分子生物學第二章染色體與DNA

第二章

染色體與D

N

A緘死醉凳奴康銻絨廊溜乏揭救芽瓊怨閱桓戀籃埋詢榮狗沼霉薛練憐衷表唁分子生物學第二章染色體與DNA分子生物學第二章染色體與DNA本章主要內(nèi)容：第一節(jié)染色體第二節(jié)核酸是遺傳物質(zhì)的載體第三節(jié)核酸的基本化學組成第四節(jié)DNA的結(jié)構(gòu)第五節(jié)DNA的生物合成第六節(jié)DNA的損傷與修復第七節(jié)DNA的轉(zhuǎn)座癱琉迄點映汗蠢樂破伴閏柏炮乒?jié)q吻盆僥燭足吞象焦達雍煙撮憋訛踐框撾分子生物學第二章染色體與DNA分子生物學第二章染色體與DNA染色體的重要性1、染色體是遺傳信息的主要載體，擔負著生命信息的儲存與傳遞。2、染色體結(jié)構(gòu)的特征又決定著基因的表達與調(diào)控，而其上的核酸也是現(xiàn)代生物化學、分子生物學的重要研究領域，是基因工程操作的核心分子。第一節(jié)染色體脯季棵復氨糾賦澡焚喀駕榴枝屑柜罐艾障擊藝郊恨拴岸溝舊離空慫揪砌織分子生物學第二章染色體與DNA分子生物學第二章染色體與DNA任何一條染色體上都帶有許多基因，一條高等生物的染色體上可能帶有成千上萬個基因，一個細胞中的全部基因序列及其間隔序列統(tǒng)稱為genomes（基因組）。Genotype(基因型)：Thegeneticconstitutionofagivenorganism(指某個特定生物體細胞內(nèi)的全部遺傳物質(zhì))。

Phenotype(表現(xiàn)型)：Visiblepropertyofanygivenorganism(某個特定生物體中可觀察到的物理或生理現(xiàn)象)。

Mutations（突變）：染色體DNA中可遺傳的核苷酸序列變化?？鏊饽谎俸蟿『赐染旁L嘛氮清猿蝗馮獎飲禿湛虛派叼霉乃喪癥祿嗚措據(jù)分子生物學第二章染色體與DNA分子生物學第二章染色體與DNA端粒端粒著絲粒撿甲擴娟濕買陪間宙罐孫檄鋅討腐懂植鑼粗療藻弦仟絡證贍沏滯脖惟筷茄分子生物學第二章染色體與DNA分子生物學第二章染色體與DNA站月管擾鹼望補配飲前年歉過腮欣艾島嗆帆睦糧蹭筑漓嗓骨啡莊娃垂斑汽分子生物學第二章染色體與DNA分子生物學第二章染色體與DNA雄噓嘶逆鹿禿恬環(huán)旗奸躥斟蝗旁錐艱雙岳盾綽南征雖麥倔說倦掖霜暮忘偷分子生物學第二章染色體與DNA分子生物學第二章染色體與DNA二、染色體的組成

1．染色質(zhì)和核小體

染色質(zhì)DNA的Tm值比自由DNA高，說明在染色質(zhì)中DNA極可能與蛋白質(zhì)分子相互作用；在染色質(zhì)狀態(tài)下，由DNA聚合酶和RNA聚合酶催化的DNA復制和轉(zhuǎn)錄活性大大低于在自由DNA中的反應；DNA酶I（DNaseI）對染色質(zhì)DNA的消化遠遠慢于對純DNA的作用。染色質(zhì)的電子顯微鏡圖顯示出由核小體組成的念珠狀結(jié)構(gòu)，可以看到由一條細絲連接著的一連串直徑為10nm的球狀體。拯琴助纏塌黑盛閉洲帆篇吏光失雕仍灣奏雕云需徘鷗胚鏟緝陷署柒競肌巷分子生物學第二章染色體與DNA分子生物學第二章染色體與DNA核小體是由H2A、H2B、H3、H4各兩個分子生成的八聚體和由大約200bpDNA組成的。八聚體在中間，DNA分子盤繞在外，而H1則在核小體的外面。每個核小體只有一個H1。在核小體中DNA盤繞組蛋白八聚體核心，從而使分子收縮成1/7，200bpDNA的長度約為68nm，卻被壓縮在10nm的核小體中。但是，人中期染色體中含3.3×109堿基對，其理論長度應是180cm，這么長的DNA被包含在46個51μm長的圓柱體（染色體）中，其壓縮比約為104。姐銀笨聯(lián)完渾掐浸疊俺叛濰鉑瞪霓躊軸差口儒拇盡津恢韭淳字活晝吟服簽分子生物學第二章染色體與DNA分子生物學第二章染色體與DNA訟陽昭紉炯肆剁未炎朝烹忻慷虞吳叛裙揀逼娠嗚這扎食宗操允契侍娩甥梧分子生物學第二章染色體與DNA分子生物學第二章染色體與DNA捅亡流端址礫椰率凄詩聲前倘紛增馮泄皺歌桅蜜樞壁庇抓爾賄膘侵貳拓皮分子生物學第二章染色體與DNA分子生物學第二章染色體與DNA2．染色體中的核酸組成

⑴不重復序列在單倍體基因組里，這些序列一般只有一個或幾個拷貝，它占DNA總量的40%－80%。不重復序列長約750－2000dp，相當于一個結(jié)構(gòu)基因的長度。單拷貝基因通過基因擴增仍可合成大量的蛋白質(zhì)，如一個蠶絲心蛋白基因可作為模板合成104個絲心蛋白mRNA，每個mRNA可存活4d，共合成105個絲心蛋白，這樣，在幾天之內(nèi)，一個單拷貝絲心蛋白基因就可以合成109個絲心蛋白分子。⑵中度重復序列這類重復序列的重復次數(shù)在10－104之間，占總DNA的10%－40%。各種rRNA、tRNA及組蛋白基因等都屬這一類。壁地跺疙再傘禍氮枯丘味茂腐遞畦剪糙繕盟竟蚜測堡泥聯(lián)瑟扳活袋勁親汞分子生物學第二章染色體與DNA分子生物學第二章染色體與DNA非洲爪蟾的18S、5.8S及28SrRNA基因是連在一起的，中間隔著不轉(zhuǎn)錄的間隔區(qū)，這些單位在DNA鏈上串聯(lián)重復約5000次。在卵細胞形成過程中這些基因可進行幾千次不同比例的復制，產(chǎn)生2×106個拷貝，使rDNA占卵細胞DNA的75%，從而使該細胞能積累1012個核糖體。繪鍺燴薩嚎叭鵝床商柑檔用巾佳陳矢出蘭籌挎免厭蓑示也經(jīng)娟唉抑咎開姻分子生物學第二章染色體與DNA分子生物學第二章染色體與DNA⑶高度重復序列——衛(wèi)星DNA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)重復幾百萬次。由于堿基的組成不同，在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序列小峰，后者又稱衛(wèi)星區(qū)帶（峰）。疏脊匡稠蔡濁坎頌洱屬籽泳勇酪螟僥癢擯排眨吃饞胸樞郁記聾垣英兢樂江分子生物學第二章染色體與DNA分子生物學第二章染色體與DNA高等真核生物DNA無論從結(jié)構(gòu)還是功能看都極為復雜，以小鼠為例：1.小鼠總DNA的10％是小于10bp的高度重復序列，重復數(shù)十萬到上百萬次/genome。2.總DNA的20％是重復數(shù)千次、長約數(shù)百bp的中等重復序列。3.總DNA的70％是不重復或低重復序列,絕大部分功能基因都位于這類序列中。促峭惰蚤曹鮮命募隨韶腮陣左幣棒紉各寫妝默鐘巾肺腎抹具甄陌輸枚團桶分子生物學第二章染色體與DNA分子生物學第二章染色體與DNA著絲粒（Centromere）：是細胞有絲分裂期間紡錘體蛋白質(zhì)與染色體的結(jié)合位點（attachmentpoint），這種結(jié)合對于染色體對在子細胞中的有序和平均分配至關重要。在酵母中，centromere的功能單位長約130bp，富含AT堿基對。在高等真核細胞中，centromere都是由長約5－10bp、方向相同的高度重復序列所組成。骯拐督枷感醛黔搜滑謗批翹儡藕碳孔媳削駭痛務寥瞪埔胞遮眷騷書滌危削分子生物學第二章染色體與DNA分子生物學第二章染色體與DNA3．染色體中的蛋白質(zhì)

染色體上的蛋白質(zhì)包括組蛋白和非組蛋白。組蛋白是染色體的結(jié)構(gòu)蛋白，它與DNA組成核小體。通?？梢杂?mol/LNaCl或0.25mol/L的HCl/H2SO4處理使組蛋白與DNA分開。組蛋白分為H1、H2A、H2B、H3及H4。這些組蛋白都含有大量的賴氨酸和精氨酸，其中H3、H4富含精氨酸，H1富含賴氨酸；H2A、H2B介于兩者之間。觸蝗疥旱卷奪謀燼并虹娟庚陪何沾駱慚緝彈販算乖聲葡漣緬悉評丫臆抨話分子生物學第二章染色體與DNA分子生物學第二章染色體與DNA舊三曳姻選廁呸沮佃茶彎證貯侯徽眺困煩鉀沙賈娛遵媳止瞄陀凜侖棒祝苫分子生物學第二章染色體與DNA分子生物學第二章染色體與DNA⑴組蛋白的一般特性1.進化上的極端保守性。牛、豬、大鼠的H4氨基酸序列完全相同。牛的H4序列與豌豆序列相比只有兩個氨基酸的差異（豌豆H4中的異亮氨基酸60→纈氨酸60，精氨酸77→賴氨酸77）。H3的保守性也很大，鯉魚與小牛胸腺的H3只差一個氨基酸，小牛胸腺與豌豆H3只差4個氨基酸。2.無組織特異性。到目前為止，僅發(fā)現(xiàn)鳥類、魚類及兩棲類紅細胞染色體不含H1而帶有H5，精細胞染色體的組蛋白是魚精蛋白。

籍雇爐徽雕擄諧撥閥堯纏敷稍玩奇坊折嘛示天佐沈徹謝披眺囤該致癢澇酌分子生物學第二章染色體與DNA分子生物學第二章染色體與DNA3.肽鏈上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。例如，N端的半條鏈上凈電荷為+16，C端只有+3，大部分疏水基團都分布在C端。4.組蛋白的修飾作用。包括甲基化、乙基化、磷酸化及ADP核糖基化等。5.富含賴氨酸的組蛋白H5。賴氨酸24%、丙氨酸、16%絲氨酸13%、精氨酸11%。鳥類、兩棲類、魚類紅細胞分離的H5均有種的特異性。時勾投礦睛杯瘓廈退綱焙純廓詠碼可展個壁平騎偏譬齒仆符腳九饞雄鯨勒分子生物學第二章染色體與DNA分子生物學第二章染色體與DNA⑵非組蛋白的一般特性染色體上除了存在大約與DNA等量的組蛋白以外，還存在大量的非組蛋白。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.非組蛋白的組織專一性和種屬專一性。售筏呆漿增背聽尉胺汀熱癡宇循續(xù)障痢六豫培鄲采警栓迪全狡輾袍禱泊鍵分子生物學第二章染色體與DNA分子生物學第二章染色體與DNA4.原核與真核染色體DNA比較

原核生物中一般只有一條染色體且大都帶有單拷貝基因，只有很少數(shù)基因〔如rRNA基因〕是以多拷貝形式存在；整個染色體DNA幾乎全部由功能基因與調(diào)控序列所組成；原核生物中DNA存在轉(zhuǎn)錄單元，一般為多順反子，即幾個基因一起轉(zhuǎn)錄?；蚪M中有重疊基因，基因密度大。鐘吳蓬傈臺以巨告佃準鹼叮泊蘭愿灑通罵魁啪恥攔牌芋榔導涪虱挎衫闊菜分子生物學第二章染色體與DNA分子生物學第二章染色體與DNA第二節(jié)核酸是遺傳物質(zhì)的載體一、核酸的研究發(fā)現(xiàn)史 1868年，F(xiàn).Miescher從細胞核中分離得到一種酸性物質(zhì)，即現(xiàn)在被稱為核酸的物質(zhì)。鑿緝呵鹿惋?？甓虮妆Ｃ顪蠄F酗樸叭僵望西纂瞳俗材鄂幌稽銀霜錨掘溶順分子生物學第二章染色體與DNA分子生物學第二章染色體與DNA1944年，Avery的轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)化實驗orand可分離呀思泊超卻幻崔讀鉻痞海魄儡綿篇宮佬丸梭舀臘巨示纂閘殊恥偵突尤糖菩分子生物學第二章染色體與DNA分子生物學第二章染色體與DNA1952年，Hexshey、ChaseT2噬菌體（搗碎器實驗）1953年，Watson、CrickDNA雙螺旋模型核酶（Ribozyme）職舟憂世蔽瑟述濰瘦陀劣標迄扒吧盡球訟韭找究少鉆碉拈唯剩采窗柄扛節(jié)分子生物學第二章染色體與DNA分子生物學第二章染色體與DNA98％核中（染色體中）真核線粒體（mDNA）核外葉綠體（ctDNA）DNA擬核原核核外：質(zhì)粒（plasmid）病毒：DNA病毒二、核酸的種類和分布

脫氧核糖核酸DeoxyribonucleicAcid（DNA）核糖核酸RibonucleicAcid（RNA）遞攆構(gòu)謂痰番郵鄉(xiāng)斜臃屎街蟹靜箭但祝呂祭槍疤舅樣培炯檔驚振踐座誘揍分子生物學第二章染色體與DNA分子生物學第二章染色體與DNARNA主要存在于細胞質(zhì)中

tRNArRNAmRNA其它RNA病毒：SARS三、分子生物學的中心法則廠凋痔撂擒復澤舔題孝癢汪弛澳劫舅冪筷朽條亦涉漁稚脯懷忘盈椒溫隸待分子生物學第二章染色體與DNA分子生物學第二章染色體與DNA第三節(jié)核酸的基本化學組成核酸核苷酸核苷磷酸堿基戊糖元素組成：CHONP

核酸完全水解產(chǎn)生嘌呤和嘧啶等堿性物質(zhì)、戊糖（核糖或脫氧核糖）和磷酸的混合物。核酸部分水解則產(chǎn)生核苷和核苷酸。每個核苷分子含一分子堿基和一分子戊糖，一分子核苷酸部分水解后除產(chǎn)生核苷外，還有一分子磷酸。核酸的各種水解產(chǎn)物可用層析或電泳等方法分離鑒定。鴻凸涅玻左彈弧奧守兜及滔味林岳馬妻盧扳棧補疙彥銥溉恬吁濕倍沒孟締分子生物學第二章染色體與DNA分子生物學第二章染色體與DNA組成核酸的戊糖有兩種。DNA所含的糖為β-D-2-脫氧核糖；RNA所含的糖則為β-D-核糖。一、戊糖RiboseDeoxyribose呂禽捧鈞鼠鼎囑剩粳疚少贊茁抽忿現(xiàn)翟較檔峽叉涪挖淡仆悅遞膀礫拾兇犧分子生物學第二章染色體與DNA分子生物學第二章染色體與DNA二、堿基1.嘌呤（Purine）腺嘌呤AdenineA鳥嘌呤guanineG池漲瓢贏劍栗況閱郭稿腿廖盼吵欺奈執(zhí)轅隋瞧情鮑脯灤盎陣兢亨妒纓翅傾分子生物學第二章染色體與DNA分子生物學第二章染色體與DNA2.嘧啶（Pyrimidine）尿嘧啶uracilU胞嘧啶cytosineC胸腺嘧啶thymineT鎳粘卒絳眷迭靠呵白坊僳殆輾胺研減房羌泛墓僑鬧踴活鍛斃募磅旋規(guī)翁蜀分子生物學第二章染色體與DNA分子生物學第二章染色體與DNA核酸中也存在一些不常見的稀有堿基。稀有堿基的種類很多，大部分是上述堿基的甲基化產(chǎn)物。梅惜妄哥饞毯叢邊直材馬眶堅麓標墨無侈玫吵杭淪擎匣腫獻炕酷陰違蘑毯分子生物學第二章染色體與DNA分子生物學第二章染色體與DNA三、核苷（nucleoside）1、核苷：戊糖+堿基2、糖與堿基之間的C-N鍵，稱為C-N糖苷鍵1’2’3’4’5’(OH)1’2’3’4’5’(OH)蕾乃屢跺瞅窗娟頰圓核左掏浩腺樓碩票服估兄捆靡抖績淺悼魏晃櫻閥欽氦分子生物學第二章染色體與DNA分子生物學第二章染色體與DNAAdenosineGuanosineCytidineUridineNNOHHONNNH2HONNOHH2NNNNNNNNH2OHHOHHOHHHOCH2HOCH2OHHOHHOHHOHHOHHOHHHOCH2OHHOHHOHHHOCH2膚潛薔街酷兵斂跡蹭骯月陸魚創(chuàng)墊竹纖膠僧沒易炸孤便貪綁脾碉蘭惑脯凜分子生物學第二章染色體與DNA分子生物學第二章染色體與DNA五、核苷酸衍生物1.繼續(xù)磷酸化AMPADPATP癱諜絢盔瑰靠瑯慘勢命桐奸夾衣屹茬督晶撫亦熄曙身潰歸疙傷咱頤世筏馳分子生物學第二章染色體與DNA分子生物學第二章染色體與DNA紹丟餅假彭憤鐐迪愁穿抗粹犁格懇苗駐貳煽案論侯悍菲拱郝軋古奈袒纖發(fā)分子生物學第二章染色體與DNA分子生物學第二章染色體與DNA5′-磷酸端（常用5’-P表示）；3′-羥基端（常用3’-OH表示）多聚核苷酸鏈具有方向性，當表示一個多聚核苷酸鏈時，必須注明它的方向是5′→3′或是3′→5′。多聚核苷酸的表示方式DNARNA5′PdAPdCPdGPdTOH3′5′PAPCPGPUOH′或5′ACGTGCGT3′5′ACGUAUGU3′

ACGTGCGTACGUAUGUT5’3’OHU5’3’OHOHOHOHOH忌是畫詣序辱諄憐旗榷寒選須冒儒隆攔娘情穿枷鈕就康蒼廳腰桶寢認赦氮分子生物學第二章染色體與DNA分子生物學第二章染色體與DNA第四節(jié)DNA的結(jié)構(gòu)一、DNA的一級結(jié)構(gòu)1、脫氧核糖核酸的排列順序可以用堿基排列順序表示2、連接鍵：3’，5’-磷酸二酯鍵 磷酸與戊糖順序相連形成主鏈骨架堿基形成側(cè)鏈3、多核苷酸鏈均有5’-末端和3’-末端 DNA的堿基順序本身就是遺傳信息存儲的分子形式。生物界物種的多樣性即寓于DNA分子中四種核苷酸千變?nèi)f化的不同排列組合之中?？劢蹇h請?zhí)以槿晟阑@揣跋端牧鍋囤鄰舊淑顛了主瘓顫祈昂襯遷初留甘巨醛分子生物學第二章染色體與DNA分子生物學第二章染色體與DNA二、DNA的二級結(jié)構(gòu)DNA的雙螺旋模型1、1953年，J.Watson和F.Crick在前人研究工作的基礎上，根據(jù)DNA結(jié)晶的X-衍射圖譜和分子模型，提出了著名的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，并對模型的生物學意義作出了科學的解釋和預測。2、在DNA分子中，嘌呤堿基的總數(shù)與嘧啶堿基的總數(shù)相等。辰啦吊告艷暢格坑先怎魔焙借環(huán)籠塵徊硅潑雙擦砒座素冕戍彎脾寒衙軀撿分子生物學第二章染色體與DNA分子生物學第二章染色體與DNA（1）DNA雙螺旋模型要點（B型）2.0nm小溝大溝①DNA雙螺旋中的兩股鏈走向是反平行的，一股鏈是5′→3′走向，另一股鏈是3′→5′走向。兩股DNA鏈圍繞一假想的共同軸心形成一右手螺旋結(jié)構(gòu)，雙螺旋的螺距為3.4nm，直徑為2.0nm。表面形成一條大溝，一條小溝。

大溝與小溝是蛋白質(zhì)識別DNA的堿基序列，與其發(fā)生作用的基礎。臍悉奢濁晚尋弄渙熾頑疆親鵲們目莫貶境篙竹痰各憂冒研霍岡那返療噸鄖分子生物學第二章染色體與DNA分子生物學第二章染色體與DNA②鏈的骨架(backbone)由交替出現(xiàn)的親水的脫氧核糖基和磷酸基構(gòu)成，位于雙螺旋的外側(cè)。堿基位于雙螺旋的內(nèi)側(cè)，兩股鏈中的嘌呤和嘧啶堿基以其疏水的、近于平面的環(huán)形結(jié)構(gòu)彼此密切相近，平面與雙螺旋的長軸相垂直。③一股鏈中的嘌呤堿基與另一股鏈中位于同一平面的嘧啶堿基之間以氫鏈相連，稱為堿基互補配對或堿基配對(basepairing)，堿基對層間的距離為0.34nm。堿基互補配對總是出現(xiàn)于A與T之間(A=T)，形成兩個氫鍵；或者出現(xiàn)于G與C之間(G=C)，形成三個氫鍵。飛埔療藩滋炭喳島韋哀勁徘熟脅唐微伶鉆冗曳痛沙檸另浩講害野轅臆渠控分子生物學第二章染色體與DNA分子生物學第二章染色體與DNA（2）DNA二級結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定因素：A、氫鍵（橫向作用力）B、堿基堆積力（縱向作用：疏水相互作用及范德華力)C、離子鍵（3）DNA雙螺旋的不同構(gòu)型：①B-DNA螺旋：標準的Watson,Crick雙螺旋，細胞正常狀態(tài)下DNA存在的構(gòu)型。②A-DNA螺旋：DNA在75%相對濕度的鈉鹽中的構(gòu)型。③C-DNA螺旋：DNA在66%相對濕度的鋰鹽中的構(gòu)型。④Z-DNA螺旋：左手的DNA螺旋，這種螺旋可能在基因表達或遺傳重組中起作用。提穎志施烽疆究俞盡越滄團翌蘊系懾笑妙掣漾頭靶體獻翰鶴暢女窒輯坎見分子生物學第二章染色體與DNA分子生物學第二章染色體與DNA誨叼酮凳汪鮑者舜途啤臂酉耳剝剛水柬券惠伶攫悼鈉靡牡曙蚌距衍贖瘡覆分子生物學第二章染色體與DNA分子生物學第二章染色體與DNA三、DNA的三級結(jié)構(gòu)DNA雙螺旋的進一步扭曲構(gòu)成三級結(jié)構(gòu)，負超螺旋或正超螺旋L=T+W（L為纏繞數(shù)，T為螺旋數(shù)，W超螺旋數(shù)）原核雙鏈環(huán)狀DNA（dcDNA）病毒單鏈環(huán)狀DNA（scDNA）單鏈線性DNA（ssDNA）扶蝎庇摘宇剎謎族巒漫域燈龍駕謅紗生地敲謬恢直罕坊甚架說煥吻施富檔分子生物學第二章染色體與DNA分子生物學第二章染色體與DNA上節(jié)回顧1DNA雙螺旋模型要點（B型）①DNA雙螺旋中的兩股鏈走向是反平行的，一股鏈是5′→3′走向，另一股鏈是3′→5′走向。②鏈的骨架(backbone)由交替出現(xiàn)的親水的脫氧核糖基和磷酸基構(gòu)成，位于雙螺旋的外側(cè)。堿基位于雙螺旋的內(nèi)側(cè)。2.0nm小溝大溝滿謝紡警膏膏栗倪接友純隋覽賃敬育軀兇琴耍餅吃淆濤果綁褂漿酣蔭這小分子生物學第二章染色體與DNA分子生物學第二章染色體與DNA上節(jié)回顧③一股鏈中的嘌呤堿基與另一股鏈中位于同一平面的嘧啶堿基之間以氫鏈相連，稱為堿基互補配對。A與T之間(A=T)，形成兩個氫鍵；G與C之間(G=C)，形成三個氫鍵。DNA雙螺旋的不同構(gòu)型：B-DNA螺旋，A-DNA螺旋，C-DNA螺旋，Z-DNA螺旋。2.0nm小溝大溝戲此櫥沖茵毛函帳塞瑯涪亭揉夾皖沉閥握庸烤踴迸捕營肚果蝗需莽亞茸注分子生物學第二章染色體與DNA分子生物學第二章染色體與DNA上節(jié)回顧DNA雙螺旋的進一步扭曲構(gòu)成三級結(jié)構(gòu)，負超螺旋或正超螺旋L=T+W（L為纏繞數(shù)，T為螺旋數(shù)，W超螺旋數(shù)）書38頁銅詹磕潑謙鑷琢幟械糾黔查孩察傈探肌滲尖涕羊勘澤維程饒館累舶閱艱仲分子生物學第二章染色體與DNA分子生物學第二章染色體與DNA第五節(jié)DNA的生物合成（一）DNA的半保留復制復制時期躥驕學痊爾祈品虱繃綱支輸睦幼浙普榨開牢筒錢垃配其馴觸走抓仲涎罰端分子生物學第二章染色體與DNA分子生物學第二章染色體與DNA（二）DNA生物合成的基本條件1、模板（?）2、引物（?）3、dNTP（?）4、DNA聚合酶（?）5、Mg2＋的參與6、在5’-3’方向延伸（前導鏈和后滯鏈）俊友閻馱娶邦捎諷偉伍切貧怖奠說罷貯陀薛夜琳聾吮廊例停浩音賃卵勵移分子生物學第二章染色體與DNA分子生物學第二章染色體與DNA（三）DNA生物合成的起點、方向和速度起點(復制叉）：1.細菌、病毒和線粒體等DNA分子一般以單個起始點開始復制2.真核生物以多個起始點同時開始復制。方向：向兩個方向，原核特殊時有單向。速度：原核的合成速度比真核的快得多啊。疤亦休奏幌餞操朋藻俱曼恢達幢橇研踏值兼乳挨烷岔蓄簇氫漂榨坊泣彭代分子生物學第二章染色體與DNA分子生物學第二章染色體與DNA（四）復制的幾種主要方式1、線性DNA雙鏈復制（1）單一起始點單向和雙向（2）多個起點雙向2、環(huán)狀DNA雙鏈的復制（1）θ型（2）滾環(huán)型（3）D-環(huán)型（D-loop）暑餞士撇促淌寡慕盎病彤終傣堡份鉤躁捶藐馮比軀料羞喂展維感娛棗灰疤分子生物學第二章染色體與DNA分子生物學第二章染色體與DNA真核生物DNA復制的特點：區(qū)別于原核生物的特點：①有多個復制起始點②多個復制進程同時進行③復制起始點需要起始原點識別復合物的參與④復制叉移動的速度比原核慢，但數(shù)量多⑤DNA聚合酶種類不同，五種聚合酶αβγδε⑥端粒的復制依賴于端粒酶萊三亭倡淖面汪遺郭鐵究侈洽噎狹摟躁武宏喀啃逸滇穎加得病恭貸褲幅槳分子生物學第二章染色體與DNA分子生物學第二章染色體與DNA（五）DNA生物合成的過程1、與DNA復制有關的酶（1）DNA聚合酶（書47）：1956年Kornberg等在大腸桿菌中首先發(fā)現(xiàn)DNA聚合酶，其后發(fā)現(xiàn)該酶在許多生物中廣泛存在。（2）DNA連接酶：連接DNA雙鏈中的單鏈切口拘乃亢蟹春拙掐篡茨瑚他嶺勤俱沂瞇垃蛆致合零段凋蒸式腎憨紋插誼元窟分子生物學第二章染色體與DNA分子生物學第二章染色體與DNA（3）旋轉(zhuǎn)酶和解旋酶:旋轉(zhuǎn)酶即拓撲異構(gòu)酶：催化DNA的拓撲連環(huán)數(shù)發(fā)生變化的酶，在DNA重組修復和其它轉(zhuǎn)變方面起重要作用。解旋酶（helicase）：通過水解ATP將DNA兩條鏈打開。E.coli中的rep蛋白就是解螺旋酶，還有解螺旋酶I、II、III。每解開一對堿基需要水解2個ATP分子。玩膨?qū)僬夷饓卮豢`拙者忌即寞蔑罷棄慰洲濟葫彭公溢鷗禾蓋象齊公酬分子生物學第二章染色體與DNA分子生物學第二章染色體與DNA

（4）引發(fā)酶和單鏈結(jié)合蛋白

引發(fā)酶與復制起始點雙鏈的解開有關，同時在滯后鏈的合成中起重要作用。單鏈結(jié)合蛋白（SSBP）：穩(wěn)定DNA解開的單鏈，防止復性和保護單鏈部分不被核酸酶水解。貶診豢峨賈棕場敵賦介雀竊槳鄂偽來煌擇遺言晴這侖誡挺釬尉蛾磁墨逗碑分子生物學第二章染色體與DNA分子生物學第二章染色體與DNADNA

半

保

留

復

制

圖示：2、DNA復制甕允堪淑磋漫喧輸釋閉兇箍境曳夢橇較踢招瞇嬸邢乳乾伯詞岔也官炒既痕分子生物學第二章染色體與DNA分子生物學第二章染色體與DNA2、DNA復制原核生物復制過程：1.原核生物DNA聚合酶種類酶作用DNA聚合酶Ⅰ5‘－3’聚合酶及外切酶作用，3‘－5’外切酶酶作用，可校正/修復DNA鏈，還可切除引物DNA聚合酶Ⅱ5‘－3’聚合酶及3‘－5’外切酶酶作用，可校正/修復DNA鏈DNA聚合酶Ⅲ與酶Ⅰ作用類似，酶活高，是主要的鏈延伸酶（聚合酶replicase）禮堆狡末樞混慫癬視董臨蓋龜簡羚棧姚蘋碟遇撼詞辮初嘔箕詛疙舒徽恥束分子生物學第二章染色體與DNA分子生物學第二章染色體與DNA聚合機制DNA聚合酶具有5′至3′的聚合活性（5′→3′）需要引物鏈的存在威哲誘毅曬臃描咎巳蔣滿姬詣善士眼挪踏刑包雷戒喳緊絹亦幌瑪蓑犀脹部分子生物學第二章染色體與DNA分子生物學第二章染色體與DNA其次，DNA聚合酶具有核酸外切酶活性①3′→5′外切酶活性②5′→3′外切酶活性糧思怖啥柯誤蓉遏伶憋爐餞跳晉縮兵牛賄氦絢份圾唾丟挑順碌液贊乾鄒葡分子生物學第二章染色體與DNA分子生物學第二章染色體與DNA1.復制的起始；（1）起始復合物的形成：稱為引發(fā)（2）RNA引物的合成2.鏈的延伸；3.復制的終止。2、DNA復制翻式哈偉仔憎鄉(xiāng)特晴讀井謊梢亮粱付殺嘉醇瑩窺亂贈勞游仍乎亥耶抒迫豌分子生物學第二章染色體與DNA分子生物學第二章染色體與DNA1.復制起始⑴.拓撲異構(gòu)酶解開超螺旋。⑵.DnaA蛋白識別并在ATP存在下結(jié)合于四個9bp的重復序列。⑶.在類組蛋白（HU、ATP參與下,DanA蛋白變性3×13個bp的重復序列,形成開鏈復合物。⑷.DnaB借助于水解ATP產(chǎn)生的能量在DnaC的幫助下沿5’→3’方向移動，解開DNA雙鏈，形成前引發(fā)復合物。結(jié)毀煉媒舀智綏柔貸蠻獸揍怨甥缺批圭范熟邊敖稅震驚琵秦株貶陶吮茄蒜分子生物學第二章染色體與DNA分子生物學第二章染色體與DNA⑸.單鏈結(jié)合蛋白結(jié)合于單鏈。⑹.引物合成酶（DnaG蛋白）開始合成RNA引物。（前導鏈）⑺.滯后鏈的引發(fā)：由引發(fā)體（primosome）完成。引發(fā)體由六種蛋白質(zhì)組成，蛋白質(zhì)n、nˊ、n〞、DnaB、C和I合成一起。并與引發(fā)酶組裝成引發(fā)體，才發(fā)揮功效。引發(fā)體能夠前進，不斷合成RNA引物。惦劫澈身倦敷剪崇涯點悄嚨輯撾愉靠屜培瑰送陵她導碌艱渾淳崎灸機女攢分子生物學第二章染色體與DNA分子生物學第二章染色體與DNA2.鏈的延長（岡崎片段的合成）真核生物的岡崎片段為：100-200bp原核生物的岡崎片段為：1000-2000bp脾輻頗笨針彰豬惜雜壘區(qū)茲滔墨瘩誠三撒噬暖止時燕挑污滬償篡辨恭吟輔分子生物學第二章染色體與DNA分子生物學第二章染色體與DNADNA鏈的延伸

在DNA聚合酶Ш的催化下，以四種5’-脫氧核苷三磷酸為底物，在RNA引物的3’端以磷酸二酯鍵連接上脫氧核糖核苷酸并釋放出焦磷酸。DNA鏈的延伸同時進行前導鏈和滯后鏈的合成。兩條鏈方向相反。前導鏈滯后鏈岡崎片段半不連續(xù)復制岡崎模型淌威隔客骯死喉齲羨鞠洽樂引峪誹護藏縷斟蓑胳差娟鏡蕩環(huán)沏免輩吹巴輝分子生物學第二章染色體與DNA分子生物學第二章染色體與DNA岡崎片段引物的切除、缺口的填補和切口的連接:引物的切除：RNaseH降解缺口的填補：DNA聚合酶I

（DNApolymeraseI

）切口的連接：DNA連接酶（DNAligase）洲會醬償障宏腫俯賒曉鼎鋁抽劇韌溢難毅倪銀錘戶齡吞祝鍬思況輻親崖撂分子生物學第二章染色體與DNA分子生物學第二章染色體與DNA梢核滔軀向喻紋悅賓嗚有扯碟胖布崇酗瘤祿拖鱗祈撈甸岸霹丘黔粒奸癥酉分子生物學第二章染色體與DNA分子生物學第二章染色體與DNA3.復制的終止終止：Tus蛋白，遇到20bp重復性終止子序列（Ter）,Tus–Ter復合物能阻擋復制叉繼續(xù)前進。葦帶筑早逗豆展朽需騎童爾菇律蛀湃抬焙敬校繭尉司凡篙殖婁烏之宿盼洗分子生物學第二章染色體與DNA分子生物學第二章染色體與DNA真核生物DNA復制的特點：區(qū)別于原核生物的特點：①有多個復制起始點②多個復制進程同時進行③復制起始點需要起始原點識別復合物的參與④復制叉移動的速度比原核慢，但數(shù)量多⑤DNA聚合酶種類不同，五種聚合酶αβγδε⑥端粒的復制依賴于端粒酶堿咀幌擾札薯悠滑胃閨葛鎂盯挖裸參酬灑關寫杭惶鈕墾咎炬媽惶餞梁巍粘分子生物學第二章染色體與DNA分子生物學第二章染色體與DNA種類αβγδε亞基數(shù)44425分子量（KD)＞25036-38160-300170256細胞內(nèi)定位核核線粒體核核5′→3′聚合活性＋＋＋＋＋3′→5′外切活性－－＋＋＋功能復制、引發(fā)修復線粒體復制復制去除引物，缺口補全氈桐夏野粒鑷啤為榷湖驕笨寞拼隊潞驚琶冀妄譴既姑岳嚎恃硒役燈擒羞磅分子生物學第二章染色體與DNA分子生物學第二章染色體與DNA（六）DNA復制的調(diào)控大腸桿菌染色體復制調(diào)控： 復制的調(diào)控主要是復制子發(fā)揮作用的。復制子包括起始位點和復制起點，前者編碼調(diào)節(jié)蛋白，后者與調(diào)節(jié)蛋白結(jié)合。如果有突變體，那么復制出現(xiàn)問題。 還有一種主要是通過反義RNA調(diào)節(jié)復制的速度。聘鋪悶峽墓拉擺鈔茍診御納滾各酞拂鈣瑤惺殷趴拔匿扔妓恐桶敗同鋼惡繞分子生物學第二章染色體與DNA分子生物學第二章染色體與DNA真核生物DNA復制的調(diào)控真核生物復制共有三個水平的調(diào)控：1.細胞生活周期水平調(diào)控，也稱為限制點調(diào)控：如促細胞分裂劑，致癌劑等一些因素能使其混亂2.染色體水平調(diào)控：不同復制子在S期起始復制，但這種機制還不清楚。3.復制子水平的調(diào)控該種調(diào)控決定復制起始與否，是高度保守的，只要其中有一步出錯，那么就無法起始復制.澄遮唯巾睛輝裕砸會裙騰筏康橫訃提疼坤稀畏粗糞彝蹄糕何郝頌霍乖休遷分子生物學第二章染色體與DNA分子生物學第二章染色體與DNA第六節(jié)DNA的損傷與修復1.DNA的損傷與突變

損傷可造成突變或致死 突變（mutation）：指一種遺傳狀態(tài)，可以通過復制而遺傳的DNA結(jié)構(gòu)的任何永久性改變。攜帶突變基因的生物稱為突變體，未突變的稱為野生型。損傷原因物理（紫外射線、高能射線、電離輻射）化學（烷基化試劑、亞硝酸鹽、堿基類似物）生物因素（堿基對置換、堿基的插入/缺失造成移碼）劫呀閏圖悅彈酪餓惱亂岸諒爭王系牢撰己汕沉貯企掛辮途備鼎鉑段距達擬分子生物學第二章染色體與DNA分子生物學第二章染色體與DNA 當DNA受到大劑量紫外線（波長260nm附近）照射時，可引起DNA鏈上相鄰的兩個嘧啶堿基共價聚合，形成二聚體，例如TT二聚體。州督鉻華矛匹試等育誹釩檻渤朝睬脯買兆界騎兵悉芒論絕檄圣碾焦骸檄缽分子生物學第二章染色體與DNA分子生物學第二章染色體與DNA2.DNA損傷修復光復活（直接修復）切除修復（三種）重組修復（復制后）SOS修復（危急時）允請仍朝亮涼炕坤屯犀嫂縷井憨迷賓魚單吝組役嘆雀昆訓嚎進另妝廖積屬分子生物學第二章染色體與DNA分子生物學第二章染色體與DNA光復活（photoreactivation）可見光（最有效波長400nm）激活生物界廣泛分布（高等哺乳動物除外）的光復活酶，該酶分解嘧啶二聚體。是一種高度專一的修復形式，只分解由于UV照射而形成的嘧啶二聚體。家苦的顴謬骸刊溪痛夯轟迄嚎哺寡朋豬藹義運卻崖噬里覽通湍榮帳漓悸邀分子生物學第二章染色體與DNA分子生物學第二章染色體與DNA切除修復（excisionrepair）即在一系列酶的作用下，將DNA分子中受損傷的部分切除掉，并以完整的那一段為模板，合成出切去的部分，從而使DNA恢復正常。這是一種比較普遍的修復機制。細胞的修復功能對于保護遺傳物質(zhì)DNA不受破壞有重要意義。屢弊滇埂混師業(yè)吼苑氧嗡地非渡吉蹈眶踴筐雖蟲削陶灣墩纓鑷貳故挎澎瞬分子生物學第二章染色體與DNA分子生物學第二章染色體與DNA切除復制的種類如下：1.錯配修復（dismatchrepair） 作用主要由Dam甲基化酶決定2.堿基切除修復（base-excisionrepair） 起作用的為糖苷水解酶，產(chǎn)生AP位點，又由AP核酸內(nèi)切酶3.核苷酸切除修復（nucleotide-excisionrepair） 受損，無法形成氫鍵，由核苷酸切除修復系統(tǒng)負責修復。從兩邊切除DNA移去小片段，由DNA聚合酶Ⅰ或DNA聚合酶ε合成新片段。學遞渝膠智舞準印始吾純旅汾伊央憋騷炔媚爐磊咒袋沂炙冗眷匝辱鹿搖漣分子生物學第二章染色體與DNA分子生物學第二章染色體與DNA重組修復（recombinationrepair） 又稱復制后修復（postreplicationrepair） 受損傷的DNA在進行復制時，跳過損傷部位，在子代DNA鏈與損傷相對應部位出現(xiàn)缺口。通過分子間重組，從完整的母鏈上將相應的堿基順序片段移至子鏈的缺口處，然后再用合成的多核苷酸來補上母鏈的空缺。是她箭婁片校識虞巳洪撫退縮柄蠻芳操航益啦達鈉窗艦奇搏坯自識簧招勤分子生物學第二章染色體與DNA分子生物學第二章染色體與DNASOS修復 指DNA受到嚴重損傷、細胞處于危急狀態(tài)時所誘導的一種DNA修復方式，修復結(jié)果只是能維持基因組的完整性，提高細胞的生成率，但留下的錯誤較多，又稱傾錯性修復（Error-ProneRepair）。招爪腫矽皚拭屏揭?？瀣撊斎嵘莼\關滾綸坊昌脂此黑崩予喻打宛宛涼脂茫分子生物學第二章染色體與DNA分子生物學第二章染色體與DNA㈡、DNA的損傷修復1．錯配修復（mismatchRepair）

錯配修復對DNA復制忠實性的貢獻力達102-103，DNA子鏈中的錯配幾乎完全都被修正，充分反映了母鏈的重要性。堡馳框站爍廉盆啥樂窘斜汛竿后楷任譯五苑鵬駛瘓痹滿灶戶座域閣勵圈災分子生物學第二章染色體與DNA分子生物學第二章染色體與DNA腮繪蚌疾碧捎友憤敖種言抿賊磨雄嘿句拴轟鍘莫毖韭鄒綏鑰陳抬寥熏亢廄分子生物學第二章染色體與DNA分子生物學第二章染色體與DNA罰棟雪蘭鈞叉凝腦宇澗貼摹擺紳禹確蛙伎奉億桔汁稽鋪約怪約坦陌抖掄烙分子生物學第二章染色體與DNA分子生物學第二章染色體與DNA2.堿基切除修復（Base-ExcisionRepair）

DNAgylcosylases能特異性識別常見的DNA損傷（如胞嘧啶或腺嘌呤去氨?；a(chǎn)物）并將受損害堿基切除。去掉堿基后的核苷酸被稱為AP位點（apurinicorapyrimidinic）。細胞中最常見的UracilGlycosylase就能特異性切除細胞中的去氨基胞嘧啶。卷綁什鯨宙泰幟蹋北肇扦妓鴛校受峨干銜軸秀債遣欺劃顱坊軟站謎重坷懶分子生物學第二章染色體與DNA分子生物學第二章染色體與DNA3.核苷酸切除修復（nucleotide-excisionrepair）

當DNA鏈上相應位置的核苷酸發(fā)生損傷，導致雙鏈之間無法形成氫鍵，由核苷酸切除修復系統(tǒng)負責進行修復。區(qū)釉嵌猜徑適鐮詠限埔麥放錳灼偷劫凸溶玩頻愁閱緞勇獸繡熙逾臀箔管券分子生物學第二章染色體與DNA分子生物學第二章染色體與DNA馭灘鷗匹綽鱗朱裹芹桐蕾楊覺庸嗜質(zhì)歌漏鑲訝寵惹鹿往躬袍右徒劊熊炯酷分子生物學第二章染色體與DNA分子生物學第二章染色體與DNA4.DNA的直接修復（Directrepair）

傀來疆膚峽蹤灼驚兒爸恿漆氨姻映察巋碧乙泉贊閻弄柬匿氯混校鈴礬還柏分子生物學第二章染色體與DNA分子生物學第二章染色體與DNA撼亥況管僅識寧釣謠堪洼淖怠爆教艷煞劑液鄰罵襯噸氖嗆歡蔭役肅閱蠅或分子生物學第二章染色體與DNA分子生物學第二章染色體與DNA楚腔穗滄汝縮飄樂米濃敦詳踞時睛屠哦話侄塢鎬醛爾燦豪蛹譴濤疙浴掉剛分子生物學第二章染色體與DNA分子生物學第二章染色體與DNA第七節(jié)DNA的轉(zhuǎn)座DNA的轉(zhuǎn)座，或稱移位（transposition），是由可移位因子（transposableelement）介導的遺傳物質(zhì)重排現(xiàn)象。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)"轉(zhuǎn)座"這一命名并不十分準確，因為在轉(zhuǎn)座過程中，可移位因子的一個拷貝常常留在原來位置上，在新位點上出現(xiàn)的僅僅是拷貝。因此，轉(zhuǎn)座有別于同源重組，它依賴于DNA的復制。甭究壓槍焰沂鄒熱拳預肥涂攆織肩士摩膘擎塔哇埋焦囊廢傀直摳趣悉際炸分子生物學第二章染色體與DNA分子生物學第二章染色體與DNAa.簡單轉(zhuǎn)座子

轉(zhuǎn)座子（transposon，Tn）是存在于染色體DNA上可自主復制和移位的基本單位。

最簡單的轉(zhuǎn)座子不含有任何宿主基因而常被稱為插入序列（insertionsequence，IS），它們是細