1、n 第一节第一节 DNA的结构的结构n 第二节第二节 染色体染色体n 第三节第三节 DNA的复制的复制n 第四节第四节 DNA的复制特点的复制特点n 第五节第五节 DNA的修复的修复n 第六节第六节 DNA的转座的转座第二章第二章 染色体与染色体与DNA遗传物质的本质遗传物质的本质 一、一、DNA携带两类不同的遗传信息携带两类不同的遗传信息 1 1、遗传物质必须具有的特性遗传物质必须具有的特性 DNA DNA的特征的特征 a a、贮存并表达遗传信息、贮存并表达遗传信息 各异的碱基序列储存大量的遗各异的碱基序列储存大量的遗 传信息传信息1kb DNA1kb DNA序列序列4 410001000
2、种遗传信息种遗传信息 b b、能把信息传递给子代、能把信息传递给子代 DNA DNA的复制是其表达和的复制是其表达和传递遗传信息的基础传递遗传信息的基础 c c、物理和化学性质稳定、物理和化学性质稳定 生理状态下物理、化学性质生理状态下物理、化学性质 稳定稳定 d d、具有遗传变化的能力、具有遗传变化的能力 有突变和修复能力，可稳定遗有突变和修复能力，可稳定遗 传是生物进化的基础传是生物进化的基础2、DNADNA携带两种遗传信息携带两种遗传信息 a a、编码蛋白质和、编码蛋白质和RNARNA的信息的信息(编码编码tRNAtRNA、rRNArRNA)6464个三联体密码子个三联体密码子 3 3个
3、终止密码子个终止密码子 编码氨基酸的编码氨基酸的6161个密码子有简并性、通用性个密码子有简并性、通用性 b b、编码基因选择性表达的信息、编码基因选择性表达的信息基因选择性表达基因选择性表达表现在：表现在：细胞周期的不同时相中细胞周期的不同时相中 个体发育不同阶段个体发育不同阶段 不同的器官和组织不同的器官和组织 不同的外界环境下基因的表达与否以及量的不同的外界环境下基因的表达与否以及量的差异差异 *原核生物的结构基因占原核生物的结构基因占GenomeGenome的比例很大的比例很大 x174phage 5386bp x174phage 5386bp 结构基因用去结构基因用去5169bp51
4、69bp 比例达比例达9696*真核生物的结构基因占真核生物的结构基因占GenomeGenome的比例很小的比例很小 哺乳动物中结构基因只占哺乳动物中结构基因只占10101515 其余其余8080以上的以上的DNADNA起什么作用目前还无起什么作用目前还无法精确解释，法精确解释，但可以肯定其中大部分但可以肯定其中大部分DNADNA序列是编码基因选择性表达的遗传信息序列是编码基因选择性表达的遗传信息 所以又称调控序列所以又称调控序列二、二、RNARNA也可作为遗传物质也可作为遗传物质 *RNA病毒病毒 传染媒介是病毒颗粒（病毒基因组传染媒介是病毒颗粒（病毒基因组RNA、蛋白质外壳）、蛋白质外壳）
5、如如:烟草花叶病毒烟草花叶病毒（Tobacco Mosaic Virus，TMV)*类病毒类病毒（viroid）:使高等植物产生疾病的传染性因子使高等植物产生疾病的传染性因子 只由只由RNA组成组成,无蛋白质外壳保护无蛋白质外壳保护,游离的共价闭合环游离的共价闭合环状单链状单链RNA分子分子 三、三、是否存在核酸以外的遗传物质是否存在核酸以外的遗传物质 PrionPrion(proteinaccousproteinaccous infections particle)infections particle)朊病毒蛋白质样的感染因子朊病毒蛋白质样的感染因子羊搔痒病羊搔痒病(scripie)人类库
6、鲁（人类库鲁（kuru）病病 牛海绵状脑炎牛海绵状脑炎(疯牛病疯牛病)均由均由传染性病原蛋白颗粒传染性病原蛋白颗粒引起引起统称统称Prion(朊病毒朊病毒)Prion 复制复制?转录转录?翻译翻译?疾病疾病症状症状发病机理发病机理发现病例发现病例库鲁病（Kuru）共济失调、继发痴呆通过同类相食（人）传染约2600例医源性克雅氏病(iCJD）痴呆，共济失调通过朊病毒污染的HGH，或通过角膜移植约80例家 族 性 克雅氏病同上PrP基因种系突变约100个家族零星发生克雅氏病同上体细胞突变PrPc自发转变为PrPsc？每年发生率约百万分之一克雅氏病新突变体vCJD共济失调，常伴有痴呆牛朊病毒传染？4
7、6例G S 综 合 症（GSS）共济失调，常伴有痴呆PrP基因种系突变约50个家族致死性家族失眠症（FFI）睡眠隔离，接着失眠，痴呆P r P 基 因 种 系 突 变（D178N和M129）9个家族 人类朊病毒疾病、症状及发病机理人类朊病毒疾病、症状及发病机理 致死性中枢神经致死性中枢神经系统的慢性退化系统的慢性退化病理表现：大病理表现：大脑皮层的神经脑皮层的神经原细胞退化、原细胞退化、空泡变性、死空泡变性、死亡、消失，最亡、消失，最终被星状细胞终被星状细胞取代，因而造取代，因而造成海棉状态成海棉状态朊病毒带来了诺贝尔生理朊病毒带来了诺贝尔生理/医学奖医学奖 1997 Stanley B.Pr
8、usiner发现朊病毒是作发现朊病毒是作为老年性痴呆症为老年性痴呆症等疾病的病原并等疾病的病原并能在寄主细胞中能在寄主细胞中繁殖传播繁殖传播第一节第一节 DNA的结构的结构嘧啶嘧啶Pyrimidines嘌呤嘌呤Purines 一、一、碱基、核苷、核苷酸碱基、核苷、核苷酸 碱基碱基Nitrogenous basesUracil(U)核苷（核苷（nucleotide）糖苷键糖苷键Glycosidic bond嘧啶的嘧啶的1 1位位NN原子、嘌呤的原子、嘌呤的9 9位位NN原子原子核糖是戊糖核糖是戊糖 RNA核糖核苷核糖核苷 DNA脱氧核糖核苷脱氧核糖核苷19 核苷酸（核苷酸（nucleotide
9、acid）核苷的磷酸酯核苷的磷酸酯 脱氧核糖核苷酸脱氧核糖核苷酸 核糖核苷酸核糖核苷酸其中其中和和、和和之间是之间是高高能磷酸键能磷酸键dNTP碱基戊糖碱基戊糖核苷核苷 核苷磷酸核苷核苷磷酸核苷酸酸 二、二、DNA分子的一级结构分子的一级结构 (DNA sequence)1 1、多聚核苷酸链多聚核苷酸链 主链是核糖和磷酸主链是核糖和磷酸 侧链为碱基侧链为碱基由由3 3,5,5磷酸二酯键磷酸二酯键连接连接2 2、链的方向：同一个磷酸基链的方向：同一个磷酸基 的的3 3酯键到酯键到5 5酯键的方向酯键的方向 (5(53)5-UCAGGCUA-3 =UCAGGCUA 默认书写顺序默认书写顺序5335
10、三、三、DNA的二级结构的二级结构*1953.1953.WatsosnWatsosn&Crick&Crick 右手右手 B-DNA Double helix ModelB-DNA Double helix Model （一）（一）DNA双螺旋模型的提出（双螺旋模型的提出（double helix model）每一单链具有每一单链具有 5 35 3极性极性 两条单链极性相反两条单链极性相反 反向平行反向平行 两条单链间以氢键两条单链间以氢键连接连接 以中心为轴以中心为轴，向向 右右 盘盘 旋旋 （直径直径2nm2nm）双双 螺螺 旋旋 中中 存存 在在大、小大、小 沟沟 *双螺旋的主链双螺旋的主
11、链磷酸二酯链磷酸二酯链(PhosphodiesterBackbone)C-GT-A 碱基互补碱基互补 直径直径20 *双螺旋模型参数双螺旋模型参数 螺距为螺距为34（任一条链（任一条链 绕轴一周所升降的距离）绕轴一周所升降的距离）每圈有每圈有1010个核苷酸个核苷酸 （碱基）（碱基）有大沟和小沟有大沟和小沟 配对碱基并不充满双配对碱基并不充满双 螺旋空间，且碱基对螺旋空间，且碱基对 占据的空间不对称占据的空间不对称 两个碱基之间的垂直两个碱基之间的垂直 距离是距离是3.43.4。螺旋转。螺旋转 角是角是36度度Pitch 34 Rise3.4 Width 20 Major GrooveMino
12、r Groove10.4 bp/turn 大、小沟的差异大、小沟的差异 大沟中碱基差异容易识别大沟中碱基差异容易识别 ，往往是蛋，往往是蛋白质因子结合特异白质因子结合特异DNADNA序列的位点序列的位点 小沟相对体现的信息较少小沟相对体现的信息较少（二）（二）影响双螺旋结构稳定性的因素影响双螺旋结构稳定性的因素 l 氢键氢键(Hydrogen bond 46(Hydrogen bond 46 kckc/mol)/mol)消除消除DNA单链上磷酸基团间的静电斥力单链上磷酸基团间的静电斥力 弱键弱键,可加热解链可加热解链氢键堆积氢键堆积,有序排列有序排列(线性线性,方向方向)l 磷酸酯键磷酸酯键(
13、phosphoesterphosphoester bond 8090 bond 8090 kckc/mol)mol)l 0.15 mol/L Na0.15 mol/L Na+生理盐条件生理盐条件 强键强键,需酶促解链需酶促解链 *维持稳定性的因素维持稳定性的因素l 碱基堆积力碱基堆积力(非特异性结合力非特异性结合力)(1(1 kckc/mol 0.6kc/mol)/mol 0.6kc/mol)n n 范德华力（范德华力（Van de Van de waalswaals force force）(1.7A/嘌呤环与嘧啶环嘌呤环与嘧啶环 作用半径作用半径)(0.34 nm/碱基对间距碱基对间距)3
14、.4A 疏水作用力疏水作用力(Hydrophobic interaction)不溶于水的非极性分子在水中相互联合不溶于水的非极性分子在水中相互联合,成串结合的趋势力成串结合的趋势力.l 磷酸基团间的静电斥力磷酸基团间的静电斥力l 碱基内能增加碱基内能增加(温度温度),使氢键使氢键因碱基排列有序状态的破坏因碱基排列有序状态的破坏 而减弱而减弱 *不稳定因素不稳定因素（三）双螺旋结构的基本形式（三）双螺旋结构的基本形式 B-DNA B-DNA 资料来自相对湿度为资料来自相对湿度为9292所得到的所得到的DNADNA钠盐纤维钠盐纤维 此外人们还发现了此外人们还发现了A A、C C、D D、E E等右
15、手双螺旋和左手双螺旋等右手双螺旋和左手双螺旋 Z Z构象等形式构象等形式DNADNA结构的多态性：几种不同的结构的多态性：几种不同的DNADNA双螺旋结构以及同双螺旋结构以及同 一种双螺旋结构内参数存在差异的现象一种双螺旋结构内参数存在差异的现象 原因：多核苷酸链的骨架含有许多可转动的单键原因：多核苷酸链的骨架含有许多可转动的单键 磷酸二酯键的两个磷酸二酯键的两个P-OP-O键、糖苷键、戊糖环各个键键、糖苷键、戊糖环各个键ABZHandednessBase InclinationABZ大沟宽大沟宽小沟窄小沟窄小沟窄小沟窄大沟变深大沟变深小沟宽浅小沟宽浅大沟不存在大沟不存在小沟窄而深小沟窄而深左
16、手螺旋左手螺旋左手螺旋是对右手螺旋的一个补充和发展，左手螺旋左手螺旋是对右手螺旋的一个补充和发展，左手螺旋具有调控基因转录的生物活性。具有调控基因转录的生物活性。控制区启动子控制区启动子不转录不转录邻近调控转录区与调节区相邻邻近调控转录区与调节区相邻转录转录控制区控制区负超螺旋低无扭转张力负超螺旋低无扭转张力不转录不转录负超螺旋程度高有扭转力负超螺旋程度高有扭转力转录转录远距离调控转录区可在上千个碱基对以外远距离调控转录区可在上千个碱基对以外 1、反向重复序列与二级结构、反向重复序列与二级结构 反向重复序列（反向重复序列（inverted inverted repeatitiverepeati
17、tive sequence or inverted sequence or inverted repeats repeats IRIR）又称回文序列（）又称回文序列（廻廻文）：指两段同样的核苷酸序列同文）：指两段同样的核苷酸序列同时存在于一个分子中，但具有相反的方向时存在于一个分子中，但具有相反的方向.有时也有不完全相同的情况有时也有不完全相同的情况 RNARNA和和DNADNA中都可能存在中都可能存在 此外还可有此外还可有directed directed repeatitiverepeatitive sequence-sequence-正向重复序列正向重复序列（四）一些（四）一些DNA序列
18、的不寻常结构序列的不寻常结构C反向重复序列间间隔较短或无间隔反向重复序列间间隔较短或无间隔反向重复序列间间隔较长反向重复序列间间隔较长 *较短的回文序列可能是作为一种信号较短的回文序列可能是作为一种信号 如：如：限制性内切酶的识别位点限制性内切酶的识别位点 一些调控蛋白的识别位点一些调控蛋白的识别位点 例如限制性内切酶例如限制性内切酶 EcoREcoR的识别位点的识别位点 5 5GAATTCGAATTC3 3 3 3CTTAAGCTTAAG5 5 （1 1）形成条件形成条件 一股为嘌呤，另一股为嘧啶的核苷酸双链能够形成三链一股为嘌呤，另一股为嘧啶的核苷酸双链能够形成三链 如：如：polyA/p
19、olyU polydA/polydT polyd(AG)/polyd(CT)2、三螺旋、三螺旋DNA DNA(Trible Helix DNA,T.S DNA)可能与基因调控区域的功能和染色体重组有关可能与基因调控区域的功能和染色体重组有关PolyT/A TTTTTTTTTTT AAAAAAAAAA PolyT/A TTTTTTTTTTT AAAAAAAAAATTTTTTTTTTTAAAAAAAAAATTTTTTTTTTTAAAAAAAAAAD.S.DNA+D.S.DNA T.S.DNA+S.S.DNA （2 2）组成形式组成形式l第三条链位于第三条链位于B-DNA的的 Major groov
20、e中中 T.S.DNA 的连接键的连接键 Watson bonding A T G C (D.S.DNA)H+Hoogsteen 氢键氢键G C+(质子化质子化)(第三链第三链,pH 小于小于7)(Hoogsteen氢键：在酸性溶液氢键：在酸性溶液中，胞嘧啶的中，胞嘧啶的N-3原子被质子化，原子被质子化，可与鸟嘌呤可与鸟嘌呤N-7原子形成氢键，原子形成氢键，同时胞嘧啶的同时胞嘧啶的N-4氢原子也可与氢原子也可与鸟嘌呤的鸟嘌呤的O-6形成氢键，这种氢形成氢键，这种氢键被称为键被称为Hoogsteen氢键。氢键。)三股螺旋三股螺旋DNA结构特点总结结构特点总结第三条单链第三条单链DNA分子分子 位
21、于位于B-DNA大沟内大沟内 与与B-DNA以以 Hoogsteen 键连接键连接 A T,G C两氢两氢键配对，键配对，C必需质子必需质子化化 poly(Py):(Pu):(Py)为常见类型为常见类型Trible helixMajor groove Py :Pu :Py3ed3、四股螺旋四股螺旋DNA (tetraplex DNA,Tetrable Helix DNA)均有形成均有形成四股螺旋四股螺旋DNA的可能的可能 5-TTAGGGTTAGGGTTAGGG-33-AATCCCAATCCC-5 Poly(G)染色体端粒高度重复的染色体端粒高度重复的 DNA序列序列形成条件串联重复的鸟苷酸形
22、成条件串联重复的鸟苷酸 已有实验结果表明真核细胞端粒中存在四链结构已有实验结果表明真核细胞端粒中存在四链结构 结结 构构 特特 点点碱基之间靠碱基之间靠 Hoogsteen 键连接键连接GGGG基本结构单元鸟嘌呤四联体基本结构单元鸟嘌呤四联体可能的功能可能的功能 A、稳定真核生物染色体结构稳定真核生物染色体结构 B、保证保证DNA末端准确复制末端准确复制 C、与与DNA分子的组装有关分子的组装有关 D、与染色体的与染色体的 meiosis&mitosis 有关有关 Hoogsteen Bonding 5-TTAGGGTTAGGGTTAGGGT 3-AATCCCAATCCC GGG TA（五）超
23、螺旋（五）超螺旋（superhelix OR supercoil）最早在最早在SV40SV40和多瘤病毒和多瘤病毒 中发现中发现 超螺旋是所有线性或环超螺旋是所有线性或环 形形DNADNA的共有的重要特征的共有的重要特征The supercoils of the SV40 minichromosome can be relaxed to generate a circular structure,whose loss of histones then generates supercoils in the free DNA.1、超螺旋结构的方向性超螺旋结构的方向性B-DNA紧缠紧缠overwi
24、ndingoverwinding (右旋右旋)正超螺旋（正超螺旋（positive positive supercoiledsupercoiled ）导致左手超螺旋导致左手超螺旋以一根绳子做实验：以一根绳子做实验：原来的绳子的两股以原来的绳子的两股以右旋方向缠绕；在绳右旋方向缠绕；在绳子的一端向紧缠方向子的一端向紧缠方向捻转，再将绳子的两捻转，再将绳子的两端连接起来，则产生端连接起来，则产生一个左旋的超螺旋以一个左旋的超螺旋以解除外加捻转的协变解除外加捻转的协变B-DNA松缠松缠unwindingunwinding(左旋左旋)负超螺旋（负超螺旋（Negative Supercoiled ）导致
25、右手超螺旋导致右手超螺旋在绳子的一端向松缠在绳子的一端向松缠方向捻转，再将绳子方向捻转，再将绳子的两端连接起来，则的两端连接起来，则产生一个右旋的超螺产生一个右旋的超螺旋以解除外加捻转的旋以解除外加捻转的协变协变超螺旋的形成总是要向着抵消超螺旋的形成总是要向着抵消初级螺旋改变的方向发展初级螺旋改变的方向发展所有生物的所有生物的DNA几乎几乎 有有5%为为 Negative Superhelix 2、超螺旋状态的描述、超螺旋状态的描述1 1、可用数学公式描述、可用数学公式描述Vinograd 方程式方程式L=T+W (=+)L 连接数（连接数（Linking number）双链双链DNA的交叉数
26、，的交叉数，不发生链断裂时，不发生链断裂时，L为定值为定值T 盘绕数（盘绕数（Twisting number）双链双链DNA的缠绕数，初级螺旋圈数的缠绕数，初级螺旋圈数W 超盘绕数超盘绕数（Writhing number）直观上为双螺旋在空间的转动数直观上为双螺旋在空间的转动数W=负值（负值（negative superhelix）W=正值正值 (positive superhelix）第二节第二节 染色体染色体 染色体是遗传信息的主要携带者，存在于细胞核内。染色体是遗传信息的主要携带者，存在于细胞核内。18481848年从鸭趾草种提取出来，年从鸭趾草种提取出来，18791879年由年由Fle
27、mmingFlemming提出染色质这一术提出染色质这一术语。语。18831883年美国学者提出了遗传基因在染色体上的学说年美国学者提出了遗传基因在染色体上的学说,1928,1928年年摩尔根证实了染色体是遗传基因的载体，从而获得了生理医学摩尔根证实了染色体是遗传基因的载体，从而获得了生理医学诺贝尔奖。诺贝尔奖。亲代将自己的遗传物质亲代将自己的遗传物质DNA DNA 以染色体的形以染色体的形式传给后代式传给后代 同一物种内每条染色体所带同一物种内每条染色体所带DNADNA量是一定量是一定的，但不同染色体或不同物种变化很大的，但不同染色体或不同物种变化很大,人人X X染色体带有染色体带有1.28
28、1.28亿个核苷酸对，而亿个核苷酸对，而Y Y染染色体只带有色体只带有0.190.19亿个核苷酸对。亿个核苷酸对。物种 基因组大小/Mb 单倍体染色体数目 人 3300 23 豌豆 4800 7 线虫 155 11 鼠 2600 21 玉米 2500 10 水稻 430 24 果蝇 278 4 部分动植物及细菌染色体数部分动植物及细菌染色体数人类人类22对常染色体对常染色体1.真核生物与原核生物染色体的异同真核生物与原核生物染色体的异同真核生物染色体真核生物染色体位于细胞核内，一般在细胞有丝分裂过位于细胞核内，一般在细胞有丝分裂过程中在光学显微镜下可见，而在细胞间期则为染色质，程中在光学显微镜
29、下可见，而在细胞间期则为染色质，间期细胞经低渗处理溶胀破裂放出纤维串珠状的染色质间期细胞经低渗处理溶胀破裂放出纤维串珠状的染色质。原核生物原核生物的染色体位于拟核区，染色体环状的染色体位于拟核区，染色体环状位置和形态：位置和形态：原核生物染色体原核生物染色体外裹着稀疏的蛋白质，这些蛋白外裹着稀疏的蛋白质，这些蛋白质与质与DNADNA的折叠、复制、重组及转录有关。的折叠、复制、重组及转录有关。真核生物真核生物DNADNA和蛋白质完全融合在一起，蛋白质和蛋白质完全融合在一起，蛋白质与与DNADNA的质量比为的质量比为2 2：1 1，蛋白质包括组蛋白和非，蛋白质包括组蛋白和非组蛋白组蛋白 染色体的倍
30、数：染色体的倍数：原核生物染色体原核生物染色体一般为单倍体，大多只带有单拷一般为单倍体，大多只带有单拷贝基因贝基因,每个基因序列几乎都与它所编码的蛋白每个基因序列几乎都与它所编码的蛋白质呈线性对应关系质呈线性对应关系真核生物真核生物除性细胞外染色体都是二倍体，有两份除性细胞外染色体都是二倍体，有两份同源的基因组。同源的基因组。DNADNA与蛋白质的关系与蛋白质的关系指指DNADNA分子所携带遗传信息总和，即指一个细胞所有基分子所携带遗传信息总和，即指一个细胞所有基因和基因间因和基因间DNADNA的总和，称基因组。遗传学定义为：一的总和，称基因组。遗传学定义为：一个物种的单倍体的染色体的数目为该
31、物种的基因组。个物种的单倍体的染色体的数目为该物种的基因组。在真核生物中，每种生物的单倍体基因组的在真核生物中，每种生物的单倍体基因组的DNADNA总量是总量是恒定的，称之为恒定的，称之为C C值。值。基基因、基因组的概念因、基因组的概念产生一条多肽链或功能产生一条多肽链或功能RNARNA所必需的全部核苷酸序列，所必需的全部核苷酸序列，在遗传学上也称顺反子（在遗传学上也称顺反子（cistroncistron）。）。(二二)基因组基因组(三三)C)C值值一个单倍体基因组中一个单倍体基因组中DNADNA的总量的总量(一一)基因基因霉菌藻类藻类G+细菌细菌G-细菌细菌显花植物显花植物鸟类鸟类哺乳类哺
32、乳类爬行类爬行类两栖类两栖类硬骨鱼类硬骨鱼类软骨鱼类软骨鱼类赖皮类赖皮类甲壳类甲壳类昆虫类昆虫类软体动物软体动物蠕虫类蠕虫类真菌真菌枝原体枝原体C value paradoxC value paradoxof nucleotideof nucleotide A A 生物体进化程生物体进化程度高低与度高低与C C值的值的相相关性不强关性不强 B B 亲缘关系相亲缘关系相近近的生物的生物C C值相差值相差较大较大 低等生物单倍体基因组低等生物单倍体基因组DNADNA的含量与生物复杂性呈正的含量与生物复杂性呈正相关，但高等生物这种关系并不一致。相关，但高等生物这种关系并不一致。真核生物真核生物 DN
33、A 染色体数染色体数 （2C）（2N）两栖鲵两栖鲵 168.0 pg 24肺鱼肺鱼 100 38蝾螈蝾螈 85.3 24警蛙警蛙 28.2 24牛牛 6.4 60人人 6.4 46绵羊绵羊 5.7 54果蝇果蝇 0.2 8贝母贝母 196.7 24豌豆豌豆 28 12玉米玉米 11 20原核生物原核生物 DNA （C）Salmonella Salmonella 0.0143 pg(沙门氏菌沙门氏菌)E.coliE.coli 0.0040T2 T2 0.00022 0.0000055174174 0.000005这种形态学的复杂程度与这种形态学的复杂程度与C C值值大小的不一致称为大小的不一致称
34、为C C值矛盾。值矛盾。2.原核生物基因组原核生物基因组原核生物基因组特点：原核生物基因组特点：基因连续，没有内含子基因连续，没有内含子结构简练：结构简练：DNADNA分子绝大部分用来编码蛋白质，小部分不转分子绝大部分用来编码蛋白质，小部分不转录录DNADNA序列控制基因表达序列控制基因表达存在转录单元：原核生物存在转录单元：原核生物DNADNA序列中功能相关的序列中功能相关的RNARNA和蛋白质和蛋白质基因丛集在基因组的一个或几个特定的部位，形成功能转录基因丛集在基因组的一个或几个特定的部位，形成功能转录单元。并被一起转录为含多个单元。并被一起转录为含多个mRNAmRNA的分子，叫多顺反子的
35、分子，叫多顺反子mRNA.mRNA.重叠基因：原核生物中的一些细菌和动物病毒中有重叠基因，重叠基因：原核生物中的一些细菌和动物病毒中有重叠基因，即同一段即同一段DNADNA能携带两种不同的蛋白质信息。能携带两种不同的蛋白质信息。如：如：X 174X 174是一种单链是一种单链DNADNA病毒，含有病毒，含有9 9个重叠基因，有几种情况：个重叠基因，有几种情况：一个基因完全在另一个基因里，一个基因完全在另一个基因里，部分重叠，两个基因只有一个碱基重叠。部分重叠，两个基因只有一个碱基重叠。原核生物基因组具有单个复制起点原核生物基因组具有单个复制起点3.3.真核生物基因组真核生物基因组DNADNA真
36、核生物基因组比较大，包括核基因组真核生物基因组比较大，包括核基因组和细胞器基因组和细胞器基因组含有大量的重复序列含有大量的重复序列基因组的大部分为非编码序列基因组的大部分为非编码序列功能功能DNADNA序列大多数被不编码非功能序列大多数被不编码非功能DNADNA隔开使基因组不连续隔开使基因组不连续存在大量的顺式作用元件存在大量的顺式作用元件真核生物的基因为单顺反子真核生物的基因为单顺反子存在大量的存在大量的DNADNA多态性，具有端粒结构多态性，具有端粒结构具有多个复制起始点具有多个复制起始点染色体染色体DNA蛋白质蛋白质组蛋白组蛋白非组蛋白非组蛋白4.真核生物染色体中的蛋白质真核生物染色体中
37、的蛋白质蛋白质蛋白质组蛋白组蛋白 H1H1、H2AH2A、H2BH2B、H3H3、H4H4非组蛋白非组蛋白组蛋白的特征：组蛋白的特征：进化上极端保守，尤其是进化上极端保守，尤其是H3H3、H4H4，没有组织特异性，仅发现鸟类两栖类红细胞染色体不含没有组织特异性，仅发现鸟类两栖类红细胞染色体不含H1H1而带而带有有H5,H5,精细胞染色体的组蛋白是鱼精蛋白。精细胞染色体的组蛋白是鱼精蛋白。肽链上氨基酸分布不对称，碱性氨基酸分布在肽链上氨基酸分布不对称，碱性氨基酸分布在N N端，疏水基团端，疏水基团在在C C段。段。组蛋白的修饰作用，包括甲基化，乙酰化、磷酸化、及糖基化组蛋白的修饰作用，包括甲基化
38、，乙酰化、磷酸化、及糖基化 修饰作用发生在细胞周期的特定时期和组蛋白的特定位点上。修饰作用发生在细胞周期的特定时期和组蛋白的特定位点上。MG1G2S组蛋白修饰的生物学意义：组蛋白修饰的生物学意义：乙酰化、甲基化修饰能为相关调控蛋乙酰化、甲基化修饰能为相关调控蛋白提供附着位点，一般的乙酰化能选白提供附着位点，一般的乙酰化能选择性使某些染色质区域的结构从紧密择性使某些染色质区域的结构从紧密变得松散，开放某些基因转录，甲基变得松散，开放某些基因转录，甲基化和可逆磷酸化的调节在信号转导过化和可逆磷酸化的调节在信号转导过程中有重要的作用，是细胞生命活动程中有重要的作用，是细胞生命活动的调控中心的调控中心
39、5.5.核小体的结构：核小体的结构：核小体由核小体由H2AH2A、H2BH2B、H3H3、H4H4各两分子组成的八聚各两分子组成的八聚体和大约体和大约200bp DNA200bp DNA组成，八聚体在中间，组成，八聚体在中间，DNA DNA 分子分子盘绕在外，盘绕在外，H1H1在核小体的外面。在核小体的外面。一个核小体中组一个核小体中组蛋白和蛋白和DNADNA比例是比例是200bp DNA,H2A200bp DNA,H2A、H2BH2B、H3 H3、H4 H4 各两个，各两个，H1 H1 一个。一个。DNA-核小体-螺线管-超螺旋-染色体 11nm 30nm 300nm 1400nm7倍6倍4
40、0倍5倍200bp 约约为为68nm染色质和核小体染色质和核小体DNA DNA 和组蛋白有怎样的关系？和组蛋白有怎样的关系？几个有趣的发现：几个有趣的发现：染色质染色质DNADNA的的TmTm值比纯值比纯DNA DNA 高，说明染色质中高，说明染色质中的的DNADNA可能与蛋白质分子相互作用可能与蛋白质分子相互作用染色质状态下染色质状态下DNADNA聚合酶和聚合酶和RNARNA聚合酶催化聚合酶催化DNADNA的复制和转录低于自由的复制和转录低于自由DNADNA的反应的反应DNADNA酶酶1 1对染色质对染色质DNADNA的消化慢于对纯的消化慢于对纯DNA DNA 的的消化染色质在电子显微镜下为
41、核小体组成的消化染色质在电子显微镜下为核小体组成的念珠状结构念珠状结构核酸酶处理染色质得到片段的长度均为核酸酶处理染色质得到片段的长度均为200bp200bp的倍数的倍数染色体上的非组蛋白：染色体上的非组蛋白：非组蛋白约占组蛋白的非组蛋白约占组蛋白的60%-70%60%-70%，种类约有，种类约有20-10020-100种之种之间，非组蛋白包括酶类间，非组蛋白包括酶类RNA RNA 聚合酶及与细胞分裂有关聚合酶及与细胞分裂有关的酶，核孔复合体蛋白、肌动蛋白等。的酶，核孔复合体蛋白、肌动蛋白等。特性：特性：具有多样性和异质性，不同组织的细胞其种类和数量具有多样性和异质性，不同组织的细胞其种类和数
42、量都不相同都不相同对对DNADNA具有识别特异性，能识别特异具有识别特异性，能识别特异DNADNA序列，识别信序列，识别信息来源于息来源于DNA DNA 序列本身，识别信息促在于双螺旋的大序列本身，识别信息促在于双螺旋的大沟内沟内具有多种动能，参与表达调控，染色质高级结构的形具有多种动能，参与表达调控，染色质高级结构的形成成几类常见的非组蛋白nHMG蛋白（high mobility group protein）。这是一类能用低盐（0.35mol/L NaCl）溶液抽提、能溶于2%的三氯乙酸、相对分子质量较低的非组蛋白，相对分子质量都在3.0104以下。超螺旋nDNA结合蛋白。用2mol/L NaCl除去全部组蛋白和70%非组蛋白后，还有一部分蛋白必须用2mol/L NaCl和5mol/L尿素才能与DNA解离。这些蛋白分子量较低，约占非组蛋白的20%，染色质的8%。复制、转录 nA24非组蛋白。
