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第壹篇:DNA和染色體

壹、核酸的化學組成

(1)堿基:嘧啶堿基和嘌呤堿基

每個堿基有兩種可選的同分異構體狀態,但嘌呤和嘧啶環上的氮原子壹般以氨基形式存在,而不是亞氨基;鳥嘌呤和胸腺嘧啶的氧原子以酮形式存在,但很少以烯醇形式存在。

(2)核苷:糖和堿基通過糖苷鍵連接。

核苷

脫氧核苷

(3)核苷酸:由核苷和磷酸合成的核苷酸。

?核糖酸

?脫氧核糖核苷酸

二、核酸的價結構

(A)DNA的壹級結構:DNA分子中的核苷酸序列

?DNA分子通過3 ',5'-磷酸二酯鍵連接,形成鏈狀結構,在5'-末端有遊離磷酸基團,在3'-末端有遊離羥基。

(DNA的二級結構

三、雙螺旋模型的特點

1,主鏈:

(1)DNA分子由兩條反向平行的多核苷酸鏈組成。

(2)兩條主鏈繞同壹中心軸纏繞形成雙螺旋,螺旋方向為右旋螺旋。

(3)糖-磷酸主鏈位於雙螺旋外側,堿基位於雙螺旋內側;

(4)堿基對平面垂直於螺旋軸。

2.堿基配對:

?(1)堿基互補配對

3.螺旋參數:

(1)每個螺旋包含10個堿基對。

(2)雙螺旋的螺距為3.4nm,上下相鄰堿基的垂直距離為0.34nm,交叉角為36°。

(3)螺旋直徑為2納米。

4、大溝和小溝

?大狗:2.2nm寬。

?小水溝:寬度1.2nm。

第四,維持DNA雙螺旋的力量

?因為DNA的骨架上有帶負電荷的磷酸基團,所以在電荷沒有被中和的情況下,雙鏈之間存在壹個不穩定的因素——靜電排斥。

1,氫鍵

2.堿基堆積力:堆積堿基之間的疏水相互作用。

3.其他因素:(1)範德華力;(2)磷酸基團的負電荷排斥

動詞 (verb的縮寫)各種形式的DNA雙螺旋

B-DNA:沃森-克裏克模型

A-DNA:在低濕度下形成;RNA-RNA和RNA-DNA雜交分子具有A-DNA的結構。

Z-DNA:具有左旋螺旋的雙螺旋DNA,其糖-磷酸骨架呈之字形。

壹.超螺旋DNA

1,定義:DNA自身雙螺旋形成的空間結構。

2.功能:

(1)超螺旋DNA的結構更加致密,可以將非常長的DNA分子壓縮到染色體中。

(2)對DNA的穩定性有重要意義。

3.正超螺旋和負超螺旋

(1)?負超螺旋:卷曲方向與DNA雙螺旋方向相反。

(2)正超螺旋:卷曲方向與DNA雙螺旋相同。

4.超螺旋的定量描述

?懷特方程式:L=T+W

(1)連接數(DNA閉環的前兩條鏈交叉的次數。

(2)扭曲數(DNA分子中沃森-克裏克螺旋的數目。

(3)超螺旋數(扭動數,W)雙螺旋DNA本身纏繞的次數。

二、拓撲異構體(topo異構體)

相同的DNA分子有不同的連接

第三,拓撲異構酶(Topoisomerase)

?壹種能夠改變DNA連接數量從而改變DNA分子超螺旋水平的酶。

1,I型拓撲異構酶:

作用機理:切斷壹條環狀鏈,在沒有ATP的情況下,改變連接數量1。

2.ⅱ型拓撲異構酶:

作用機理:當兩個圓環鏈被切斷時,連接數變化2,需要ATP。

?大多數真核細胞是二倍體,同壹條染色體的兩個拷貝稱為同源染色體。當然,也有壹些單倍體或多倍體細胞,如卵細胞和巨核細胞(產生血小板的壹種細胞)。

壹.染色體和染色質

1,染色質

?指間期核中由DNA、組蛋白和非組蛋白組成的線性復合結構,是間期細胞遺傳物質的形式。

2、染色體(染色體):

?指有絲分裂或減數分裂過程中染色質凝聚形成的桿狀結構。

3.他們之間的關系

(1)染色質和染色體的化學組成基本相同,但包裝程度和構象不同。

(2)染色質和染色體是在細胞周期的不同功能階段可以相互轉化的形態結構。

第二,真核生物的染色質

常染色質:

?在間期細胞核中,染色質螺旋度小,分散大,染色淺。

?特點:轉錄活躍。

2.異染色質:

?染色質在間期和深染時高度壓縮和高度螺旋。

特征:高度濃縮,轉錄不活躍,表現為復制晚期(S期晚期),細胞周期早期濃縮。

(1)組成型異染色質(結構異染色質)

染色質,濃縮在整個細胞周期中,(主要是衛星DNA,構成染色體的特殊區域,如著絲粒)

(2)功能性異染色質(兼性異染色質)

異染色質,如X染色體和巴氏桿菌,凝結在某些細胞中或在壹定發育時期和生理條件下,是真核生物中調節基因表達的壹種方式。

第三,染色體結構。

1,有絲分裂染色體

2.著絲粒

?指中期染色單體連接在壹起的特殊部位,是紡錘體附著部位。

(1)功能:著絲粒引導形成壹個精細的蛋白質復合體——動粒,它結合微管,將姐妹染色體移入不同的子細胞。確保有絲分裂和減數分裂中復制的染色體平均分配給兩個子細胞。

(2)著絲粒DNA:

特點:含有大量串聯重復序列——衛星DNA。

酵母著絲粒DNA:為單序列(200bp),88bp富含AT序列和兩側保守區。

哺乳動物著絲粒DNA:長序列+大量重復序列

3.端粒

?它是保護真核生物染色體末端的特殊結構。

?(1)功能:維持染色體穩定。

(2)端粒DNA:

?特點:短串聯重復序列,人類端粒具有5-TTAGGG-3重復序列,富含GC,形成特殊的二級結構。

真核生物染色體和染色質的組成

?化學成分:DNA/蛋白質(蛋白質)

(1)蛋白質:非組蛋白,組蛋白:H2A/H2B/H3/H4/ H1。

序列特異性dna結合蛋白

(1) HMG蛋白(高遷移率族蛋白)

?特點:分子量小,凝膠電泳遷移速度快。

?功能:可能與DNA的超螺旋結構有關。

(2) DNA結合蛋白

(3) A24非組蛋白:位於核小體中,功能未知。

(2)組蛋白

1.類別:核心組蛋白:H2A,H2B,H3和H4?非核心組蛋白:H1

2、組蛋白的特點:

(1)低分子量(核心組蛋白:10-20k da;H1:約23 kDa)

(2)高度保守

(3)核心組蛋白具有保守的組蛋白折疊結構域。

(4)帶正電荷的堿性蛋白質(20-30%賴氨酸/精氨酸)。

(5)組蛋白肽鏈的氨基酸分布不對稱,組蛋白的N端尾部。

(6)核心組蛋白可以被組蛋白修飾:組蛋白乙酰化、組蛋白甲基化和組蛋白磷酸化。

五、染色體組裝

核小體(核小體)

?1.在真核細胞中,大多數DNA被包裝成核小體。核小體由八個組蛋白組成,147bp的DNA(核心DNA)圍繞著1.65。核小體之間的DNA被稱為結締DNA,這種未包裝的DNA壹般參與基因表達、復制或重組,並經常與調節該過程的非組蛋白結合。

?組蛋白的核心是帶正電荷(含有大量精氨酸或賴氨酸)的小分子八聚體蛋白與帶負電荷的DNA在骨架中結合。H2A、H2B、H3和H4是核心組蛋白。

特定的酶負責組蛋白的修飾,修飾後的組蛋白尾可以將特定的蛋白質聚集到染色質上。、

組蛋白異構酶影響核小體的功能。

2.核小體組裝

?核小體組蛋白八聚體核心:(H2A /H2B/H3/H4×2),146bp DNA。

?在細胞中,H3和H4結合形成四聚體,首先與DNA的中部和末端溝結合,然後與H2A和H2B組成的兩個二聚體形成核小體。每個核心組蛋白都有壹個向外延伸的N末端尾。暴露的尾部對於DNA和組蛋白八聚體的收集不是必需的,但是尾部上有許多位點可以被修飾以改變核小體的功能。

壹旦核小體形成,DNA包裝的下壹步就是與組蛋白H1結合。H1分別與核小體壹端的連接DNA和核小體結合DNA的中間DNA螺旋結合,加強了核小體與DNA之間的緊密結合,增強了對核小體DNA的保護,並能穩定核小體的進壹步高級結構——30nm纖絲,由核小體圓盤堆積成螺旋狀,每圈約6個核小體。缺少組蛋白N末端尾部的核心組蛋白不能形成30納米的原纖維。?

DNA與組蛋白八聚體的相互作用是動態的,即DNA從核小體中間歇釋放出來。在核小體重塑復合體的作用下,ATP水解為能量,改變核小體的位置。滑行,轉移。但是有些核小體位於特定的位置。

(2) 10nm原纖維

(3)螺線管(30納米燈絲)

(4)環:螺線管與核骨架染色體骨架結合形成環。

?典型的原核細胞只有壹個完整的染色體拷貝,並且通常具有質粒結構。

壹.原核生物染色體的組成(大腸桿菌)

1,類核體(類核體)

DNA:閉環,濃縮(30-50毫克/毫升)。

2、DNA結構域/環

50-100 DNA結構域/環,每個環保持相對獨立。為什麽?

?膜蛋白復合物上有兩個點被結合蛋白固定。

壹、酸堿性質:

1,DNA等電點4 ~ 4.5;

2.RNA的等電點為2 ~ 2.5;

3、帶負電

4.電泳時從負極移動到正極。

二、浮力密度(buoyancy density)

第三,紫外線吸收:

?DNA在260nm處有最大吸收,堿基是吸收的主要原因。但是當雙鏈結構變成單鏈時,會增加那裏的吸收值,這就是所謂的增色效應。吸光度增加到最大值壹半時的溫度稱為DNA的熔點,用Tm表示。Tm值是DNA常熟的特征,很大程度上與DNA中GC含量和溶液中離子強度有關。

四、應用:

(1)核酸的定量

?1毫克/毫升:A260 =20(dsDNA)

?1毫克/毫升:A260 = 25(ssDNA/核糖核酸)

(DNA純度的鑒定

?A260 / A280 =1.8,純dsDNA

?A260 / A280 =2.0,純RNA

a260/A280 & lt;1.0,純蛋白質

核酸的變性和復性

(1)變性:核酸雙螺旋區的氫鍵斷裂,變成單鏈,不涉及價鍵斷裂。

1,堿處理(堿)

?DNA: keto?烯醇)→變性

2.化學試劑?尿素(尿素)、甲酰胺(甲酰胺)等?

3.熱變性

(1)解鏈溫度(TM):DNA雙螺旋結構丟失壹半時對應的溫度。

(2)影響DNA Tm值的因素

① DNA同質性

同質性越高,變性的溫度範圍越窄,因此可以分析DNA的同質性。

?②G-C含量與Tm值呈正相關。

?③介質中的離子強度:高離子強度,高Tm。

(2)復性

在適當的條件下(壹般低於Tm 20-25℃),兩條鏈重組為雙螺旋結構。

1,影響復性的因素

(1)溫度。熱變性DNA緩慢冷卻時可以復性,快速冷卻時不能復性。

(2) DNA片段長度。DNA片段越大,復性越慢;

(3)DNA濃度。DNA濃度越大,復性越快。

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