第二章染色体与课件

第二章染色体与提问DNA复制为何选择RNA作为引物？大肠杆菌DNA复制起始过程如何，有哪些因子参与？真核生物与原核生物复制的比较。起始复制体涉及主要酶系和蛋白质：

DnaA、DnaB（解旋酶）、DnaC、Hu、DNA拓扑异构酶、SSB、DnaG引物酶、DNApolШ全酶、

DNApolI、DNA连接酶等。回顾（1）识别转座子的两端序列和受体DNA的靶序列链的断裂、链交联（链内、链间）复制后的修复，重新启动停滞的复制叉DNA连接酶将切口补平(3)产生染色体畸变SOS反应是生物在不利环境中求得生存的一种基本功能。MutS-MutL在DNA双链上移动，沿两个方向移动，形成DNA环，发现甲基化DNA后由MutH切开非甲基化的子链（2）切割使转座子从供体DNA中释放出来切除突变的碱基和核苷酸片段插入序列和复合转座子Tn10及Tn5有自主剪接和转座的能力。MutS-MutL在DNA双链上移动，沿两个方向移动，形成DNA环，发现甲基化DNA后由MutH切开非甲基化的子链（1）5~25kb;有时并非能完全消除DNA的损伤，只是使细胞能够耐受这种DNA的损伤而能继续生存。回顾回顾1）半保留复制方式2）半不连续复制3）

DNA螺旋酶,SSBP4）

RNA引物1）复制起点（单、多）2）复制子（大小、多少）3）复制叉移动的速度4）冈崎片段的大小5）端粒和端粒酶6）DNA聚合酶7）引物酶相同点：不同点：

原核生物和真核生物DNA复制的比较第二章染色体与DNA第一节染色体第二节DNA的结构第三节DNA的复制概述第四节原核生物和真核生物DNA复制特点第五节DNA的修复第六节DNA的转座复制后的修复，重新启动停滞的复制叉复合型转座子是一类带有某些抗药性基因（或其它宿主基因）的转座子。1）自身携带有转座酶基因●甲基化紧随在DNA复制之后（数分钟）进行1玉米中的控制因子两种酶：转座酶和解离酶错配碱基位于切口3’下游端2)Tn（复合转座子）(3)产生染色体畸变错误碱基（碱基的取代）2切除修复（碱基、核甘酸）由于染色体DNA在生命过程中占有至高无上的地位，DNA复制的准确性以及DNA日常保养中的损伤修复有着特别重要的意义。IS序列插到功能基因的两端就可能产生复合型转座子。错配碱基位于切口3’下游端(1902-1992)第五节DNA的修复由于染色体DNA在生命过程中占有至高无上的地位，DNA复制的准确性以及DNA日常保养中的损伤修复有着特别重要的意义。DNA的损伤与DNA突变?自发性损伤：DNA复制中的错误，碱基自发性化学变化：物理因素：紫外线、电离辐射：化学因素：烷化剂、碱基类似物

这些因素都可能使DNA的结构及功能发生改变。从而引起生物突变，甚至导致死亡。引起DNA损伤的类型?碱基脱落碱基（或核苷）改变错误碱基（碱基的取代）碱基的插入或缺失链的断裂、链交联（链内、链间）嘧啶二聚体等。DNA修复：是细胞对DNA受损伤后的一种反应，这种反应可能使DNA结构恢复原样，重新能执行它原来的功能；有时并非能完全消除DNA的损伤，只是使细胞能够耐受这种DNA的损伤而能继续生存。

大肠杆菌DNA的修复系统DNA修复系统功能1错配修复恢复错配2切除修复（碱基、核甘酸）切除突变的碱基和核苷酸片段3重组修复复制后的修复，重新启动停滞的复制叉4DNA直接修复5SOS系统修复嘧啶二体或甲基化DNADNA的修复，导致变异复制过程中出错，细胞通过自身的错配修复系统识别新生链的错误核苷酸并进行校正，从而保证DNA复制的忠实性。1错配修复

错配修复●甲基化紧随在DNA复制之后（数分钟）进行●发现错配碱基时，将未甲基化链切除，以甲基化链为模板进行修复。DNA分子上平均每2kb左右有一GATC。原核细胞内存在Dam甲基化酶，能使位于5`GATC序列中腺苷酸的N6位甲基化。

保存母链修正子链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，沿两个方向移动，形成DNA环，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5’上游端错配碱基位于切口3’下游端1错配修复2切除修复（碱基、核甘酸）3重组修复4DNA直接修复5SOS系统第五节DNA的修复2.1碱基切除修复脱酰胺:一些碱基在自发或诱变下会发生脱酰胺，然后改变配对性质，造成氨基转换突变。修复-碱基切除糖苷水解酶切除受损核苷酸上的N-β糖苷键，形成去嘌呤或去嘧啶位点（AP位点）。AP内切酶切除受损片段由DNA聚合酶I和DNA连接酶共同完成修复。Ds9缺失194bpDs6缺失2.错误碱基（碱基的取代）3转座作用的遗传学效应（1）5~25kb;●甲基化紧随在DNA复制之后（数分钟）进行第三节DNA的复制概述特点：比较小，0.靶位点正向重复序列（4-15bp）一类无IS序列、体积庞大的的转座子（5000bp以上）复制后的修复，重新启动停滞的复制叉(3)产生染色体畸变TnA家族必须这类转座子都编码一个与反转录病毒中的反转录酶高度同源的转座酶，左右两边都是与病毒边界序列LTR（longterminalrepeat）同源的重复序列。错配碱基位于切口3’下游端在胚发育时激活Ds，使其从C基因中转座出来

脱嘌呤2.2核苷酸切除修复DNA切割酶切割并移去DNA小片段，然后DNA聚合酶合成新片段，DNA连接酶完成修复中的最后步骤。修复---核苷酸切除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1错配修复2切除修复（碱基、核甘酸）3重组修复4DNA直接修复5SOS系统第五节DNA的修复3重组修复（发生在复制后）：复制时，跳过损伤部位，新链产生缺口由母链弥补，原损伤部位并没有切除，但在后代逐渐稀释。DNA重组修复方式模板上的伤疤始终留着，只能随着重组修复次数↑，伤疤占的比例↓。1错配修复2切除修复（碱基、核甘酸）3重组修复4DNA直接修复5SOS系统第五节DNA的修复4DNA直接修复（directrepair）

生物体内存在多种DNA损伤以后而并不需要切除碱基或核苷酸，这种修复方式称为DNA的直接修复。DNA受到大剂量紫外线照射时，形成二聚体DNA的直接修复DNA光解酶将环丁烷胸腺嘧啶二体和6-4光化物还原成为单体DNA紫外线损伤的光复合酶修复1错配修复2切除修复（碱基、核甘酸）3重组修复4DNA直接修复5SOS系统第五节DNA的修复5SOS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，故又称为错误倾向修复，细胞有较高的突变率。修复过程：当DNA两条链的损伤邻近时，损伤不能被切除修复或重组修复，这时在核酸内切酶、外切酶的作用下造成损伤处的DNA链空缺，再由损伤诱导产生的一整套的特殊DNA聚合酶和SOS修复酶类，催化空缺部位DNA的合成，补上去的核苷酸几乎是随机的，但仍然保持了DNA双链的完整性，使细胞得以生存。图SOS修复SOS反应是生物在不利环境中求得生存的一种基本功能。对原核生物将会产生高变异，对高等动物则是致癌的。第二章染色体与DNA第一节染色体第二节DNA的结构第三节DNA的复制概述第四节原核生物和真核生物DNA复制特点第五节DNA的修复第六节DNA的转座基本概念：转座子（transponson,简称Tn）,又称易位子，是指存在于染色体DNA上可以自主复制和位移的一段DNA序列。转座子可以在不同复制子之间转移，以非正常重组方式从一个位点插入到另外一个位点，对新位点基因的结构与表达产生多种遗传效应。第六节DNA的转座1951年McClintock-麦克林托克提出转座（Transposition）和跳跃基因(jumpinggene)的新概念；1967年Shapiro才在E.coli中发现了转座因子（transposableelement）。BarbaraMcClintock(1902-1992)NobelPrizeforPhysiologyorMedicine1983第六节DNA的转座1转座子的类型2转座机制3转座的遗传学效应4真核生物的转座子基本结构特点：

1）自身携带有转座酶基因

2）末端有倒置重复序列（InvertedRepeat,IR）

3）转座后两端有正向重复序列（Direct

Repeat,DR）1转座子的类型1转座子的类型1.1细菌转座子

1）IS（插入因子）：最简单的转座子

特点：比较小，0.75-1.5kb;

只有转座酶基因

两端有倒置重复序列

15-25bp;靶位点正向重复序列（4-15bp）

IR（invertedrepeat）转座酶IR2)Tn（复合转座子）复合型转座子是一类带有某些抗药性基因（或其它宿主基因）的转座子。

标记基因ISIS特征：两翼是两个相同或高度同源的IS序列。IS序列插到功能基因的两端就可能产生复合型转座子。复合型转座子的转座能力由IS序列决定和调节。表复合转座子的结构和功能转座因子长度(bp)遗传标记末端组件方向二组件的关系组件的功能Tn9033100KanRIS903反向相同二者皆有功能Tn92500CamRIS1正向推测相同预计有功能Tn109300TetRIS10R

有功能

IS10L反向有2.5%的差异无功能Tn55700KanRIS50R

有功能

IS50L反向1bp的改变无功能3）TnA（TnAfamily）一类无IS序列、体积庞大的的转座子（5000bp以上）特点：（1）5~25kb;（2）两端IR（38bp）相似或相同；两端无IS组件;

（3）转座酶基因/解离酶基因/抗生素基因

转座酶解离酶AmprIRIRΒ-内酰胺酶1.2真核生物转座子1）特点：

（1）两端有IR，（2）内部有转座酶等基因；

2）举例：玉米转座子Ac/Ds，Spm/dSpm；

反转录转座子。第六节DNA的转座1转座子的类型2转座机制3转座的遗传学效应4真核生物的转座子2.1转座相关的酶1）转座酶:

（1）识别转座子的两端序列和受体DNA的靶序列（2）切割使转座子从供体DNA中释放出来（3）靶位点上交错切割(类似限制酶)2）解离酶:TnA家族必须

2转座机制ATGCA

TACGT

插入ATGCATACGT

ATGCA

TACGT补齐ATGCATACGT切割受体靶序列的DNA被复制，使插入的转座子位于两个重复的靶序列之间。转座酶切割DNA聚合酶和连接酶填补2.2转座过程：识别2.3

转座方式

1）复制型转座转座是伴随着新拷贝的复制两种酶：转座酶和解离酶

TnA转座子

2）非复制型转座

一个位点移到另一位点

一种酶：转座酶

供体中无转座子

插入序列和复合转座子Tn10及Tn5

第六节DNA的转座1转座子的类型2转座机制3转座的遗传学效应4真核生物的转座子3转座作用的遗传学效应(1)引起插入突变(2)产生新的基因如果转座子上带有抗药性基因，它一方面造成靶DNA序列上的插入突变，同时也使这个位点产生抗药性。转座子FEABCD复制插入

转座子新拷贝

FEABC

D

基因F被隔断而失去功能

DNA连接酶将切口补平(1902-1992)复制时，跳过损伤部位，新链产生缺口由母链弥补，原损伤部位并没有切除，但在后代逐渐稀释。插入序列和复合转座子Tn10及Tn5IS序列插到功能基因的两端就可能产生复合型转座子。错误碱基（碱基的取代）两翼是两个相同或高度同源的IS序列。反转录病毒整合入宿主DNA中的分子机制--IS序列插到功能基因的两端就可能产生复合型转座子。反转录转座子。逆转录病毒/反转录病毒DNA聚合酶和连接酶填补Ac：激活因子（activator）2切除修复（碱基、核甘酸）基因F被隔断而失去功能(3)产生染色体畸变

当转座子拷贝的插入位点离原位点比较接近时，往往导致转座子两个拷贝之间的同源重组，引起DNA缺失或倒位。（4）引起生物进化

由于转座作用，使一些原来在染色体上相距甚远的基因组合到一起，构建成一个操纵子或表达单元，可能产生一些具育新的生物学功能的基因和新的蛋白质分子。第六节DNA的转座1转座子的类型2转座机制3转座的遗传学效应4真核生物的转座子

4.1玉米中的控制因子

4.2反转录转座子表

一些有代表性的真核转座子的属性物种转座因子家族IRDR果蝇PHoboMarinerFB311228大8829线虫Tc1542玉米Ac/DsSpm/dSpmMu/mn1113200839金鱼草Tam1Tam313/141238/5一些真核生物TU/puppy大84.1玉米中的控制因子麦克林托克的伟大发现Ac-Ds系统的发现：Ac：激活因子（activator）

Ds：解离因子（dissociator）紫色胚乳无色胚乳紫色斑点胚乳激活Ds转座Ds可转座到C基因正常的C基因表达产生紫色色素被插入失活的C基因在胚发育时激活Ds，使其从C基因中转座出来突变的c基因正常的C基因突变的c基因回复成为正常的C基因）

玉米中控制因子家族1)自主性元件：Ac有自主剪接和转座的能力。Ac长4563bp，其产物为转座酶。两翼有11bp的反向重复序列，其靶DNA位点复制形成8bp正向重复。

2)非自主性元件：Ds单独存在时稳定；不能自发地转座，当基因组中存在同源的自主性元件时，它才具备转座功能，不论这自主元件位于何处。AcDs

缺失194bpAc-Ds系统各种Ds都是Ac的缺失突变体Ds9缺失194bpDs