第二章,染色体与DNA
染色体: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—核小体成串排列而成的。
原核生物
DNA的主要特征：1共价闭合环状的双链。2单倍体。3大部分基因单拷贝.4整个染色体DNA几乎全部由功能基因加调控序列组成。5基因—蛋白质：一 一对应 组蛋白的一般特性：进化上的极端保守性。 保守程度：H1 H2A、H2B H3 、H4
组蛋白的一般特性：1、无组织特异性。2、肽链上氨基酸分布的不对称性。3、H5组蛋白的特殊性：富含赖氨酸（24%）。4、组蛋白的可修饰性 DNA的变性和复性：
变性（Denaturation) ：DNA双链的氢键断裂，最后完全变成单链的过程称为变性。
增色效应(Hyperchromatic effect)： 在变性过程中，260nm紫外线吸收值先缓慢上升，当达到某一温度时骤然上升，称为增色效应。
核小体定义：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。 核小体的结构：核心颗粒、连接区DNA DNA双螺旋链,等距离缠绕组蛋白(H2A、 H2B、H3、H4)各二分子组成八聚体形成众多核心颗粒, 外绕1.75圈左走向的DNA链,每圈约85bpDNA,各颗粒之间为带有H1组蛋白的连接区DNA。
染色体的包装—超螺旋结构 DNA双螺旋→核小体→螺线管→超螺旋→染色单体
染色体的高级结构
??一级结构：10nm的核丝 ??二级结构：30nm 螺旋管 ??三级结构：侧环
原核生物和真核生物基因组结构特点比较 一：原核生物基因组结构特点（p30）
1 基因组很小，大多只有一条染色体。2 结构简练。3存在转录单元—多顺反子。4有重叠基因 二：真核生物基因组结构特点p29 ●真核基因组结构庞大 3×109bp ●单顺反子
●基因不连续性 断裂基因（interrupted gene）、内含子(intron)、 外显子(exon) ●非编码区较多 多于编码序列(9:1) ● 含有大量重复序列
●含有大量的顺式作用元件 启动子、增强子、沉默子等 ●存在大量的DNA多态性 ●具有端粒结构
根据 DNA复性动力学研究，DNA序列可以分成哪几种类型？并加以举例说明。(20XX年上海生化所）p25 不重复序列/单一序列：在基因组中有一个或几个拷贝。真核生物的大多数基因在单倍体中都是单拷贝的。如：蛋清蛋白、血红蛋白等 功能：主要是编码蛋白质。
中度重复序列：在基因组中的拷贝数为101~104。
如：rRNA、tRNA
一般是不编码蛋白质的序列，在调控基因表达中起重要作用 DNA的结构
1、 DNA的一级结构
1） 概念 指4种脱氧核苷酸的连接及其排列顺序， DNA序列是这一概念的简称。碱基序列
2）特征：●双链反向平行配对而成●脱氧核糖和磷酸交替连接，构成DNA骨架，碱基排在内侧●内侧碱基通过氢键互补形成碱基对（A：T，C：G）。 2、DNA 的二级结构
1）定义：指两条多核苷酸链反向平行盘绕所产生的双螺旋结构。 2）双螺旋结构的分类： 右手螺旋：A-DNA，B-DNA 左手螺旋：Z-DNA DNA的高级结构
1）定义：指DNA双螺旋进一步扭曲盘绕所形成的特定空间结构。是一种比双螺旋更高层次的空间构象。
2）主要形式：超螺旋结构（正超螺旋和负超螺旋） 环状DNA分子常以超螺旋结构存在，并以负超螺旋为主，有利于转录的起始。
超螺旋的意义：1负超螺旋含有自由能，可以为打开双链提供能量，有局部解旋倾向，使DNA复制和转录过程顺利进行。2唯一含有正超螺旋DNA的生物体是某些生活在极端高温环境中的嗜热微生物。打开正超螺旋需要更多能量，可阻止DNA在高温中发生变性。 DNA的复制
DNA的半保留复制
1、定义：由亲代DNA生成子代DNA时，每个新形成的子代DNA中，一条链来自亲代DNA，而另一条链则是新合成的，这种复制方式称半保留复制。
2·DNA半保留复制的生物学意义：DNA的半保留复制表明DNA在代谢上的稳定性，保证亲代的遗传信息稳定地传递给后代。 与DNA复制有关的物质
1、原料：四种脱氧核苷三磷酸（dATP、dGTP、 dCTP、dTTP) 2、模板：以DNA的两条链为模板链，合成子代DNA 3、引物：DNA的合成需要一段RNA链作为引物 4、引物合成酶（引发酶）：此酶以DNA为模板合成一段RNA,这段RNA作为合成DNA的引物（Primer)。实质是以DNA为模板的RNA聚合酶。 DNA聚合酶:以DNA为模板的DNA合成酶 ●以四种脱氧核苷酸三磷酸为底物 ●反应需要有模板的指导 ●反应需要有3?-OH存在
●DNA链的合成方向为5 ? ? 3 ? DNA的复制过程
1双链的解开。2 RNA引物的合成。3 DNA链的延伸。4切除RNA引物，填补缺口，连接相邻的DNA片段 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。 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 RNA引物的合成
在SSB和旋转酶（拓扑异构酶）的参与下，引发体可在单链DNA上移动，在DnaB亚基的作用下识别DNA复制起点位置。引发体先在前导链上由引物酶催化合成RNA引物，此过程称为转录激活
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 对于随从链是由引发体来完成的，引发体由6种蛋白组成：n、nˊ、n〞、DnaB、C、I DNA链的延伸:引物合成后，由DNA polⅢ（在真核细胞为DNA聚合酶?和?)催化，按碱基配对原则，将dNTP逐一添加到引物3’末端，形成磷酸二酯键，使新合成的链不断延长
DNA复制时其中一条子链的合成是连续的，而另一条子链的合成是不连续的，故称半不连续复制。
在DNA复制时，合成方向与复制叉移动的方向一致并连续合成的链为前导链；合成方向与复制叉移动的方向相反，形成许多不连续的片段，最后再连成一条完整的DNA链为滞后链。
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。
DNA复制的其它方式(P41)
滚环型 ：
单向复制的特殊方式:σ复制或共价延伸方式 由于复制时产生的滚环结构形状象σ，称σ复制 病毒、细菌因子 ，如含有单链环状DNA的φX174、G4、M13
如ΦΧ174的双链环状DNA复制型（R） D环复制:
单向复制的特殊方式
线粒体和叶绿体 DNA的复制方式
真核生物中DNA的复制特点
1、真核生物每条染色体上有多个复制起点，多复制子
2、真核生物染色体在全部复制完之前,各个起始点不再重新开始DNA复制；而在快速生长的原核生物中，复制起点可以连续开始新的复制(多复制叉)。真核生物快速生长时，往往采用更多的复制起点。 3、真核生物有多种DNA聚合酶。 DNA的修复(P51)
1、错配修复●Dam甲基化酶使母链位于5’GATC序列中腺苷酸甲基化——区分母链和子链 ●甲基化紧随在DNA复制之后进行
●根据复制叉上DNA甲基化程度，切除尚未甲基化的子链上的错配碱基
2、碱基切除修复：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 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
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 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 5. 重组修复
6. 易错修复（SOS修复 SOS repair）
DNA的转座：由可移位因子介导的遗传物质重排现象。 转座子（transposon）：存在于染色体DNA上可自主复制和移位的基本单位。 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。2、复合转座子。3、TnA家族
分子生物学考试复习重点
