分子生物学第二章染色体及DNA课件

第二章

染色体与D

N

A第二章

染色体与D

N

A本章主要内容：第一节染色体第二节核酸是遗传物质的载体第三节核酸的基本化学组成第四节DNA的结构第五节DNA的生物合成第六节DNA的损伤与修复第七节DNA的转座本章主要内容：第一节染色体染色体的重要性1、染色体是遗传信息的主要载体，担负着生命信息的储存与传递。2、染色体结构的特征又决定着基因的表达与调控，而其上的核酸也是现代生物化学、分子生物学的重要研究领域，是基因工程操作的核心分子。第一节染色体染色体的重要性第一节染色体任何一条染色体上都带有许多基因，一条高等生物的染色体上可能带有成千上万个基因，一个细胞中的全部基因序列及其间隔序列统称为genomes（基因组）。Genotype(基因型)：Thegeneticconstitutionofagivenorganism(指某个特定生物体细胞内的全部遗传物质)。

Phenotype(表现型)：Visiblepropertyofanygivenorganism(某个特定生物体中可观察到的物理或生理现象)。

Mutations（突变）：染色体DNA中可遗传的核苷酸序列变化。任何一条染色体上都带有许多基因，一条高等生物的染色体上可端粒端粒着丝粒端粒端粒着丝粒分子生物学第二章染色体及DNA课件分子生物学第二章染色体及DNA课件二、染色体的组成

1．染色质和核小体

染色质DNA的Tm值比自由DNA高，说明在染色质中DNA极可能与蛋白质分子相互作用；在染色质状态下，由DNA聚合酶和RNA聚合酶催化的DNA复制和转录活性大大低于在自由DNA中的反应；DNA酶I（DNaseI）对染色质DNA的消化远远慢于对纯DNA的作用。染色质的电子显微镜图显示出由核小体组成的念珠状结构，可以看到由一条细丝连接着的一连串直径为10nm的球状体。二、染色体的组成1．染色质和核小体核小体是由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。核小体是由H2A、H2B、H3、H4各两个分子生成的分子生物学第二章染色体及DNA课件分子生物学第二章染色体及DNA课件2．染色体中的核酸组成

⑴不重复序列在单倍体基因组里，这些序列一般只有一个或几个拷贝，它占DNA总量的40%－80%。不重复序列长约750－2000dp，相当于一个结构基因的长度。单拷贝基因通过基因扩增仍可合成大量的蛋白质，如一个蚕丝心蛋白基因可作为模板合成104个丝心蛋白mRNA，每个mRNA可存活4d，共合成105个丝心蛋白，这样，在几天之内，一个单拷贝丝心蛋白基因就可以合成109个丝心蛋白分子。⑵中度重复序列这类重复序列的重复次数在10－104之间，占总DNA的10%－40%。各种rRNA、tRNA及组蛋白基因等都属这一类。2．染色体中的核酸组成非洲爪蟾的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2×106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。非洲爪蟾的18S、5.8S及28SrRNA基因是⑶高度重复序列——卫星DNA这类DNA只在真核生物中发现，占基因组的10%—60%，由6—100个碱基组成，在DNA链上串联重复几百万次。由于碱基的组成不同，在密度梯度离心中易与其他DNA分开，形成含量较大的主峰及高度重复序列小峰，后者又称卫星区带（峰）。⑶高度重复序列——卫星DNA这类DNA只在真核生物中发高等真核生物DNA无论从结构还是功能看都极为复杂，以小鼠为例：1.小鼠总DNA的10％是小于10bp的高度重复序列，重复数十万到上百万次/genome。2.总DNA的20％是重复数千次、长约数百bp的中等重复序列。3.总DNA的70％是不重复或低重复序列,绝大部分功能基因都位于这类序列中。高等真核生物DNA无论从结构还是功能看都极为复杂，以小着丝粒（Centromere）：是细胞有丝分裂期间纺锤体蛋白质与染色体的结合位点（attachmentpoint），这种结合对于染色体对在子细胞中的有序和平均分配至关重要。在酵母中，centromere的功能单位长约130bp，富含AT碱基对。在高等真核细胞中，centromere都是由长约5－10bp、方向相同的高度重复序列所组成。着丝粒（Centromere）：是细胞有丝分裂期间纺锤体蛋白3．染色体中的蛋白质

染色体上的蛋白质包括组蛋白和非组蛋白。组蛋白是染色体的结构蛋白，它与DNA组成核小体。通常可以用2mol/LNaCl或0.25mol/L的HCl/H2SO4处理使组蛋白与DNA分开。组蛋白分为H1、H2A、H2B、H3及H4。这些组蛋白都含有大量的赖氨酸和精氨酸，其中H3、H4富含精氨酸，H1富含赖氨酸；H2A、H2B介于两者之间。3．染色体中的蛋白质染色体上的蛋白质包括组蛋分子生物学第二章染色体及DNA课件⑴组蛋白的一般特性1.进化上的极端保守性。牛、猪、大鼠的H4氨基酸序列完全相同。牛的H4序列与豌豆序列相比只有两个氨基酸的差异（豌豆H4中的异亮氨基酸60→缬氨酸60，精氨酸77→赖氨酸77）。H3的保守性也很大，鲤鱼与小牛胸腺的H3只差一个氨基酸，小牛胸腺与豌豆H3只差4个氨基酸。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。

⑴组蛋白的一般特性3.肽链上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。例如，N端的半条链上净电荷为+16，C端只有+3，大部分疏水基团都分布在C端。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。赖氨酸24%、丙氨酸、16%丝氨酸13%、精氨酸11%。鸟类、两栖类、鱼类红细胞分离的H5均有种的特异性。3.肽链上氨基酸分布的不对称性。碱性氨基酸集中分布在N端的⑵非组蛋白的一般特性染色体上除了存在大约与DNA等量的组蛋白以外，还存在大量的非组蛋白。1.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。2.非组蛋白的组织专一性和种属专一性。⑵非组蛋白的一般特性4.原核与真核染色体DNA比较

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；整个染色体DNA几乎全部由功能基因与调控序列所组成；原核生物中DNA存在转录单元，一般为多顺反子，即几个基因一起转录。基因组中有重叠基因，基因密度大。4.原核与真核染色体DNA比较原核生物中一般只有一条染色第二节核酸是遗传物质的载体一、核酸的研究发现史 1868年，F.Miescher从细胞核中分离得到一种酸性物质，即现在被称为核酸的物质。第二节核酸是遗传物质的载体一、核酸的研究发现史1944年，Avery的转换转化实验orand可分离1944年，Avery的转换转化实验orand可分离1952年，Hexshey、ChaseT2噬菌体（捣碎器实验）1953年，Watson、CrickDNA双螺旋模型核酶（Ribozyme）1952年，Hexshey、ChaseT2噬菌体（捣碎98％核中（染色体中）真核线粒体（mDNA）核外叶绿体（ctDNA）DNA拟核原核核外：质粒（plasmid）病毒：DNA病毒二、核酸的种类和分布

脱氧核糖核酸DeoxyribonucleicAcid（DNA）核糖核酸RibonucleicAcid（RNA）98％核中（染色体中）二、核RNA主要存在于细胞质中

tRNArRNAmRNA其它RNA病毒：SARS三、分子生物学的中心法则RNA主要存在于细胞质中tRNA三、分子生物学的中心法第三节核酸的基本化学组成核酸核苷酸核苷磷酸碱基戊糖元素组成：CHONP

核酸完全水解产生嘌呤和嘧啶等碱性物质、戊糖（核糖或脱氧核糖）和磷酸的混合物。核酸部分水解则产生核苷和核苷酸。每个核苷分子含一分子碱基和一分子戊糖，一分子核苷酸部分水解后除产生核苷外，还有一分子磷酸。核酸的各种水解产物可用层析或电泳等方法分离鉴定。第三节核酸的基本化学组成核酸核苷酸核苷磷酸碱基戊糖元素组成组成核酸的戊糖有两种。DNA所含的糖为β-D-2-脱氧核糖；RNA所含的糖则为β-D-核糖。一、戊糖RiboseDeoxyribose组成核酸的戊糖有两种。DNA所含的糖为β-D-2二、碱基1.嘌呤（Purine）腺嘌呤AdenineA鸟嘌呤guanineG二、碱基1.嘌呤（Purine）腺嘌呤Adenine2.嘧啶（Pyrimidine）尿嘧啶uracilU胞嘧啶cytosineC胸腺嘧啶thymineT2.嘧啶（Pyrimidine）尿嘧啶U胞嘧啶C胸腺嘧啶T核酸中也存在一些不常见的稀有碱基。稀有碱基的种类很多，大部分是上述碱基的甲基化产物。核酸中也存在一些不常见的稀有碱基。稀有碱基的种类很多三、核苷（nucleoside）1、核苷：戊糖+碱基2、糖与碱基之间的C-N键，称为C-N糖苷键1’2’3’4’5’(OH)1’2’3’4’5’(OH)三、核苷（nucleoside）1、核苷：戊糖+碱基AdenosineGuanosineCytidineUridineNNOHHONNNH2HONNOHH2NNNNNNNNH2OHHOHHOHHHOCH2HOCH2OHHOHHOHHOHHOHHOHHHOCH2OHHOHHOHHHOCH2AdenosineGuanosineCyt五、核苷酸衍生物1.继续磷酸化AMPADPATP五、核苷酸衍生物1.继续磷酸化AMPADPATP分子生物学第二章染色体及DNA课件5′-磷酸端（常用5’-P表示）；3′-羟基端（常用3’-OH表示）多聚核苷酸链具有方向性，当表示一个多聚核苷酸链时，必须注明它的方向是5′→3′或是3′→5′。多聚核苷酸的表示方式DNARNA5′PdAPdCPdGPdTOH3′5′PAPCPGPUOH′或5′ACGTGCGT3′5′ACGUAUGU3′

ACGTGCGTACGUAUGUT5’3’OHU5’3’OHOHOHOHOH5′-磷酸端（常用5’-P表示）；3′-羟基端（常用3’-O第四节DNA的结构一、DNA的一级结构1、脱氧核糖核酸的排列顺序可以用碱基排列顺序表示2、连接键：3’，5’-磷酸二酯键 磷酸与戊糖顺序相连形成主链骨架碱基形成侧链3、多核苷酸链均有5’-末端和3’-末端 DNA的碱基顺序本身就是遗传信息存储的分子形式。生物界物种的多样性即寓于DNA分子中四种核苷酸千变万化的不同排列组合之中。第四节DNA的结构一、DNA的一级结构二、DNA的二级结构DNA的双螺旋模型1、1953年，J.Watson和F.Crick在前人研究工作的基础上，根据DNA结晶的X-衍射图谱和分子模型，提出了著名的DNA双螺旋结构模型，并对模型的生物学意义作出了科学的解释和预测。2、在DNA分子中，嘌呤碱基的总数与嘧啶碱基的总数相等。二、DNA的二级结构1、1953年，J.Watson和F.（1）DNA双螺旋模型要点（B型）2.0nm小沟大沟①DNA双螺旋中的两股链走向是反平行的，一股链是5′→3′走向，另一股链是3′→5′走向。两股DNA链围绕一假想的共同轴心形成一右手螺旋结构，双螺旋的螺距为3.4nm，直径为2.0nm。表面形成一条大沟，一条小沟。

大沟与小沟是蛋白质识别DNA的碱基序列，与其发生作用的基础。（1）DNA双螺旋2.0nm小沟大沟①DNA双螺旋中的两②链的骨架(backbone)由交替出现的亲水的脱氧核糖基和磷酸基构成，位于双螺旋的外侧。碱基位于双螺旋的内侧，两股链中的嘌呤和嘧啶碱基以其疏水的、近于平面的环形结构彼此密切相近，平面与双螺旋的长轴相垂直。③一股链中的嘌呤碱基与另一股链中位于同一平面的嘧啶碱基之间以氢链相连，称为碱基互补配对或碱基配对(basepairing)，碱基对层间的距离为0.34nm。碱基互补配对总是出现于A与T之间(A=T)，形成两个氢键；或者出现于G与C之间(G=C)，形成三个氢键。②链的骨架(backbone)由交替出现的亲水的脱氧核糖（2）DNA二级结构的稳定因素：A、氢键（横向作用力）B、碱基堆积力（纵向作用：疏水相互作用及范德华力)C、离子键（3）DNA双螺旋的不同构型：①B-DNA螺旋：标准的Watson,Crick双螺旋，细胞正常状态下DNA存在的构型。②A-DNA螺旋：DNA在75%相对湿度的钠盐中的构型。③C-DNA螺旋：DNA在66%相对湿度的锂盐中的构型。④Z-DNA螺旋：左手的DNA螺旋，这种螺旋可能在基因表达或遗传重组中起作用。（2）DNA二级结构的稳定因素：A、氢键（横向作用力）分子生物学第二章染色体及DNA课件三、DNA的三级结构DNA双螺旋的进一步扭曲构成三级结构，负超螺旋或正超螺旋L=T+W（L为缠绕数，T为螺旋数，W超螺旋数）原核双链环状DNA（dcDNA）病毒单链环状DNA（scDNA）单链线性DNA（ssDNA）三、DNA的三级结构DNA双螺旋的进一步扭曲构成三级结构，上节回顾1DNA双螺旋模型要点（B型）①DNA双螺旋中的两股链走向是反平行的，一股链是5′→3′走向，另一股链是3′→5′走向。②链的骨架(backbone)由交替出现的亲水的脱氧核糖基和磷酸基构成，位于双螺旋的外侧。碱基位于双螺旋的内侧。2.0nm小沟大沟上节回顾1DNA双螺旋模型要点（B型）2.0nm小沟大沟上节回顾③一股链中的嘌呤碱基与另一股链中位于同一平面的嘧啶碱基之间以氢链相连，称为碱基互补配对。A与T之间(A=T)，形成两个氢键；G与C之间(G=C)，形成三个氢键。DNA双螺旋的不同构型：B-DNA螺旋，A-DNA螺旋，C-DNA螺旋，Z-DNA螺旋。2.0nm小沟大沟上节回顾③一股链中的嘌呤碱基与另一股链中位于同一平面的嘧啶碱上节回顾DNA双螺旋的进一步扭曲构成三级结构，负超螺旋或正超螺旋L=T+W（L为缠绕数，T为螺旋数，W超螺旋数）书38页上节回顾DNA双螺旋的进一步扭曲构成三级结构，负超螺旋或正超第五节DNA的生物合成（一）DNA的半保留复制复制时期第五节DNA的生物合成（一）DNA的半保留复制复制时期（二）DNA生物合成的基本条件1、模板（?）2、引物（?）3、dNTP（?）4、DNA聚合酶（?）5、Mg2＋的参与6、在5’-3’方向延伸（前导链和后滞链）（二）DNA生物合成的基本条件1、模板（?）（三）DNA生物合成的起点、方向和速度起点(复制叉）：1.细菌、病毒和线粒体等DNA分子一般以单个起始点开始复制2.真核生物以多个起始点同时开始复制。方向：向两个方向，原核特殊时有单向。速度：原核的合成速度比真核的快得多啊。（三）DNA生物合成的起点、方向和速度起点(复制叉）：（四）复制的几种主要方式1、线性DNA双链复制（1）单一起始点单向和双向（2）多个起点双向2、环状DNA双链的复制（1）θ型（2）滚环型（3）D-环型（D-loop）（四）复制的几种主要方式1、线性DNA双链复制真核生物DNA复制的特点：区别于原核生物的特点：①有多个复制起始点②多个复制进程同时进行③复制起始点需要起始原点识别复合物的参与④复制叉移动的速度比原核慢，但数量多⑤DNA聚合酶种类不同，五种聚合酶αβγδε⑥端粒的复制依赖于端粒酶真核生物DNA复制的特点：区别于原核生物的特点：（五）DNA生物合成的过程1、与DNA复制有关的酶（1）DNA聚合酶（书47）：1956年Kornberg等在大肠杆菌中首先发现DNA聚合酶，其后发现该酶在许多生物中广泛存在。（2）DNA连接酶：连接DNA双链中的单链切口（五）DNA生物合成的过程1、与DNA复制有关的酶（3）旋转酶和解旋酶:旋转酶即拓扑异构酶：催化DNA的拓扑连环数发生变化的酶，在DNA重组修复和其它转变方面起重要作用。解旋酶（helicase）：通过水解ATP将DNA两条链打开。E.coli中的rep蛋白就是解螺旋酶，还有解螺旋酶I、II、III。每解开一对碱基需要水解2个ATP分子。（3）旋转酶和解旋酶:（4）引发酶和单链结合蛋白

引发酶与复制起始点双链的解开有关，同时在滞后链的合成中起重要作用。单链结合蛋白（SSBP）：稳定DNA解开的单链，防止复性和保护单链部分不被核酸酶水解。（4）引发酶和单链结合蛋白DNA

半

保

留

复

制

图示：2、DNA复制DNA

半

保

留

复

制

图示：2、DNA复制2、DNA复制原核生物复制过程：

1.原核生物DNA聚合酶种类酶作用DNA聚合酶Ⅰ5‘－3’聚合酶及外切酶作用，3‘－5’外切酶酶作用，可校正/修复DNA链，还可切除引物DNA聚合酶Ⅱ5‘－3’聚合酶及3‘－5’外切酶酶作用，可校正/修复DNA链DNA聚合酶Ⅲ与酶Ⅰ作用类似，酶活高，是主要的链延伸酶（聚合酶replicase）2、DNA复制原核生物复制过程：酶作用DN聚合机制DNA聚合酶具有5′至3′的聚合活性（5′→3′）需要引物链的存在聚合机制DNA聚合酶具有5′至3′的聚合活性（5′→3其次，DNA聚合酶具有核酸外切酶活性①3′→5′外切酶活性②5′→3′外切酶活性其次，DNA聚合酶具有核酸外切酶活性1.复制的起始；（1）起始复合物的形成：称为引发（2）RNA引物的合成2.链的延伸；3.复制的终止。2、DNA复制1.复制的起始；2、DNA复制1.复制起始⑴.拓扑异构酶解开超螺旋。⑵.DnaA蛋白识别并在ATP存在下结合于四个9bp的重复序列。⑶.在类组蛋白（HU、ATP参与下,DanA蛋白变性3×13个bp的重复序列,形成开链复合物。⑷.DnaB借助于水解ATP产生的能量在DnaC的帮助下沿5’→3’方向移动，解开DNA双链，形成前引发复合物。1.复制起始⑴.拓扑异构酶解开超螺旋。⑸.单链结合蛋白结合于单链。⑹.引物合成酶（DnaG蛋白）开始合成RNA引物。（前导链）⑺.滞后链的引发：由引发体（primosome）完成。引发体由六种蛋白质组成，蛋白质n、nˊ、n〞、DnaB、C和I合成一起。并与引发酶组装成引发体，才发挥功效。引发体能够前进，不断合成RNA引物。⑸.单链结合蛋白结合于单链。2.链的延长（冈崎片段的合成）真核生物的冈崎片段为：100-200bp原核生物的冈崎片段为：1000-2000bp2.链的延长（冈崎片段的合成）真核生物的冈崎片段为：100-DNA链的延伸在DNA聚合酶Ш的催化下，以四种5’-脱氧核苷三磷酸为底物，在RNA引物的3’端以磷酸二酯键连接上脱氧核糖核苷酸并释放出焦磷酸。DNA链的延伸同时进行前导链和滞后链的合成。两条链方向相反。前导链滞后链冈崎片段半不连续复制冈崎模型DNA链的延伸在DNA聚合酶Ш的催化下，以四种5’-冈崎片段引物的切除、缺口的填补和切口的连接:引物的切除：RNaseH降解缺口的填补：DNA聚合酶I

（DNApolymeraseI

）切口的连接：DNA连接酶（DNAligase）冈崎片段引物的切除、缺口的填补和切口的连接:引物的切除：分子生物学第二章染色体及DNA课件3.复制的终止终止：Tus蛋白，遇到20bp重复性终止子序列（Ter）,Tus–Ter复合物能阻挡复制叉继续前进。3.复制的终止终止：Tus蛋白，遇到20bp重复性终止子序列真核生物DNA复制的特点：区别于原核生物的特点：①有多个复制起始点②多个复制进程同时进行③复制起始点需要起始原点识别复合物的参与④复制叉移动的速度比原核慢，但数量多⑤DNA聚合酶种类不同，五种聚合酶αβγδε⑥端粒的复制依赖于端粒酶真核生物DNA复制的特点：区别于原核生物的特点：种类αβγδε亚基数44425分子量（KD)＞25036-38160-300170256细胞内定位核核线粒体核核5′→3′聚合活性＋＋＋＋＋3′→5′外切活性－－＋＋＋功能复制、引发修复线粒体复制复制去除引物，缺口补全种类αβγδε亚基数44425分子量（KD)＞25036-（六）DNA复制的调控大肠杆菌染色体复制调控： 复制的调控主要是复制子发挥作用的。复制子包括起始位点和复制起点，前者编码调节蛋白，后者与调节蛋白结合。如果有突变体，那么复制出现问题。 还有一种主要是通过反义RNA调节复制的速度。（六）DNA复制的调控大肠杆菌染色体复制调控：真核生物DNA复制的调控真核生物复制共有三个水平的调控：1.细胞生活周期水平调控，也称为限制点调控：如促细胞分裂剂，致癌剂等一些因素能使其混乱2.染色体水平调控：不同复制子在S期起始复制，但这种机制还不清楚。3.复制子水平的调控该种调控决定复制起始与否，是高度保守的，只要其中有一步出错，那么就无法起始复制.真核生物DNA复制的调控真核生物复制共有三个水平的调控：第六节DNA的损伤与修复1.DNA的损伤与突变损伤可造成突变或致死 突变（mutation）：指一种遗传状态，可以通过复制而遗传的DNA结构的任何永久性改变。携带突变基因的生物称为突变体，未突变的称为野生型。损伤原因物理（紫外射线、高能射线、电离辐射）化学（烷基化试剂、亚硝酸盐、碱基类似物）生物因素（碱基对置换、碱基的插入/缺失造成移码）第六节DNA的损伤与修复1.DNA的损伤与突变 当DNA受到大剂量紫外线（波长260nm附近）照射时，可引起DNA链上相邻的两个嘧啶碱基共价聚合，形成二聚体，例如TT二聚体。 当DNA受到大剂量紫外线（波长260nm附近）照射时，可2.DNA损伤修复光复活（直接修复）切除修复（三种）重组修复（复制后）SOS修复（危急时）2.DNA损伤修复光复活（直接修复）光复活（photoreactivation）可见光（最有效波长400nm）激活生物界广泛分布（高等哺乳动物除外）的光复活酶，该酶分解嘧啶二聚体。是一种高度专一的修复形式，只分解由于UV照射而形成的嘧啶二聚体。光复活（photoreactivation）可见光（最有效波切除修复（excisionrepair）即在一系列酶的作用下，将DNA分子中受损伤的部分切除掉，并以完整的那一段为模板，合成出切去的部分，从而使DNA恢复正常。这是一种比较普遍的修复机制。细胞的修复功能对于保护遗传物质DNA不受破坏有重要意义。切除修复（excisionrepair）即在一系列酶的作用切除复制的种类如下：1.错配修复（dismatchrepair） 作用主要由Dam甲基化酶决定2.碱基切除修复（base-excisionrepair） 起作用的为糖苷水解酶，产生AP位点，又由AP核酸内切酶3.核苷酸切除修复（nucleotide-excisionrepair） 受损，无法形成氢键，由核苷酸切除修复系统负责修复。从两边切除DNA移去小片段，由DNA聚合酶Ⅰ或DNA聚合酶ε合成新片段。切除复制的种类如下：1.错配修复（dismatchrepa重组修复（recombinationrepair） 又称复制后修复（postreplicationrepair） 受损伤的DNA在进行复制时，跳过损伤部位，在子代DNA链与损伤相对应部位出现缺口。通过分子间重组，从完整的母链上将相应的碱基顺序片段移至子链的缺口处，然后再用合成的多核苷酸来补上母链的空缺。重组修复（recombinationrepair） 又称复SOS修复 指DNA受到严重损伤、细胞处于危急状态时所诱导的一种DNA修复方式，修复结果只是能维持基因组的完整性，提高细胞的生成率，但留下的错误较多，又称倾错性修复（Error-ProneRepair）。SOS修复 指DNA受到严重损伤、细胞处于危急状态时所诱㈡、DNA的损伤修复1．错配修复（mismatchRepair）

错配修复对DNA复制忠实性的贡献力达102-103，DNA子链中的错配几乎完全都被修正，充分反映了母链的重要性。㈡、DNA的损伤修复1．错配修复（mismatchRep分子生物学第二章染色体及DNA课件分子生物学第二章染色体及DNA课件2.碱基切除修复（Base-ExcisionRepair）

DNAgylcosylases能特异性识别常见的DNA损伤（如胞嘧啶或腺嘌呤去氨酰化产物）并将受损害碱基切除。去掉碱基后的核苷酸被称为AP位点（apurinicorapyrimidinic）。细胞中最常见的UracilGlycosylase就能特异性切除细胞中的去氨基胞嘧啶。2.碱基切除修复（Base-ExcisionRepair3.核苷酸切除修复（nucleotide-excisionrepair）

当DNA链上相应位置的核苷酸发生损伤，导致双链之间无法形成氢键，由核苷酸切除修复系统负责进行修复。3.核苷酸切除修复（nucleotide-excision分子生物学第二章染色体及DNA课件4.DNA的直接修复（Directrepair）

4.DNA的直接修复（Directrepair）分子生物学第二章染色体及DNA课件分子生物学第二章染色体及DNA课件第七节DNA的转座DNA的转座，或称移位（transposition），是由可移位因子（transposableelement）介导的遗传物质重排现象。已经发现"转座"这一命名并不十分准确，因为在转座过程中，可移位因子的一个拷贝常常留在原来位置上，在新位点上出现的仅仅是拷贝。因此，转座有别于同源重组，它依赖于DNA的复制。第七节DNA的转座DNA的转座，或称移位（transposa.简单转座子

转座子（transposon，Tn）是存在于染色体DNA上可自主复制和移位的基本单位。

最简单的转座子不含有任何宿主基因而常被称为插入序列（insertionsequence，IS），它们是细菌染色体或质粒DNA的正常组成部分。一个细菌细胞常带有少于10个IS序列。转座子常常被定位到特定的基因中，造成该基因突变。IS序列都是可以独立存在的单元，带有介导自身移动的蛋白。a.简单转座子

转座子（transposon，Tn分子生物学第二章染色体及DNA课件分子生物学第二章染色体及DNA课件b.复合式转座子（compositetransposon）是一类带有某些抗药性基因（或其他宿主基因）的转座子，其两翼往往是两个相同或高度同源的IS序列，表明IS序列插入到某个功能基因两端时就可能产生复合转座子。一旦形成复合转座子，IS序列就不能再单独移动，因为它们的功能被修饰了，只能作为复合体移动。b.复合式转座子（compositetransposon）分子生物学第二章染色体及DNA课件分子生物学第二章染色体及DNA课件2、转座作用的机制

转座时发生的插入作用有一个普遍的特征，那就是受体分子中有一段很短的（3-12bp）、被称为靶序列的DNA会被复制，使插入的转座子位于两个重复的靶序列之间。不同转座子的靶序列长度不同，但对于一个特定的转座子来说，它所复制的靶序列长度都是一样的，如IS1两翼总有9个碱基对的靶序列，而Tn3两端总有5bp的靶序列。

转座可被分为复制性和非复制性两大类。在复制性转座中，所移动和转位的是原转座子的拷贝。转座酶（transposase）和解离酶（resolvase）分别作用于原始转座子和复制转座子。TnA类转座主要是这种形式。在非复制性转座中，原始转座子作为一个可移动的实体直接被移位，IS序列、Mu及Tn5等都以这种方式进行转座。2、转座作用的机制分子生物学第二章染色体及DNA课件3.转座作用的遗传学效应①转座引起插入突变;②转座产生新的基因;③转座产生的染色体畸变;④转座引起的生物进化.3.转座作用的遗传学效应名词解释复制复制体半保留复制岗崎片段复制单位θ复制先导链后随链DNA复制的转录激活DNA复制的半不连续性简答题1、图示说明DNA半保留复制的机制证明。2、DNA复制方向为5’→3’，请说明复制为什么不能从3’→5’。3、为什么岗崎证明DNA半不连续性复制的实验中出现两条链都是不连续的假象。4、DNA复制为何选择RNA作为引物？5、复制叉诞生的过程如何，后随链上都包含哪些事件（涉及的酶的情况）名词解释6、E.coli的DNA复制终止机制7、原核生物线性DNA复制5’末端短缩的解决办法有哪几种。8、真核生物端粒末端及端粒酶在DNA末端复制过程中的作用机制9、真核生物DNA复制过程中核小体复制和保留机制。10、保证复制忠实性的主要机制11、真核与原核复制起始调控的差别12、真核与原核复制的比较6、E.coli的DNA复制终止机制第二章

染色体与D

N

A第二章

染色体与D

N

A本章主要内容：第一节染色体第二节核酸是遗传物质的载体第三节核酸的基本化学组成第四节DNA的结构第五节DNA的生物合成第六节DNA的损伤与修复第七节DNA的转座本章主要内容：第一节染色体染色体的重要性1、染色体是遗传信息的主要载体，担负着生命信息的储存与传递。2、染色体结构的特征又决定着基因的表达与调控，而其上的核酸也是现代生物化学、分子生物学的重要研究领域，是基因工程操作的核心分子。第一节染色体染色体的重要性第一节染色体任何一条染色体上都带有许多基因，一条高等生物的染色体上可能带有成千上万个基因，一个细胞中的全部基因序列及其间隔序列统称为genomes（基因组）。Genotype(基因型)：Thegeneticconstitutionofagivenorganism(指某个特定生物体细胞内的全部遗传物质)。

Phenotype(表现型)：Visiblepropertyofanygivenorganism(某个特定生物体中可观察到的物理或生理现象)。

Mutations（突变）：染色体DNA中可遗传的核苷酸序列变化。任何一条染色体上都带有许多基因，一条高等生物的染色体上可端粒端粒着丝粒端粒端粒着丝粒分子生物学第二章染色体及DNA课件分子生物学第二章染色体及DNA课件二、染色体的组成

1．染色质和核小体

染色质DNA的Tm值比自由DNA高，说明在染色质中DNA极可能与蛋白质分子相互作用；在染色质状态下，由DNA聚合酶和RNA聚合酶催化的DNA复制和转录活性大大低于在自由DNA中的反应；DNA酶I（DNaseI）对染色质DNA的消化远远慢于对纯DNA的作用。染色质的电子显微镜图显示出由核小体组成的念珠状结构，可以看到由一条细丝连接着的一连串直径为10nm的球状体。二、染色体的组成1．染色质和核小体核小体是由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。核小体是由H2A、H2B、H3、H4各两个分子生成的分子生物学第二章染色体及DNA课件分子生物学第二章染色体及DNA课件2．染色体中的核酸组成

⑴不重复序列在单倍体基因组里，这些序列一般只有一个或几个拷贝，它占DNA总量的40%－80%。不重复序列长约750－2000dp，相当于一个结构基因的长度。单拷贝基因通过基因扩增仍可合成大量的蛋白质，如一个蚕丝心蛋白基因可作为模板合成104个丝心蛋白mRNA，每个mRNA可存活4d，共合成105个丝心蛋白，这样，在几天之内，一个单拷贝丝心蛋白基因就可以合成109个丝心蛋白分子。⑵中度重复序列这类重复序列的重复次数在10－104之间，占总DNA的10%－40%。各种rRNA、tRNA及组蛋白基因等都属这一类。2．染色体中的核酸组成非洲爪蟾的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2×106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。非洲爪蟾的18S、5.8S及28SrRNA基因是⑶高度重复序列——卫星DNA这类DNA只在真核生物中发现，占基因组的10%—60%，由6—100个碱基组成，在DNA链上串联重复几百万次。由于碱基的组成不同，在密度梯度离心中易与其他DNA分开，形成含量较大的主峰及高度重复序列小峰，后者又称卫星区带（峰）。⑶高度重复序列——卫星DNA这类DNA只在真核生物中发高等真核生物DNA无论从结构还是功能看都极为复杂，以小鼠为例：1.小鼠总DNA的10％是小于10bp的高度重复序列，重复数十万到上百万次/genome。2.总DNA的20％是重复数千次、长约数百bp的中等重复序列。3.总DNA的70％是不重复或低重复序列,绝大部分功能基因都位于这类序列中。高等真核生物DNA无论从结构还是功能看都极为复杂，以小着丝粒（Centromere）：是细胞有丝分裂期间纺锤体蛋白质与染色体的结合位点（attachmentpoint），这种结合对于染色体对在子细胞中的有序和平均分配至关重要。在酵母中，centromere的功能单位长约130bp，富含AT碱基对。在高等真核细胞中，centromere都是由长约5－10bp、方向相同的高度重复序列所组成。着丝粒（Centromere）：是细胞有丝分裂期间纺锤体蛋白3．染色体中的蛋白质

染色体上的蛋白质包括组蛋白和非组蛋白。组蛋白是染色体的结构蛋白，它与DNA组成核小体。通常可以用2mol/LNaCl或0.25mol/L的HCl/H2SO4处理使组蛋白与DNA分开。组蛋白分为H1、H2A、H2B、H3及H4。这些组蛋白都含有大量的赖氨酸和精氨酸，其中H3、H4富含精氨酸，H1富含赖氨酸；H2A、H2B介于两者之间。3．染色体中的蛋白质染色体上的蛋白质包括组蛋分子生物学第二章染色体及DNA课件⑴组蛋白的一般特性1.进化上的极端保守性。牛、猪、大鼠的H4氨基酸序列完全相同。牛的H4序列与豌豆序列相比只有两个氨基酸的差异（豌豆H4中的异亮氨基酸60→缬氨酸60，精氨酸77→赖氨酸77）。H3的保守性也很大，鲤鱼与小牛胸腺的H3只差一个氨基酸，小牛胸腺与豌豆H3只差4个氨基酸。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。

⑴组蛋白的一般特性3.肽链上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。例如，N端的半条链上净电荷为+16，C端只有+3，大部分疏水基团都分布在C端。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。赖氨酸24%、丙氨酸、16%丝氨酸13%、精氨酸11%。鸟类、两栖类、鱼类红细胞分离的H5均有种的特异性。3.肽链上氨基酸分布的不对称性。碱性氨基酸集中分布在N端的⑵非组蛋白的一般特性染色体上除了存在大约与DNA等量的组蛋白以外，还存在大量的非组蛋白。1.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。2.非组蛋白的组织专一性和种属专一性。⑵非组蛋白的一般特性4.原核与真核染色体DNA比较

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；整个染色体DNA几乎全部由功能基因与调控序列所组成；原核生物中DNA存在转录单元，一般为多顺反子，即几个基因一起转录。基因组中有重叠基因，基因密度大。4.原核与真核染色体DNA比较原核生物中一般只有一条染色第二节核酸是遗传物质的载体一、核酸的研究发现史 1868年，F.Miescher从细胞核中分离得到一种酸性物质，即现在被称为核酸的物质。第二节核酸是遗传物质的载体一、核酸的研究发现史1944年，Avery的转换转化实验orand可分离1944年，Avery的转换转化实验orand可分离1952年，Hexshey、ChaseT2噬菌体（捣碎器实验）1953年，Watson、CrickDNA双螺旋模型核酶（Ribozyme）1952年，Hexshey、ChaseT2噬菌体（捣碎98％核中（染色体中）真核线粒体（mDNA）核外叶绿体（ctDNA）DNA拟核原核核外：质粒（plasmid）病毒：DNA病毒二、核酸的种类和分布

脱氧核糖核酸DeoxyribonucleicAcid（DNA）核糖核酸RibonucleicAcid（RNA）98％核中（染色体中）二、核RNA主要存在于细胞质中

tRNArRNAmRNA其它RNA病毒：SARS三、分子生物学的中心法则RNA主要存在于细胞质中tRNA三、分子生物学的中心法第三节核酸的基本化学组成核酸核苷酸核苷磷酸碱基戊糖元素组成：CHONP

核酸完全水解产生嘌呤和嘧啶等碱性物质、戊糖（核糖或脱氧核糖）和磷酸的混合物。核酸部分水解则产生核苷和核苷酸。每个核苷分子含一分子碱基和一分子戊糖，一分子核苷酸部分水解后除产生核苷外，还有一分子磷酸。核酸的各种水解产物可用层析或电泳等方法分离鉴定。第三节核酸的基本化学组成核酸核苷酸核苷磷酸碱基戊糖元素组成组成核酸的戊糖有两种。DNA所含的糖为β-D-2-脱氧核糖；RNA所含的糖则为β-D-核糖。一、戊糖RiboseDeoxyribose组成核酸的戊糖有两种。DNA所含的糖为β-D-2二、碱基1.嘌呤（Purine）腺嘌呤AdenineA鸟嘌呤guanineG二、碱基1.嘌呤（Purine）腺嘌呤Adenine2.嘧啶（Pyrimidine）尿嘧啶uracilU胞嘧啶cytosineC胸腺嘧啶thymineT2.嘧啶（Pyrimidine）尿嘧啶U胞嘧啶C胸腺嘧啶T核酸中也存在一些不常见的稀有碱基。稀有碱基的种类很多，大部分是上述碱基的甲基化产物。核酸中也存在一些不常见的稀有碱基。稀有碱基的种类很多三、核苷（nucleoside）1、核苷：戊糖+碱基2、糖与碱基之间的C-N键，称为C-N糖苷键1’2’3’4’5’(OH)1’2’3’4’5’(OH)三、核苷（nucleoside）1、核苷：戊糖+碱基AdenosineGuanosineCytidineUridineNNOHHONNNH2HONNOHH2NNNNNNNNH2OHHOHHOHHHOCH2HOCH2OHHOHHOHHOHHOHHOHHHOCH2OHHOHHOHHHOCH2AdenosineGuanosineCyt五、核苷酸衍生物1.继续磷酸化AMPADPATP五、核苷酸衍生物1.继续磷酸化AMPADPATP分子生物学第二章染色体及DNA课件5′-磷酸端（常用5’-P表示）；3′-羟基端（常用3’-OH表示）多聚核苷酸链具有方向性，当表示一个多聚核苷酸链时，必须注明它的方向是5′→3′或是3′→5′。多聚核苷酸的表示方式DNARNA5′PdAPdCPdGPdTOH3′5′PAPCPGPUOH′或5′ACGTGCGT3′5′ACGUAUGU3′

ACGTGCGTACGUAUGUT5’3’OHU5’3’OHOHOHOHOH5′-磷酸端（常用5’-P表示）；3′-羟基端（常用3’-O第四节DNA的结构一、DNA的一级结构1、脱氧核糖核酸的排列顺序可以用碱基排列顺序表示2、连接键：3’，5’-磷酸二酯键 磷酸与戊糖顺序相连形成主链骨架碱基形成侧链3、多核苷酸链均有5’-末端和3’-末端 DNA的碱基顺序本身就是遗传信息存储的分子形式。生物界物种的多样性即寓于DNA分子中四种核苷酸千变万化的不同排列组合之中。第四节DNA的结构一、DNA的一级结构二、DNA的二级结构DNA的双螺旋模型1、1953年，J.Watson和F.Crick在前人研究工作的基础上，根据DNA结晶的X-衍射图谱和分子模型，提出了著名的DNA双螺旋结构模型，并对模型的生物学意义作出了科学的解释和预测。2、在DNA分子中，嘌呤碱基的总数与嘧啶碱基的总数相等。二、DNA的二级结构1、1953年，J.Watson和F.（1）DNA双螺旋模型要点（B型）2.0nm小沟大沟①DNA双螺旋中的两股链走向是反平行的，一股链是5′→3′走向，另一股链是3′→5′走向。两股DNA链围绕一假想的共同轴心形成一右手螺旋结构，双螺旋的螺距为3.4nm，直径为2.0nm。表面形成一条大沟，一条小沟。

大沟与小沟是蛋白质识别DNA的碱基序列，与其发生作用的基础。（1）DNA双螺旋2.0nm小沟大沟①DNA双螺旋中的两②链的骨架(backbone)由交替出现的亲水的脱氧核糖基和磷酸基构成，位于双螺旋的外侧。碱基位于双螺旋的内侧，两股链中的嘌呤和嘧啶碱基以其疏水的、近于平面的环形结构彼此密切相近，平面与双螺旋的长轴相垂直。③一股链中的嘌呤碱基与另一股链中位于同一平面的嘧啶碱基之间以氢链相连，称为碱基互补配对或碱基配对(basepairing)，碱基对层间的距离为0.34nm。碱基互补配对总是出现于A与T之间(A=T)，形成两个氢键；或者出现于G与C之间(G=C)，形成三个氢键。②链的骨架(backbone)由交替出现的亲水的脱氧核糖（2）DNA二级结构的稳定因素：A、氢键（横向作用力）B、碱基堆积力（纵向作用：疏水相互作用及范德华力)C、离子键（3）DNA双螺旋的不同构型：①B-DNA螺旋：标准的Watson,Crick双螺旋，细胞正常状态下DNA存在的构型。②A-DNA螺旋：DNA在75%相对湿度的钠盐中的构型。③C-DNA螺旋：DNA在66%相对湿度的锂盐中的构型。④Z-DNA螺旋：左手的DNA螺旋，这种螺旋可能在基因表达或遗传重组中起作用。（2）DNA二级结构的稳定因素：A、氢键（横向作用力）分子生物学第二章染色体及DNA课件三、DNA的三级结构DNA双螺旋的进一步扭曲构成三级结构，负超螺旋或正超螺旋L=T+W（L为缠绕数，T为螺旋数，W超螺旋数）原核双链环状DNA（dcDNA）病毒单链环状DNA（scDNA）单链线性DNA（ssDNA）三、DNA的三级结构DNA双螺旋的进一步扭曲构成三级结构，上节回顾1DNA双螺旋模型要点（B型）①DNA双螺旋中的两股链走向是反平行的，一股链是5′→3′走向，另一股链是3′→5′走向。②链的骨架(backbone)由交替出现的亲水的脱氧核糖基和磷酸基构成，位于双螺旋的外侧。碱基位于双螺旋的内侧。2.0nm小沟大沟上节回顾1DNA双螺旋模型要点（B型）2.0nm小沟大沟上节回顾③一股链中的嘌呤碱基与另一股链中位于同一平面的嘧啶碱基之间以氢链相连，称为碱基互补配对。A与T之间(A=T)，形成两个氢键；G与C之间(G=C)，形成三个氢键。DNA双螺旋的不同构型：B-DNA螺旋，A-DNA螺旋，C-DNA螺旋，Z-DNA螺旋。2.0nm小沟大沟上节回顾③一股链中的嘌呤碱基与另一股链中位于同一平面的嘧啶碱上节回顾DNA双螺旋的进一步扭曲构成三级结构，负超螺旋或正超螺旋L=T+W（L为缠绕数，T为螺旋数，W超螺旋数）书38页上节回顾DNA双螺旋的进一步扭曲构成三级结构，负超螺旋或正超第五节DNA的生物合成（一）DNA的半保留复制复制时期第五节DNA的生物合成（一）DNA的半保留复制复制时期（二）DNA生物合成的基本条件1、模板（?）2、引物（?）3、dNTP（?）4、DNA聚合酶（?）5、Mg2＋的参与6、在5’-3’方向延伸（前导链和后滞链）（二）DNA生物合成的基本条件1、模板（?）（三）DNA生物合成的起点、方向和速度起点(复制叉）：1.细菌、病毒和线粒体等DNA分子一般以单个起始点开始复制2.真核生物以多个起始点同时开始复制。方向：向两个方向，原核特殊时有单向。速度：原核的合成速度比真核的快得多啊。（三）DNA生物合成的起点、方向和速度起点(复制叉）：（四）复制的几种主要方式1、线性DNA双链复制（1）单一起始点单向和双向（2）多个起点双向2、环状DNA双链的复制（1）θ型（2）滚环型（3）D-环型（D-loop）（四）复制的几种主要方式1、线性DNA双链复制真核生物DNA复制的特点：区别于原核生物的特点：①有多个复制起始点②多个复制进程同时进行③复制起始点需要起始原点识别复合物的参与④复制叉移动的速度比原核慢，但数量多⑤DNA聚合酶种类不同，五种聚合酶αβγδε⑥端粒的复制依赖于端粒酶真核生物DNA复制的特点：区别于原核生物的特点：（五）DNA生物合成的过程1、与DNA复制有关的酶（1）DNA聚合酶（书47）：1956年Kornberg等在大肠杆菌中首先发现DNA聚合酶，其后发现该酶在许多生物中广泛存在。（2）DNA连接酶：连接DNA双链中的单链切口（五）DNA生物合成的过程1、与DNA复制有关的酶（3）旋转酶和解旋酶:旋转酶即拓扑异构酶：催化DNA的拓扑连环数发生变化的酶，在DNA重组修复和其它转变方面起重要作用。解旋酶（helicase）：通过水解ATP将DNA两条链打开。E.coli中的rep蛋白就是解螺旋酶，还有解螺旋酶I、II、III。每解开一对碱基需要水解2个ATP分子。（3）旋转酶和解旋酶:（4）引发酶和单链结合蛋白

引发酶与复制起始点双链的解开有关，同时在滞后链的合成中起重要作用。单链结合蛋白（SSBP）：稳定DNA解开的单链，防止复性和保护单链部分不被核酸酶水解。（4）引发酶和单链结合蛋白DNA

半

保

留

复

制

图示：2、DNA复制DNA

半

保

留

复

制

图示：2、DNA复制2、DNA复制原核生物复制过程：

1.原核生物DNA聚合酶种类酶作用DNA聚合酶Ⅰ5‘－3’聚合酶及外切酶作用，3‘－5’外切酶酶作用，可校正/修复DNA链，还可切除引物DNA聚合酶Ⅱ5‘－3’聚合酶及3‘－5’外切酶酶作用，可校正/修复DNA链DNA聚合酶Ⅲ与酶Ⅰ作用类似，酶活高，是主要的链延伸酶（聚合酶replicase）2、DNA复制原核生物复制过程：酶作用DN聚合机制DNA聚合酶具有5′至3′的聚合活性（5′→3′）需要引物链的存在聚合机制DNA聚合酶具有5′至3′的聚合活性（5′→3其次，DNA聚合酶具有核酸外切酶活性①3′→5′外切酶活性②5′→3′外切酶活性其次，DNA聚合酶具有核酸外切酶活性1.复制的起始；（1）起始复合物的形成：称为引发（2）RNA引物的合成2.链的延伸；3.复制的终止。2、DNA复制1.复制的起始；2、DNA复制1.复制起始⑴.拓扑异构酶解开超螺旋。⑵.DnaA蛋白识别并在ATP存在下结合于四个9bp的重复序列。⑶.在类组蛋白（HU、ATP参与下,DanA蛋白变性3×13个bp的重复序列,形成开链复合物。⑷.DnaB借助于水解ATP产生的能量在DnaC的帮助下沿5’→3’方向移动，解开DNA双链，形成前引发复合物。1.复制起始⑴.拓扑异构酶解开超螺旋。⑸.单链结合蛋白结合于单链。⑹.引物合成酶（DnaG蛋白）开始合成RNA引物。（前导链）⑺.滞后链的引发：由引发体（primosome）完成。引发体由六种蛋白质组成，蛋白质n、nˊ、n〞、DnaB、C和I合成一起。并与引发酶组装成引发体，才发挥功效。引发体能够前进，不断合成RNA引物。⑸.单链结合蛋白结合于单链。2.链的延长（冈崎片段的合成）真核生物的冈崎片段为：100-200bp原核生物的冈崎片段为：1000-2000bp2.链的延长（冈崎片段的合成）真核生物的冈崎片段为：100-DNA链的延伸在DNA聚合酶Ш的催化下，以四种5’-脱氧核苷三磷酸为底物，在RNA引物的3’端以磷酸二酯键连接上脱氧核糖核苷酸并释放出焦磷酸。DNA链的延伸同时进行前导链和滞后链的合成。两条链方向相反。前导链滞后链冈崎片段半不连续复制冈崎模型DNA链的延伸在DNA聚合酶Ш的催化下，以四种5’-冈崎片段引物的切除、缺口的填补和切口的连接:引物的切除：RNaseH降解缺口的填补：DNA聚合酶I

（DNApolymeraseI

）切口的连接：DNA连接酶（DNAligase）冈崎片段引物的切除、缺口的填补和切口的连接:引物的切除：分子生物学第二章染色体及DNA课件3.复制的终止终止：Tus蛋白，遇到20bp重复性终止子序列（Ter）,Tus–Ter复合物能阻挡复制叉继续前进。3.复制的终止终止：Tus蛋白，遇到20bp重复性终止子序列真核生物DNA复制的特点：区别于原核生物的特点：①有多个复制起始点②多个复制进程同时进行③复制起始点需要起始原点识别复合物的参与④复制叉移动的速度比原核慢，但数量多⑤DNA聚合酶种类不同，五种聚合酶αβγδε⑥端粒的复制依赖于端粒酶真核生物DNA复制的特点：区别于原核生物的特点：种类αβγδε亚基数44425分子量（KD)＞25036-38160-300170256细胞内定位核核线粒体核核5′→3′聚合活性＋＋＋＋＋3′→5′外切活性－－＋＋＋功能复制、引发修复线粒体复制复制去除引物，缺口补全种类αβγδε亚基数44425分子量（KD)＞25036-（六）DNA复制的调控大肠杆菌染色体复制调控： 复制的调控主要是复制子发挥作用的。复制子包括起始位点和复制起点，前者编码调节蛋白，后者与调节蛋白结合。如果有突变体，那么复制出现问题。 还有一种主要是通过反义RNA调节复制的速度。（六）DNA复制的调控大肠杆菌染色体复制调控：真核生物DNA复制的调控真核生物复制共有三个水平的调控：1.细胞生活周期水平调控，也称为限制点调控：如促细胞分裂剂，致癌剂等一些因素能使其混乱2.染色体水平调控：不同复制子在S期起始复制，但这种机制还不清楚。3.复制子水平的调控该种调控决定复制起始与否，是高度保守的，只要其中有一步出错，那么就无法起始复制.真核生物DNA复制的调控真核生物复制共有三个水平的调控：第六节DNA的损伤与修复1.DNA的损伤与突变损伤可造成突变或致死 突变（mutation）：指一种遗传状态，可以通过复制而遗传的DNA结构的任何永久性改变。携带突变基因的生物称为突变体，未突变的称为野生型。损伤原因物理（紫外射线、高能射线、电离辐射）化学（烷基化试剂、亚硝酸盐、碱基类似物）生物因素（碱基对置换、碱基的插入/缺失造成移码）第六节DNA的损伤与修复1.DNA的损伤与突变 当DNA受到大剂量紫外线（波长260nm附近）照射时，可引起DNA链上相邻的两个嘧啶碱基共价聚合，形成二聚体，例如TT二聚体。 当DNA受到大剂量紫外线（波长260nm附近）照射时，可2.DNA损伤修复光复活（直接修复）切除修复（三种）重组修复（复制后）SOS修复（危急时）2.DNA损伤修复光复活（直接修复）光复活（photoreactivation）可见光（最有效波长400nm）激活生物界广泛分布（高等哺乳动物除外）的光复活酶，该酶分解嘧啶二聚体。是一种高度专一的修复形式，只分解由于UV照射而形成的嘧啶二聚体。光复活（photoreactivation）可见光（最有效波切除修复（excisionrepair）即在一系列酶的作用下，将DNA分子中受损伤的部分切除掉，并以完整的那一段为模板，合成出切去的部分，从而使DNA恢复正常。这是一种比较普遍的修复机制。细胞的修复功能对于保护遗传物质DNA不受破坏有重要意义。切除修复（excisionrepair）即在一系列酶的作用切除复制的种类如下：1.错配修复（disma