遺傳物質的結構及其類型第1頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月

一、遺傳物質是DNA的證據二、遺傳物質的化學組成三、遺傳物質的空間結構四、遺傳物質的不同存在形態(tài)五、遺傳物質的不同類型

基本內容第2頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月

一、遺傳物是DNA的證據

1、遺傳物質的必備條件

1）能儲存大量的遺傳信息

2）結構相對穩(wěn)定

3）能夠精確復制

4）能夠世代傳遞

5）能表達為其它大分子物質

6）具有變異能力

第3頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月

1868年，瑞士科學家F.Miescher從外科繃帶上的膿細胞中分離一種有機物質－核素（nuclein）是人類第一次有了核酸的概念。但到1928年人們仍然認為遺傳物質是蛋白質蛋白質由20種氨基酸組成，若蛋白分子都為100個氨基酸，則可形成20100

種蛋白質。

1875年以后，Miescher對核素的熱情有所減退，在否掉核素作為遺傳物質的可能后，他猜測遺傳信息也許是藏在細胞內的哪個大分子的立體構象中——畢竟，一個蛋白質內只要含有50個手性碳原子，就代表它的立體異構體能有2的50次方那么多種，那是十萬億那個數量級。

第4頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月

2、遺傳物質是DNA的間接證據

DNA的穩(wěn)定性：作為遺傳物質要有穩(wěn)定性，要有世代連續(xù)性（種類、數量）

DNA蛋白質不同細胞一樣不一樣不同組織一樣不一樣不同發(fā)育時期一樣不一樣

不同個體一樣不一樣

子代與親代一樣不一樣代謝過程中不被分解被分解第5頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月

3、遺傳物質是DNA的直接證據

1）肺炎雙球菌的轉化試驗：（Griffith1928)

兩種肺炎雙球菌的區(qū)別光滑型（SⅢ）粗糙型（RⅡ）莢膜有無毒性有無保護作用有無致病作用有（肺炎、敗血癥）無菌落類型光滑粗糙

第6頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月第7頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月

對試驗結果的解釋：

Griffith的實驗高溫（65OC)破壞的是蛋白質，結果已經說明用高溫殺死的S型細菌中有一種物質能夠進入R型細菌，使R細菌轉化為S型細菌。實際上進入R型細菌的是DNA，是遺傳物質，但是，他卻指出是一些營養(yǎng)上的“汁”。得出了非常重要的結果，卻沒能科學的解釋它第8頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月2）Avery的轉化試驗：（1944年）

第9頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月

Avery的進一步證實：對猜想物質的超離心，根據分子重量證明是DNA

對猜想物質的電泳，證明是DNA

對猜想物質的紫外線吸收測定(260)，證明是DNA

（蛋白質的吸收波長為280）對猜想物質氮與磷比值較高為1.67，也證明是DNA

對猜想物質用蛋白酶、多糖酶、核糖核酸酶處理，均不被破壞，只被DNA酶所破壞。

第10頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月

Avery試驗的意義：發(fā)現了生命的本質，為分子遺傳學的發(fā)展奠定了基礎，讓人們知道了應該升入研究什么，提供了一個巧妙的實驗設計方法

我是世界上第一個手拿一試管基因的人。

Avery沒有獲得諾貝爾獎金的原因：蛋白質是遺傳物質的觀念根深蒂固提取的核酸中仍然有少量蛋白質污染

Avery不善于宣傳自己和爭辯

Avery去世過早

第11頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月35S標記細菌

32P標記細菌

噬菌體3）噬菌體的感染試驗:(HersheyChase1952)

第12頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月離心管上面是噬菌體外殼，具有80%的放射活性，下面是細菌，具有20%的放射活性（部分噬菌體還在細菌細胞上面）說明蛋白質外殼沒有進入細菌細胞離心管上面是噬菌體外殼，具有30%的放射活性（有部分噬菌體還沒有把DNA注入細菌細胞細胞），下面是細菌，具有70%的放射活性。說明噬菌體的DNA進入了細菌細胞說明DNA是遺傳物質第13頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月4）煙草花葉病毒重建試驗（1957，Fraenkel)

煙草花葉病毒有一圓筒狀蛋白質外殼，由2130

個蛋白質亞基組成，內含一個單鏈RNA分子。把此病毒放在水和苯酚中震蕩可以把蛋白質與RNA

分開。1956年，Gierer

病毒RNARNAase處理RNA有病斑出現無病斑出現第14頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月

煙草花葉病毒A：

煙草花葉病毒B：

感染時出現A病斑

感染時出現B病斑

RNA蛋白質

RNA蛋白質

蛋白質

蛋白質

RNA

RNAB病斑A病斑第15頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月第16頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月

三、核酸的化學組成

1、元素組成含有C.H.O.N外，還有大量P，個別核酸中還有S2、1930~40年，Kossel&Levene等確定核酸的的組分：把核酸水解后會產生嘌呤及嘧啶的衍生物戊糖磷酸

核酸脫氧核糖核酸（deoxyribonucleicacid，DNA）核糖核酸（ribonucleicacid，RNA）第17頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月

核酸的組成成分核酸nucleicacid核苷酸nucleotide核苷nucleoside磷酸phosphate嘌呤堿purinebase或嘧啶堿pyrimidinebase（堿基base）核糖ribose或

脫氧核糖deoxyribose

（戊糖amylsugar）第18頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月嘌呤(purine)腺嘌呤(adenine,A)鳥嘌呤(guanine,G)堿基第19頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月嘧啶(pyrimidine)胞嘧啶(cytosine,C)尿嘧啶(uracil,U)胸腺嘧啶(thymine,T)第20頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月戊糖（構成RNA）1′2′3′4′5′核糖(ribose)（構成DNA）脫氧核糖(deoxyribose)第21頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月核苷：AR,GR,UR,CR脫氧核苷：dAR,dGR,dTR,dCR核苷酸的結構(nucleotidestructure)1.核苷(ribonucleoside)的形成堿基和核糖（脫氧核糖）通過糖苷鍵連接形成核苷（脫氧核苷）。1′1四、遺傳物質的空間結構第22頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月核苷酸：AMP,GMP,UMP,CMP脫氧核苷酸：dAMP,dGMP,dTMP,dCMP

2.核苷酸(ribonucleotide)的結構與命名核苷（脫氧核苷）和磷酸以磷酸酯鍵連接形成核苷酸（脫氧核苷酸）。

第23頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月5′端3′端3.核苷酸的連接核苷酸之間以磷酸二酯鍵(phosphodiesterbond)連接形成多核苷酸鏈，即核酸。CGA第24頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月一級結構（primarystructure）一級結構是指核酸分子中核苷酸的排列順序及連接方式。核苷酸的排列順序代表了遺傳信息。1、核苷酸的連接方式：3,5磷酸二酯鍵2、核酸的基本結構形式：多核苷酸鏈信息量：4n末端：5

端、3端多核苷酸鏈的方向：5ˊ端→3ˊ端(由左至右)第25頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月DNA分子的大小天然存在的DNA分子最顯著的特點是很長，分子質量很大，一般在106-1010

。DNA的堿基組成有如下特點：

具有種的特異性。沒有器官和組織的特異性。在同一種DNA中，A=T、G=C，即A+G=T+C，即嘌呤堿基的總摩爾數與嘧啶堿基的總摩爾數相等——堿基當量定律又稱Chargaff原則。年齡、營養(yǎng)狀況、環(huán)境的改變不影響DNA的堿基組成。第26頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月DNA的二級結構（一）Watson—Crick右手雙螺旋結構模型

1、實驗根據

X射線衍射方法研究DNA纖維的結構.1938年Astbury&Bell用x衍射技術研究DNA。1947年拍攝了第一張DNA的衍射照片，并推斷DNA分子的結構是：①柱狀；②多核苷酸是一疊扁平的核苷酸；③核酸殘基取向和分子長軸垂直,間距為3.4?。第27頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月1950年，Chargaff從大量的不同來源的DNA樣品的分析中發(fā)現了DNA組成的當量規(guī)律，即A＝T，G＝C，A＋G＝C＋T。1951年，Pauling和Corey運用化學的定律來推理，而不做具體的實驗，建立了蛋白質的α-螺旋模型；Franklin&Wilkins在1952年底拍得了DNA結晶X衍射照片。第28頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月

1951年，Pauling提出了蛋白質的α-螺旋結構。第29頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月1952年，Wilkins和Franklin用高度定向的DNA纖維作出高質量的X-光衍射照片第30頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月1953年，Watson和Crick提出DNA的反向平行雙螺旋模型第31頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月DNA雙螺旋結構的要點（1）DNA分子由兩條多聚脫氧核糖核苷酸鏈(簡稱DNA單鏈)組成。兩條鏈沿著同一根軸平行盤繞，形成右手雙螺旋結構。螺旋中的兩條鏈方向相反，即其中一條鏈的方向為5′端→3′端，而另一條鏈的方向為3′端→5′端。第32頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）嘌呤和嘧啶堿基位于螺旋的內側，磷酸和脫氧核糖基位于螺旋外側。堿基環(huán)平面與螺旋軸垂直，糖基環(huán)平面與堿基環(huán)平面成90°角。第33頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）螺旋橫截面的直徑約為2nm，每條鏈相鄰兩個堿基平面之間的距離為0.34nm，每10個核苷酸形成一個螺旋，其螺矩（即螺旋旋轉一圈的高度）為3.4nm。第34頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月（4）維持兩條DNA鏈相互結合的力是鏈間堿基對形成的氫鍵。堿基結合具有嚴格的配對規(guī)律:A與T結合，G與C結合，這種配對關系，稱為堿基互補。A和T之間形成兩個氫鍵，G與C之間形成三個氫鍵。在DNA分子中，嘌呤堿基的總數與嘧啶堿基的總數相等。第35頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月（5）螺旋表面形成大溝(majorgroove)及小溝(minorgroove)，彼此相間排列。小溝較淺；大溝較深，是蛋白質識別DNA堿基序列的基礎。（6）氫鍵維持雙鏈橫向穩(wěn)定性；堿基堆積力維持雙鏈縱向穩(wěn)定性（芳香族堿基間的π電子間相互作用）。第36頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月WatsonandCrick's1953NaturepaperproposingadoublehelixstructureforDNA:

AstructureforDeoxyriboseNucleicAcid

2April1953

MOLECULARSTRUCTUREOFNUCLEICACIDS

第37頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月維持DNA雙螺旋穩(wěn)定性的因素

1、氫鍵GC之間有三條氫鍵，AT之間有兩條氫鍵，這是DNA雙螺旋結構的重要特征之一，DNA的許多物理性質如變性、復性以及Tm值等都與此有關。DNA雙螺旋結構中，配對堿基之間的氫鍵處于連續(xù)不斷的斷裂和再生的動態(tài)平衡之中。第38頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月堿基配對及氫鍵形成第39頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月2、堿基堆積力堿基堆積作用對維持DNA的二級結構起著主要作用，它是堿基對之間在垂直方向上的相互作用。它包括：疏水作用、范德華力等。

疏水作用力使DNA相鄰的堿基有相互堆集在一起的趨勢，這是形成堿基堆集力的重要因素之一。

DNA雙鏈中存在大量的嘌呤環(huán)和嘧啶環(huán)，其累積的范德華力是相當可觀的，這是形成堿基堆集力的另一個重要因素。已經堆積的堿基更容易發(fā)生氫鍵的鍵合，相應地已經被氫鍵定向的堿基更容易堆集。兩種作用力相互協(xié)同，形成一種非常穩(wěn)定的結構。如果一種作用力被消除，另一種作用力也大為減弱。第40頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月帶負電荷的磷酸基的靜電斥力

DNA溶液中的離子濃度降低時，陽離子在磷酸基周圍形成的屏蔽作用減弱，使得磷酸基地靜電斥力增大，因而Tm值隨之降低。所以純蒸餾水中的DNA在室溫下就會變性。堿基分子內能溫度升高，堿基分子內能增加時，堿基的定向排列遭受破壞，削弱了堿基的氫鍵結合力和堿基的堆集力，會使DNA的雙螺旋結構受到破壞。第41頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月目前已知DNA雙螺旋結構可分為A、B、C、D及Z型等數種，除Z型為左手雙螺旋外，其余均為右手雙螺旋。

Z-DNA B-DNA第42頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月第43頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月DNA的分子構型(B,Z,A)比較

FormBZAHelixDirectionRightLeftRightbp/circle101210.7Distance/bp~0.34nm~0.38nm~0.25nmDistance/helix3.4nm4.46nm2.8nmDiameter/helix2.0nm1.8nm1.9nmSequenceAnyPolyG-CAnyPolyC-APolyT-GPolyT-A

第44頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月B-DNA是活性最高的DNA構象，B-DNA變構成為A-DNA后，仍有活性，但若局部變構為Z-DNA后活性明顯降低。B-DNA和Z-DNA之間的變構是轉錄調節(jié)的一種模式。首次揭示Z-DNA分子的生物功能，科學家懷疑這個Z-DNA分子根本就是細胞自己產生的突變劑(mutagen)Proc.Natl.Acad.Sci.USA,2006在活的生物體內，不論是DNA的二級結構還是高級結構，都存在一個動力學的平衡。第45頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月第46頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月二級結構的其他形式（一）單鏈核酸形成的二級結構

RNA是主要的單鏈核酸，RNA分子內部存在部分序列之間的堿基配對，核酸鏈自身回折配對產生反向平行的雙螺旋結構，叫發(fā)夾結構（hairpin）。發(fā)夾結構由堿基配對的雙螺旋區(qū)—莖和末端不配對的環(huán)構成。第47頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月第48頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月端粒DNA四鏈結構：鳥嘌呤四聚體第49頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月

3、三鏈DNA1)三鏈DNA的發(fā)現

1957年Felsenfeld等人發(fā)現當雙鏈核酸的一條鏈都為嘌呤核苷酸，另一條鏈都為嘧啶核苷酸時會轉化成三鏈核酸結構

1975年美國加洲大學Perlgut等人在實驗室人工合成了浮力密度為1.726g/cm2的三鏈DNA

1987年Mirkin等人從天然途徑中發(fā)現了DNA的三螺旋結構稱為：HingedDNA,譯為絞鏈DNA。

第50頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月

1990年我國中科院白春禮等人用掃描隧道顯微鏡研究噬菌體的DNA，也發(fā)現一新的三鏈DNA結構,

稱為三鏈辮狀DNA2)三鏈DNA的結構類型

a.嘧啶—嘌呤—嘧啶型

5’TCTCTCTCTCTCTCTCTC3’

嘧啶

++++++++++++++++++5’AGAGAGAGAGAGAGAGAG3’

嘌呤

..................3’TCTCTCTCTCTCTCTCTC5’

嘧啶

第51頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月

b.嘌呤—嘌呤—嘧啶型

3’AGAGAGAGAGAGAGAG5’

嘌呤

︱︱︱︱︱︱︱︱︱5’AGAGAGAGAGAGAGAG3’

嘌呤

................3’TCTCTCTCTCTCTCTCTC5’

嘧啶第52頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月第53頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月第54頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月第55頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月三螺旋DNA第56頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月第57頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月第58頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月第59頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月線狀DNA形成的超螺旋第60頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月環(huán)狀DNA形成的超螺旋第61頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月

3、DNA的三級結構

1）超螺旋：指由于共價閉合環(huán)狀或著由于DNA與蛋白質復合使其末端不能自由轉動而在雙螺旋基礎上的進一步扭曲。負超螺旋：雙螺旋的DNA分子進一步松弛所產生的螺旋，是環(huán)狀和線狀DNA的天然存在狀態(tài)。正超螺旋：在體外由于藥物的插入而使雙螺旋的DNA分子進一步緊張產生的螺旋

第62頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月第63頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月

2）超螺旋狀態(tài)的定量描述：LK=Tw+Wr

LK拓撲環(huán)繞數：指在DNA分子中一條鏈繞另一條鏈的次數,右手螺旋時為正值，左手螺旋時為負值。等于兩條鏈交叉點數的一半。又叫連接數。

Tw雙螺旋的圈數：又叫雙鏈環(huán)繞數，全繞率，扭轉數。指雙鏈DNA環(huán)繞螺旋軸旋轉的周數。右手螺旋時為正值，左手螺旋時為負值。沒有外加應力時，

LK=Tw,此時，DNA成一平環(huán)狀二級結構第64頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月

Wr超螺旋數：指把二級結構的DNA擰松或擰緊所產

生的負超螺旋數或正超螺旋數。

假定420對核苷酸的松弛環(huán)狀DNA時

拓撲環(huán)繞數（LK）

=42

雙螺旋的圈數（Tw）

=42

超螺旋數（Wr

）=0

LK=Tw

+

Wr

=42+0=42

假定420對核苷酸的松弛環(huán)狀DNA時再向右擰緊6圈，則產生6個正超螺旋第65頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月

拓撲環(huán)繞數（LK）=？雙螺旋的圈數（Tw）=42

超螺旋數（Wr

）=+6

LK

=Wr+Tw

=42+（+6）=48420對核苷酸的松弛環(huán)狀DNA向左擰松6圈產生6個負超螺旋，此時，產生6個負超螺旋

LK=？

Tw=42

Wr

=﹣6

LK=Tw+Wr=42+(﹣6)=36

第66頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月3）超螺旋的酶學控制

拓撲異構酶的生物學功能：恢復有一些細胞過程中產生的DNA超螺旋防止細胞的DNA過度超螺旋去連環(huán)作用,解開纏繞的DNA雙螺旋參與染色體的凝縮過程由于酶的作用會使環(huán)狀DNA的結構發(fā)生變化，超螺旋時電泳遷移率最快，線形時較快，開換時最慢，因此，可以根據電泳帶判斷DNA的狀態(tài)。第67頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月

拓撲異構酶Ⅰ拓撲異構酶Ⅱ

僅一類兩類：旋轉酶拆分酶不需能量需能量去掉負超螺旋引入負超螺旋催化單鏈斷裂重接催化雙鏈的斷裂與重接不能解正螺旋能解正螺旋開環(huán)雙螺旋線形雙螺旋

閉環(huán)雙螺旋

第68頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月

4、DNA的高級結構指在三級結構的基礎上進一步纏繞形成的結構。

例如:∮X174噬菌體,又叫侏儒病毒,直徑僅僅250

埃,有5386個核苷酸組成單鏈DNA,5386×3.4=18312埃。壓縮

18312÷3.14=5831,5831÷250=23(倍).

被壓縮3.14×23=72(倍)才被包裝的

例如:大腸桿菌細胞約2微米長,既2000埃.它的雙鏈環(huán)狀DNA由4.2×106

bp組成,長度為

4200000×3.4=14280000埃,形成環(huán)狀后,直徑

第69頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月

直徑4547770埃,此環(huán)狀DNA經過壓縮2274倍才被包裝起來例如:人的一個細胞中的DNA總量是6×109bp，即

6×109bp×3.4埃=2米,人細胞僅有20－30

微米大，最小的精細胞僅5微米，細胞核則更小，因此，DNA必須進一步纏繞壓縮才能包裝在一個細胞核中例如:一個人的個體約有一百萬億個細胞，DNA的總重量是690克，0.5克DNA可饒地球轉一圈，因此，一個人的DNA可以饒地球轉幾百個來回，也是經過壓縮才被包裝在一個人身體上的。第70頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月第71頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月原核生物的染色體結構大腸桿菌的染色體特點：閉環(huán)DNA，長度約4.6Mb，集中分布在成為“擬核”（nucleoid）的區(qū)域內，在正常生長情況下DNA保持連續(xù)復制第72頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月BacterialDNAiscompactedinastructurecalledthenucleoid,whichoccupiesalargefractionofthebacterialcell'svolume(Fig.23-31).

第73頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月DNA結構域將大腸桿菌DNA與大多數結合蛋白分離開來，可觀察到由50－100個環(huán)或結構域組成，這些環(huán)或結構域的末端被與細胞膜部分連接的蛋白質而固定第74頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月基因組超螺旋電鏡結構顯示，就整體而言，大腸桿菌的基因組是由大量超螺旋的結構域構成的第75頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月DNA結合蛋白原核生物的染色體中環(huán)型的DNA由于大量的DNA結合蛋白相互作用而進一步受到束縛，這些蛋白中以HU蛋白以及一種分子量較小的堿性二聚體蛋白為主；第76頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月真核染色質結構染色質組蛋白核小體H1的功能連接DNA纖絲高級結構第77頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月在染色質中蛋白質組分占染色質質量的50％以上在細胞周期的不同時段中，染色質具有不同的組構水平第78頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月組蛋白（histone）真核生物染色質中的蛋白質主要是組蛋白分類核心組蛋白（H2A、H2B、H3、H4）H1組成帶有大量的正電荷—可與帶負電的DNA緊密結合20％－30％由賴氨酸和精氨酸（堿性氨基酸）組成第79頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月核小體（nucleosome）核小體包含于染色質中其結構為：約200bp左右的DNA片段與4種組蛋白中的各2個分子構成的八聚體（核心組蛋白）緊密結合，并與H1松散結合；這些組蛋白保護DNA免受核酸酶的作用；組蛋白的另一個作用是約束DNA的負超螺旋；如果丟失H1，核小體將變?yōu)榭剐詷O強的與組蛋白八聚體結合的146bp片段；第80頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）染色體與染色質染色體（chromosome）是細胞在有絲分裂時遺傳物質存在的特定形式，是間期細胞染色質結構緊密包裝的結果。真核生物的染色體在細胞生活周期的大部分時間里都是以染色質(chromatin)的形式存在的。染色質是一種纖維狀結構，叫做染色質絲，它是由最基本的單位—核小體(nucleosome)成串排列而成的。第81頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月第82頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月組蛋白的一般特性：■進化上的保守性保守程度：H1H2A、H2BH3、H4組蛋白

上海生化所分子遺傳學1998年試題：在真核生物核內。五種組蛋白（H1H2AH2BH3和H4）在進化過程中，H4極為保守，H2A最不保守（）第83頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月■無組織特異性■肽鏈氨基酸分布的不對稱性■H5組蛋白的特殊性：富含賴氨酸（24%）■組蛋白的可修飾性簡述真核生物染色體上組蛋白的種類，組蛋白修飾的種類及其生物學意義中國科學院2003年碩士研究生入學《生物化學與分子生物學》試題

第84頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月

在細胞周期特定時間可發(fā)生甲基化、乙酰化、磷酸化和ADP核糖基化等。H3、H4修飾作用較普遍，H2B有乙酰化作用、H1有磷酸化作用。所有這些修飾作用都有一個共同的特點，即降低組蛋白所攜帶的正電荷。這些組蛋白修飾的意義：一是改變染色體的結構，直接影響轉錄活性；二是核小體表面發(fā)生改變，使其他調控蛋白易于和染色質相互接觸，從而間接影響轉錄活性。組蛋白的可修飾性第85頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月核小體(nucleosome)Nucleosome、chromosome、genome中科院2002年碩士學位研究生入學分子遺傳學試題1、定義：用于包裝染色質的結構單位，是由DNA鏈纏繞一個組蛋白核構成的。

第86頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月核小體的結構由核心顆粒和連接區(qū)構成；核心顆粒包括由8個組蛋白分子（H2A，H2B，H3，H4各兩個）構成的組蛋白核心和包繞在核心表面的DNA分子；包繞在組蛋白核心表面的DNA長146bp，環(huán)繞1?圈；連接區(qū)由DNA分子和H1組蛋白分子構成，長度不定；第87頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月第88頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月TheNucleosome146bpDNA 2XH3,H4,H2A,H2BH4H2BH2AH3第89頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月第90頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月中國科學院上海生化與細胞所2002年招收碩士研究生分子遺傳學入學考試：簡述真核細胞內核小體與核小體核心顆粒的結構。

第91頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月染色質和染色體的多級結構

由連接區(qū)將許多核心顆粒相連接構成了染色體的一級結構；每六個核小體盤繞成直徑30nm的螺線管，成為染色體的二級結構（又稱微纖絲）；微纖絲經與非組蛋白結合（堿基與核基質中的骨架蛋白結合），把染色體DNA隔成許多含20000～100000bp長的DNA環(huán)，形成大環(huán)狀結構，每個“環(huán)”(loops)有相對的獨立性。

此結構再盤曲成染色單體,其長度壓縮近30萬倍。3、染色體的包裝—超螺旋結構第92頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月第93頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月6.8:140:11000:18000:1DNAdoublehelixNucleosome(10nmfiber)30nmFiberLoopsILoopsIIchromosome第94頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月第95頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月第96頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月第97頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月第98頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月染色體中的關鍵結構：染色單體

每一個染色體由兩條染色單體組成，同一個染色體中的兩個染色單體是由一條DNA分子鏈復制后形成的兩條子代DNA鏈所構成，每一條染色單體中有一條DNA分子；第99頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月著絲粒（主縊痕）：

由特殊的重復DNA序列和蛋白質結構構成，是細胞有絲分裂時的重要結構；著絲粒把染色體分為長臂和短臂；著絲粒區(qū)域的功能是使復制的染色體在有絲分裂和減數分裂中可平衡分配到子細胞中。第100頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月端粒：

由特殊的重復DNA序列和相應的蛋白質構成，起著穩(wěn)定染色質和染色體結構的作用。第101頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月第102頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月第103頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月端粒的功能保持染色體的穩(wěn)定使線形DNA順利復制影響染色體的行為可能控制細胞的壽命和核骨架的組成有關第104頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月染色體功能實現的三要素著絲粒在染色體有絲分裂和減數分裂過程中發(fā)揮重要的作用。端粒封閉了染色體的末端并且維持了染色體的穩(wěn)定性。復制起點是DNA復制起始和染色體數目的維持所必需的。第105頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月酵母人工染色體（YAC）的構建第106頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月第107頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月上海第二軍醫(yī)大碩士研究生入學考試試題：基因組的特點（真核、原核比較）（五）原核生物和真核生物基因組結構特點比較

第108頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月

基因的概念基因的概念是不斷發(fā)展的。Mendel遺傳因子inheritedfactor1909丹麥人Johnson用gene取代了Mendel的inheritedfactor，一直應用至今。順反子（cistron）：即結構基因，為決定一條多肽鏈合成的功能單位第109頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月經典遺傳學關于基因的概念1、基因是不連續(xù)的顆粒狀因子，在Chr上有固定的位置，呈直線排列，具有相對的穩(wěn)定性。2、基因作為一個功能單位控制性狀的表達。3、基因以整體進行突變，是突變的最小單位。4、基因在交換中不再被分割，是重組的最小單位5、基因能自我復制，在有機體內通過有絲分裂有規(guī)律地傳遞，在上下代之間能通過減數分裂和受精作用有規(guī)律地傳遞。第110頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月

突變單位交換單位基因既是一個結構單位，又是一個功能單位基因是什么物質構成的，基因的本質是什么，經典遺傳學無法回答這個問題。結構單位第111頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月分子生物學關于基因的概念

1、基因就是核酸分子上編碼一定產物的一段核苷酸序列2、每一個基因都攜帶有特殊的遺傳信息，這些遺傳信息：mRNA、rRNA、tRNA或小RNA；

遺傳物質核酸（DNA或RNA）一定排列順序的核苷酸第112頁，課件共125頁，創(chuàng)作于2023年2月基因在結構上還可以劃分為若干個小單位。①突變單位（突變子