遗传物质的结构及其类型

遗传物质的结构及其类型

一、遗传物质是DNA的证据二、遗传物质的化学组成三、遗传物质的空间结构四、遗传物质的不同存在形态五、遗传物质的不同类型

基本内容第2页,共125页，2024年2月25日，星期天

一、遗传物是DNA的证据

1、遗传物质的必备条件

1）能储存大量的遗传信息

2）结构相对稳定

3）能够精确复制

4）能够世代传递

5）能表达为其它大分子物质

6）具有变异能力

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1868年，瑞士科学家F.Miescher从外科绷带上的脓细胞中分离一种有机物质－核素（nuclein）是人类第一次有了核酸的概念。但到1928年人们仍然认为遗传物质是蛋白质蛋白质由20种氨基酸组成，若蛋白分子都为100个氨基酸，则可形成20100

种蛋白质。

1875年以后，Miescher对核素的热情有所减退，在否掉核素作为遗传物质的可能后，他猜测遗传信息也许是藏在细胞内的哪个大分子的立体构象中——毕竟，一个蛋白质内只要含有50个手性碳原子，就代表它的立体异构体能有2的50次方那么多种，那是十万亿那个数量级。

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2、遗传物质是DNA的间接证据

DNA的稳定性：作为遗传物质要有稳定性，要有世代连续性（种类、数量）

DNA蛋白质不同细胞一样不一样不同组织一样不一样不同发育时期一样不一样

不同个体一样不一样

子代与亲代一样不一样代谢过程中不被分解被分解第5页,共125页，2024年2月25日，星期天

3、遗传物质是DNA的直接证据

1）肺炎双球菌的转化试验：（Griffith1928)

两种肺炎双球菌的区别光滑型（SⅢ）粗糙型（RⅡ）荚膜有无毒性有无保护作用有无致病作用有（肺炎、败血症）无菌落类型光滑粗糙

第6页,共125页，2024年2月25日，星期天第7页,共125页，2024年2月25日，星期天

对试验结果的解释：

Griffith的实验高温（65OC)破坏的是蛋白质，结果已经说明用高温杀死的S型细菌中有一种物质能够进入R型细菌，使R细菌转化为S型细菌。实际上进入R型细菌的是DNA，是遗传物质，但是，他却指出是一些营养上的“汁”。得出了非常重要的结果，却没能科学的解释它第8页,共125页，2024年2月25日，星期天2）Avery的转化试验：（1944年）

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Avery的进一步证实：对猜想物质的超离心，根据分子重量证明是DNA

对猜想物质的电泳，证明是DNA

对猜想物质的紫外线吸收测定(260)，证明是DNA

（蛋白质的吸收波长为280）对猜想物质氮与磷比值较高为1.67，也证明是DNA

对猜想物质用蛋白酶、多糖酶、核糖核酸酶处理，均不被破坏，只被DNA酶所破坏。

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Avery试验的意义：发现了生命的本质，为分子遗传学的发展奠定了基础，让人们知道了应该升入研究什么，提供了一个巧妙的实验设计方法

我是世界上第一个手拿一试管基因的人。

Avery没有获得诺贝尔奖金的原因：蛋白质是遗传物质的观念根深蒂固提取的核酸中仍然有少量蛋白质污染

Avery不善于宣传自己和争辩

Avery去世过早

第11页,共125页，2024年2月25日，星期天35S标记细菌

32P标记细菌

噬菌体3）噬菌体的感染试验:(HersheyChase1952)

第12页,共125页，2024年2月25日，星期天离心管上面是噬菌体外壳，具有80%的放射活性，下面是细菌，具有20%的放射活性（部分噬菌体还在细菌细胞上面）说明蛋白质外壳没有进入细菌细胞离心管上面是噬菌体外壳，具有30%的放射活性（有部分噬菌体还没有把DNA注入细菌细胞细胞），下面是细菌，具有70%的放射活性。说明噬菌体的DNA进入了细菌细胞说明DNA是遗传物质第13页,共125页，2024年2月25日，星期天4）烟草花叶病毒重建试验（1957，Fraenkel)

烟草花叶病毒有一圆筒状蛋白质外壳，由2130

个蛋白质亚基组成，内含一个单链RNA分子。把此病毒放在水和苯酚中震荡可以把蛋白质与RNA

分开。1956年，Gierer

病毒RNARNAase处理RNA有病斑出现无病斑出现第14页,共125页，2024年2月25日，星期天

烟草花叶病毒A：

烟草花叶病毒B：

感染时出现A病斑

感染时出现B病斑

RNA蛋白质

RNA蛋白质

蛋白质

蛋白质

RNA

RNAB病斑A病斑第15页,共125页，2024年2月25日，星期天第16页,共125页，2024年2月25日，星期天

三、核酸的化学组成

1、元素组成含有C.H.O.N外，还有大量P，个别核酸中还有S2、1930~40年，Kossel&Levene等确定核酸的的组分：把核酸水解后会产生嘌呤及嘧啶的衍生物戊糖磷酸

核酸脱氧核糖核酸（deoxyribonucleicacid，DNA）核糖核酸（ribonucleicacid，RNA）第17页,共125页，2024年2月25日，星期天

核酸的组成成分核酸nucleicacid核苷酸nucleotide核苷nucleoside磷酸phosphate嘌呤碱purinebase或嘧啶碱pyrimidinebase（碱基base）核糖ribose或

脱氧核糖deoxyribose

（戊糖amylsugar）第18页,共125页，2024年2月25日，星期天嘌呤(purine)腺嘌呤(adenine,A)鸟嘌呤(guanine,G)碱基第19页,共125页，2024年2月25日，星期天嘧啶(pyrimidine)胞嘧啶(cytosine,C)尿嘧啶(uracil,U)胸腺嘧啶(thymine,T)第20页,共125页，2024年2月25日，星期天戊糖（构成RNA）1´2´3´4´5´核糖(ribose)（构成DNA）脱氧核糖(deoxyribose)第21页,共125页，2024年2月25日，星期天核苷：AR,GR,UR,CR脱氧核苷：dAR,dGR,dTR,dCR核苷酸的结构(nucleotidestructure)1.核苷(ribonucleoside)的形成碱基和核糖（脱氧核糖）通过糖苷键连接形成核苷（脱氧核苷）。1´1四、遗传物质的空间结构第22页,共125页，2024年2月25日，星期天核苷酸：AMP,GMP,UMP,CMP脱氧核苷酸：dAMP,dGMP,dTMP,dCMP

2.核苷酸(ribonucleotide)的结构与命名核苷（脱氧核苷）和磷酸以磷酸酯键连接形成核苷酸（脱氧核苷酸）。

第23页,共125页，2024年2月25日，星期天5´端3´端3.核苷酸的连接核苷酸之间以磷酸二酯键(phosphodiesterbond)连接形成多核苷酸链，即核酸。CGA第24页,共125页，2024年2月25日，星期天一级结构（primarystructure）一级结构是指核酸分子中核苷酸的排列顺序及连接方式。核苷酸的排列顺序代表了遗传信息。1、核苷酸的连接方式：3

,5

磷酸二酯键2、核酸的基本结构形式：多核苷酸链信息量：4n末端：5

端、3

端多核苷酸链的方向：5ˊ端→3ˊ端(由左至右)第25页,共125页，2024年2月25日，星期天DNA分子的大小天然存在的DNA分子最显著的特点是很长，分子质量很大，一般在106-1010

。DNA的碱基组成有如下特点：

具有种的特异性。没有器官和组织的特异性。在同一种DNA中，A=T、G=C，即A+G=T+C，即嘌呤碱基的总摩尔数与嘧啶碱基的总摩尔数相等——碱基当量定律又称Chargaff原则。年龄、营养状况、环境的改变不影响DNA的碱基组成。第26页,共125页，2024年2月25日，星期天DNA的二级结构（一）Watson—Crick右手双螺旋结构模型

1、实验根据

X射线衍射方法研究DNA纤维的结构.1938年Astbury&Bell用x衍射技术研究DNA。1947年拍摄了第一张DNA的衍射照片，并推断DNA分子的结构是：①柱状；②多核苷酸是一叠扁平的核苷酸；③核酸残基取向和分子长轴垂直,间距为3.4Å。第27页,共125页，2024年2月25日，星期天1950年，Chargaff从大量的不同来源的DNA样品的分析中发现了DNA组成的当量规律，即A＝T，G＝C，A＋G＝C＋T。1951年，Pauling和Corey运用化学的定律来推理，而不做具体的实验，建立了蛋白质的α-螺旋模型；Franklin&Wilkins在1952年底拍得了DNA结晶X衍射照片。第28页,共125页，2024年2月25日，星期天

1951年，Pauling提出了蛋白质的α-螺旋结构。第29页,共125页，2024年2月25日，星期天1952年，Wilkins和Franklin用高度定向的DNA纤维作出高质量的X-光衍射照片第30页,共125页，2024年2月25日，星期天1953年，Watson和Crick提出DNA的反向平行双螺旋模型第31页,共125页，2024年2月25日，星期天DNA双螺旋结构的要点（1）DNA分子由两条多聚脱氧核糖核苷酸链(简称DNA单链)组成。两条链沿着同一根轴平行盘绕，形成右手双螺旋结构。螺旋中的两条链方向相反，即其中一条链的方向为5′端→3′端，而另一条链的方向为3′端→5′端。第32页,共125页，2024年2月25日，星期天（2）嘌呤和嘧啶碱基位于螺旋的内侧，磷酸和脱氧核糖基位于螺旋外侧。碱基环平面与螺旋轴垂直，糖基环平面与碱基环平面成90°角。第33页,共125页，2024年2月25日，星期天（3）螺旋横截面的直径约为2nm，每条链相邻两个碱基平面之间的距离为0.34nm，每10个核苷酸形成一个螺旋，其螺矩（即螺旋旋转一圈的高度）为3.4nm。第34页,共125页，2024年2月25日，星期天（4）维持两条DNA链相互结合的力是链间碱基对形成的氢键。碱基结合具有严格的配对规律:A与T结合，G与C结合，这种配对关系，称为碱基互补。A和T之间形成两个氢键，G与C之间形成三个氢键。在DNA分子中，嘌呤碱基的总数与嘧啶碱基的总数相等。第35页,共125页，2024年2月25日，星期天（5）螺旋表面形成大沟(majorgroove)及小沟(minorgroove)，彼此相间排列。小沟较浅；大沟较深，是蛋白质识别DNA碱基序列的基础。（6）氢键维持双链横向稳定性；碱基堆积力维持双链纵向稳定性（芳香族碱基间的π电子间相互作用）。第36页,共125页，2024年2月25日，星期天WatsonandCrick's1953NaturepaperproposingadoublehelixstructureforDNA:

AstructureforDeoxyriboseNucleicAcid

2April1953

MOLECULARSTRUCTUREOFNUCLEICACIDS

第37页,共125页，2024年2月25日，星期天维持DNA双螺旋稳定性的因素

1、氢键GC之间有三条氢键，AT之间有两条氢键，这是DNA双螺旋结构的重要特征之一，DNA的许多物理性质如变性、复性以及Tm值等都与此有关。DNA双螺旋结构中，配对碱基之间的氢键处于连续不断的断裂和再生的动态平衡之中。第38页,共125页，2024年2月25日，星期天碱基配对及氢键形成第39页,共125页，2024年2月25日，星期天2、碱基堆积力碱基堆积作用对维持DNA的二级结构起着主要作用，它是碱基对之间在垂直方向上的相互作用。它包括：疏水作用、范德华力等。

疏水作用力使DNA相邻的碱基有相互堆集在一起的趋势，这是形成碱基堆集力的重要因素之一。

DNA双链中存在大量的嘌呤环和嘧啶环，其累积的范德华力是相当可观的，这是形成碱基堆集力的另一个重要因素。已经堆积的碱基更容易发生氢键的键合，相应地已经被氢键定向的碱基更容易堆集。两种作用力相互协同，形成一种非常稳定的结构。如果一种作用力被消除，另一种作用力也大为减弱。第40页,共125页，2024年2月25日，星期天带负电荷的磷酸基的静电斥力

DNA溶液中的离子浓度降低时，阳离子在磷酸基周围形成的屏蔽作用减弱，使得磷酸基地静电斥力增大，因而Tm值随之降低。所以纯蒸馏水中的DNA在室温下就会变性。碱基分子内能温度升高，碱基分子内能增加时，碱基的定向排列遭受破坏，削弱了碱基的氢键结合力和碱基的堆集力，会使DNA的双螺旋结构受到破坏。第41页,共125页，2024年2月25日，星期天目前已知DNA双螺旋结构可分为A、B、C、D及Z型等数种，除Z型为左手双螺旋外，其余均为右手双螺旋。

Z-DNA B-DNA第42页,共125页，2024年2月25日，星期天第43页,共125页，2024年2月25日，星期天DNA的分子构型(B,Z,A)比较

FormBZAHelixDirectionRightLeftRightbp/circle101210.7Distance/bp~0.34nm~0.38nm~0.25nmDistance/helix3.4nm4.46nm2.8nmDiameter/helix2.0nm1.8nm1.9nmSequenceAnyPolyG-CAnyPolyC-APolyT-GPolyT-A

第44页,共125页，2024年2月25日，星期天B-DNA是活性最高的DNA构象，B-DNA变构成为A-DNA后，仍有活性，但若局部变构为Z-DNA后活性明显降低。B-DNA和Z-DNA之间的变构是转录调节的一种模式。首次揭示Z-DNA分子的生物功能，科学家怀疑这个Z-DNA分子根本就是细胞自己产生的突变剂(mutagen)Proc.Natl.Acad.Sci.USA,2006在活的生物体内，不论是DNA的二级结构还是高级结构，都存在一个动力学的平衡。第45页,共125页，2024年2月25日，星期天第46页,共125页，2024年2月25日，星期天二级结构的其他形式（一）单链核酸形成的二级结构

RNA是主要的单链核酸，RNA分子内部存在部分序列之间的碱基配对，核酸链自身回折配对产生反向平行的双螺旋结构，叫发夹结构（hairpin）。发夹结构由碱基配对的双螺旋区—茎和末端不配对的环构成。第47页,共125页，2024年2月25日，星期天第48页,共125页，2024年2月25日，星期天端粒DNA四链结构：鸟嘌呤四聚体第49页,共125页，2024年2月25日，星期天

3、三链DNA1)三链DNA的发现

1957年Felsenfeld等人发现当双链核酸的一条链都为嘌呤核苷酸，另一条链都为嘧啶核苷酸时会转化成三链核酸结构

1975年美国加洲大学Perlgut等人在实验室人工合成了浮力密度为1.726g/cm2的三链DNA

1987年Mirkin等人从天然途径中发现了DNA的三螺旋结构称为：HingedDNA,译为绞链DNA。

第50页,共125页，2024年2月25日，星期天

1990年我国中科院白春礼等人用扫描隧道显微镜研究噬菌体的DNA，也发现一新的三链DNA结构,

称为三链辫状DNA2)三链DNA的结构类型

a.嘧啶—嘌呤—嘧啶型

5’TCTCTCTCTCTCTCTCTC3’

嘧啶

++++++++++++++++++5’AGAGAGAGAGAGAGAGAG3’

嘌呤

..................3’TCTCTCTCTCTCTCTCTC5’

嘧啶

第51页,共125页，2024年2月25日，星期天

b.嘌呤—嘌呤—嘧啶型

3’AGAGAGAGAGAGAGAG5’

嘌呤

︱︱︱︱︱︱︱︱︱5’AGAGAGAGAGAGAGAG3’

嘌呤

................3’TCTCTCTCTCTCTCTCTC5’

嘧啶第52页,共125页，2024年2月25日，星期天第53页,共125页，2024年2月25日，星期天第54页,共125页，2024年2月25日，星期天第55页,共125页，2024年2月25日，星期天三螺旋DNA第56页,共125页，2024年2月25日，星期天第57页,共125页，2024年2月25日，星期天第58页,共125页，2024年2月25日，星期天第59页,共125页，2024年2月25日，星期天线状DNA形成的超螺旋第60页,共125页，2024年2月25日，星期天环状DNA形成的超螺旋第61页,共125页，2024年2月25日，星期天

3、DNA的三级结构

1）超螺旋：指由于共价闭合环状或着由于DNA与蛋白质复合使其末端不能自由转动而在双螺旋基础上的进一步扭曲。负超螺旋：双螺旋的DNA分子进一步松弛所产生的螺旋，是环状和线状DNA的天然存在状态。正超螺旋：在体外由于药物的插入而使双螺旋的DNA分子进一步紧张产生的螺旋

第62页,共125页，2024年2月25日，星期天第63页,共125页，2024年2月25日，星期天

2）超螺旋状态的定量描述：LK=Tw+Wr

LK拓扑环绕数：指在DNA分子中一条链绕另一条链的次数,右手螺旋时为正值，左手螺旋时为负值。等于两条链交叉点数的一半。又叫连接数。

Tw双螺旋的圈数：又叫双链环绕数，全绕率，扭转数。指双链DNA环绕螺旋轴旋转的周数。右手螺旋时为正值，左手螺旋时为负值。没有外加应力时，

LK=Tw,此时，DNA成一平环状二级结构第64页,共125页，2024年2月25日，星期天

Wr超螺旋数：指把二级结构的DNA拧松或拧紧所产

生的负超螺旋数或正超螺旋数。

假定420对核苷酸的松弛环状DNA时

拓扑环绕数（LK）

=42

双螺旋的圈数（Tw）

=42

超螺旋数（Wr

）=0

LK=Tw

+

Wr

=42+0=42

假定420对核苷酸的松弛环状DNA时再向右拧紧6圈，则产生6个正超螺旋第65页,共125页，2024年2月25日，星期天

拓扑环绕数（LK）=？双螺旋的圈数（Tw）=42

超螺旋数（Wr

）=+6

LK

=Wr+Tw

=42+（+6）=48420对核苷酸的松弛环状DNA向左拧松6圈产生6个负超螺旋，此时，产生6个负超螺旋

LK=？

Tw=42

Wr

=﹣6

LK=Tw+Wr=42+(﹣6)=36

第66页,共125页，2024年2月25日，星期天3）超螺旋的酶学控制

拓扑异构酶的生物学功能：恢复有一些细胞过程中产生的DNA超螺旋防止细胞的DNA过度超螺旋去连环作用,解开缠绕的DNA双螺旋参与染色体的凝缩过程由于酶的作用会使环状DNA的结构发生变化，超螺旋时电泳迁移率最快，线形时较快，开换时最慢，因此，可以根据电泳带判断DNA的状态。第67页,共125页，2024年2月25日，星期天

拓扑异构酶Ⅰ拓扑异构酶Ⅱ

仅一类两类：旋转酶拆分酶不需能量需能量去掉负超螺旋引入负超螺旋催化单链断裂重接催化双链的断裂与重接不能解正螺旋能解正螺旋开环双螺旋线形双螺旋

闭环双螺旋

第68页,共125页，2024年2月25日，星期天

4、DNA的高级结构指在三级结构的基础上进一步缠绕形成的结构。

例如:∮X174噬菌体,又叫侏儒病毒,直径仅仅250

埃,有5386个核苷酸组成单链DNA,5386×3.4=18312埃。压缩

18312÷3.14=5831,5831÷250=23(倍).

被压缩3.14×23=72(倍)才被包装的

例如:大肠杆菌细胞约2微米长,既2000埃.它的双链环状DNA由4.2×106

bp组成,长度为

4200000×3.4=14280000埃,形成环状后,直径

第69页,共125页，2024年2月25日，星期天

直径4547770埃,此环状DNA经过压缩2274倍才被包装起来例如:人的一个细胞中的DNA总量是6×109bp，即

6×109bp×3.4埃=2米,人细胞仅有20－30

微米大，最小的精细胞仅5微米，细胞核则更小，因此，DNA必须进一步缠绕压缩才能包装在一个细胞核中例如:一个人的个体约有一百万亿个细胞，DNA的总重量是690克，0.5克DNA可饶地球转一圈，因此，一个人的DNA可以饶地球转几百个来回，也是经过压缩才被包装在一个人身体上的。第70页,共125页，2024年2月25日，星期天第71页,共125页，2024年2月25日，星期天原核生物的染色体结构大肠杆菌的染色体特点：闭环DNA，长度约4.6Mb，集中分布在成为“拟核”（nucleoid）的区域内，在正常生长情况下DNA保持连续复制第72页,共125页，2024年2月25日，星期天BacterialDNAiscompactedinastructurecalledthenucleoid,whichoccupiesalargefractionofthebacterialcell'svolume(Fig.23-31).

第73页,共125页，2024年2月25日，星期天DNA结构域将大肠杆菌DNA与大多数结合蛋白分离开来，可观察到由50－100个环或结构域组成，这些环或结构域的末端被与细胞膜部分连接的蛋白质而固定第74页,共125页，2024年2月25日，星期天基因组超螺旋电镜结构显示，就整体而言，大肠杆菌的基因组是由大量超螺旋的结构域构成的第75页,共125页，2024年2月25日，星期天DNA结合蛋白原核生物的染色体中环型的DNA由于大量的DNA结合蛋白相互作用而进一步受到束缚，这些蛋白中以HU蛋白以及一种分子量较小的碱性二聚体蛋白为主；第76页,共125页，2024年2月25日，星期天真核染色质结构染色质组蛋白核小体H1的功能连接DNA纤丝高级结构第77页,共125页，2024年2月25日，星期天在染色质中蛋白质组分占染色质质量的50％以上在细胞周期的不同时段中，染色质具有不同的组构水平第78页,共125页，2024年2月25日，星期天组蛋白（histone）真核生物染色质中的蛋白质主要是组蛋白分类核心组蛋白（H2A、H2B、H3、H4）H1组成带有大量的正电荷—可与带负电的DNA紧密结合20％－30％由赖氨酸和精氨酸（碱性氨基酸）组成第79页,共125页，2024年2月25日，星期天核小体（nucleosome）核小体包含于染色质中其结构为：约200bp左右的DNA片段与4种组蛋白中的各2个分子构成的八聚体（核心组蛋白）紧密结合，并与H1松散结合；这些组蛋白保护DNA免受核酸酶的作用；组蛋白的另一个作用是约束DNA的负超螺旋；如果丢失H1，核小体将变为抗性极强的与组蛋白八聚体结合的146bp片段；第80页,共125页，2024年2月25日，星期天（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。第81页,共125页，2024年2月25日，星期天第82页,共125页，2024年2月25日，星期天组蛋白的一般特性：■进化上的保守性保守程度：H1H2A、H2BH3、H4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（H1H2AH2BH3和H4）在进化过程中，H4极为保守，H2A最不保守（）第83页,共125页，2024年2月25日，星期天■无组织特异性■肽链氨基酸分布的不对称性■H5组蛋白的特殊性：富含赖氨酸（24%）■组蛋白的可修饰性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

第84页,共125页，2024年2月25日，星期天

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。这些组蛋白修饰的意义：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。组蛋白的可修饰性第85页,共125页，2024年2月25日，星期天核小体(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。

第86页,共125页，2024年2月25日，星期天核小体的结构由核心颗粒和连接区构成；核心颗粒包括由8个组蛋白分子（H2A，H2B，H3，H4各两个）构成的组蛋白核心和包绕在核心表面的DNA分子；包绕在组蛋白核心表面的DNA长146bp，环绕1¾圈；连接区由DNA分子和H1组蛋白分子构成，长度不定；第87页,共125页，2024年2月25日，星期天第88页,共125页，2024年2月25日，星期天TheNucleosome146bpDNA 2XH3,H4,H2A,H2BH4H2BH2AH3第89页,共125页，2024年2月25日，星期天第90页,共125页，2024年2月25日，星期天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。

第91页,共125页，2024年2月25日，星期天染色质和染色体的多级结构

由连接区将许多核心颗粒相连接构成了染色体的一级结构；每六个核小体盘绕成直径30nm的螺线管，成为染色体的二级结构（又称微纤丝）；微纤丝经与非组蛋白结合（碱基与核基质中的骨架蛋白结合），把染色体DNA隔成许多含20000～100000bp长的DNA环，形成大环状结构，每个“环”(loops)有相对的独立性。

此结构再盘曲成染色单体,其长度压缩近30万倍。3、染色体的包装—超螺旋结构第92页,共125页，2024年2月25日，星期天第93页,共125页，2024年2月25日，星期天6.8:140:11000:18000:1DNAdoublehelixNucleosome(10nmfiber)30nmFiberLoopsILoopsIIchromosome第94页,共125页，2024年2月25日，星期天第95页,共125页，2024年2月25日，星期天第96页,共125页，2024年2月25日，星期天第97页,共125页，2024年2月25日，星期天第98页,共125页，2024年2月25日，星期天染色体中的关键结构：染色单体

每一个染色体由两条染色单体组成，同一个染色体中的两个染色单体是由一条DNA分子链复制后形成的两条子代DNA链所构成，每一条染色单体中有一条DNA分子；第99页,共125页，2024年2月25日，星期天着丝粒（主缢痕）：

由特殊的重复DNA序列和蛋白质结构构成，是细胞有丝分裂时的重要结构；着丝粒把染色体分为长臂和短臂；着丝粒区域的功能是使复制的染色体在有丝分裂和减数分裂中可平衡分配到子细胞中。第100页,共125页，2024年2月25日，星期天端粒：

由特殊的重复DNA序列和相应的蛋白质构成，起着稳定染色质和染色体结构的作用。第101页,共125页，2024年2月25日，星期天第102页,共125页，2024年2月25日，星期天第103页,共125页，2024年2月25日，星期天端粒的功能保持染色体的稳定使线形DNA顺利复制影响染色体的行为可能控制细胞的寿命和核骨架的组成有关第104页,共125页，2024年2月25日，星期天染色体功能实现的三要素着丝粒在染色体有丝分裂和减数分裂过程中发挥重要的作用。端粒封闭了染色体的末端并且维持了染色体的稳定性。复制起点是DNA复制起始和染色体数目的维持所必需的。第105页,共125页，2024年2月25日，星期天酵母人工染色体（YAC）的构建第106页,共125页，2024年2月25日，星期天第107页,共125页，2024年2月25日，星期天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

第108页,共125页，2024年2月25日，星期天

基因的概念基因的概念是不断发展的。Mendel遗传因子inheritedfactor1909丹麦人Johnson用gene取代了Mendel的inheritedfactor，一直应用至今。顺反子（cistron）：即结构基因，为决定一条多肽链合成的功能单位第109页,共125页，2024年2月25日，星期天经典遗传学关于基因的概念1、基因是不连续的颗粒状因子，在Chr上有固定的位置，呈直线排列，具有相对的稳定性。2、基因作为一个功能单位控制性状的表达。3、基因以整体进行突变，是突变的最小单位。4、基因在交换中不再被分割，是重组的最小单位5、基因能自我复制，在有机体内通过有丝分裂有规律地传递，在上下代之间能通过减数分裂和受精作用有规律地传递。第110页,共125页，2024年2月25日，星期天

突变单位交换单位基因既是一个结构单位，又是一个功能单位基因是什么物质构成的，基因的本质是什么，经典遗传学无法回答这个问题。结构单位第111页,共125页，2024年2月25日，星期天分子生物学关于基因的概念

1、基因就是核酸分子上编码一定产物的一段核苷酸序列2、每一个基因都携带有特殊的遗传信息，这些遗传信息：mRNA、rRNA、tRNA或小RNA；

遗传物质核酸（DNA或RNA）一定排列顺序的核苷酸第112页,共125页，2024年2月25日，星期天基因在结构上还可以划分为若干个小单位。①突变单位（突变子muton）：