郜剛分子生物學(xué)-03-染色體-2核小體與包裝課件

分子生物學(xué)講義（四）核小體(nucleosome)Nucleosome、chromosome、genome中科院2002年碩士學(xué)位研究生入學(xué)分子遺傳學(xué)試題1、定義：用于包裝染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)單位，是由DNA鏈纏繞一個(gè)組蛋白核構(gòu)成的。

2、核小體的結(jié)構(gòu)核心顆粒、連接區(qū)DNA問題：簡述染色體DNA是怎樣包裝的？?1400nm粗染色體700nm染色單體300nm染色質(zhì)絲30nm粗的蓮座結(jié)構(gòu)11nm粗的核小體2nm粗的雙螺旋DNA染色體一步步包裝的壓縮比例6.8:140:11000:18000:1DNAdoublehelixNucleosome(10nmfiber)30nmFiberLoopsILoopsIIchromosome核小體是染色質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單位。由200個(gè)(160-240)左右堿基對(duì)的DNA和五種組蛋白結(jié)合而成。其中四種組蛋白(H2A、H2B、H3、H4)各2分子組成八聚體的小圓盤，146個(gè)堿基對(duì)的DNA在小圓盤外面繞13/4圈。每一分子的H1與DNA結(jié)合,鎖住核小體DNA的進(jìn)出口,起穩(wěn)定核小體結(jié)構(gòu)的作用。兩相鄰核小體之間以連接DNA(linkerDNA)相連(圖11-24),連接DNA的長度變化不等,因不同的種屬和組織而異,但通常是60個(gè)堿基對(duì)核小體是染色質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單位。由200個(gè)(160-240)左右堿基對(duì)的DNA和五種組蛋白結(jié)合而成。其中四種組蛋白(H2A、H2B、H3、H4)各2分子組成八聚體的小圓盤，146個(gè)堿基對(duì)的DNA在小圓盤外面繞13/4圈。每一分子的H1與DNA結(jié)合,鎖住核小體DNA的進(jìn)出口,起穩(wěn)定核小體結(jié)構(gòu)的作用。兩相鄰核小體之間以連接DNA(linkerDNA)相連(圖11-24),連接DNA的長度變化不等,因不同的種屬和組織而異,但通常是60個(gè)堿基對(duì)。乙?；鶊F(tuán)重復(fù)一下StructureofnucleosomeThenucleosomecoreparticlederivedfromX-raycrystalanalysis電鏡圖顯示一個(gè)染色質(zhì)片段中球形顆粒的長度為200bP一個(gè)問題的答案：簡述真核生物DNA的復(fù)雜性？單一序列（主要為基因編碼序列，一個(gè)或幾個(gè)拷貝，比例少于5％）；中度重復(fù)序列（101-5），分為短散的重復(fù)序列（一般少于500bp）和長散的重復(fù)序列（一般多于1000bp），與基因選擇性表達(dá)的調(diào)控有關(guān)；高度重復(fù)序列（>105），分為衛(wèi)星DNA(satellite，重復(fù)單位長5-100bp)主要分布在著絲粒區(qū)域，小衛(wèi)星DNA(minisatellteDNA,單位長12-100bp，拷貝數(shù)可變，常用于DNA指紋(DNAfinger-printing)技術(shù))，微衛(wèi)星DNA(microsatellteDNA，單位1-5bp，常串聯(lián)達(dá)50-100bp，具有高度多態(tài)性，遺傳上保守，但個(gè)體差異較大)，用于構(gòu)建遺傳圖譜。問題：真核生物基因組的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)？1、真核基因組龐大2、存在大量的重復(fù)序列。3、基因組的大部分為非編碼序列，90％以上，即冗余DNA4、轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物為單順反子，即轉(zhuǎn)錄單元是轉(zhuǎn)錄子5、核基因是斷裂基因，有內(nèi)含子結(jié)構(gòu)，即不連續(xù)性6、存在大量順式作用元件，如啟動(dòng)子、增強(qiáng)子、沉默子7、存在復(fù)雜的DNA多態(tài)性：單核苷酸多態(tài)性(singlenucleotidepolymorphism，SNP)和串聯(lián)重復(fù)序列多態(tài)性(tandemrepeatspolymorphism)8、DNA末端具有端粒結(jié)構(gòu)二咳基因組具有端粒結(jié)構(gòu)真核生物的重復(fù)序列斷裂基因示意根據(jù)DNA復(fù)性動(dòng)力學(xué)研究，DNA序列可以分成哪幾種類型？并加以舉例說明。(2001年上海生化所）原核生物的多順反子X174D-E-J-F-G-HmRNA蛋白J、F、GHDEE.coli色氨酸操縱子9個(gè)順反子9個(gè)酶(第六章)

●原核生物的重疊基因（Sanger發(fā)現(xiàn)）基因內(nèi)基因部分重疊基因一個(gè)堿基重疊APicturePaintsaThousandWords...ormore?Becauseafigureisasinformativeas1000words….DNAReplicationMode1.ThreePossibleModesofDNAReplication（1）Conservativereplication（全保留復(fù)制）（2）Dispersivereplication（分散復(fù)制）1.29核酸復(fù)制規(guī)律的一般猜想MatthewMesselsonFranklinStahl中國科學(xué)院上海生化與細(xì)胞所2002年招收碩士研究生分子遺傳學(xué)入學(xué)考試：請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)來證明DNA復(fù)制是以半保留方式進(jìn)行的（8分）。TheMeselson-Stahlexperiment.themostbeautifulexperimentinbiology15N標(biāo)記氮源14N標(biāo)記細(xì)胞在14N中復(fù)制一次細(xì)胞在14N中再復(fù)制一次細(xì)胞在14N中再復(fù)制一次TheexpectedresultsoftwogenerationsofsemiconservativereplicationintheMeselson-Stahlexperiment..Meselson－Stahl實(shí)驗(yàn)：1958年，Meselson和Stahl首先將大腸桿菌在含重同位素15N的培養(yǎng)基中培養(yǎng)約十五代，使所有細(xì)菌都被15N標(biāo)記。然后移至只含有輕同位素14N的培養(yǎng)基中同步培養(yǎng)一代，二代，三代。分別提取DNA，作CsCl密度梯度離心，觀察DNA的位置。試驗(yàn)改進(jìn)23.SemiconservativeReplicationinEukaryotesTaylor-Woods-Hughesexperiments：1957,roottipsofViciafaba（蠶豆）Radioisotope3HlabeledthymidineAutoradiography（放射自顯影）蠶豆病是葡糖六磷酸脫氫酶(G6PD)缺乏者進(jìn)食蠶豆后發(fā)生的急性溶血性貧血。蠶豆(viciafaba)又名胡豆黃TelophaseResultsBrdu

，中文全名

5-

溴脫氧尿嘧啶核苷，為胸腺嘧啶的衍生物，可代替胸腺嘧啶在

DNA

合成期（

S

期），活體注射或細(xì)胞培養(yǎng)加入，而后利用抗

Brdu

單克隆抗體，

ICC

染色，顯示增殖細(xì)胞。同時(shí)結(jié)合其它細(xì)胞標(biāo)記物，雙重染色，可判斷增殖細(xì)胞的種類，增殖速度，對(duì)研究細(xì)胞動(dòng)力學(xué)有重要意義。

只有胸腺嘧啶BrdU：胸腺嘧啶的替代物DNA半保留復(fù)制的生物學(xué)意義DNA的半保留復(fù)制表明DNA在代謝上的穩(wěn)定性，保證親代的遺傳信息穩(wěn)定地傳遞給后代。

為了保證遺傳的穩(wěn)定性，在每次細(xì)胞分裂之前，遺傳信息載體必須精確地復(fù)制自己。過去的概念認(rèn)為遺傳信息的載體就是DNA，現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)許多病毒的遺傳信息載體是RNA而不是DNA。因此，我們除了對(duì)DNA的復(fù)制作詳細(xì)的論述外，對(duì)RNA的復(fù)制也加以闡述，以期對(duì)遺傳信息的復(fù)制有個(gè)全面的了解。1953年，Watson和Crick在提出DNA雙螺旋模型時(shí)就指出，由于互補(bǔ)堿基的配對(duì)原則，在DNA復(fù)制時(shí)，只要雙鏈DNA解開，以每一條鏈為模板以合成其互補(bǔ)鏈，即可形成兩個(gè)與親代完全一樣的DNA分子。DNA復(fù)制的基本過程正如Watson和Crick所預(yù)測(cè)的那樣，但是在DNA復(fù)制中涉及了許多細(xì)胞成分。DNA的復(fù)制過程大體上可以分為復(fù)制的啟動(dòng)，復(fù)制的延伸，和復(fù)制的終止三個(gè)階段。2.15與DNA復(fù)制有關(guān)的物質(zhì)9類1、底物：四種脫氧核苷三磷酸（dATP、dGTP、dCTP、dTTP)2、模板：以DNA的兩條鏈為模板鏈，合成子代DNADNA復(fù)制實(shí)際上就是DNA指導(dǎo)的DNA合成代謝。因此，必須有DNA作為復(fù)制的模板。體外復(fù)制實(shí)驗(yàn)證明，新合成DNA的特異性完全取決于事先加入的模板DNA，三磷酸核苷酸(dATP,dGTP，dCTP，dTTP)是合成原料。有模板和合成原料后，細(xì)胞內(nèi)還有許多酶和蛋白質(zhì)參與DNA的復(fù)制。與DNA復(fù)制有關(guān)的物質(zhì)9類3、引物：DNA的合成需要一段RNA鏈作為引物4、引物合成酶（引發(fā)酶）：此酶以DNA為模板合成一段RNA,這段RNA作為合成DNA的引物（Primer)。實(shí)質(zhì)是以DNA為模板的RNA聚合酶。與DNA復(fù)制有關(guān)的物質(zhì)9類1、底物：四種脫氧核苷三磷酸（dATP、dGTP、dCTP、dTTP)2、模板：以DNA的兩條鏈為模板鏈，合成子代DNA3、引物：DNA的合成需要一段RNA鏈作為引物4、引物合成酶（引發(fā)酶）：此酶以DNA為模板合成一段RNA,這段RNA作為合成DNA的引物（Primer)。實(shí)質(zhì)是以DNA為模板的RNA聚合酶。5、DNA聚合酶:以DNA為模板的DNA合成酶●以四種脫氧核苷酸三磷酸為底物●反應(yīng)需要有模板的指導(dǎo)●反應(yīng)需要有3-OH存在●DNA鏈的合成方向?yàn)?3DNA聚合酶詳解5’5’3’3’Klenow片段RNA引物3’模板鏈大腸桿菌DNA聚合酶I(DNApolymeraseⅠ，DNApolⅠ)6、DNA連接酶（1967年發(fā)現(xiàn)）：若雙鏈DNA中一條鏈有切口，一端是3’-OH，另一端是5‘-磷酸基，連接酶可催化這兩端形成磷酸二酯鍵，而使切口連接。但是它不能將兩條游離的DNA單鏈連接起來

DNA連接酶在DNA復(fù)制、損傷修復(fù)、重組等過程中起重要作用3’5’3’5’OHP7、DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶(DNATopisomerase)：

拓?fù)洚悩?gòu)酶?：使DNA一條鏈發(fā)生斷裂和再連接，作用是松解負(fù)超螺旋。主要集中在活性轉(zhuǎn)錄區(qū)，同轉(zhuǎn)錄有關(guān)。

例：大腸桿菌中的ε蛋白

拓?fù)洚悩?gòu)酶Π：該酶能暫時(shí)性地切斷和重新連接雙鏈DNA，作用是將負(fù)超螺旋引入DNA分子。同復(fù)制有關(guān)。例：大腸桿菌中的DNA旋轉(zhuǎn)酶上