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第二章 染色体与DNA
染色体(chromosome)是细胞在有丝分裂时遗传物质存在的特定形式,是间期细胞染色质结构紧密包装的结果。
真核生物的染色体在细胞生活周期的大部分时间里都是以染色质(chromatin)的形式存在的。
染色质是一种纤维状结构,叫做染色质丝,它是由最基本的单位—核小体(nucleosome)成串排列而成的。
原核生物(prokaryote) :DNA形成一系列的环状附着在非组蛋白上形成类核。
染色体由DNA和蛋白质组成。
蛋白质由非组蛋白和组蛋白(H1,H2A,H2B,H3,H4)
DNA和组蛋白构成核小体。
组蛋白的一般特性:P24
①进化上的保守性
②无组织特异性
③肽链氨基酸分布的不对称性:碱性氨基酸集中分布在N端的半条链上。
④组蛋白的可修饰性:甲基化、乙基化、磷酸化及ADP核糖基化等。
⑤ H5组蛋白的特殊性:富含赖氨酸(24%)(鸟类、鱼类及两栖类红细胞染色体不含H1而带有H5)
2、DNA
1)
2) C值反常现象(C-value paradox) C值是一种生物的单倍体基因组DNA的总量。
真核细胞基因组的最大特点是它含有大量的重复序列,而且功能DNA序列大多被不编码蛋白质的非功能DNA所隔开,这就是著名的“C值反常现象”。
(四)核小体(nucleosome):用于包装染色质的结构单位,是由DNA链缠绕一个组蛋白核[(H2A、H2B、H3、H4)*2的八聚体】构成的。
1、原核生物基因组结构特点
● 基因组很小,大多只有一条染色体
● 结构简炼
● 存在转录单元(trnascriptional operon)
●多顺反子(polycistron)
重叠基因由基因内基因、部分重叠基因、一个碱基重叠组成。
2、真核生物基因组结构特点
●真核基因组结构庞大 3×109bp、染色质、核膜
●单顺反子
●基因不连续性 断裂基因(interrupted gene)、内含子(intron)、 外显子(exon)
●非编码区较多 多于编码序列(9:1)
● 含有大量重复序列
■ 不重复序列/单一序列:在基因组中有一个或几个拷贝。真核生物的大多数基因在单倍体中都是单拷贝的。如:蛋清蛋白、血红蛋白等 功能:主要是编码蛋白质。
■ 中度重复序列:在基因组中的拷贝数为101~104。如:rRNA、tRNA
一般是不编码蛋白质的序列,在调控基因表达中起重要作用
■ 高度重复序列:拷贝数达到几百个到几百万个。
●卫星DNA:A?T 含量很高的简单高度重复序列。
1、 DNA的一级结构:指4种脱氧核苷酸的连接及其排列顺序, DNA序列是这一概念的简称。碱基序列
2)特征:
●双链反向平行配对而成
●脱氧核糖和磷酸交替连接,构成DNA骨架,碱基排在内侧
●内侧碱基通过氢键互补形成碱基对(A:T,C:G)。
2、DNA 的二级结构:指两条多核苷酸链反向平行盘绕所产生的双螺旋结构。
2)分类:
右手螺旋:A-DNA,B-DNA
左手螺旋:Z-DNA
3、DNA的高级结构:指DNA双螺旋进一步扭曲盘绕所形成的特定空间结构。是一种比双螺旋更高层次的空间构象。
2)主要形式:超螺旋结构(正超螺旋和负超螺旋)
(一)DNA的半保留复制(semi-nservative replication)
1、定义:由亲代DNA生成子代DNA时,每个新形成的子代DNA中,一条链来自亲代DNA,而另一条链则是新合成的,这种复制方式称半保留复制。
3、DNA半保留复制的生物学意义:DNA的半保留复制表明DNA在代谢上的稳定性,(二)
●以四种脱氧核苷酸三磷酸为底物
●反应需要有模板的指导
●反应需要有3(-OH存在
●DNA链的合成方向为5 ( ( 3 (
性质 聚合酶Ⅰ 聚合酶Ⅱ 聚合酶Ⅲ 3 5 外切活性 + + + 5 3 外切活性 + - - 5 3聚合活性 + 中 + 很低 + 很高 新生链合成 - - + 聚合酶Ⅰ主要是对DNA损伤的修复;以及在DNA复制时切除RNA引物并填补其留下的空隙。
聚合酶Ⅱ修复紫外光引起的DNA损伤
聚合酶Ⅲ DNA 复制的主要聚合酶,还具有3→5’外切酶的校对功能,提高DNA复制的保真性
6、DNA连接酶(1967年发现):若双链DNA中一条链有切口,一端是3’-OH,另一端是5’-磷酸基,连接酶可催化这两端形成磷酸二酯键,而使切口连接。
但是它不能将两条游离的DNA单链连接起来
DNA连接酶在DNA复制、损伤修复、重组等过程中起重要作用
7、DNA 拓扑异构酶(DNA Topisomerase):
拓扑异构酶?:使DNA一条链发生断裂和再连接,作用是松解负超螺旋。主要集中在活性转录区,同转录有关。例:大肠杆菌中的ε蛋白
拓扑异构酶Ⅱ:该酶能暂时
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