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第二章 染色体与DNA(下).ppt

第二章 染色体与DNA(下)

15*******39@sina.cn
2013-03-28 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DNA(下)ppt》,可适用于人文社科领域

第三章原核生物和真核生物的染色体DNAmoleculesarethelargestmacromoleculesinthecellandarecommonlypackagedintostructurescalled“chromosomes”,mostbacteriaviruseshaveasinglechromosomewhereasEukaryoticcellsusuallycontainmany(一)概述任何一条染色体上都带有许多基因例如:一条高等生物的染色体上可能带有成千上万个基因。如果设想将人体细胞中的DNA分子绕地球一周那么每个碱基大约只占-厘米而一个-kb的基因只相当于地球上一条数十米长数厘米宽的线段!(二)概念介绍染色质: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。AhighlyorganizedcomplexofDNAandprotein(nucleoproteincomplex),whichmakesuptheeukaryoticchromosomes(染色体)>ofthemassisprotein(三)Chromatin(染色质)ChromatinStructure(染色质结构)染色质和核小体现象:染色质DNA的Tm值比自由DNA高在染色质状态下由DNA聚合酶和RNA聚合酶催化的DNA复制和转录活性大大低于在自由DNA中的反应DNA酶I(DNaseI)对染色质DNA的消化远远慢于对纯DNA的作用。染色质的电子显微镜图显示出由核小体组成的念珠状结构可以看到由一条细丝连接着的一连串直径为nm的球状体。推论:染色质中DNA极可能与蛋白质分子相互作用。串珠模型核小体核心颗粒连接区核小体核小体(nucleosome)核小体(nucleosome)Nucleosome、chromosome、genome中科院年硕士学位研究生入学分子遗传学试题定义:用于包装染色质的结构单位是由DNA链和组蛋白构成的。组蛋白是与DNA相互作用的一类碱性蛋白质的总称包括H、HA、HB、H和H。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分子盘绕圈而H则在核小体的外面。每个核小体只有一个H。组蛋白和核小体中国科学院上海生化与细胞所年招收硕士研究生分子遗传学入学考试:简述真核细胞内核小体与核小体核心颗粒的结构。Solvingthepackingproblem:ThelengthofachromosomalDNAcanbeuptoseveralcentimeters(cm),butthethediameterofnucleusisaboutμm(aboutfold)染色质染色体双链DNA螺线管结构超级螺线管结构染色体结构染色质压缩形成染色体染色体DNA的念珠状结构螺线管结构的横切面在核小体中DNA盘绕组蛋白八聚体核心从而使分子收缩成bpDNA的长度约为nm却被压缩在nm的核小体中。如:人中期染色体中含×碱基对其理论长度应是cm这么长的DNA被包含在个μm长的圆柱体(染色体)中其压缩比约为。染色体中的蛋白质组蛋白和非组蛋白组蛋白是染色体的结构蛋白它与DNA组成核小体。通常可以用molLNaCl或molL的HClHSO处理使组蛋白与DNA分开。Fourfamiliesofcorehistone:HA,HB,HandH,andanadditionalhistoneHSmallMolecularweight,kDaforcorehistonesandkDaforH这些组蛋白都含有大量的赖氨酸和精氨酸其中H、H富含精氨酸H富含赖氨酸HA、HB介于两者之间能够与DNA紧密结合。组蛋白(Histones)简介组蛋白的特点组蛋白的特点■无组织特异性■肽链氨基酸分布的不对称性■H组蛋白的特殊性■组蛋白的可修饰性组蛋白无组织特异性:到目前为止仅发现鸟类、鱼类及两栖类红细胞染色体不含H而带有H鱼类精细胞染色体的组蛋白是鱼精蛋白。肽链上氨基酸分布的不对称性:碱性氨基酸集中分布在N端的半条链上。例如N端的半条链上净电荷为C端只有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()组蛋白在进化上的极端保守性:保守程度:HHA、HBH、H例如:牛、猪、大鼠的H氨基酸序列完全相同。上海生化所分子遗传学年试题:在真核生物核内。五种组蛋白(HHAHBH和H)在进化过程中H极为保守HA最不保守()组蛋白的变体和修饰Shorttermchangesinchromosomepackingmodulatedbychemicalmodificationofhistoneproteins简述真核生物染色体上组蛋白的种类组蛋白修饰的种类及其生物学意义。中国科学院年硕士研究生入学《生物化学与分子生物学》试题修饰作用在细胞周期特定时间可发生包括甲基化、乙酰化、磷酸化和ADP核糖基化等。H、H修饰作用较普遍HB有乙酰化作用、H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白所携带的正电荷。组蛋白修饰的意义:组蛋白修饰的意义:一、改变染色体的结构直接影响转录活性二、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。Forexample:Activelytranscribedchromatin:viaacetylation(乙酰化)oflysineresiduesintheNterminalregionsofthecorehistonesCondensation(浓缩)ofchromosomesatmitosis:bythephosphorylation(磷酸化)ofhistoneHH的特性与作用:kDa,Locatedoutsideofnucleosomecore,bindstoDNAmorelooselyLessconservedinitssequenceStabilizethepointatwhichDNAentersandleavesthenucleosomecoreCtailofH:stabilizetheDNAbetweenthenucleosomecoresLinkerDNA~bp之间averagebp“Beadsonastring”structureNucleosomeHistoneHNucleosomeDNA:CoreDNAlinkerDNA共约bp非组蛋白是指细胞核中组蛋白以外的酸性蛋白质。非组蛋白的定义及特点非组蛋白的组织专一性和种属专一性较差。非组蛋白具有多样性。非组蛋白的量大约是组蛋白的~但它的种类却很多约在种之间其中常见的有种。非组蛋白不仅包括以DNA作为底物的酶,也包括作用于组蛋白的一些酶,如组蛋白甲基化酶。此外还包括DNA结合蛋白、组蛋白结合蛋白和调节蛋白。常见的非组蛋白举例:HMG蛋白(highmobilitygroupprotein)。这是一类能用低盐(molLNaCl)溶液抽提、能溶于的三氯乙酸、相对分子质量较低的非组蛋白相对分子质量都在×以下。HMG蛋白的C端含酸性氨基酸可与核小体核心组蛋白的碱性区域相结合。HMG蛋白的N端的区域氨基酸序列与H和H的C端十分相似而HMG在核小体上位置与H相近所以HMG蛋白可以竞争性的取代H或H使核小体变的松散成为具有转录活性的状态。小结小结非组蛋白核小体(四)Structureandfunctionofgenome(四)StructureandfunctionofgenomeGenomes(基因组):一个细胞中的全部基因序列及其间隔序列统称为基因组。不同区域功能不同:编码蛋白质的结构基因、复制及转录的调控信号。原核生物基因组原核生物基因组结构简炼:非常小的一部分不转录且不转录DNA序列通常是控制基因表达序列原核染色体(Prokaryoticchromosome)●基因组很小大多只有一条染色体通常是密闭环状的●含有类核即骨架区●DNA与膜相连●没有明显的细胞周期●存在多顺反子转录单元(polycistrontrnascriptionaloperon)●存在重叠基因原核生物基因组结构特点SupercoileddomainNonsupercoileddomainProteinmembranecoreorscaffoldDomainLoopBasicproteinSupercoiledDNAMemberbindingproteinsDNAdomainsloops电子显微镜下可以看到每个Ecoli的染色体含有个域或环,每个环含kb环的末端与染色体中心的高密度区(scaffold)骨架区相连。环结构是动态还是静态的呢why●原核生物往往含有重叠基因(Sanger发现)基因内基因部分重叠基因一个碱基重叠TAATG真核生物基因组真核生物基因组人类染色体核型Eukaryoticchromosome(真核染色体)MitoticchromosomeDEukaryoticChromosomalStructure纺锤体着丝粒端粒Heterochromatin(异染色质)Euchromatin(常染色质)染色质分类Heterochromatin(异染色质)HighlycondensedTranscriptionallyinactiveEgXchromosomeinmammalsTelomereEuchromatin(常染色质):chromatinotherthanheterochromatinMorediffusedandnotvisibleTheregionwheretranscriptiontakesplace真核基因组结构特点真核基因组结构特点真核基因组结构庞大×bp、染色质、核膜单顺反子基因不连续性断裂基因(interruptedgene)、内含子(intron)、外显子(exon)非编码区较多多于编码序列(:)含有大量重复序列原核生物与真核生物基因组比较原核生物的基因组比较小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。上海第二军医大硕士研究生入学考试试题:基因组的特点(真核、原核比较)ViralDNAmoleculesarerelativelysmallHIV=ntRNAQβ=ntBactariaDNAistimeslengththanviralEcolidoublestrandedisbp真核基因组基因组大往往具有多条染色体其中基因密度明显低于原核生物和病毒。如:果蝇带有倍于EColi的DNA,人类带有倍于EColi的DNA人DNA中平均每毫米只带有个基因,而EColi中基因密度每毫米DNA带有个基因!(五)基因组的遗传复杂性(thegeneticcomplexityofgenome)C值(C-value):即一种生物的单倍体基因组的DNA总量。它是每一种活生物的一个性质。C值大小有着巨大差异。小到象支原体那样的不足bp大到一些植物及两栖类的bp。注:图中阴影部分代表各门物种的DNA含量值。C值矛盾Cvalueparadox(C值矛盾):基因组大小生物结构或组成的复杂度之间的矛盾。简述DNA的C值以及C值矛盾(CValueparadox)中科院上海生化所年上海第二军医大:C值矛盾SummaryProkaryoticchromosome:closedcircularDNA,domainsloops,negativelysupercoiled染色体的构成:Histones(HA,HB,H,H)bpDNA>NucleosomesH>chromatosomeLinkerDNA>beadsonstring>nmfiber>fiberloopnuclearmatrix>highlyorderedchromatin>solenoid>supersolenoid>染色体Eukaryoticchromosomestructure:centromere,kinetochore,telomere,heterooreuchromatinGenomecomplexity:noncodingDNA,uniquesequence,repetitiveDNA,satelliteDNA染色体是不是DNA的高级结构?原核生物基因组与真核生物基因组有什么区别?染色质与染色体的区别?染色体中的蛋白分几种?各有什么特点?着丝粒与端粒的作用。染色体中的核酸序列分几类?C值矛盾?

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