第二章染色體與課件

第二章染色體與提問DNA復制為何選擇RNA作為引物？大腸桿菌DNA復制起始過程如何，有哪些因子參與？真核生物與原核生物復制的比較。起始復制體涉及主要酶系和蛋白質(zhì)：

DnaA、DnaB（解旋酶）、DnaC、Hu、DNA拓撲異構酶、SSB、DnaG引物酶、DNApolШ全酶、

DNApolI、DNA連接酶等?；仡櫍?）識別轉(zhuǎn)座子的兩端序列和受體DNA的靶序列鏈的斷裂、鏈交聯(lián)（鏈內(nèi)、鏈間）復制后的修復，重新啟動停滯的復制叉DNA連接酶將切口補平(3)產(chǎn)生染色體畸變SOS反應是生物在不利環(huán)境中求得生存的一種基本功能。MutS-MutL在DNA雙鏈上移動，沿兩個方向移動，形成DNA環(huán)，發(fā)現(xiàn)甲基化DNA后由MutH切開非甲基化的子鏈（2）切割使轉(zhuǎn)座子從供體DNA中釋放出來切除突變的堿基和核苷酸片段插入序列和復合轉(zhuǎn)座子Tn10及Tn5有自主剪接和轉(zhuǎn)座的能力。MutS-MutL在DNA雙鏈上移動，沿兩個方向移動，形成DNA環(huán)，發(fā)現(xiàn)甲基化DNA后由MutH切開非甲基化的子鏈（1）5~25kb;有時并非能完全消除DNA的損傷，只是使細胞能夠耐受這種DNA的損傷而能繼續(xù)生存。回顧回顧1）半保留復制方式2）半不連續(xù)復制3）

DNA螺旋酶,SSBP4）

RNA引物1）復制起點（單、多）2）復制子（大小、多少）3）復制叉移動的速度4）岡崎片段的大小5）端粒和端粒酶6）DNA聚合酶7）引物酶相同點：不同點：

原核生物和真核生物DNA復制的比較第二章染色體與DNA第一節(jié)染色體第二節(jié)DNA的結構第三節(jié)DNA的復制概述第四節(jié)原核生物和真核生物DNA復制特點第五節(jié)DNA的修復第六節(jié)DNA的轉(zhuǎn)座復制后的修復，重新啟動停滯的復制叉復合型轉(zhuǎn)座子是一類帶有某些抗藥性基因（或其它宿主基因）的轉(zhuǎn)座子。1）自身攜帶有轉(zhuǎn)座酶基因●甲基化緊隨在DNA復制之后（數(shù)分鐘）進行1玉米中的控制因子兩種酶：轉(zhuǎn)座酶和解離酶錯配堿基位于切口3’下游端2)Tn（復合轉(zhuǎn)座子）(3)產(chǎn)生染色體畸變錯誤堿基（堿基的取代）2切除修復（堿基、核甘酸）由于染色體DNA在生命過程中占有至高無上的地位，DNA復制的準確性以及DNA日常保養(yǎng)中的損傷修復有著特別重要的意義。IS序列插到功能基因的兩端就可能產(chǎn)生復合型轉(zhuǎn)座子。錯配堿基位于切口3’下游端(1902-1992)第五節(jié)DNA的修復由于染色體DNA在生命過程中占有至高無上的地位，DNA復制的準確性以及DNA日常保養(yǎng)中的損傷修復有著特別重要的意義。DNA的損傷與DNA突變?自發(fā)性損傷：DNA復制中的錯誤，堿基自發(fā)性化學變化：物理因素：紫外線、電離輻射：化學因素：烷化劑、堿基類似物

這些因素都可能使DNA的結構及功能發(fā)生改變。從而引起生物突變，甚至導致死亡。引起DNA損傷的類型?堿基脫落堿基（或核苷）改變錯誤堿基（堿基的取代）堿基的插入或缺失鏈的斷裂、鏈交聯(lián)（鏈內(nèi)、鏈間）嘧啶二聚體等。DNA修復：是細胞對DNA受損傷后的一種反應，這種反應可能使DNA結構恢復原樣，重新能執(zhí)行它原來的功能；有時并非能完全消除DNA的損傷，只是使細胞能夠耐受這種DNA的損傷而能繼續(xù)生存。

大腸桿菌DNA的修復系統(tǒng)DNA修復系統(tǒng)功能1錯配修復恢復錯配2切除修復（堿基、核甘酸）切除突變的堿基和核苷酸片段3重組修復復制后的修復，重新啟動停滯的復制叉4DNA直接修復5SOS系統(tǒng)修復嘧啶二體或甲基化DNADNA的修復，導致變異復制過程中出錯，細胞通過自身的錯配修復系統(tǒng)識別新生鏈的錯誤核苷酸并進行校正，從而保證DNA復制的忠實性。1錯配修復

錯配修復●甲基化緊隨在DNA復制之后（數(shù)分鐘）進行●發(fā)現(xiàn)錯配堿基時，將未甲基化鏈切除，以甲基化鏈為模板進行修復。DNA分子上平均每2kb左右有一GATC。原核細胞內(nèi)存在Dam甲基化酶，能使位于5`GATC序列中腺苷酸的N6位甲基化。

保存母鏈修正子鏈發(fā)現(xiàn)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，沿兩個方向移動，形成DNA環(huán)，發(fā)現(xiàn)甲基化DNA后由MutH切開非甲基化的子鏈

甲基化指導的錯配修復示意圖錯配堿基位于切口5’上游端錯配堿基位于切口3’下游端1錯配修復2切除修復（堿基、核甘酸）3重組修復4DNA直接修復5SOS系統(tǒng)第五節(jié)DNA的修復2.1堿基切除修復脫酰胺:一些堿基在自發(fā)或誘變下會發(fā)生脫酰胺，然后改變配對性質(zhì)，造成氨基轉(zhuǎn)換突變。修復-堿基切除糖苷水解酶切除受損核苷酸上的N-β糖苷鍵，形成去嘌呤或去嘧啶位點（AP位點）。AP內(nèi)切酶切除受損片段由DNA聚合酶I和DNA連接酶共同完成修復。Ds9缺失194bpDs6缺失2.錯誤堿基（堿基的取代）3轉(zhuǎn)座作用的遺傳學效應（1）5~25kb;●甲基化緊隨在DNA復制之后（數(shù)分鐘）進行第三節(jié)DNA的復制概述特點：比較小，0.靶位點正向重復序列（4-15bp）一類無IS序列、體積龐大的的轉(zhuǎn)座子（5000bp以上）復制后的修復，重新啟動停滯的復制叉(3)產(chǎn)生染色體畸變TnA家族必須這類轉(zhuǎn)座子都編碼一個與反轉(zhuǎn)錄病毒中的反轉(zhuǎn)錄酶高度同源的轉(zhuǎn)座酶，左右兩邊都是與病毒邊界序列LTR（longterminalrepeat）同源的重復序列。錯配堿基位于切口3’下游端在胚發(fā)育時激活Ds，使其從C基因中轉(zhuǎn)座出來

脫嘌呤2.2核苷酸切除修復DNA切割酶切割并移去DNA小片段，然后DNA聚合酶合成新片段，DNA連接酶完成修復中的最后步驟。修復---核苷酸切除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1錯配修復2切除修復（堿基、核甘酸）3重組修復4DNA直接修復5SOS系統(tǒng)第五節(jié)DNA的修復3重組修復（發(fā)生在復制后）：復制時，跳過損傷部位，新鏈產(chǎn)生缺口由母鏈彌補，原損傷部位并沒有切除，但在后代逐漸稀釋。DNA重組修復方式模板上的傷疤始終留著，只能隨著重組修復次數(shù)↑，傷疤占的比例↓。1錯配修復2切除修復（堿基、核甘酸）3重組修復4DNA直接修復5SOS系統(tǒng)第五節(jié)DNA的修復4DNA直接修復（directrepair）

生物體內(nèi)存在多種DNA損傷以后而并不需要切除堿基或核苷酸，這種修復方式稱為DNA的直接修復。DNA受到大劑量紫外線照射時，形成二聚體DNA的直接修復DNA光解酶將環(huán)丁烷胸腺嘧啶二體和6-4光化物還原成為單體DNA紫外線損傷的光復合酶修復1錯配修復2切除修復（堿基、核甘酸）3重組修復4DNA直接修復5SOS系統(tǒng)第五節(jié)DNA的修復5SOS修復指DNA受到嚴重損傷、細胞處于危急狀態(tài)時所誘導的一種DNA修復方式，修復結果只是能維持基因組的完整性，提高細胞的生成率，但留下的錯誤較多，故又稱為錯誤傾向修復，細胞有較高的突變率。修復過程：當DNA兩條鏈的損傷鄰近時，損傷不能被切除修復或重組修復，這時在核酸內(nèi)切酶、外切酶的作用下造成損傷處的DNA鏈空缺，再由損傷誘導產(chǎn)生的一整套的特殊DNA聚合酶和SOS修復酶類，催化空缺部位DNA的合成，補上去的核苷酸幾乎是隨機的，但仍然保持了DNA雙鏈的完整性，使細胞得以生存。圖SOS修復SOS反應是生物在不利環(huán)境中求得生存的一種基本功能。對原核生物將會產(chǎn)生高變異，對高等動物則是致癌的。第二章染色體與DNA第一節(jié)染色體第二節(jié)DNA的結構第三節(jié)DNA的復制概述第四節(jié)原核生物和真核生物DNA復制特點第五節(jié)DNA的修復第六節(jié)DNA的轉(zhuǎn)座基本概念：轉(zhuǎn)座子（transponson,簡稱Tn）,又稱易位子，是指存在于染色體DNA上可以自主復制和位移的一段DNA序列。轉(zhuǎn)座子可以在不同復制子之間轉(zhuǎn)移，以非正常重組方式從一個位點插入到另外一個位點，對新位點基因的結構與表達產(chǎn)生多種遺傳效應。第六節(jié)DNA的轉(zhuǎn)座1951年McClintock-麥克林托克提出轉(zhuǎn)座（Transposition）和跳躍基因(jumpinggene)的新概念；1967年Shapiro才在E.coli中發(fā)現(xiàn)了轉(zhuǎn)座因子（transposableelement）。BarbaraMcClintock(1902-1992)NobelPrizeforPhysiologyorMedicine1983第六節(jié)DNA的轉(zhuǎn)座1轉(zhuǎn)座子的類型2轉(zhuǎn)座機制3轉(zhuǎn)座的遺傳學效應4真核生物的轉(zhuǎn)座子基本結構特點：

1）自身攜帶有轉(zhuǎn)座酶基因

2）末端有倒置重復序列（InvertedRepeat,IR）

3）轉(zhuǎn)座后兩端有正向重復序列（Direct

Repeat,DR）1轉(zhuǎn)座子的類型1轉(zhuǎn)座子的類型1.1細菌轉(zhuǎn)座子

1）IS（插入因子）：最簡單的轉(zhuǎn)座子

特點：比較小，0.75-1.5kb;

只有轉(zhuǎn)座酶基因

兩端有倒置重復序列

15-25bp;靶位點正向重復序列（4-15bp）

IR（invertedrepeat）轉(zhuǎn)座酶IR2)Tn（復合轉(zhuǎn)座子）復合型轉(zhuǎn)座子是一類帶有某些抗藥性基因（或其它宿主基因）的轉(zhuǎn)座子。

標記基因ISIS特征：兩翼是兩個相同或高度同源的IS序列。IS序列插到功能基因的兩端就可能產(chǎn)生復合型轉(zhuǎn)座子。復合型轉(zhuǎn)座子的轉(zhuǎn)座能力由IS序列決定和調(diào)節(jié)。表復合轉(zhuǎn)座子的結構和功能轉(zhuǎn)座因子長度(bp)遺傳標記末端組件方向二組件的關系組件的功能Tn9033100KanRIS903反向相同二者皆有功能Tn92500CamRIS1正向推測相同預計有功能Tn109300TetRIS10R

有功能

IS10L反向有2.5%的差異無功能Tn55700KanRIS50R

有功能

IS50L反向1bp的改變無功能3）TnA（TnAfamily）一類無IS序列、體積龐大的的轉(zhuǎn)座子（5000bp以上）特點：（1）5~25kb;（2）兩端IR（38bp）相似或相同；兩端無IS組件;

（3）轉(zhuǎn)座酶基因/解離酶基因/抗生素基因

轉(zhuǎn)座酶解離酶AmprIRIRΒ-內(nèi)酰胺酶1.2真核生物轉(zhuǎn)座子1）特點：

（1）兩端有IR，（2）內(nèi)部有轉(zhuǎn)座酶等基因；

2）舉例：玉米轉(zhuǎn)座子Ac/Ds，Spm/dSpm；

反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子。第六節(jié)DNA的轉(zhuǎn)座1轉(zhuǎn)座子的類型2轉(zhuǎn)座機制3轉(zhuǎn)座的遺傳學效應4真核生物的轉(zhuǎn)座子2.1轉(zhuǎn)座相關的酶1）轉(zhuǎn)座酶:

（1）識別轉(zhuǎn)座子的兩端序列和受體DNA的靶序列（2）切割使轉(zhuǎn)座子從供體DNA中釋放出來（3）靶位點上交錯切割(類似限制酶)2）解離酶:TnA家族必須

2轉(zhuǎn)座機制ATGCA

TACGT

插入ATGCATACGT

ATGCA

TACGT補齊ATGCATACGT切割受體靶序列的DNA被復制，使插入的轉(zhuǎn)座子位于兩個重復的靶序列之間。轉(zhuǎn)座酶切割DNA聚合酶和連接酶填補2.2轉(zhuǎn)座過程：識別2.3

轉(zhuǎn)座方式

1）復制型轉(zhuǎn)座轉(zhuǎn)座是伴隨著新拷貝的復制兩種酶：轉(zhuǎn)座酶和解離酶

TnA轉(zhuǎn)座子

2）非復制型轉(zhuǎn)座

一個位點移到另一位點

一種酶：轉(zhuǎn)座酶

供體中無轉(zhuǎn)座子

插入序列和復合轉(zhuǎn)座子Tn10及Tn5

第六節(jié)DNA的轉(zhuǎn)座1轉(zhuǎn)座子的類型2轉(zhuǎn)座機制3轉(zhuǎn)座的遺傳學效應4真核生物的轉(zhuǎn)座子3轉(zhuǎn)座作用的遺傳學效應(1)引起插入突變(2)產(chǎn)生新的基因如果轉(zhuǎn)座子上帶有抗藥性基因，它一方面造成靶DNA序列上的插入突變，同時也使這個位點產(chǎn)生抗藥性。轉(zhuǎn)座子FEABCD復制插入

轉(zhuǎn)座子新拷貝

FEABC

D

基因F被隔斷而失去功能

DNA連接酶將切口補平(1902-1992)復制時，跳過損傷部位，新鏈產(chǎn)生缺口由母鏈彌補，原損傷部位并沒有切除，但在后代逐漸稀釋。插入序列和復合轉(zhuǎn)座子Tn10及Tn5IS序列插到功能基因的兩端就可能產(chǎn)生復合型轉(zhuǎn)座子。錯誤堿基（堿基的取代）兩翼是兩個相同或高度同源的IS序列。反轉(zhuǎn)錄病毒整合入宿主DNA中的分子機制--IS序列插到功能基因的兩端就可能產(chǎn)生復合型轉(zhuǎn)座子。反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子。逆轉(zhuǎn)錄病毒/反轉(zhuǎn)錄病毒DNA聚合酶和連接酶填補Ac：激活因子（activator）2切除修復（堿基、核甘酸）基因F被隔斷而失去功能(3)產(chǎn)生染色體畸變

當轉(zhuǎn)座子拷貝的插入位點離原位點比較接近時，往往導致轉(zhuǎn)座子兩個拷貝之間的同源重組，引起DNA缺失或倒位。（4）引起生物進化

由于轉(zhuǎn)座作用，使一些原來在染色體上相距甚遠的基因組合到一起，構建成一個操縱子或表達單元，可能產(chǎn)生一些具育新的生物學功能的基因和新的蛋白質(zhì)分子。第六節(jié)DNA的轉(zhuǎn)座1轉(zhuǎn)座子的類型2轉(zhuǎn)座機制3轉(zhuǎn)座的遺傳學效應4真核生物的轉(zhuǎn)座子

4.1玉米中的控制因子

4.2反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子表

一些有代表性的真核轉(zhuǎn)座子的屬性物種轉(zhuǎn)座因子家族IRDR果蠅PHoboMarinerFB311228大8829線蟲Tc1542玉米Ac/DsSpm/dSpmMu/mn1113200839金魚草Tam1Tam313/141238/5一些真核生物TU/puppy大84.1玉米中的控制因子麥克林托克的偉大發(fā)現(xiàn)Ac-Ds系統(tǒng)的發(fā)現(xiàn)：Ac：激活因子（activator）

Ds：解離因子（dissociator）紫色胚乳無色胚乳紫色斑點胚乳激活Ds轉(zhuǎn)座Ds可轉(zhuǎn)座到C基因正常的C基因表達產(chǎn)生紫色色素被插入失活的C基因在胚發(fā)育時激活Ds，使其從C基因中轉(zhuǎn)座出來突變的c基因正常的C基因突變的c基因回復成為正常的C基因）

玉米中控制因子家族1)自主性元件：Ac有自主剪接和轉(zhuǎn)座的能力。Ac長4563bp，其產(chǎn)物為轉(zhuǎn)座酶。兩翼有11bp的反向重復序列，其靶DNA位點復制形成8bp正向重復。

2)非自主性元件：Ds單獨存在時穩(wěn)定；不能自發(fā)地轉(zhuǎn)座，當基因組中存在同源的自主性元件時，它才具備轉(zhuǎn)座功能，不論這自主元件位于何處。AcDs

缺失194bpAc-Ds系統(tǒng)各種Ds都是Ac的缺失突變體Ds9缺失194bpDs