大学分子生物学经典课件第二章 染色体与DNA

第二章：染色体与DNA－1
一、DNA的一级结构 二、DNA的物理图谱 三、DNA一级结构的测定 四、DNA的双螺旋结构 五、DNA的三股螺旋结构
六、DNA的超螺旋结构 七、核小体与染色体 八、 DNA结构的不均一 性 九、DNA的变性、复性和 分子杂交 十、基因与基因组
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一、DNA的一级结构
• 4种核苷酸的连接及排列顺序 • 四种脱氧核糖核苷酸分别表示为：
这种小峰称卫星DNA。 • G ：C含量相对少所以在离心的上层。
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浮 力 密 度
•
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• DNA指纹分析
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2）中度重复序列： 重复次数在10~104bp之间。 如各种rRNA、tRNA 等基因属于这一类。
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3）单拷贝基因： 基因组中仅出现一次的基因称为单拷贝基因。 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 。
• 核小体：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。
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八、DNA结构的不均一性
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• 分成4组，每一组反应体系中加入4种dNTP和一种 相应的ddNTP，反应后可得到不同长度的以双脱氧 结尾的DNA片段，各DNA片段均只相差一个核苷 酸长度，各组的片段经凝胶电泳分离后，每一片段 的电泳位置不同，从下而上可直接读出DNA序列。
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Sanger法测定DNA序列的原理图示

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

第一节 染色体
4、染色体的重要特征 分子结构相对稳定; 能够自我复制; 能够指导蛋白质的合成，从而
控制整个生命过程; 能够产生可遗传的变异。
第一节 染色体
（一）、原核细胞的染色体 1、位于一个类似“核”的结构—“类核体”上，由 DNA和外裹的稀疏蛋白质组成，其中一部分蛋白与DNA 的折叠有关，另一些则参与DNA复制、重组及转录。
146bpDNA绕在核心外面形成1·75圈，每圈
约8Obp。许多核小体构成了连续的染色质
DNA细丝。
第一节 染色体
（五）染色质和核小体
第二节 DNA的结构
DNA是高分子化合物，其基本单位是脱氧核苷酸。在所有的 DNA分子中，磷酸和脱氧核糖是不变的，而含氮碱基是可变的， 主要有4种：腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)和胸腺嘧啶(T)。 许许多多个脱氧核苷酸经3‘的羟基与5’的核苷三磷酸反应形成 磷酸二酯键聚合而成为DNA链。
沉默子等；
第一节 染色体
（四）真核生物基因组特点
真核基因组中存在大量的DNA多态性。DNA多态性是指DNA序列中发 生变异而导致的个体间核苷酸序列的差异，主要包括单核苷酸多 态性（single nucleotide polymorphism,SNP)和串联重复序列多 态性(tandem repeats polymorphism）两类。
第二章 染色体与DNA
主要内容 染色体 DNA的结构与复制 原核生物和真核生物DNA复制的特点 DNA的修复与转座
第一节 染色体
一、染色体概述
1、染色体的发现—19世纪中叶 在有丝分裂中发现的一种易被碱 性染料染成深色的物质；
2、染色体的组成—DNA和蛋白质
3、染色体的功能—遗传物质的主要载体

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.