1 染色质结构与 DNA复制

高一dna知识点总结一、DNA的结构和组成1. DNA的化学结构DNA分子是由若干个核苷酸单元通过磷酸二酯键连接而成的长链。

每个核苷酸单元由一个含氮碱基、一个脱氧核糖和一个磷酸基团组成。

四种碱基分别是腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胸腺嘧啶（T）和胞嘧啶（C）。

DNA的磷酸基团连接在脱氧核糖的3'和5'位，形成链状结构。

2. DNA的双螺旋结构DNA分子的双螺旋结构是由两条互相缠绕的链组成的。

其中，两条链是以反平行方式排列的，即一个链的5'末端对应另一个链的3'末端。

两条链之间通过氢键相互连接。

DNA的碱基配对规则是A与T之间有两条氢键连接，G与C之间有三条氢键连接，这种配对方式决定了DNA的结构和信息传递方式。

3. DNA的组成DNA分子的组成是由多个核苷酸单元组成的长链。

生物体内的DNA是以染色体的形式存在的，每个染色体上都包含着大量的DNA分子。

DNA还可以进一步组装成染色质的结构，参与到细胞分裂、遗传信息的传递和表达等生命活动中。

二、DNA的复制1. DNA的复制过程DNA的复制是指在细胞分裂的时候，DNA分子能够通过复制过程生成完全相同的两条新的DNA分子。

复制过程主要分为解旋、复制和连接三个阶段。

首先，DNA双螺旋结构被解开形成两条互相分离的单条链。

然后，在每条单链上，酶类和辅助蛋白协同作用，复制出一条新的链。

最后，两条新的DNA分子与原有的DNA分子连接，形成两个完全一样的DNA分子。

2. 半保留复制DNA的复制过程是半保留的，即每一条新的DNA分子都包含有一个原有DNA分子的链和一个新合成的链。

这是因为每个核苷酸单元都只有一个可以提供能量的磷酸基团，因此在复制过程中只有一条链可以持续生长，另一条链只能以碎片的方式进行合成。

三、DNA的转录和翻译1. DNA的转录过程DNA的转录是指DNA分子中的遗传信息被转录成RNA分子的过程。

转录过程分为启动、延伸和终止三个阶段。

DNA的复制过程DNA是构成所有生物遗传信息的分子，其复制是生物体进行细胞分裂和繁殖的基础过程。

本文将介绍DNA的复制过程，从DNA的结构到复制的机制，着重阐述螺旋分解、复制酶的作用以及DNA合成等关键步骤。

一、DNA的结构DNA是由核苷酸单元组成的双螺旋链状分子。

每个核苷酸单元包含一个糖分子、一个碱基和一个磷酸基团。

DNA的两条链以氢键结合的方式相互缠绕形成双螺旋结构，其中腺嘌呤（A）与胸腺嘧啶（T）之间形成两个氢键，鸟嘌呤（G）与胞嘧啶（C）之间形成三个氢键。

二、复制酶的作用DNA的复制是由特定酶催化的。

最重要的复制酶是DNA聚合酶，它能够在复制过程中合成新的DNA链。

DNA聚合酶通过与模板链结合，并根据碱基配对的规则将适当的核苷酸加到新合成链上。

此外，还有DNA旋转酶和DNA稳定酶等协助复制过程的酶类。

三、复制的起点复制过程从DNA的一个特定起点开始，该起点被称为复制起点。

复制起点是由一些特殊的碱基序列组成，这些序列能够被特定的蛋白质结合并启动复制过程。

一旦复制起点被识别，复制酶和其他辅助酶将会被招募到起点处。

四、螺旋分解与单链合成复制过程的第一步是螺旋分解。

由于DNA的双链结构紧密缠绕，必须通过螺旋分解将其解开，形成两个单链。

这一步骤由DNA旋转酶完成，它能够在DNA链上产生局部的旋转，使螺旋解开。

接下来是单链合成。

在复制起点处，DNA聚合酶结合到模板链上，并沿着模板链向两个方向进行复制。

在每个新合成链的起始端，形成一个RNA引物，以便DNA聚合酶能够开始DNA的链合成过程。

然后，DNA聚合酶从引物的末端开始向3'方向添加核苷酸，与模板链上的碱基进行配对，并逐渐延长新合成链。

五、合成的连续性与不连续性DNA的复制过程有两种模式：连续复制和不连续复制。

在连续复制中，新合成链的合成是连续进行的，形成一个完整的链。

而在不连续复制中，由于DNA的螺旋性质，新合成链无法直接连续合成。

因此，新合成链以小片段的形式合成，这些片段被称为Okazaki片段。

生物体内染色质结构与基因表达调控关系分析染色质是存在于细胞核内的一种复杂的DNA蛋白质组合体，它在细胞的生物过程中起着重要的作用。

染色质的结构形态与基因的表达调控关系密切相关。

本文将深入探讨生物体内染色质结构与基因表达调控之间的关系。

首先，我们需要了解染色质的基本结构。

染色质主要由DNA、核小体和非组蛋白组成。

DNA是遗传物质，负责传递遗传信息。

核小体是由蛋白质组成的颗粒状结构，其中包裹着DNA。

非组蛋白则是连接核小体的“线”状蛋白质。

这种复杂的结构使得染色质在细胞核内的组织和紧密度维持得以实现。

染色质的结构和调控对基因的表达起着重要的作用。

染色质可以分为两种不同的状态：紧缩的异染色质和展开的顺染色质。

在染色质紧缩状态下，DNA的可读性受到限制，因此基因的表达被抑制。

相反，在染色质展开的状态下，DNA更容易被转录机器读取，从而促进基因的表达。

在染色质结构的调控中，组蛋白修饰是一个关键环节。

组蛋白是染色质中的一类非组蛋白，在染色质的整合和调控中发挥重要作用。

组蛋白修饰包括翻译后修饰，如甲基化、乙酰化和磷酸化等。

这些修饰可以影响染色质的结构和紧密度，从而对基因的表达进行调控。

甲基化是最为常见的组蛋白修饰。

它通过在DNA分子中加入甲基基团来影响染色质的结构和紧密度。

在一些区域，DNA甲基化可以抑制基因的表达，这些区域被称为甲基化岛。

而在其他区域，DNA的无甲基状态可以促进基因的表达。

这种通过DNA甲基化调控基因表达的机制被称为表观遗传。

乙酰化是另一种常见的组蛋白修饰方式。

乙酰化是指在组蛋白上加入乙酰基团，从而使染色质更加松散。

这种松散的染色质结构有利于基因表达。

乙酰化主要发生在组蛋白的N末端。

当组蛋白通过乙酰化而变得松散时，转录因子可以更容易地进入染色质并与DNA结合，从而启动基因的转录。

除了组蛋白修饰之外，染色质重塑也是基因表达调控的重要机制。

染色质重塑是指通过改变染色质的结构和紧密度来调节基因表达。

第二章染色体的形态和结构第一节原核细胞和真核细胞一.原核生物和真核生物的概念真核生物的遗传物质集中在有核膜包围的细胞核中，并与特定的蛋白质相结合，经过一定的等级结构形成染色体。

原核生物的遗传物质只以裸露的核酸分子方式存在，虽与少量的蛋白质结合，但是没有真核生物染色体那样的等级结构。

习惯上，原核生物的核酸分子也称为染色体。

二、原核细胞与真核细胞的区别在生物界中，从细胞结构来看，可分为两大类：1．为真核体。

真核体包括：高等动植物、原生动物、真菌，以及一些藻类。

2．为原核体。

原核体包括：细菌、病毒以及蓝藻等。

两细胞系的区别如下：①一个典型的真核细胞体积（10um）比一个原核细胞体积（1-10um）大约十几倍甚至上万倍，因此在化学组分的总量上不同，真核细胞总量远远高于原核细胞总量。

②在真核细胞中，有一个由核膜所包围的细胞核。

在核中含有由DNA、蛋白质、RNA组成的多条染色体③原核体的染色体具有单个的DNA或RNA分子并在不同的有机体中表现不同。

④原核体细胞DNA的总量比真核体细胞的DNA总量少得多。

但是就单个DNA分子长度与该细胞大小相比却长得多。

⑤在遗传物质的交换与重组方面，真核生物通过雌雄配子融合形成合子并通过细胞分裂来完成遗传物质的交换与重组，而原核生物只是通过质粒介导来实现单向的遗传物质的交换。

⑥原核细胞mRNA的合成在许多重要方面不同于真核细胞。

⑦原核细胞mRNA常常在它的翻译刚开始之后，就开始从5’---端开始降解，即使它的合成还没有完成。

⑧细胞分裂方式不同，在原核细胞周期中，DNA复制后，紧接着便是细胞分裂，而真核细胞的细胞周期可分为几个不同的时期。

⑨由于原核细胞无溶菌体，因此不能通过吞噬和胞饮作用来进行异物的消化作用，原核细胞的电子传递部位在细胞膜，而真核细胞的电子传递部位在线粒体膜。

上述差异只是原核细胞与真核细胞在细胞水平上的差异，在分子上水平，原核细胞与真核细胞还具有明显的不同，如基因的序列组织、遗传物质的复制以及基因结构、表达方式、产物修饰、调控等方面均各有特点。

第19讲DNA的结构、复制与基因的结构课标要求概述DNA分子是由四种脱氧核苷酸构成的,通常由两条碱基互补配对的反向平行长链形成双螺旋结构,碱基的排列顺序代表遗传信息；概述DNA 分子通过半保留方式进行复制。

考点一DNA分子的结构必备知识整合1.DNA双螺旋结构1）DNA双螺旋结构模型构建者:沃森和克里克。

2）DNA双螺旋结构的特点①DNA由两条单链组成，这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。

DNA的一条链具有两个末端，一端有一个游离的磷酸基团，称作5′−端，另一端有一个羟基(—OH)，称作3′−端，DNA两条单链走向相反，一条单链是从5′−端到3′−端的，另一条单链是从3′−端到5′−端的。

②DNA中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；碱基排列在内侧。

③两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，并且碱基配对具有一定规律：A（腺嘌呤）一定与T（胸腺嘧啶）配对，G（鸟嘌呤）一定与C（胞嘧啶）配对。

碱基之间的这种一一对应的关系，叫作碱基互补配对原则。

提醒①氢键的形成不需要酶，而断裂需解旋酶或加热处理。

②除双链DNA 末端的两个脱氧核糖外，其余每个脱氧核糖都连接着2个磷酸。

每个双链DNA 片段中，游离的磷酸基团有2个，而环状DNA不存在游离的磷酸基团。

2.DNA分子的特性1）相对稳定性：DNA分子中磷酸和脱氧核糖交替连接的方式不变，两条链间碱基互补配对的方式不变。

2）多样性：不同的DNA分子中脱氧核苷酸的数目不同，排列顺序多种多样。

若某DNA分子中有n个碱基对，则排列顺序有4n种。

3）特异性：每种DNA分子都有区别于其他DNA的特定的碱基对排列顺序，代表了特定的遗传信息。

教材基础诊断1. 沃森和克里克以威尔金斯和富兰克林提供的DNA衍射图谱的有关数据为基础,推算出DNA分子呈螺旋结构。

（必2 P48、49思考·讨论）( √ )2. 沃森和克里克提出腺嘌呤的量等于胸腺嘧啶的量;鸟嘌呤的量等于胞嘧啶的量。

着丝粒（centromere）是染色体上染色很淡的缢缩区，由一条染色体所复制的两个染色单体在此部位相联系。

含有大量的异染色质和高度重复的DNA序列。

包括3种不同的结构域：1. 着丝点结构域（kinetochore domain）：纺锤丝附着的位点；2.中央结构域（central domain）：这是着丝粒区的主体，由富含高度重复序列的DNA构成；3. 配对结构域（pairing domain）：这是复制以后的姊妹染色单体相互连接的位点。

着丝粒的这三种结构域具有不同的功能，但它们并不独立发挥作用。

正是3种结构域的整合功能，才能确保有丝分裂过程中染色体的有序分离。

发芽酵母(Saccharomyces cerevisiae)的着丝粒由125bp左右的特异DNA序列构成，其它模式生物包括裂解酵母(Schizosaccharomyces pombe)、果蝇(Drosophila melanogaster) 以及人类，它们的着丝粒均由高度重复的DNA序列构成、但序列均不同。

染色体着丝粒中与纺锤丝相连接的实际位置，微管蛋白的聚合中心，由蛋白质所组成。

与着丝粒的关系：着丝粒是动粒的附着位置，动粒是着丝粒是否活跃的关键。

每条染色体上有两个着丝点，位于着丝粒的两侧，各指向一极。

功能：姊妹染色单体的结合点着丝点的组装点纺锤丝的附着点着丝粒的功能高度保守在染色体配对及维系生物体遗传信息稳定传递中起作重要作用。

组成（DNA-蛋白质复合体）：着丝粒DNA：不同的生物中具有特异性，着丝粒蛋白：在真核生物中是保守的。

水稻着丝粒DNA的组成：CentO:155-bp重复序列，CRR:着丝粒特异的逆转座子。

在活性着丝粒中，着丝粒特异组蛋白H3（CENH3）取代了核小体组蛋白八聚体中的组蛋白H3, 形成含CENH3的核小体。

因此，CENH3是真核生物内着丝粒的根本特征, 是功能着丝粒的共同基础, 可作为功能着丝粒染色质的识别标记。

→着丝粒分裂：正常分裂（纵向分裂），横分裂或错分裂(misdivision)。

表观遗传学的分子机制及其应用表观遗传学是指一种通过改变染色体上基因表达的调节机制，来影响细胞和生物特征的一种遗传变异方式。

表观遗传学是一种研究基因表达和染色质结构之间相互作用的领域，近年来受到了广泛的关注。

表观遗传学不同于传统的遗传学，传统遗传学主要研究基因的转录和遗传信息的传递，而表观遗传学则主要关注基因表达的调节和细胞命运的决定。

本文将介绍表观遗传学的分子机制及其应用。

第一部分：表观遗传学的分子机制表观遗传学的核心是基因表达的调控。

基因调控通过转录因子与DNA特定序列结合，使基因表达产生变化。

但是细胞在生命过程中还有另一个层次的基因表达调控机制，这就是表观遗传学。

表观遗传学指的是一种通过改变基因表达调节机制的变异方式，这种变异方式是不会改变DNA序列的。

它可以通过改变DNA组装状态，或者直接改变转录因子和染色质结构之间的相互作用，来影响基因表达。

表观遗传调控的主要分子机制有三种：1.染色质修饰染色质修饰是表观遗传学中最重要的分子机制之一。

染色质修饰主要包括DNA甲基化和蛋白质修饰。

DNA甲基化是指通过甲基化酶将DNA上的甲基羟基化，造成DNA序列的改变，从而影响基因表达。

蛋白质修饰是指为蛋白质加上如磷酸化、甲基化等化学基团，从而改变蛋白质的结构和功能。

这些修饰可以直接改变染色体的结构，影响基因转录的进程。

2.非编码RNA除了DNA和蛋白质之外，还有一类非编码RNA，在表观遗传学中起着重要的作用。

非编码RNA是指没有编码蛋白质的RNA分子，它们通过调控DNA和RNA的交互作用，影响基因表达调控。

非编码RNA可以与蛋白质或DNA直接作用，从而影响基因表达的各个环节。

3.组蛋白替换组蛋白替换是形成涉及基因表达调节的组蛋白复合物的一个过程。

其实也可以称之为组蛋白变形，因为它涉及细胞的一个物理形态的调整。

组蛋白是染色体的主要蛋白质成分，它参与染色质的组装和DNA复制。

组蛋白替换是指通过染色体去甲基化、达成DNA的结构变化等方式来影响基因表达。

染色质的结构域染色质是存在于细胞核中的一种复杂的蛋白质-DNA复合体。

它在细胞的遗传信息传递、基因表达和染色体结构的维持中扮演着重要的角色。

染色质的结构域是指在染色质上具有特定功能和结构的区域，它们在维持染色质的整体结构和功能方面起着关键作用。

本文将介绍染色质的几个重要结构域，包括核小体、染色质环、顶体和异染色质。

1. 核小体核小体是染色质的基本单位，由DNA和多种蛋白质组成。

每个核小体大约由146对碱基的DNA绕绕在一个八聚体的核小体组蛋白核心上形成，核小体组蛋白由H2A、H2B、H3和H4四种互补的组蛋白亚基组成。

核小体通过DNA上的连接片段（linker DNA）相互连接，形成一个线性排列的结构。

核小体的主要功能是将长的DNA分子紧密地组织起来，使得染色质能够在细胞核中有效地储存和传递遗传信息。

2. 染色质环染色质环是染色质的另一种结构形态，它是核小体的高级组织形式。

染色质环是由多个核小体依次排列形成的，相邻的核小体之间通过连接片段相连。

染色质环的形成和稳定受到多种蛋白质的调控。

染色质环的形成使得染色质更加紧密地组织在一起，有利于细胞核内遗传信息的传递和基因表达的调控。

3. 顶体顶体是染色质的一个特殊结构域，它由DNA和一种叫做顶酶的酶类蛋白质组成。

顶体的主要功能是解决染色质的超螺旋问题。

DNA 在染色质中常常会出现过度缠绕的情况，顶体能够通过切割DNA 链条和重新连接来解决这个问题，使得染色质能够更好地进行复制、转录和修复等生物学过程。

4. 异染色质异染色质是染色质的一种特殊状态，它与基因的表达和染色质结构的调控密切相关。

异染色质通常是指在染色质上存在的一些特殊的化学修饰和蛋白质结合，这些修饰和结合可以影响基因的表达和染色质的结构。

例如，DNA甲基化是一种常见的染色质修饰方式，它可以抑制基因的转录。

而一些蛋白质如组蛋白去乙酰化酶（HDAC）则能够与染色质结合，使得染色质更加紧密和不易转录。