第二章染色體與DNA

染色體

DNA的結構

DNA的復制

DNA的修復

DNA的轉座分子生物學40085一、與分子生物學有關的細胞生物學知識1、細胞的基本概念

細胞是生命活動的基本單位細胞是構成有機體的基本單位細胞是代謝與功能的基本單位細胞是有機體生長與發育的基礎細胞是遺傳的基本單位，細胞核具有遺傳的全能性沒有細胞就沒有完整的生命分子生物學400852、細胞的共性

細胞表面都有細胞膜(磷脂雙分子層與蛋白質)

細胞都含有兩種核酸(DNA與RNA)細胞蛋白質合成的機器─核糖體細胞增殖的方式分子生物學400853、細胞的種類真核細胞亞顯微結構模式圖123456原核細胞亞顯微結構模式圖分子生物學40085

較小（1μm～10μm）較大（10μm～100μ）

沒有成形的細胞核，組成核的物質集中在核區。無核膜，無核仁。

有成形的、真正的細胞核。有核膜，有核仁。

含纖維素、果膠主要含肽聚糖

由蛋白質和DNA分子組成

只是裸露的環狀DNA分子和少許蛋白質

原核細胞真核細胞細胞大小細胞核細胞壁染色體原核細胞與真核細胞的比較分子生物學40085動物細胞亞顯微結構模式圖植物細胞亞顯微結構模式圖分子生物學40085二、染色體（Chromosome)

內容提要：染色體與染色質細胞周期染色體的結構和組成（原核生物、真核生物）核小體原核生物和真核生物基因組結構特點比較

分子生物學40085（一）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。分子生物學40085（二）細胞周期分子生物學40085（三）染色體的結構和組成原核生物(prokaryote)

因為原核生物沒有真正的細胞核，DNA一般位于一個類似“核”的結構—稱為類核體上。細菌DNA是一條相對分子質量在109左右的共價、閉合雙鏈分子，通常也稱為染色體。細菌染色體外裹著稀疏的蛋白質，這些蛋白質有些與DNA的折疊有關，另一些則參與DNA的復制、重組及轉錄過程。一般情況下，原核生物細胞中染色體都是單倍體的。分子生物學40085分子生物學40085（三）染色體的結構和組成真核生物染色體的組成真核細胞的細胞核比原核細胞的類核體在結構和功能上都復雜得多，細胞核含有大部分的DNA，只有一小部分DNA存在于線粒體或葉綠體中。在真核細胞中，染色體位于核仁內。真核細胞基因組很大，形成許多個染色體，每個染色體都含有一個完整的DNA分子，并且此DNA分子是線形、不具分枝，所有染色體上的DNA共同構成整個基因組，

分子生物學40085{組蛋白：H1H2AH2BH3H4非組蛋白}核小體{DNA蛋白質染色體真核生物染色體的組成分子生物學40085組蛋白的一般特性：■進化上的保守性保守程度：H1H2A、H2BH3、H41、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（）分子生物學40085■無組織特異性:■肽鏈氨基酸分布的不對稱性

堿性氨基酸集中分布在N端的半條鏈上。大部分疏水基團都分布在C端。

到目前為止，僅發現鳥類、魚類及兩棲類紅細胞染色體不含H1而帶有H5，精細胞染色體的組蛋白是魚精蛋白。分子生物學40085■H5組蛋白的特殊性：富含賴氨酸（24%）■組蛋白的可修飾性賴氨酸24%、丙氨酸16%、絲氨酸13%、精氨酸11%。鳥類、兩棲類、魚類紅細胞分離的H5均有種的特異性。

分子生物學40085在細胞周期特定時間可發生甲基化、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。組蛋白的可修飾性分子生物學40085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

分子生物學40085非組蛋白的特性1、非組蛋白的多樣性非組蛋白的量大約是組蛋白的60%～70%，但它的種類卻很多，約在20-100種之間，其中常見的有15-20種。

2、非組蛋白的專一性和種屬專一性分子生物學400851)DNA的變性和復性

■變性（Denaturation)

DNA雙鏈的氫鍵斷裂，最后完全變成單鏈的過程稱為變性。

■增色效應(Hyperchromaticeffect)在變性過程中，260nm紫外線吸收值先緩慢上升，當達到某一溫度時驟然上升，稱為增色效應。2、DNA分子生物學40085■融解溫度（MeltingtemperatureTm)變性過程紫外線吸收值增加到中點時的溫度稱為融解溫度。生理條件下為85-95℃影響因素：G+C含量，pH值，離子強度，尿素，甲酰胺等分子生物學40085分子生物學40085■復性（Renaturation)熱變性的DNA緩慢冷卻，單鏈恢復成雙鏈。■減色效應（Hypochromaticeffect)

隨著DNA的復性，260nm紫外線吸收值降低的現象。

分子生物學400852)C值反常現象（C-valueparadox)C值矛盾C值是一種生物的單倍體基因組DNA的總量。

從原核生物到真核生物基因組大小和DNA含量是隨著生物進化復雜程度的增加而穩步上升的，隨著生物結構和功能復雜程度的增加，需要的基因數目和基因產物種類越多，因而C值也越大。但在一些物種中C值的大小并不能完全說明生物進化的程度和遺傳復雜性的高低，也就是說，物種C值與他進化復雜性之間沒有嚴格的對應關系，這種現象稱為C值悖理或C值反常現象。

分子生物學40085分子生物學40085簡述DNA的C值以及C值矛盾（CValueparadox）.中科院上海生化所98年上海第二軍醫大：C值矛盾分子生物學400851974年Kormberg等人根據染色質的酶切降解和電鏡觀察，發現了染色質基本結構單位為核小體（nucleosome）。核小體（nucleosome）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。

3、核小體分子生物學40085分子生物學40085核小體的結構特點每個核小體單位包括166bp的DNA和一個組蛋白八聚體及一分子的組蛋白H1。組蛋白八聚體構成核小體的核心結構，由H2A、H2B、H3和H4各兩分子組成，(H3)2、(H4)2四聚體構成組蛋白八聚體的核心，核心頂部和底部各有一個H2AH2B二聚體。分子生物學40085核小體的結構特點DNA分子以超螺旋的形式盤繞八聚體兩圈，每圈83bp，共166bp。一分子的組蛋白H1與DNA結合，鎖住核小體DNA的進出口，從而穩定了核小體的結構。兩個相鄰核小體之間以連接DNA相連，長度為0—80bp不等。分子生物學40085核小體的結構分子生物學40085分子生物學40085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。Nucleosome、chromosome、genome中科院2002年碩士學位研究生入學分子遺傳學試題分子生物學40085（（四）、染色體的包裝—超螺旋結構（染色體DNA的分子長度與細胞核直徑大小相差懸殊。例如，人的每條染色體DNA分子平均長度為5cm，而細胞核直徑為5um，即：5x10－4cm。這說明了染色體在細胞核內的包裝需壓縮近萬倍。分子生物學400856.8:140:11000:18000:1DNAdoublehelixNucleosome(10nmfiber)30nmFiberLoopsILoopsIIchromosome分子生物學40085分子生物學40085分子生物學40085（五）原核生物和真核生物基因組結構特點比較

基因：表達一種蛋白質或功能RNA的基本單位。基因組：是指某種生物所包含的全套基因。（單倍體）人類基因組的C值在3x109bp；病毒含103~105bp；細菌含105~107bp；分子生物學40085原核生物的基因組很小，大多只有一條染色體，且DNA含量少，如大腸桿菌DNA的相對分子質量僅為2.4x109,或4.6x106bp，其完全伸展總長約為1.3mm，含4000個基因。病毒的基因組就更小一些。從基因組的組織結構來看，原核細胞DNA有如下特點：1、原核生物基因組結構特點分子生物學40085●基因組很小，大多只有一條染色體●

結構簡煉●存在轉錄單元(trnascriptionaloperon)

多順反子(polycistron)X174D-E-J-F-G-HmRNA蛋白J、F、GHDEE.coli組氨酸操縱子9個順反子9個酶(第六章)1、原核生物基因組結構特點分子生物學40085多順反子(polycistron)：原核生物DNA序列中功能相關的RNA和蛋白質基因，往往叢集在基因組的一個或幾個特定部位，形成功能單位或轉錄單元，它們可被一起轉錄為含多個mRNA的分子，叫多順反子mRNA。分子生物學40085

●有重疊基因（Sanger發現）（即同一段DNA能攜帶兩種不同的蛋白質的信息。）基因內基因部分重疊基因一個堿基重疊分子生物學400852、真核生物基因組結構特點●真核基因組結構龐大

3×109bp、染色質、核膜●單順反子●基因不連續性斷裂基因（interruptedgene）、內含子(intron)、外顯子(exon)●非編碼區較多多于編碼序列(9:1)●含有大量重復序列分子生物學40085■不重復序列/單一序列：在基因組中有一個或幾個拷貝。真核生物的一些基因在單倍體中都是單拷貝的。如：蛋清蛋白、血紅蛋白等。這些序列一般只有一個或幾個拷貝，它占DNA總量的40%－80%。不重復序列長約750－2000bp，相當于一個結構基因的長度。功能：主要是編碼蛋白質。重復序列分子生物學40085■中度重復序列：在基因組中的拷貝數為101~104。占總DNA的10%－40%。各種rRNA、tRNA及組蛋白基因等都屬這一類。

一般是不編碼蛋白質的序列，在調控基因表達中起重要作用

分子生物學40085■高度重復序列：拷貝數達到幾百個到幾百萬個。又稱為衛星DNA：A?T含量很高的簡單高度重復序列。這類DNA只在真核生物中發現，占基因組的10%—60%，由6—100個堿基組成，在DNA鏈上串聯重復幾百萬次。由于堿基的組成不同，在CsCl密度梯度離心中易與其他DNA分開，形成含量較大的主峰及高度重復序列小峰，后者又稱衛星區帶（峰）。分子生物學40085高度重復序列常稱為衛星DNA

。基因組DNA中的G：C堿基對的分布是不均一的，在CsCl等密度梯度超離心分離后，出現一個主峰和1~2個小峰，這種小峰對主峰而言尤似主峰的衛星，所以稱衛星DNA。

分子生物學40085分子生物學40085分子生物學40085根據DNA復性動力學研究，DNA序列可以分成哪幾種類型？并加以舉例說明。(2001年上海生化所）上海第二軍醫大碩士研究生入學考試試題：基因組的特點（真核、原核比較）分子生物學40085第二章染色體與DNA染色體

DNA的結構

DNA的復制

DNA的修復

DNA的轉座分子生物學40085三、DNA的結構1）

概念指4種脫氧核苷酸的連接及其排列順序，表示了該DNA分子的化學組成，DNA序列是這一概念的簡稱。堿基序列1、DNA的一級結構分子生物學400852）特征：●雙鏈反向平行配對而成●脫氧核糖和磷酸交替連接，構成DNA骨架，堿基排在內側●內側堿基通過氫鍵互補形成堿基對（A：T，C：G）。分子生物學40085分子生物學400853）DNA結構的表示法分子生物學400852、DNA的二級結構1）定義：指兩條多核苷酸鏈反向平行盤繞所產生的雙螺旋結構。

分子生物學40085分子生物學40085繞DNA雙螺旋表面上出現的螺旋槽（溝），寬的溝稱為大溝，窄溝稱為小溝。大溝，小溝都、是由于堿基對堆積和糖-磷酸骨架扭轉造成的。

分子生物學40085Watson-Crick雙螺旋結構模型(B-DNA)

★兩條反平行的多核苷酸鏈繞同一中心軸相纏繞，形成右手雙股螺旋，一條5’→3’，另一條3’→5’★磷酸與脫氧核糖彼此通過3‘、5‘-磷酸二酯鍵相連接，構成DNA分子的骨架。★磷酸與脫氧核糖在雙螺旋外側，嘌呤與嘧啶堿位于雙螺旋的內側。★堿基平面與縱軸垂直，糖環平面與縱軸平行分子生物學40085★兩條脫氧核苷酸鏈之間依靠堿基間的氫鏈結合在一起。★螺圈之間主要靠堿基平面間的堆積力維持★每圈螺旋含10個核苷酸，堿基堆積距離0.34nm，雙螺旋平均直徑2nm，★大溝：寬1.2nm，深0.85nm，

小溝：寬0.6nm，深0.75nm分子生物學40085

DNA雙螺旋模型是哪年由誰提出的?簡述其基本內容.為什么說該模型的提出是分子生物學發展史上的里程碑,具有劃時代的貢獻?

浙江大學醫學院2003生物化學（碩士）分子生物學400852）分類：右手螺旋：A-DNA，B-DNA左手螺旋：Z-DNA分子生物學40085ABZ分子生物學40085ABZ分子生物學400853、DNA的高級結構1）定義：指DNA雙螺旋進一步扭曲盤繞所形成的特定空間結構。是一種比雙螺旋更高層次的空間構象。2）主要形式：超螺旋結構（正超螺旋和負超螺旋）分子生物學40085分子生物學40085線狀DNA形成的超螺旋分子生物學40085環狀DNA形成的超螺旋分子生物學40085拓撲異構酶or溴化乙錠拓撲異構酶or溴化乙錠DNA扭曲與雙螺旋相同（擰緊）DNA扭曲與雙螺旋相反（松開）負超螺旋松弛DNA正超螺旋分子生物學40085第二章染色體與DNA染色體

DNA的結構

DNA的復制

DNA的修復

DNA的轉座分子生物學40085四、DNA的復制分子生物學40085內容提要：●DNA的半保留復制●與DNA復制有關的物質●DNA的復制過程（大腸桿菌為例）●DNA復制的其它方式●真核生物中DNA的復制特點分子生物學40085（一）DNA的半保留復制（semi-conservativereplication）1、基本概念1）復制（replication）：即DNA的生物合成，以DNA為模板指導合成相同的DNA分子，使遺傳信息從親代傳遞到子代的過程。RNA病毒的遺傳信息儲存于RNA分子中，可進行RNA復制并反轉錄合成DNA。分子生物學40085關于DNA復制機理的假說有以下三種：1、半保留復制假說2、全保留復制假說3、發散式復制假說分子生物學40085Semi-conservativeConservativeDispersive分子生物學40085分子生物學400852、實驗證據（1958Meselson和Stahl）：

MatthewMesselsonFranklinStahl分子生物學40085半保留復制的實驗依據：?58年Meselson和Stahl利用氮標記技術試驗證實：?含有15N標記的培養基中培養大腸桿菌得到15N-DNA；?將15N-DNA轉移到含有14N標記的培養基中培養不同代數時，CsCl密度梯度離心,觀察DNA所處的位置；?15N-DNA的密度比14N-DNA的大，在密度梯度離心時，兩種密度不同的DNA分布在不同的區帶。分子生物學40085分子生物學40085分子生物學40085分子生物學40085半保留復制的實驗結果：?15N-DNA顯示為一條重密度帶位于離心管的管底。?15N-DNA和14N-DNA的雜交分子中密度帶。?第二代有中密度帶及低密度帶兩個區帶，這表明它們分別為15N14N－DNA和14N-DNA。?在14N培養基中培養代數的增加，低密度帶增強，而中密度帶逐漸減弱。分子生物學40085分子生物學40085半保留復制進一步的實驗證椐：?15N-DNA、14N-DNA雜交分子經加熱變性，對于變性前后的DNA分別進行CsCl密度梯度離心。結果變性前的雜交分子為一條中密度帶，變性后則分為兩條區帶，即重密度帶(15N-DNA)及低密度帶(14N-DNA)。分子生物學40085分子生物學40085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：請設計一個實驗來證明DNA復制是以半保留方式進行的（8分）。分子生物學40085“Heavy”DNA“Hybrid”

DNA“light”DNA“Hybrid”DNA分子生物學400852）半保留復制（semiconservativereplication）：DNA復制時，親代DNA雙螺旋結構解開，分別以解開的兩股單鏈為模板，以dNTP(dATP、dGTP、dTTP、dCTP)為原料，按照堿基互補的原則，合成與模板鏈互補的新鏈，從而形成兩個子代DNA雙鏈，其結構與親代DNA雙鏈完全一致。因子代DNA雙鏈中的一股單鏈源自親代，另一股單鏈為合成的新鏈，形成的雙鏈與親代雙鏈的堿基序列完全一致，故稱為半保留復制。分子生物學400853、DNA半保留復制的生物學意義：

新DNA分子雙鏈為“一母一子”；因此復制更為精確，致使遺傳信息更加穩定。穩定的遺傳信息從親代傳遞給子代，從而使生物的前后代保持了一定的連續性。

分子生物學40085（二）與DNA復制有關的物質1、原料：四種脫氧核苷三磷酸（dATP、dGTP、dCTP、dTTP)dNTP2、模板：以DNA的兩條鏈為模板鏈，合成子代DNA3、引物：DNA的合成需要一段RNA鏈作為引物分子生物學400854、引物合成酶（引發酶）：是一種RNA聚合酶，在復制的起始點處以DNA為模板，催化合成一小段互補的RNA。實質是以DNA為模板的RNA聚合酶。DNA聚合酶不能催化兩個游離的dNTP聚合反應，若沒有引物就不能起始DNA合成。引物酶能直接在單鏈DNA模板上催化游離的NTP合成一小段RNA，作為合成DNA的引物（Primer)，并由這一小段RNA引物提供3’-OH，經DNA聚合酶催化鏈的延伸。

分子生物學400855、DNA聚合酶:以DNA為模板的DNA合成酶●以四種脫氧核苷酸三磷酸為底物●反應需要有模板的指導●反應需要有3

-OH存在●DNA鏈的合成方向為5

3

分子生物學40085性質聚合酶Ⅰ聚合酶Ⅱ聚合酶Ⅲ3'5'外切活性+++5'3'外切活性+--5'3'聚合活性+中+很低+很高新生鏈合成--+主要是對DNA損傷的修復；以及在DNA復制時切除RNA引物并填補其留下的空隙。修復紫外光引起的DNA損傷DNA復制的主要聚合酶，還具有3’-5‘外切酶的校對功能，提高DNA復制的保真性原核生物中的DNA聚合酶(大腸桿菌）分子生物學40085

α

β

γ

δ

ε定位細胞核細胞核線粒體細胞核細胞核3‘-5’外切--+++酶活性功能引物合成修復作用線粒體DNA的復制核DNA的復制？真核生物中的DNA聚合酶分子生物學40085

6、DNA連接酶（1967年發現）：若雙鏈DNA中一條鏈有切口，一端是3’-OH，另一端是5‘-磷酸基，連接酶可催化這兩端形成磷酸二酯鍵，而使切口連接。但是它不能將兩條游離的DNA單鏈連接起來

DNA連接酶在DNA復制、損傷修復、重組等過程中起重要作用3‘5‘3‘5‘OHP分子生物學400857、DNA拓撲異構酶(DNATopisomerase)：拓撲異構酶?：使DNA一條鏈發生斷裂和再連接，作用是松解負超螺旋。主要集中在活性轉錄區，同轉錄有關。

例：大腸桿菌中的ε蛋白拓撲異構酶Π：該酶能暫時性地切斷和重新連接雙鏈DNA，作用是將負超螺旋引入DNA分子。同復制有關。例：大腸桿菌中的DNA旋轉酶分子生物學40085上海生化所1998年分子遺傳學試題：拓撲異構酶分子生物學400858、DNA解螺旋酶/解鏈酶（DNAhelicase)

通過水解ATP獲得能量來解開雙鏈DNA。E.coli中的rep蛋白就是解螺旋酶，還有解螺旋酶I、II、III。rep蛋白沿3’

5’移動，而解螺旋酶I、II、III沿5’

3’移動。分子生物學40085分子生物學400859、單鏈結合蛋白(SSBP-single-strandbindingprotein)：穩定已被解開的DNA單鏈，阻止復性和保護單鏈不被核酸酶降解。分子生物學40085（三）DNA的復制過程（大腸桿菌為例）雙鏈的解開

RNA引物的合成

DNA鏈的延伸切除RNA引物，填補缺口，連接相鄰的DNA片段分子生物學40085復制是從DNA分子上的特定部位開始的，復制起始點(originofreplication)常用ori或o表示，稱為復制子或復制單元(replicon)。在原核細胞中只有一個復制起始點，一個復制子。在真核生物中復制是從許多起始點同時開始的，即有多個復制子。1、雙鏈的解開分子生物學400851、雙鏈的解開

DNA的復制有特定的起始位點，叫做復制原點。ori(或o）、富含A、T的區段。基本概念：

上海生化所1998年分子遺傳學試題：真核生物復制起始點的特征包括（）A富含GC區B富含AT區CZDNAD無明顯特征

分子生物學40085從復制原點到終點，組成一個復制單位，叫復制子復制時，解鏈酶等先將DNA的一段雙鏈解開，形成復制點，這個復制點的形狀象一個叉子，故稱為復制叉分子生物學40085復制叉復制叉分子生物學40085雙鏈解開、復制起始大腸桿菌中的復制起始位點是OriC，全長245Bp，該序列在所有細菌復制起始位點中都是保守的。分子生物學40085分子生物學40085大約20個DnaA蛋白在ATP的作用下與oriC處的4個9bp保守序列相結合分子生物學40085在HU蛋白和ATP的共同作用下,Dna復制起始復合物使3個13bp直接重復序列變性,形成開鏈分子生物學40085解鏈酶六體分別與單鏈DNA相結合(需DnaC幫助),進一步解開DNA雙鏈分子生物學40085分子生物學400852、RNA引物的合成DnaB蛋白活化引物合成酶，引發RNA引物的合成。引物長度約為幾個至10個核苷酸，基因組DNA復制時，先導鏈的引物是DNA，后隨鏈的引物是RNA(-)

2002年上海生化與細胞所分子生物學40085DNA的復制實際上就是以DNA為模板在DNA聚合酶作用下，將四種dNTP聚合成DNA的過程。主要包括兩個不同但相互有聯系的事件，即前導鏈和滯后鏈的合成。由于DNA雙螺旋的兩條鏈是反向平行的，因此在復制叉附近解開的DNA鏈一條是5

3，另一條是3

5

方向，兩個模板極性不同。所有已知DNA聚合酶的合成方向都是5

3，那么DNA反向平行的兩條鏈是如何同時完成復制的呢？3、DNA鏈的延伸分子生物學40085DNA的半不連續復制（semi-discontinuousreplication)DNA復制時其中一條子鏈的合成是連續的，而另一條子鏈的合成是不連續的，故稱半不連續復制。在DNA復制時，合成方向與復制叉移動的方向一致并連續合成的鏈為前導鏈；合成方向與復制叉移動的方向相反，形成許多不連續的片段，最后再連成一條完整的DNA鏈為滯后鏈。3、DNA鏈的延伸分子生物學40085在DNA復制過程中，前導鏈能連續合成，而滯后鏈只能是斷續的合成5

3

的多個短片段，這些不連續的小片段稱為岡崎片段。分子生物學40085分子生物學40085分子生物學40085分子生物學40085分子生物學40085華中科技大學2004年生物化學與分子生物學碩士研究生入學試題名詞解釋：岡崎片段（3分）武漢大學2003年碩士研究生入學分子生物學試題：Replicon、

semi-conservativereplication

分子生物學40085華中科技大學2004年生物化學與分子生物學碩士研究生入學試題原核DNA合成酶中（）的主要功能是合成前導鏈和岡崎片段A、DNA聚合酶ⅠB、DNA聚合酶ⅡC、DNA聚合酶ⅢD、引物酶分子生物學400854、切除RNA引物，填補缺口，連接相鄰的DNA片段（復制終止）在DNA聚合酶Ⅰ催化下切除RNA引物；留下的空隙由DNA聚合酶Ⅰ催化合成一段DNA填補上；在DNA連接酶作用下，連接相鄰的DNA鏈大腸桿菌DNA具有復制終止位點，此處可以結合一種特異的蛋白質分子叫做Tus，通過阻止解鏈酶(Helicase)的解鏈活性而終止復制。分子生物學40085（四）DNA復制的方式1、線性DNA雙鏈的復制

單一起點的單向及雙向，和多個起始點的雙向幾種，復制叉處呈“眼”型。2、環狀DNA雙鏈的復制1）、雙鏈環狀、θ型復制、雙向等速2)、滾環型：單向復制的特殊方式如：ΦΧ174的雙鏈環狀DNA復制型（RF）3）、D環復制分子生物學40085

單起點、雙向等速多起點、雙向等速分子生物學40085雙鏈環狀、θ型復制、雙向等速分子生物學40085（1）模板鏈和新合成的鏈分開;（2）不需RNA引物，在正鏈3‘－OH上延伸（3）只有一個復制叉;

分子生物學40085D環復制單向復制的特殊方式如：動物線粒體DNA分子生物學40085（五）真核生物中DNA的復制特點1、真核生物每條染色體上有多個復制起點，多復制子2、真核生物染色體在全部復制完之前,各個起始點不再重新開始DNA復制；而在快速生長的原核生物中，復制起點可以連續開始新的復制(多復制叉)。真核生物快速生長時，往往采用更多的復制起點。3、真核生物有多種DNA聚合酶。分子生物學40085第二章染色體與DNA染色體

DNA的結構

DNA的復制

DNA的修復

DNA的轉座分子生物學40085五、DNA的修復（一）基因突變和基因的損傷1、基因突變的分類：?點突變：DNA分子中單個堿基的改變，同類堿基之間取代，稱轉換；否則稱顛換。?堿基的插入突變：插入一個或一個以上的堿基。?堿基丟失突變：缺失一個或一個以上的堿基。分子生物學400852、突變可能造成的后果?可能使生物更有利適應環境，引起生物進化。?導致生物體的死亡，屬致死突變。?引起結構、形態和功能的異常，產生疾病。?引起細胞的癌變。?不發生任何變化和影響。分子生物學400853、基因的損傷?一切使DNA結構和功能發生改變的DNA變化，都可稱為基因的損傷。?突變也是DNA損傷的一種，還包括：a、堿基損傷。b、DNA鏈斷裂，有單鏈斷裂和雙鏈斷裂。分子生物學400854、引起基因損傷的因素：1）物理因素?紫外線：可引起DNA兩個相鄰的胸腺嘧啶發生聚合反應，形成T二聚體，阻止DNA的復制和轉錄。?電離輻射：X、α、β、γ射線引起DNA的損傷。包括DNA的主鏈斷裂，堿基聚合，糖苷鏈的斷裂，造成染色體畸變、基因突變、細胞死亡等。分子生物學400852）化學因素：?烷化劑：可生成烷基化堿基，引起配對錯誤。?核苷酸類似物：如5-溴尿嘧啶，引起堿基置換。?黃曲霉毒素、蘇丹紅等。3）生物因素?DNA病毒和RNA病毒感染、質粒轉移、基因重組、轉座子的轉位等都可能使DNA發生改變，引起基因突變。分子生物學400854）自發損傷或突變?生物體不接觸任何致突變劑，也可能自發的發生基因突變。包括：DNA復制時的堿基錯誤配對；堿基的互變異構；脫氨基。分子生物學40085（二）DNA的修復DNA修復系統功能錯配修復恢復錯配堿基切除修復切除突變的堿基核甘酸切除修復修復被破壞的DNADNA直接修復修復嘧啶二體或甲基化DNA

扼要說明細胞中DNA修復系統有哪幾種（8分）中國科學院2002年碩士學位研究生入學分子遺傳學試題分子生物學400851、錯配修復●Dam甲基化酶使母鏈位于5’GATC序列中腺苷酸甲基化●甲基化緊隨在DNA復制之后進行●根據復制叉上DNA甲基化程度，切除尚未甲基化的子鏈上的錯配堿基分子生物學40085

根據母鏈甲基化原則找出錯配堿基的示意圖發現錯配堿基在水解ATP的作用下，MutS，MutL與堿基錯配點的DNA雙鏈結合MutS-MutL在DNA雙鏈上移動，發現甲基化DNA后由MutH切開非甲基化的子鏈分子生物學40085

甲基化指導的錯配修復示意圖錯配堿基位于切口3’下游端，錯配堿基位于切口5’上游端，分子生物學400852、堿基切除修復一些堿基在自發或誘變下會發生脫酰胺，然后改變配對性質，造成氨基轉換突變腺嘌呤變為次黃嘌呤與胞嘧啶配對鳥嘌呤變為黃嘌呤與胞嘧啶配對胞嘧啶變為尿嘧啶與腺嘌呤配對分子生物學40085胞嘧啶去氨基生成尿嘧啶分子生物學40085如果復制發生就會產生一個突變分子生物學40085.糖苷水解酶識別改變了的堿基，把堿基從N-β-糖苷鍵處切下來，在DNA鏈上形成去嘌呤或去嘧啶位點，統稱為AP位點。分子生物學40085由AP磷酸內切酶將受損核苷酸的糖苷-磷酸鍵切開分子生物學40085。DNA連接酶連接利用DNA聚合酶I切除損傷部位，補上核苷酸分子生物學400853、核苷酸切除修復1）通過特異的核酸內切酶識別損傷部位2）由酶的復合物在損傷的兩邊切除幾個核苷酸3）DNA聚合酶以母鏈為模板復制合成新子鏈4）DNA連接酶將切口補平分子生物學40085識別損傷部位損傷的兩邊切除幾個核苷酸DNA聚合酶以母鏈為模板復制合成新子鏈DNA連接酶將切口補平分子生物學400854、DNA的直接修復在DNA光解酶的作用下將環丁烷胸腺嘧啶二體和6-4光化物還原成為單體甲基轉移酶使O6-甲基鳥嘌呤脫甲基生成鳥嘌呤，防止G-T配對分子生物學40085分子生物學40085

上海生化所1998年分子遺傳學試題：DNA修復系統的作用是保證DNA序列不發生任何變化（）分子生物學40085第二章染色體與DNA染色體

DNA的結構

DNA的復制

DNA的修復

DNA的轉座分子生物學40085六、DNA的轉座（一）基本概念：DNA的轉座：由可移位因子介導的遺傳物質重排現象。轉座子（transposon）：存在與染色體DNA上可自主復制和位移的基本單位。分子生物學40085（二）轉座子的類型和結構特征原核生物轉座子的類型：1、插入序列(insertionalsequence,IS)2、復合轉座子(compositetransposon)3、TnA家族分子生物學400851、插入序列(IS)IS是最簡單的轉座子，不含有任何宿主基因，它們是細菌染色體或質粒DNA的正常組成部分。

λ：：IS1分子生物學40085分子生物學40085復合轉座子是一類帶有某些抗藥性基因（或其他宿主基因）的轉座子，其兩翼往往是兩個相同或高度同源的IS序列,表明IS序列插入到某個功能基因兩端時就可能產生復合轉座子。2、復合轉座子(compositetransposon)分子生物學40085分子生物學400853、TnA家族除了末端帶有IS序列的復合轉座子以外，還存在一些沒有IS序列的、體積龐大的轉座子（5000bp以上）－－TnA家族。這類轉座子帶有3個基因，其中一個編碼內酰胺酶（AmpR），另兩個則是轉座作用所必須的。所有TnA類轉座子兩翼都帶有38bp的倒置重復序列。分子生物學40085(三）轉座作用的機制轉座時發生的插入作用有一個普遍的特征，就是受體分子中有一段很短的（3－12bp）、被稱為靶序列的DNA會被復制，使插入的轉座子位于兩個重復的靶序列之間。轉座分為：復制性轉座和非復制性轉座兩大類。分子生物學40085(三）轉座作用的機制分子生物學40085復制性轉座子顧名思義，在復制性轉座中，整個轉座子被復制了，所移動和轉位的僅僅是原轉座子的拷貝。轉座酶（transposase）和解離酶（resolvase）分別作用于原始轉座子和復制轉座子。TnA類轉座主要是這種形式。分子生物學40085復制性轉座子分子生物學40085非復制性轉座子與復制性轉座相對應，在非復制性轉座中，原始轉座子作為一個可移動的實體直接被移位。IS序列、Mu及Tn5等的轉座方式屬于此類。分子生物學40085非復制性轉座子分子生物學40085上海生化所1998年分子遺傳學試題：轉座過程通常是指DNA中的一段特殊序列（轉座元）在轉座酶以及其它蛋白因子的作用下，從DNA分子中的一個位置被搬移到另一位置或另一