分子生物学课件.ppt

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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、与分子生物学有关的细胞生物学知识 n1 1、细胞的基本概念、细胞的基本概念 细胞是生命活动的基本单位细胞是生命活动的基本单位 细胞是构成有机体的基本单位细胞是构成有机体的基本单位 细胞是代谢与功能的基本单位细胞是代谢与功能的基本单位 细胞是有机体生长与发育的基础细胞是有机体生长与发育的基础 细胞是遗传的基本单位，细胞核具有遗传细胞是遗传的基本单位，细胞核具有遗传的的全能性全能性 没有细胞就没有完整的生命没有细胞就没有完整的生命n2 2、细胞的共性、细胞的共性 细胞表面都有细胞膜细胞表面都有细胞膜

2、(磷脂双分子层与蛋白质磷脂双分子层与蛋白质)细胞都含有两种核酸细胞都含有两种核酸(DNA与与RNA)细胞细胞蛋白质合成的机器蛋白质合成的机器核糖体核糖体 细胞细胞增殖的方式增殖的方式3、细胞的种类真核细胞亚显微结构模式图123456原核细胞亚显微结构模式图较小（1m10m）较大（10m100）没有成形的细胞核，组成核的物质集中在核区。无核膜，无核仁。有成形的、真正的细胞核。有核膜，有核仁。含纤维素、果胶主要含肽聚糖 由蛋白质和DNA分子组成 只是裸露的环状DNA分子和少许蛋白质原核细胞原核细胞真核细胞真核细胞细胞大小细胞核细胞壁 染色体原核细胞与真核细胞的比较原核细胞与真核细胞的比较动物细胞亚

3、显微结构模式图植物细胞亚显微结构模式图二、染色体（Chromosome)内容提要：染色体与染色质细胞周期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）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，是间期细胞染色质结构紧密包装的结存在的特定形式，是间期细胞染色质结构紧密包装的结果。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以染色质(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

4、，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。（二）细胞周期（三）染色体的结构和组成原核生物(prokaryote)因为原核生物没有真正的细胞核，因为原核生物没有真正的细胞核，DNA一般位于一个一般位于一个类似类似“核核”的结构的结构称为类核体上。细菌称为类核体上。细菌DNA是一条相对是一条相对分子质量在分子质量在109左右的共价、闭合双链分子，通常也称为左右的共价、闭合双链分子，通常也称为染色体。细菌染色体外裹着稀疏的蛋白质，这些蛋白质有染色体。细菌染色体外裹着稀疏的蛋白质，这些蛋白质有些与些与

5、DNA的折叠有关，另一些则参与的折叠有关，另一些则参与DNA的复制、重组的复制、重组及转录过程。一般情况下，原核生物细胞中染色体都是单及转录过程。一般情况下，原核生物细胞中染色体都是单倍体的。倍体的。（三）染色体的结构和组成n真核生物染色体的组成n真核细胞的细胞核比原核细胞的类核体在结构和功能真核细胞的细胞核比原核细胞的类核体在结构和功能上都复杂得多，细胞核含有大部分的上都复杂得多，细胞核含有大部分的DNA，只有一小，只有一小部分部分DNA存在于线粒体或叶绿体中。在真核细胞中，存在于线粒体或叶绿体中。在真核细胞中，染色体位于核仁内。染色体位于核仁内。n真核细胞基因组很大，形成许多个染色体，每个

6、染色真核细胞基因组很大，形成许多个染色体，每个染色体都含有一个完整的体都含有一个完整的DNA分子，并且此分子，并且此DNA分子是线分子是线形、不具分枝，所有染色体上的形、不具分枝，所有染色体上的DNA共同构成整个基共同构成整个基因组，因组，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：进化上的保守性保守程度：H1 H2A、H2B H3、H41、组蛋白 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（）无组织特异性:肽链氨基酸分布的不对称

7、性 碱性氨基酸集中分布在N端的半条链上。大部分疏水基团都分布在C端。到目前为止，仅发现鸟类、鱼类及两栖类红细胞染色体不含H1而带有H5，精细胞染色体的组蛋白是鱼精蛋白。H5组蛋白的特殊性：富含赖氨酸（24%）组蛋白的可修饰性 赖氨酸24%、丙氨酸16%、丝氨酸13%、精氨酸11%。鸟类、两栖类、鱼类红细胞分离的H5均有种的特异性。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。所携带的正电荷。这些组蛋白

8、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2003年硕士研究生入学生物化学与分子生物学试题非组蛋白的特性n1、非组蛋白的多样性、非组蛋白的多样性n非组蛋白的量大约是组蛋白的非组蛋白的量大约是组蛋白的60%70%，但它的，但它的种类却很多，约在种类却很多，约在20-100种之间，其中常见的有种之间，其中常见的有15-20种。种。n2、非组蛋白的专一性和种属专一性、非组蛋白的专一性和种属专一性1)DNA的变性和复性 变

9、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。2、DNA融解温度（Melting temperature Tm)变性过程紫外线吸收值增加到中点时的温度称为融解温度。生理条件下为85-95影响因素：G+C含量，pH值，离子强度，尿素，甲酰胺等复性（Renaturation)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)

10、C值反常现象（C-value paradox)C值矛盾 C值是一种生物的单倍体基因组DNA的总量。从原核生物到真核生物基因组大小和从原核生物到真核生物基因组大小和DNA含量是随着生物含量是随着生物进化复杂程度的增加而稳步上升的，随着生物结构和功能进化复杂程度的增加而稳步上升的，随着生物结构和功能复杂程度的增加，需要的基因数目和基因产物种类越多，复杂程度的增加，需要的基因数目和基因产物种类越多，因而因而C值也越大。但在一些物种中值也越大。但在一些物种中C值的大小并不能完全值的大小并不能完全说明生物进化的程度和遗传复杂性的高低，也就是说，物说明生物进化的程度和遗传复杂性的高低，也就是说，物种种C值

11、与他进化复杂性之间没有严格的对应关系，这种现值与他进化复杂性之间没有严格的对应关系，这种现象称为象称为C值悖理或值悖理或C值反常现象值反常现象。简述DNA的C值以及C值矛盾（C Value paradox）.中科院上海生化所 98 年上海第二军医大：C值矛盾n1974年年Kormberg等人根据染色质的酶切降解等人根据染色质的酶切降解和电镜观察，发现了染色质基本结构单位为核和电镜观察，发现了染色质基本结构单位为核小体（小体（nucleosome）。）。n核小体（核小体（nucleosome）定义：）定义：用于包装用于包装染色质的结构单位，是由染色质的结构单位，是由DNA链缠绕一链缠绕一个组蛋白

12、核构成的。个组蛋白核构成的。3、核小体核小体的结构特点n每个核小体单位包括每个核小体单位包括166bp的的DNA和一和一个组蛋白八聚体及一分子的组蛋白个组蛋白八聚体及一分子的组蛋白H1。n组蛋白八聚体构成核小体的核心结构，组蛋白八聚体构成核小体的核心结构，由由H2A、H2B、H3和和H4各两分子组成，各两分子组成，(H3)2、(H4)2四聚体构成组蛋白八聚体四聚体构成组蛋白八聚体的核心，核心顶部和底部各有一个的核心，核心顶部和底部各有一个H2AH2B二聚体。二聚体。核小体的结构特点nDNA分子以超螺旋的形式盘绕八聚体两分子以超螺旋的形式盘绕八聚体两圈，每圈圈，每圈83bp，共共166bp。n一

13、分子的组蛋白一分子的组蛋白H1与与DNA结合，锁住核结合，锁住核小体小体DNA的进出口，从而稳定了核小体的进出口，从而稳定了核小体的结构。的结构。n两个相邻核小体之间以连接两个相邻核小体之间以连接DNA相连，相连，长度为长度为080bp不等。不等。核小体的结构中国科学院上海生化与细胞所2002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。Nucleosome、chromosome、genome 中科院2002年硕士学位研究生入学分子遗传学试题（四）、染色体的包装超螺旋结构（染色体DNA的分子长度与细胞核直径大小相差悬殊。例如，人的每条染色体DNA分子平均长度为

14、5cm，而细胞核直径为5um，即：5x104 cm。这说明了染色体在细胞核内的包装需压缩近万倍。6.8:140:11000:18000:1DNA double helixNucleosome(10 nm fiber)30 nm FiberLoops ILoops IIchromosome（五）原核生物和真核生物基因组结构特点比较n基因：表达一种蛋白质或功能RNA的基本单位。n基因组：是指某种生物所包含的全套基因。（单倍体）人类基因组的C 值在3 x 109 bp；病毒含103105bp；细菌含105107bp；原核生物的基因组很小，大多只有一条染色体，且DNA含量少，如大肠杆菌DNA的相对分子

15、质量仅为2.4x109,或4.6x106bp，其完全伸展总长约为1.3mm，含4000个基因。病毒的基因组就更小一些。从基因组的组织结构来看，原核细胞DNA有如下特点：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)X174 D-E-J-F-G-H mRNA 蛋白J、F、G H D EE.coli 组氨酸操纵子 9个顺反子 9个酶(第六章)1、原核生物基因组结构特点n多顺反子(polycistron)：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

16、特定部位，形成功能单位或转录单元，它们可被一起转录为含多个mRNA的分子，叫多顺反子mRNA。有重叠基因（Sanger 发现）n（即同一段DNA能携带两种不同的蛋白质的信息。）基因内基因 部分重叠基因 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。真核生物的一些基因在单倍体中都是单拷贝的。如：蛋清蛋白、血红蛋白等。这些序列一般只有一个或几个拷贝，

17、它占DNA总量的40%80%。不重复序列长约7502000bp，相当于一个结构基因的长度。功能：主要是编码蛋白质。重复序列 中度重复序列：在基因组中的拷贝数为101104。占总DNA的10%40%。各种rRNA、tRNA 及组蛋白基因等都属这一类。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。又称为卫星DNA：A T含量很高的简单高度重复序列。这类DNA只在真核生物中发现，占基因组的10%60%，由6100个碱基组成，在DNA链上串联重复几百万次。由于碱基的组成不同，在CsCl密度梯度离心中易与其他DNA分开，形成含量较大的主峰及高度重复序列小

18、峰，后者又称卫星区带（峰）。n高度重复序列常称为高度重复序列常称为卫星卫星DNA。基因组。基因组DNA中的中的G：C碱基对的分布是不均一碱基对的分布是不均一的，在的，在CsCl等密度梯度超离心分离后，等密度梯度超离心分离后，出现一个主峰和出现一个主峰和12个小峰，这种小峰对个小峰，这种小峰对主峰而言尤似主峰的卫星，所以称卫星主峰而言尤似主峰的卫星，所以称卫星DNA。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）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）第二章 染色体与DNAn 染色体n DNA的结构n DNA的复制n

19、 DNA的修复n DNA的转座三、DNA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，表示了该DNA分子的化学组成，DNA序列是这一概念的简称。碱基序列1、DNA的一级结构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）。3）DNA结构的表示法2 2、DNA DNA 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。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。Watson-Crick双螺旋结

20、构模型双螺旋结构模型(B-DNA)两两条条反反平平行行的的多多核核苷苷酸酸链链绕绕同同一一中中心心轴轴相相缠缠绕绕，形形成成右右手手双双股股螺螺旋旋，一一条条5353，另一条另一条3535 磷磷酸酸与与脱脱氧氧核核糖糖彼彼此此通通过过33、5-5-磷磷酸酸二二酯键相连接，构成酯键相连接，构成DNADNA分子的骨架。分子的骨架。磷磷酸酸与与脱脱氧氧核核糖糖在在双双螺螺旋旋外外侧侧，嘌嘌呤呤与与嘧嘧啶啶碱位于双螺旋的内侧。碱位于双螺旋的内侧。碱基平面与纵轴垂直，糖环平面与纵轴平行碱基平面与纵轴垂直，糖环平面与纵轴平行 两两条条脱脱氧氧核核苷苷酸酸链链之之间间依依靠靠碱碱基基间间的的氢氢链链结结合在

21、一起。合在一起。螺圈之间主要靠碱基平面间的堆积力维持螺圈之间主要靠碱基平面间的堆积力维持 每每圈圈螺螺旋旋含含1010个个核核苷苷酸酸，碱碱基基堆堆积积距距离离0.340.34nmnm，双螺旋平均直径双螺旋平均直径2 2nmnm，大沟：宽大沟：宽1.21.2nm nm，深深0.850.85nmnm，小沟小沟 ：宽：宽0.60.6nmnm，深深0.750.75nmnm DNA双螺旋模型是哪年由谁提出的?简述其基本内容.为什么说该模型的提出是分子生物学发展史上的里程碑,具有划时代的贡献?浙江大学医学院2003生物化学（硕士）2）分类：右手螺旋：A-DNA，B-DNA左手螺旋：Z-DNAABZABZ

22、3、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的转座四、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（一）DNA的半保留复制

23、（semi-conservative replication）n1、基本概念n1）复制（replication）：即DNA的生物合成，以DNA为模板指导合成相同的DNA分子，使遗传信息从亲代传递到子代的过程。RNA病毒的遗传信息储存于RNA分子中，可进行RNA复制并反转录合成DNA。n关于DNA复制机理的假说有以下三种：1、半保留复制假说 2、全保留复制假说 3、发散式复制假说Semi-conservative Conservative Dispersive2、实验证据（1958 Meselson 和Stahl）：Matthew Messelson Franklin Stahln n半保留复制

24、的实验依据半保留复制的实验依据半保留复制的实验依据半保留复制的实验依据：n 58年Meselson和Stahl利用氮标记技术试验证实：n 含有15N标记的培养基中培养大肠杆菌得到15N-DNA；n 将15N-DNA转移到含有14N标记的培养基中培养不同代数时，CsCl密度梯度离心,观察DNA所处的位置；n 15N-DNA的密度比14N-DNA的大，在密度梯度离心时，两种密度不同的DNA分布在不同的区带。n半保留复制的实验结果半保留复制的实验结果：n 15N-DNA显示为一条重密度带位于离心管的管底。n 15N-DNA和14N-DNA的杂交分子中密度带。n 第二代有中密度带及低密度带两个区带，这

25、表明它们分别为15N 14N DNA和14N-DNA。n 在14N培养基中培养代数的增加，低密度带增强，而中密度带逐渐减弱。n半保留复制进一步的实验证椐：n 15N-DNA、14N-DNA杂交分子经加热变性，对于变性前后的DNA分别进行CsCl密度梯度离心。结果变性前的杂交分子为一条中密度带，变性后则分为两条区带，即重密度带(15N-DNA)及低密度带(14N-DNA)。中国科学院上海生化与细胞所2002年招收硕士研究生分子遗传学入学考试：请设计一个实验来证明DNA复制是以半保留方式进行的（8分）。“Heavy”DNA“Hybrid”DNA“light”DNA “Hybrid”DNAn2）半保

26、留复制（semiconservative replication）：DNA复制时，亲代DNA双螺旋结构解开，分别以解开的两股单链为模板，以dNTP(dATP、dGTP、dTTP、dCTP)为原料，按照碱基互补的原则，合成与模板链互补的新链，从而形成两个子代DNA双链，其结构与亲代DNA双链完全一致。因子代DNA双链中的一股单链源自亲代，另一股单链为合成的新链，形成的双链与亲代双链的碱基序列完全一致，故称为半保留复制。3、DNA半保留复制的生物学意义：新DNA分子双链为“一母一子”；因此复制更为精确，致使遗传信息更加稳定。稳定的遗传信息从亲代传递给子代，从而使生物的前后代保持了一定的连续性。（二

27、）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)dNTP2、模板：以DNA的两条链为模板链，合成子代DNA3、引物：DNA的合成需要一段RNA链作为引物n4、引物合成酶（引发酶）：是一种RNA聚合酶，在复制的起始点处以DNA为模板，催化合成一小段互补的RNA。实质是以DNA为模板的RNA聚合酶。DNA聚合酶不能催化两个游离的dNTP聚合反应，若没有引物就不能起始DNA合成。引物酶能直接在单链DNA模板上催化游离的NTP合成一小段RNA，作为合成DNA的引物（Primer)，并由这一小段RNA引物提供3-OH，经DNA聚合酶催化链的延伸。5、DNA聚

28、合酶:以DNA为模板的DNA合成酶以四种脱氧核苷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-+主要是对主要是对DNADNA损伤的修损伤的修复；以及在复；以及在DNADNA复制时复制时切除切除RNARNA引物并填补其引物并填补其留下的空隙。留下的空隙。修复紫外修复紫外光引起的光引起的DNADNA损伤损伤DNA DNA 复制的主要复制的主要聚合酶，还具有聚合酶，还具有3-5 3-5 外切酶的外切酶的校对功能，提高校对功能，提高DNADNA复制的保真性复

29、制的保真性原核生物中的DNA聚合酶(大肠杆菌）定位 细胞核 细胞核 线粒体 细胞核 细胞核3-5外切 -+酶活性功能引物引物 合成合成修复修复作用作用线粒体线粒体DNADNA的复制的复制核核DNADNA的复制的复制？真核生物中的DNA聚合酶 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，而使切口连接。但是它不能将两条游离的DNA单链连接起来 DNADNA连接酶连接酶在在DNADNA复制、损伤修复、重组等过程复制、损伤修复、重组等过程中起重要作用中起重要作用3535OHOHP P7、DNA 拓扑异构酶(DNA

30、 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DNA分子。同复制有关。例：大肠杆菌中的DNA旋转酶上海生化所1998年分子遗传学试题：拓扑异构酶8、DNA 解螺旋酶/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。reprep蛋白沿蛋白沿3 3 55移动，而解螺旋酶移动，而解螺旋酶I I、IIII、IIIIII沿沿5 5 33

31、移动。移动。9、单链结合蛋白单链结合蛋白(SSBP-single-strand binding protein)：稳定已被解开的稳定已被解开的DNA单链，阻止复单链，阻止复性和保护单链不被核酸酶降解。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）n 双链的解开双链的解开n RNARNA引物的合成引物的合成n DNADNA链的延伸链的延伸n 切除切除RNARNA引物，填补缺口，连接相邻的引物，填补缺口，连接相邻的DNADNA片段片段n复制是从DNA分子上的特定部位开始的，复制起始点(originof replication)常用ori或o表示，称为复制子或复制单元复制子或复制

32、单元(replicon)。n在原核细胞中只有一个复制起始点，一个复制子。n在真核生物中复制是从许多起始点同时开始的，即有多个复制子。1 1、双链的解开、双链的解开1 1、双链的解开、双链的解开 DNA的复制有特定的起始位点，叫做复制原点。ori(或o）、富含A、T的区段。基本概念：上海生化所1998年分子遗传学试题：真核生物复制起始点的特征包括（）A富含GC区 B富含AT区 C Z DNA D无明显特征 从复制原点到终点，组成一个复制单位，叫从复制原点到终点，组成一个复制单位，叫复制子复制子复制时，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，故称为复制叉复制叉复制

33、叉复制叉复制叉双链解开、复制起始大肠杆菌中的复制起始位点是Ori C，全长245Bp，该序列在所有细菌复制起始位点中都是保守的。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 2、RNARNA引物的合成引物的合成DnaB蛋白活化引物合成酶，引发RNA引物的合成。引物长度约为几个至10个核苷酸，基因组DNA复制时，先导链的引物是DNA，后随链的引物是RNA(-)2002年上海生化与细胞所nDNA的复制实

34、际上就是以DNA为模板在DNA聚合酶作用下，将四种dNTP聚合成DNA的过程。n主要包括两个不同但相互有联系的事件，即前导链和滞后链的合成。n由于DNA双螺旋的两条链是反向平行的，因此在复制叉附近解开的DNA链一条是53，另一条是35方向，两个模板极性不同。所有已知DNA聚合酶的合成方向都是53，那么DNA反向平行的两条链是如何同时完成复制的呢？3 3、DNADNA链的延伸链的延伸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

35、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。3 3、DNADNA链的延伸链的延伸 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53 的多个短片段，这些不连续的小片段称为冈崎片段。华中科技大学2004年生物化学与分子生物学硕士研究生入学试题名词解释：冈崎片段（3分）武汉大学2003年硕士研究生入学分子生物学试题：Replicon、semi-conservative replication 华中科技大学2004年生物化学与分子生物学硕士研究生入学试题 原核DNA合成酶中（）的主要功能是合成前导链和冈崎片段A

36、、DNA聚合酶 B、DNA聚合酶 C、DNA聚合酶 D、引物酶 4 4、切除、切除RNARNA引物，填补缺口，连接相邻的引物，填补缺口，连接相邻的DNADNA片段片段 （复制终止）（复制终止）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链大肠杆菌DNA具有复制终止位点，此处可以结合一种特异的蛋白质分子叫做Tus，通过阻止解链酶(Helicase)的解链活性而终止复制。（四）DNA复制的方式1、线性DNA双链的复制 单一起点的单向及双向，和多个起始点的双向几种，复制叉处呈“眼”型。2、环状DNA双链的复制1）、双链环

37、状、型复制、双向等速 2)、滚环型：单向复制的特殊方式如：174的双链环状DNA复制型（RF）3）、D环复制 单单起点、起点、双双向等速向等速多多起点、起点、双双向等速向等速双链环状、型复制、双向等速（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;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2、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；而在快速生长的原核生物中，复制起点可以连续开始新的复制(多复制叉)。真核生物快速生长时，往往采用更多的复制起点。

38、3、真核生物有多种DNA聚合酶。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的转座五、DNA的修复（一）基因突变和基因的损伤n1 1、基因突变的分类：n 点突变：DNA分子中单个碱基的改变，同类碱基之间取代，称转换；否则称颠换。n 碱基的插入突变：插入一个或一个以上的碱基。n 碱基丢失突变：缺失一个或一个以上的碱基。n2 2、突变可能造成的后果n 可能使生物更有利适应环境，引起生物进化。n 导致生物体的死亡，属致死突变。n 引起结构、形态和功能的异常，产生疾病。n 引起细胞的癌变。n 不发生任何变化和影响。n3、基因的损伤n 一切使DNA结构和功能

39、发生改变的DNA变化，都可称为基因的损伤。n 突变也是DNA损伤的一种，还包括：a、碱基损伤。b、DNA链断裂，有单链断裂和双链断裂。n4、引起基因损伤的因素：n1 1）物理因素n 紫外线：可引起DNA两个相邻的胸腺嘧啶发生聚合反应，形成T二聚体，阻止DNA的复制和转录。n 电离辐射：X、射线引起DNA的损伤。包括DNA的主链断裂，碱基聚合，糖苷链的断裂，造成染色体畸变、基因突变、细胞死亡等。n2 2）化学因素：n 烷化剂：可生成烷基化碱基，引起配对错误。n 核苷酸类似物：如5-溴尿嘧啶，引起碱基置换。n 黄曲霉毒素、苏丹红等。n3）生物因素n DNA病毒和RNA病毒感染、质粒转移、基因重组、

40、转座子的转位等都可能使DNA发生改变，引起基因突变。n4 4）自发损伤或突变n 生物体不接触任何致突变剂，也可能自发的发生基因突变。包括：DNA复制时的碱基错误配对；碱基的互变异构；脱氨基。（二）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DNADNA直接修复修复嘧啶二体或甲基化DNA 扼要说明细胞中DNA修复系统有哪几种（8分）中国科学院2002年硕士学位研究生入学分子遗传学试题1、错配修复Dam甲基化酶使母链位于5GATC序列中腺苷酸甲基化甲基化紧随在DNA复制之后进行根据复制叉上DNA甲基化程度，切除尚未甲基化的子链上的错配碱基 根据

41、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，MutS，MutL与碱基错配点的DNA双链结合MutS-MutL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 甲基化指导的错配修复示意图错配碱基位于切口3下游端，错配碱基位于切口5上游端，2、碱基切除修复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n腺嘌呤变为次黄嘌呤与胞嘧啶配对n鸟嘌呤变为黄嘌呤与胞嘧啶配对n胞嘧啶变为尿嘧啶与腺嘌呤配对胞嘧啶去氨基生成尿嘧啶如果复制发生就会产生一个突变.糖苷水解酶识别改变了的碱基，把碱基从N-糖苷键处切下来，在DNA链上形成去嘌呤或去嘧啶位点，

42、统称为AP位点。由AP磷酸内切酶将受损核苷酸的糖苷-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G-T配对 上海生化所1998年分子遗传学试题：DNA修复系统的作用是保证D

43、NA序列不发生任何变化（）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的转座六、DNA的转座（一）基本概念：DNA的转座：由可移位因子介导的遗传物质重排现象。转座子（transposon）：存在与染色体DNA上可自主复制和位移的基本单位。（二）转座子的类型和结构特征原核生物转座子的类型：1、插入序列(insertional sequence,IS)2、复合转座子(composite transposon)3、TnA家族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。：IS1 复合转座子是一类

44、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,表明IS序列插入到某个功能基因两端时就可能产生复合转座子。2、复合转座子(composite transposon)3、TnA家族n除了末端带有IS序列的复合转座子以外，还存在一些没有IS序列的、体积庞大的转座子（5000bp以上）TnA家族。这类转座子带有3个基因，其中一个编码内酰胺酶（AmpR），另两个则是转座作用所必须的。所有TnA类转座子两翼都带有38bp的倒置重复序列。(三）转座作用的机制n转座时发生的插入作用有一个普遍的特征，就是受体转座时发生的插入作用有一个普遍的特征，就是受体分子中有一段很短

45、的（分子中有一段很短的（3 31212bpbp）、）、被称为靶序列的被称为靶序列的DNADNA会被复制，使插入的转座子位于两个重复的靶序列会被复制，使插入的转座子位于两个重复的靶序列之间。之间。n转座分为：复制性转座和非复制性转座两大类。转座分为：复制性转座和非复制性转座两大类。(三）转座作用的机制复制性转座子n顾名思义，在复制性转座中，整个转座子被复制顾名思义，在复制性转座中，整个转座子被复制了，所移动和转位的仅仅是原转座子的拷贝。转了，所移动和转位的仅仅是原转座子的拷贝。转座酶（座酶（transposase）和解离酶（和解离酶（resolvase）分分别作用于原始转座子和复制转座子。别作用

46、于原始转座子和复制转座子。nTnA类转座主要是这种形式。类转座主要是这种形式。复制性转座子非复制性转座子n与复制性转座相对应，在非复制性转座中，原始转座与复制性转座相对应，在非复制性转座中，原始转座子作为一个可移动的实体直接被移位。子作为一个可移动的实体直接被移位。nIS序列、序列、Mu及及Tn5等的转座方式属于此类。等的转座方式属于此类。非复制性转座子 上海生化所1998年分子遗传学试题：转座过程通常是指DNA中的一段特殊序列（转座元）在转座酶以及其它蛋白因子的作用下，从DNA分子中的一个位置被搬移到另一位置或另一DNA分子中（）Tn10转座到一个新的DNA靶点时，在靶点两 侧形成倒转重复序

47、列。(-)2002年上海生化与细胞所华中科技大学2004年生物化学与分子生物学硕士研究生入学试题利用自己的位点专一重组酶把自己从寄主基因组中的一个地方移到另一个地方的遗传元件叫（）A、启动子 B、转座子 C、T-DNA D、顺反子中国科学院遗传与发育生物学研究所1996年硕士研究生分子遗传学入学试题转座子（transposon）反转录转座子（retrotransposon）反转录转座子（retrotransposon）：指通过RNA为中介，反转录成DNA后进行转座的可动元件。反转录病毒整合入宿主DNA中的分子机制，其本质是转座（四）转座作用的遗传学效应（四）转座作用的遗传学效应n1 1、转座引

48、起插入突变、转座引起插入突变n2 2、转座产生新基因、转座产生新基因n3 3、转座产生染色体畸变、转座产生染色体畸变n4 4、转座引起生物进化、转座引起生物进化复习题1、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T2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2、1953年Watson和Crick提出：（）（a）多核苷酸DNA链通过氢键连接成一个双

49、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RNA 3、下列哪一种蛋白不是组蛋白的成分（）(a)H1 (b)H2A、H2B (c)H3、H4 (d)H5 4、DNA的变性：（）（a）包括双螺旋的解旋（b）可以由低温产生（c）是可逆的（d）是磷酸二酯键的断裂（e）包括氢键的断裂 5、DNA的二级结构指：（）；（a）是指4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。6、在原核生物复制子

50、中以下哪种酶除去RNA引发体并加入脱氧核糖核甘酸：(A)DNA聚合酶 （B）DNA聚合酶 （C）DNA聚合酶(D)外切核酸酶MFl 7、DNA复制时不需要以下哪种酶？（）。（A）DNA指导的DNA聚合酶 （B）RNA指导的DNA聚合酶（C）拓扑异构酶 （D）连接酶 8、DNA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 9、DNA复制时在前导链上DNA沿5-3方向合成，在滞后链上则沿3-5方向合成。（f ）10、DNA的复制需要DNA聚合酶和RNA聚合酶（r ）11、核小体是由H2A、H2B、H3、H4各两个分子生成的（