分子生物學(xué)40085課件

第二章染色體與DNA

染色體

DNA的結(jié)構(gòu)

DNA的復(fù)制

DNA的修復(fù)

DNA的轉(zhuǎn)座分子生物學(xué)40085一、與分子生物學(xué)有關(guān)的細(xì)胞生物學(xué)知識1、細(xì)胞的基本概念

細(xì)胞是生命活動的基本單位細(xì)胞是構(gòu)成有機體的基本單位細(xì)胞是代謝與功能的基本單位細(xì)胞是有機體生長與發(fā)育的基礎(chǔ)細(xì)胞是遺傳的基本單位，細(xì)胞核具有遺傳的全能性沒有細(xì)胞就沒有完整的生命分子生物學(xué)400852、細(xì)胞的共性

細(xì)胞表面都有細(xì)胞膜(磷脂雙分子層與蛋白質(zhì))

細(xì)胞都含有兩種核酸(DNA與RNA)細(xì)胞蛋白質(zhì)合成的機器─核糖體細(xì)胞增殖的方式分子生物學(xué)400853、細(xì)胞的種類真核細(xì)胞亞顯微結(jié)構(gòu)模式圖123456原核細(xì)胞亞顯微結(jié)構(gòu)模式圖分子生物學(xué)40085

較小（1μm～10μm）較大（10μm～100μ）

沒有成形的細(xì)胞核，組成核的物質(zhì)集中在核區(qū)。無核膜，無核仁。

有成形的、真正的細(xì)胞核。有核膜，有核仁。

含纖維素、果膠主要含肽聚糖

由蛋白質(zhì)和DNA分子組成

只是裸露的環(huán)狀DNA分子和少許蛋白質(zhì)

原核細(xì)胞真核細(xì)胞細(xì)胞大小細(xì)胞核細(xì)胞壁染色體原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的比較分子生物學(xué)40085動物細(xì)胞亞顯微結(jié)構(gòu)模式圖植物細(xì)胞亞顯微結(jié)構(gòu)模式圖分子生物學(xué)40085二、染色體（Chromosome)

內(nèi)容提要：染色體與染色質(zhì)細(xì)胞周期染色體的結(jié)構(gòu)和組成（原核生物、真核生物）核小體原核生物和真核生物基因組結(jié)構(gòu)特點比較

分子生物學(xué)40085（一）染色體與染色質(zhì)染色體（chromosome）是細(xì)胞在有絲分裂時遺傳物質(zhì)存在的特定形式，是間期細(xì)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(xì)胞生活周期的大部分時間里都是以染色質(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(nucleosome)成串排列而成的。分子生物學(xué)40085（二）細(xì)胞周期分子生物學(xué)40085（三）染色體的結(jié)構(gòu)和組成原核生物(prokaryote)

因為原核生物沒有真正的細(xì)胞核，DNA一般位于一個類似“核”的結(jié)構(gòu)—稱為類核體上。細(xì)菌DNA是一條相對分子質(zhì)量在109左右的共價、閉合雙鏈分子，通常也稱為染色體。細(xì)菌染色體外裹著稀疏的蛋白質(zhì)，這些蛋白質(zhì)有些與DNA的折疊有關(guān)，另一些則參與DNA的復(fù)制、重組及轉(zhuǎn)錄過程。一般情況下，原核生物細(xì)胞中染色體都是單倍體的。分子生物學(xué)40085分子生物學(xué)40085（三）染色體的結(jié)構(gòu)和組成真核生物染色體的組成真核細(xì)胞的細(xì)胞核比原核細(xì)胞的類核體在結(jié)構(gòu)和功能上都復(fù)雜得多，細(xì)胞核含有大部分的DNA，只有一小部分DNA存在于線粒體或葉綠體中。在真核細(xì)胞中，染色體位于核仁內(nèi)。真核細(xì)胞基因組很大，形成許多個染色體，每個染色體都含有一個完整的DNA分子，并且此DNA分子是線形、不具分枝，所有染色體上的DNA共同構(gòu)成整個基因組，

分子生物學(xué)40085{組蛋白：H1H2AH2BH3H4非組蛋白}核小體{DNA蛋白質(zhì)染色體真核生物染色體的組成分子生物學(xué)40085組蛋白的一般特性：■進化上的保守性保守程度：H1H2A、H2BH3、H41、組蛋白上海生化所分子遺傳學(xué)1998年試題：在真核生物核內(nèi)。五種組蛋白（H1H2AH2BH3和H4）在進化過程中，H4極為保守，H2A最不保守（）分子生物學(xué)40085■無組織特異性:■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。大部分疏水基團都分布在C端。

到目前為止，僅發(fā)現(xiàn)鳥類、魚類及兩棲類紅細(xì)胞染色體不含H1而帶有H5，精細(xì)胞染色體的組蛋白是魚精蛋白。分子生物學(xué)40085■H5組蛋白的特殊性：富含賴氨酸（24%）■組蛋白的可修飾性賴氨酸24%、丙氨酸16%、絲氨酸13%、精氨酸11%。鳥類、兩棲類、魚類紅細(xì)胞分離的H5均有種的特異性。

分子生物學(xué)40085在細(xì)胞周期特定時間可發(fā)生甲基化、乙?；?、磷酸化和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w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。組蛋白的可修飾性分子生物學(xué)40085簡述真核生物染色體上組蛋白的種類，組蛋白修飾的種類及其生物學(xué)意義中國科學(xué)院2003年碩士研究生入學(xué)《生物化學(xué)與分子生物學(xué)》試題

分子生物學(xué)40085非組蛋白的特性1、非組蛋白的多樣性非組蛋白的量大約是組蛋白的60%～70%，但它的種類卻很多，約在20-100種之間，其中常見的有15-20種。

2、非組蛋白的專一性和種屬專一性分子生物學(xué)400851)DNA的變性和復(fù)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。

■增色效應(yīng)(Hyperchromaticeffect)在變性過程中，260nm紫外線吸收值先緩慢上升，當(dāng)達到某一溫度時驟然上升，稱為增色效應(yīng)。2、DNA分子生物學(xué)40085■融解溫度（MeltingtemperatureTm)變性過程紫外線吸收值增加到中點時的溫度稱為融解溫度。生理條件下為85-95℃影響因素：G+C含量，pH值，離子強度，尿素，甲酰胺等分子生物學(xué)40085分子生物學(xué)40085■復(fù)性（Renaturation)熱變性的DNA緩慢冷卻，單鏈恢復(fù)成雙鏈?！鰷p色效應(yīng)（Hypochromaticeffect)

隨著DNA的復(fù)性，260nm紫外線吸收值降低的現(xiàn)象。

分子生物學(xué)400852)C值反?，F(xiàn)象（C-valueparadox)C值矛盾C值是一種生物的單倍體基因組DNA的總量。

從原核生物到真核生物基因組大小和DNA含量是隨著生物進化復(fù)雜程度的增加而穩(wěn)步上升的，隨著生物結(jié)構(gòu)和功能復(fù)雜程度的增加，需要的基因數(shù)目和基因產(chǎn)物種類越多，因而C值也越大。但在一些物種中C值的大小并不能完全說明生物進化的程度和遺傳復(fù)雜性的高低，也就是說，物種C值與他進化復(fù)雜性之間沒有嚴(yán)格的對應(yīng)關(guān)系，這種現(xiàn)象稱為C值悖理或C值反常現(xiàn)象。

分子生物學(xué)40085分子生物學(xué)40085簡述DNA的C值以及C值矛盾（CValueparadox）.中科院上海生化所98年上海第二軍醫(yī)大：C值矛盾分子生物學(xué)400851974年Kormberg等人根據(jù)染色質(zhì)的酶切降解和電鏡觀察，發(fā)現(xiàn)了染色質(zhì)基本結(jié)構(gòu)單位為核小體（nucleosome）。核小體（nucleosome）定義：用于包裝染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)單位，是由DNA鏈纏繞一個組蛋白核構(gòu)成的。

3、核小體分子生物學(xué)40085分子生物學(xué)40085核小體的結(jié)構(gòu)特點每個核小體單位包括166bp的DNA和一個組蛋白八聚體及一分子的組蛋白H1。組蛋白八聚體構(gòu)成核小體的核心結(jié)構(gòu)，由H2A、H2B、H3和H4各兩分子組成，(H3)2、(H4)2四聚體構(gòu)成組蛋白八聚體的核心，核心頂部和底部各有一個H2AH2B二聚體。分子生物學(xué)40085核小體的結(jié)構(gòu)特點DNA分子以超螺旋的形式盤繞八聚體兩圈，每圈83bp，共166bp。一分子的組蛋白H1與DNA結(jié)合，鎖住核小體DNA的進出口，從而穩(wěn)定了核小體的結(jié)構(gòu)。兩個相鄰核小體之間以連接DNA相連，長度為0—80bp不等。分子生物學(xué)40085核小體的結(jié)構(gòu)分子生物學(xué)40085分子生物學(xué)40085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：

簡述真核細(xì)胞內(nèi)核小體與核小體核心顆粒的結(jié)構(gòu)。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)試題分子生物學(xué)40085（（四）、染色體的包裝—超螺旋結(jié)構(gòu)（染色體DNA的分子長度與細(xì)胞核直徑大小相差懸殊。例如，人的每條染色體DNA分子平均長度為5cm，而細(xì)胞核直徑為5um，即：5x10－4cm。這說明了染色體在細(xì)胞核內(nèi)的包裝需壓縮近萬倍。分子生物學(xué)400856.8:140:11000:18000:1DNAdoublehelixNucleosome(10nmfiber)30nmFiberLoopsILoopsIIchromosome分子生物學(xué)40085分子生物學(xué)40085分子生物學(xué)40085（五）原核生物和真核生物基因組結(jié)構(gòu)特點比較

基因：表達一種蛋白質(zhì)或功能RNA的基本單位。基因組：是指某種生物所包含的全套基因。（單倍體）人類基因組的C值在3x109bp；病毒含103~105bp；細(xì)菌含105~107bp；分子生物學(xué)40085原核生物的基因組很小，大多只有一條染色體，且DNA含量少，如大腸桿菌DNA的相對分子質(zhì)量僅為2.4x109,或4.6x106bp，其完全伸展總長約為1.3mm，含4000個基因。病毒的基因組就更小一些。從基因組的組織結(jié)構(gòu)來看，原核細(xì)胞DNA有如下特點：1、原核生物基因組結(jié)構(gòu)特點分子生物學(xué)40085●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(trnascriptionaloperon)

多順反子(polycistron)X174D-E-J-F-G-HmRNA蛋白J、F、GHDEE.coli組氨酸操縱子9個順反子9個酶(第六章)1、原核生物基因組結(jié)構(gòu)特點分子生物學(xué)40085多順反子(polycistron)：原核生物DNA序列中功能相關(guān)的RNA和蛋白質(zhì)基因，往往叢集在基因組的一個或幾個特定部位，形成功能單位或轉(zhuǎn)錄單元，它們可被一起轉(zhuǎn)錄為含多個mRNA的分子，叫多順反子mRNA。分子生物學(xué)40085

●有重疊基因（Sanger發(fā)現(xiàn)）（即同一段DNA能攜帶兩種不同的蛋白質(zhì)的信息。）基因內(nèi)基因部分重疊基因一個堿基重疊分子生物學(xué)400852、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（interruptedgene）、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(fù)序列分子生物學(xué)40085■不重復(fù)序列/單一序列：在基因組中有一個或幾個拷貝。真核生物的一些基因在單倍體中都是單拷貝的。如：蛋清蛋白、血紅蛋白等。這些序列一般只有一個或幾個拷貝，它占DNA總量的40%－80%。不重復(fù)序列長約750－2000bp，相當(dāng)于一個結(jié)構(gòu)基因的長度。功能：主要是編碼蛋白質(zhì)。重復(fù)序列分子生物學(xué)40085■中度重復(fù)序列：在基因組中的拷貝數(shù)為101~104。占總DNA的10%－40%。各種rRNA、tRNA及組蛋白基因等都屬這一類。

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

分子生物學(xué)40085■高度重復(fù)序列：拷貝數(shù)達到幾百個到幾百萬個。又稱為衛(wèi)星DNA：A?T含量很高的簡單高度重復(fù)序列。這類DNA只在真核生物中發(fā)現(xiàn)，占基因組的10%—60%，由6—100個堿基組成，在DNA鏈上串聯(lián)重復(fù)幾百萬次。由于堿基的組成不同，在CsCl密度梯度離心中易與其他DNA分開，形成含量較大的主峰及高度重復(fù)序列小峰，后者又稱衛(wèi)星區(qū)帶（峰）。分子生物學(xué)40085高度重復(fù)序列常稱為衛(wèi)星DNA

?；蚪MDNA中的G：C堿基對的分布是不均一的，在CsCl等密度梯度超離心分離后，出現(xiàn)一個主峰和1~2個小峰，這種小峰對主峰而言尤似主峰的衛(wèi)星，所以稱衛(wèi)星DNA。

分子生物學(xué)40085分子生物學(xué)40085分子生物學(xué)40085根據(jù)DNA復(fù)性動力學(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）上海第二軍醫(yī)大碩士研究生入學(xué)考試試題：基因組的特點（真核、原核比較）分子生物學(xué)40085第二章染色體與DNA染色體

DNA的結(jié)構(gòu)

DNA的復(fù)制

DNA的修復(fù)

DNA的轉(zhuǎn)座分子生物學(xué)40085三、DNA的結(jié)構(gòu)1）

概念指4種脫氧核苷酸的連接及其排列順序，表示了該DNA分子的化學(xué)組成，DNA序列是這一概念的簡稱。堿基序列1、DNA的一級結(jié)構(gòu)分子生物學(xué)400852）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)●內(nèi)側(cè)堿基通過氫鍵互補形成堿基對（A：T，C：G）。分子生物學(xué)40085分子生物學(xué)400853）DNA結(jié)構(gòu)的表示法分子生物學(xué)400852、DNA的二級結(jié)構(gòu)1）定義：指兩條多核苷酸鏈反向平行盤繞所產(chǎn)生的雙螺旋結(jié)構(gòu)。

分子生物學(xué)40085分子生物學(xué)40085繞DNA雙螺旋表面上出現(xiàn)的螺旋槽（溝），寬的溝稱為大溝，窄溝稱為小溝。大溝，小溝都、是由于堿基對堆積和糖-磷酸骨架扭轉(zhuǎn)造成的。

分子生物學(xué)40085Watson-Crick雙螺旋結(jié)構(gòu)模型(B-DNA)

★兩條反平行的多核苷酸鏈繞同一中心軸相纏繞，形成右手雙股螺旋，一條5’→3’，另一條3’→5’★磷酸與脫氧核糖彼此通過3‘、5‘-磷酸二酯鍵相連接，構(gòu)成DNA分子的骨架。★磷酸與脫氧核糖在雙螺旋外側(cè)，嘌呤與嘧啶堿位于雙螺旋的內(nèi)側(cè)?！飰A基平面與縱軸垂直，糖環(huán)平面與縱軸平行分子生物學(xué)40085★兩條脫氧核苷酸鏈之間依靠堿基間的氫鏈結(jié)合在一起?！锫萑χg主要靠堿基平面間的堆積力維持★每圈螺旋含10個核苷酸，堿基堆積距離0.34nm，雙螺旋平均直徑2nm，★大溝：寬1.2nm，深0.85nm，

小溝：寬0.6nm，深0.75nm分子生物學(xué)40085

DNA雙螺旋模型是哪年由誰提出的?簡述其基本內(nèi)容.為什么說該模型的提出是分子生物學(xué)發(fā)展史上的里程碑,具有劃時代的貢獻?

浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院2003生物化學(xué)（碩士）分子生物學(xué)400852）分類：右手螺旋：A-DNA，B-DNA左手螺旋：Z-DNA分子生物學(xué)40085ABZ分子生物學(xué)40085ABZ分子生物學(xué)400853、DNA的高級結(jié)構(gòu)1）定義：指DNA雙螺旋進一步扭曲盤繞所形成的特定空間結(jié)構(gòu)。是一種比雙螺旋更高層次的空間構(gòu)象。2）主要形式：超螺旋結(jié)構(gòu)（正超螺旋和負(fù)超螺旋）分子生物學(xué)40085分子生物學(xué)40085線狀DNA形成的超螺旋分子生物學(xué)40085環(huán)狀DNA形成的超螺旋分子生物學(xué)40085拓?fù)洚悩?gòu)酶or溴化乙錠拓?fù)洚悩?gòu)酶or溴化乙錠DNA扭曲與雙螺旋相同（擰緊）DNA扭曲與雙螺旋相反（松開）負(fù)超螺旋松弛DNA正超螺旋分子生物學(xué)40085第二章染色體與DNA染色體

DNA的結(jié)構(gòu)

DNA的復(fù)制

DNA的修復(fù)

DNA的轉(zhuǎn)座分子生物學(xué)40085四、DNA的復(fù)制分子生物學(xué)40085內(nèi)容提要：●DNA的半保留復(fù)制●與DNA復(fù)制有關(guān)的物質(zhì)●DNA的復(fù)制過程（大腸桿菌為例）●DNA復(fù)制的其它方式●真核生物中DNA的復(fù)制特點分子生物學(xué)40085（一）DNA的半保留復(fù)制（semi-conservativereplication）1、基本概念1）復(fù)制（replication）：即DNA的生物合成，以DNA為模板指導(dǎo)合成相同的DNA分子，使遺傳信息從親代傳遞到子代的過程。RNA病毒的遺傳信息儲存于RNA分子中，可進行RNA復(fù)制并反轉(zhuǎn)錄合成DNA。分子生物學(xué)40085關(guān)于DNA復(fù)制機理的假說有以下三種：1、半保留復(fù)制假說2、全保留復(fù)制假說3、發(fā)散式復(fù)制假說分子生物學(xué)40085Semi-conservativeConservativeDispersive分子生物學(xué)40085分子生物學(xué)400852、實驗證據(jù)（1958Meselson和Stahl）：

MatthewMesselsonFranklinStahl分子生物學(xué)40085半保留復(fù)制的實驗依據(jù)：?58年Meselson和Stahl利用氮標(biāo)記技術(shù)試驗證實：?含有15N標(biāo)記的培養(yǎng)基中培養(yǎng)大腸桿菌得到15N-DNA；?將15N-DNA轉(zhuǎn)移到含有14N標(biāo)記的培養(yǎng)基中培養(yǎng)不同代數(shù)時，CsCl密度梯度離心,觀察DNA所處的位置；?15N-DNA的密度比14N-DNA的大，在密度梯度離心時，兩種密度不同的DNA分布在不同的區(qū)帶。分子生物學(xué)40085分子生物學(xué)40085分子生物學(xué)40085分子生物學(xué)40085半保留復(fù)制的實驗結(jié)果：?15N-DNA顯示為一條重密度帶位于離心管的管底。?15N-DNA和14N-DNA的雜交分子中密度帶。?第二代有中密度帶及低密度帶兩個區(qū)帶，這表明它們分別為15N14N－DNA和14N-DNA。?在14N培養(yǎng)基中培養(yǎng)代數(shù)的增加，低密度帶增強，而中密度帶逐漸減弱。分子生物學(xué)40085分子生物學(xué)40085半保留復(fù)制進一步的實驗證椐：?15N-DNA、14N-DNA雜交分子經(jīng)加熱變性，對于變性前后的DNA分別進行CsCl密度梯度離心。結(jié)果變性前的雜交分子為一條中密度帶，變性后則分為兩條區(qū)帶，即重密度帶(15N-DNA)及低密度帶(14N-DNA)。分子生物學(xué)40085分子生物學(xué)40085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：請設(shè)計一個實驗來證明DNA復(fù)制是以半保留方式進行的（8分）。分子生物學(xué)40085“Heavy”DNA“Hybrid”

DNA“l(fā)ight”DNA“Hybrid”DNA分子生物學(xué)400852）半保留復(fù)制（semiconservativereplication）：DNA復(fù)制時，親代DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)解開，分別以解開的兩股單鏈為模板，以dNTP(dATP、dGTP、dTTP、dCTP)為原料，按照堿基互補的原則，合成與模板鏈互補的新鏈，從而形成兩個子代DNA雙鏈，其結(jié)構(gòu)與親代DNA雙鏈完全一致。因子代DNA雙鏈中的一股單鏈源自親代，另一股單鏈為合成的新鏈，形成的雙鏈與親代雙鏈的堿基序列完全一致，故稱為半保留復(fù)制。分子生物學(xué)400853、DNA半保留復(fù)制的生物學(xué)意義：

新DNA分子雙鏈為“一母一子”；因此復(fù)制更為精確，致使遺傳信息更加穩(wěn)定。穩(wěn)定的遺傳信息從親代傳遞給子代，從而使生物的前后代保持了一定的連續(xù)性。

分子生物學(xué)40085（二）與DNA復(fù)制有關(guān)的物質(zhì)1、原料：四種脫氧核苷三磷酸（dATP、dGTP、dCTP、dTTP)dNTP2、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鏈作為引物分子生物學(xué)400854、引物合成酶（引發(fā)酶）：是一種RNA聚合酶，在復(fù)制的起始點處以DNA為模板，催化合成一小段互補的RNA。實質(zhì)是以DNA為模板的RNA聚合酶。DNA聚合酶不能催化兩個游離的dNTP聚合反應(yīng)，若沒有引物就不能起始DNA合成。引物酶能直接在單鏈DNA模板上催化游離的NTP合成一小段RNA，作為合成DNA的引物（Primer)，并由這一小段RNA引物提供3’-OH，經(jīng)DNA聚合酶催化鏈的延伸。

分子生物學(xué)400855、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鏈的合成方向為5

3

分子生物學(xué)40085性質(zhì)聚合酶Ⅰ聚合酶Ⅱ聚合酶Ⅲ3'5'外切活性+++5'3'外切活性+--5'3'聚合活性+中+很低+很高新生鏈合成--+主要是對DNA損傷的修復(fù)；以及在DNA復(fù)制時切除RNA引物并填補其留下的空隙。修復(fù)紫外光引起的DNA損傷DNA復(fù)制的主要聚合酶，還具有3’-5‘外切酶的校對功能，提高DNA復(fù)制的保真性原核生物中的DNA聚合酶(大腸桿菌）分子生物學(xué)40085

α

β

γ

δ

ε定位細(xì)胞核細(xì)胞核線粒體細(xì)胞核細(xì)胞核3‘-5’外切--+++酶活性功能引物合成修復(fù)作用線粒體DNA的復(fù)制核DNA的復(fù)制？真核生物中的DNA聚合酶分子生物學(xué)40085

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‘OHP分子生物學(xué)400857、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)酶分子生物學(xué)40085上海生化所1998年分子遺傳學(xué)試題：拓?fù)洚悩?gòu)酶分子生物學(xué)400858、DNA解螺旋酶/解鏈酶（DNAhelicase)

通過水解ATP獲得能量來解開雙鏈DNA。E.coli中的rep蛋白就是解螺旋酶，還有解螺旋酶I、II、III。rep蛋白沿3’

5’移動，而解螺旋酶I、II、III沿5’

3’移動。分子生物學(xué)40085分子生物學(xué)400859、單鏈結(jié)合蛋白(SSBP-single-strandbindingprotein)：穩(wěn)定已被解開的DNA單鏈，阻止復(fù)性和保護單鏈不被核酸酶降解。分子生物學(xué)40085（三）DNA的復(fù)制過程（大腸桿菌為例）雙鏈的解開

RNA引物的合成

DNA鏈的延伸切除RNA引物，填補缺口，連接相鄰的DNA片段分子生物學(xué)40085復(fù)制是從DNA分子上的特定部位開始的，復(fù)制起始點(originofreplication)常用ori或o表示，稱為復(fù)制子或復(fù)制單元(replicon)。在原核細(xì)胞中只有一個復(fù)制起始點，一個復(fù)制子。在真核生物中復(fù)制是從許多起始點同時開始的，即有多個復(fù)制子。1、雙鏈的解開分子生物學(xué)400851、雙鏈的解開

DNA的復(fù)制有特定的起始位點，叫做復(fù)制原點。ori(或o）、富含A、T的區(qū)段?；靖拍睿?/p>

上海生化所1998年分子遺傳學(xué)試題：真核生物復(fù)制起始點的特征包括（）A富含GC區(qū)B富含AT區(qū)CZDNAD無明顯特征

分子生物學(xué)40085從復(fù)制原點到終點，組成一個復(fù)制單位，叫復(fù)制子復(fù)制時，解鏈酶等先將DNA的一段雙鏈解開，形成復(fù)制點，這個復(fù)制點的形狀象一個叉子，故稱為復(fù)制叉分子生物學(xué)40085復(fù)制叉復(fù)制叉分子生物學(xué)40085雙鏈解開、復(fù)制起始大腸桿菌中的復(fù)制起始位點是OriC，全長245Bp，該序列在所有細(xì)菌復(fù)制起始位點中都是保守的。分子生物學(xué)40085分子生物學(xué)40085大約20個DnaA蛋白在ATP的作用下與oriC處的4個9bp保守序列相結(jié)合分子生物學(xué)40085在HU蛋白和ATP的共同作用下,Dna復(fù)制起始復(fù)合物使3個13bp直接重復(fù)序列變性,形成開鏈分子生物學(xué)40085解鏈酶六體分別與單鏈DNA相結(jié)合(需DnaC幫助),進一步解開DNA雙鏈分子生物學(xué)40085分子生物學(xué)400852、RNA引物的合成DnaB蛋白活化引物合成酶，引發(fā)RNA引物的合成。引物長度約為幾個至10個核苷酸，基因組DNA復(fù)制時，先導(dǎo)鏈的引物是DNA，后隨鏈的引物是RNA(-)

2002年上海生化與細(xì)胞所分子生物學(xué)40085DNA的復(fù)制實際上就是以DNA為模板在DNA聚合酶作用下，將四種dNTP聚合成DNA的過程。主要包括兩個不同但相互有聯(lián)系的事件，即前導(dǎo)鏈和滯后鏈的合成。由于DNA雙螺旋的兩條鏈?zhǔn)欠聪蚱叫械?，因此在?fù)制叉附近解開的DNA鏈一條是5

3，另一條是3

5

方向，兩個模板極性不同。所有已知DNA聚合酶的合成方向都是5

3，那么DNA反向平行的兩條鏈?zhǔn)侨绾瓮瑫r完成復(fù)制的呢？3、DNA鏈的延伸分子生物學(xué)40085DNA的半不連續(xù)復(fù)制（semi-discontinuousreplication)DNA復(fù)制時其中一條子鏈的合成是連續(xù)的，而另一條子鏈的合成是不連續(xù)的，故稱半不連續(xù)復(fù)制。在DNA復(fù)制時，合成方向與復(fù)制叉移動的方向一致并連續(xù)合成的鏈為前導(dǎo)鏈；合成方向與復(fù)制叉移動的方向相反，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。3、DNA鏈的延伸分子生物學(xué)40085在DNA復(fù)制過程中，前導(dǎo)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。分子生物學(xué)40085分子生物學(xué)40085分子生物學(xué)40085分子生物學(xué)40085分子生物學(xué)40085華中科技大學(xué)2004年生物化學(xué)與分子生物學(xué)碩士研究生入學(xué)試題名詞解釋：岡崎片段（3分）武漢大學(xué)2003年碩士研究生入學(xué)分子生物學(xué)試題：Replicon、

semi-conservativereplication

分子生物學(xué)40085華中科技大學(xué)2004年生物化學(xué)與分子生物學(xué)碩士研究生入學(xué)試題原核DNA合成酶中（）的主要功能是合成前導(dǎo)鏈和岡崎片段A、DNA聚合酶ⅠB、DNA聚合酶ⅡC、DNA聚合酶ⅢD、引物酶分子生物學(xué)400854、切除RNA引物，填補缺口，連接相鄰的DNA片段（復(fù)制終止）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鏈大腸桿菌DNA具有復(fù)制終止位點，此處可以結(jié)合一種特異的蛋白質(zhì)分子叫做Tus，通過阻止解鏈酶(Helicase)的解鏈活性而終止復(fù)制。分子生物學(xué)40085（四）DNA復(fù)制的方式1、線性DNA雙鏈的復(fù)制

單一起點的單向及雙向，和多個起始點的雙向幾種，復(fù)制叉處呈“眼”型。2、環(huán)狀DNA雙鏈的復(fù)制1）、雙鏈環(huán)狀、θ型復(fù)制、雙向等速2)、滾環(huán)型：單向復(fù)制的特殊方式如：ΦΧ174的雙鏈環(huán)狀DNA復(fù)制型（RF）3）、D環(huán)復(fù)制分子生物學(xué)40085

單起點、雙向等速多起點、雙向等速分子生物學(xué)40085雙鏈環(huán)狀、θ型復(fù)制、雙向等速分子生物學(xué)40085（1）模板鏈和新合成的鏈分開;（2）不需RNA引物，在正鏈3‘－OH上延伸（3）只有一個復(fù)制叉;

分子生物學(xué)40085D環(huán)復(fù)制單向復(fù)制的特殊方式如：動物線粒體DNA分子生物學(xué)40085（五）真核生物中DNA的復(fù)制特點1、真核生物每條染色體上有多個復(fù)制起點，多復(fù)制子2、真核生物染色體在全部復(fù)制完之前,各個起始點不再重新開始DNA復(fù)制；而在快速生長的原核生物中，復(fù)制起點可以連續(xù)開始新的復(fù)制(多復(fù)制叉)。真核生物快速生長時，往往采用更多的復(fù)制起點。3、真核生物有多種DNA聚合酶。分子生物學(xué)40085第二章染色體與DNA染色體

DNA的結(jié)構(gòu)

DNA的復(fù)制

DNA的修復(fù)

DNA的轉(zhuǎn)座分子生物學(xué)40085五、DNA的修復(fù)（一）基因突變和基因的損傷1、基因突變的分類：?點突變：DNA分子中單個堿基的改變，同類堿基之間取代，稱轉(zhuǎn)換；否則稱顛換。?堿基的插入突變：插入一個或一個以上的堿基。?堿基丟失突變：缺失一個或一個以上的堿基。分子生物學(xué)400852、突變可能造成的后果?可能使生物更有利適應(yīng)環(huán)境，引起生物進化。?導(dǎo)致生物體的死亡，屬致死突變。?引起結(jié)構(gòu)、形態(tài)和功能的異常，產(chǎn)生疾病。?引起細(xì)胞的癌變。?不發(fā)生任何變化和影響。分子生物學(xué)400853、基因的損傷?一切使DNA結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生改變的DNA變化，都可稱為基因的損傷。?突變也是DNA損傷的一種，還包括：a、堿基損傷。b、DNA鏈斷裂，有單鏈斷裂和雙鏈斷裂。分子生物學(xué)400854、引起基因損傷的因素：1）物理因素?紫外線：可引起DNA兩個相鄰的胸腺嘧啶發(fā)生聚合反應(yīng)，形成T二聚體，阻止DNA的復(fù)制和轉(zhuǎn)錄。?電離輻射：X、α、β、γ射線引起DNA的損傷。包括DNA的主鏈斷裂，堿基聚合，糖苷鏈的斷裂，造成染色體畸變、基因突變、細(xì)胞死亡等。分子生物學(xué)400852）化學(xué)因素：?烷化劑：可生成烷基化堿基，引起配對錯誤。?核苷酸類似物：如5-溴尿嘧啶，引起堿基置換。?黃曲霉毒素、蘇丹紅等。3）生物因素?DNA病毒和RNA病毒感染、質(zhì)粒轉(zhuǎn)移、基因重組、轉(zhuǎn)座子的轉(zhuǎn)位等都可能使DNA發(fā)生改變，引起基因突變。分子生物學(xué)400854）自發(fā)損傷或突變?生物體不接觸任何致突變劑，也可能自發(fā)的發(fā)生基因突變。包括：DNA復(fù)制時的堿基錯誤配對；堿基的互變異構(gòu)；脫氨基。分子生物學(xué)40085（二）DNA的修復(fù)DNA修復(fù)系統(tǒng)功能錯配修復(fù)恢復(fù)錯配堿基切除修復(fù)切除突變的堿基核甘酸切除修復(fù)修復(fù)被破壞的DNADNA直接修復(fù)修復(fù)嘧啶二體或甲基化DNA

扼要說明細(xì)胞中DNA修復(fù)系統(tǒng)有哪幾種（8分）中國科學(xué)院2002年碩士學(xué)位研究生入學(xué)分子遺傳學(xué)試題分子生物學(xué)400851、錯配修復(fù)●Dam甲基化酶使母鏈位于5’GATC序列中腺苷酸甲基化●甲基化緊隨在DNA復(fù)制之后進行●根據(jù)復(fù)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分子生物學(xué)40085

根據(jù)母鏈甲基化原則找出錯配堿基的示意圖發(fā)現(xiàn)錯配堿基在水解ATP的作用下，MutS，MutL與堿基錯配點的DNA雙鏈結(jié)合MutS-MutL在DNA雙鏈上移動，發(fā)現(xiàn)甲基化DNA后由MutH切開非甲基化的子鏈分子生物學(xué)40085

甲基化指導(dǎo)的錯配修復(fù)示意圖錯配堿基位于切口3’下游端，錯配堿基位于切口5’上游端，分子生物學(xué)400852、堿基切除修復(fù)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腺嘌呤配對分子生物學(xué)40085胞嘧啶去氨基生成尿嘧啶分子生物學(xué)40085如果復(fù)制發(fā)生就會產(chǎn)生一個突變分子生物學(xué)40085.糖苷水解酶識別改變了的堿基，把堿基從N-β-糖苷鍵處切下來，在DNA鏈上形成去嘌呤或去嘧啶位點，統(tǒng)稱為AP位點。分子生物學(xué)40085由AP磷酸內(nèi)切酶將受損核苷酸的糖苷-磷酸鍵切開分子生物學(xué)40085。DNA連接酶連接利用DNA聚合酶I切除損傷部位，補上核苷酸分子生物學(xué)400853、核苷酸切除修復(fù)1）通過特異的核酸內(nèi)切酶識別損傷部位2）由酶的復(fù)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(fù)制合成新子鏈4）DNA連接酶將切口補平分子生物學(xué)40085識別損傷部位損傷的兩邊切除幾個核苷酸DNA聚合酶以母鏈為模板復(fù)制合成新子鏈DNA連接酶將切口補平分子生物學(xué)400854、DNA的直接修復(fù)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配對分子生物學(xué)40085分子生物學(xué)40085

上海生化所1998年分子遺傳學(xué)試題：DNA修復(fù)系統(tǒng)的作用是保證DNA序列不發(fā)生任何變化（）分子生物學(xué)40085第二章染色體與DNA染色體

DNA的結(jié)構(gòu)

DNA的復(fù)制

DNA的修復(fù)

DNA的轉(zhuǎn)座分子生物學(xué)40085六、DNA的轉(zhuǎn)座（一）基本概念：DNA的轉(zhuǎn)座：由可移位因子介導(dǎo)的遺傳物質(zhì)重排現(xiàn)象。轉(zhuǎn)座子（transposon）：存在與染色體DNA上可自主復(fù)制和位移的基本單位。分子生物學(xué)40085（二）轉(zhuǎn)座子的類型和結(jié)構(gòu)特征原核生物轉(zhuǎn)座子的類型：1、插入序列(insertionalsequence,IS)2、復(fù)合轉(zhuǎn)座子(compositetransposon)3、TnA家族分子生物學(xué)400851、插入序列(IS)IS是最簡單的轉(zhuǎn)座子，不含有任何宿主基因，它們是細(xì)菌染色體或質(zhì)粒DNA的正常組成部分。

λ：：IS1分子生物學(xué)40085分子生物學(xué)40085復(fù)合轉(zhuǎn)座子是一類帶有某些抗藥性基因（或其他宿主基因）的轉(zhuǎn)座子，其兩翼往往是兩個相同或高度同源的IS序列,表明IS序列插入到某個功能基因兩端時就可能產(chǎn)生復(fù)合轉(zhuǎn)座子。2、復(fù)合轉(zhuǎn)座子(compositetransposon)分子生物學(xué)40085分子生物學(xué)400853、TnA家族除了末端帶有IS序列的復(fù)合轉(zhuǎn)座子以外，還存在一些沒有IS序列的、體積龐大的轉(zhuǎn)座子（5000bp以上）－－TnA家族。這類轉(zhuǎn)座子帶有3個基因，其中一個編碼內(nèi)酰胺酶（AmpR），另兩個則是轉(zhuǎn)座作用所必須的。所有TnA類轉(zhuǎn)座子兩翼都帶有38bp的倒置重復(fù)序列。分子生物學(xué)40085(三）轉(zhuǎn)座作用的機制轉(zhuǎn)座時發(fā)生的插入作用有一個普遍的特征，就是受體分子中有一段很短的（3－12bp）、被稱為靶序列的DNA會被復(fù)制，使插入的轉(zhuǎn)座子位于兩個重復(fù)的靶序列之間。轉(zhuǎn)座分為：復(fù)制性轉(zhuǎn)座和非復(fù)制性轉(zhuǎn)座兩大類。分子生物學(xué)40085(三）轉(zhuǎn)座作用的機制分子生物學(xué)40085復(fù)制性轉(zhuǎn)座子顧名思義，在復(fù)制性轉(zhuǎn)座中，整個轉(zhuǎn)座子被復(fù)制了，所移動和轉(zhuǎn)位的僅僅是原轉(zhuǎn)座子的拷貝。轉(zhuǎn)座酶（transposase）和解離酶（resolvase）分別作用于原始轉(zhuǎn)座子和復(fù)制轉(zhuǎn)座子。TnA類轉(zhuǎn)座主要是這種形式。分子生物學(xué)40085復(fù)制性轉(zhuǎn)座子分子生物學(xué)40085非復(fù)制性轉(zhuǎn)座子與復(fù)制性轉(zhuǎn)座相對應(yīng)，在非復(fù)制性轉(zhuǎn)座中，原始轉(zhuǎn)座子作為一個可移動的實體直接被移位。IS序列、Mu及Tn5等的轉(zhuǎn)座方式屬于此類。分子生物學(xué)40085非復(fù)制性轉(zhuǎn)座子分子生物學(xué)40085上海生化所1998年分子遺傳學(xué)試題：轉(zhuǎn)座過程通常是指DNA中的一段特殊序列（轉(zhuǎn)座元）在轉(zhuǎn)座酶以及其它蛋白因子的作用下，從DNA分子中的一個位置被搬移到另一位置或另一