分子生物学第二章

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。

A
B
Z
.
.
A-DNA、B-DNA和Z-DNA的一些结构特征
A-DNA B-DNA Z-DNA螺旋来自向右手性 右手性 左手性
每圈螺旋的碱基数
11
10
12
每一碱基对的上升距离 0.255 nm 0.34 nm 0.37 nm
螺距
2.8 nm 3.4 nm 4.5 nm
碱基对的倾斜度
200
60
70
每一碱基对旋转的角度 330
.
☉ 核苷酸（nucleotide acid）
核苷的磷酸酯 脱氧核糖核苷酸 核糖核苷酸
9
1’
γ βα
其中α和β、β和γ之间是高 能磷酸键
dNTP
脱氧核糖核苷三磷酸缩写为dNTP 核糖核苷三磷酸缩写为NTP
.
Ribonucleotides 核苷酸 Deoxynucleotides 脱氧核苷酸
.
二、DNA分子的一级结构 (DNA sequence)
C-G
T-A
* 双螺旋模型参数
· 直径20Å · 螺距为34Å（任一条链
绕轴一周所升降的距离） · 每圈有10个核苷酸
（碱基）
· 两个碱基之间的垂直
距离是3.4Å。螺旋转 角是36度 · 有大沟和小沟 配对碱基并不充满双 螺旋空间，且碱基对 占据的空间不对称
.
Rise 3.4 Å
Pitch 34 Å 10.4 bp/turn
* 可能功能 可能与基因调控区
域的功能和染色体重 组有关
3、 四股螺旋DNA ( tetraplex DNA, Tetrable Helix DNA )
发现
1958. Poly(G) X-ray photograph 碱基形成环状氢键连接结构

1、组蛋白(histone)
真核生物染色体的基本结构蛋白 富含带正电荷的Arg和Lys等碱性氨基酸 碱性蛋白质 可以和酸性的DNA紧密结合（非特异性 结合）；
组蛋白的一般特性：
i) 进化极端保守性:
不同种生物A、H2B变化相对大； ❖ H1变化更大。 ❖ H3、H4可能对稳定真核生物的染色体结构起重要作用。
c．半个核小体核心颗粒的示意模型，一圈DNA超螺旋（73bp）和4种核心组蛋 白分子，每种组蛋白由3 个α螺旋和一个伸展的N-端尾部组成。
N-端尾部有序排列，参与核小体之间的相互作用，以形成螺线管等高级结构。
（五）原核生物和真核生物基因组 结构特点比较
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 ）
❖
Alu家族每个成员的长度约300bp，由于每个
单位长度中有一个限制性内切酶Alu的切点
（AG↓CT）从而将其切成长130和170bp的两段，因
而定名为Alu序列（或Alu家族）。
❖ Alu序列分散在整个人体或其他哺乳动物基因组 中，在间隔DNA、内含子中都发现有Alu序列，平均 每5kb DNA就有一个Alu顺序。已建立的基因组中无 例外地含有Alu顺序。
❖ 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，使其它调控蛋白易
于和染色质相互接触，从而间接影响转录活性。
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
2.非组蛋白
❖ 占组蛋白总量的60％－70％，种类很多，20－ 100种，常见有15－20种；
❖ 在真核生物中C值一般是随生物进化而增 加的，高等生物的C值一般大于低等生物。

②蛋白质基因通常以单拷贝的形式存在。多拷贝 基因或多拷贝序列存在于染色体上常引起非均 等交换 , 结果导致了相同序列之间的基因的缺 失或倒位。 基因序列的倍增虽是经常发生的 (10-4), 可是绝大 多数的倍增并没有给细菌带来选择上的优势 , 因而很快又被淘汰。这样 , 使绝大多数的蛋白 质基因保持单拷贝形式。

类核的结构
E.coli: 4.2×106bp （ 1300 微米）， 闭合环状，约 编 码 3000~4000 个 基因。
生物在进化中选择了经济而又有效的结构形式：
①功能上相关的几个结构基因前后相连，再加上一 个共同的调节基因和一组共同的控制位点，即启 动子和操作子在基因转录时协同动作。细菌基因 表达调控的这样一个完整的单元，称为操纵元。 例：大肠杆菌中半乳糖代谢的 β- 半乳糖苷酶，半乳 糖苷透性酶，半乳糖苷乙酰化酶三个酶的基因z、 y 、 a 与控制位点 o 、 p 以及它们的调不需要转录后加工；而真 核生物基因转录后的绝大部分前提RNA必须经过剪接 过程才能形成成熟的RNA。 原核生物细胞内缺少分隔的功能区域，所有生理生化 反应都在同一细胞质中进行，因而原核生物的基因转 录和翻译是偶联的，边转录边翻译；真核生物细胞的 转录和翻译在时间和空间上都是分离的。
推理过程：


φ×174的DNA数量有限,其基因在排列上更加 体现了经济原则：
(1) φ×174 有11蛋白质基因,但是只转录成3个 mRNA,其中一个从A基因开始,一个从B基因开始, 另一个从D基因开始. (2) φ×174的DNA分子绝大部分用来编码蛋白质, 不翻译出来的部分只占4%(217/5386),其中包括 基因之间的间隔区和一些控制基因表达的序列. (3) φ×174 的基因排列上最显著的特点是有重叠 基因和基因内基因.