第2章染色体与DNA

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1、第二章第二章染色体与染色体与DNADNA洪豹干赐跋震扣健施被史筛行睬我栏赵炙逾粒乏郊酋惶汾群荷隆惦讳句涛第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA11. 1. 染色体的组成与结构染色体的组成与结构2. DNA2. DNA的的组成与组成与结构结构3. DNA3. DNA的复制的复制4. DNA4. DNA的修复的修复5. DNA5. DNA的重组的重组本章主要内容本章主要内容翅燥术袋盛弛月树岗腐援紫躇吉冷释抉隔兹霞妮雀金抽茨苗脑迄膛弯恰气第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA2染色质：染色质：真核间期核中真核间期核中由由DNADNA、组蛋白、非组蛋、组蛋白、非组蛋白及少量白及少量RNARNA所组

2、成的复所组成的复合体。直径约合体。直径约101015nm15nm。染色体：染色体：染色体已被普染色体已被普遍用于指存在于病毒、细遍用于指存在于病毒、细菌、真核细胞及其细胞器菌、真核细胞及其细胞器内所含的核酸分子。内所含的核酸分子。存在方式：存在方式：DNADNA须经高须经高度压缩度压缩，即形成一定的高，即形成一定的高级结构后，才能装入类核级结构后，才能装入类核和核内。和核内。1. 1. 染色体（染色体（Chromosome)Chromosome)的组成与结构的组成与结构 篓权卢躬式褐枷蜜删盂西那嗓节霄霍祝帖献束呆太左蝎骸汝化窃瞥辽羡兼第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA3 1.1 1.1

3、原核生物原核生物(prokaryote)(prokaryote)的的染色体染色体由由DNADNA和组蛋白和组蛋白样碱性蛋白质样碱性蛋白质（即（即DNADNA结合蛋结合蛋白）所组成的白）所组成的复合物复合物DNADNA结合蛋白结合蛋白IIII的二聚体的二聚体富含精氨酸的臂富含精氨酸的臂懊羌弦学墅尿钙龄阜诫夹穷涟控刀段躯蹿揭兼队纯摄奖五赣谎列伍眼蹈丈第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA4（1 1）结构简练：）结构简练：整个染色体整个染色体整个染色体整个染色体DNADNADNADNA几乎全部由功能几乎全部由功能几乎全部由功能几乎全部由功能基因与调控序列所组成。基因与调控序列所组成。基因与调控序列

4、所组成。基因与调控序列所组成。 （2 2）存在多顺反子）存在多顺反子mRNAmRNA的转录单元。的转录单元。（3 3）存在重叠基因：同一段）存在重叠基因：同一段DNADNA编码不同的蛋白编码不同的蛋白质。质。 原核生物中一般只有一条染色体且大都带有原核生物中一般只有一条染色体且大都带有原核生物中一般只有一条染色体且大都带有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（如单拷贝基因，只有很少数基因（如单拷贝基因，只有很少数基因（如单拷贝基因，只有很少数基因（如rRNArRNArRNArRNA基因）是基因）是基因）是基因）是以多拷贝形式存在的。以多拷贝形式存在的。以多拷贝形式存

5、在的。以多拷贝形式存在的。 E.coliE.coli的的DNADNA双链长达双链长达1.1-1.4mm1.1-1.4mm，是菌体长，是菌体长度的度的10001000倍。倍。 l 原核生物基因组的特点原核生物基因组的特点聚害蛾蚤续屎佩犯颜祝各朱还汾台滔侧凿扦攘洛罩咏傈赶尧痹淌仕硝蔷叉第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA5l原核原核基因重叠的方式基因重叠的方式：1 1）一个基因完全存在于另一个基因内）一个基因完全存在于另一个基因内2 2）部分重叠）部分重叠3 3）两个基因只有一个碱基对的重叠）两个基因只有一个碱基对的重叠B在在A内，内，E在在D内；内；K与与C部分重叠；部分重叠；D的终止密码的

6、最后一个碱基是的终止密码的最后一个碱基是J起始密码的第一个碱基起始密码的第一个碱基采莲人在绿杨津，采莲人在绿杨津，在绿杨津一阙新；在绿杨津一阙新；一阙新歌声漱玉，一阙新歌声漱玉，歌声漱玉采莲人。歌声漱玉采莲人。晶孰琵纠雀尿玻浇彰荚铃酒骸棵啤断袱仪太钞息邹卿廉遂喉搐役烁庞渠呜第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA61.2 1.2 真核生物染色体的组成真核生物染色体的组成化学成分化学成分化学成分化学成分 作用作用作用作用 含量含量含量含量 DNA DNA DNA DNA 遗传信息的载体遗传信息的载体遗传信息的载体遗传信息的载体 30% 30% 30% 30% 组蛋白组蛋白组蛋白组蛋白 参与核小体

7、的组成参与核小体的组成参与核小体的组成参与核小体的组成 与与与与DNADNADNADNA质量相当质量相当质量相当质量相当非组蛋白非组蛋白非组蛋白非组蛋白 参与染色质结构调节参与染色质结构调节参与染色质结构调节参与染色质结构调节 2/3 2/3 2/3 2/3组蛋白量组蛋白量组蛋白量组蛋白量少量的少量的少量的少量的RNA RNA RNA RNA 少于少于少于少于10% DNA10% DNA10% DNA10% DNA量量量量 非组蛋白非组蛋白非组蛋白非组蛋白主要包括酶类及与细胞分裂有关的各主要包括酶类及与细胞分裂有关的各种蛋白质，如种蛋白质，如HMGHMG蛋白（可能与蛋白（可能与DNADNA超螺

8、旋结构有关）超螺旋结构有关）、 DNA DNA结合蛋白（可能是与结合蛋白（可能是与DNADNA复制和转录有关的复制和转录有关的酶或调节物）、酶或调节物）、A A2424等等l 染色体的组成染色体的组成赴佛淹薯哲葡啄渣汛来糕乱痔箔恒委食句粗靛薛财状赂澎材择难踢用酪品第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA7l 组蛋白的特性组蛋白的特性(1) (1) 进化上的极端保守性进化上的极端保守性 H H1 1 H H2 2A A、H H2 2B HB H3 3 、H H4 4，(2) (2) 无组织特异性无组织特异性(3) (3) 肽链氨基酸分布的不对称性肽链氨基酸分布的不对称性(4) (4) 组蛋白的可

9、修饰性。组蛋白的可修饰性。在细胞周期的特定时间可在细胞周期的特定时间可发生甲基化、乙酰化、磷酸化和发生甲基化、乙酰化、磷酸化和ADPADP核糖基化等。核糖基化等。修饰的意义：使染色质结构发生改变，使其它调修饰的意义：使染色质结构发生改变，使其它调控蛋白易于和染色质相互接触，从而间接影响转控蛋白易于和染色质相互接触，从而间接影响转录活性。录活性。(5) H(5) H5 5组蛋白的特殊性组蛋白的特殊性忧殃背液侧刊颧喷绊撬誓鬼曙笆岁浇娘闹苦噶针级妹虞喘矩摘切盯闯飞腔第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA8 核小体是由核小体是由H H2 2A A、H H2 2B B、H H3 3、H H4 4各两个

10、分子各两个分子生成的八聚体和由大约生成的八聚体和由大约200bpDNA200bpDNA组成的。八聚组成的。八聚体在中间，体在中间，DNADNA分子盘分子盘绕在外，而绕在外，而H H1 1则在核小则在核小体的外面。每个核小体体的外面。每个核小体只有一个只有一个H H1 1。 核小体核小体常盛而秋槐吻歪杏乒髓温堪饭烫圃脐蛊日采足溉砒核印痢捉饥彦上氧腑哄第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA9 核小体组成的实验证明核小体组成的实验证明核酸酶的轻微处理核酸酶的轻微处理核酸酶的广泛处理核酸酶的广泛处理凝胶电泳结果凝胶电泳结果采亢靛抬庶氧绘喜四罚帘珊假期酿抵寝贩铲凰俺筑羔插粘奶驭审汐忠珐祁第2章染色体与

11、DNA第2章染色体与DNA10染色体染色体DNADNA核小体核小体螺线体螺线体超螺线体超螺线体超螺线体超螺线体. .倍倍倍倍倍倍倍倍约万倍约万倍 染色体形成过程中的长度变化染色体形成过程中的长度变化染色体形成过程中的长度变化染色体形成过程中的长度变化三独澈铆壶趴兴渔裤敝贫枚乞哉仟农鹅蓟挥园篷材醚圆泉难淬杜镍系诀虐第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA11染色体染色体的组装的组装从从DNA到到染色体染色体不论是形态还是长度都相差很大。不论是形态还是长度都相差很大。人类人类最长最长的第一个染色体全长仅的第一个染色体全长仅10m ，但其，但其DNA却长达却长达7.2cm。泄驾圃电冲案皋槽蓬丝结视敖

12、蛮昼瑚森幅可杜茶颈迸虱猜桌蓝铆辱筛潮狭第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA122. DNA2. DNA的组成与结构的组成与结构2.1 DNA2.1 DNA的一级结构的一级结构2.1.1 2.1.1 2.1.1 2.1.1 化学组成与基本单位化学组成与基本单位化学组成与基本单位化学组成与基本单位克盯第溜向便丢违皱窒牵咨慎下毋汹剪祝紧昌枢头仕钙峰很芝敲落康雪敞第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA13 DNA DNA和和RNARNA中的碱基中的碱基绥秘瑶搔卉戍藤瓷钙世杂危禾绽壬须铰封洽差藐考芥涪彬栽蝇席咨侥簿琉第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA14 碱基、核苷和核苷酸碱基、核苷和核苷酸

13、搔钾巨姥钵卒婚犁崇引枝洼箭肠耳澄糕痕册荫褥孵智姬勉蓝怠矩监慌坡惊第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA15核苷酸核苷酸= =核苷核苷+ +磷酸磷酸 单核苷酸的组成（举例）单核苷酸的组成（举例）中瀑秒似英景茵唆剩翘篷静结寄客脊篓运义漆埃将沙掏酌鸵萧偏得喉镁灼第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA16 核苷酸单链的组成核苷酸单链的组成序列的书写规则序列的书写规则: : 5 35 3；55端在左端在左, 3, 3端在右。端在右。酞屉苑兵迈列母怒诛俊完谜撵晃妈封傍涝明歧眷掺璃酋鞋艳轧束券猾照裸第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA172.1.2 2.1.2 真核真核DNADNA序列的特点序列的特

14、点 单一序列单一序列( (非重复序列非重复序列) ) 中度重复序列中度重复序列 高度重复序列高度重复序列校还活酷再乳炕峰汛亚佰抚咆阎算趋氢嫩困御揭揉舆迪谦哮酪啦卸外组按第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA18 高度重复序列的高度重复序列的卫星卫星DNADNA卫星卫星DNADNA，占，占101060%60%，重复次数达，重复次数达数百万次，不转录数百万次，不转录，多位于着丝粒处，多位于着丝粒处，是异染色质组分，是异染色质组分，可能与染色体稳，可能与染色体稳定有关。定有关。找肿腰浚萨析颤敲敌低志拴盗茁被汇峭蛆遮篓贸蚌四悍磨挤助囤阳孪座拙第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA19 中度重复序列

15、中的特殊成分中度重复序列中的特殊成分中度重复序列中的特殊成分中度重复序列中的特殊成分 AluAlu家族家族AluAlu家族家族: : 哺乳动物和人类基因组中含量最丰富的一哺乳动物和人类基因组中含量最丰富的一种中度重复序列，长约种中度重复序列，长约300bp300bp，在单倍体基因组中重，在单倍体基因组中重复达复达3030万万-50-50万次。因在其万次。因在其170bp170bp处有一个限制性内处有一个限制性内切酶切酶AluAlu的酶切位点（的酶切位点（AGAGCTCT） 而得名。而得名。重复单位长约重复单位长约300bp300bp；重复单位内有一Alu(限制性内切酶)的识别和切识别和切割位点

16、割位点AGCTAGCT，被切成170bp和130bp两个片段；3 3- -端有富含端有富含A A的序列；两端有两端有7 720bp20bp的正向重复的正向重复作为分界，这部分与简单序列重复(卫星)DNA非常相似；不同的Alu成员的侧翼重复顺序各不相同。下面是人类gDNA中的两个Alu成员：GTTTAGATAAGTTTAGATAAAGCTAGCTAGCTAGCTA A2525GTTTAGATAAGTTTAGATAAAAAAAAGAAAGAAATGGTGGAGCTAGCTAGCTAGCTA A2525( (GAAAGAAA) )2 2NANA4 4GAGA5 5GAGA6 6GAAAGAAAAAA

17、TAAATGGAAATAAATGG屁掣姆横唬餐增定蹦鸭徽奢茁闪捍扳槽烫郊淋苏厅搓瞧骏掇款隐了涵萨俩第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA202.1.3 2.1.3 三种常见的三种常见的DNADNA短重复序列类型短重复序列类型l 反向重复反向重复（inverted repeat)inverted repeat)：由反方向互补的两：由反方向互补的两个个DNADNA片段组成。两个反转重复序列又叫片段组成。两个反转重复序列又叫回文序列回文序列(palindrome sequence),(palindrome sequence),反转重复反转重复。l 镜像重复镜像重复(mirror repeat)(m

18、irror repeat)：由反方向完全相同：由反方向完全相同的两个序列组成。的两个序列组成。l 直接重复直接重复(direct repeat)(direct repeat)：由同一方向完全相同的：由同一方向完全相同的两个序列组成。也叫两个序列组成。也叫正向重复正向重复序列、序列、顺向重复顺向重复序列。序列。般夺卧奸剪蚕紫厄铝种脏莽豢谐讲忠那顺檬亭孝纫瞒芳豺馆焉焕釜朗瞳镰第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA21反向重复（回文序列）反向重复（回文序列）书书临临汉汉字字翰翰林林书书画画上上荷荷花花和和尚尚画画蚀雍哨向灿嫡客荫挤沈润颐庆淳姜吧这骂琐菊刹翻述毫垢匠颂娱揭祟梦批第2章染色体与DNA第

19、2章染色体与DNA22较长的回文结构较长的回文结构(单链），可形成单链），可形成茎环结构茎环结构(发夹结构发夹结构)匿肉哎杜药故随锑畦畅晤屯嗅冒冈舶史鳃徽讲锄劫顾弛孝烘朗封之涌啤犊第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA23较长的回文结构较长的回文结构(双链），可形成双链），可形成十字形结构十字形结构宝鲜垫傀吏半卯孤球酱豢蔚宾篆盛权稀票宿猫珊佳疗割杂外墅便贾康胃角第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA24判断判断瑚拔铅所抗恰案屋税弓击李烛耀汗寄挣挂垮柜谊计骏甩乡呢俺蠢貌你分爽第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA25镜象重复镜象重复沾搏锥蝴阅恍娶瘤俄夹湾剧霄贝赣始床卤渍苍谜溯在掏挖琶罕看呀

20、僵袱文第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA26 C-C-值矛盾值矛盾 C- C-值：值：指物种单倍体基因组指物种单倍体基因组DNADNA的总量。的总量。 C- C-值悖理（值悖理（C-value paradox)C-value paradox)，C-C-值矛盾：值矛盾：某些某些物种物种C-C-值大小与其进化复杂性程度之间不呈对应关值大小与其进化复杂性程度之间不呈对应关系的现象，即某些低等生物却具有较大的系的现象，即某些低等生物却具有较大的C C值。值。洪恼理连仟巨心铜醒岂窘了貌舒牛惶踪喊否瞒鞋凋赂县俱扮瞅裹溅捕点侵第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA272.1.4 DNA2.1.4 D

21、NA一级结构的测定一级结构的测定涝跨析瞩散预嗽呜创釜翅虞栽租受派娠糙星菊浮罢沽唐胎锋贝替舒械沾埂第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA28孟狂茂镶艳莹世雷炎辟岭可悼炸钱绳巍叉逐栽合幽价部椒玖份漆锄童糕瘁第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA29蚌竭哼取饰晋英葱痕土霞蝎履盛撮街看厩记策陕蒜稼熄讯幼昼藻车隔百吁第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA30桑桑格格法法序序列列分分析析的的原原理理酶酶反反应应电电泳泳方方向向模板模板CCGGTAGCAACT35GG53引物引物dATPdCTPdGTPdTTP+ddATPdATPdCTPdGTPdTTP+ddTTPdATPdCTPdGTPdTTP+d

22、dGTPdATPdCTPdGTPdTTP+ddCTPGGCCAGGCCATCGTTGAGGCGGCCGGCCATCGGCCATCGTTGGGCCATCGGGCCATGGCCATCGTGGCCATCGTTA C G TAGTTGCTACC35TCAACGATGG53读出模板读出模板互补序列互补序列读出模板读出模板序列序列听郎坪兆舞安便寻氛觅准兵瞎洁狐教辖狰讣蕴他认冻董炉愚漂科胀杉崭缄第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA31 DNA DNA的双螺旋结构模型的双螺旋结构模型2.2 DNA2.2 DNA二级结构二级结构班赌缸玛烦稍纵慈略牡杰塞倚筐镊喷侠人密降痹松淖冰伐磐熏媚渤匿粉缓第2章染色体与D

23、NA第2章染色体与DNA322.2.1 2.2.1 几个概念几个概念l DNA DNA结构多态性：结构多态性：由于结构参数存在一定的差由于结构参数存在一定的差异，而使异，而使DNADNA呈现为呈现为B-DNAB-DNA、A-DNAA-DNA以及以及Z-DNAZ-DNA等不等不同同构象类型构象类型的现象。的现象。 l DNA DNA构象家族：构象家族：每一类型的每一类型的DNADNA（A-DNA A-DNA 、B-B-DNADNA或或Z-DNAZ-DNA），并非只代表单一的构象，而是代），并非只代表单一的构象，而是代表了一组相关的构象。表了一组相关的构象。l 结构参数：结构参数：指螺旋走向、每匝

24、碱基对数、相邻指螺旋走向、每匝碱基对数、相邻碱基对轴向距离、碱基平面与螺旋轴之夹角等。碱基对轴向距离、碱基平面与螺旋轴之夹角等。 旭锹廊殉斤耶段搜棍艰藕缘扦汰枢伟接挛凋勤般甫狠淄晤诞班荚帜夏蹄霓第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA33ABZ碱基倾角碱基倾角( () 20 6 4) 20 6 4碱基间距碱基间距(nm) 0.26 0.34 0.37(nm) 0.26 0.34 0.37螺旋直径螺旋直径(nm) 2.6 2.0 1.8(nm) 2.6 2.0 1.8每匝碱基数每匝碱基数 11 10 12 11 10 12螺旋方向螺旋方向 右右 右右 左左 不同螺旋形式不同螺旋形式DNA分子的主

25、要参数的比较分子的主要参数的比较 A-DNA B-DNA Z-DNAA-DNA B-DNA Z-DNA阳时凑整曹备吨追括款耙凯考熏蟹潍胖弊琴秒桅怂瑶需察笑奸平囊享添俄第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA34A-DNA B-DNA Z-DNAA-DNA B-DNA Z-DNA吟拓湃薯茸铲养计猫猖楞翔版肠羞躇泽泅捍罐怠骆疼轮鼓杰伟蜡迭顷劫佐第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA35 DNA DNA二级结构的多态性二级结构的多态性 类型：类型： A B C D E Z A B C D E Z螺旋方向（手性）螺旋方向（手性） 右右 右右 右右 右右 右右 左左相对湿度：相对湿度： 75% 92%

26、 66% 75% 92% 66% 目前尚无证据说明生物体内有目前尚无证据说明生物体内有C-DNAC-DNA存在。存在。D D、E E构象仅适用于缺少构象仅适用于缺少G-CG-C对的对的DNADNA分子。分子。 测宪按九尖晚拆柱钡抉欺哆个盆车咏吩子崖谜伶芯障锚里较竭此怒廓授吉第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA362.2.2 DNA2.2.2 DNA二级结构的特点二级结构的特点（1 1）A-DNAA-DNA：A-DNAA-DNA包括包括DNA-RNADNA-RNA、RNA-RNARNA-RNA。（2 2）B-DNAB-DNA：近似于近似于Waston-CrickWaston-Crick的的D

27、NADNA双螺旋结构模型。双螺旋结构模型。（3 3）Z-DNAZ-DNA：左旋锯齿形左旋锯齿形DNADNA。 Z-DNA Z-DNA的功能：的功能：可能与基因表达的调控有关。可能与基因表达的调控有关。 B-DNA B-DNA向向Z-DNAZ-DNA转化的因素：转化的因素：胞嘧啶胞嘧啶C C5 5的甲基化；阳离子的的甲基化；阳离子的结合；结合；Z-DNAZ-DNA结合蛋白；负超螺旋。结合蛋白；负超螺旋。 B-DNA B-DNA向向A-DNAA-DNA的转化的转化：B-DNA -B-DNA -（部分脱水）（部分脱水） A-DNA A-DNA 。 在生理状态下，在生理状态下，B-DNAB-DNA、A

28、-DNAA-DNA和和Z-DNAZ-DNA可能处在可能处在一个动态平衡之中。一个动态平衡之中。 螺旋结构的稳定因素：碱基堆积力；螺旋结构的稳定因素：碱基堆积力；氢键氢键；与；与正离子、正离子、亚精胺亚精胺和组蛋白等的结合。和组蛋白等的结合。鲜裳遗翅晚漓叙弯辽礁悠盅劣颁漳语零南尹梗屋我航赦库朔害钙芦怖久吐第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA37T=A罩惊蕉阉肪酶墒寒涌几溯婆默辫吁誓郧轻沼景讯柄汽危养沥参驶坐谴俯萍第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA38CG尸蕉阎嘎织劳熔延峻喳论忌涂塌寨昼淑皇梢坊台初巢四郸掖纷绚霄靡庸理第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA39大沟的生物学作用大沟的生物

29、学作用 大沟是大沟是蛋白因子的主要识别部位；与蛋白因子的主要识别部位；与DNADNA形成形成三级结构及基因表达调控有关三级结构及基因表达调控有关可能形成氢键的基团在大、小沟中的分布可能形成氢键的基团在大、小沟中的分布大沟大沟 大沟大沟小沟小沟 小沟小沟A - TA - TG - CG - C忿橡脚灶熊鼓湃局删恤肩签怨射策捞使倘款辫担涝剿媚器诱乱氖炽乍筒袭第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA40 DNADNA结合蛋白与结合蛋白与DNADNA之间的相互作用之间的相互作用相对来说,大沟能够提供更多的用于形成氢键的信息。龟袒跳讽亥秃剑吞魏董巷爱喂洁狱苞汗颊蔚受挺磺戏触痔纪陛酒握氖切约第2章染色体与

30、DNA第2章染色体与DNA412.3 DNA2.3 DNA的高级结构的高级结构2.3.1 DNA2.3.1 DNA超螺旋超螺旋 DNA DNA超螺旋及其种类超螺旋及其种类l 超螺旋：超螺旋：是当是当双股螺旋双股螺旋进一步盘绕和扭曲时进一步盘绕和扭曲时所形成的高级结构。所形成的高级结构。l 超螺旋种类：超螺旋种类：正超螺旋和负超螺旋。双螺旋正超螺旋和负超螺旋。双螺旋的松缠将导致形成负超螺旋；而的松缠将导致形成负超螺旋；而双螺旋双螺旋的拧紧的拧紧则导致形成正超螺旋。则导致形成正超螺旋。 超螺旋是超螺旋是DNADNA三级结构的一种普遍形式。天三级结构的一种普遍形式。天然的然的DNADNA都呈负超螺旋

31、。都呈负超螺旋。标皑滩淘纫垮刨狙都淌视遮憎铣说狈叠尽福介丸倚观寻贰患衔尚仪峨姥遗第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA42质粒质粒DNADNA的琼脂糖凝胶电泳图谱示意图的琼脂糖凝胶电泳图谱示意图 DNA超螺旋结构对其电泳迁移率的影响超螺旋结构对其电泳迁移率的影响懊澜封丸沾儒堰拇畏执泵级武棒熬辩弟昼窘羔计瘫脯惰咋久侄陛辈磐署哇第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA43 DNADNA上述结构的变化可用数学式来表示：上述结构的变化可用数学式来表示： L = T + W L = T + WL L：连接数（连接数（Linking numberLinking number），）， DNA DNA两条链

32、间交叉的两条链间交叉的次数。次数。 T T：盘绕数（盘绕数（twisting numbertwisting number），一条链沿螺旋轴所形），一条链沿螺旋轴所形成的初级螺旋的周数。成的初级螺旋的周数。 W W：扭曲数（扭曲数（writhing numberwrithing number），即超螺旋数。），即超螺旋数。冒窃孤籍助缩嗜炯槽纵甄赁掘奠以径晕皑苯震坍斤襄焉斌剃谋骆跳访赶磺第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA44 超螺旋的意义超螺旋的意义：（1 1）使）使DNADNA体积变小。体积变小。使使DNADNA形成高度致密的状态，形成高度致密的状态，从而得以容纳于有限的空间中。从而得以容

33、纳于有限的空间中。（2 2）利于）利于DNADNA双链分开或局部熔链。双链分开或局部熔链。DNADNA特定区域中特定区域中超螺旋结构的增加有助于超螺旋结构的增加有助于DNADNA的结构变化，如复制和的结构变化，如复制和转录的启动等。转录的启动等。 DNA DNA超螺旋的产生超螺旋的产生： 细胞内所有细胞内所有DNADNA超螺旋都是由超螺旋都是由DNADNA拓扑异构酶的催拓扑异构酶的催化作用而产生的。化作用而产生的。峭妆兰洪睡诅磊臆变吸凶替焙京抵纱银壕娃扮鳃趁忿将苍轿途渠喂懂员涩第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA452.3.2 DNA2.3.2 DNA拓扑异构酶拓扑异构酶l 拓扑异构酶：拓

34、扑异构酶：催化催化DNADNA拓扑异构体（拓扑异构体（topoisomertopoisomer）相互转化的酶（相互转化的酶（topoisomerasetopoisomerase）。）。 催化反应：催化反应：DNADNA链的断裂和连接。共价催化。链的断裂和连接。共价催化。 分类：分类： 型型 型型 每次作用于每次作用于1 1条条DNADNA链链 作用于作用于2 2条条DNADNA链链 不需不需ATP ATP 需要需要ATPATP L L每次改变数为每次改变数为1 L1 L每次改变数为每次改变数为2 2 原、真核生物的拓扑异构酶都参与原、真核生物的拓扑异构酶都参与DNADNA的复制、的复制、转录和

35、重组过程。转录和重组过程。年胀皆用刷掘美拍展弊汞略焦莆聂咽见亚舔涡墅箱珍纳涕高郸悦计旦着翼第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA46 DNA DNA超螺旋的形成超螺旋的形成 拓扑异构酶拓扑异构酶 拓扑异构酶拓扑异构酶 负超螺旋负超螺旋 松驰型松驰型DNA DNA 正超螺旋正超螺旋 溴乙锭溴乙锭 溴乙锭溴乙锭 双螺旋分子的链间螺旋数发生变化（增多或减少几圈），DNA分子内部产生额外的张力而使分子内部原子空间位置重排。 拓扑异构酶与DNA共价结合形成蛋白质DNA中间体，在其磷酸二酯键处造成暂时性裂口，使DNA的多核苷酸链得以穿越，从而改变分子的拓扑状态。鼠芜厕诊菇冯植潞盟商晶赃逊考蹿比浩诬崖矣翠

36、河浙荔凸瑰组载蜘佯狠腾第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA47 型拓扑异构酶作用机理型拓扑异构酶作用机理 型酶首先结合于型酶首先结合于DNADNA，使该处的，使该处的DNADNA熔解，熔解，随后与单链区形成酶随后与单链区形成酶DNADNA复合物；切割复合物；切割DNADNA双股双股中的一股，与切割点的中的一股，与切割点的5-P5-P形成磷酯酰酪氨酸；形成磷酯酰酪氨酸；DNADNA的另一股链穿越切割点，而断裂的链重新连的另一股链穿越切割点，而断裂的链重新连接，酶被释放。接，酶被释放。拂埔铆失难展剧熔维襄税几餐淳瓦母待泞饵兆喘钝递霸闲津森担染垄甭斤第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA48大

37、肠杆菌大肠杆菌topo I: topo I: 消除负超螺旋消除负超螺旋大肠杆菌大肠杆菌topo IItopo II：产生负超螺旋：产生负超螺旋谊呸鼠鸵耸修闻柳蛤偏伞帚去市础醇产唐哥肌诗宛孜吭底喧侯署佯辟返泪第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA493. DNA3. DNA的复制的复制默柄脚岛亚仪亥才盒咽绞锋蒙霞伤加把棺蒲癸攻下件莹猿娘握铅战闽瑞善第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA50 Watson Watson和和CrickCrick的推测的推测半保留复制半保留复制：双链双链DNADNA在复在复制时制时, , 两条单链分开，两条单链分开，分分别别以每一条单链做模板以每一条单链做模板,

38、,各各自合成一条新的自合成一条新的DNADNA单链，单链，这样新合成的子代双链这样新合成的子代双链DNADNA分子中分子中, , 一条一条单单链来自亲链来自亲代代DNADNA，另一条，另一条单单链是新合链是新合成的。成的。DNADNA半保留复制意义半保留复制意义：保证保证亲代的遗传信息稳定地传亲代的遗传信息稳定地传递给后代。递给后代。级辰终纲苞整夷壁蒸寻卫是蓉射汹卖总锅古枪赘淮踏蒲叔砖筐秉凄四韵掀第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA51Semi-conservative Conservative Dispersive雾庸粕幽柳帛札篡斡骏挚圆暂吝拒阮糙坝蜡攀逮掠毒苏巡一掇浊逾进状办第2章染色

39、体与DNA第2章染色体与DNA52 Matthew Messelson Franklin StahlMatthew Messelson Franklin Stahl 1958年Meselson和Stahl利用氮标记技术在大肠杆菌中首次证实了DNA的半保留复制（实验验证） DNA DNA半保留复制的实验验证半保留复制的实验验证眠峰摊苫镊俩妥栈湘蜘巴惺摩陀蛔娃吁愤智也怎粗辈排廉咳货耍焰高廓左第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA53“Heavy” DNA“Hybrid” DNA“light” DNA “Hybrid” DNA啥黍次栖幼知摩矣坠欣卓汉柳骄刹辰噪姐糟熙贼轻集底接粉猛杭帜辣豆走第2章染

40、色体与DNA第2章染色体与DNA54 l 几个概念几个概念 复制原点复制原点: 特定的特定的复制起始点复制起始点ori(或或o）, 长长100200bp, 富含富含A、T。被特定的蛋白因子所识别。被特定的蛋白因子所识别。 质粒、细菌染色体、噬菌体和其它病毒通常有一质粒、细菌染色体、噬菌体和其它病毒通常有一个复制起始点，而真核的则有多个复制起始点。个复制起始点，而真核的则有多个复制起始点。 复制子复制子（replicon）：即）：即1个复制单位，包括复制个复制单位，包括复制原点在内的一组基因及其控制下的原点在内的一组基因及其控制下的DNA区段。原核区段。原核DNA构成一个复制子，而真核的则构成多

41、个。构成一个复制子，而真核的则构成多个。 复制叉复制叉：复制时，解链酶等先将：复制时，解链酶等先将DNA的一段双链的一段双链解开，形成复制点，这个复制点的形状象一个叉子，解开，形成复制点，这个复制点的形状象一个叉子，故称为复制叉。故称为复制叉。逢否考寄娱藩靖靠牧疮房峻钒蟹反雾员亢纵爱癣乓藤守紧胆嘴婉莱识搂粪第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA55 半不连续复制半不连续复制：DNADNA复制时其中一条子链的合成复制时其中一条子链的合成是连续的，而另一条子链的合成是不连续的。是连续的，而另一条子链的合成是不连续的。 前导链：前导链：指指在在DNADNA复制时，其延伸方向与复制叉复制时，其延伸方

42、向与复制叉移动方向一致并连续合成的链。移动方向一致并连续合成的链。 滞后链：滞后链：指其延伸指其延伸方向与复制叉移动方向相反，方向与复制叉移动方向相反，首先形成许多不连续的片段首先形成许多不连续的片段( (冈崎片段冈崎片段) )，最后再，最后再连成一条完整链的连成一条完整链的DNADNA单链。单链。l 几个概念几个概念巍械呛珐夯孙慰野火轨襄邱颇仲肠认荣漳济叼惋兄掇勘吕能带埃利蚀贾按第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA563.1 3.1 原核和真核细胞原核和真核细胞染色体染色体DNADNA复制的特点复制的特点1 1）半保留复制半保留复制（从（从DNADNA复制的结果）复制的结果）2 2）半不

43、连续复制半不连续复制（从新生单链合成的过程）（从新生单链合成的过程）3 3）双向复制双向复制（从复制叉延伸的方向）（从复制叉延伸的方向）氓撞氮空贾废菜酥艾豹陕沫晒驹舜较皿锑材恐饺享视垣撰倦玲萎篷企皖药第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA573.2 3.2 原核细胞染色体原核细胞染色体DNADNA的复制的复制3.2.1 3.2.1 复制的起始复制的起始 大肠杆菌大肠杆菌DNADNA的复制原点（的复制原点（oriCoriC）羔安廷能屯痛漆漏靖谱颜膘粗荡邢岩柒屈匿军孺饼照邱客奈夯哼傻潮咏懈第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA58 大约大约2020个个DnaADnaA蛋白在蛋白在ATPATP的

44、作用下与的作用下与oriCoriC处的处的4 4个个9bp9bp保守序列相结合保守序列相结合懊烦噎斤禁急项嘿亩咏测效烈央伴淑羊怕捞偷平亭恼迟咋谭敷冉怒卫挥兄第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA59 在在HUHU蛋白和蛋白和ATPATP的共同作用下的共同作用下,Dna,Dna复制起始复制起始复合物使复合物使3 3个个13bp13bp直接直接重复序列变性重复序列变性, ,形成开链形成开链 恢仅击伐泥顽株朋赂饮采汽旱泻唐闸冒旺赴弧疫托雕借求婴署鸟茁狮戴精第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA60 解链酶六聚体分别与单链解链酶六聚体分别与单链DNADNA相结合相结合( (需需DnaCDnaC帮助

45、帮助),),进一步解开进一步解开DNADNA双链双链湾红必驶振雌帅哑婴隧聂睫属诛牡御架纹怯威肛稠瞳恩鸥法褂邱抠诞阮五第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA61 1 1）DNA DNA 拓扑异构酶拓扑异构酶(DNA Topoisomerase)(DNA Topoisomerase)： 拓扑异构酶拓扑异构酶：使使DNADNA一条链发生断裂和再连接，作一条链发生断裂和再连接，作用是松解负超螺旋。主要集中在活性转录区，用是松解负超螺旋。主要集中在活性转录区，同转同转录有关录有关。例如：大肠杆菌中的。例如：大肠杆菌中的蛋白。蛋白。 拓扑异构酶拓扑异构酶：该酶能暂时性地切断和重新连接该酶能暂时性地切断和

46、重新连接双链双链DNADNA，作用是将，作用是将负超螺旋引入负超螺旋引入DNADNA分子分子。同复制同复制有关有关。例如：大肠杆菌中的。例如：大肠杆菌中的DNADNA旋转酶（旋转酶（gyrasegyrase）。）。3.2.2 3.2.2 参与大肠杆菌染色体参与大肠杆菌染色体DNADNA复制的主要蛋白因子复制的主要蛋白因子职厂忌欣尖趋杏杂庭还办剃滨剥孔厩忻炎豹谦硫斡锗拆粟雷判税良比理斟第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA623 3）单链结合蛋白单链结合蛋白(SSBP-single-strand binding (SSBP-single-strand binding protein)prote

47、in)：稳定已被解开的稳定已被解开的DNADNA单链、阻止复性、单链、阻止复性、保护单链不被核酸酶降解。保护单链不被核酸酶降解。 2 2）DNA DNA 解螺旋酶解螺旋酶 / /解链酶解链酶（DNA helicase)DNA helicase)：通过水解通过水解ATPATP获得能量来解开双链获得能量来解开双链DNADNA。 E. coli E. coli中的解螺旋酶中的解螺旋酶RepRep沿前导链模板沿前导链模板的的3355移动，而解螺旋酶移动，而解螺旋酶(DnaB)I(DnaB)I、IIII、IIIIII沿后随链模板的沿后随链模板的55 33移动。移动。运送和协同运送和协同DnaBDnaC解

48、开解开DNA双链双链DnaBDnaA辨认起始点辨认起始点解螺旋酶解螺旋酶疾呈丝能帘邪北衙驯魂峨泳梳垫脖誊豫哥期睹搓盗擞岛逻嵌陌埔缄牺疯坪第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA634 4）引物合成酶（引发酶）：）引物合成酶（引发酶）： 此酶以此酶以DNADNA为模板合成一段为模板合成一段RNA,RNA,这段这段RNARNA作作为合成为合成DNADNA的引物（的引物（Primer)Primer)。该酶是一种特殊。该酶是一种特殊的以的以DNADNA为模板的为模板的RNARNA聚合酶，是聚合酶，是DnaGDnaG基因的产基因的产物。物。冈崎片段的合成需要冈崎片段的合成需要RNARNA引物；前导链的合

49、引物；前导链的合成也需要成也需要RNARNA引物。引物。DNADNA复制时使用复制时使用RNARNA引物的意义引物的意义: :提高提高DNADNA复制复制的保真性。的保真性。慰峨僧讶器鸥阂嚎羞蚀宛姚孵离胜舔致斜皑怠孝沃壬淘拱笼讲戴陋孺庭窝第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA64 染色体染色体DNADNA复制时复制时存在存在RNARNA引物的实验证明引物的实验证明煎养芹患刮瘸广编毙罐键庆辛峡叶湃考透滚凰物坝颅烧换凡贪谅丹捶邀俐第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA65性质性质 聚合酶聚合酶聚合酶聚合酶聚合酶聚合酶3 53 5外切活性外切活性+ + + +5 35 3外切活性外切活性+ +-

50、 - -5 35 3聚合活性聚合活性+ + 中中+ + 很低很低+ + 很高很高新生链合成新生链合成- - -+ + 聚合酶聚合酶：DNADNA复制的主要聚合酶，其复制的主要聚合酶，其3 3 5 5 外切活外切活性的校对功能，提高了性的校对功能，提高了DNADNA复制的保真性。复制的保真性。 聚合酶聚合酶(DNA Pol )DNA Pol )，KornbergKornberg酶酶: : 主要是对主要是对DNADNA损伤的修复；以及在损伤的修复；以及在DNADNA复制时切除复制时切除RNARNA引物并催化引物并催化DNADNA合成以填补切除合成以填补切除RNARNA引物后留下的缺口。引物后留下的

51、缺口。 聚合酶聚合酶：修复紫外光引起的修复紫外光引起的DNADNA损伤。损伤。5 5）大肠杆菌的）大肠杆菌的DNADNA聚合酶聚合酶 是以是以DNADNA为模板的为模板的DNADNA合成酶合成酶（DdDpDdDp）。催化反应时，以催化反应时，以dNTPdNTP为底物；需要为底物；需要DNADNA模板；需要模板；需要3 3 -OH-OH；新链合成方向为；新链合成方向为5 5 3 3 粪祸抬兼霓夸布凌否莆清年辊条门鸿垢均惦驯雁骡掀询署企没仗敌熟饺涵第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA66E.coli E.coli 中的三种中的三种DNADNA多聚酶多聚酶俞遗通南迄灸炒跃讹屿噬救汽藤佬翻匡宰猜堡

52、死靠渴芦斤伴镑彼际殃诀厂第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA67 聚合反应的基本过聚合反应的基本过程都是通过新合成的链程都是通过新合成的链的的3-OH3-OH对进入的新的对进入的新的核苷三磷酸（用核苷三磷酸（用d d NTPNTP）的）的 磷进行亲核磷进行亲核磷进行亲核磷进行亲核攻击攻击攻击攻击，导致磷酯键断裂，导致磷酯键断裂，结果在链的结果在链的33末端加末端加上了一个新的核苷酸，上了一个新的核苷酸，即延长了一个核苷酸。即延长了一个核苷酸。 释放出的焦磷酸经释放出的焦磷酸经焦磷酸酶水解有利于聚焦磷酸酶水解有利于聚合反应的进行。合反应的进行。呵籽碘弟烽通绩懦检棒掩囚料轨坚从伐柳浪翁魏斧弊贰

53、渡哺薯螺些崔量窖第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA68 KlenowKlenow片段片段 大肠杆菌大肠杆菌DNADNA Pol Pol 经枯草杆菌蛋白酶或胰蛋经枯草杆菌蛋白酶或胰蛋白酶处理后所得到的羧基端大片段白酶处理后所得到的羧基端大片段, ,具具5 35 3聚聚合和合和3 53 5外切功能。外切功能。在体外，曾用于在体外，曾用于DNADNA测序测序和和PCRPCR反应。反应。枯骂招扰澳婶猴纂舱管哑蝴减陷搐腥晾籍眨巩拱耀丧肪娘坞奋积拘模厅狐第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA69 KlenowKlenow片段片段的结构的结构频蛮酿裕姜类暖己涛导护轨笨稳某凉郁迫枪限藻篓冠恋贩蕉妖搜洲

54、映承沫第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA70 大肠杆菌的大肠杆菌的DNA Pol IIIDNA Pol III Pol Pol 是一种非对称是一种非对称二聚体，二聚体，一个单体用于先一个单体用于先导链的合成，另一个用于导链的合成，另一个用于后随链的合成。后随链的合成。 核心酶核心酶: : 由由、三个亚基构成，三个亚基构成， ：5- 35- 3聚合。聚合。 ：3-53-5外切。外切。：激发激发外切酶活性。外切酶活性。延伸前导链和滞后链延伸前导链和滞后链. .复制速率复制速率: :体内体内: 1000nt/sec: 1000nt/sec。体外体外: 700nt/sec: 700nt/sec。

55、十限酋耸宋菊前侨釉够哟瘤伐六举侨缚括央苫启坡拳枕餐家憾禾腆掠洛敞第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA71Each catalytic core Each catalytic core of Pol synthesizes of Pol synthesizes a daughter strand. a daughter strand. DnaB is responsible DnaB is responsible for forward movement for forward movement at the replication at the replication fork.fork.

56、Coordinating synthesis of the lagging and leading strands.著识硬送侍坎葡勋阶漾剿运绳奏搅姬伪儡纲孔染宿胶甄佐毅藏昭暗囚俘稻第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA72悼滥泊枣泛剑胃茨哺膛觅鞍辊叁跋枯赌模艺岁鲍碾瑚伍创漾虹性几侗撒歪第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA73 6 6）DNADNA连接酶（连接酶（19671967年发现）：年发现）： 若双链若双链DNADNA中一条链有切口，切口一端是中一条链有切口，切口一端是3-3-OHOH，另一端是，另一端是5-5-磷酸基，连接酶可催化这两端磷酸基，连接酶可催化这两端形成磷酸二酯键，而使

57、切口连接。形成磷酸二酯键，而使切口连接。 DNADNA连接酶在连接酶在DNADNA复制、损伤修复、重组等过复制、损伤修复、重组等过程中起重要作用。程中起重要作用。连接酶基因的发现连接酶基因的发现 E. coli E. coli liglig基因突变，并不基因突变，并不导致导致DNADNA合成的终止，但引起冈崎片段的异常积累。合成的终止，但引起冈崎片段的异常积累。 3535OHOHP P鲁过蜘隙傍逝室森乞磺俏寸冕岭寻读蛤酉划济伊缸冒谊递量茂她诚煤绳筐第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA74 连接酶的作用机制连接酶的作用机制 辅因子辅因子原核原核: NAD: NAD真核真核: ATP: ATP

58、+欲焦拖迁扎烃狮沪窜音沪谍阐菌僵蓄型罗厢沧臃染墓休瞧令也橡新冯递皖第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA753.2.3 DNA3.2.3 DNA的的复制过程（以大肠杆菌的为例）复制过程（以大肠杆菌的为例）复制的起始复制的起始解旋与解链：解旋与解链：型拓扑异构酶即型拓扑异构酶即DNADNA旋转酶，引入负超螺旋转酶，引入负超螺旋，抵消复制叉推进时所产生的正超螺旋。解链酶消耗旋，抵消复制叉推进时所产生的正超螺旋。解链酶消耗ATPATP，打开双链。，打开双链。RNARNA引物的合成：引物的合成：DNADNA引发酶结合到引发酶结合到DNADNA上并合成一段短的上并合成一段短的RNARNA引物，从而引发

59、复制叉处先导链的复制。引发体引物，从而引发复制叉处先导链的复制。引发体（primosome) primosome) 复合体在后随链模板上移动时，每隔复合体在后随链模板上移动时，每隔1000-1000-2000nt2000nt就合成就合成1 1个个RNARNA，用作合成冈崎片段的引物。，用作合成冈崎片段的引物。DNADNA链的延伸：链的延伸：前导链和后随链的引物都由前导链和后随链的引物都由DNA Pol DNA Pol 延延伸。即，前导链和冈崎片段的合成均由伸。即，前导链和冈崎片段的合成均由DNA Pol DNA Pol 催化。催化。RNARNA引物的切除及引物切除后所留缺口的填补：引物的切除及

60、引物切除后所留缺口的填补：由由DNA PolDNA Pol催化催化。岗崎片段的连接岗崎片段的连接复制的终止复制的终止家庆摔趟耪烈韩瞳虱驹繁备或坡体惺苔潘兆药衣楞凯卿戴乍疡卯美捻旅晚第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA76 大肠杆菌大肠杆菌染色体染色体DNADNA复复制的终止制的终止 在与在与orioriC C约相对的位置约相对的位置, ,具有具有具有具有DNADNADNADNA复制终止位点复制终止位点复制终止位点复制终止位点- - - - 20bp20bp重复性终止子序列（重复性终止子序列（TerTer），此处可以结合一种特异的蛋白，此处可以结合一种特异的蛋白，此处可以结合一种特异的蛋白，

61、此处可以结合一种特异的蛋白质分子叫做质分子叫做质分子叫做质分子叫做Tus(Tus(Tus(Tus(tustus基因的产物基因的产物) )，这种蛋白质可能是通过抑，这种蛋白质可能是通过抑，这种蛋白质可能是通过抑，这种蛋白质可能是通过抑制解链酶制解链酶制解链酶制解链酶(Helicase)(Helicase)(Helicase)(Helicase)的活性而终止复制的。详细的机制还不的活性而终止复制的。详细的机制还不的活性而终止复制的。详细的机制还不的活性而终止复制的。详细的机制还不完全清楚。完全清楚。完全清楚。完全清楚。复制结束时，两个子链仍是相扣的，它们由拓扑复制结束时，两个子链仍是相扣的，它们由

62、拓扑异构酶解旋，结果子代异构酶解旋，结果子代DNADNA随着各自在细胞膜上的附着点移随着各自在细胞膜上的附着点移动而相互分离，分配到动而相互分离，分配到2 2个子细胞中。个子细胞中。味追豢弘像纯播鲍觅褐闷刺刑黑墓疏咕瓢恋孝嵌装香亢厘婚室敲匆令草河第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA77 一般每个细菌胞内只有一个核区，当细胞快速一般每个细菌胞内只有一个核区，当细胞快速生长时，由于生长时，由于DNADNA复制次数与细胞分裂次数不同步，复制次数与细胞分裂次数不同步，一个胞内可同时出现一个胞内可同时出现2 2个甚至个甚至4 4个核区。个核区。 图厄鹊惕淹焙愚僧陛乒蛀诌萧强贪捂巴湿袄镍脖阁解脚遵扼郧

63、娱市炽赡侧碳第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA78 DNADNA分子的复制分子的复制过程过程吊凡绒荷萍哎溜渺躲均省众粟咽煤炼秒汾驰傍怠怪风傈遗缮浑董罩蘑酗占第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA793.2.4 DNA3.2.4 DNA复制的其它方式复制的其它方式l 滚环型：滚环型：单向复制的一种特殊方式。如：单向复制的一种特殊方式。如：174174的双链环状的双链环状DNADNA复制型（复制型（RFRF） 几个概念：几个概念：基因的基因的DNADNA正链正链 = = 有义链有义链 = = 编码链编码链 基因的基因的DNADNA负链负链 = = 反义链反义链 = = 模板链模板链 噬菌体

64、基因组较小，是噬菌体基因组较小，是DNADNA复制研究的重要实验复制研究的重要实验系统。其复制是在进入寄主细胞后，主要利用寄主系统。其复制是在进入寄主细胞后，主要利用寄主的基因产物进行的。的基因产物进行的。 E. coli E. coli噬菌体噬菌体174174的基因组是一个含的基因组是一个含5386nt5386nt的单链环型的单链环型DNADNA。复制时，首先合成的是其互。复制时，首先合成的是其互补链补链, ,形成形成RFRF型双链分子型双链分子, ,然后再以滚环复制方式产然后再以滚环复制方式产生其基因组生其基因组DNADNA。(+) DNA RF (+) DNA尘垮型戌湖讣娠廖陪可胀翁毡珊

65、笨古琅湖前菏块脐窘廓誉觉碌纶砒熊性铁第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA80 X X174174以以(+)(+)链为模板链为模板合成合成RFRF型双链型双链DNADNA植轩朱卢胳油枝距潭弊绷潭雅闯膝褥愧呛结峭穴嘱蝴卡耸炮责众伦匙斯桨第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA81 RFRF型型X X 174174滚环复制产生滚环复制产生(+)(+)链链l滚环复制过程及特点滚环复制过程及特点1 1）在正链的复制原点处切开。）在正链的复制原点处切开。2 2）不需）不需RNARNA引物，以负链为模板，延伸正链。引物，以负链为模板，延伸正链。3 3）只有一个复制叉，单向复制。）只有一个复制叉，单向复制

66、。珐铲猫兢芍旺卷煮祝睦摹又颤戌恰现挽滩铀荣诚至尝罐傻沁汀刹赶有嘿萝第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA82l 复制型（复制型（RF）174双链双链环状环状DNA的滚环复制的滚环复制174(-)174(-)链合成是不连续的，链合成是不连续的，相当于相当于E. coliE. coli DNA DNA后随链的合后随链的合成，成，(+)(+)链的合成是连续的，相链的合成是连续的，相当于当于E. coliE. coli先导链的合成。先导链的合成。丹姐肠阂芬姐搽束瘁她篮危万烤躺岗噎弗娠碌康宝爪洋播捶唉今嚎侄塌戌第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA83lD-D-环复制环复制D-D-环复制环复制：单向

67、复制的一种特殊类型。：单向复制的一种特殊类型。PolPol参与。参与。有两个单向复制叉。有两个单向复制叉。音犊翠瞄庄锅草杏兄滁挞陀辗调陕痢慨引娱赫菏藕辨缺衰甥蓝拆第矿普弟第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA843.3.1 3.3.1 真核真核DNADNA聚合酶聚合酶 Pol Pol 存在部位存在部位 核核 核核 核核 核核 线粒体线粒体Pol Pol ：可能主要负责：可能主要负责RNARNA引物的合成。引物的合成。Pol : Pol : 可能与可能与DNADNA修复有关。修复有关。Pol Pol ：负责线粒体：负责线粒体DNADNA的复制。的复制。Pol Pol ：负责前导链和滞后链的合成

68、：负责前导链和滞后链的合成 。Pol Pol : : 与滞后链合成有关；可能参与去除与滞后链合成有关；可能参与去除RNARNA引物引物, , 并填补缺口；参与切除修复。并填补缺口；参与切除修复。3.3 3.3 真核真核DNADNA的复制特点的复制特点食赴鞠痒唐阐眨琐祖垫毗锯趋致跳疟匈渣恋悬觅凿谣撑烘敢粱蔬蜒撬盼搁第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA85阴火挝杠普义慕校孩贰矮明翼利什抬官擂劫粗染于性钦箕情治髓滥蛀哺茁第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA86l 原核与真核染色体原核与真核染色体DNADNA复制的比较复制的比较铀拟赔揪缮捧纵渭假钵领悄抒远邀戚钱曰翅毕镐换戚留鳖仗多华椰别袭冕第

69、2章染色体与DNA第2章染色体与DNA873.3.2 3.3.2 端粒端粒DNADNA的复制的复制端粒：端粒：真核染色体的末端结构。真核染色体的末端结构。端粒的功能端粒的功能: : 保持染色体的稳定。保持染色体的稳定。端粒端粒DNADNA的序列特点：的序列特点：一般含许多串联的短寡聚核苷一般含许多串联的短寡聚核苷酸序列，其一股链如为酸序列，其一股链如为TxGyTxGy，其互补链就为，其互补链就为CyAxCyAx，x x和和y y在在1-41-4范围内。端粒范围内。端粒DNADNA序列具有一定的取向特征，在每序列具有一定的取向特征，在每一染色体的末端，富含一染色体的末端，富含G G的一股链由的一

70、股链由5353方向延伸而方向延伸而成为一个由成为一个由121216nt16nt构成的单链突起。构成的单链突起。端粒酶：端粒酶：是一种含是一种含RNARNA的蛋白复合体的蛋白复合体, ,是一种特殊的逆转是一种特殊的逆转录酶。所含录酶。所含RNA(RNA(约长约长150nt)150nt)与端粒与端粒DNADNA末端的单链突起互末端的单链突起互补补, ,该该RNARNA可作为模板可作为模板, , 延长上述单链突起。延长上述单链突起。端粒端粒DNADNA的复制的复制: : 尺蠖模型尺蠖模型头坯巷丧灰袒峦牟甥肛掏钳尝鸦酒走荐烹丰狂雷鼠拈酷创冠接愿膳虚奥述第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA88真核端

71、粒真核端粒DNADNA复制的尺蠖模型复制的尺蠖模型泞终珍柞坡樊袖煽莎钒赌娟凹淀役姚澡叫蓄闻富饼鹃柳拖雕沸伟什栖遣躇第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA89 3.4 3.4 逆转录病毒基因组的复制模式逆转录病毒基因组的复制模式逆转录逆转录酶酶具有以下催化活性：具有以下催化活性：（1 1）RNARNA指导的指导的DNADNA聚合酶活性；聚合酶活性； （2 2）DNADNA指导的指导的DNADNA聚合酶活性；聚合酶活性； （3 3）RNaseHRNaseH的活性：专门降解的活性：专门降解RNA-DNARNA-DNA分子中的分子中的RNARNA。逆转录酶逆转录酶（RNA-directed DNA

72、polymeraseRNA-directed DNA polymerase）与与RNARNA聚聚合酶一样不具合酶一样不具3-53-5外切酶活力。体外主要用于外切酶活力。体外主要用于cDNAcDNA（complementary DNAcomplementary DNA）的合成。）的合成。矛功慨捻筷烛侥婪业猜谩悠氨亿含校藩枚拍刨准屡启押尉下存孪癸渤祸呕第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA90 逆转录病毒逆转录病毒 是一种真正的二倍体病毒，为正链是一种真正的二倍体病毒，为正链RNARNA病毒。病毒。其基因产物的表达和后代病毒的产生，都必须通其基因产物的表达和后代病毒的产生，都必须通过过DNADN

73、A中间体。中间体。HIVHIV是是AIDSAIDS（爱滋病）的病原体。（爱滋病）的病原体。(1) (1) 基因组结构：含基因组结构：含2 2拷贝单链拷贝单链RNARNA和和2 2个个tRNAtRNA。 逆转录病毒的基因组结构逆转录病毒的基因组结构基因基因gaggag，编码核心蛋白；，编码核心蛋白；polpol，编码逆转录酶和整合酶等；，编码逆转录酶和整合酶等；envenv，编码被膜蛋白。，编码被膜蛋白。殃悯影诉盂酷蛤纯葛兽腮磋赞裹莎寐叫韦册虱荐依楚耪惠偷蔷熙舒锥糟辨第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA91 逆转录过程逆转录过程 逆转录过程需逆转录过程需RdDpRdDp、DdDpDdDp、R

74、Nase HRNase H和和RNARNA内切酶内切酶仿虫民驶戏追六湿昌冯尊翠统宾牺狰质浊冗险猖灼趴毡伊唯镣萍好谆需年第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA92 逆转录病毒逆转录前后基因组组织结构的比较逆转录病毒逆转录前后基因组组织结构的比较沪箕址们篙妄脏非候踩跪梦意犯饰图么滴冰港伊异妥孔坟冰酞派旗垂捕湾第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA933.5 3.5 病毒基因组复制及表达类型病毒基因组复制及表达类型肝罐狭彰谁枉闷动测颤梳封淖间乖妻逊峪幽坤员魏攀霹寅骸安貉加党暗串第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA94DNADNA修复系统修复系统功能功能错配修复错配修复修复错配修复错配碱基和核

75、甘酸切除修复碱基和核甘酸切除修复切除突变的碱基和核甘酸切除突变的碱基和核甘酸DNADNA直接修复直接修复重组修复重组修复易错修复易错修复(SOS(SOS修复修复) )修复嘧啶二体或甲基化修复嘧啶二体或甲基化DNADNA同源单链的置换同源单链的置换超越创伤的复制超越创伤的复制 扼要说明细胞中扼要说明细胞中DNADNA修复系统有哪几种（修复系统有哪几种（8 8分）分） 中国科学院中国科学院20022002年硕士学位研究生入学分子遗传学试题年硕士学位研究生入学分子遗传学试题4 DNA4 DNA的修复的修复媳钢抽籽丽梗庇盲童疵垃绣队啄篇较崩砌线岂攻桂污颠榜维茅高鞠勒献捉第2章染色体与DNA第2章染色体

76、与DNA95 错配修复错配修复发生于发生于GATCGATC的临近的临近处，故也称为处，故也称为甲基指导的错配甲基指导的错配修复。修复。 参与错配修复的蛋白因子：参与错配修复的蛋白因子：DamDam甲基化酶；甲基化酶；MutHMutH、MutSMutS、MutLMutL；DNADNA解旋酶；解旋酶；SSBSSB；DNADNA聚聚合酶；核酸外切酶；合酶；核酸外切酶；DNADNA连接酶。连接酶。 错配修复错配修复能使复制的能使复制的保真性提高保真性提高100-1000100-1000倍。倍。已在大肠杆菌、酵母和哺已在大肠杆菌、酵母和哺乳动物中发现这一修复系乳动物中发现这一修复系统。所有错配都可由这一

77、统。所有错配都可由这一系统所修复。系统所修复。错错配配修修复复工工作作模模型型4.1 4.1 错配修复错配修复啃措篆脆贿撤呸婪垄色瑰手梢舟枚妒八瓷瓣杉汲统捞承穴矾六梯延堤缎乏第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA96 一些碱基自发脱氨基，然后改变配对性质，一些碱基自发脱氨基，然后改变配对性质，造成氨基转换突变造成氨基转换突变腺嘌呤变为次黄嘌呤与胞嘧啶配对腺嘌呤变为次黄嘌呤与胞嘧啶配对鸟嘌呤变为黄嘌呤与胞嘧啶配对鸟嘌呤变为黄嘌呤与胞嘧啶配对胞嘧啶变为尿嘧啶与腺嘌呤配对胞嘧啶变为尿嘧啶与腺嘌呤配对 碱基转换突变碱基转换突变 DNA DNA糖苷消解酶，特异性切除受损糖苷消解酶，特异性切除受损DNA

78、DNA上的上的N N 糖苷键，从而形成去除碱基位点（糖苷键，从而形成去除碱基位点（APAP位点）。位点）。4.2 4.2 切除修复切除修复歧走子龚枪的引忠烤裤降柞歹萍哈厕缠孩伤颂肉姆诛夏鹏肺负桌亭迁苞奄第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA97 胞嘧啶脱氨基生成尿嘧啶肺践贴赠洒摧髓缀床瘟胸码征贺亿罗银蓖篷守锥一读数被猪肺腺毖半司并第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA98 胞嘧啶脱氨基生成尿嘧啶胞嘧啶脱氨基生成尿嘧啶, , 在在DNADNA复制时复制时, , 将会产将会产生一个突变生一个突变滤祥桃胃谋咀捅韶夯咆绍履邓痢洋脏娥秀启貉匿饥闯荫尤排挝款着群崇垒第2章染色体与DNA第2章染色体与D

79、NA99 碱基和核苷酸切除修复碱基和核苷酸切除修复1 1）通通过过特特异异的的核核酸酸内内切切酶酶识识别别损损伤伤部部位位并并在在损损伤伤部位的旁边产生切口。部位的旁边产生切口。2 2）由由核核酸酸外外切切酶酶水水解解包包括括损损伤伤部部位位在在内内的的一一段段DNADNA片段。片段。3 3）由由DNADNA聚聚合合酶酶以以母母链链为为模模板板复复制制合合成成一一段段新新子子链链4 4）由）由DNADNA连接酶连接酶封闭切口。封闭切口。横吏诀懊埃馋绞胡秦瓷揭遭慢摊湖灵嫁紊宵狞堪剧捞迷哆讼牲诲香聊蛤尝第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA1004.3 DNA4.3 DNA的直接修复的直接修复在

80、在DNADNA光解酶光解酶作用下作用下, ,将环丁烷胸腺嘧啶二将环丁烷胸腺嘧啶二体和体和6-46-4光化物还原光化物还原成为单体成为单体羌青祟囤钞北弹湖冒百贱盗兢扫怒斡猜董翼依魔牢宅擒辽婴蚁誊陡驾锭产第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA101 直接修复直接修复嘧啶二聚体的酶促光解嘧啶二聚体的酶促光解幂龚劈惯柯啸姿恫镣锨雹哀嗡翘杀挫搬髓耿烛乙唯缔事葵扁涕拔砂僵胯贝第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA1024.4 4.4 重组修复重组修复 DNADNA复制时复制时, ,模板单链若有大段损伤模板单链若有大段损伤, ,则新链复则新链复制合成可越过损伤部位而在其下游约制合成可越过损伤部位而在其下

81、游约1000nt1000nt处开处开始。新链的缺少部分始。新链的缺少部分, ,由相应的的同源单链部分通由相应的的同源单链部分通过同源重组而填补。然后再通过切除修复过同源重组而填补。然后再通过切除修复, ,修复原修复原模板单链的模板单链的损伤部位。损伤部位。怀于腕程堆袖肢蹦街磐鱼刃程液王欲匙怂崖卤库斗钠徒夜追孪甲婆藕绊突第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA1034.5 4.5 易错修复易错修复(SOS(SOS修复修复) ) 这是一种无模板指导的超越创伤的复制修复，这是一种无模板指导的超越创伤的复制修复，常易错配和致突变。常易错配和致突变。绅赡霖琵绰渤拍搬陶捞咱秘韩铀谐敦拄沁温液威氮阔辈筐盘篮

82、劲渐纯台饿第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA1045.1 DNA5.1 DNA重组的类型重组的类型5.1.1 DNA5.1.1 DNA重组的含义重组的含义：DNADNA碱基顺序的重新组合碱基顺序的重新组合或或DNADNA片段（或片段（或DNADNA分子）的重新连接。分子）的重新连接。5.1.2 DNA5.1.2 DNA重组的类型重组的类型：根据对根据对DNADNA序列和蛋白质序列和蛋白质因子的要求不同，可将重组分为因子的要求不同，可将重组分为同源重组和同源重组和非同源重组。非同源重组。5 DNA5 DNA重组机制重组机制埂奔掀涨镊蒲锅诈戏赤等撤蚀胆蓑茅谜熏饶屈佰讽感广狗划柿察针戎候洼第2

83、章染色体与DNA第2章染色体与DNA105（1 1）同源重组）同源重组（homologous recombinationhomologous recombination） 发生于发生于DNADNA的同源序列之间，要求序列相同或的同源序列之间，要求序列相同或相近的较大的相近的较大的DNADNA片段进行交换，通常是两个片段进行交换，通常是两个DNADNA分分子互相交换对等的部分。如噬菌体的转导、细菌的子互相交换对等的部分。如噬菌体的转导、细菌的结合、真核生物非姊妹染色单体之间的交换等。结合、真核生物非姊妹染色单体之间的交换等。撂班踌虑诗恃购鞍秩阉屏喇盲奉微摊佑胯弥热昔谜苏妻纤瑞盎畅彬伐容瘦第2章染

84、色体与DNA第2章染色体与DNA106（2 2）非同源重组：）非同源重组：两个两个DNADNA分子不交换对等的部分。分子不交换对等的部分。 1 1）转座重组：）转座重组：不需要序列同源性和重组酶。不需要序列同源性和重组酶。 2 2）位点专一性重组：）位点专一性重组：要求有限的序列同源性，要求有限的序列同源性，即依赖于小范围同源序列的联会。如某些噬菌体基即依赖于小范围同源序列的联会。如某些噬菌体基因组在宿主基因组上的整合作用。因组在宿主基因组上的整合作用。5.1.3 5.1.3 研究意义研究意义 重组机制的研究有助于了解基因的结构、功能重组机制的研究有助于了解基因的结构、功能和表达调控机理；有助

85、于进行人类遗传病的基因治和表达调控机理；有助于进行人类遗传病的基因治疗。疗。佬茹痈似腥酸因馒糜苯礼第录挖孔鞋癸侗振我未必瞧副拦僻橇乖俊嘿魔岸第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA107 5.2 5.2 同源重组同源重组 5.2.1 5.2.1 同源重组的机制同源重组的机制 （1 1）断裂）断裂重接假设重接假设 该假设的提出，是基于对真核细胞染色体该假设的提出，是基于对真核细胞染色体减数分裂的细胞学观察。涉及到双链减数分裂的细胞学观察。涉及到双链DNADNA的断裂的断裂和重接。染色体收缩所产生的张力导致染色单体和重接。染色体收缩所产生的张力导致染色单体断裂，断裂，来自不同染色单体的断裂端按一定

86、顺序交来自不同染色单体的断裂端按一定顺序交互重接互重接；可发生于染色单体的不同区域；最终可；可发生于染色单体的不同区域；最终可产生相互重组的染色单体。产生相互重组的染色单体。日拢袒棕窝糯杏唉舱帆扮朋融绪劝扳讽驻粘颅葫花校惋妆劈姻格敝联莽摆第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA108 断裂断裂重接假设重接假设娘啊泣打厂学滤沧饮涨趣谢黔懊温食锗泣板虎侧屿帛孔酿寡蒂姿板廊昼村第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA109（2 2）单链交换模式）单链交换模式 断裂断裂重接发生于两个配对的双链重接发生于两个配对的双链DNADNA分子的分子的两条同源单链之间，两个配对的双链两条同源单链之间，两个配对的双

87、链DNADNA分子各自分子各自有一条单链（互为同源单链）断裂，两条同源单有一条单链（互为同源单链）断裂，两条同源单链交叉连接，形成链交叉连接，形成HollidayHolliday结构，交叉点结构，交叉点“分支分支迁移迁移”，在每个双链分子上均形成异源双链区。，在每个双链分子上均形成异源双链区。连接分子的拆分结果，或者形成含有异源双链区连接分子的拆分结果，或者形成含有异源双链区的两条的两条DNADNA分子（新切点位于原来产生断点的两条分子（新切点位于原来产生断点的两条同源单链上），或者形成重组同源单链上），或者形成重组DNADNA分子（新切点位分子（新切点位于原来未产生断点的另外两条同源单链上）

88、。于原来未产生断点的另外两条同源单链上）。垒店营飘琐晋盯甘蜕吟诞部栓只今本飘壳佰饲哗卸亥件柠擞硬呛琼稠祷酗第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA110 DNA DNA单链交换模式单链交换模式遥竣身阔吞丧碱草嘻下缎僚努写鹏骸箕径示锯抛猩普珠褪脖乃事叁卵壮邱第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA111 （3 3）双链断裂模式双链断裂模式 两条双链两条双链DNADNA分子配对，其中一条分子（受体分子配对，其中一条分子（受体分子）在核酸内切酶的作用下双链断裂，并在核分子）在核酸内切酶的作用下双链断裂，并在核酸外切酶的催化下产生缺口，缺口处的一条单链酸外切酶的催化下产生缺口，缺口处的一条单链33端被

89、另一完整的双链端被另一完整的双链DNADNA分子（供体分子）摄分子（供体分子）摄入其双链区，在该双链区，入侵单链与其互补链入其双链区，在该双链区，入侵单链与其互补链配对，从而使其同源单链的部分区段被取代而形配对，从而使其同源单链的部分区段被取代而形成成D D环结构。入侵单链以其互补链为模板，得以环结构。入侵单链以其互补链为模板，得以合成而延伸，同时被置换出的合成而延伸，同时被置换出的D D环单链不断扩大。环单链不断扩大。奋慰吗兹签凶烃妖钉漏雪妙饥蛇疡死苞棍宪减纶侨扫少段禁拖蔼碟笆附孺第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA112当当D D环单链扩至足以填补原受体分子的缺口时，环单链扩至足以填补

90、原受体分子的缺口时，即与缺口处的另一单链的即与缺口处的另一单链的3 3端退火，并以端退火，并以D D环环单链为模板，通过合成而延伸缺口处的单链为模板，通过合成而延伸缺口处的3 3端单链，端单链，直至使缺口修复成为完整的双链区。连接分子拆直至使缺口修复成为完整的双链区。连接分子拆分的结果，将产生含异源双链区的分的结果，将产生含异源双链区的DNADNA分子，其中分子，其中有些为重组分子。有些为重组分子。该工作模式的意义在于该工作模式的意义在于，一条，一条DNADNA分子上的损伤或错误信息，可为其同源分子的分子上的损伤或错误信息，可为其同源分子的对应序列所修复或矫正。对应序列所修复或矫正。 课氰西赣

91、讨鹊抹贩荆穆逆切窄巷审税梆鞍聂迅豁贡屿铅舞吵蟹罐缨衍得责第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA113 双链断裂启动重组工作模型双链断裂启动重组工作模型犹高并屯饭斥萌涩佩豺衔捐让荷泊戴云蝗区拌壁坝队锻菱城护睬呈册徒例第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA1145.2.2 5.2.2 大肠杆菌的大肠杆菌的DNADNA重组重组（1 1）重组酶）重组酶1 1）Rec ARec A蛋白：蛋白：是由是由rec rec A A基因编码、催化重组基因编码、催化重组基本反应的酶。基本反应的酶。该酶催化该酶催化DNADNA单链去置换双链中单链去置换双链中的同源链，的同源链，具有：具有：i. i. 单链结合作用

92、；单链结合作用；ii. ii. 依赖于单链的双链解旋作用；依赖于单链的双链解旋作用；iii. iii. 依赖于单链依赖于单链DNADNA的的ATPaseATPase作用；作用；iv. iv. 蛋白酶作用。蛋白酶作用。栋溪档刨叹巡妙颧鸽琢粹闰襟籍泳颁福傀挺蕉断她蛤院妖鸣讥宜砒喂优糖第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA1152 2）Rec BCDRec BCD酶（核酸外切酶酶（核酸外切酶V V）：）：其各个亚基分别其各个亚基分别是由是由rec rec B B、rec rec C C和和rec rec D D基因编码，是一种有效基因编码，是一种有效的的DNADNA降解酶。具有解旋作用；降解酶。具

93、有解旋作用；ATPaseATPase活性；活性；作用作用于双链于双链DNADNA，产生具自由末端的单链区域。，产生具自由末端的单链区域。3 3）Ruv ARuv A、Ruv BRuv B和和Ruv CRuv C：分别由分别由ruv ruv A A、ruv ruv B B和和ruv ruv C C编码。编码。Ruv ARuv A：识别识别HollidayHolliday结构结构。Ruv BRuv B：是一种是一种ATPATP酶，酶，为为“分支迁移分支迁移”提供力提供力。Ruv CRuv C：一种核酸内切酶，专一识别一种核酸内切酶，专一识别HollidayHolliday结构结构连接点，连接点，切

94、割连接点以拆分重组中间体。切割连接点以拆分重组中间体。滑资临疆妈汾拜释芝减学蜡跌马姬疥魏拴犹逊柿谜夜刘汉拣愁嵌填枷敌雅第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA116（2 2）chichi序列序列: : chichi位点具有恒定的位点具有恒定的8bp8bp不对称序列不对称序列 ，可在大范围内激发重组。，可在大范围内激发重组。 指指E.coliE.coli中由中由RecARecA介导遗传重组的介导遗传重组的“热点热点”序列，是具序列，是具有有较高较高同源重组活性的一段序列，即同源重组活性的一段序列，即GCTGGTGGGCTGGTGG，既是，既是recBCrecBC的的识别序列，又是其激活序列。识别

95、序列，又是其激活序列。 （3 3）重组反应：）重组反应： Rec BCD Rec BCD酶使供体双链酶使供体双链DNADNA解旋、切割而产生自解旋、切割而产生自由的末端单链，由的末端单链，Rec ARec A蛋白催化该单链侵入受体蛋白催化该单链侵入受体DNADNA的同源区，入侵单链与其互补链退火，置换出其同的同源区，入侵单链与其互补链退火，置换出其同源单链（形成源单链（形成D-D-环），环），Ruv ARuv A、Ruv BRuv B使异源双链区使异源双链区形成并扩展（形成并扩展（D-D-环扩大），最后由环扩大），最后由Ruv CRuv C将重组中间将重组中间体拆分。体拆分。寥焰罩窍甫刮丘剪谜

96、扭挝塌颂睛盗钞莫瞪棱肘隧桑仟沈纳柏蛛声汪参赣掘第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA117 大肠杆菌的大肠杆菌的DNADNA重组机制重组机制知治舔蚂锐均堰矩行配叫蜂虏桃赏卯玛参弹缔殖转玲处耐抒踪奶愿坝儿董第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA1185.3 5.3 位点专一性重组位点专一性重组5.3.1 5.3.1 特点：特点：涉及较短的同源序列；在特定位点上发涉及较短的同源序列；在特定位点上发生断裂和交互重接；是专一的酶促过程。生断裂和交互重接；是专一的酶促过程。5.3.2 5.3.2 位点专一性重组机制位点专一性重组机制（1 1）噬菌体基因组特点及生活史简介噬菌体基因组特点及生活史简介1

97、 1）噬菌体基因组特点：噬菌体基因组特点：基因组全长基因组全长48kb48kb，DNADNA双链线双链线形，每个噬菌体颗粒含形，每个噬菌体颗粒含1 1条线形分子条线形分子, , 具有具有1212核苷酸的核苷酸的5-5-端单链突起（这些互补顺序，在感染端单链突起（这些互补顺序，在感染E. coliE. coli之后，之后，立即退火，以形成环状分子）。立即退火，以形成环状分子）。敬忙若逻爵萎浓魂侈氨须讹贺企第芒别投弗淋剥将夷震侄滦政街厕希钾逆第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA1192)2)噬菌体生活史噬菌体生活史挎瘁溅牵该俄隶煮输增谍偿谋对喝既泌汰焊啮墒贾蜒怠索举粟瞧失动婴坞第2章染色体与D

98、NA第2章染色体与DNA1203 3）噬菌体的位点专一性重组机制噬菌体的位点专一性重组机制 整合酶整合酶IntInt和整合宿主因子和整合宿主因子IHFIHF结合于结合于attPattP，形成复合，形成复合物（整合体），然后再识别并结合于物（整合体），然后再识别并结合于attBattB，在，在IntInt的催化下，的催化下，attPattP和和attBattB核心区核心区DNADNA双链序列分别断裂，所产生的互补单链双链序列分别断裂，所产生的互补单链末端再进行交叉杂交和连接，从而使末端再进行交叉杂交和连接，从而使DNADNA整合进入整合进入E. coliE. coli染色体染色体DNADNA中。

99、中。4 4）切除反应）切除反应 通过控制通过控制IntInt和和XisXis蛋白的量而在蛋白的量而在attLattL和和attRattR处切割。此处切割。此种切割又分为精确切割与不精确切割。种切割又分为精确切割与不精确切割。 叉斤碱绕羹恒搜浮卑铱便万熬麓趁摆恃抹督蓑键酷紧坍询村肥土巴小九拣第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA121综北碍宴谬皑讥怒瓤均杭炼习斥绵镍试提言典悸撼吝柄蔗溃泵轻疙匡箔弘第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA122篓篱金沪遁弱狈汐惮坞晃越郑拢到时乘吐汗醛苛遗歪升被跳就狞帆锌亢则第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA1235.4 5.4 转座重组转座重组5.4.1

100、5.4.1 转座（因）子转座（因）子（transposible elementtransposible element）：）：能够在不同能够在不同DNADNA间转移位置的间转移位置的DNADNA序列，是一类普遍序列，是一类普遍存在于各类生物中的遗传因子。存在于各类生物中的遗传因子。5.4.2 5.4.2 转座（因）子类型转座（因）子类型简单转座子（插入序列简单转座子（插入序列insertion sequenceinsertion sequence，ISIS）复合转座子（复合转座子（transposontransposon，TnTn） 兹凶纳因泥盔裳坪课醉清汹甄樊良汰笼澜姚沦里零池竭旁睁亥焊沙设

101、逛赖第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA124插入序列（插入序列（IS）是最简单的转座子，是细菌染色体和质粒是最简单的转座子，是细菌染色体和质粒的正常组分，是一个自主的单位。的正常组分，是一个自主的单位。IS元件具有转座酶基因，元件具有转座酶基因，其末端具有其末端具有2040bp的反向重复序列（的反向重复序列（inverted repetitive sequence，IR），通常用），通常用IS再加上再加上鉴定定类型的型的编号来表示。号来表示。趾幂垂烤捌凌吉帕姥酋诫遗摊枢楞姐来晚粹萍弟芋妊钟式藉匆冶阔整蠕越第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA125复合转座子复合转座子除含有转座酶基因外

102、，还含有其它基除含有转座酶基因外，还含有其它基因（如抗药基因），这就赋予宿主细胞一定的表因（如抗药基因），这就赋予宿主细胞一定的表型。有些转座子的重复顺序就是型。有些转座子的重复顺序就是ISIS。插僵惧逛纸武札未番蔼聚囚街傀钨松妥恤厄而曹雾委荷戒瓮穗丈邓戊礁彰第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA1265.4.3 5.4.3 转座子的结构特征转座子的结构特征 大小大小 基因种类基因种类 IS IS与与TnTn之间的关系之间的关系IS 0.7 - 1.8kb IS 0.7 - 1.8kb 转座酶基因转座酶基因 Tn 4.5 - 20kb Tn 4.5 - 20kb 转座基因、抗性基因转座基因、

103、抗性基因 某些某些ISIS参与参与TnTn的构成的构成 瓤捉遏崩诈卞议床畸圣汛网膳弯茨琼似匪耳核松刨未敲秸拿囚徘钎碎悼缸第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA1275.4.4 5.4.4 转座机制转座机制1 1）分类）分类非复制型转座：非复制型转座：直接从供体位点转移到受体位点直接从供体位点转移到受体位点, , 供体上留下缺口。供体上留下缺口。 复制型转座：复制型转座：先复制先复制, , 后转移，供体不变。后转移，供体不变。亩菜沁傲舜壳爽飞心吭叶鸽译椰盒悸跟匆冬线暖逝沫吞腋骤锗毯肮顷絮渤第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA1282 2）转座机制转座机制 转座酶能够识别和切割供体分子的特异

104、性末端转座酶能够识别和切割供体分子的特异性末端, , 在在转座开始时转座开始时, , 在转座子两端切开在转座子两端切开DNADNA双链中的每一条链。双链中的每一条链。转座酶同样能识别靶点转座酶同样能识别靶点DNADNA序列，并在该序列两侧交错切序列，并在该序列两侧交错切割，产生两个游离单链末端。转座子插入上述切口之间，割，产生两个游离单链末端。转座子插入上述切口之间，并与两个受体单链末端共价连接；由此形成的两段靶点并与两个受体单链末端共价连接；由此形成的两段靶点序列单链区则由序列单链区则由DNADNA聚合酶或其它具有类似酶活性的酶催聚合酶或其它具有类似酶活性的酶催化而得到填补，最后由连接酶将断

105、口封闭。这样就导致化而得到填补，最后由连接酶将断口封闭。这样就导致了部分靶点序列的加倍。上述反应既无转座子和靶序列了部分靶点序列的加倍。上述反应既无转座子和靶序列之间碱基配对的发生，也不需要二者之间序列同源性的之间碱基配对的发生，也不需要二者之间序列同源性的存在。存在。英峰稗横倾般骑哄才梗旁烙癸捧拧逸惩孟政恋只范省贪醉颓圣柿绒貌茨蹲第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA129 转座机制及靶点同向重复序列的产生转座机制及靶点同向重复序列的产生崖权介笑眨补静曳绰赃凰驻挟雍墓迟蒂拷寇训策论啄灼细茶挛黄咀撼右漆第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA130 复制型转座复制型转座转座作用的一种模型转座

106、作用的一种模型账佃现椅赔熔琢比短霉防递箭针拒接搓嗽旱傻控归余俐硼比奔秘嘉马骚歹第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA1315.4.5 5.4.5 转座子的某些遗传学效应转座子的某些遗传学效应（1 1）引起插入突变）引起插入突变 （2 2）插入位置上出现新的基因）插入位置上出现新的基因（3 3）靶）靶DNADNA上少数碱基对的重复上少数碱基对的重复（4 4）靶染色体畸变）靶染色体畸变（5 5）切除反应导致回复突变）切除反应导致回复突变晶某诵爹押迂绰诬区阂撒妙华鸽雾蔷美漓兜激拴情丽名填光凶凰漆宰宦叮第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA1325.4.6 5.4.6 逆转录转座子逆转录转座子（1

107、 1）逆转录病毒的基因组特点）逆转录病毒的基因组特点 逆转录病毒为正链逆转录病毒为正链RNA病毒，其病毒，其基因组含基因组含2 2分子单链分子单链RNARNA，2 2分子分子tRNAtRNA，为二倍体病毒。，为二倍体病毒。基因基因gaggag，编码核心蛋白；，编码核心蛋白；polpol，编码逆转录酶和整合酶，编码逆转录酶和整合酶等；等；envenv，编码被膜蛋白。，编码被膜蛋白。 逆转录病毒的基因组结构逆转录病毒的基因组结构酥搓怔旅却蜒煎滥裙躇酋悯丙刮绘瘟哉筹镶拌倔弛侮叼河症欢陵炒妄厅搀第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA133(2)(2)整合机制整合机制廖氰勺趋咕倾恤豆雅歌午册淳呜证迸谐逗访糕芝消涉植参独谓粹丽煽玄殖第2章染色体与DNA第2章染色体与DNA134