分子生物學課件重點整理__朱玉賢

1、1第二章 第二章 染色體與 染色體與 DNA1 染色體（ 染色體（chromosome）是細胞在有絲分裂時遺傳物質(zhì)存在的特定形式，是間期細胞染色質(zhì)結(jié)構(gòu)緊密包裝的結(jié) 果。 真核生物的染色體在細胞生活周期的大部分時間里都是以染色質(zhì) 染色質(zhì)(chromatin)的形式存在的。染色質(zhì)是一種纖維狀結(jié)構(gòu)，叫做染色質(zhì)絲，它是由最基本的單位—核小體 核小體(nucleosome)成串排列而成的。原核生物 原核生物(prokaryote) ：DNA 形成

2、一系列的環(huán)狀附著在非組蛋白上形成類核。DNA 染色體 非組蛋白蛋白質(zhì)組蛋白（H1,H2A,H2B,H3,H4）組蛋白的一般特性 組蛋白的一般特性：P24 ①進化上的保守性 ②無組織特異性 ③肽鏈氨基酸分布的不對稱性：堿性氨基酸集中分布在 N 端的半條鏈上。 ④組蛋白的可修飾性:甲基化、乙基化、磷酸化及 ADP 核糖基化等。 ⑤ H5 組蛋白的特殊性：富含賴氨酸（24%）(鳥類、魚類及

3、兩棲類紅細胞染色體不含 H1 而帶有 H5) 組蛋白的可修飾性 組蛋白的可修飾性在細胞周期特定時間可發(fā)生甲基化、乙?；⒘姿峄?ADP 核糖基化等。H3、H4 修飾作用較普遍，H2B 有 乙?；饔谩1 有磷酸化作用。 所有這些修飾作用都有一個共同的特點，即降低組蛋白所攜帶的正電荷。這些組蛋白修飾的意義：一是改變?nèi)旧?體的結(jié)構(gòu)，直接影響轉(zhuǎn)錄活性；二是核小體表面發(fā)生改變，使其他調(diào)控蛋白易于和染色質(zhì)相互接觸，從而間接影 響轉(zhuǎn)錄活性。 2

4、、DNA 1) DNA 的變性和復性 ■變性（ 變性（Denaturation) DNA 雙鏈的氫鍵斷裂，最后完全變成單鏈的過程稱為變性?！鲈錾?yīng) 增色效應(yīng)(Hyperchromatic effect)在變性過程中，260nm 紫外線吸收值先緩慢上升，當達到某一溫度時驟然上 升，稱為增色效應(yīng)。 ■融解溫度（ 融解溫度（Melting temperature ，Tm ) 變性過程紫外線吸收值增加的中點稱為融解溫度。 生理條件下為

5、85-95℃ 影響因素：G+C 含量，pH 值，離子強度，尿素，甲酰胺等 ■復性（ 復性（Renaturation)熱變性的 DNA 緩慢冷卻，單鏈恢復成雙鏈。 ■減色效應(yīng)（ 減色效應(yīng)（Hypochromatic effect) 隨著 DNA 的復性，260nm 紫外線吸收值降低的現(xiàn)象。 2) C 值反?，F(xiàn)象（C-value paradox) C 值是一種生物的單倍體基因組 DNA 的總量。真核細胞基因組的最大特點是它含有大量的重復

6、序列，而且功能 DNA 序列大多被不編碼蛋白質(zhì)的非功能 DNA 所隔開，這就是著名的“C 值反常現(xiàn)象”。 核小體 核小體(nucleosome)：用于包裝染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)單位，是由 DNA 鏈纏繞一個組蛋白核[（H2A、H2B、H3、H4)*2 的八聚體】構(gòu)成的。 原核生物 原核生物基因組結(jié)構(gòu)特點● 基因組很小，大多只有一條染色體 ● 結(jié)構(gòu)簡煉 ● 存在轉(zhuǎn)錄單元(trnascriptional operon) ●多順反子(polycis

7、tron) 重疊基因由基因內(nèi)基因、部分重疊基因、一個堿基重 疊組成。真核生物 真核生物基因組結(jié)構(gòu)特點●真核基因組結(jié)構(gòu)龐大 3×109bp、染色質(zhì)、核膜 ●單順反子 ●基因不連續(xù)性：斷裂基因（interrupted gene） 、內(nèi)含 子(intron)、 外顯子(exon)●非編碼區(qū)較多 多于編碼序列(9:1)● 含有大量重復序列■ 不重復序列 不重復序列/單一序列 單一序列：在基因組中有一個或幾個拷貝。真核生物

8、的大多數(shù)基因在單倍體中都是單拷貝的。如：蛋清蛋白、血紅蛋白等 功能：主要是編碼蛋白質(zhì)?！?中度重復序列 中度重復序列：在基因組中的拷貝數(shù)為 101～104。如：rRNA、tRNA一般是不編碼蛋白質(zhì)的序列，在調(diào)控基因表達中起重要作用 ■ 高度重復序列 高度重復序列：拷貝數(shù)達到幾百個到幾百萬個。●衛(wèi)星 DNA：A?T 含量很高的簡單高度重復序列。 1、 DNA 的一級結(jié)構(gòu) 的一級結(jié)構(gòu)：指 4 種脫氧核苷酸的連接及其排列順序， DNA 序列

9、是這一概念的簡稱。堿基序列特征：●雙鏈反向平行配對而成●脫氧核糖和磷酸交替連接，構(gòu)成 DNA 骨架，堿基排在內(nèi)側(cè)核小體3方向相反，形成許多不連續(xù)的片段，最后再連成一條完整的 DNA 鏈為滯后鏈。在 DNA 復制過程中，前導鏈能連續(xù)合成，而滯后鏈只能是斷續(xù)的合成 5??3 ?的多個短片段，這些不連續(xù)的小片段稱為岡崎片段。 4、切除 RNA 引物，填補缺口，連接相鄰的 DNA 片段（復制終止）當復制叉遇到約 22 個堿基的重復性終止子序列

10、（Ter）時， Ter-Tus 蛋白復合物能使 DnaB 不再將 DNA 解鏈，阻擋復制叉繼續(xù)前移。P47 在 DNA 聚合酶Ⅰ催化下切除 RNA 引物；留下的空隙 由 DNA 聚合酶Ⅰ催化合成一段 DNA 填補上；在 DNA 連接酶作用下，連接相鄰的 DNA 鏈 （四）復制的幾種主要方式 P42 雙鏈環(huán)狀、θ型復制、雙向等速1、滾環(huán)型 滾環(huán)型：（1）模板鏈和新合成的鏈分開; （2）不需 RNA 引物，在正鏈 3‘－OH 上延

11、伸 （3）只有一個復制叉; 2、D 環(huán)復制 環(huán)復制---單向復制的特殊方式如：動物線粒體 DNA（五）真核生物中 DNA 的復制特點 1、真核生物每條染色體上有多個復制起點，多復制子（約 150bp 左右） ；2、復制叉移動的速度較慢（約 50bp／秒） ，僅為原核生物的 1／10。3、真核生物染色體在全部復制完之前,各個起始點不再重新開始 DNA 復制；真核生物快速生長時，往往采用更 多的復制起點。 4、真核生物有多種 DNA 聚合酶

12、。 5、真核生物 DNA 復制過程中的引物及岡崎片段的長度均小于原核生物。 （真核岡崎片段長約 100-200bp，原核 岡崎片段長約 1000-2000bp。 ）（六）原核和真核生物 原核和真核生物 DNA 的復制特點比較 的復制特點比較① 復制起點（ori）：原核一個，真核多個； ② 復制子 ：原核一個，真核多個； ③ 復制子長度：原核長；真核短； ④ 復制叉：原核多個；真核多個； ⑤ 復制移動速度：原核較快；真核較慢； ⑥ 真核生

13、物染色體在全部完成復制前，各起始點的 DNA 復制不能再開始。而在 快速生長的原核生物中， 復制起點上可以連續(xù)開始新的 DNA 復制。⑦ 原核生物染色體的復制與細胞分裂同步，可以多次復制；真核生物染色體的復制發(fā)生在 S 期，是細胞分 類的特定時期，而且僅此一次。四、DNA 的修復DNA 修復系統(tǒng) 功能錯配修復 恢復錯配堿基切除修復 切除突變的堿基核甘酸切除修復 修復被破壞的 DNADNA 直接修復 SOS 系統(tǒng)修復嘧啶二體或甲基化 DN

14、A DNA 的修復，導致變異1、錯配修復 錯配修復 （mismatch repair）●Dam 甲基化酶使母鏈位于 5’GATC 序列中腺甘酸甲 基化 ●甲基化緊隨在 DNA 復制之后進行（幾秒種后至幾 分鐘內(nèi)） ●根據(jù)復制叉上 DNA 甲基化程度，切除尚未甲基化 的子鏈上的錯配堿基 2、堿基切除修復 堿基切除修復 excision repair所有細胞中都帶有不同類型、能識別受損核苷酸位 點的糖苷水解酶，它能特意切除受損核苷酸上的 N

15、-β -糖苷鍵，在 DNA 鏈上形成去嘌呤或去嘧啶位點，統(tǒng) 稱為 AP 位點。一些堿基在自發(fā)或誘變下會發(fā)生脫酰 胺，然后改變配對性質(zhì)，造成氨基轉(zhuǎn)換突變 * 腺嘌呤變?yōu)榇吸S嘌呤與胞嘧啶配對* 鳥嘌呤變?yōu)辄S嘌呤與胞嘧啶配對* 胞嘧啶變?yōu)槟蜞奏づc腺嘌呤配對3、核苷酸切除修復 核苷酸切除修復 1）通過特異的核酸內(nèi)切酶識別損傷部位 2）由酶的復合物在損傷的兩邊切除幾個核苷酸 3） DNA 聚合酶以母鏈為模板復制合成新子鏈 4）DNA 連接酶將切口

16、補平4 、DNA 的直接修復 的直接修復在 DNA 光解酶的作用下將環(huán)丁烷胸腺嘧啶二體和 6-4 光化物還原成為單體 甲基轉(zhuǎn)移酶使 O6-甲基鳥嘌呤脫甲基生成鳥嘌呤，防 止 G-T 配對 SOS 反應(yīng) (SOS response)：是細胞 DNA 受到損傷或復 制系統(tǒng)受到抑制的緊急情況下，細胞為求生存而產(chǎn)生 的 一種應(yīng)急措施。 * 包括誘導 DNA 損傷修復、誘變效應(yīng)、細胞分裂 的抑制以及溶原性細菌釋放噬菌體等。細胞癌變也與 SOS 反