[生物学]分子生物学第二章 DNA结构与功能.ppt

2 DNA结构与功能 主 要 内 容 染色体 DNA的结构 DNA的复制 DNA的修复 DNA的转座 一、染色体（Chromosome) （三）染色体的结构和组成 原核生物(prokaryote) 1、组蛋白(histone) 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 碱性蛋白质 可以和酸性的DNA紧密结合（非特异性结合）； 组蛋白的一般特性： i) 进化极端保守性: 不同种生物组蛋白的氨基酸组成十分相似。 其中H3、H4最保守； H2A、H2B变化相对大； H1变化更大。 H3、H4可能对稳定真核生物的染色体结构起重要作用。 保守程度：H1 H2A、H2B H3 、H4 ii)无种属组织特异性: 到目前为止，仅发现鸟类、鱼类及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。 iii)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，大部分疏水基团分布在C端； 可能与它们的功能相互作用有关: 碱性的半条链易与DNA的负电荷区结合，而另外半条链与其它组蛋白、非组蛋白结合。 iv)H5组蛋白的特殊性： 富含赖氨酸（24%）、丙氨酸（16％）、丝氨酸（13％）、精氨酸（11％）。 H5的磷酸化可能在染色质失活过程中起重要作用。 在细胞周期特定时间可发生甲基化、乙酰化、磷酸化和ADP核糖基化等。 H3、H4修饰作用较普遍，H2B有乙酰化作用、H1有磷酸化作用。 H2A、H2B、H1不明显。 修饰作用的特点： ——降低组蛋白所携带的正电荷。 组蛋白修饰的意义： 一是改变染色体的结构，直接影响转录活性； 二是核小体表面发生改变，使其它调控蛋白易于和染色质相互接触，从而间接影响转录活性。 2.非组蛋白 占组蛋白总量的60％－70％，种类很多，20－100种，常见有15－20种； 包括酶类、如RNA聚合酶及与细胞分裂有关的收缩蛋白、骨架蛋白、核孔复合物以及肌动蛋白、肌球蛋白、微管蛋白、原肌蛋白等。 可能是染色质的结构部分。 高速泳动（high mobility group protein， HMG)蛋白： ——能与DNA结合，也能与H1结合，可能与DNA的超螺旋结构有关。 DNA结合蛋白： 能是一些与DNA的复制或转录有关的酶或调节物质。 A24非组蛋白： 其C端与H2A相同，但它有两个N端，一个N端的序列与H2A相同，另一个与泛素相同；其大小与H2A差不多，酸性，含较多的谷氨酸和天冬氨酸，位于核小体内，功能不祥。 非组蛋白 ?非组蛋白具多样性和异质性 ?对DNA具有识别特异性，又称序列特异性DNA结合蛋白 (sequence specific DNA binding proteins) ?具有多种功能，包括基因表达的调控和染色质高级结构的形成。 C值: 是一种生物的单倍体基因组DNA的总量。 C值反常现象（C-value paradox)/ C值矛盾: 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”。 Genome: all DNA sequences in a cell Genes: a stretch of continuous DNA sequence encoding a protein or RNA C-value is the quantity of DNA in the genome (per haploid set of chromosomes). C-value paradox (C值矛盾) refers to the lack of a correlation between genome size and genetic complexity 在真核生物中C值一般是随生物进化而增加的，高等生物的C值一般大于低等生物。 然而，某些两栖类的C值甚至比哺乳动物还大，而在两栖类中C值的变化也很大，可相差100倍。 由此推断，许多DNA序列可能不编码蛋白质，是无生理功能的。 C值反常现象/C值矛盾： 指C值与种系进化复杂性不一致的现象。 简述DNA的C值以及C值矛盾（C Value paradox）. 中科院上海生化所 98 年 上海第二军医大