(完整版)分子生物学课件重点整理朱玉贤.pdf

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1、欢迎您阅读并下载本文档，本文档来源于互联网，如有侵权请联系删除！我们将竭诚为您提供优质的文档！(完整版)分子生物学课件重点整理 朱玉贤 1 第二章 染色体与 DNA 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。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。原核生物（prokaryote)：DNA 形成一系列的环状附着在非组蛋白上形成类核。染色体由 DNA 和蛋白质组成。蛋白质由非组蛋

2、白和组蛋白（H1,H2A，H2B,H3，H4）DNA 和组蛋白构成核小体。组蛋白的一般特性：P24 进化上的保守性 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 端的半条链上。组蛋白的可修饰性:甲基化、乙基化、磷酸化及 ADP 核糖基化等。H5 组蛋白的特殊性:富含赖氨酸（24%）(鸟类、鱼类及两栖类红细胞染色体不含H1 而带有 H5)组蛋白的可修饰性 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，即降低组蛋白所携带的正电荷。这些组蛋白修饰的意义:一

3、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。2、DNA 1)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（Hyperchromatic effect)在变性过程中，260nm 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（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 8595 影响因素：G+C 含量，pH 值,离子强度，尿素，甲酰胺等 复性（Renaturati

4、on)热变性的 DNA 缓慢冷却，单链恢复成双链。减色效应（Hypochromatic effect）随着 DNA 的复性，260nm 紫外线吸收值降低的现象。2)C 值反常现象（C-value paradox）C 值是一种生物的单倍体基因组 DNA 的总量。欢迎您阅读并下载本文档，本文档来源于互联网，如有侵权请联系删除！我们将竭诚为您提供优质的文档！(完整版)分子生物学课件重点整理 朱玉贤 2 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,这就是著名的“C 值反常现象。（四）核小体（nucleosome)：用于包装染色质的结

5、构单位，是由 DNA 链缠绕一个组蛋白核（H2A、H2B、H3、H4）2 的八聚体】构成的。1、原核生物基因组结构特点 基因组很小，大多只有一条染色体 结构简炼 存在转录单元(trnascriptional operon)多顺反子（polycistron）重叠基因由基因内基因、部分重叠基因、一个碱基重叠组成。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 单顺反子 基因不连续性 断裂基因(interrupted gene)、内含子(intron）、外显子（exon）非编码区较多 多于编码序列(9:1)含有大量重复序列 不重复序列/单一序列：在基因组中有一个或几个拷贝

6、。真核生物的大多数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：A T 含量很高的简单高度重复序列.1、DNA 的一级结构：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 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、DNA 的二级结构：指两条多核苷酸链

7、反向平行盘绕所产生的双螺旋结构。2）分类：右手螺旋：A-DNA，BDNA 左手螺旋：ZDNA 3、DNA 的高级结构：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）（一)DNA 的半保留复制（seminservative replication）欢迎您阅读并下载本文档，本文档来源于互联网，如有侵权请联系删除！我们将竭诚为您提供优质的文档！(完整版)分子生物学课件重点整理 朱玉贤 3 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

8、种复制方式称半保留复制.3、DNA 半保留复制的生物学意义：DNA 的半保留复制表明 DNA 在代谢上的稳定性，保证亲代的遗传信息稳定地传递给后代。(二）与 DNA 复制有关的物质 1、原料：四种脱氧核苷三磷酸（dATP、dGTP、dCTP、dTTP)2、模板:以 DNA 的两条链为模板链，合成子代 DNA 3、引物:DNA 的合成需要一段 RNA 链作为引物 4、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）。实质是以 DNA 为模板的 RNA 聚合酶。5、DNA 聚合酶:以 DNA 为模板的 DNA 合成酶 以四种脱氧核苷

9、酸三磷酸为底物 反应需要有模板的指导 反应需要有 3 OH 存在 DNA 链的合成方向为 5 3 性质 聚 合 酶 聚 合 酶 聚 合 酶 3 5 外切活性+5 3 外切活性+5 3聚合活性+中+很低+很高 新生链合成 -+聚合酶主要是对 DNA 损伤的修复;以及在 DNA 复制时切除 RNA 引物并填补其留下的空隙。聚合酶修复紫外光引起的 DNA 损伤 聚合酶 DNA 复制的主要聚合酶,还具有 35外切酶的校对功能,提高 DNA 复制的保真性 6、DNA 连接酶（1967 年发现）：若双链 DNA 中一条链有切口，一端是 3-OH，另一端是 5-磷酸基，连接酶可催化这两端形成磷酸二酯键，而使

10、切口连接。但是它不能将两条游离的 DNA 单链连接起来 DNA 连接酶在 DNA 复制、损伤修复、重组等过程中起重要作用 7、DNA 拓扑异构酶(DNA Topisomerase):拓扑异构酶：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：大肠杆菌中的蛋白 拓扑异构酶：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欢迎您阅读并下载本文档，本文档来源于互联网，如有侵权请联系删除！我们将竭诚为您提供优质的文档！(完整版)分子生物学课件重点整理 朱玉贤 4 DNA 分子。同复制有关。例:大肠杆菌中的 DNA 旋转酶 8、DNA 解螺旋酶

11、/解链酶(DNA helicase):通过水解 ATP 获得能量来解开双链 DNA。E.coli 中的 rep 蛋白就是解螺旋酶，还有解螺旋酶 I、II、III。rep 蛋白沿 3 5移动，而解螺旋酶 I、II、III 沿 5 3移动。9、单链结合蛋白(SSBP-single-strand binding protein）:稳定已被解开的 DNA单链，阻止复性和保护单链不被核酸酶降解。（三)DNA 的复制过程（大肠杆菌为例）双链的解开 RNA 引物的合成 DNA 链的延伸 切除 RNA 引物，填补缺口，连接相邻的 DNA 片段 1、双链的解开-ftju 制有特定的起始位点，叫做复制原点。ori

12、(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 双链解开、复制起始 P44 大约 20 个 DnaA 蛋白在 ATP 的作用下与 oriC 处的 4 个 9bp 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 3 个 13bp 直接重复序列变性,形成开链 解链酶六体分别与单链 DNA 相结合(需 DnaC 帮助)，进一步解开 DNA 双链 2、RNA 引物的合成 DnaB 蛋白活化引物合成酶，引发 RNA 引物的合成。引物长度约为

13、几个至 10 个核苷酸，3、DNA 链的延伸 DNA 的半不连续复制（semi-discontinuous replication）：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，故称半不连续复制。在 DNA 复制时,合成方向与复制叉移动的方向一致并连续合成的链为前导链；合成方向与复制叉移动的方向相反,形成许多不连续的片段，最后再连成一条完整的 DNA链为滞后链.在 DNA 复制过程中,前导链能连续合成，而滞后链只能是断续的合成 5 3 的多个短片段，这些不连续的小片段称为冈崎片段。4、切除 RNA 引物，填补缺口，连接相邻的 DNA 片段（复制终止)当复制叉遇到约

14、22 个碱基的重复性终止子序列（Ter)时，Ter-Tus 蛋白复合物能使 DnaB 不再将 DNA 解链，阻挡复制叉继续前移。P47 在 DNA 聚合酶催化下切除 RNA 引物；留下的空隙由 DNA 聚合酶催化合成一段DNA 填补上;在 DNA 连接酶作用下,连接相邻的 DNA 链 欢迎您阅读并下载本文档，本文档来源于互联网，如有侵权请联系删除！我们将竭诚为您提供优质的文档！(完整版)分子生物学课件重点整理 朱玉贤 5（四）复制的几种主要方式 P42 1、双链环状、型复制、双向等速 2、滚环型：（1）模板链和新合成的链分开；（2）不需 RNA 引物，在正链 3OH 上延伸(3）只有一个复制叉

15、；3、D 环复制-单向复制的特殊方式如：动物线粒体 DNA（五）真核生物中 DNA 的复制特点 1、真核生物每条染色体上有多个复制起点,多复制子（约 150bp 左右)；2、复制叉移动的速度较慢（约 50bp秒），仅为原核生物的 110。3、真核生物染色体在全部复制完之前，各个起始点不再重新开始 DNA 复制；真核生物快速生长时，往往采用更多的复制起点。4、真核生物有多种 DNA 聚合酶.5、真核生物 DNA 复制过程中的引物及冈崎片段的长度均小于原核生物.（真核冈崎片段长约 100200bp，原核冈崎片段长约 10002000bp。)（六）原核和真核生物 DNA 的复制特点比较 复制起点（o

16、ri)：原核一个，真核多个；复制子：原核一个，真核多个;复制子长度:原核长；真核短;复制叉：原核多个；真核多个；复制移动速度：原核较快；真核较慢;真核生物染色体在全部完成复制前，各起始点的 DNA 复制不能再开始。而在 快速生长的原核生物中，复制起点上可以连续开始新的 DNA 复制.原核生物染色体的复制与细胞分裂同步，可以多次复制;真核生物染色体的复制发生在 S 期，是细胞分类的特定时期，而且仅此一次。四、DNA 的修复 DNA 修复系统 功能 错配修复 恢复错配 碱基切除修复 切除突变的碱基 核甘酸切除修复 修复被破坏的 DNA DNA 直接修复 SOS 系统 修复嘧啶二体或甲基化DNA D

17、NA 的修复,导致变异 1、错配修复（mismatch repair）Dam 甲基化酶使母链位于 5GATC 序列中腺甘酸甲基化 欢迎您阅读并下载本文档，本文档来源于互联网，如有侵权请联系删除！我们将竭诚为您提供优质的文档！(完整版)分子生物学课件重点整理 朱玉贤 6 甲基化紧随在 DNA 复制之后进行（几秒种后至几分钟内）根据复制叉上 DNA 甲基化程度，切除尚未甲基化的子链上的错配碱基 2、碱基切除修复 excision repair 所有细胞中都带有不同类型、能识别受损核苷酸位点的糖苷水解酶，它能特意切除受损核苷酸上的N-糖苷键，在 DNA 链上形成去嘌呤或去嘧啶位点,统称为 AP位点.

18、一些碱基在自发或诱变下会发生脱酰胺,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 3、核苷酸切除修复 1）通过特异的核酸内切酶识别损伤部位 2)由酶的复合物在损伤的两边切除几个核苷酸 3）DNA 聚合酶以母链为模板复制合成新子链 4）DNA 连接酶将切口补平 4、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 6-4 光化物还原成为单体 甲基转移酶使 O6-甲基鸟嘌呤脱甲基生成鸟嘌呤，防止 GT 配对 SOS 反应（SOS response)：是细胞 DNA 受到损伤或复制系统受到抑制的紧急

19、情况下，细胞为求生存而产生的 一种应急措施.*包括诱导 DNA 损伤修复、诱变效应、细胞分裂的抑制以及溶原性细菌释放噬菌体等。细胞癌变也与 SOS 反应有关。两个作用（1）DNA 的修复；（2）产生变异 五、DNA 的转座 DNA 的转座或叫移位（transposition）：由可移位因子（transposable element）介导的遗传物质重排现象。转座子(transposon Tn）：存在于染色体 DNA 上可自主复制和位移的基本单位。已经发现“转座”这一命名并不十分准确，因为在转座过程中,可移位因子的一个拷贝常常留在原来位置上，在新位点上出现的仅仅是它的拷贝。因此，转座有别于同源重组，它依赖于 DNA 复制。原核生物转座子的类型：1、插入序列（IS）IS 是最简单的转座子，不含有任何宿主基因，它们是细菌染色体或质粒 DNA 的正常组成部分。2、复合转座子(composite transposon）复合转座子是一类带有某些抗药性基因（或其他宿主基因）的转座子，其两翼往往是两个相同或高度同源的 IS 序列