染色质和染色体课件

染色质和染色体

染色体与DNA的关系染色体是遗传物质的主要载体，也就是说细胞内的DNA主要在染色体上。一、染色质和染色体的形态

什么是染色质？染色质与染色体是同一种物质，在不同时期有不同的表现形式。染色体与DNA的关系端粒的概念端粒(telomere)是真核染色体末端的蛋白质-DNA结构,其功能是完成染色体末端的复制,可防止染色体融合、重组和降解。端粒的结构和功能都是十分保守的。5’5’端粒消耗端粒维持细胞衰老细胞永生化染色体DNA端粒端粒常染色质和异染色质常染色质(euchromatin)：细胞间期核内呈伸展状态，染色较浅且具有转录活性的染色质。异染色质(heterochromatin)：细胞间期核内呈凝集状态，染色较深且没有转录活性的染色质。原核细胞原核生物DNA一般位于核区里（拟核）。细菌DNA是一条共价、闭合双链分子，通常也称为染色体。一般情况下含有一条染色体。原核细胞都是单倍的。大都带有单拷贝基因；整个染色体DNA几乎全部由功能基因与调控序列所组成；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）真核细胞原核生物基因的特征功能相关的基因高度集中编码蛋白质的基因通常以单拷贝的形式存在RNA的基因通常是多拷贝的结构基因没有居间序列,是连续的大部分用于编码蛋白,只有少数不编码结构基因重复序列少染色体呈环状,不和蛋白固定结合真核生物基因的特征基因不连续性重复基因结构:中度重复和高度重复基因家族:真核生物基因组中有许多来源相同、结构相似、功能相关的基因，这样一组基因称为基因家族二、原核生物和真核生物基因组的结构特点原核生物基因组的结构特点：1、基因组较小，平均1kb，在大小上变化不大2、几乎无蛋白质同核酸结合3、有操纵子结构4、有单拷贝和多拷贝两种形式5、有重叠基因6、多顺反子真核生物基因组的结构特点1.基因组较大，平均16kb，且变化较大2.和蛋白质结合，形成染色体3.有重复序列4.以单拷贝和多拷贝两种形式存在5.基因不连续，编码序列中含有内含子6.单顺反子

原核细胞与真核细胞的主要区别细胞大小较小，1~10µm较大，10~100µm

内膜系统无有细胞骨架无有细胞核拟核（无核膜核仁）有核膜核仁染色体

单数，非组蛋白多个，组蛋白及非组与单个DNA组成特征

原核细胞真核细胞蛋白与多个DNA组成完整的核小体由两部分组成，即核小体核心颗粒（nucleosomecore），以及连接各核心颗粒之间的连接区（linker）。核心DNA组蛋白H2A、H2B、H3、H4

连接段DNA180-200bpDNA双螺旋染色单体超螺线管螺线管串珠状多核小体核小体DNA的超螺旋结构染色体上的DNA存在形式不同端粒端粒人类染色体形态结构人体细胞：男女均46条，含2个染色体组是二倍体。含有2个基因组。人类染色体数量二、染色质和染色体的组成DNA

组蛋白非组蛋白少量RNA化学成分一、染色体数目的变异(一)整倍体的变异整倍体的类型可分为：一倍体、单倍体、二倍体和多倍体。多倍体又可分为（三倍体、四倍体、五倍体、六倍体)等。

(二)非整倍体的变异

1.单体

2.缺体3.多体

多体可分为以下几种：（1）三体（2）双三体（3）四体享誉世界的著名“天才”音乐指挥家舟舟

舟舟是一个先天智力障碍患者病因：常染色体变异,比正常人多了一条21号染色（21三体综合症）2．13三体（Patau综合症）核型：47,XX(XY),+13-------------------80%

（高龄孕妇减数分裂中13号染色体不分离）-----20%嵌合型：46/47，+13易位型：多为罗伯逊易位如：t(13q14q)t(13q13q)第三节核酸的变性、复性和杂交（二）核酸的紫外吸收：

260nm，有吸收峰，可作定量指标（一）核酸分子大小

1μmDNA=3000bp=2x106Dalton各种碱基的紫外吸收光谱（PH7.0）Trp和Tyr

二、DNA的变性(denaturation)定义：在某些理化因素作用下，DNA双链解开成两条单链的过程。方法：过量酸，碱，加热，变性试剂如尿素、酰胺以及某些有机溶剂如乙醇、丙酮等。变性后其它理化性质变化：OD260增高 粘度下降比旋度下降 浮力密度升高酸碱滴定曲线改变 生物活性丧失DNA变性在某些因素的作用下，双链间氢键断裂，双螺旋结构解开，形成无规则线团状分子的过程。本质是双链间的氢键的断裂例：变性引起紫外吸收值的改变DNA的紫外吸收光谱增色效应：DNA变性时其溶液OD260增高的现象。影响DNATm大小的因素1.DNA的均一性:均一性越高,Tm范围越窄2.G-C含量:G-C含量越高,Tm也越高.(G+C)%=(Tm-69.3)×2.443.介质的离子强度:一般而言,在离子强度低的介质中,Tm的值也低;而介质的离子强度较高,情况则相反.三、DNA的复性与分子杂交

DNA复性(renaturation)的定义在适当条件下，变性DNA的两条互补链可恢复天然的双螺旋构象，这一现象称为复性。减色效应DNA复性时，其溶液OD260降低。热变性的DNA经缓慢冷却后即可复性，这一过程称为退火(annealing)。

变性的DNA在适当的条件下，两条彼此分开的DNA单链重新缔合成为双螺旋结构的过程。变性复性复性：变性的逆过程。复性热变性的DNA经缓慢冷却后即可复性，这一过程叫退火(annealing)。迅速冷却至4℃以下，几乎不能发生复性。减色效应：DNA复性时，其溶液OD260降低。DNA-DNA杂交双链分子变性复性不同来源的DNA分子影响杂交的因素核酸分子的浓度

浓度大，复性快长度分子量大，复性慢温度离子强度核酸分子的复杂性如DNA/DNA、DNA/RNA、RNA/RNA杂交分子。

**两条来源不同的核酸单链间，因部分碱基互补，经退火处理可以形成杂交双螺旋结构。分子杂交核酸分子杂交的应用研究DNA分子中某一种基因的位置测定两种核酸分子间的序列相似性检测某些专一序列在待检样品中存在与否是基因芯片技术的基础第四节转基因动物与基因工程简介转基因动物简介基因工程简介基因轉殖動物動物之染色體DNA被外源DNA或人為方式所改造。

如與正常動物交配，所生產之下一代有1/2的機會也會遺傳到改變之染色體而成為基轉動物。

基因轉殖動物的應用改善動物的體質，減少抗生素的使用增加動物產品的品質製造高品質低成本的醫藥用蛋白提供異體移植之器官來源建立疾病動物模式，提供醫藥研究增加牛奶中溶菌酶(lysozyme)產量溶菌酶乳中抑菌酵素提升動物健康，減少抗生素使用耐熱性高，延長乳品存放時間降低發中國家孩童腹瀉情形全世界第一隻基轉乳牛

生產人乳成分中的乳鐵素（lactoferrin）可和鐵結合，抑制需鐵細菌生長，提升嬰兒免疫力，。可添加至嬰兒配方奶粉中，嬰兒不會有缺鐵性貧血，或提供給一些免疫機能較差的病患使用。

產生低脂肉品

提高羊毛產量

生產富含TPA之羊奶

TPA—組織漿質催化素（tissueplasminogenactivator）可溶解血拴的藥物—血拴溶解劑，中風救命藥，在心臟病發60-90分鐘使用最佳。目前市面上藥物多為細菌發酵生產，每克藥物生產所需成本高達數千美元。每公升羊乳可產生3克藥物，一頭羊可生產一千公升的羊乳。

基轉蛋雞蛋雞飼養成本較其他農場動物低。一隻雞年產約300顆蛋。雞蛋蛋白之萃取純化技術，亦有一般之水準。

豬作為異體移植之優點

可在無病菌之環境中飼養一胎可以生很多隻短時間內可長到適當大小道德爭議性較靈長類小已常規用於心臟移植其他應用a.

豬胚可分泌多巴胺之神經用於治療巴金森氏症。b.

胰島細胞用於治療胰島素缺乏之糖尿病。異體器官移植的最佳來源—

豬異體器官移植的最大問題—排斥。解決之方法—

將豬器官之表面抗原換成人的表面抗原。基轉豬所提供之血液或組織器見可確保無愛滋或肝炎等感染之困擾。

動物農場←→動物藥廠

基轉疾病小鼠模式

目前已被成功建立之基轉疾病小鼠模式各種癌症、糖尿病、心臟病、愛滋病、肝炎。各種神經退化性疾病，像巴金森氏症、亨丁頓舞蹈症、老年癡呆症、小腦萎縮症等。利用這些基轉動物模式，可以研究疾病成因，篩選可能的治療途徑的。建立基轉動物的主要方法原核顯微注射法病毒感染法精子媒介法基因槍注射法核轉移法原核顯微注射法建立基轉動物第一天：將受賀爾蒙刺激超排卵之母鼠與正常公鼠交配。第二天：由交配後母鼠之輸卵管，沖提出受精卵。將外源DNA，在顯微鏡輔助下，注射至受精卵原核中。將成功注射之受精卵，植入代理孕母之輸卵管中，以繼續完成胚胎之發育。基因槍注射法ClarkandRussell,2000核轉移技術—複製

材料1.

去核卵細胞2.

供核體細胞—體外培養後，取核3.

代理孕母Dollyandfostermother利用核轉移技術建立基轉動物將外源DNA轉入體外培養體細胞篩選染色體DNA帶有外源DNA之體細胞，當作核來源。核轉移培養至囊胚期，移植到代理孕母子宮孕育。醫療性之複製利用複製之技術，以病人自身之體細胞提供核源，得到複製胚培養到囊胚期階段時，取得胚幹細胞，再誘導其分化成各種細胞組織，則可替換病人之損傷細胞、組織，或甚至配合生醫材料之組織工程可以作器官再造，而且不會有排斥問題的發生。

基因工程简介在各种酶的作用下，将目的基因的DNA分子与载体DNA分子相连接，形成重组的DNA分子，以一定的方式导入原无该类分子的宿主细胞，并使宿主生物变为自然界原来没有并能连续传代的新生物。要点：供体、载体、受体基因工程分狭义（上游）：重组、克隆、表达的设计和构建。广义（下游）：表达工程菌的发酵培养和产物的纯化。目的：DNA扩增，外源基因表达产物，表达调控，改造生物遗传特性等。DNA克隆的基本过程分：分离目的基因切：对目的基因和载体适当切割接：目的基因与载体连接转：重组DNA转入受体菌筛：筛选出含有重组体的受菌体一、分—载体和目的基因的分离（一）载体

1.质粒

2.噬菌体

3.病毒常用逆转录病毒、腺病毒目的基因的来源

1.从染色体DNA中分离

2.人工合成

3.从mRNA合成cDNA4.基因文库二、切—限制性内切酶的应用

酶辨认的序列和切口说明BamHⅠ…GGATCC…

六核苷酸

…CCTAGG…

粘端切口EcoRⅠ…GAATTC…

六核苷酸

…CTTAAG…

粘端切口SmaⅠ…CCCGGG…

六核苷酸

…GGGCCC…

平端切口三、接——

把载体和目的基因连接成重组体1.粘端连接

2.平端连接

3.尾接法四、转—重组体的转化1.重组体导入大肠杆菌（1）氯化钙法（2）电击法（3）体外包装法2.重组体导入哺乳动物细胞（1）磷酸钙共沉淀法（2）脂质体介导法（3）病毒感染法（4）显微注射法五、筛—DNA重组体的筛选与鉴定1.根据重组载体的表型进行筛选2.DNA限制酶切图谱分析3.利用核酸杂交和放射自显影进行鉴定

以质粒为载体的DNA

克隆过程目录第五节核酸类药物一.具有天然结构的核酸类药物

包括肌苷、ATP、辅酶A、脱氧核苷酸等等。这些药物有助于改善机体的物质代谢和能量代谢，加速受损组织的修复。二.自然结构碱基、核苷、核苷酸结构的类似物或聚合物

包括5-氟尿嘧啶、三氟代胸苷、叠氮胸苷等等。结构特点：都是自然结构碱基（A,T,C,G,U)、核苷、核苷酸结构的类似物或聚合物，来源于自然结构的核酸类物质进行半合成、结构改造、酶法合成等所得。作用特点：外源性嘧啶和嘌呤的类似物进入肿瘤细胞不易被分解，停留的时间长，干扰了肿瘤细胞核酸代谢的功能，从而抑制了肿瘤细胞的生长，在临床上主要用于抗肿瘤、抗病毒等。

核酸的分离与含量测定一、分离提纯的基本过程选材破细胞分离、提取纯化检测贮存1.DNP、RNP的分离RNPDNP0.14MNaCl溶不溶1MNaCl不溶溶2.除蛋白

DNP和RNP的操作方法有所不同，但基本原理还是一样的。

(1)氯仿法 将DNP溶液和等体积的氯仿:戊醇(3:1)剧烈振荡，离心，得三层离心物。 (2)苯酚法 苯酚提取、离心，核酸留在水相中。

(3)去污法(S