DNA的结构复制和修复.ppt

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1、第一节染色体一、染色体概述染色体在不同的细胞周期有不同的形态表现。在细胞大部分时间的分裂间期表现为染色质(chromatin)。染色质是细胞核内可以被碱性染料着色的一类非定形物质。它以双链DNA为骨架，与组蛋白(hilston)、非组蛋白(non-histon)以及少量的各种RNA等共同组成丝状结构。在染色质中，DNA和组蛋白的组成非常稳定，非组蛋白和RNA随细胞生理状态不同而有变化。在细胞分裂期，染色质纤丝经多级螺旋化形成一种有固定形态的复杂的立体结构的染色体。染色体只在细胞分裂期，人们才能在光学显微镜下观察到这些结构。它们存在于细胞核，呈棒状的可染色

2、结构，故称为染色体。细胞分裂时，每条染色体都复制生成一条与母链完全一样的链，形成同源染色体对。作为遗传物质，染色体具有以下特征：①分子结构相对稳定；②能够自我复制，使亲代、子代之间保持连续性；③能够指导蛋白质的合成；④能够产生可遗传的变异。第一节染色体二、原核生物的染色体1．细菌染色体形态结构大肠杆菌染色体长为1333μm，而要装入长约2μm宽1μm的细胞中，为此DNA必定以折叠或螺旋状态存在。有实验证明：在DNA分子进行折叠或螺旋过程中还依赖于RNA分子的作用。如300μm的环状DNA（图2-1A），通过RNA分子的连接作用将DNA片段结合起来形成环（

3、loop），从而导致DNA长度缩小成为25μm（图2-1B），在活体大肠杆菌染色体上约有50多个这样的环。接着每个环内DNA进一步螺旋，使DNA长度进一步缩短为1.5μm，而形成更高级结构的染色体（图2-1C）。因此，细菌的染色体不是一条裸露的DNA链，而是以高度的组装形式存在，同时这种组装不仅为了适应细菌细胞的狭小空间，而且还要有利于染色体功能的实现，便于染色体复制和基因表达。第一节染色体图2-1大肠杆菌（E.coli）染色体的基本结构第一节染色体2．原核生物DNA基因组的组织结构特点（1）结构简练原核DNA分子的绝大部分是用来编码蛋白质的，只有非常小

4、的一部分不转录，这与真核DNA的冗余现象不同。（2）基因种类和数量较少原核细胞中染色体一般只有一条双链DNA分子，且大都带有单拷贝基因，且多以重叠基因的形式存在，只有很少数基因（如rRNA基因）是以多拷贝形式存在的；整个染色体DNA几乎全部由功能基因与调控序列所组成；几乎每个基因序列都与它所编码的蛋白质序列呈线性对应状态。（3）以操纵子为转录单元原核生物DNA序列中功能相关的RNA和蛋白质基因，往往丛集在基因组的一个或几个特定部位，形成功能单位或转录单元，它们可被一起转录为含多个mRNA的分子，叫多顺反子mRNA。ΦX174及G4基因组中就含有数个多顺反

5、子。功能相关的基因串联在一起转录产生一条多顺反子mRNA链，然后再翻译成各种蛋白质。第一节染色体三、真核生物染色体的组成1．染色体蛋白质（1）组蛋白组蛋白是真核生物染色体的基本结构蛋白，富含带正电荷的Arg和Lys等碱性氨基酸，等电点一般在pHl0.0以上，属碱性蛋白质，可以和酸性的DNA非特异性紧密结合，而且一般不要求特殊的核苷酸序列，通常用0.25mol/LHCL或H2SO4从染色质中分离得到。真核生物染色体的组蛋白有5种，即H1、H3、H2A、H2B和H4。组蛋白中，H3，H4，H2A，H2B，其N端氨基酸都是碱性氨基酸，碱性N端借静电引力与DNA

6、起作用，组蛋白之间借此相互聚合，C端是疏水端；而H1则相反，C端是碱性氨基酸，N端是疏水端，而且H1具有4—5种分子类型，所以在遗传上H1保守性最少。组蛋白可进行各种修饰。由于组蛋白N端赖氨酸的乙酰化，改变了赖氨酸所负载的电荷，从而影响了与DNA的结合，有利于转录的进行，而组蛋白的磷酸化主要在组蛋白N端丝氨酸残基上进行。现一般认为组蛋白磷酸化可减弱组蛋白与核酸的结合，从而降低组蛋白对DNA模板活力的抑制，从而利于转录进行。而甲基化组蛋白。第一节染色体（2）非组蛋白与染色体组蛋白不同与染色体组蛋白不同，非组蛋白是指染色体上与特异DNA序列相结合的蛋白质，所

7、以又称序列特异性DNA结合蛋白(sequence—specificDNA—bindingproteins)。一般来说，非组蛋白所含酸性氨基酸的量超过碱性氨基酸的量，所以带负电荷。非组蛋白和组蛋白不同，它具有种属和组织特异性，而且在活动的染色质中比不活动的染色质中含量要高。非组蛋白在整个细胞周期中都进行合成，而不像组蛋白仅在S期和DNA复制同步进行。非组蛋白的功能：①能帮助DNA分子折叠，以形成不同的结构域，从而有利于DNA的复制和基因的转录；②协助启动DNA复制；③特异性地控制基因转录，调节基因表达。非组蛋白和组蛋白一样可以被磷酸化，这被认为是基因表达和

8、调控的重要环节。第一节染色体2．染色质和核小体（1）核小体结构的主要实验证据用温