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第2章 染色体与DNA.ppt

第2章 染色体与DNA

天道酬勤
2011-10-29 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《第2章 染色体与DNAppt》,可适用于自然科学领域

第二章染色体与DNA染色体的组成与结构DNA的组成与结构DNA的复制DNA的修复DNA的重组本章主要内容染色体(Chromosome)的组成与结构染色质:真核间期核中由DNA、组蛋白、非组蛋白及少量RNA所组成的复合体。直径约~nm。染色体:染色体已被普遍用于指存在于病毒、细菌、真核细胞及其细胞器内所含的核酸分子。存在方式:DNA须经高度压缩即形成一定的高级结构后才能装入类核和核内。染色体(Chromosome)的组成与结构原核生物(prokaryote)的染色体由DNA和组蛋白样碱性蛋白质(即DNA结合蛋白)所组成的复合物DNA结合蛋白II的二聚体富含精氨酸的臂()结构简练:整个染色体DNA几乎全部由功能基因与调控序列所组成。()存在多顺反子mRNA的转录单元。()存在重叠基因:同一段DNA编码不同的蛋白质。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rRNA基因)是以多拷贝形式存在的。Ecoli的DNA双链长达mm是菌体长度的倍。原核生物基因组的特点原核基因重叠的方式:  )一个基因完全存在于另一个基因内)部分重叠)两个基因只有一个碱基对的重叠B在A内E在D内K与C部分重叠D的终止密码的最后一个碱基是J起始密码的第一个碱基采莲人在绿杨津在绿杨津一阙新一阙新歌声漱玉歌声漱玉采莲人。真核生物染色体的组成化学成分作用含量DNA遗传信息的载体组蛋白参与核小体的组成与DNA质量相当非组蛋白参与染色质结构调节组蛋白量少量的RNA少于DNA量非组蛋白主要包括酶类及与细胞分裂有关的各种蛋白质如HMG蛋白(可能与DNA超螺旋结构有关)、DNA结合蛋白(可能是与DNA复制和转录有关的酶或调节物)、A等染色体的组成组蛋白的特性()进化上的极端保守性HHA、HBH、H()无组织特异性()肽链氨基酸分布的不对称性()组蛋白的可修饰性。在细胞周期的特定时间可发生甲基化、乙酰化、磷酸化和ADP核糖基化等。修饰的意义:使染色质结构发生改变使其它调控蛋白易于和染色质相互接触从而间接影响转录活性。()H组蛋白的特殊性核小体是由HA、HB、H、H各两个分子生成的八聚体和由大约bpDNA组成的。八聚体在中间DNA分子盘绕在外而H则在核小体的外面。每个核小体只有一个H。核小体核小体组成的实验证明核酸酶的轻微处理核酸酶的广泛处理凝胶电泳结果染色体DNA核小体螺线体超螺线体68倍6倍40倍5倍约1万倍染色体形成过程中的长度变化染色体的组装从DNA到染色体不论是形态还是长度都相差很大。人类最长的第一个染色体全长仅μm但其DNA却长达cm。DNA的组成与结构DNA的一级结构化学组成与基本单位DNA和RNA中的碱基碱基、核苷和核苷酸核苷酸=核苷磷酸单核苷酸的组成(举例)核苷酸单链的组成序列的书写规则:′′′端在左,′端在右。真核DNA序列的特点单一序列(非重复序列)中度重复序列高度重复序列高度重复序列的卫星DNA卫星DNA占-重复次数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。中度重复序列中的特殊成分Alu家族Alu家族:哺乳动物和人类基因组中含量最丰富的一种中度重复序列长约bp在单倍体基因组中重复达万万次。因在其bp处有一个限制性内切酶Alu的酶切位点(AG↓CT)而得名。重复单位长约bp重复单位内有一Alu(限制性内切酶)的识别和切割位点AGCT被切成bp和bp两个片段’端有富含A的序列两端有~bp的正向重复作为分界这部分与简单序列重复(卫星)DNA非常相似不同的Alu成员的侧翼重复顺序各不相同。下面是人类gDNA中的两个Alu成员:GTTTAGATAA…AGCT…AGTTTAGATAAAAAGAAATGG…AGCT…A(GAAA)NAGAGAGAAAAAATAAATGG三种常见的DNA短重复序列类型反向重复(invertedrepeat):由反方向互补的两个DNA片段组成。两个反转重复序列又叫回文序列(palindromesequence),反转重复。镜像重复(mirrorrepeat):由反方向完全相同的两个序列组成。直接重复(directrepeat):由同一方向完全相同的两个序列组成。也叫正向重复序列、顺向重复序列。反向重复(回文序列)书临汉字翰林书画上荷花和尚画较长的回文结构(单链)可形成茎环结构(发夹结构)较长的回文结构(双链)可形成十字形结构较长的回文结构(双链)可形成十字形结构判断镜象重复C值矛盾C值:指物种单倍体基因组DNA的总量。C值悖理(Cvalueparadox)C值矛盾:某些物种C值大小与其进化复杂性程度之间不呈对应关系的现象即某些低等生物却具有较大的C值。桑格法序列分析的原理桑格法序列分析的原理酶反应电泳方向dATPdCTPdGTPdTTPddATPdATPdCTPdGTPdTTPddTTPdATPdCTPdGTPdTTPddGTPdATPdCTPdGTPdTTPddCTPACGTDNA的双螺旋结构模型DNA的双螺旋结构模型DNA二级结构几个概念DNA结构多态性:由于结构参数存在一定的差异而使DNA呈现为BDNA、ADNA以及ZDNA等不同构象类型的现象。DNA构象家族:每一类型的DNA(ADNA、BDNA或ZDNA)并非只代表单一的构象而是代表了一组相关的构象。结构参数:指螺旋走向、每匝碱基对数、相邻碱基对轴向距离、碱基平面与螺旋轴之夹角等。ABZ碱基倾角(°)碱基间距(nm)螺旋直径(nm)每匝碱基数螺旋方向右右左不同螺旋形式DNA分子的主要参数的比较ADNABDNAZDNAADNABDNAZDNADNA二级结构的多态性类型:ABCDEZ螺旋方向(手性)右右右右右左相对湿度:目前尚无证据说明生物体内有CDNA存在。D、E构象仅适用于缺少GC对的DNA分子。DNA二级结构的特点()ADNA:ADNA包括DNARNA、RNARNA。()BDNA:近似于WastonCrick的DNA双螺旋结构模型。()ZDNA:左旋锯齿形DNA。ZDNA的功能:可能与基因表达的调控有关。BDNA向ZDNA转化的因素:胞嘧啶C的甲基化阳离子的结合ZDNA结合蛋白负超螺旋。BDNA向ADNA的转化:BDNA(部分脱水)→ADNA。在生理状态下BDNA、ADNA和ZDNA可能处在一个动态平衡之中。螺旋结构的稳定因素:碱基堆积力氢键与正离子、亚精胺和组蛋白等的结合。T==AC≡≡G大沟的生物学作用大沟是蛋白因子的主要识别部位与DNA形成三级结构及基因表达调控有关可能形成氢键的基团在大、小沟中的分布大沟大沟小沟小沟ATGCDNA结合蛋白与DNA之间的相互作用相对来说,大沟能够提供更多的用于形成氢键的信息。DNA的高级结构DNA超螺旋DNA超螺旋及其种类超螺旋:是当双股螺旋进一步盘绕和扭曲时所形成的高级结构。超螺旋种类:正超螺旋和负超螺旋。双螺旋的松缠将导致形成负超螺旋而双螺旋的拧紧则导致形成正超螺旋。超螺旋是DNA三级结构的一种普遍形式。天然的DNA都呈负超螺旋。质粒DNA的琼脂糖凝胶电泳图谱示意图DNA超螺旋结构对其电泳迁移率的影响DNA上述结构的变化可用数学式来表示:L=TWL:连接数(Linkingnumber)DNA两条链间交叉的次数。T:盘绕数(twistingnumber)一条链沿螺旋轴所形成的初级螺旋的周数。W:扭曲数(writhingnumber)即超螺旋数。超螺旋的意义:()使DNA体积变小。使DNA形成高度致密的状态从而得以容纳于有限的空间中。()利于DNA双链分开或局部熔链。DNA特定区域中超螺旋结构的增加有助于DNA的结构变化如复制和转录的启动等。DNA超螺旋的产生:细胞内所有DNA超螺旋都是由DNA拓扑异构酶的催化作用而产生的。DNA拓扑异构酶拓扑异构酶:催化DNA拓扑异构体(topoisomer)相互转化的酶(topoisomerase)。催化反应:DNA链的断裂和连接。共价催化。分类:Ⅰ型Ⅱ型每次作用于条DNA链作用于条DNA链不需ATP需要ATPL每次改变数为L每次改变数为原、真核生物的拓扑异构酶都参与DNA的复制、转录和重组过程。DNA超螺旋的形成拓扑异构酶拓扑异构酶负超螺旋    松驰型DNA正超螺旋溴乙锭溴乙锭                     双螺旋分子的链间螺旋数发生变化(增多或减少几圈)DNA分子内部产生额外的张力而使分子内部原子空间位置重排。拓扑异构酶与DNA共价结合形成蛋白质-DNA中间体在其磷酸二酯键处造成暂时性裂口使DNA的多核苷酸链得以穿越从而改变分子的拓扑状态。Ⅰ型拓扑异构酶作用机理Ⅰ型酶首先结合于DNA使该处的DNA熔解随后与单链区形成酶DNA复合物切割DNA双股中的一股与切割点的ˊP形成磷酯酰酪氨酸DNA的另一股链穿越切割点而断裂的链重新连接酶被释放。大肠杆菌topoI:消除负超螺旋大肠杆菌topoII:产生负超螺旋DNA的复制DNA的复制Watson和Crick的推测半保留复制:双链DNA在复制时,两条单链分开分别以每一条单链做模板,各自合成一条新的DNA单链这样新合成的子代双链DNA分子中,一条单链来自亲代DNA另一条单链是新合成的。DNA半保留复制意义:保证亲代的遗传信息稳定地传递给后代。SemiconservativeConservativeDispersiveMatthewMesselsonFranklinStahl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)DNA半保留复制的实验验证几个概念复制原点:特定的复制起始点ori(或o),长~bp,富含A、T。被特定的蛋白因子所识别。质粒、细菌染色体、噬菌体和其它病毒通常有一个复制起始点而真核的则有多个复制起始点。复制子(replicon):即个复制单位包括复制原点在内的一组基因及其控制下的DNA区段。原核DNA构成一个复制子而真核的则构成多个。复制叉:复制时解链酶等先将DNA的一段双链解开形成复制点这个复制点的形状象一个叉子故称为复制叉。半不连续复制:DNA复制时其中一条子链的合成是连续的而另一条子链的合成是不连续的。前导链:指在DNA复制时其延伸方向与复制叉移动方向一致并连续合成的链。滞后链:指其延伸方向与复制叉移动方向相反首先形成许多不连续的片段(冈崎片段)最后再连成一条完整链的DNA单链。几个概念原核和真核细胞染色体DNA复制的特点)半保留复制(从DNA复制的结果))半不连续复制(从新生单链合成的过程))双向复制(从复制叉延伸的方向)原核细胞染色体DNA的复制复制的起始大肠杆菌DNA的复制原点(oriC)大约个DnaA蛋白在ATP的作用下与oriC处的个bp保守序列相结合在HU蛋白和ATP的共同作用下,Dna复制起始复合物使个bp直接重复序列变性,形成开链解链酶六聚体分别与单链DNA相结合(需DnaC帮助),进一步解开DNA双链)DNA拓扑异构酶(DNATopoisomerase):拓扑异构酶І:使DNA一条链发生断裂和再连接作用是松解负超螺旋。主要集中在活性转录区同转录有关。例如:大肠杆菌中的ω蛋白。拓扑异构酶Π:该酶能暂时性地切断和重新连接双链DNA作用是将负超螺旋引入DNA分子。同复制有关。例如:大肠杆菌中的DNA旋转酶(gyrase)。参与大肠杆菌染色体DNA复制的主要蛋白因子)DNA解螺旋酶解链酶(DNAhelicase):通过水解ATP获得能量来解开双链DNA。Ecoli中的解螺旋酶Rep沿前导链模板的ˊˊ移动而解螺旋酶(DnaB)I、II、III沿后随链模板的ˊˊ移动。)单链结合蛋白(SSBPsinglestrandbindingprotein):稳定已被解开的DNA单链、阻止复性、保护单链不被核酸酶降解。DnaCDnaBDnaA辨认起始点解螺旋酶)引物合成酶(引发酶):此酶以DNA为模板合成一段RNA,这段RNA作为合成DNA的引物(Primer)。该酶是一种特殊的以DNA为模板的RNA聚合酶是DnaG基因的产物。冈崎片段的合成需要RNA引物前导链的合成也需要RNA引物。DNA复制时使用RNA引物的意义:提高DNA复制的保真性。染色体DNA复制时存在RNA引物的实验证明)大肠杆菌的DNA聚合酶)大肠杆菌的DNA聚合酶聚合酶Ⅲ:DNA复制的主要聚合酶其ˊˊ外切活性的校对功能提高了DNA复制的保真性。聚合酶Ⅰ(DNAPolⅠ)Kornberg酶:主要是对DNA损伤的修复以及在DNA复制时切除RNA引物并催化DNA合成以填补切除RNA引物后留下的缺口。聚合酶Ⅱ:修复紫外光引起的DNA损伤。是以DNA为模板的DNA合成酶(DdDp)。催化反应时以dNTP为底物需要DNA模板需要OH新链合成方向为Ecoli中的三种DNA多聚酶Ecoli中的三种DNA多聚酶聚合反应的基本过程都是通过新合成的链的ˊOH对进入的新的核苷三磷酸(用dNTP)的磷进行亲核攻击导致磷酯键断裂结果在链的ˊ末端加上了一个新的核苷酸即延长了一个核苷酸。释放出的焦磷酸经焦磷酸酶水解有利于聚合反应的进行。Klenow片段大肠杆菌DNAPolⅠ经枯草杆菌蛋白酶或胰蛋白酶处理后所得到的羧基端大片段,具ˊ→ˊ聚合和ˊ→ˊ外切功能。在体外曾用于DNA测序和PCR反应。Klenow片段的结构大肠杆菌的DNAPolIIIPolⅢ是一种非对称二聚体一个单体用于先导链的合成另一个用于后随链的合成。核心酶:由α、θ、ε三个亚基构成α:ˊˊ聚合。ε:ˊˊ外切。θ:激发ε外切酶活性。延伸前导链和滞后链复制速率:体内:ntsec。体外:ntsec。EachcatalyticcoreofPolⅢsynthesizesadaughterstrandDnaBisresponsibleforforwardmovementatthereplicationforkCoordinatingsynthesisofthelaggingandleadingstrands)DNA连接酶(年发现):若双链DNA中一条链有切口切口一端是ˊOH另一端是ˊ磷酸基连接酶可催化这两端形成磷酸二酯键而使切口连接。DNA连接酶在DNA复制、损伤修复、重组等过程中起重要作用。连接酶基因的发现Ecolilig基因突变并不导致DNA合成的终止但引起冈崎片段的异常积累。连接酶的作用机制辅因子原核:NAD真核:ATPDNA的复制过程(以大肠杆菌的为例)DNA的复制过程(以大肠杆菌的为例)复制的起始解旋与解链:Ⅱ型拓扑异构酶即DNA旋转酶引入负超螺旋抵消复制叉推进时所产生的正超螺旋。解链酶消耗ATP打开双链。RNA引物的合成:DNA引发酶结合到DNA上并合成一段短的RNA引物从而引发复制叉处先导链的复制。引发体(primosome)复合体在后随链模板上移动时每隔nt就合成个RNA用作合成冈崎片段的引物。DNA链的延伸:前导链和后随链的引物都由DNAPolⅢ延伸。即前导链和冈崎片段的合成均由DNAPolⅢ催化。RNA引物的切除及引物切除后所留缺口的填补:由DNAPolⅠ催化。岗崎片段的连接复制的终止大肠杆菌染色体DNA复制的终止在与oriC约相对的位置,具有DNA复制终止位点bp重复性终止子序列(Ter)此处可以结合一种特异的蛋白质分子叫做Tus(tus基因的产物)这种蛋白质可能是通过抑制解链酶(Helicase)的活性而终止复制的。详细的机制还不完全清楚。复制结束时两个子链仍是相扣的它们由拓扑异构酶解旋结果子代DNA随着各自在细胞膜上的附着点移动而相互分离分配到个子细胞中。一般每个细菌胞内只有一个核区当细胞快速生长时由于DNA复制次数与细胞分裂次数不同步一个胞内可同时出现个甚至个核区。图DNA分子的复制过程DNA复制的其它方式DNA复制的其它方式滚环型:单向复制的一种特殊方式。如:ΦΧ的双链环状DNA复制型(RF)几个概念:基因的DNA正链=有义链=编码链基因的DNA负链=反义链=模板链噬菌体基因组较小是DNA复制研究的重要实验系统。其复制是在进入寄主细胞后主要利用寄主的基因产物进行的。Ecoli噬菌体Φ×的基因组是一个含nt的单链环型DNA。复制时首先合成的是其互补链,形成RF型双链分子,然后再以滚环复制方式产生其基因组DNA。()DNA→RF→()DNAФX以()链为模板合成RF型双链DNARF型ФX滚环复制产生()链滚环复制过程及特点)在正链的复制原点处切开。)不需RNA引物以负链为模板延伸正链。)只有一个复制叉单向复制。复制型(RF)ΦΧ双链环状DNA的滚环复制Φ×()链合成是不连续的相当于EcoliDNA后随链的合成()链的合成是连续的相当于Ecoli先导链的合成。D环复制D环复制:单向复制的一种特殊类型。Polγ参与。有两个单向复制叉。真核DNA的复制特点真核DNA聚合酶Polαβδεγ存在部位核核核核线粒体Polα:可能主要负责RNA引物的合成。Polβ:可能与DNA修复有关。Polγ:负责线粒体DNA的复制。Polδ:负责前导链和滞后链的合成。Polε:与滞后链合成有关可能参与去除RNA引物,并填补缺口参与切除修复。真核DNA的复制特点原核与真核染色体DNA复制的比较端粒DNA的复制端粒:真核染色体的末端结构。端粒的功能:保持染色体的稳定。端粒DNA的序列特点:一般含许多串联的短寡聚核苷酸序列其一股链如为TxGy其互补链就为CyAxx和y在范围内。端粒DNA序列具有一定的取向特征在每一染色体的末端富含G的一股链由ˊ→ˊ方向延伸而成为一个由~nt构成的单链突起。端粒酶:是一种含RNA的蛋白复合体,是一种特殊的逆转录酶。所含RNA(约长nt)与端粒DNA末端的单链突起互补,该RNA可作为模板,延长上述单链突起。端粒DNA的复制:尺蠖模型真核端粒DNA复制的尺蠖模型逆转录病毒基因组的复制模式逆转录酶具有以下催化活性:()RNA指导的DNA聚合酶活性()DNA指导的DNA聚合酶活性()RNaseH的活性:专门降解RNADNA分子中的RNA。逆转录酶(RNAdirectedDNApolymerase)与RNA聚合酶一样不具ˊˊ外切酶活力。体外主要用于cDNA(complementaryDNA)的合成。逆转录病毒是一种真正的二倍体病毒为正链RNA病毒。其基因产物的表达和后代病毒的产生都必须通过DNA中间体。HIV是AIDS(爱滋病)的病原体。()基因组结构:含拷贝单链RNA和个tRNA。逆转录病毒的基因组结构基因gag编码核心蛋白pol编码逆转录酶和整合酶等env编码被膜蛋白。逆转录过程逆转录过程需RdDp、DdDp、RNaseH和RNA内切酶逆转录病毒逆转录前后基因组组织结构的比较病毒基因组复制及表达类型DNA的修复DNA的修复扼要说明细胞中DNA修复系统有哪几种(分)中国科学院年硕士学位研究生入学分子遗传学试题错配修复发生于GATC的临近处故也称为甲基指导的错配修复。参与错配修复的蛋白因子:Dam甲基化酶MutH、MutS、MutLDNA解旋酶SSBDNA聚合酶核酸外切酶DNA连接酶。错配修复能使复制的保真性提高倍。已在大肠杆菌、酵母和哺乳动物中发现这一修复系统。所有错配都可由这一系统所修复。错配修复工作模型错配修复一些碱基自发脱氨基然后改变配对性质造成氨基转换突变腺嘌呤变为次黄嘌呤与胞嘧啶配对鸟嘌呤变为黄嘌呤与胞嘧啶配对胞嘧啶变为尿嘧啶与腺嘌呤配对碱基转换突变DNA糖苷消解酶特异性切除受损DNA上的N-ß-糖苷键从而形成去除碱基位点(AP位点)。切除修复胞嘧啶脱氨基生成尿嘧啶胞嘧啶脱氨基生成尿嘧啶胞嘧啶脱氨基生成尿嘧啶,在DNA复制时,将会产生一个突变胞嘧啶脱氨基生成尿嘧啶,在DNA复制时,将会产生一个突变碱基和核苷酸切除修复碱基和核苷酸切除修复)通过特异的核酸内切酶识别损伤部位并在损伤部位的旁边产生切口。)由核酸外切酶水解包括损伤部位在内的一段DNA片段。)由DNA聚合酶以母链为模板复制合成一段新子链)由DNA连接酶封闭切口。DNA的直接修复DNA的直接修复在DNA光解酶作用下,将环丁烷胸腺嘧啶二体和光化物还原成为单体直接修复嘧啶二聚体的酶促光解重组修复DNA复制时,模板单链若有大段损伤,则新链复制合成可越过损伤部位而在其下游约nt处开始。新链的缺少部分,由相应的的同源单链部分通过同源重组而填补。然后再通过切除修复,修复原模板单链的损伤部位。易错修复(SOS修复)这是一种无模板指导的超越创伤的复制修复常易错配和致突变。DNA重组的类型DNA重组的含义:DNA碱基顺序的重新组合或DNA片段(或DNA分子)的重新连接。DNA重组的类型:根据对DNA序列和蛋白质因子的要求不同可将重组分为同源重组和非同源重组。DNA重组机制()同源重组(homologousrecombination)发生于DNA的同源序列之间要求序列相同或相近的较大的DNA片段进行交换通常是两个DNA分子互相交换对等的部分。如噬菌体的转导、细菌的结合、真核生物非姊妹染色单体之间的交换等。()非同源重组:两个DNA分子不交换对等的部分。)转座重组:不需要序列同源性和重组酶。)位点专一性重组:要求有限的序列同源性即依赖于小范围同源序列的联会。如某些噬菌体基因组在宿主基因组上的整合作用。研究意义重组机制的研究有助于了解基因的结构、功能和表达调控机理有助于进行人类遗传病的基因治疗。同源重组同源重组的机制()断裂重接假设该假设的提出是基于对真核细胞染色体减数分裂的细胞学观察。涉及到双链DNA的断裂和重接。染色体收缩所产生的张力导致染色单体断裂来自不同染色单体的断裂端按一定顺序交互重接可发生于染色单体的不同区域最终可产生相互重组的染色单体。断裂重接假设()单链交换模式断裂重接发生于两个配对的双链DNA分子的两条同源单链之间两个配对的双链DNA分子各自有一条单链(互为同源单链)断裂两条同源单链交叉连接形成Holliday结构交叉点“分支迁移”在每个双链分子上均形成异源双链区。连接分子的拆分结果或者形成含有异源双链区的两条DNA分子(新切点位于原来产生断点的两条同源单链上)或者形成重组DNA分子(新切点位于原来未产生断点的另外两条同源单链上)。DNA单链交换模式()双链断裂模式两条双链DNA分子配对其中一条分子(受体分子)在核酸内切酶的作用下双链断裂并在核酸外切酶的催化下产生缺口缺口处的一条单链ˊ端被另一完整的双链DNA分子(供体分子)摄入其双链区在该双链区入侵单链与其互补链配对从而使其同源单链的部分区段被取代而形成D环结构。入侵单链以其互补链为模板得以合成而延伸同时被置换出的D环单链不断扩大。当D环单链扩至足以填补原受体分子的缺口时即与缺口处的另一单链的'端退火并以D环单链为模板通过合成而延伸缺口处的'端单链直至使缺口修复成为完整的双链区。连接分子拆分的结果将产生含异源双链区的DNA分子其中有些为重组分子。该工作模式的意义在于一条DNA分子上的损伤或错误信息可为其同源分子的对应序列所修复或矫正。双链断裂启动重组工作模型大肠杆菌的DNA重组()重组酶)RecA蛋白:是由recA基因编码、催化重组基本反应的酶。该酶催化DNA单链去置换双链中的同源链具有:i单链结合作用ii依赖于单链的双链解旋作用iii依赖于单链DNA的ATPase作用iv蛋白酶作用。)RecBCD酶(核酸外切酶V):其各个亚基分别是由recB、recC和recD基因编码是一种有效的DNA降解酶。具有解旋作用ATPase活性作用于双链DNA产生具自由末端的单链区域。)RuvA、RuvB和RuvC:分别由ruvA、ruvB和ruvC编码。RuvA:识别Holliday结构。RuvB:是一种ATP酶为“分支迁移”提供力。RuvC:一种核酸内切酶专一识别Holliday结构连接点切割连接点以拆分重组中间体。()chi序列:chi位点具有恒定的bp不对称序列可在大范围内激发重组。指Ecoli中由RecA介导遗传重组的“热点”序列是具有较高同源重组活性的一段序列即GCTGGTGG既是recBC的识别序列又是其激活序列。()重组反应:RecBCD酶使供体双链DNA解旋、切割而产生自由的末端单链RecA蛋白催化该单链侵入受体DNA的同源区入侵单链与其互补链退火置换出其同源单链(形成D环)RuvA、RuvB使异源双链区形成并扩展(D环扩大)最后由RuvC将重组中间体拆分。大肠杆菌的DNA重组机制位点专一性重组特点:涉及较短的同源序列在特定位点上发生断裂和交互重接是专一的酶促过程。位点专一性重组机制()λ噬菌体基因组特点及生活史简介)λ噬菌体基因组特点:基因组全长kbDNA双链线形每个噬菌体颗粒含条线形分子,具有核苷酸的ˊ端单链突起(这些互补顺序在感染Ecoli之后立即退火以形成环状分子)。)λ噬菌体生活史)λ噬菌体的位点专一性重组机制λ整合酶Int和整合宿主因子IHF结合于attP形成复合物(整合体)然后再识别并结合于attB在Int的催化下attP和attB核心区DNA双链序列分别断裂所产生的互补单链末端再进行交叉杂交和连接从而使λDNA整合进入Ecoli染色体DNA中。)切除反应通过控制Int和Xis蛋白的量而在attL和attR处切割。此种切割又分为精确切割与不精确切割。转座重组转座(因)子(transposibleelement):能够在不同DNA间转移位置的DNA序列是一类普遍存在于各类生物中的遗传因子。转座(因)子类型简单转座子(插入序列insertionsequenceIS)复合转座子(transposonTn)插入序列(IS)是最简单的转座子是细菌染色体和质粒的正常组分是一个自主的单位。IS元件具有转座酶基因其末端具有~bp的反向重复序列(invertedrepetitivesequenceIR)通常用IS再加上鉴定类型的编号来表示。复合转座子除含有转座酶基因外还含有其它基因(如抗药基因)这就赋予宿主细胞一定的表型。有些转座子的重复顺序就是IS。转座子的结构特征大小基因种类IS与Tn之间的关系ISkb转座酶基因Tnkb转座基因、抗性基因某些IS参与Tn的构成转座机制)分类非复制型转座:直接从供体位点转移到受体位点,供体上留下缺口。复制型转座:先复制,后转移供体不变。)转座机制转座酶能够识别和切割供体分子的特异性末端,在转座开始时,在转座子两端切开DNA双链中的每一条链。转座酶同样能识别靶点DNA序列并在该序列两侧交错切割产生两个游离单链末端。转座子插入上述切口之间并与两个受体单链末端共价连接由此形成的两段靶点序列单链区则由DNA聚合酶或其它具有类似酶活性的酶催化而得到填补最后由连接酶将断口封闭。这样就导致了部分靶点序列的加倍。上述反应既无转座子和靶序列之间碱基配对的发生也不需要二者之间序列同源性的存在。转座机制及靶点同向重复序列的产生复制型转座转座作用的一种模型转座子的某些遗传学效应()引起插入突变()插入位置上出现新的基因()靶DNA上少数碱基对的重复()靶染色体畸变()切除反应导致回复突变逆转录转座子()逆转录病毒的基因组特点逆转录病毒为正链RNA病毒其基因组含分子单链RNA分子tRNA为二倍体病毒。基因gag编码核心蛋白pol编码逆转录酶和整合酶等env编码被膜蛋白。逆转录病毒的基因组结构()整合机制

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