医学第三章 遗传分子基础.ppt

开环型结构 共价闭合环型超螺旋结构 在 DNA 双螺旋结构的基础上， DNA 还可以形成三级结构，即双 链开环型结构和共价闭合环型超 螺旋结构。 ? 大多数原核生物都是 共价闭合环 的 DNA 结构， 简称 CCC 分子 （ cavalently closed circle ） 如病毒 DNA 、噬菌体 DNA 、细菌结构 DNA ， 叶绿体 DNA ，线粒体 DNA 。 ? 真核生物染色体为线性分子，但 DNA 均与蛋 白质结合。两个结合点之间形成一个 Loop （环形） 结构，类似与闭合环结构。同样具有 超螺旋结构 形式。 ? 超螺旋有方向性：左旋为正超螺旋，右旋为负超螺 旋形式 ? 正超螺旋 ：两股以右旋方向缠绕的螺旋，在外力往 紧缠的方向捻转时，会产生一个 左旋 的超螺旋，以 解除外力捻转造成的胁变。这样形成的螺旋为正超 螺旋。 ? 负超螺旋 ：两股以右旋方向缠绕的螺旋在外力向松 缠的方向捻转时，产生一个 右旋 的超螺旋以解除外 力捻转造成的胁迫。这样形成的超螺旋为负超螺旋。 ? 从病毒到高等生物， DNA 在生物体内均表现 负 超螺旋形式。 负超螺旋是 DNA 在复制过程中， 在拓扑异构酶的催化下产生的。 负超螺旋是 DNA 复制、基因转录、重组表达、基因调控等 生命活动所必需。 ? 在真核细胞中 DNA 的负超螺旋主要是染色质的 结构造成。染色质是 DNA 与组蛋白的八聚体形 式形成的核小体结构。 DNA 缠绕在组蛋白的八 聚体外面。这种缠绕有利于 DNA 向松缠方向的 转变。 4 、染色体超螺旋线体模 DNA 和组蛋白结合，按一定规律组装成有一定 形态结构的染色体。 人类染色体 染色体结构模型 一级结构： 核小体 二级结构： 螺线管 三级结构： 蛋白质骨架 （超螺线管 ) 四级结构： 染色体 一级结构：核小体 (nucleosome) 核小体 ： DNA 与组蛋白构成 1. H 2A ,H 2B ,H 3 ,H 4 各两分子构成八聚体（核心组蛋 白）， DNA 双链缠绕形成 核心颗粒 2. 连接 DNA 与组蛋白 H 1 结合，将各核心颗粒连接成 串株样结构。 一级结构： 核小体：核心颗粒 H2a 、 H2b 、 H3 、 H4 各两个分子组成的八聚体。 二级结构：螺线管或螺线体 许多核小体形成的串珠样结构又 进一步盘曲成中空的直径为 30nm 的染色质纤维，称为螺线管。 三级结构：超螺线管 螺线管进一步螺旋盘绕形成直径次 400nm 的圆筒状结 构称为超螺线管 ( 体 ) 四级结构：染色体 超螺线管进一步螺旋折叠形成直径为 700nm 的染色单体，即染色质包装的四级结构。从 DNA 到染色体经过四级螺旋包装共压缩 8400 倍 从 DNA 到染色体 DNA 长度压缩 8000-10000 倍 DNA 染色体 染色体的分子结构 5 、 DNA 的复制 ? DNA 的复制是遗传信息传递的基础，也是细胞分裂的 基础。 DNA 的复制过程非常复杂。 过程大至如下： ? 先由 DNA 指导的 RNA 聚合酶，识别复制的起始点，然 后在解旋蛋白（ untwisting protein ）的作用下，解 开 DNA 的超螺旋结构。 ? 尔后，以 DNA 为模板，在 RNA 聚合酶的作用下，先合 成小段 RNA ，作为引物。 1 、半保留复制 Watson J. D. 等提出的 DNA 半保 留复制方式。 ①一端沿氢键逐渐断开； ②以单链为模板，碱基互补 ③氢键结合，聚合酶等连接 ④形成新的互补链 ⑤形成了两个新 DNA 分子。 DNA 的这种复制方式对保 持生物遗传的稳定性是非常重 要的。 多复制子复制 真核生物中，每条染色 体中的 DNA 复制是 多起点的 多个复制起点共同控制 一条染色体的复制。 复制速度快。 DNA 合成的酶： DNA 聚合酶 Ⅰ DNA 聚合酶 Ⅱ DNA 聚合酶 Ⅲ DNA 聚合酶 Ⅲ 是活体细胞控 制 DNA 合成的酶 三种酶具 5 － 3 核酸聚合酶 功能，说明 DNA 链只能 沿 5 向 3 端延伸 按碱基配对的原则进行配对 复制， DNA 聚合酶 将这 些脱氧核糖核苷三磷酸连 接在一起。子链的合成方 向按 5 到 3 进行。 DNA 双螺旋的解链 ( 螺旋酶 ) ， DNA 单链结合蛋白（ SSB 蛋白）使 DNA 保持单链状态。 RNA 引物（ 引物 酶）， DNA 合成、廷伸， DNA 连 接酶将新合成片段连接。前导链，后随链，冈崎片段。 新 DNA 分子一条是新合成的，另一条是亲链。 DNA 拓扑异构酶消除 DNA 复制叉形成的超螺旋张力。 DNA 合成时，两条母链并不完全分开，只是在复制叉的位 置打开 DNA 复制的特点 ? DNA 的一条模板链 (3 →5 ) 方向上合成