页数:127页文件大小:7.35 MB来源: 分子生物学课ppt课件
本课件系统讲解染色体的化学组成与多级包装,进而展开DNA的一级、二级与高级结构,重点说明半保留复制的实验证据、原核复制过程及真核复制特点,并汇总四类DNA修复系统与转座作用机制。
第二章染色体与DNA 染色体 DNA的结构 DNA的复制 DNA的修复 DNA的转座
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(二)染色体与染色质染色体(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。
(三)染色体的结构和组成原核生物(prokaryote)
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组蛋白的一般特性:■进化上的保守性保守程度:H1 H2A、H2B H3 、H41、组蛋白上海生化所分子遗传学1998年试题:在真核生物核内。五种组蛋白(H1 H2A H2B H3 和H4)在进化过程中,H4极为保守,H2A最不保守()
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简述真核生物染色体上组蛋白的种类,组蛋白修饰的种类及其生物学意义中国科学院2003年硕士研究生入学《生物化学与分子生物学》试题
■融解温度(Melting temperature Tm ) 变性过程紫外线吸收值增加的中点称为融解温度。生理条件下为85-95℃影响因素:G+C含量,pH值,离子强度,尿素,甲跣胺等
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”。C值矛盾
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:C值矛盾
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(四)核小体(nucleosome)Nucleosome、chromosome、genome 中科院2002年硕士学位研究生入学分子遗传学试题1、定义:用于包装染色质的结构单位,是由DNA链缠绕一个组蛋白核构成的。
2、核小体的结构核心颗粒、连接区DNA
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中国科学院上海生化与细胞所2002年招收硕士研究生分子遗传学入学考试:简述真核细胞内核小体与核小体核心颗粒的结构。
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3、染色体的包装—超螺旋结构
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6.8:140:11000:18000:1DNA double helixNucleosome (10 nm fiber)30 nm FiberLoops ILoops IIchromosome
上海第二军医大硕士研究生入学考试试题:基因组的特点(真核、原核比较)(五)原核生物和真核生物基因组结构特点比较
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●有重叠基因(Sanger 发现)基因内基因部分重叠基因一个碱基重叠
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第二章染色体与DNA 染色体 DNA的结构 DNA的复制 DNA的修复 DNA的转座
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3)DNA结构的表示法
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绕DNA双螺旋表面上出现的螺旋槽(沟),宽的沟称为大沟,窄沟称为小沟。大沟,小沟都、是由于碱基对堆积和糖-磷酸骨架扭转造成的。
DNA双螺旋模型是哪年由谁提出的?简述其基本内容.为什么说该模型的提出是分子生物学发展史上的里程碑,具有划时代的贡献? 浙江大学医学院2003生物化学(硕士)
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ABZ
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线状DNA形成的超螺旋
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环状DNA形成的超螺旋
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拓扑异构酶or溴化乙锭拓扑异构酶or溴化乙锭DNA扭曲与双螺旋相同(拧紧)DNA扭曲与双螺旋相反(松开)负超螺旋松弛DNA正超螺旋
第二章染色体与DNA 染色体 DNA的结构 DNA的复制 DNA的修复 DNA的转座
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三、DNA的复制
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Semi-conservative Conservative Dispersive
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中国科学院上海生化与细胞所2002年招收硕士研究生分子遗传学入学考试:请设计一个实验来证明DNA复制是以半保留方式进行的(8分)。
2、实验证据(1958 Meselson 和Stahl ):Matthew Messelson Franklin Stahl
“Heavy”DNA“Hybrid”DNA“light”DNA “Hybrid”DNA
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原核生物(大肠杆菌)DNA聚合酶性质比较
| 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 | - | - | + |
| 主要功能 | DNA损伤的修复;切除RNA引物并填补空隙 | 修复紫外光引起的DNA损伤 | DNA复制的主要聚合酶,具3′→5′校对功能 |
原文表头写作“5′3′聚合活性”,按课件表格整理为“5′→3′聚合活性”;主要功能一栏依原文说明归纳。
真核生物中的DNA聚合酶
| DNA聚合酶 | 细胞内定位 | 3′→5′外切酶活性 | 功能 |
|---|---|---|---|
| α | 细胞核 | - | 引物合成 |
| β | 细胞核 | - | 修复作用 |
| γ | 线粒体 | + | 线粒体DNA的复制 |
| δ | 细胞核 | + | 核DNA的复制 |
| ε | 细胞核 | + | ? |
原文中 ε 聚合酶的功能栏为“?”,此处保留原文空缺,未作补写。
7、DNA 拓扑异构酶(DNA Topisomerase):拓扑异构酶І: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Π:该酶能暂时性地切断和重新连接双链DNA,作用是将负超螺旋引入DNA分子。同复制有关。例:大肠杆菌中的DNA旋转酶
上海生化所1998年分子遗传学试题:拓扑异构酶
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8、DNA 解螺旋酶/解链酶(DNA helicase)通过水解ATP获得能量来解开双链DNA。E.coli中的rep蛋白就是解螺旋酶,还有解螺旋酶I、II、III。rep蛋白沿3 ’ 5’移动,而解螺旋酶I、II、III沿5 ’ 3’移动。
9、单链结合蛋白(SSBP-single-strand binding protein):稳定已被解开的DNA单链,阻止复性和保护单链不被核酸酶降解。
(三)DNA的复制过程(大肠杆菌为例) 双链的解开 RNA引物的合成 DNA链的延伸 切除RNA引物,填补缺口,连接相邻的DNA片段
1、双链的解开DNA的复制有特定的起始位点,叫做复制原点。ori(或o)、富含A、T的区段。基本概念:上海生化所1998年分子遗传学试题:真核生物复制起始点的特征包括()A富含GC区B富含AT区C Z DNA D无明显特征
从复制原点到终点,组成一个复制单位,叫复制子复制时,解链酶等先将DNA的一段双链解开,形成复制点,这个复制点的形状象一个叉子,故称为复制叉
复制叉复制叉
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双链解开、复制起始
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大约20个DnaA蛋白在ATP的作用下与oriC处的4个9bp保守序列相结合
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在HU蛋白和ATP的共同作用下,Dna复制起始复合物使3个13bp直接重复序列变性,形成开链
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解链酶六体分别与单链DNA相结合(需DnaC帮助),进一步解开DNA双链
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2、RNA引物的合成DnaB蛋白活化引物合成酶,引发RNA引物的合成。引物长度约为几个至10个核苷酸,基因组DNA复制时,先导链的引物是DNA,后随链的引物是RNA (-)2002年上海生化与细胞所
在DNA复制过程中,前导链能连续合成,而滞后链只能是断续的合成5 3 的多个短片段,这些不连续的小片段称为冈崎片段。
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华中科技大学2004年生物化学与分子生物学硕士研究生入学试题名词解释:冈崎片段(3分)武汉大学2003年硕士研究生入学分子生物学试题:Replicon、semi-conservative replication
华中科技大学2004年生物化学与分子生物学硕士研究生入学试题原核DNA合成酶中()的主要功能是合成前导链和冈崎片段A、DNA聚合酶Ⅰ B、DNA聚合酶Ⅱ C、DNA聚合酶Ⅲ D、引物酶
4、切除RNA引物,填补缺口,连接相邻的DNA片段(复制终止)在DNA聚合酶Ⅰ催化下切除RNA引物;留下的空隙由DNA聚合酶Ⅰ催化合成一段DNA填补上;在DNA连接酶作用下,连接相邻的DNA链
双链环状、θ型复制、双向等速
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(1)模板链和新合成的链分开;(2)不需RNA引物,在正链3‘-OH上延伸(3)只有一个复制叉;
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第二章染色体与DNA 染色体 DNA的结构 DNA的复制 DNA的修复 DNA的转座
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DNA修复系统的类型与功能
| 修复系统 | 功能 |
|---|---|
| 错配修复 | 恢复错配碱基 |
| 碱基切除修复 | 切除突变的碱基 |
| 核苷酸切除修复 | 修复被破坏的DNA |
| DNA直接修复 | 修复嘧啶二体或甲基化DNA |
原文表中第二项写作“切除修复”,按其功能描述(切除突变的碱基)整理为“碱基切除修复”。
根据母链甲基化原则找出错配碱基的示意图发现错配碱基在水解ATP的作用下,MutS,MutL与碱基错配点的DNA双链结合MutS-MutL在DNA双链上移动,发现甲基化DNA后由MutH切开非甲基化的子链
甲基化指导的错配修复示意图错配碱基位于切口3’下游端,错配碱基位于切口5’上游端,
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2、碱基切除修复一些碱基在自发或悠变下会发生脱酰胺,然后改变配对性质,造成氨基转换突变 腺嘌呤变为次黄嘌呤与胞嘧啶配对 鸟嘌呤变为黄嘌呤与胞嘧啶配对 胞嘧啶变为尿嘧啶与腺嘌呤配对
胞嘧啶去氨基生成尿嘧啶
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如果复制发生就会产生一个突变
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.糖甘水解酶识别改变了的碱基,把碱基从N-β-糖苷键处切下来,在DNA链上形成去嘌呤或去嘧啶位点,统称为AP位点。
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由AP磷酸内切酶将受损核甘酸的糖甘-磷酸键切开
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。DNA连接酶连接利用DNA聚合酶I切除损伤部位,补上核苷酸
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3、核苷酸切除修复1)通过特异的核酸内切酶识别损伤部位2)由酶的复合物在损伤的两边切除几个核苷酸3)DNA聚合酶以母链为模板复制合成新子链4)DNA连接酶将切口补平
识别损伤部位损伤的两边切除几个核苷酸DNA 聚合酶以母链为模板复制合成新子链DNA连接酶将切口补平
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4 、DNA的直接修复在DNA光解酶的作用下将环丁烷胸腺嘧啶二体和6-4光化物还原成为单体甲基转移酶使O6-甲基鸟嘌呤脱甲基生成鸟嘌呤,防止G-T配对
上海生化所1998年分子遗传学试题:DNA修复系统的作用是保证DNA序列不发生任何变化()
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第二章染色体与DNA 染色体 DNA的结构 DNA的复制 DNA的修复 DNA的转座
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(二)转座子的类型和结构特征原核生物转座子的类型:1、插入序列(insertional sequence,IS)2、复合转座子(composite transposon)3、TnA家族
1、插入序列(IS)IS是最简单的转座子,不含有任何宿主基因,它们是细菌染色体或质粒DNA的正常组成部分。λ::IS1
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(三)转座作用的机制
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复制性转座子
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非复制性转座子
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上海生化所1998年分子遗传学试题:转座过程通常是指DNA中的一段特殊序列(转座元)在转座酶以及其它蛋白因子的作用下,从DNA分子中的一个位置被搬移到另一位置或另一DNA分子中()
Tn10转座到一个新的DNA靶点时,在靶点两侧形成倒转重复序列。(-) 2002年上海生化与细胞所
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华中科技大学2004年生物化学与分子生物学硕士研究生入学试题利用自己的位点专一重组酶把自己从寄主基因组中的一个地方移到另一个地方的遗传元件叫()A、启动子B、转座子C、T-DNA D、顺反子
中国科学院遗传与发育生物学研究所1996年硕士研究生分子遗传学入学试题转座子(transposon)反转录转座子(retrotransposon)反转录转座子(retrotransposon):指通过RNA为中介,反转录成DNA后进行转座的可动元件。
反转录病毒整合入宿主DNA中的分子机制,其本质是转座
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复习题1、证明DNA是遗传物质的两个关键性实验是:肺炎链球菌在老鼠体内的毒性和T2噬菌体感染大肠杆菌。这两个实验中主要的论点证据是:()(a)从被感染的生物体内重新分离得到DNA,作为疾病的致病剂(b)DNA突变导致毒性丧失(c)生物体吸收的外源DNA(而并非蛋白质)改变了其遗传潜能(d)DNA是不能在生物体间转移的,因此它一定是一种非常保守的分子
2、1953年Watson和Crick提出:()(a)多核苷酸DNA链通过氢键连接成一个双螺旋(b)DNA的复制是半保留的,常常形成亲本—子代双螺旋杂合链(c)三个连续的核苷酸代表一个遗传密码(d)遗传物质通常是DNA 而非RNA
3、下列哪一种蛋白不是组蛋白的成分()(a)H1 (b)H2A 、H2B (c)H3、H4 (d)H5 4、DNA的变性:()(a)包括双螺旋的解旋(b)可以由低温产生(c)是可逆的(d)是磷酸二酯键的断裂(e)包括氢键的断裂
5、DNA的二级结构指:();(a)是指4种核苷酸的连接及其排列顺序,表示了该DNA分子的化学构成;(b)是指DNA双螺旋进一步扭曲盘绕所形成的特定空间结构;(c)是指两条多核苷酸链反向平行盘绕所生成的双螺旋结构。
6、在原核生物复制子中以下哪种酶除去RNA引发体并加入脱氧核糖核甘酸:(A)DNA聚合酶Ⅲ(B)DNA聚合酶Ⅱ(C)DNA聚合酶Ⅰ(D)外切核酸酶MFl
7、DNA复制时不需要以下哪种酶?()。(A)DNA指导的DNA聚合酶(B)RNA指导的DNA聚合酶(C)拓扑异构酶(D)连接酶
8、DNA复制的特点()。A.半不连续复制B.半保留复制C.都是等点开始、两条链均连续复制D.有DNA指导的DNA聚合酶参加
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