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第二章_染色体与DNA.ppt

第二章_染色体与DNA

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2013-03-02 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《第二章_染色体与DNAppt》,可适用于高等教育领域

第二章染色体与DNA第二章染色体与DNA染色体DNA的结构DNA的复制原核生物和真核生物DNA复制特点DNA的修复DNA的转座核酸的发现和研究工作进展核酸的发现和研究工作进展年FridrichMiescher从脓细胞中提取“核素”年Avery等人证实DNA是遗传物质年Watson和Crick发现DNA的双螺旋结构年代RNA研究取得大发展(操纵子学说遗传密码逆转录酶)。年Nirenberg发现遗传密码年Temin和Baltimore发现逆转录酶年代RNA研究出现第二次高潮:ribozyme、反义RNA、“RNA世界”假说等年Gilbert和Sanger建立DNA测序方法年Mullis发明PCR技术年美国启动人类基因组计划(HGP)年中国人类基因组计划启动年美、英等国完成人类基因组计划基本框架分子生物学研究已经证实DNA控制了生物的性状遗传。遗传物质是DNA遗传物质是DNADNA是细菌的遗传物质DNA是病毒的遗传物质DNA是动物细胞的遗传物质某些病毒的遗传物质是RNA核酸种类和分布核酸种类和分布脱氧核糖核酸(deoxyribonucleicacid,DNA):遗传信息的贮存和携带者生物的主要遗传物质。•真核细胞中:DNA主要集中在细胞核内线粒体和叶绿体中均有各自的DNA。•原核细胞中:DNA存在于称为拟核(nucleoid)的结构区。每个原核细胞一般只有一个染色体每个染色体含一个双链环状DNA。核酸种类和分布核酸种类和分布核糖核酸(ribonucleicacid,RNA):•主要参与遗传信息的传递和表达过程•细胞内的RNA主要存在于细胞质中少量存在于细胞核中病毒中RNA本身就是遗传信息的储存者如逆转录病毒(retrovirus)。•在植物中还发现了一类比病毒还小得多的侵染性致病因子称为类病毒(viroid)和拟病毒(virusoidorsatelliteRNA)•有些RNA(ribozyme)具生物催化作用。无论DNA或RNA都是由许许多多个核苷酸连接而成的生物大分子而每个核苷酸又由磷酸、核糖和碱基部分组成。无论DNA或RNA都是由许许多多个核苷酸连接而成的生物大分子而每个核苷酸又由磷酸、核糖和碱基部分组成。核苷(脱氧核苷)和磷酸以磷酸酯键连接形成核苷酸(核苷酸)碱基和核糖(脱氧核糖)通过糖苷键连接形成核苷(核苷)组成DNA和RNA分子的五种含氮碱基的结构式组成DNA和RNA分子的五种含氮碱基的结构式染色体(Chromosome)染色体(Chromosome)内容提要: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染色体遗传物质的主要载体染色体在遗传上起着主要作用,因为亲代能够将自己的遗传物质以染色体(chromosome)的形式传给子代保持了物种的稳定性和连续性。染色体与染色质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核小体(nucleosome)成串排列而成的。染色体(chromosome)是细胞在有丝分裂时遗传物质存在的特定形式是间期细胞染色质结构紧密包装的结果。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染色质(chromatin)的形式存在的。人类对染色体及性染色体性染色体扫描电镜图染色体与染色质是同一种物质的两种形态。伸展的染色质形态有利于在它上面的DNA储存的信息的表达而高度螺旋化了的棒状染色体则有利于细胞分裂中遗传物质的平分。染色体的结构和组成染色体的结构和组成单倍体细菌单倍体细胞二倍体细胞基因组与生物体的复杂性基因组与生物体的复杂性Genomesize:thelengthofDNAassociatedwithonehaploidcomplementofchromosomesGenenumber:thenumberofgenesincludedinagenomeGenedensity:theaveragenumberofgenesperMbofgenomicDNA基因组(Genome)是指生物体的单倍体细胞中的所有DNA。原核真核原生动物无脊椎动物脊椎动物原核生物(prokaryote)染色体的组成一般只有一条大染色体且大都带有单拷贝基因除少数基因外(如rRNA基因)是以多拷贝形式存在。整个染色体DNA几乎全部由功能基因和调控序列所组成。几乎每个基因序列都与它所编码蛋白质序列呈线性对应关系。核外DNA的种类核外DNA的种类核外染色体真核生物的“质粒”原核生物的质粒线粒体细胞质基因(质体)叶绿体酵母菌的m质粒F因子R因子Col质粒Ti质粒巨大质粒降解性质粒原核生物的质粒(plasmid)大肠杆菌质粒DNA原核生物的质粒(plasmid)定义:是一类小型闭合环状核外双螺旋DNA分子能独立于细胞核进行自主复制。上面携带有数个到数十个甚至上百个基因。现在习惯上用来专指细菌、酵母菌和放线菌等生物中染色体以外的DNA分子。在基因工程中质粒常被用做基因的载体。许多细菌除了染色体外还有大量很小的环状DNA分子,这就是质粒(plasmid)。真核生物染色体的组成真核生物染色体的组成真核生物染色体中DNA相对分子质量一般大大超过原核生物并结合有大量的蛋白质结构非常复杂。其具体组成成分为:蛋白质、DNA和RNA。在真核细胞染色体中DNA与蛋白质完全融合在一起其蛋白质与相应DNA的质量之比约为:。这些蛋白质在维持染色体结构中起着重要作用。{DNA蛋白质染色体RNA(尚未完成转录而仍与模板DNA相连接的其含量不到DNA的)同一物种内每条染色体所带DNA的量是一定的但不同染色体或不同物种之间变化很大。组蛋白是染色体的结构蛋白:有H、HA、HB、H及H五种与DNA共同组成核小体。、蛋白质组蛋白的一般特性:进化上的保守性不同种生物组蛋白的氨基酸组成是十分相似的。对稳定真核生物的染色体结构起着重要的作用。无组织特异性肽链氨基酸分布的不对称性碱性氨基酸集中分布在N端大部分疏水基团都分布在C端。H组蛋白的特殊性:富含赖氨酸()组蛋白的可修饰性包括甲基化、乙基化、磷酸化等ThecorehistonesshareacommonstructuralfoldThecorehistonesshareacommonstructuralfold组蛋白的修饰(Histonemodification)组蛋白的修饰(Histonemodification)核心组蛋白N端尾部在核小体结构、DNA蛋白质相互作用中的活跃作用某些氨基酸残基可被修饰如乙酰化、甲基化、磷酸化、泛素化etcP:磷酸化Me:甲基化Ac:乙酰化S:丝氨酸K:赖氨酸•乙酰化/去乙酰化修饰影响染色质结构和基因活化•高乙酰化:转录活化•低乙酰化:转录抑制。非组蛋白非组蛋白非组蛋白约为组蛋白总量的~可能有~种(常见的有~种)。主要包括酶类(RNA聚合酶)、与细胞分裂有关的蛋白。也可能是染色质的结构部分。HMG蛋白(Highmobilitygroupprotein)能与DNA结合但不牢固也能与H作用可能与DNA的超螺旋结构有关。DNA结合蛋白相对分子量较低占非组蛋白的%染色质的%可能与DNA的复制、转录、修复和重组有关。、DNA、DNA)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nm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℃■复性(Renaturation)热变性的DNA缓慢冷却单链恢复成双链。■减色效应(Hypochromaticeffect)随着DNA的复性nm紫外线吸收值降低的现象。)C值反常现象(Cvalueparadox)C值是一种生物的单倍体基因组DNA的总量。C值矛盾一般情况真核生物C值是随着生物进化而增加高等生物的C值一般大于低等生物。(下页左图)进一步研究发现某些两栖类C值大于哺乳动物而且在两栖类中C值变化也很大可相差倍。(下页右图)真核细胞基因组的最大特点是它含有大量的重复序列而且功能DNA序列大多被不编码蛋白质的非功能DNA所隔开。C值往往与种系进化的复杂程度不一某些低等生物却具有较大的C值。这就是著名的“C值反常现象”。由此推断许多DNA序列不编码蛋白质是无生理功能的。真核细胞DNA序列可被分为类真核细胞DNA序列可被分为类蛋白质编码区域只占人类基因组非常小的部分蛋白质编码区域只占人类基因组非常小的部分ProportionoffunctionalelementswithingenomesProportionoffunctionalelementswithingenomes肺鱼•人和黑猩猩的基因差别为‰来源于非编码RNA。•人和鼠的蛋白质编码基因是共同的。•人个体间单倍体基因组的碱基差异万个其中万个()出现在蛋白质编码基因中且绝大多数存在于非编码RNA。ThemajordifferencesamongdifferentorganismsarenoncodingRNAs人类基因组绝大部分都被转录成RNA细胞内非编码RNA的数量是编码RNA的上百倍。这促使许多科学家认为生物体复杂性被隐藏在它们所输出的非编码RNA内而非编码序列内。m长的DNA存在于μm的核内?DNA分子有多长?~mDNA分子存在于哪个细胞器里面?细胞核真核细胞染色体的DNA如图所示经过四级压缩长度压缩将近倍。四级分别为:核小体螺线管超螺旋圆筒染色单体真核细胞染色体的结构电镜观察电镜观察未经处理的染色质自然结构:nm纤丝盐溶液处理后解聚的染色质:nm串珠状染色质核酸酶消化部分酶解去除组蛋白DNA片段琼脂糖凝胶电泳分析去除组蛋白琼脂糖凝胶电泳分析电子显微镜观察X射线晶体衍射核小体D结构X射线晶体衍射核小体D结构核小体是由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分子盘绕在外圈(bp)而H则在核小体的外面。每个核小体只有一个H。核小体组成念珠状结构直径为nm。核小体螺线管是由nm染色质细丝盘绕形成的螺旋管状细丝表现为nm纤维。螺线管每一螺旋包含个核小体压缩比为。这种螺线管是分裂间期和分裂前期染色体的基本组分。螺线管中期染色质是一细长、中空的圆筒直径nm由nm的螺线管缠绕而成压缩比为。超螺旋圆筒染色单体染色单体由超螺旋圆筒再压缩倍而成。染色体形成过程中长度与宽度的变化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基因组很小大多只有一条染色体结构简炼存在转录单元(transcriptionaloperon)多顺反子(polycistron)有重叠基因(年Sanger发现):同一段DNA能携带两种不同蛋白质的信息。、原核生物基因组结构特点(P)转录单位多顺反子mRNA莲人在绿杨津采一玉漱声歌新阙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。病毒ΦXDNA本身只有(×)个核苷酸Aa若每个Aa的平均分子量DaDa。ΦX感染寄主后共合成个蛋白质分子量约×,个核苷酸基因内基因部分重叠基因一个碱基重叠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、真核生物基因组结构特点(P)、真核生物基因组结构特点(P)•真核基因组庞大一般都远大于原核生物的基因组。•真核基因组存在大量的重复序列。•真核基因组的大部分为非编码序列(>%)是真核生物与细菌和病毒之间最主要的区别。•真核基因组的转录产物为单顺反子。•真核基因是断裂基因有内含子结构。•真核基因组存在大量的顺式作用元件(启动子、增强子、沉默子)。•真核基因组中存在大量的DNA多态性:单核苷酸多态性和串连重复序列多态性。•真核基因组具有端粒(telomere)结构。保护线性DNA的完整复制、保护染色体末端和决定细胞的寿命等功能。内含子(Intron)是一个基因中非编码DNA片段它分开相邻的外显子。DNA上的内含子会被转录到前体RNA中但RNA上的内含子会在RNA离开细胞核进行翻译前被剪除。外显子(Exon)是真核生物基因的一部分它在成熟mRNA剪接(Splicing)后仍会被保存下来。所有的外显子一同组成了遗传信息并可在蛋白质生物合成过程中被表达为蛋白质。人类染色体端粒DNA的荧光原位杂交照片DNA的结构DNA的结构)概念指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DNA一级结构的表示法DNA一级结构的表示法´ACTGCATAGCTCGA´结构式线条式字母式、DNA的二级结构、DNA的二级结构)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。DNA空间结构特点:DNA空间结构特点:●DNA分子由两条互相平行的脱氧核苷酸长链盘绕而成。●脱氧核糖和磷酸交替连接排在外侧构成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:TC:G)。由于碱基可以任何顺序排列构成了DNA分子的多样性。绕DNA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。)二级结构分类:右手螺旋:ADNABDNA左手螺旋:ZDNAABZ、DNA的高级结构、DNA的高级结构)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。)主要形式:超螺旋结构(正超螺旋和负超螺旋)PP双螺旋DNA的松开导致负超螺旋而拧紧则导致正超螺旋。线状DNA形成的超螺旋线状DNA形成的超螺旋环状DNA形成的超螺旋环状DNA形成的超螺旋SummarySummary遗传物质的主要载体是染色体。染色体的主要成分:DNA和蛋白质(组蛋白、非组蛋白)。Nucleosome(核小体)是染色质的基本结构单位。DNA的结构一级结构:种核苷酸的连接及其排列顺序。二级结构:反向平行双螺旋。三级结构:超螺旋。DNA的复制DNA的复制KeyTermsKeyTerms复制子(Replicon)复制叉(Replicationfork)DNA的半保留复制(Semiconservativereplication)DNA的半不连续复制(semidiscontinuousreplication)冈崎片断(Okazakifragment)DNA聚合酶(DNApolymerase)DNA的半保留复制SemiconservativemechanismDNA的半保留复制SemiconservativemechanismNlabelingexperiment年Meselson(梅塞尔森)和Stahl(斯特尔)研究了经N标记个世代的大肠杆菌DNA,首次证明了DNA的半保留复制。DNA的半保留复制保证了DNA在代谢上的稳定性与DNA的遗传功能相符合。定义:DNA在复制过程中每条链分别作为模板合成新链产生互补的两条链。这样新形成的两个DNA分子与原来DNA分子的碱基顺序完全一样。因此每个子代分子的一条链来自亲代DNA另一条链则是新合成的这种复制方式被称为DNA的半保留复制(p)。复制的起点、方向和速度复制的起点、方向和速度DNA的复制有特定的起始位点叫做复制起始点。ori(或o)富含A、T的区段。从复制原点到终点组成一个复制单位叫复制子。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。复制时复制叉从复制起点开始沿着DNA链连续移动起始点可以启动单向复制或者双向复制。这取决于复制起点形成一个复制叉还是两个复制叉。如右图:In,JohnCairns(凯恩斯)’Technique:GrewEcoliinHthymidineWaitedtillcellswereinthemiddleofreplicationLysedthecellsverygentlySpreadthelysateonanEMgridExposedthegridtoXrayfilmforTWOmonthsReplicationoftheEcolichromosomeWhatCairns’experimentshowed?WhatCairns’experimentshowed?EcolihasacircularchromosomeEcolihasasingleoriginofreplicationInEcoli,replicationandunwindingaresimultaneousWhatCairnsdidnotshow?WhatCairnsdidnotshow?IsreplicationUNIdirectionalorBIdirectional细菌、病毒和线粒体的DNA分子都是作为单个复制子完成复制的真核生物基因组可以同时在多个复制起点上进行复制也就是说它们的基因组包含有多个复制子。总结复制的模式单起点、单方向多起点、单方向单起点、双方向多起点、双方向复制的几种主要方式线性DNA双链的复制环状DNA双链的复制复制的几种主要方式线性DNA双链的复制复制能在新合成链的`端结束它如何在`端启动呢?()通过将线性复制子转变为环状或多聚分子()某种蛋白质介入而在真正的末端启动复制()末端长度可变端粒()DNA末端形成特殊结构θ复制滚环复制D环复制线性DNA双链的复制()θ复制replicationbyθstructure()θ复制replicationbyθstructureφX噬菌体由一个单链环状DNA组成这条链称为正()链合成的互补链称为负(一)链。双链体的复制以滚环复制方式进行。滚环复制replicationbyrollingcyclesstructure()D环复制Replicationbydisplacementloopstructure原核、真核生物DNA复制特点(p)原核、真核生物DNA复制特点(p)原核生物DNA复制的特点DNASynthesisDNASynthesis由于DNA双螺旋的两条链是反向平行的因此两个模板极性不同。所有已知DNA聚合酶的合成方向都是’→’为了解释DNA的等速复制现象,日本学者冈崎(Okazaki)等提出了DNA的半不连续复制模型(semidiscontinuousreplication)半不连续复制Semidiscontinuousreplication冈崎片段Okazakifragment半不连续复制Semidiscontinuousreplication冈崎片段OkazakifragmentLeadingstrandLaggingstrandReplicationfork前导链的连续复制和滞后链的不连续复制在生物界是有普遍性的因而称之为DNA的半不连续复制。、用H脱氧胸苷短时间标记后提取DNA得到不少平均长度为kbDNA片段。、用DNA连接酶温度敏感突变株进行实验在连接酶不起作用的温度下有大量小片段累积说明复制过程中至少有一条链首先合成较短的片段然后再生成大分子DNA。HThymidinepulsechaselabelingandalkalinesucrosegradient:discoveryofsemidiscontinousreplicationTheshortdiscontinuoussegmentsarecalledOkazakiFragmentsInbacteriatheyareapproximatelyntinlengthineukaryotestheyareapproximatelyntinlengthDNA复制的体系DNA复制的体系亲代DNA分子为模板四种脱氧三磷酸核苷(dNTP)为底物提供’OH末端的引物多种酶及蛋白质DNA拓扑异构酶、DNA解链酶、单链结合蛋白、引物酶、DNA聚合酶、RNA酶以及DNA连接酶等DNA复制的基本过程DNA复制的基本过程复制的起始(initiation)DNA链的延伸(elongation)复制的终止(termination)复制起始原点DNA双螺旋的解旋复制的引发DNA复制的起始大肠杆菌(Ecoli)的OriC复制原点大肠杆菌(Ecoli)的OriC复制原点大肠杆菌基因组的复制原点位于天冬酰胺合酶和ATP合酶操纵子之间全长bp,称为oriC。参与DNA复制起始和引发的蛋白质参与DNA复制起始和引发的蛋白质DNA解旋酶(DNAhelicase)催化DNA双链的解链过程。单链DNA结合蛋白(singlestrandDNAbindingprotein):以四聚体形式存在于复制叉处只保持单链的存在并不能起解链作用。DNA拓扑异构酶(DNAtopoisomerase)消除DNA双链的超螺旋堆积。引物酶(primase)合成一小段RNA引物为DNA新链的合成提供’OH末端。DNA双螺旋的解旋DNAhelicasesseparatethetwostrandsofthedoublehelixDNABindingofSSBtoDNAinhibitstheformationofintramolecularbasepairsDNADNA双螺旋的解旋ActionoftopoisomeraseatthereplicationforkTopoisomeraserapidlyremovethepositivesupercoilsaccumulateinfrontofthereplicationforkDNA聚合酶只能延长已存在的DNA链而不能从头合成DNA链那么新DNA的复制是怎样开始的呢?DNApolymeraserequiresa’OHendtoinitiatereplicationThe’OHendiscalledaprimer由引发酶DnaG(一种RNA聚合酶)在DNA模板上合成一段RNA引物Aprimerisashortsequence(oftenofRNA)thatispairedwithonestrandofDNAandprovidesafree’OHendatwhichaDNApolymerasestartssynthesisofadeoxyribonucleotidechainTheprimaseisatypeofRNApolymerasethatsynthesizesshortsegmentsofRNAthatwillbeusedasprimersforDNAreplication由大肠杆菌oriC复制起始点处引发的DNA复制过程由大肠杆菌oriC复制起始点处引发的DNA复制过程在Hu蛋白和ATP的共同作用下DnaA复制起始复合物使xbp直接重复序列变形形成开链。DnaB(解链酶)六体分别与单链DNA相结合(需要DnaC的帮助)进一步解开DNA双链。与引物结合起始DNA复制。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。DNA链的延伸DNA链的延伸需要的蛋白质:DNA聚合酶滑动夹(SlidingDNAclamp)RNA酶(RNaseH等)在复制完成后切除RNA引物。DNA连接酶(DNAligase)通过生成’’磷酸二酯键连接两条DNA链。DNApolymeraseuseasingleactivesitetocatalyzeDNAsynthesisDNApolymeraseuseasingleactivesitetocatalyzeDNAsynthesisDNApolymeraseboundtoaprimer:templatejunctionpalmProcessivity(持续合成能力)Afew~,DNApolymerasessynthesisDNAinaprocessivemannerStructureofaslidingDNAclampStructureofaslidingDNAclampSlidingDNAclampsencirclethenewlyreplicatedDNAproducedbyanassociatedDNApolymeraseSlidingclampsdramaticallyincreaseDNApolymeraseprocessivity(持续合成能力)SlidingclampsdramaticallyincreaseDNApolymeraseprocessivity(持续合成能力)ThecompositionoftheDNAPolIIIholoenzymeThecompositionoftheDNAPolIIIholoenzymeThreeenzymes:•TwocopiesoftheDNAPolIIIcoreenzyme•OnecopyoftheγcomplexThe“trombone(长号)”modelforcoordinatingreplicationbytwoDNApolymeraseattheEcolireplicationforkThe“trombone(长号)”modelforcoordinatingreplicationbytwoDNApolymeraseattheEcolireplicationforkStepsinthesynthesisofthelaggingstrand后随链合成步骤RemovalofRNAprimersfromnewlysynthesizedDNARemovalofRNAprimersfromnewlysynthesizedDNARNAseH(RNA酶)removesalloftheRNAprimerexcepttheribonucleotidedirectlylinkedtotheDNAendAnexonuclease(核酸外切酶)removesthefinalribonucleotideDNApolymerase(DNA聚合酶)fillsthegap,leavingaabreakinthebackbonebetweenthe’OHand’phosphateoftherepairedstrandDNAligase(DNA连接酶)repairsthis“nick”当复制叉前移遇到bp重复性终止子序列(Ter)时TerTus复合物能使DnaB不再将DNA解链阻挡复制叉的继续前移等到相反方向的复制叉到达后在DNA拓扑异构酶IV的作用下使复制叉解体释放子链DNA。复制的终止现已知大肠杆菌存在DNA聚合酶I、II、III、IV和V。DNA聚合酶I非主要聚合酶可确保DNA合成的准确性去除冈崎片段‘端RNA引物使冈崎片段缺口消失。DNA聚合酶II主要生理功能为修复DNA。DNA聚合酶III为主导聚合酶。DNA聚合酶IV和V主要在SOS修复中起作用。原核生物DNA聚合酶大肠杆菌三种DNA聚合酶特性比较大肠杆菌三种DNA聚合酶特性比较DNAPolymeraseIIIDNAPolymeraseIIITheholoenzymeconsistsof:Thecoreenzyme–α,ε,θTheslidingclamp–βTheclamploadercomplex–γ,χkai,δ,δ’,ψpsaiAprocessivityswitch–τtauDNA聚合酶IIIDNA聚合酶I、II、III(aproofreadingactivity)DNA聚合酶(去除冈崎片段)DNA聚合酶的共同点:DNA聚合酶的共同点:、都以dNTP为底物。、都需要Mg激活。、聚合时必须有模板链和具有’OH末端的引物链。、链的延伸都方向为'→'。真核生物DNA复制的特点真核生物每条染色体上可以有多个复制起点。真核生物DNA在完成复制前不能开始新的复制而原核生物则可以连续开始新的DNA复制一个复制单元多个复制叉。DNA复制只在S期进行。复制子相对较小为kb。复制起点为自主复制序列(ARS)。复制叉移动速度慢仅bps不到大肠杆菌的。真核生物DNA聚合酶有种以上其中主要有种DNA聚合酶分别称为DNA聚合酶α、β、γ、δ和ε。真核生物DNA的复制子被称为ARS(autonomouslyreplicatingsequences)长约bp左右包括数个复制起始必需的保守区。真核生物DNA的复制子被称为ARS(autonomouslyreplicatingsequences)长约bp左右包括数个复制起始必需的保守区。真核生物DNA复制的起始需要起始点识别复合物(originrecognitioncomplexORC)参与ORC结合于ARS它是由种蛋白质组成的启动复合物。真核生物DNA聚合酶的特性比较真核生物DNA聚合酶的特性比较核苷切除以及碱基的切除修复原核细胞内复制叉的多少决定了复制起始频率的高低复制起始频率的直接调控因子是蛋白质和RNA。DNA复制的调控:真核细胞DNA的复制调控。其有个水平的调控。细胞生活周期水平的调控。也称限制点调控即决定细胞停留在G还是进入S期。染色体水平调控。决定不同染色体或同一染色体不同部位的复制子按一定顺序在S期进行复制。复制子水平调控。决定复制的起始与否这种调控从单细胞生物到高等生物是高度保守的。细胞周期第二章染色体与DNA第二章染色体与DNA染色体DNA的结构DNA的复制DNA的修复DNA的转座第五节DNA的修复第五节DNA的修复由于染色体DNA在生命过程中占有至高无上的地位DNA的复制的准确性以及DNA日常保养中的损伤修复就有着特别重要的意义。下表是大肠杆菌中的DNA修复系统:、错配修复、错配修复一旦在DNA复制过程中发生错配细胞能够通过准确的错配修复系统识别新合成链中的错配并加以校正DNA子链中的错配几乎完全能被修正。该系统对DNA复制忠实性有很大的贡献。根据母链甲基化原则找出错配碱基的示意图根据母链甲基化原则找出错配碱基的示意图发现错配碱基在水解ATP的作用下MutSMutL与碱基错配点的DNA双链结合MutSMutL在DNA双链上移动发现甲基化DNA后由MutH切开非甲基化的子链Dam甲基化酶使母链位于’GATC序列中腺甘酸甲基化甲基化紧随在DNA复制之后进行错配修复甲基化指导的错配修复示意图甲基化指导的错配修复示意图错配碱基位于切口’下游端错配碱基位于切口’上游端××碱基切除修复核苷酸切除修复切除修复碱基切除修复碱基切除修复一些碱基在自发或诱发下会发生脱酰胺然后改变配对性质造成氨基转换突变(p)胞嘧啶(C)去氨基生成尿嘧啶(U)糖甘水解酶识别改变了的碱基把碱基从Nβ糖苷键处切下来在DNA链上形成去嘌呤或去嘧啶位点统称为AP位点。由AP磷酸内切酶将受损核甘酸的糖甘磷酸键切开×。DNA连接酶连接利用DNA聚合酶I切除损伤部位补上核苷酸核苷酸切除修复核苷酸切除修复DNA切割酶切割移去个核苷酸(原核)或个核苷酸(真核)的单链DNA再由DNA聚合酶和DNA连接酶修复DNA链识别损伤部位损伤的两边切除几个核苷酸DNA聚合酶以母链为模板复制合成新子链DNA连接酶将切口补平重组修复又被称为“复制后修复”修复的对象是子代DNA。损伤的DNA先进行复制在新合成链中留下一个对应于损伤序列的缺口通过DNA重组从同源的DNA母链上将相应的核苷酸序列片段移至子链缺口处。DNA聚合酶填补缺损。模板上的伤疤始终留着。只能随着重组修复次数↑伤疤占的比例↓。DNA的直接修复DNA的直接修复在DNA光解酶的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是把损伤的碱基回复到原来状态的一种修复SOS反应SOS反应SOS反应是细胞DNA受到损伤或复制系统受到抑制的紧急状况下细胞为求生存而产生的一种应急措施。SOS反应广泛存在于原核和真核生物中可产生两方面的作用:DNA的修复、DNA的变异。SOS与细胞癌变有关。第二章染色体与DNA第二章染色体与DNA染色体DNA的结构DNA的复制DNA的修复DNA的转座五、DNA的转座五、DNA的转座基本概念:转座子最先由BarbaraMcClintock于世纪年代在玉米遗传学研究时发现的。转座子(transposon或transposableelement)是基因组内相对独立的、可移动序列它们不必借用噬菌体或质粒的形式就可以从基因组的一个座位直接转移到另一个座位这个过程称为转座(transposition)。“转座”这一命名不准确在转座过程中可移位因子的一个拷贝常留在原来的位置上在新位点上出现的是它的拷贝。DNA的转座(移位):由可移位因子介导的遗传物质重排现象。转座子(transposon,Tn)是存在于染色体DNA上可自主复制和移位的基本单位。pastnow转座子存在于所有生物体内人类基因组中有约以上的序列为转座子序列其中大部分与疾病有关。转座子分为两大类:转座子的分类和结构特征插入序列(insertionalsequence,IS)复合型转座子(compositetransposon)最简单的转座子不含任何宿主基因。它们是细菌染色体或质粒DNA的正常组成部分。一个细菌细胞常带有少于个IS序列。转座子常被定位到特定的基因造成该基因突变。插入序列(IS因子)IS因子的特征:IS因子的特征:很小的DNA片段末端具有倒置重复序列复制宿主靶位点DNA(bp)可独立存在带有介导自身移动的蛋白可作为其他转座子的组成部分特征:复合型转座子两翼往往是两个相同或高度同源的IS序列。IS序列插到功能基因的两端就可能产生复合型转座子。复合型转座子是一类带有某些抗药性基因(或其它宿主基因)的转座子。复合型转座子复合型转座子还有一类无IS序列、体积庞大的的转座子(bp以上)TnA家族。TnA特征:携带个基因其中一个为编码β内酰胺酶基因(AmpR)两翼都有bp的倒置重复序列(IR)限制性内切酶在靶DNA上制造一个交错的切口转座子与突出的单链末端相连接修补缺刻形成直接重复序列。转座作用的机制转座可分为复制型和非复制型两大类复制型转座(replicativetransposition)作为自身移动的一个部分转座子被复制一个拷贝仍然保留在原来的位置上而另一个则插入到一个新的部位转座元件作为一个物理实体直接由一个部位转移到另一个部位。非复制型转座本章重点本章重点第一节染色体第二节DNA的结构第三节DNA的复制第四节原核生物和真核生物DNA复制特点第五节DNA的修复第六节DNA的转座复习题复习题证明DNA是遗传物质的两个关键性实验是:肺炎链球菌在老鼠体内的毒性和T噬菌体感染大肠杆菌。这两个实验中主要的论点证据是:()(a)从被感染的生物体内重新分离得到DNA作为疾病的致病剂(b)DNA突变导致毒性丧失(c)生物体吸收的外源DNA(而并非蛋白质)改变了其遗传潜能(d)DNA是不能在生物体间转移的因此它一定是一种非常保守的分子C年Watson和Crick提出:()(a)多核苷酸DNA链通过氢键连接成一个双螺旋(b)DNA的复制是半保留的常常形成亲本子代双螺旋杂合链(c)三个连续的核苷酸代表一个遗传密码(d)遗传物质通常是DNA而非RNAa下列哪一种蛋白不是组蛋白的成分()(a)H(b)HA、HB(c)H、H(d)HdDNA的二级结构指:()(a)是指种核苷酸的连接及其排列顺序表示了该DNA分子的化学构成(b)是指DNA双螺旋进一步扭曲盘绕所形成的特定空间结构(c)是指两条多核苷酸链反向平行盘绕所生成的双螺旋结构。CDNA复制的特点()。A半不连续复制B半保留复制C都是等点开始、两条链均连续复制D有DNA指导的DNA聚合酶参加BDNA复制时在前导链上DNA沿’’方向合成在滞后链上则沿’’方向合成。()、核小体是由HA、HB、H、H各两个分子生成的()和由大约bpDNA组成的。八聚体在中间DNA分子盘绕在外而()则在核小体的外面。八聚体H×

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