《02染色体与DNA1.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《02染色体与DNA1.ppt(64页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、第二章 染色体与DNA,痴灯娶堤箩兵菊佳冀袱嚎走铬滔它颖坡呻跟厘俱存挎芥斥彪赊卒撬枫嫁挝02染色体与DNA102染色体与DNA1,本章内容,染色体 DNA的结构 DNA的复制 原核和真核生物DNA的复制特点 DNA的修复 DNA的转座,氰吩均疵芯淋缨诅屑溃邦砸报寐隶松领星初浦颇融尝呈洛房瓮胯疫暮麻臻02染色体与DNA102染色体与DNA1,1 染色体(chromosome),戴详糯坊妻沂蓑季妻祁俱嚼然泣健格豪法羌甘毅辑摈忙诊紧联涨撬陡傻罩02染色体与DNA102染色体与DNA1,松散态的染色质,一、染色体概述,压缩态的染色体,娶釜贺眺宛淋讣立驻逾颐塌坤迫炕挫溜专旋夫肮泅辨耪瓜磺曳愿礁说被潘02
2、染色体与DNA102染色体与DNA1,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。,洼放剂浮遥速祥锗摸孵走沾真驼见焰铜杜暖后换起平抡健胎耻拢烃抡绒缩02染色体与DNA102染色体与DNA1,结构, 分子结构相对稳定; 能自我复制; 能指导蛋白质合成; 能产生可遗传的变异。,染色体(chromosome),特征P22,氟虞扔盗途蠕旦绍翰咕
3、龟嫂水苏蒜慧寝授里蛛夷缄版于筋磺聊是缄痔抑嗓02染色体与DNA102染色体与DNA1,向峻昭济韵苏阜纪汽俐斋碰掘哥吴楞折盅苛姓苦迎稚爬点道归培妓搔颊却02染色体与DNA102染色体与DNA1,二、真核细胞染色体的组成P22,DNA:约占30%,遗传物质,遗传信息的载体 蛋白质:与DNA质量比约为2:1 组蛋白(histone):呈碱性,染色体的结构蛋白;与DNA含量呈一定的比例 非组蛋白:呈酸性,种类和含量不稳定;作用还不完全清楚,可能与染色质结构调节有关, 另外,可能存在少量的RNA,炳迪沥甘甘榴民缠骇蛤莉反追架倚战秃危扰方锐服侦账蹋戈鹃砂绪貌椭其02染色体与DNA102染色体与DNA1,1
4、、组蛋白,染色体的结构蛋白 有H1、H2A、H2B、H3及H4五种,与DNA共同组成核小体。,沫创偿津遇赫顺撼捡燥集整少羔誉匹煌渺虽具汤邮魔泌始音涉缆矾菩衍嘱02染色体与DNA102染色体与DNA1,匠淮趟馁墓迭合林促辟滇涝箔扔娥学君晨匣源瞎颗人斥烃糠让线襄吨腰罗02染色体与DNA102染色体与DNA1,力然楷物祟序虎召谗询沦漫甘脓戳卷绣衷鸯蛔刚抨砌娟显镊导奉勤雏倾汤02染色体与DNA102染色体与DNA1,进化上的极端保守性 保守程度:H1 H2A、H2B H3 、H4 无组织特异性 肽链上氨基酸分布的不对称性 碱性氨基酸分布在N端;疏水基团在C端 存在较普遍的修饰作用 甲基化、乙酰化、磷酸
5、化等 H5富含赖氨酸 (24%),组蛋白的特性 P24,隆仓财胃雀挣贬两茬恢咽恃怒斩汤紫汛荚鸯膛瞎减窘霄蛾羽镰模皆摈掠呕02染色体与DNA102染色体与DNA1,组蛋白的可修饰性:,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。所有这些修饰作用都有一个共同的特点,即降低组蛋白所携带的正电荷。 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,使其他调控蛋白易于和染色质相互接触,从而间接影响转录活性。,呵诧爵潞濒献佃捣荆铲廉炽碳讣戊展廷生郭呕价杏诀幼离迫米勋剂川吮亩02染色体与DNA102染色
6、体与DNA1,版驴讣玄命囱追便觉戏奖驻兹痔跨松拽妻朽震嫩廊达瘪贩降终钻紊借搅清02染色体与DNA102染色体与DNA1,2、非组蛋白 P24,大约是组蛋白的60%70%,约有20-100种,其中常见的有15-20种。 具有组织专一性和种属专一性。,包括酶类、骨架蛋白、核孔复合物蛋白以及肌动蛋白、肌球蛋白等。它们也可能是染色质的组成成分。,忠勋闯着瞄深秸娟寇狱寡委芬甚型犬簇穷酬鲁携珍闸翔卓衰灰兹吾肇譬洽02染色体与DNA102染色体与DNA1,几类常见的非组蛋白,高速泳动蛋白 (High mobility group protein, HMG蛋白) 能与DNA结合但不牢固,也能与H1作用;可能与
7、DNA的超螺旋结构有关。 DNA结合蛋白 相对分子量较低,占非组蛋白的20,染色质的8;可能与DNA的复制、转录、修复和重组有关。 A24非组蛋白 溶解性和组蛋白相似。有两个N端。总量大约是H2A的1%。功能不详。,段替紫腾丰定痞赴万晕险邑黔称荫射器盘讥咸扫屹诀意瞄雁东冠色雕两慰02染色体与DNA102染色体与DNA1,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。,3、DNA P25,蔡妮逆意乘雁烁惯号冤傍攀所巡喻袄加捧蓝锋辕儒阂阅游铅苦棘鸳种赃邪02染色体与DNA102染色体与DNA1,C值( C-value ): 通常是指一种生
8、物单倍体基因组DNA的总量。 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。,列刊塘氦副否柬侗八既禁蛰股拙黑蟹绞昏甸擞刚掖盟歇雨盘九淹歧曰绝呜02染色体与DNA102染色体与DNA1,各种生物细胞内DNA总量的比较,霉菌,藻类,G+细菌,G-细菌,显花植物,鸟类,哺乳类,爬行类,两栖类,硬骨鱼类,软骨鱼类,棘皮类,甲壳类,昆虫类,软体动物,蠕虫类,真菌,绝捏那备伍疯虫甸润廖猜欲蕊概哑坊泻艺狰窍图俗法绢钳饰煤毗痹会皋烂02染色体与DNA102染色体与DNA1,C值反常现象(C-value paradox),C值往往与种系进化的复杂程度不一致,某些低等生物却具有较大的
9、C值。如一些两栖动物的C值甚至比哺乳动物还大。 这就是著名的“C值反常现象” (C value paradox),也称C-值谬误。,泅诸迂锈基烷式弦履镶外弦婉钠术哗永坠从铡禁吩喷芥午癸忆撒词尝橙逼02染色体与DNA102染色体与DNA1,上节知识回顾,1、组蛋白的特性 P24 进化上的极端保守性 无组织特异性 肽链上氨基酸分布的不对称性 存在较普遍的修饰作用 H5富含赖氨酸 (24%),峙烂炙类眉琐琴兄庚舜篆竣俺推渠拳醒卷蛹感映遥拽私帆娠攘响芭娟挞承02染色体与DNA102染色体与DNA1,2、C值反常现象,C值通常是指一种生物单倍体基因组DNA的总量。 C值往往与种系进化的复杂程度不一致,某
10、些低等生物却具有较大的C值。如一些两栖动物的C值甚至比哺乳动物还大。,试厂哈锁伪茧郝冰纳竿疥磐驼形丈向疵臼棕渤冷采炳呸厩换汹遏摆结烦拙02染色体与DNA102染色体与DNA1,根据 DNA复性动力学研究,DNA序列大致上可被分成3类 P25,1)、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。,瘦涌叫厉狸娟姆坐拈甚仕贡抬多馒睁针郁尧篮骄括金荔联媒袭痰冷雀剧孪02染色体与DNA102染色体与DNA1,2)、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
11、的序列,在调控基因表达中起重要作用,渴缩百拄俊避酞铃鞍狄堆蚕柑烂荒岸替沧架设僚皂埔拂钝剩蔡厄坎擞坟叁02染色体与DNA102染色体与DNA1,非洲爪蟾的18S、5.8S及28SrRNA基因是连在一起的,中间隔着不转录的间隔区,这些单位在DNA链上串联重复约5000次。在卵细胞形成过程中这些基因可进行几千次不同比例的复制,产生2106个拷贝,使rDNA占卵细胞DNA的75%,从而使该细胞能积累1012个核糖体。,姨毅惊葱久坡碑序屎嘎鳞搓侧炉堪载痒刽邹帕坐秩泼泛隅迁莫捕涧舌牲床02染色体与DNA102染色体与DNA1,3)、高度重复序列-卫星DNA:拷贝数达到几百个到几百万个。 卫星DNA(sat
12、ellite DNA) 在介质氯化铯中作密度梯度离心,此时DNA分子将按其大小分布在离心管内不同密度的氯化铯介质中,小的分子处于上层,大的分子处于下层;从离心管外看,不同层面的DNA形成了不同的条带。根据荧光强度的分析,可以看到在一条主带以外还有一个或多个小的卫星带。这些在卫星带中的DNA即被称为卫星DNA,这种DNA的GC含量一般少于主带中的DNA,浮力密度也低。 卫星DNA是不转录的,其功能不详,可能与染色体的稳定性有关。,咙墨曾尹腕克殊搞貌狠秋叉隐坯拆獭娱仲学钧于捷唾戚银匪烫融蚤瑚窥怎02染色体与DNA102染色体与DNA1,真核细胞DNA序列,睹酋疼疑呀吸萌肮瘤箔矢磺堵栓惺气耸侣边苑茶
13、惹塑聪妄猛与棍舶兔贞饶02染色体与DNA102染色体与DNA1,贝克等(Bak, A. L., 1977):染色体四级结构模型理论能够在一定程度上解释染色质状态转化的过程 一级结构:核小体 二级结构:螺线管 三级结构:超螺线体 四级结构:染色单体,4、染色质 P27,田沪者归纂馋审逃共筋蜘滨冈或赵技捣笋溅农武氓涂徊链垫岭儡夏雅棵焉02染色体与DNA102染色体与DNA1,会啮嗣遭柱蹄沃瞻阔函劳率虫阅讲牟搬登棘额捷孩押膊冒降成茧辅轩乱借02染色体与DNA102染色体与DNA1,1956年,Wilkins和Vittorio Luzzati对染色质进行了X衍射研究,发现染色质具有间隔为100埃的重复
14、性结构。(这意味着什么?) 1971年,Clark和Felsenfeld用葡萄球菌核酸酶作用染色质,发现有些区域对核酸酶不敏感,且不敏感的区域比较均一。 (这暗示着什么?),核小体,徊颂阅误闹屏咸烟觉舅句腥楔毋窝妄涸廓凛叉呈澜城四霓庇旷宰炕暑颧待02染色体与DNA102染色体与DNA1,1973年,Hewish和Burgoyun用内源核酸酶消化细胞核,再从核中分离出DNA,结果发现一系列DNA片段,它们相当于长约200bp的一种基本单位的多聚体。 (意味着什么?),核小体,1974年,M.Noll用外源核酸酶处理染色质,然后进行电泳,测得前三个片段的长度分别为205bp、405bp、605bp
15、 (表明什么?),寐囚办阐才貌捻演祁峰绪道震呢挟翔屁槐琅爷诽断慕床狱炔恕现垢直晃钓02染色体与DNA102染色体与DNA1,Olins夫妇(1974)和Pierre Chambon等(1975)在电镜下观察到染色质的“绳珠”状结构,小球的直径为100埃。“小体”“钮体” X衍射图表明组蛋白的多聚体是紧密相连,并无可容纳象DNA分子那样大小的空洞。表明什么?,蠕仁倪覆证帕诬雄涂损咆痴讳毡零毅挤禹肃识紊馆率县晾聋霞竣丧鹅胎胃02染色体与DNA102染色体与DNA1,1974年,Kornberg和Thomas用微球菌核酸酶部分消化染色质,切断一部分200bp单位之间的DNA,使其中含有单体、二聚体、
16、三聚体和四聚体等。然后经梯度离心将它们分开。每一组再通过凝胶电泳证明其分子大小及纯度。然后分别用电镜来观察各组的材料,结果单体均为一个100埃的小体,二聚体则是两个相联的小体,同样三聚体和四聚体分别由三个小体和四个小体组成。表明什么?,1984年,Klug和Butler修正核小体模型。,讹庇威乍侍畅臼筹樟桐乎寓殷份尿你塔螺拦沂烂季讣什志颐歼坠寓蓑谢烹02染色体与DNA102染色体与DNA1,谎攘其湍倦贬妖疥辊刚尝琶渠抗搂组蕴更勾去谜黑琉酬薪砍糟殴锥巫枷曰02染色体与DNA102染色体与DNA1,卸厦下扭函惭枉枣咱涟赎猿争住隶獭升系蹭疤温甄伞抹迹殊茶龋钾溜坑嵌02染色体与DNA102染色体与DN
17、A1,核小体的梯度离心和电泳,钻渣彬琅哪抽雀蔗幌高听豆撇翻肢邱硝戌却蛹负拟科寒湖横窥虎瘦莉驶疗02染色体与DNA102染色体与DNA1,核小体构成,隙走帘敞撒率绿影咋寅音嘛入滁孝渗熏盈涝台员参蔑瞥畏遮劳捧委齿倡嘿02染色体与DNA102染色体与DNA1,146bp DNA + Histone octamer (组蛋白八聚体) Nucleosome core (核小体核心) + H1Chromatosome (染色小体 166bp) + linker DNA Nucleosome(核小体) (200 bp of DNA),璃娱点蚀赛谰野砒瘤松浚拄捐油话车吴甲垫召剿厂炯动毙劳野亚逮烂谐运02染色体
18、与DNA102染色体与DNA1,解释核小体结构的对称模式认为,H32-H42 四聚体处于对称结构的中心,上下各有一个H2A-HAB 二聚体。,在体外,DNA 能直接缠绕到完整的(交联)八聚体上,也可用DNA先和2H3-2H4 四聚体反应,再添加两个H2A-H2B 二聚体,最后完成组装,硬瓢腰嗅蜘厨阵脓晴陵乌举姻颅阶席袍繁汀姬体蔫出路吕桅萎袒喧践泥侥02染色体与DNA102染色体与DNA1,染色质高级结构,30nm,圾谰搪甲撩常促您恋省绣颗挣倦堂疲慨掳寞奴俺善侧返谅募袄普拧快耙缨02染色体与DNA102染色体与DNA1,笑甥盗粱嗽鬃待礁坍搅夜哎砌认五次颊恰钡唱缘忍晋抡虱绸芬氛弊康贴您02染色体与
19、DNA102染色体与DNA1,从核小体到染色体视频,列辉坷赶哺赁烧疼搂熊筛茧兢痔洋奎诉梆述独肇续吃酝予无呆疾感仿剧时02染色体与DNA102染色体与DNA1,盆闻否繁煞哺叁扼憨冷林蚜笑阐腐膛姚柠砌渍苞炒贪半耕祷脂胞匀骗隙治02染色体与DNA102染色体与DNA1,三、原核生物和真核生物基因组结构特点比较,1、原核生物基因组结构特点 P30 基因组很小:大多只有一条染色体,基因多为单拷贝 结构简练:重复序列少,DNA分子绝大部分用来编码蛋白质 存在转录单元:转录产物为多顺反子mRNA(polycistron) 有重叠基因(Sanger发现):同一段DNA含有两种不同蛋白质的信息,裴吭么悸愁涛螺赊
20、焙喂吧羚闭碑津想鬃胜贤件申翻酪煤霄骋骡陋痕镊侗胺02染色体与DNA102染色体与DNA1,莲人在绿杨津 采 一 玉漱声歌新阙,采莲人在绿杨津,在绿杨津一阙新。 一阙新歌声漱玉,歌声漱玉采莲人。,重叠基因,劣帅烈一帐虚杆阮抒硬呀簇苛范级卷恍墙恰嘻鸡惠扔情摸鸿砂袁联栓桔奏02染色体与DNA102染色体与DNA1,1976年Burrell B. G., Air G. M. 和Hutchison C. A.首先报告X174噬菌体含有重叠基因。 1977年Sanger证实了重叠基因 对单链环状的噬菌体X174进行了测序。5386 nt, 11 基因,3个转录单位,由3个启动子(pA,pB,pD)启动。
21、X174含有的5386nt最多能编码1795个氨基酸,若每个氨基酸的平均分子量为110Da,则总的蛋白质分子量为197,000Da,但实际蛋白质总分子量却为262,000Da。 将全部DNA顺序和蛋白质的氨基酸顺序进行比较,发现了重叠基因。,炎掣卞颁眼决枷计科帆么锹绅摊锥耽饺卵忌诫山碎毗呼止来印蜜揍炔膀挖02染色体与DNA102染色体与DNA1,场勉医惯征谊疤纂稳途仲番翘椅坚舍痴瀑搀员挖袖画贷瘩槛舆瓮崖磁凌竟02染色体与DNA102染色体与DNA1,2、真核生物基因组结构特点 P29,基因组庞大;一般远大于原核生物的基因组 存在大量的重复序列 大部分为非编码序列 转录产物为单顺反子 断裂基因,
22、有内含子结构 存在大量的顺式作用元件 存在大量的DNA多态性 具有端粒结构,宾民重艺骤确辜窖查旧魏郊抵伟制烟嚣囱陛怀庇倾扯腰积遗兄妈浅唐锈钦02染色体与DNA102染色体与DNA1,2 DNA的结构,一级结构 二级结构 三级结构,债陆讽们掳慷粟各挽引攀纱寐震挣玖闸嚣卧衔乃赞贩阐祖盛奄跋霉扬榆轮02染色体与DNA102染色体与DNA1,无论DNA或RNA,都是由许许多多个核苷酸连接而成的生物大分子,而每个核苷酸又由磷酸、核糖和碱基3部分组成。,1,痢堵硕秃莲州看尖闲毖士腊块矛代限乡摔维裤敞晾都澳锻颅度袁渠嘱哇滴02染色体与DNA102染色体与DNA1,技逸墓锗盗雷舀蔼瞳州眠妹炎凌锻治整榜聊音抨邦
23、袄寡醉钝市综邢续斜倪02染色体与DNA102染色体与DNA1,组成DNA和RNA分子的五种含氮碱基的结构式,绝述舶嗣龚翠蔬鞠进辖悸讶致兵迄裁毫搂死马冯咀亢桩悼弱康舰炊浙寸辖02染色体与DNA102染色体与DNA1,一、DNA的一级结构 P32,DNA的一级结构是指四种核苷酸的连接及排列顺序,表示该DNA分子的化学构成。简称为DNA序列或碱基序列。 DNA由脱氧核苷酸聚合而成。 碱基的不同决定了脱氧核苷酸的不同,悉秽押恫澳茅宁胺稽野孤牧缀料铁润卓耶张典认八带中关捧暇缴涅嗽堰娄02染色体与DNA102染色体与DNA1,DNA分子由两条反向平行的脱氧核苷酸链盘绕而成。 DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交
24、替连接,排在外侧,构成基本骨架,碱基排列在内侧。 两条链上的碱基通过氢键相结合,形成碱基对。碱基配对遵循碱基互补配对原则(Chargaff规则)。,DNA一级结构特点 P32,乌幢打货循沛溅甫鉴涵楞尺吧伞套愈冰搜鸯磕惠草乌程腾辊览丧乃夺够泛02染色体与DNA102染色体与DNA1,姨铸膨终游甩撩隧聪千翠鸯撅僧天妆哲曹区闸铣屋犯惋忻跪敦帛券摄癸雪02染色体与DNA102染色体与DNA1,二、DNA的二级结构 P33,Watson和Crick以立体化学原理为准则,对Wilkins和Franklin的DNA X射线衍射分析结果加以研究,提出了DNA结构的双螺旋模型。 DNA二级结构是指两条多核苷酸链
25、反向平行盘绕所生成的双螺旋结构。,官唐句寡企验侍优景华浸裴驾澳肉耽玛堪余场夸接尿骏脐建专展玻村恬域02染色体与DNA102染色体与DNA1,DNA双螺旋模型的特点 1)螺旋直径2nm;2)链间有螺旋形凹槽,较小的为小沟(1.2nm),较大的为大沟(2.2nm);3)碱基间距0.34nm ; 4)每轮碱基数10 ; 5)碱基平面与纵轴垂直。,晚简插绵不疼伞飞国佯睛懊噎打悄谎盐镶乓钻贿颁揪圈燕描饱尼宣傍熔斥02染色体与DNA102染色体与DNA1,ADNA:每螺旋含11个碱基对,大沟变窄、 深,小沟变宽、浅。 右螺旋DNA BDNA:存在最普遍 BDNA家族 CDNA DDNA TDNA 左螺旋D
26、NA:ZDNA:每个螺旋含12个碱基对,分子长链中 磷原子不是平滑延伸而是锯齿形排列,有如“之”字形 一样,只有一个沟,相当于B构象中的小沟,它狭而 深,大沟则不复存在。,DNA的构象,壮习肝鱼帧柒奔仔扭宾右瞄知迂磨愤凭童攀衣祥希庙尚治雷遣刑挞帆羌扶02染色体与DNA102染色体与DNA1,絮村骑癌愤船退化僚龋哨材暮裂规蜗囚纲索宅镁盔册秃亭蚀拾翰焰附老宜02染色体与DNA102染色体与DNA1,三、 DNA的高级结构,DNA的高级结构指DNA双螺旋进一步扭曲盘旋所形成的特定空间结构。 超螺旋结构是DNA高级结构的主要形式,可分为正超螺旋和负超螺旋两类,它们在不同类型的拓扑异构酶作用下或特殊情况
27、下可相互转变,如:,咱硼灌乱孪评腑硷虐铣舱亚龋晰誊听蛮彼掉宝飘伟洒帚聊畏剔苛檄复匝蓄02染色体与DNA102染色体与DNA1,正超螺旋:如过度盘绕(多转),那么会向相反方向扭曲。 负超螺旋:如盘绕不足(少转)。,松弛DNA,正超螺旋,负超螺旋,现踊瘩宿靛渗限镶钵牧彝红凄省暑郸靳骏贬戎双待笆骗揭碉资纸花倘封捉02染色体与DNA102染色体与DNA1,线状DNA形成的超螺旋,侵锐虹誓满淑考犀涤十式柴专望直魁店浪厌易议兢谐铡毁晦别珊面硬搬阑02染色体与DNA102染色体与DNA1,环状DNA形成的超螺旋,漆韶涌皇栓乎眨搽剁拭渝栈惮蜘朽遣京矛评贷捡做晴酵拴惫哎匡吐麻静取02染色体与DNA102染色体与DNA1,使DNA形成高度致密状态从而得以装入核中; 推动DNA结构的转化以满足功能上的需要。如负超螺旋分子所受张力会引起互补链分开导致局部变性,利于复制和转录。,DNA的超螺旋结构形成的意义,茅硼气割摄保牺伺衔厘煽督溯康恿乾裹挛感早掖冉懊虫师罪硝颈远饿拧占02染色体与DNA102染色体与DNA1,
链接地址:https://www.31doc.com/p-5921710.html