第二章 染色体与DNA-课件.ppt

第二章 染色体与DNA 一、染色体的组成与结构 二、 DNA的组成与结构 三、 DNA的复制 四、原核与真核生物DNA的比较 五、DNA的修复 六、DNA的转座 一、染色体的组成与结构 1、细胞－染色体－DNA 真核细胞的结构原核与真核染色体DNA比较1、原核生物中一般只有一条染色体且大都带有单拷贝基因，只有很少数基因〔如rRNA基因〕是以多拷贝形式存在； 2、整个染色体DNA几乎全部由功能基因与调控序列所组成； 3、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。 染色体的形态示意图 人类染色体的编号 染色体形成过程中长度与宽度的变化 2、真核生物染色体的组成与结构 染色体作为遗传物质的特征： 分子相对稳定； 能自我复制，保持遗传连续性； 能指导蛋白质合成，控制生命过程； 能产生可遗传的变异 3、真核细胞染色体的组成与结构 化学组成 (1). DNA：约占30%，每条染色体一个双链DNA分子 是遗传信息的载体，也就是所谓的遗传物质 (2). 蛋白质 组蛋白(histone)：呈碱性，结构稳定；与DNA结合形成、维持染色质结构，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，在DNA遗传信息的表达中有重要作用 (3). 另外，可能存在少量的RNA 组蛋白的特性 组蛋白分为H1、H2A、H2B、H3、H4 （1）进化上的极端保守性 （2）无组织特异性: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。 （3）肽链上AA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）组蛋白的修饰作用:包括甲基化、乙基化、磷酸化及ADP核糖基化等 （5）富含赖氨酸的组蛋白H5 非组蛋白主要种类 非组蛋白占组蛋白总量的60－70%，主要包括酶类及与细胞分裂相关的各种蛋白质： 非组蛋白的多样性:非组蛋白的量大约是组蛋白的60%～70%，但它的种类却很多，约在20-100种之间，其中常见的有15-20种。非组蛋白的组织专一性和种属专一性。 （1）HMG蛋白：富含赖AA、精AA、谷AA与天冬AA，与DNA的超螺旋结构有关 （2）DNA结合蛋白：与DNA的复制或转录有关的酶或调节物质 （3）A24非组蛋白：与H2A差不多大小，呈酸性，含谷AA与天冬AA多，于核小体内，功能不详 DNA类别 （1）不重复序列：占40－80%，是主要的结构基因； （2）中度重复序列：占10－40%，重复次数101－104，各种rRNA和tRNA及结构基因； （3）高度重复序列：卫星DNA，占10－60%，重复达数百万次，不转录，多位于着丝粒处，是异染色质组分，可能与染色体稳定有关。 染色体的结构模型 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 1. DNA+组蛋白 ?核小体+连接丝 2. 核小体 ?螺线体(solenoid) 3. 螺线体 ?超螺线体(super-solenoid) 4. 超螺线体 ?染色体 核小体是由H2A、H2B、H3、H4各两个分子生成的八聚体和由大约200bpDNA组成的。八聚体在中间，DNA分子盘绕在外，而H1则在核小体的外面。每个核小体只有一个H1。在核小体中DNA盘绕组蛋白八聚体核心，从而使分子收缩成1/7，200bpDNA的长度约为68nm，却被压缩在10nm的核小体中。但是，人中期染色体中含3.3×109碱基对，其理论长度应是180cm，这么长的DNA被包含在46个51μm长的圆柱体（染色体）中，其压缩比约为104。 二、 DNA的组成与结构 1、化学组成与基本单位 　　核苷酸中的嘌呤碱主要是鸟嘌呤(G)和腺嘌呤(A)，嘧啶碱主要是胞嘧啶(C)、尿嘧啶(U)和胸腺嘧啶(T)。DNA和RNA都含有鸟嘌呤(G)、腺嘌呤(A)和胞嘧啶(C)；胸腺嘧啶(T)一般而言只存在于DNA中，不存在于RNA中；而尿嘧啶(U)只存在于RNA中，不存在于DNA中。 2、DNA的一级结构 核酸是由很多单核苷酸聚合形成的多聚核苷酸(polynucleotide)，DNA的一级结构即是指四种核苷酸(dAMP、dCMP、dGMP、dTMP)按照一定的排列顺序，通过磷酸二酯键连接形成的多核苷酸，由于核苷酸之间的差异仅仅是碱基的不同，故又可称为碱基顺序。核苷酸之间的连接方式是：一个核苷酸的5′位磷酸与下一位核苷酸的3′-OH形成3′，5′磷酸二酯键，构成不分支的线性大分子，其中磷酸基和戊糖基构成DNA链的骨架，可变部分是碱基排列顺序。 DNA不仅具有严格的化学组成，还具有特殊的高级结构，它主要以有规则的双螺旋形式存在，基本特点是： 1、DNA分