molecular biology-autumn 02分子生物學(xué)秋季

助教助教聯(lián)系新生物樓401主主要內(nèi)2、DNA的結(jié)3、DNA的復(fù)4、原核和真核生物DNA的復(fù)制特5、DNA的修6、DNA的轉(zhuǎn)1868FridrichMiescher從膿細(xì)胞中提取“核素”1944年Avery等人證實(shí)DNA是遺傳物質(zhì)1868FridrichMiescher從膿細(xì)胞中提取“核素”1944年Avery等人證實(shí)DNA是遺傳物質(zhì)1953年Watson和Crick發(fā)現(xiàn)DNA的雙螺旋結(jié)???????60年RNA研究取得大發(fā)展（操縱子學(xué)說，遺傳密碼，逆轉(zhuǎn)錄酶）1968年Nirenberg發(fā)現(xiàn)遺傳密80年RNA研究出現(xiàn)第二次高潮：ribozyme、反義RNA、“RNA?????1981Gilbert和Sanger建立DNA1985Mullis發(fā)明PCR199019942001基因是基因是DNA是細(xì)菌的遺傳物DNA是病毒的遺傳物DNA是動(dòng)物細(xì)胞的遺傳物?某些病毒的遺傳物質(zhì)是??脫氧??脫氧核糖核酸（deoxyribonucleicacid,???核糖核酸主要參與遺??核糖核酸主要參與遺傳信息的傳遞和表達(dá)過程細(xì)胞內(nèi)的RNA主要存在于細(xì)胞質(zhì)中，少量存在于細(xì)核中，病毒中RNA本身就是遺傳信息的儲(chǔ)存者如逆病毒（retrovirus?在植物中還發(fā)現(xiàn)了一類比病毒還小得多的侵染性致因子稱為類病毒（viroid)和擬病毒?有些RNA(ribozyme)具生物催化作用無論DNA或RNA，都是由許許多多個(gè)核苷O（NA、G、C、U、N堿PO(nitrogenousHH磷OHH核糖(pentose無論DNA或RNA，都是由許許多多個(gè)核苷O（NA、G、C、U、N堿PO(nitrogenousHH磷OHH核糖(pentosesugarO堿基和核糖(脫氧核糖)通過糖鍵連接形成核苷(脫氧核苷核苷(脫氧核苷)和磷酸以磷酸鍵連接形成核苷酸(脫氧核苷酸NN1N堿基和核糖(脫氧核糖)通過糖鍵連接形成核苷(脫氧核苷核苷(脫氧核苷)和磷酸以磷酸鍵連接形成核苷酸(脫氧核苷酸NN1NONOOO2O磷酸組成組成DNA和RNA分子的五染色染色染色體在遺傳上起代能夠?qū)⒆约旱倪z（chromosome）染染色體包括DNA和蛋白質(zhì)兩大部同一物種內(nèi)每條染色體所帶DNA基因組與生物基因組與生物體的復(fù)基因組(Genome)是由生物體內(nèi)所有的染色體組Genomesize:thelengthofDNAassociatedwithonehaploidcomplementofchromosomesGenenumber:thenumberofgenesincludedinagenomeGenedensity:theaveragenumberofgenesperMbofgenomicDNA①分子結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定①分子結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定④能夠產(chǎn)生可遺傳的變異染色體的RNA（尚未完成轉(zhuǎn)錄而仍與模板.2.1蛋白HistonesareconservedDNA-bindingproteinsofeukaryotesthatformthenucleosome,thebasicsubunitofchromatin.組蛋組蛋白是染色體的結(jié)構(gòu)蛋白組蛋組蛋白是染色體的結(jié)構(gòu)蛋白真核細(xì)胞染色體上的組蛋白成分分?jǐn)?shù)目易度21易14真核細(xì)胞染色體上的組蛋白成分分?jǐn)?shù)目易度21易141131151111堿堿性氨基酸分布在N端；疏水基團(tuán)在C甲基化、乙酰化、磷酸組蛋白的特ThecoreThecorehistonesshareacommonstructuralfold（Histone?（Histone??組蛋白組蛋白的修飾改染色質(zhì)的功賴氨酸和精氨酸(H3Histoneacetyltransferase(HAT)/Histonedeacetylasecomplexes(HDAC)????Histoneacetyltransferase(HAT)/Histonedeacetylasecomplexes(HDAC)????DifferentwaysbywhichDifferentwaysbywhichHDACsarerecruitedtogenemethylbindingproteinSantiagoRopero,ManelEsteller.MolecularOncology(2007)19-AmodelshowingapossibleeffectofHDAC2mutationAmodelshowingapossibleeffectofHDAC2mutationincancerdevelopment?ClassIHDACsareinvolvedingenetranscription-repressionmediatedbyretinoblastomaprotein.?ThelostofHDAC2functioncouldinducethehyperacetylationandRe-expressionofgenesregulatedbyretinoblastomaproteinRb,andwithcrucialfunctionsincellcycleSantiagoRopero,ManelEsteller.MolecularOncology(2007)19-組蛋白乙?；M蛋白乙酰化／去乙?；瘏⑴c的功???????轉(zhuǎn)錄激活、轉(zhuǎn)錄延基因沉某些疾病的形細(xì)胞的信號(hào)轉(zhuǎn)基因組的整體乙酰核心組核心組蛋白尾部修飾的意非組蛋白約為組蛋白總量的非組蛋白約為組蛋白總量的??非組蛋非組蛋?HMG蛋白非組蛋?HMG蛋白(Highmobilitygroup?大量的重復(fù)序列，而且功能DNA序C值C值（C-value在真核生物中，C值一般是隨生物進(jìn)（C-valueC值往往與種系進(jìn)化的復(fù)雜程度不一致，某些低等生物卻具有較真核細(xì)胞DNA序列可被分為3真核細(xì)胞DNA序列可被分為3rRNA,組蛋白基ProportionoffunctionalelementswithingenomesC.S.E.ProportionoffunctionalelementswithingenomesC.S.E.Non-TranscriptionalProteincodingTranscriptionalProteincodinggenome~2-3%genome~25–C.Themajorityoftranscriptsarenon-codingThemajorThemajordifferencesamongdifferentorganismsarencRNAs。含有30億對(duì)堿含有30億對(duì)堿基的人類基因組僅含有長(zhǎng)度為1－2％，那么其他98％的基因?qū)W功能???UniversityofMassachusettsMedicalSchool,USAUniversityofQueensland,WashingtonSchoolofMedicine,.2.3電鏡下看到的染色質(zhì)結(jié)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)證據(jù)MolecularBiologyoftheGene,Figure7-regularassociationofDNAregularassociationofDNAhistonestoformaeffectivelycompacting Nucleosome核小體)單位，由~200Nucleosome核小體)單位，由~200bpDNA146bpDNA+octamer(組蛋白八聚體Nucleosomecore(核小體核心)+H1Chromatosome染色小166bp)+linkerDNANucleosome(核小體(~200bp組蛋白與DNA的結(jié)(146Histoneoctamer(組蛋白八聚體TopHistoneoctamer(組蛋白八聚體TopSide核心核心顆粒包括組蛋白八聚體及與其結(jié)合的由許多核小體構(gòu)成了連續(xù)的染色質(zhì)DNA細(xì)絲TheassemblyTheassemblyofaMolecularBiologyoftheGene,Figure7-HowHowdoesthehigher-orderchromatinstructureform?(1)Histone(1)HistoneH1bindstothelinkerDNAbetweennucleosome,inducingtighterDNAwrappingaroundthenucleosomeTheadditionTheadditionofH1leadstomorecompactnucleosomalDNANucleosomalDNAinthepresenceofhistoneNucleosomalDNAintheabsenceofhistone(2)Nucleararrayscanformmorecomplexstructures:the30-nmfiber(2)Nucleararrayscanformmorecomplexstructures:the30-nmfiber(“zigzagmodel”)30nmfibershave6nucleosomes/turn,organizedintoaHistoneH1andhistoneN-terminaltailsarerequiredformationofthe30nmThisfiberisthebasicconstituentofbothchromatinandmitotic(40-fold(3)Further(3)FurthercompactionofDNAinvolveslargeloopsofnucleosomalDNAAdditional103-104-foldcompactionisrequired,butthemechanismisunclearThenuclearscaffoldmodelisEntiremetaphaseCondensedsectionofMetaphasechromosomeSectionofchromosomeinanextendedform30-nmEntiremetaphaseCondensedsectionofMetaphasechromosomeSectionofchromosomeinanextendedform30-nmchromatinofpacked“BeadsonaformofShortregionofDNAdoublehelixFromDNAto寬度增度壓第一核小5 7第二核小螺線寬度增度壓第一核小5 7第二核小螺線3 6第三螺線超螺13 40第四超螺染色2.5-5 5500- 8400 TheimportanceofpackingofTheimportanceofpackingofDNAintochromosomesChromosomeisacompactformofDNAthatreadilyfitsinsidetheToprotectDNAfromDNAinachromosomecanbetransmittedefficientlytobothdaughtercellsduringcelldivisionChromosomeconfersanoverallorganizationtoeachmoleculeofDNA,whichfacilitatesgeneexpressionaswellasrecombination????????.原核生物基因原核生物的基因組很小，大多只有如大腸桿菌DNA的相對(duì)分子質(zhì)量?jī)H為4.6×106bp，其完全伸展總長(zhǎng)約為，含4000大腸桿菌大腸桿菌細(xì)胞中基因組DNA的電鏡顯微照箭頭為環(huán)狀質(zhì)細(xì)菌DNA是一條相對(duì)分子量在109共價(jià)、閉合雙鏈分子，通常也稱為染色原核細(xì)原核細(xì)胞DNA特結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)存在轉(zhuǎn)錄有重疊原核細(xì)原核細(xì)胞DNA原核DNA分子的絕大部分是用來編碼蛋白質(zhì)的，只有很小一部分控制基這些不轉(zhuǎn)錄DNA序列通常是控制基因表達(dá)的序列2、存在轉(zhuǎn)2、存在轉(zhuǎn)錄單原核生物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(gè)或幾個(gè)特定部位，形成轉(zhuǎn)錄單元并轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生含多個(gè)mRNA分子，稱為多順反子mRNA3、3、有重疊同一段DNA能攜帶兩種不同蛋白質(zhì)的信息??2.5×105--6,078而病毒DNA本身只有5375個(gè)核苷酸。??2.2.DNA的結(jié)C指4種核苷酸的連C指4種核苷酸的連了該DNA分子的化構(gòu)成3-5AGACTGpppp5′線條字母ACTGpppp5′線條字母結(jié)構(gòu)組成DNA分子組成DNA分子的堿基只有4胸腺嘧啶胞嘧啶腺嘌呤鳥嘌呤 (adenylic (guanylic (adenylic (guanylic (cytidylic (uridylicAdenosineAdenosineAdenosine5AdenosineAdenosineAdenosine5′-5′-5′-N=A、G、C、5′-5′-5′-N=A、G、C、多聚核苷多聚核苷酸鏈中新生磷酸糖苷鍵的產(chǎn)生過5’-NTP是核酸合成的DNA的二級(jí)DNA的二級(jí)?雙螺旋結(jié)構(gòu)DNA堿基組成的ChargaffDNA堿基組成的Chargaff規(guī)A=T在DNA在DNA分子中，嘌呤永遠(yuǎn)與嘧啶腺嘌呤鳥嘌呤胸腺嘧啶胞嘧啶DNAdoubleDNAdoublehelix(DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)1953，WatsonCrick基于三個(gè)方面的發(fā)現(xiàn),1.X-光衍射實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明構(gòu)2.DNA3.不論堿基數(shù)目多少，GRosalindRosalind“THEDARKLADYOFRosalindEFranklinDNA鏈的基本特1、DNA是由兩條互相DNA鏈的基本特1、DNA是由兩條互相架，堿基排列在內(nèi)側(cè)3、兩條鏈上的堿基3.43.43410.4Width20ABZABZ右手螺旋右手螺旋1.B-RNA-RNA左左手螺旋DNA——Z-DNA的研1979年，Rich提出左手螺旋Z-DNA結(jié)構(gòu)。它是右手螺旋結(jié)構(gòu)模型的一個(gè)補(bǔ)充B-DNA是最常見的DNA構(gòu)象DNA的高級(jí)結(jié)構(gòu)是指DNA雙螺旋進(jìn)一步扭超螺旋結(jié)構(gòu)DNA的高級(jí)結(jié)構(gòu)是指DNA雙螺旋進(jìn)一步扭超螺旋結(jié)構(gòu)是DNA高級(jí)結(jié)構(gòu)的主要形式，可分為正超螺旋與負(fù)超螺旋兩大類，它們?cè)谔赝負(fù)洚悩?gòu)拓?fù)洚悩?gòu)溴乙溴乙負(fù)超螺正超螺松馳遺傳物遺傳物質(zhì)的主要載體是染色Nucleosome核小體是染色質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單DNA三級(jí)結(jié)構(gòu)：超螺旋????DNADNA(DNA Key 復(fù)制子 Key 復(fù)制子復(fù)制叉DNA的半保留復(fù)(Semi-DNA的半不連續(xù)復(fù)制(semi-岡崎片斷DNA聚合酶DNA的復(fù)DNA的復(fù)??生命的遺傳是染色體DNA自我復(fù)制的結(jié)果染色體DNA的自我復(fù)制主要是通過半保留制(Semi-conservative)來實(shí)現(xiàn)的，是一個(gè)以親代DNA分子為模板合成子代DNA鏈的過程DNA的半保留復(fù)Semi-conservative1958年，DNA的半保留復(fù)Semi-conse