分子生物学第三次课 3.16 (2).ppt

1.真核生物与原核生物染色体的异同真核生物染色体位于核仁内，一般在细胞有丝分裂过程 中在光学显微镜下可见，而在细胞间期则为染色质，间 期细胞经低渗处理溶胀破裂放出纤维串珠状的染色质原核生物的染色体位于拟核区，染色体环状位置和形态：原核生物染色体外裹着稀疏的蛋白质，这些蛋白 质与DAN的折叠、复制、重组及转录有关真核生物DNA和蛋白质完全融合在一起，蛋白质 与DNA的质量比为2：1，蛋白质包括组蛋白和非 组蛋白染色体的倍数：原核生物染色体一般为单倍体，大多只带有单拷 贝基因每个基因序列几乎都与它所编码的蛋白质呈线性 对应关系真核生物除性细胞外染色体都是二倍体，每个基 因都有2个拷贝DNA与蛋白质的关系2.原核生物基因组 原核生物基因组特点：基因连续，没有内含子结构简练：DNA分子绝大部分用来编码蛋白质，小部分不转 录DNA序列控制基因表达存在转录单元：原核生物DNA序列中功能相关的RNA和蛋白质 基因丛集在基因组的一个或几个特定的部位，形成功能转录 单元并被一起转录为含多个mRNA的分子，叫多顺反子 mRNA.重叠基因：原核生物中的一些细菌和动物病毒中有重叠基因 ，即同一段DNA能携带两种不同的蛋白质信息。

如：ФX 174是一种单链DNA病毒，含有9个重叠基因，有几种情况：一个基因完全在另一个基因里， 部分重叠，两个基因只有一个碱基 重叠原核生物基因组具有单个复制起点染色体DNA蛋白质组蛋白非组蛋白3.真核生物染色体中的蛋白质蛋白质组蛋白 H1、H2A、H2B、H3、H4非组蛋白组蛋白的特征：进化上极端保守，尤其是H3、H4，没有组织特异性，仅发现鸟类两栖类红细胞染色体不含H1而带 有H5,精细胞染色体的组蛋白是鱼精蛋白 肽链上氨基酸分布不对称，碱性氨基酸分布在N端，疏水基团 在C段组蛋白的修饰作用，包括甲基化，乙酰化、磷酸化、及糖基化修饰作用发生在细胞周期的特定时期和组蛋白的特定位点上 MG1G2S组蛋白修饰的生物学意义：乙酰化、甲基化修饰能为相关调控蛋 白提供附着位点，一般的乙酰化能选 择性使某些染色质区域的结构从紧密 变得松散，开放某些基因转录，甲基 化和可逆磷酸化的调节在信号转导过 程中有重要的作用，是细胞生命活动 的调控中心4.真核生物基因组DNA真核生物基因组比较大，包括核基因组 和细胞器基因组含有大量的重复序列，功能DNA序列大多数被不编码非功能DNA 隔开使基因组不连续真核生物的基因为单顺反子真核生物基因组有多个复制起点5.核小体的结构：核小体由H2A、 H2B、 H3、 H4各两分子组成的八聚 体和大约200bp DNA组成，八聚体在中间，DNA 分子 盘绕在外， H1在核小体的外面。

一个核小体中组 蛋白和DNA比例是200bp DNA , H2A、 H2B、 H3 、 H4 各两个，H1 一个DNA-------核小体-------- 螺线管----------超螺旋--------染色体11nm 30nm 300nm 1400nm7倍6倍40倍5倍200bp 约 为68nm染色质和核小体DNA 和组蛋白有怎样的关系？几个有趣的发现：染色质DNA的Tm值比纯DNA 高，说明染色质中 的DNA可能与蛋白质分子相互作用染色质状态下DNA聚合酶和RNA聚合酶催化DNA 的复制和转录低于自由DNA的反应DNA酶1对染色质DNA的消化慢于对纯DNA 的消 化染色质在电子显微镜下为核小体组成的念 珠状结构核酸酶处理染色质得到片段的长度均为200bp 的倍数染色体上的非组蛋白：非组蛋白约占组蛋白的60%-70%，种类约有20-100种之 间，非组蛋白包括酶类RNA 聚合酶及与细胞分裂有关 的酶，核孔复合体蛋白、肌动蛋白等特性：具有多样性和异质性，不同组织的细胞其种类和数量 都不相同对DNA具有识别特异性，能识别特异DNA序列，识别信 息来源于DNA 序列本身，识别信息促在于双螺旋的大 沟内具有多种动能，参与表达调控，染色质高级结构的形 成物种 基因组大小/Mb 单倍体染色体数目人 3300 23豌豆 4800 7 线虫 155 11鼠 2600 21玉米 2500 10水稻 430 24果蝇 278 4 部分动植物及细菌染色体数C值矛盾C值指的是生物单倍体基因组所含的DNA总量C值矛盾是指基因数量与生物体进化程度不成正比是人类基因组的200倍 是人类基因组的12倍 生命的特征是什么？生命的特征就是“活的”。

生命现象最本质的内容 就是自复制（自我繁殖和自我组织）一个受精卵 为什么变成一朵鲜花或一头大象？生物的性状是由 什么决定的？又是怎样代代相传的呢？人也是从受 精卵逐渐发育成完整的个体的，而决定一个人将来 长成什么样子的生命蓝图就储存在受精卵的DNA中 DNA（或RNA）携带着决定蛋白质结构的遗传信息 而且代代相传，这就我们遗传信息的传递（即复制 、转录和翻译）要讨论的内容为什么要讲复制？就是要了解：子代DNA为什么能真实获得亲代DNA的遗传信息；复制是怎样进行的？第三节 DNA的复制DNA复制可能的几种方式全保留式 半保留式 混合式 密度梯度实验 ——实验结果支持半保留复制的设想含重氮-DNA的细菌培养于普 通培养液第一 代继续培养于 普通培养液第二代梯度离心结果A G A A C T TT C T T G A AA G A A C T TT C T T G A AT C T T G A AA G A A C T T母代DNA子代DNA按半保留复制方式，子代DNA与亲代DNA 的碱基序列一致，即子代保留了亲代的全部遗传信息，体现了遗传的保守性,是物种稳定性的分子基础。

1.半保留复制的含义及意义当DNA进行复制时，双螺旋结构解开成两条单链，各自作为模板合成与之互补的新链在子代DNA双链中，一条是来自于亲代，另一条完全重新合成 3.DNA复制的起点方向和速度生物的复制单位称为复制子 DNA 复制由固定起始点开始，从一个 DNA复制起点开始最终由这个起点 起始的复制叉完成的片段一个复 制子有一个起点，细菌、病毒 、线粒体DNA分子都为单个复制 子，而真核生物可以同时有多 个复制起点以既是说真核生物 包含多个复制子3x13bp直接重复序列保守序列GATCTNTTNTTTTDnaA结合位点，4x9bp保守序列 TTATCCACA大肠杆菌DNA复制起始点保守序列分布图1、20个DnaA蛋白在ATP的作用下与oriC的4个9bp保守序列结合2、在复制起始复合物的作用下使3x13bp重复序列变形，形成开链（1）起始位点的序列特征：复制的起始需要解决两个问题：DNA解开成单链，提供模板生成引物，提供 3-OH 末端复制时DNA双链解开分成二股单链‚新链沿着张开的二 股单链生成，复制中形成的这种 Y 字形的结构称为 复制叉双向等速复制为主（2）复制叉（replication fork)3553新链3535亲代DNA复制方向(3)引物合成Dna An, n', n'‘, Dna B、 C和IDNA拓扑异构酶引物酶OHSSB3535真核生物的染色体庞大、复杂，有多个复 制起始点，同时进行多个DNA片段的复制。

两个起始点之间的DNA片段，称为一个复制子（replicon）真核生物也是双向等速复制为主DNA聚合酶催化游离的脱氧核苷酸结合到新 链3’末端，使其不断延长5’ 3’ 5’DNA-polDNA-pol DNA-polDNA-pol(4) 复制延长的过程dATP dGTPdTTPdCTPdTTPdGTPdATPdCTP聚合反应的特点：聚合反应具有方向性: 5   3 DNA 聚合酶不能催化两个游离的脱氧核苷酸聚合，只能在一段寡核苷酸的 3 - OH 逐个添加脱氧核苷酸，使核苷酸链不断延长DNA 聚合酶DNA聚合酶催化的反应dTTP3'(dNMP) n + dNTP  (dNMP) n+1 + ppi3' A T G C A A T T G C 5 '| | | |5 T A C G ppiT全称：依赖DNA的DNA聚合酶 （DNA-dependent DNApolymerase,DDDP） 大肠杆菌DNA聚合酶I、II和III的性质比较性质聚合酶I聚合酶II 聚合酶III3’-5‘外切 5’-3’外切 新生链合成相对 分子量/103细胞内分子数生物学活性+ + - 1034001+ - - 90？0.05+ - - 90010-20155’ A G C T T C A G G A T A  3’| | | | | | | | | | |3’ T C G A A G T C C T A G C G A C 5’3  5  外切酶活性 5   3 外切酶活性?DNA损伤修复，冈崎片段引物去除能辨认错配的碱基对，校对作用核酸外切酶活性 前导链(leading strand) 顺着解链方向生成的子链，其复制是连续进 行的，所得到一条连续片段的子链。

5’3’3  5 3  5  解链方向复制的半不连续性3  5 3  5 解链方向复制方向与解链方向相反，须等待解开足够长 度的模板链才能继续复制 ，所得到一条由不连 续片段组成的子链 随从链 (lagging strand) 冈崎片段（ Okazaki fragment ） 3’5’3’3’5’5` 5`5`RNase HOHP5`DNA聚合酶dNTP5`5`PATPADP+Pi5` 5`DNA连接酶随从链上不连续性片段的连接（5）复制的终止• 到达终止子序列（Ter）时，Ter-Tue复合 物使DnaB不再将DNA解链，阻止复制叉 迁移 • 相反方向的复制叉到达后停止复制 • 其间少量未复制序列由修复方式填补 • 拓扑异构酶IV作用下复制叉解体，释放 子链真核生物复制的特点真核生物的每条染色体上有多个复制起始点，如 酵母17号染色体有400多个起始点，真核生物的染色体在完成复制之前各个起始点的 复制不能再开始真核生物复制的起始需要起始原点识别复合物真核生物的DNA聚合酶DNA - pol 引发和延伸链的功能在复制延长中起主要作用DNA损伤修复中起作用在后随链复制过程中起校读 、修复和填补缺口的作用粒体 DNA复制中起催化 作用DNA - pol DNA - pol DNA - pol DNA -。