现代分子生物学第二章.ppt
《现代分子生物学第二章.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《现代分子生物学第二章.ppt(113页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、第二章 染色体与DNAn 染色体n DNA的结构n DNA的复制n DNA的修复n DNA的转座一、染色体(Chromosome)内容提要:细胞周期染色体与染色质染色体的结构和组成(原核生物、真核生物)核小体原核生物和真核生物基因组结构特点比较 (一)细胞周期(二)染色体与染色质染色体染色体(chromosome)是细胞在有丝分裂时遗传物质是细胞在有丝分裂时遗传物质存在的特定形式。存在的特定形式。真核生物的染色体在细胞生活周期的大部分时间里都是真核生物的染色体在细胞生活周期的大部分时间里都是以以染色质染色质(chromatin)的形式存在的。的形式存在的。染色质是一种纤维状结构,叫做染色质丝,
2、它是由最基染色质是一种纤维状结构,叫做染色质丝,它是由最基本的单位本的单位核小体核小体(nucleosome)成串排列而成的。成串排列而成的。(三)染色体的结构和组成原核生物(prokaryote)染色体简单:染色体简单:DNA和非组蛋白组成和非组蛋白组成基因序列和蛋白质序列线性基因序列和蛋白质序列线性对应对应遗传信息含量少:遗传信息含量少:只有一条染色体只有一条染色体单拷贝基因单拷贝基因组蛋白:H1 H2A H2B H3 H4非组蛋白核小体DNA蛋白质染色体真核生物染色体的组成组蛋白的一般特性:1、进化上的极端保守性保守程度:H1 H2A、H2B H3、H4对稳定真核生物染色体结构的重要性蛋
3、白质蛋白质 上海生化所分子遗传学1998年试题:在真核生物核内,五种组蛋白(H1 H2A H2B H3 和H4)在进化过程中,H4极为保守,H2A最不保守()组蛋白的一般特性:2 2、无组织特异性、无组织特异性 红细胞染色体不含红细胞染色体不含H1,H1,而是而是H5H5。精细胞的组蛋白是鱼。精细胞的组蛋白是鱼精蛋白。精蛋白。3 3、肽链氨基酸分布的不对称性、肽链氨基酸分布的不对称性 碱性氨基酸分布在碱性氨基酸分布在N N端,疏水氨基酸分布在端,疏水氨基酸分布在C C端。端。4 4、H5H5组蛋白的特殊性组蛋白的特殊性:富含赖氨酸(:富含赖氨酸(24%24%)5 5、组蛋白的可修饰性、组蛋白的
4、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。所有这些修饰作用都有一个共同的特点,即降低组蛋所有这些修饰作用都有一个共同的特点,即降低组蛋白所携带的正电荷。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1)DNA1)DNA的变性和复性的变性和复性n变性(变性(Denaturation)DNADNA双链的氢键断裂,最后完全变成单链的过程称为变性。双链的氢键断裂,最后完全变成
5、单链的过程称为变性。n增色效应增色效应(Hyperchromatic effect)在变性过程中,在变性过程中,260nm260nm紫外线吸收值先缓慢上升,当达到某一温度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。时骤然上升,称为增色效应。n融解温度融解温度(Melting temperature,Tm)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85-9585-95。影响因素:。影响因素:G+CG+C含量,含量,pHpH值,离子强度,尿素等值,离子强度,尿素等真核生物的真核生物的DNA复性(复性(Rena
6、turation)热变性的热变性的DNADNA缓慢冷却,单链恢复成双链。缓慢冷却,单链恢复成双链。减色效应(减色效应(Hypochromatic effect)随着随着DNADNA的复性,的复性,260nm260nm紫外线吸收值降低的现象。紫外线吸收值降低的现象。2)C2)C值反常现象(值反常现象(C-value paradox)/)/C值矛盾值矛盾 C值:一种生物的单倍体基因组DNA的总量。C值反常:真核生物中,C值一般是随着生物进化而增加的,高等生物的C值一般大于低等生物,但是某些较低等的生物C值却很大,如一些两栖动物的C值甚至比哺乳动物还大,并且在两牺动物中C值的变化也很大,可相差100
7、倍。这就是著名的“C值反常现象”。不重复序列/单一序列:在基因组中有一个或几个拷贝。真核生物的结构基因在单倍体中都是单拷贝的。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。高度重复序列:拷贝数达到几百个到几百万个。卫星DNA:AT含量很高的简单高度重复序列。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)(四)核小体(nucleosomenucleosome)Nucleosome、chromosome、genome
8、中科院2002年硕士学位研究生入学分子遗传学试题1 1、定义:、定义:用于包装染色质的结构单位,是由用于包装染色质的结构单位,是由DNADNA链缠链缠绕一个组蛋白核构成的。绕一个组蛋白核构成的。2 2、实验证据:、实验证据:1 1)染色质)染色质DNADNA的的TmTm值高于自由值高于自由DNADNA。2)DNA2)DNA酶对染色质的消化低于纯酶对染色质的消化低于纯DNA,DNA,消化后消化后DNADNA片段片段的大小为的大小为200bp200bp的整数倍。的整数倍。串珠状核小体结构串珠状核小体结构真核生物染色质的基本单位是真核生物染色质的基本单位是核小体核小体。组成串珠状结构。组成串珠状结构
9、。核小体的组成核小体的组成 DNA:约约146bp 组蛋白核心:组蛋白核心:H2A,H2B H3 H4 连接处:连接处:H1 2 2、核小体的结构、核小体的结构核小体的形成核小体的形成6.8:140:11600:18000:1DNA double helixNucleosome(10 nm fiber)30 nm FiberLoops ILoops IIchromosome3、染色体的包装超螺旋结构串珠状核小体串珠状核小体DNA双螺旋片段双螺旋片段染色质纤维染色质纤维30nm纤维纤维伸展形染色质片段伸展形染色质片段环环密集形染色质片段密集形染色质片段玫瑰花瓣玫瑰花瓣整个染色体整个染色体 基因组
10、很小,大多只有一条染色体,DNA含量少;结构简炼:只有非常少的一部分不转录,不同于真核DNA的冗余;1、原核生物基因组结构特点(五)(五)原核生物和真核生物基因组结构特点比较原核生物和真核生物基因组结构特点比较存在转录单元、多顺反子(polycistron)X174 D-E-J-F-G-H mRNA 蛋白J、F、G H D EE.coli 色氨酸操纵子 9个顺反子 9个酶。原核生物DNA序列中功能相关的RNA和蛋白质基因,往往丛集在基因组的一个或几个特定部位,形成转录单元。它们可被一起转录为含有多个mRNA的分子,成为多顺反子mRNA。有重叠基因(Sanger 发现)基因内基因 部分重叠基因
11、一个碱基重叠2、真核生物基因组结构特点真核基因组结构庞大 3109bp、染色质、核膜非编码区较多 多于编码序列(9:1),和原核生物最重要的区别含有大量重复序列单顺反子基因不连续性 断裂基因(interrupted gene)、内含子(intron)、外显子(exon)存在大量的顺式作用元件,包括启动子、增强子。存在大量的DNA多态性,即DNA序列中发生变异而导致的个体间核苷酸序列的差异,包括单核苷酸多态性和串联重复序列多态性两类。具有端粒结构端粒是染色体末端的端粒是染色体末端的DNA重复序列。重复序列。功能:功能:l稳定染色体末端结构,防止染色体间稳定染色体末端结构,防止染色体间末端连接。末
12、端连接。l组织培养的细胞证明,端粒在决定动组织培养的细胞证明,端粒在决定动植物细胞的寿命中起着重要作用,经植物细胞的寿命中起着重要作用,经过多代培养的老化细胞端粒变短,染过多代培养的老化细胞端粒变短,染色体也变得不稳定。色体也变得不稳定。端粒端粒第二章 染色体与DNAn 染色体n DNA的结构n DNA的复制n DNA的修复n DNA的转座二、二、DNADNA的结构的结构1 1)概念概念 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1 1、DNADNA的一级结构的一级结构5端端3端端核苷酸之间以核苷酸之间以3 ,5 -磷酸二酯键磷酸二酯键连接形连接形成多核苷酸链,即
13、核酸。成多核苷酸链,即核酸。核酸具有核酸具有方向性方向性:一端有游离的磷酸基,一端有游离的磷酸基,一端有游离羟基。一端有游离羟基。CGA书写方法书写方法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)。2 2、DNADNA的二级结构的二级结构1)定义:指两条多核苷酸链反向平行盘绕所产生的双螺旋结构。2)DNA双螺旋结构模型要点双螺旋结构模型要点 1.两条链两条链反向平行反向平行,围绕同一,围绕同一中心轴构成中心轴构成右手双螺旋右手双螺旋(double helix)。表面有。表面有大大沟和小沟沟和小沟。2.磷酸磷酸
14、-脱氧核糖骨架位于螺旋脱氧核糖骨架位于螺旋外侧外侧骨架骨架,碱基垂直于螺,碱基垂直于螺旋轴而伸入旋轴而伸入内侧内侧。3.螺旋螺旋直径直径2nm,每圈螺旋含,每圈螺旋含10个碱基对个碱基对(bp),螺距为螺距为3.4nm。碱基平面与纵轴碱基平面与纵轴垂直垂直,糖环平面与纵轴,糖环平面与纵轴平行平行3 3)分类:)分类:右手螺旋:右手螺旋:A-DNAA-DNA,B-DNA B-DNA 左手螺旋:左手螺旋:Z-DNAZ-DNAABZ在在相对湿度相对湿度75%75%条件下制得的条件下制得的DNADNA钠盐纤维的钠盐纤维的X X射线衍射分射线衍射分析表明,其分子结构与析表明,其分子结构与B-DNAB-D
15、NA不同:不同:反向平行的双链反向平行的双链DNADNA分子右手螺旋结构分子右手螺旋结构每螺周含每螺周含1111个核苷酸残基,螺距个核苷酸残基,螺距2.46nm2.46nm,直径,直径2.6nm2.6nmDNA-RNADNA-RNA形成的杂交双链为形成的杂交双链为A A型双螺旋型双螺旋A-DNA人工合成的寡聚脱人工合成的寡聚脱氧核苷酸氧核苷酸(dCGCGCG):两条反向平行的寡两条反向平行的寡聚脱氧核苷酸链以聚脱氧核苷酸链以左手螺旋左手螺旋盘绕;盘绕;每螺周含每螺周含12个脱个脱氧核苷酸残基;氧核苷酸残基;螺距螺距3.8nm;分子;分子主链走向呈主链走向呈锯齿状锯齿状,称称Z-DNAZ-DNA
16、ABZ3、DNA的高级结构1)定义:指DNA双螺旋进一步扭曲盘绕所形成的特定空间结构。是一种比双螺旋更高层次的空间构象。2)主要形式:超螺旋结构(正超螺旋和负超螺旋)线状DNA形成的超螺旋环状DNA形成的超螺旋拓扑异构酶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正超螺旋意义:意义:DNA超螺旋结构整体或局部的拓扑学变化及超螺旋结构整体或局部的拓扑学变化及其调控对于其调控对于DNA复制和复制和RNA转录过程具有关键作用。转录过程具有关键作用。当当DNADNA分子在溶液中以一定的构象存在时,双螺旋处分子在溶液中以一定的构象存在时
17、,双螺旋处于能量最低的状态,此为于能量最低的状态,此为松弛态松弛态;如果这种正常的;如果这种正常的DNADNA分子额外地多转几圈或少转几圈,就会使双螺旋分子额外地多转几圈或少转几圈,就会使双螺旋中存在中存在张力张力。当。当DNADNA分子的两端是固定的,或是环状分子的两端是固定的,或是环状分子,则这种额外的张力就不能释放掉,分子,则这种额外的张力就不能释放掉,DNADNA分子就分子就会发生扭曲,用以抵消张力。这种扭曲称为会发生扭曲,用以抵消张力。这种扭曲称为超螺旋,超螺旋,即双螺旋的螺旋即双螺旋的螺旋。在生物体内,绝大多数的在生物体内,绝大多数的DNADNA是以超螺旋的形成存在是以超螺旋的形成
18、存在的。的。超螺旋超螺旋连环数连环数(linking number,L):是指共价闭合的是指共价闭合的DNA分子的两条链相分子的两条链相互缠绕的次数。只要互缠绕的次数。只要DNA双螺旋保持完整,其值不会变。对于双螺旋保持完整,其值不会变。对于闭合环状闭合环状DNA,其值也是整数。其值也是整数。缠绕数缠绕数(twist,T):指螺旋的轮指螺旋的轮(圈圈)数。数。超螺旋数超螺旋数(writhing number,W):指指DNA双螺旋绕超螺旋轴的次双螺旋绕超螺旋轴的次数。数。DNA拓扑学上的关系可用下面的式子表示拓扑学上的关系可用下面的式子表示:L=T+W T和和W可以不是整数。可以不是整数。DN
19、A的拓扑学性质的拓扑学性质一定环状一定环状DNA分子因拓扑学性质的不同而产生的不同形式分子因拓扑学性质的不同而产生的不同形式,称称为为拓扑异构体拓扑异构体(topoisomers)。第二章 染色体与DNAn 染色体n DNA的结构n DNA的复制n DNA的修复n DNA的转座三、DNA的复制内容提要:DNA的半保留复制与DNA复制有关的物质 DNA的复制过程(大肠杆菌为例)DNA复制的其它方式真核生物中DNA的复制特点1、定义:由亲代DNA生成子代DNA时,每个新形成的子代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-c
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 现代 分子生物学 第二
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【精***】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【精***】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。