郜刚分子生物学-02-染色体-1染色体和DNA结构
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现代分子生物学-第二章_染色体与DNA课后思考题答案
现代分子生物学第3版朱玉坚第二章染色体与DNA课后思考题与答案1 染色体具有哪些作为遗传物质的特征？1 分子结构相对稳定2 能够自我复制，使亲子代之间保持连续性3 能够指导蛋白质的合成，从而控制整个生命过程4 能够产生可遗传的变异2.什么是核小体？简述其形成过程。
由DNA和组蛋白组成的染色质纤维细丝是许多核小体连成的念珠状结构。
核小体是由H2A,H2B,H3,H4各两个分子生成的八聚体和由大约200bp的DNA组成的。
八聚体在中间，DNA分子盘绕在外，而H1则在核小体外面。
每个核小体只有一个H1。
所以，核小体中组蛋白和DNA的比例是每200bpDNA有H2A,H2B,H3,H4各两个，H1一个。
用核酸酶水解核小体后产生只含146bp核心颗粒，包括组蛋白八聚体及与其结合的146bpDNA，该序列绕在核心外面形成1.75圈，每圈约80bp。
由许多核小体构成了连续的染色质DNA细丝。
核小体的形成是染色体中DNA压缩的第一阶段。
在核小体中DNA 盘绕组蛋白八聚体核心，从而使分子收缩至原尺寸的1/7。
200bpDNA 完全舒展时长约68nm,却被压缩在10nm的核小体中。
核小体只是DNA压缩的第一步。
核小体长链200bp→核酸酶初步处理→核小体单体200bp→核酸酶继续处理→核心颗粒146bp3简述真核生物染色体的组成及组装过程除了性细胞外全是二倍体是有DNA以及大量蛋白质及核膜构成核小体是染色体结构的最基本单位。
核小体的核心是由4种组蛋白（H2A、H2B、H3和H4）各两个分子构成的扁球状8聚体。
蛋白质包括组蛋白与非组蛋白。
组蛋白是染色体的结构蛋白，它与DNA组成核小体，含有大量赖氨酸核精氨酸。
非组蛋白包括酶类与细胞分裂有关的蛋白等，他们也有可能是染色体的结构成分由DNA和组蛋白组成的染色体纤维细丝是许多核小体连成的念珠状结构---- 1.由DNA与组蛋白包装成核小体，在组蛋白H1的介导下核小体彼此连接形成直径约10nm的核小体串珠结构，这是染色质包装的一级结构。
郜刚分子生物学染色体包装和半保留复制
郜刚分子生物学染色体包装和半保 留复制
A Picture Paints a Thousand Words... or more?
Because a figure is as informative as 1000 words….
郜刚分子生物学染色体包装和半保 留复制
2.3.1 DNA的半保留复制 核酸复制规律的一般猜想 DNA Replication Mode
郜刚分子生物学染色体包装和半保 留复制
复制的多模式
单起点、单方向（原核）
腺病毒、Φ29噬菌体、线粒体等
多起点、单方向 （真核）
单起点、双方向（原核）
多起点、双方向（真核）
郜刚分子生物学染色体包装和半保 留复制
2.3.3复制的几种主要方式page40
• “复制方式”不同于“复制机制”
• 线性DNA的复制： 典型的复制叉式的复制
unwound
Base match
rewound
郜刚分子生物学染色体包装和半保 留复制
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）。
Matthew Messelson
Franklin Stahl
Meselson－Stahl实验：1958年， Meselson和Stahl首先将大肠杆菌在 含重同位素15N的培养基中培养约十五代，使所有细菌都被15N标记。然 后移至只含有轻同位素14N的培养基中同步培养一代，二代，三代。分别 提取DNA，作CsCl密度梯度离心，观察DNA的位置。
郜刚分子生物学染色体包装和半保 留复制
第0代 只有15N，第一代出现杂合分子，两代后出现等 量的14N和14N-15N杂合分子。纯粹15N的分子没 有的了，说明老链保留到了新链中了。
(精品)大学分子生物学经典课件第二章染色体与DNA
2020/3/3
41
三种DNA结构特性比较
螺旋方向 每匝碱基数
每碱基对上升距离 螺距 每碱基对在螺旋中 旋转角度 总尺寸 大沟 小沟
A—DNA B—DNA
右
右
11
10
0.26 nm 2.8 nm
33
0.34 nm 3.4 nm
36
Z—DNA 左 12
0.37 nm 4.5 nm
-60
短而宽 细而深 宽而浅
各物种基因组大小比较
C-值（C-value）: 一种生物单位体基因组 DNA的总量。
C-值矛盾（C-value paradox）：基因组大 小与机体的遗传复杂性 缺乏相关性。
14
真核细胞DNA的种类:
（1）、不重复序列：在单倍体基因组中只有一个 或几个拷贝的DNA序列。真核生物的大多数基因在单 倍体中都是单拷贝。
2020/3/3
8
二、真核细胞染色体的组成
染色体的特征： （1）分子结构相对稳定； （2）能够自我复制，使亲子代间保持连续性； （3）能够指导蛋白质合成，控制整个生命过程； （4）能够产生可遗传的变异。
2020/3/3
9
1、蛋白质 染色体上的蛋白质主要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，是 一类小的碱性蛋白。
组蛋白
H1 H2A H2B H3 H4
残基数 分子量（kD） %精 %赖
215
23.0
1 29
129
14.0
9 11
125
13.8
6 16
135
15.3
13 10
102
11.3
14 11
种类
分子生物学：第二章 基因、染色体与DNA-1
可以通过重组实验测定他们的距离与顺序
Recombination analysis （重组分析）
rII47 0
rII102 0
rII47 0
rII104 0
infect E. coli B infect E. coli K12
两种噬菌斑
一种WT噬菌斑
可以根据重组值计算两两之间的距离
RII 47 104 101 103 105
2.1.1 遗传因子假说
(Hypothesis of the inherited factor G. J. Mendel 1866. )
• 生物性状由遗传因子控制
• 亲代传给子代的是遗传因子(A,a….) • 遗传因子在体细胞内成双(AA, aa)
在生殖细胞内为单（A,a） • 杂合子体细胞内具有成双的遗传因子(Aa) • 等位的遗传因子分离 • 非等位遗传因子间自由组合地独立分配到配子中
➢科学（基因--酶）为技术（互补测验）的发明提供了理论依据 ➢（互补测验）技术为科学（顺反子）的发现提供了方法手段 ➢构建大量（核苷酸及表型）突变体 ➢开展大量（功能互补）实验
顺反子学说（Theory of cistron）
• Cistron 是基因的同义词
• 在一个顺反子内，有若干个突变单位, 突变子(muton) • 在一个顺反子内，有若干个交换单位, 交换子（recon） • 基因是一个具有特定功能的，完整的，不可分割的
最小的遗传功能单位 three in one one in one
• 基因内可以较低频率发生基因内的重组，交换
• pseudo alleles 是基因内的不同突变体
• mut1 X mut2
WT 是基因内发生交换的结果
• cistron 概念的提出是对经典的基因概念的动摇
Recombination analysis （重组分析）
rII47 0
rII102 0
rII47 0
rII104 0
infect E. coli B infect E. coli K12
两种噬菌斑
一种WT噬菌斑
可以根据重组值计算两两之间的距离
RII 47 104 101 103 105
2.1.1 遗传因子假说
(Hypothesis of the inherited factor G. J. Mendel 1866. )
• 生物性状由遗传因子控制
• 亲代传给子代的是遗传因子(A,a….) • 遗传因子在体细胞内成双(AA, aa)
在生殖细胞内为单（A,a） • 杂合子体细胞内具有成双的遗传因子(Aa) • 等位的遗传因子分离 • 非等位遗传因子间自由组合地独立分配到配子中
➢科学（基因--酶）为技术（互补测验）的发明提供了理论依据 ➢（互补测验）技术为科学（顺反子）的发现提供了方法手段 ➢构建大量（核苷酸及表型）突变体 ➢开展大量（功能互补）实验
顺反子学说（Theory of cistron）
• Cistron 是基因的同义词
• 在一个顺反子内，有若干个突变单位, 突变子(muton) • 在一个顺反子内，有若干个交换单位, 交换子（recon） • 基因是一个具有特定功能的，完整的，不可分割的
最小的遗传功能单位 three in one one in one
• 基因内可以较低频率发生基因内的重组，交换
• pseudo alleles 是基因内的不同突变体
• mut1 X mut2
WT 是基因内发生交换的结果
• cistron 概念的提出是对经典的基因概念的动摇
分子生物学课件第二章DNA的结构
• 复性（Renaturation)：热变性的DNA缓慢冷却， 单链恢复成双链。
• 减色效应：随着DNA的复性，260nm紫外线吸收 值降低的现象。 （一）复性的条件 1，消除磷酸基的静电斥力； 2，破坏链内氢键 （二）复性的机制 1.随机碰撞 取决于DNA浓度、溶液温度、离子强度等 2.成核作用（nucleation) 3.拉链作用（zippering）
8.5 Å 11.7 Å Major Groove
Minor
7.5 Å 5.7 Å
Groove
• 大沟和小沟，特别是大沟，对于在遗传上有重要 功能的蛋白质识别DNA双螺旋结构上的特定信息 是非常重要的，只有在沟内，蛋白质才能“感觉” 到不同碱基顺序，而在双螺旋结构的表面全是相 同的磷酸和脱氧核糖的骨架，没有什么信息可言。
• DNA的碱稳定性 DNA对碱相对稳定 RNA在碱性溶液中易降解为2’，3’环式单核苷酸中间
产物，然后很快转变为2’ 单核苷酸和3’单核苷酸。
• DNA结构的表示法
DNA一级结构的重要性
•携带遗传信息 •决定DNA的二级结构 •决定DNA的空间结构
第二节 DNA的双螺旋结构
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。
酰胺等。 计算Tm值的经验公式： 在0.15mol/L NaCl+0.015mol/L柠檬酸钠溶液中，当
DNA长链G+C百分含量在30%~70%时 Tm = 69.3+0.41（G+C）% 当DNA链长度≦18nt时，可近似认为 Tm = 4（G+C）+2（A+T）
Effect of [Salt] on Tm
染色体与DNA分子生物学ppt课件
基因组(Genome)是由生物体内所有的染色体组成的
➢ Genome size: the 10length of DNA associated with one haploid complement of chromosomes
➢ Gene number: the number of genes included in a genome
C值反常现象 （C-value paradox）
41
C值往往与种系进化的复杂程度 不一致，某些低等生物却具有较 大的C值。
整理课件
真核细胞DNA序列可被分为3类
不重复 序列 中度 重复序列
高度 重复序列
碱基组成 重复次数 占DNA总 基因类型 42 量（%）
750～ 2000
1~几个 10%~80% 结构基因
整理课件
……
组蛋白的其他修饰方式
• 组蛋白还有其他不稳定的修饰方式，如磷酸化、 腺苷酸化、泛素化、ADP核糖基化等。
31
• 通过多种修饰方式的组合,更为灵活的影响染色质 的结构与功能。所以有人称这些能被专识别的修 饰信息为组蛋白密码。
• 各种修饰间也存在着相互的关联。
整理课件
Ubiquitin ligases and deubiquitinating enzymes responsible for monoubiquitination of histones H2A and H2B
甲基化、乙酰化、磷酸化、泛素化等
整理课件
The core histones share a common structural fold
20
整理课件
组蛋白的修饰 （Histone modification）
21
➢ Genome size: the 10length of DNA associated with one haploid complement of chromosomes
➢ Gene number: the number of genes included in a genome
C值反常现象 （C-value paradox）
41
C值往往与种系进化的复杂程度 不一致，某些低等生物却具有较 大的C值。
整理课件
真核细胞DNA序列可被分为3类
不重复 序列 中度 重复序列
高度 重复序列
碱基组成 重复次数 占DNA总 基因类型 42 量（%）
750～ 2000
1~几个 10%~80% 结构基因
整理课件
……
组蛋白的其他修饰方式
• 组蛋白还有其他不稳定的修饰方式，如磷酸化、 腺苷酸化、泛素化、ADP核糖基化等。
31
• 通过多种修饰方式的组合,更为灵活的影响染色质 的结构与功能。所以有人称这些能被专识别的修 饰信息为组蛋白密码。
• 各种修饰间也存在着相互的关联。
整理课件
Ubiquitin ligases and deubiquitinating enzymes responsible for monoubiquitination of histones H2A and H2B
甲基化、乙酰化、磷酸化、泛素化等
整理课件
The core histones share a common structural fold
20
整理课件
组蛋白的修饰 （Histone modification）
21
现代分子生物学-第二章 染色体与DNA
甲基化可发生在组蛋白的赖氨酸和精氨酸残基上： 赖氨酸残基能够发生单、双、三甲基化； 精氨酸残基能够单、双甲基化）；
这些不同程度的甲基化极大地增加了组蛋白修饰和调节基因表 达的复杂性。
组蛋白精氨酸甲基化是一种相对动态的标记： 精氨酸甲基化与基因激活相关，而H3和H4精氨酸的 甲基化丢失与基因沉默相关。
组蛋白乙酰化结合其他组蛋白修饰（甲基化，磷酸 化、泛素化）形成组蛋白密码影响基因的转录。
组蛋白的可修饰性总结
2） 非组蛋白（non-Histone Protein,NHP）
染色体上还存在大量的非组蛋白。包括酶类，如RNA聚合酶 及与细胞分裂有关的收缩蛋白、骨架蛋白、核孔复合物蛋 自以及肌动蛋白、肌球蛋白、微管蛋白、原肌蛋白等，可 能是染色质的结构成分。
第二章 染色体与DNA
内容提要： 染色体与染色质 染色体的结构和组成（原核生物 、 真核生物） 核小体 DNA的结构 原核生物和真核生物基因组结构特点比较
第一节 染色体（Chromosome)
（一）染色体与染色质
染色体（chromosome）是细胞核中载有遗传信息（基因）的 物质，在显微镜下呈丝状或棒状，主要由脱氧核糖核酸和蛋白 质组成，在细胞发生有丝分裂时期容易被碱性染料（例如龙胆 紫和醋酸洋红）着色，因此而得名。
粒附近，由6-100个碱基组成，在DNA链上串联重复成千
上万次，不转录，可能与染色体的稳定性有关。（基因组占
比10-60%）
光 吸 收 （
A260cm ）
1.700（主体带） 1.692（Ⅰ）：卫星带Ⅰ
1.688（Ⅱ）：卫星带Ⅱ 1.671（Ⅲ）：卫星带Ⅲ
卫星带碱基序列
Ⅰ ACAAACT ACAAACT etc. Ⅱ ATAAACT ATAAACT etc. Ⅲ ACAAATT ACAAATT etc.
这些不同程度的甲基化极大地增加了组蛋白修饰和调节基因表 达的复杂性。
组蛋白精氨酸甲基化是一种相对动态的标记： 精氨酸甲基化与基因激活相关，而H3和H4精氨酸的 甲基化丢失与基因沉默相关。
组蛋白乙酰化结合其他组蛋白修饰（甲基化，磷酸 化、泛素化）形成组蛋白密码影响基因的转录。
组蛋白的可修饰性总结
2） 非组蛋白（non-Histone Protein,NHP）
染色体上还存在大量的非组蛋白。包括酶类，如RNA聚合酶 及与细胞分裂有关的收缩蛋白、骨架蛋白、核孔复合物蛋 自以及肌动蛋白、肌球蛋白、微管蛋白、原肌蛋白等，可 能是染色质的结构成分。
第二章 染色体与DNA
内容提要： 染色体与染色质 染色体的结构和组成（原核生物 、 真核生物） 核小体 DNA的结构 原核生物和真核生物基因组结构特点比较
第一节 染色体（Chromosome)
（一）染色体与染色质
染色体（chromosome）是细胞核中载有遗传信息（基因）的 物质，在显微镜下呈丝状或棒状，主要由脱氧核糖核酸和蛋白 质组成，在细胞发生有丝分裂时期容易被碱性染料（例如龙胆 紫和醋酸洋红）着色，因此而得名。
粒附近，由6-100个碱基组成，在DNA链上串联重复成千
上万次，不转录，可能与染色体的稳定性有关。（基因组占
比10-60%）
光 吸 收 （
A260cm ）
1.700（主体带） 1.692（Ⅰ）：卫星带Ⅰ
1.688（Ⅱ）：卫星带Ⅱ 1.671（Ⅲ）：卫星带Ⅲ
卫星带碱基序列
Ⅰ ACAAACT ACAAACT etc. Ⅱ ATAAACT ATAAACT etc. Ⅲ ACAAATT ACAAATT etc.
分子生物学第2章染色体和DNA
• 1、DNA分子是由两条反向平行（两条链的5’和3’的方向相 反）的脱氧核苷酸长链盘绕而成的，形成双螺旋模型（从 一端看过去是以顺时针方向旋转）。
• 2、双螺旋的直径是2nm；螺距为3.4nm；上下相邻碱基的 垂直距离0.34nm，交角为36度.；每个螺旋有10个碱基对； 双螺旋有大沟和小沟的存在；
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。
2、Z-DNA
Wang和Rich等在研究人工 合成的d（CGCGCG） 单晶的X-射线衍射图谱时， 发现这种六聚体的构象不 同于B-构象。
它是左手双螺旋，在主链 中各个磷酸根呈锯齿 （Zigzag）状排列，因 此称Z-构象。
Z-构象中的重复单位是二核苷酸而不是单核苷 酸；而且Z－DNA只有一个螺旋沟，它相当于 B构象中的小沟，它狭而深，大沟则不复存在。
就是指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。
核苷酸序列对DNA高级结构的形成有很大影响。 例如：B-DNA中多聚（G-C）区易出现左手螺 旋DNA（Z-DNA）；反向重复的DNA片段易出 现发卡式结构等 。
三、DNA的双螺旋模型（二级结构）
DNA不仅具有严格的化学组成，还具有特殊的高级结 构，它主要以有规则的双螺旋形式存在，其基本特点是：
DNA中存在：A、T、G、C； RNA中存在：A、U、G、C。
• 2、双螺旋的直径是2nm；螺距为3.4nm；上下相邻碱基的 垂直距离0.34nm，交角为36度.；每个螺旋有10个碱基对； 双螺旋有大沟和小沟的存在；
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。
2、Z-DNA
Wang和Rich等在研究人工 合成的d（CGCGCG） 单晶的X-射线衍射图谱时， 发现这种六聚体的构象不 同于B-构象。
它是左手双螺旋，在主链 中各个磷酸根呈锯齿 （Zigzag）状排列，因 此称Z-构象。
Z-构象中的重复单位是二核苷酸而不是单核苷 酸；而且Z－DNA只有一个螺旋沟，它相当于 B构象中的小沟，它狭而深，大沟则不复存在。
就是指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。
核苷酸序列对DNA高级结构的形成有很大影响。 例如：B-DNA中多聚（G-C）区易出现左手螺 旋DNA（Z-DNA）；反向重复的DNA片段易出 现发卡式结构等 。
三、DNA的双螺旋模型（二级结构）
DNA不仅具有严格的化学组成，还具有特殊的高级结 构，它主要以有规则的双螺旋形式存在，其基本特点是：
DNA中存在：A、T、G、C； RNA中存在：A、U、G、C。
大学分子生物学课件第二章染色体与DNA
疾病，如唐氏综合征、威廉姆斯综合征等。
染色体异常与癌症
02
染色体异常可以导致癌症的发生，如染色体易位、基因扩增等
。
染色体异常与发育异常
03
染色体异常可能导致发育异常，如智力低下、生长发育迟缓等
。
染色体异常的检测方法
遗传咨询
通过了解家族病史和个体情况，评估染色体异常 的风险。
细胞遗传学检测
通过观察染色体的数目和结构，检测染色体异常 。
染色体形态
染色体的形态在不同细胞分裂时期有 所不同，如间期呈细丝状，分裂期呈 短棒状或X形。
不同生物的细胞中染色体数目不同， 人类细胞中有23对染色体，共46条。
染色体的组成
DNA
染色体主要由DNA构成 ，DNA是遗传信息的载 体，决定了染色体的基 本遗传特征。
蛋白质
染色体中还含有蛋白质 ，这些蛋白质与DNA结 合形成染色质纤维，对 染色体的结构和稳定性 起着重要作用。
。
基因突变和染色体变异都可能 导致遗传性疾病的发生，影响 生物体的生长发育和功能。
基因突变和染色体变异在分子 生物学、遗传学和医学领域具 有重要的研究意义和应用价值
。
05
CATALOGUE
染色体与疾病
染色体异常与疾病的关系
染色体异常可能导致遗传性疾病
01
染色体异常，如染色体数目异常或结构异常，可能导致遗传性
染色体是细胞核内的 重要结构，参与细胞 分裂和遗传物质的复 制和分配。
一个染色体由一个或 多个基因组成，基因 在染色体上呈线性排 列。
基因突变与染色体变异的关系
01
02
03
04
基因突变是指基因内部DNA 序列的改变，包括碱基对的替
DNA与染色体的结构
第一节
DNA结构的多态性与动态性
• 像研究蛋白质的结构一样，核酸的结构 有一级、二级、三级结构之分。核酸的 一级结构是指多核苷酸链中核苷酸的排 列顺序。二级结构是指在核酸中由部分 或所有核苷酸残基所形成的任何有规律 的稳定的空间结构。三级结构则是指具 有二级结构的核酸所形成的更复杂的折 叠状态。
一 、DNA一级结构 四种脱氧单核苷酸（dAMP、dGMP、dCMP、 dTMP）是DNA的基本组成单位，它们按照 一定的方式、数量和排列顺序而形成的 多核苷酸链即为DNA的一级结构。具体来 说就是一个脱氧核苷酸的C3′羟基与另 一脱氧核苷酸的C5′磷酸基以3′, 5′磷酸二酯键相连，形成戊糖-磷酸骨架， 碱基在内侧。这样，核酸大分子或多核 苷酸链有两个末端，一末端有一个5′位 的
以及Mg2+等阳离子化合物结合所形成的离子 键，从而抵消负电荷之间的排斥作用。 DNA是遗传信息的载体，它的核苷酸序列不 仅编码各种蛋白质，而且也与基因表达 的调控有关，这主要是通过其与一些蛋 白质因子间的相互识别和结合来实现的。 目前认为发生这一过程的部位主要是大 沟，它较之小沟能够携带更多的形成氢 键的信息（图2-4）。图中的圆圈代表螺 旋的截面，大于180º 的一侧表示大沟，
重复序列长度不同，可分为小卫星DNA （minisatelletite DNA）和微卫星DNA （microsatelletite DNA）。相近种属 的高度重复序列存在相似性，不同种属 具有种属特异性。高度重复序列可能参 与DNA复制及基因表达的调控，小卫星 DNA和微卫星DNA常作为一种分子遗传标 记。
磷酸基叫5′端，另一末端则为未结合的 3′-OH基叫3′端（图2-1A）。 在书写时习惯上把5′端放在左边， 3′端放在右边，即按5′→3′方向书写。 多用缩写式如 5′pACGT3′或pACGT、 dACGT或5′dACGT3′、ACGT或 5′pACGT3′表示脱氧多核苷酸的结构。 多核苷酸链的几种表示方法，如右所示 （图2-1B、C）。
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上一节回顾
Simplified view of information flow involving DNA,RNA,and proteins within cells.
遗传信息传递的中心法则
1
转录
1954年crick
复制
DNA
转录
RNA
翻译
蛋白质
生理功能
70-80年代
2
复制
DNA
?
RNA
反馈
蛋白质
原核生物DNA的主要特征
• 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的； • 整个染色体DNA几乎全部由功能基因与调控 序列所组成； • 几乎每个基因序列都与它所编码的蛋白质 序列呈线性对应状态。 • 不少原核生物具有质粒DNA（教材未提）， 而且通常起到重要的生理功能
同类生物不同种属 之间DNA含量变化很 大：
比如同样是两栖动 物，能够相差100倍
生物所需要的编码DNA的最低含量（逐渐升高）
• 从生物由地等 到高等的进化 地位来看，其 所需要的最少 的编码DNA的 含量，反应在 C值上是逐步 升高的。 • 但真实的C值 并非如此，某 些低等生物的 C值比高等生 物还要高
选择：一条染色体就是（ A √1， B2， C 3， ）条DNA分子 D4
2.1.2真核生物染色体的组成
{ DNA 染色体
蛋白质
{
}核小体
组蛋白： H1、H2A、H2B、 H3、H4 非组蛋白
• 少量的RNA：是指那些尚未完成转录仍与 模板DNA结合在一起的RNA，含量不到DNA 的10%
1、组蛋白
的现象。
染色质和核小体(nucleosome)
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。
Nucleosome、chromosome、genome 中科院2002年硕士学位研究生入学分子遗传 学试题
核小体的结构
• 电镜下的染色质 • 显示了核小体的形态
2、核小体的结构
核心颗粒、连接区DNA
核小体是染色质的基本结 构单位。由200个(160240)左右碱基对的DNA和 五种组蛋白结合而成。其 中四种组蛋白(H2A、H2B、 H3、H4)各2 分子组成八 聚体的小圆盘，146个碱 基对的DNA在小圆盘外面 绕1 3/4圈。每一分子的 H1与DNA结合, 锁住核小 体DNA的进出口, 起稳定 核小体结构的作用。两相 邻核小体之间以连接 DNA(linker DNA)相连(图 11-24), 连接DNA的长度 变化不等, 因不同的种属 和组织而异, 但通常是60 个碱基对
行的细胞分裂方式；而两性性细胞受精结
合(细胞融合)产生的合子是后代个体的起
始点。
• 减数分裂不仅是生物有性繁殖必不可少的
环节之一，也具有极为重要的遗传学意义。
• 保证了亲代与子代之间染色体数目的恒定性。
–双亲性母细胞(2n)经过减数分裂产生性细 胞(n)，实现了染色体数目的减半； –雌雄性细胞融合产生的合子(及其所发育形 成的后代个体)就具有该物种固有的染色体 数目(2n)，保持了物种的相对稳定。子代 的性状遗传和发育得以正常进行。
组蛋白的一般特性： ■1 进化上的保守性 保守程度：H1 H2A、H2B
H3 、H4
上海生化所分子遗传学1998年试题：是非题
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（ ）
■2 无组织特异性 ■3 肽链氨基酸分布的不对称性 ■4 H5组蛋白的特殊性：富含赖氨酸 （24%）
Tm )
变性过程紫外线吸收值增加的中点称为融解温
影响因素：G+C含量，pH值，离子强度，尿素，
PCR引物设计 退火温度
DNA溶解温度与DNA中的GC含量极其 相关
■复性（Renaturation)
热变性的DNA缓慢冷却，单链恢复成双链。
■减色效应（Hypochromatic effect)
随着DNA的复性， 260nm紫外线吸收值降低
真核生物基因组DNA
C值反常现象（C-value paradox) C值矛盾 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值矛盾表现在哪两个方面？ 产生C值矛盾的本质原因是什么？
• ④具有多样性和异质性； • ⑤具有多种功能，如帮助DNA分子折叠， 以形成不同的结构域，从而有利于DNA的 复制和基因的转录，协助启动DNA复制， 控制基因转录，调节基因表达。 • 分子量小，高泳动率
原核生物 (prokar yote)的 染色体
类核体解开之 后的结构：紧 密的脚手架结 构，而不是松 散的丝状结构
• 为生物的变异提供了重要的物质基础。
–减数分裂中期 I，二价体的两个成员的 排列方向是随机的，所以后期 I 分别来 自双亲的两条同源染色体随机分向两极， 因而所产生的性细胞就可能会有2n种非 同源染色体的组合形式(染色体重组， recombination of chromosome)。
• 为生物的变异提供了重要的物质基础。 –另一方面，非姊妹染色单体间的交叉 导致同源染色体间的片段交换 (exchange of segment)，使子细胞的 遗传组成更加多样化，为生物变异提供 更为重要的物质基础(染色体片断重组， recombination of segment)。同时这 也是连锁遗传规律及基因连锁分析的基 础。
为什么染色体如此重要？
• 是因为DNA，基因？ • 问题讨论： 染色体与基因与DNA之间的关系？ • 表2-1？
染色体与染色质
• 染色质(chromatin)是存在于真核生物间期 细胞核内的一种易被碱性染料着色的无定 形物质，是伸展开的DNA蛋白质纤维，每一 条染色体是由一个线性的、完整的、双螺 旋的DNA分子，加上围绕其中的组蛋白和非 组蛋白所组成的，是细胞分裂间期遗传物 质的存在形式。
核小体究竟 含有几个组 蛋白分子？
1、核小体是由H2A、H2B、H3、H4各两个分子生 成的八聚体和由大约200bp DNA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，用核酸酶水解核小体后产 生只含146bp核心颗粒，包括组蛋白八聚体及与其 结合的146bpDNA，该序列绕在核心外面形成1.75 圈。每圈约80bp
• 特定时期的特殊形式
• 染色体这一概念除指真核生物细胞分 裂中期具有一定形态特征的染色质外， 现在已扩大为包括原核生物及细胞器 在内的基因载体的总称。大部分原核 生物的染色体形态比较简单，它只是 一条裸露的或与少数蛋白质结合的DNA 或RNA双链或单链分子
• 染色体在复制之后．含有纵向并列的 两条染色单体(chromatids)，由着丝 粒(centromere)联在一起(图)。每一 染色单体的骨架是一条连续的DNA分子， 一般认为细胞分裂中期时看到的染色 单体就是由一条DNA蛋白质纤丝重复折 叠而成的。
2、DNA特性
1) 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。
■融解温度（Melting temperature 度。 生理条件下为85-95℃ 甲跣胺等
它是由最基本的单位—核小体(nucleosome)成串排列而成的 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
• 染色体(chromosome)则是染色质在细胞 分裂过程中经过紧密缠绕、折叠、凝缩、 精巧包装而成的具有固定形态的遗传物质 存在形式，是高度螺旋化的DNA蛋白质纤 维。
6 组蛋白的可修饰性
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。
修饰作用共同的特点，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
第2章----遗传物质—染色体与DNA---郜刚------山西师范大学生命科学学院
第二章 染色体与DNA
Summary of Avery, Macleod, and McCarty's experiment.which demonstrated that DNA is the transforming principle.
低等生物----------------高等生物（逐渐进化）
简述DNA的C值以及C值矛盾（C Value paradox）. 中科院上海生化所 08 年 上海第二军医大： C值矛盾
的序列可分为3种类型 page25
• 单一序列（主要为基因编码序列，一个或 几个拷贝，比例少于5％） • 中度重复序列（101-5），分为短散的重复序 列（一般少于500 bp）和长散的重复序列 （一般多于1000 bp），与基因选择性表达 的调控有关；
生理功能
tRNA和rRNA
now
转录
3
复制
DNA?RNA来自翻译 蛋白质生理功能
反馈
micro RNAs 小RNA
非编码RNA
2.1 染色体与减数分裂
人类基因组染色体
线粒体基因组
（一）细胞周期简单回顾
• 图 真核生物细胞周期示意图
• Centromere locations and designations chromosomes based on centromere location.