三）DNA的高级结构超螺旋结构是DNA高级结构的主要形式。分为：正超螺旋负超螺旋目前二十八页\总数五十页\编于三点双螺旋DNA拧紧则导致正超螺旋，而双螺旋DNA的松开导致负超螺旋。超螺旋DNA分子比松散分子能量高。对于负超螺旋，这一能量会使DNA螺旋易于局部解旋，负超螺旋有利于需要解旋过程的进行，如转录起始和复制起始。目前二十九页\总数五十页\编于三点目前三十页\总数五十页\编于三点2.3DNA的复制一.DNA复制的基本条件：

模板、dNTP、RNA引物、酶等。

二.

DNA复制的特点:1.半保留复制2.半不连续复制3.复制起点固定

三.

DNA复制的主要方式:1.线性DNA双链的复制2.环状DNA双链的复制目前三十一页\总数五十页\编于三点①拓扑异构酶（Topoisomerase）：主要功能是消除DNA解链过程中所产生的扭曲力。②解链酶（Helicase）：将DNA母链不断解开形成单链。③单链结合蛋白（SSB）：使新解链的DNA保持稳定结构。

DNA复制时的一些重要酶和蛋白质目前三十二页\总数五十页\编于三点④引物酶（Primases）：为DNA复制提供RNA引物。⑤DNA聚合酶（polymerases）：合成新生DNA链，切除RNA引物。⑥DNA连接酶（Ligases）：使新生DNA链上的缺口（3＇-OH，5′-p）生成磷酸二酯键。目前三十三页\总数五十页\编于三点二.

DNA复制的特点1958年Meselson和Stahl所做的实验：15N标记培养基，CsCl离心密度标记（0）；14N培养基培养3代。1.半保留复制目前三十四页\总数五十页\编于三点1.新链同时合成方向5’3’2.前导链,

滞后链{冈崎片段1000bp~2000bp(大肠杆菌),100~200bp(真核生物)}3.RNA引物的合成;DNA链的延伸;引物的切除,缺口补平,连接.半不连续复制目前三十五页\总数五十页\编于三点半不连续复制DNA复制动画:

目前三十六页\总数五十页\编于三点复制起点固定

1原核一个复制子,真核多个复制子

2.一个复制子,(一般)两个复制叉;3.前导链,滞后链相对

4.在一个复制周期中,真核为一次;原核可同时进行多次复制,形成多个复制叉目前三十七页\总数五十页\编于三点目前三十八页\总数五十页\编于三点三.复制的几种主要方式1.线性DNA双链的复制①单一起点的单向复制。(如腺病毒)目前三十九页\总数五十页\编于三点③多个起始点的双向复制（如真核生物）②单一起点的双向复制（如T7噬菌体）目前四十页\总数五十页\编于三点2环状DNA双链的复制①θ型复制（如大肠杆菌）---单一起点的双向等速复制③D-环型复制(单向)-----线粒体②滚环型复制(单向)—ΦX174目前四十一页\总数五十页\编于三点eg原核大肠杆菌1双链环状DNA2.DNA复制形式为θ型3.定点(ori)开始双向等速复制4.两个复制叉在距起始点1800处会合(Ter-Tus复合物阻止复制叉的移动)。5.只有一个复制单元，但可有多个复制叉。目前四十二页\总数五十页\编于三点大肠杆菌DNA聚合酶

聚合酶Ⅰ

聚合酶Ⅱ聚合酶Ⅲ酶活性5′→3′聚合作用+++3′→5′外切酶活性+++5′→3′外切酶活性+--构成(亚基数)单体单体多亚基生物学活性10.0515

功能修复合成、校对校对复制去除引物、填补空隙修复校对

目前四十三页\总数五十页\编于三点真核生物的DNA复制1.细胞周期的S期;2.多个复制起点(ARS);3.复制周期中,只完成一次复制;4.不同的复制子按一定的时序启动5.端粒的复制目前四十四页\总数五十页\编于三点真核生物DNA聚合酶

聚合酶αβγδε

5′→3′聚合作用+++++3′→5′外切作用--+++5′→3′外切作用-----细胞内定位核核线粒体核核功能复制引发修复复制复制复制DNA聚合酶δ是负责DNA复制主要的酶，参与先导链和滞后链的合成。而DNA聚合酶ε的功能是补全去掉RNA引物后的缺口。

聚合酶αβγδε

5′→3′聚合作用+++++3′→5′外切作用