第二章染色体与DNA-上.

第二章染色体与DNADNA是主要的遗传物质染色体是遗传物质在分裂期的存在形式染色体与DNA的关系染色体是遗传物质DNA的主要载体。（注意染色体外遗传基因的概念）一、染色体的基本概述第一节染色体染色体上的DNA存在形式人体细胞：男女均46条，含2个染色体组是二倍体。含有2个基因组。二、真核生物的染色体（一）真核生物染色体的数量（二）真核生物染色体的形态结构端粒端粒（三）真核细胞染色体的组成DNA组蛋白非组蛋白少量RNA化学成分（1）组蛋白：H1、H2A、H2B、H3及H41、染色体中的蛋白质组蛋白的一般特性①进化上的极端保守性牛、猪、大鼠的H4氨基酸序列完全相同。牛的H4序列与豌豆序列相比只有两个氨基酸的差异。H3的保守性也很大，鲤鱼与小牛胸腺的H3只差一个氨基酸，小牛胸腺与豌豆H3只差4个氨基酸。②无组织特异性到目前为止，仅发现鸟类、鱼类及两栖类红细胞染色体不含H1而带有H5，精细胞染色体的组蛋白是精蛋白。③肽链上氨基酸分布的不对称性碱性氨基酸集中分布在N端的半条链上。例如，N端的半条链上净电荷为+16，C端只有+3，大部分疏水基团都分布在C端。④组蛋白的修饰作用包括甲基化、乙酰化、磷酸化及ADP核糖基化等。⑤富含赖氨酸的组蛋白H5鸟类、两栖类、鱼类红细胞分离的H5均有种的特异性。（2）非组蛋白非组蛋白：酶类、收缩蛋白、骨架蛋白、肌动蛋白、肌球蛋白、微管蛋白、肌原蛋白等。一般特性：①非组蛋白的多样性非组蛋白的量大约是组蛋白的60%～70%，但它的种类却很多，约在20-100种之间，其中常见的有15-20种。②非组蛋白的组织专一性和种属专一性常见的非组蛋白a.HMG蛋白（highmobilitygroupprotein）这是一类能用低盐（0.35mol/LNaCl）溶液抽提、能溶于2%的三氯乙酸、相对分子质量较低的非组蛋白，相对分子质量都在3.0×104以下。这类蛋白能与DNA结合，也能与H1作用，但很容易用低盐溶液抽提，说明它们与DNA结合并不牢固。其功能可能与DNA的超螺旋结构有关。b.DNA结合蛋白用2mol/LNaCl除去全部组蛋白和70%非组蛋白后，还有一部分蛋白必须用2mol/LNaCl和5mol/L尿素才能与DNA解离。说明这些蛋白与DNA结合比较紧密。其功能可能与DNA的复制和转录有关。2、染色体中的DNA真核细胞基因组含有大量的重复序列，功能DNA序列大多被非功能DNA所隔开。许多DNA序列不编码蛋白质（断裂基因）。外显子内含子真核细胞基因的结构（2）中度重复序列这类重复序列的重复次数在101－104之间，占总DNA的10％～40％，如人基因组由长度300bp～7000bp的序列重复而成。各种rRNA、tRNA以及组蛋白基因属于这一类。中度重复序列往往分散在不重复序列之间。真核细胞DNA序列可被分为3类:（1）不重复序列在单倍体基因组里，这些序列一般只有一个或几个拷贝,占DNA总量的40％－80％，长约750～2000bp。绝大多数结构基因属于不重复序列。（3）高度重复序列—卫星DNA这类DNA只在真核生物中发现，占总DNA的10％～60％，由6～100个碱基组成，在DNA链上串联重复高达数百万次（106~108）。主要位于染色体的着丝粒和端粒等部位，不转录。真核生物基因组的结构特点①真核生物染色体数目往往是多条，而且体细胞为二倍体。②染色体具有端粒的结构。③真核生物的基因组DNA是双链线状的，并与组蛋白质结合形成染色体。④真核基因组一般比较庞大，结构复杂，基因是断裂基因(splitgene)，即编码序列被非编码序列分隔开来。⑥结构基因的转录产物为单顺反子mRNA，即一分子mRNA只能翻译成一种蛋白质。⑤真核生物基因组中含有大量重复顺序。3、染色体的超微结构核小体是染色体（染色质）的基本结构单位。核小体由5种组蛋白和200bp左右的DNA组成。然后核小体在进一步压缩构成更高级的结构。染色体的四级结构一级结构：核小体串珠二级结构：螺线管三级结构：超螺线管四级结构：染色体（2个单体）DNA双螺旋核小体“串珠”“螺线管”“袢环”“放射环”中期染色体一级结构二级结构三级结构超螺线管四级结构染色体的四级结构模型染色体的“袢环”模型动画三、原核生物基因组原核生物大多只有一条染色体，基因组很小，且DNA含量少，大都带有单拷贝基因，只有很少数基因〔如rRNA基因〕是以多拷贝形式存在。大肠杆菌乳糖操纵子LacZ（半乳糖苷酶）3510bpLacY（半乳糖苷通透酶）780bpLacA（半乳糖乙酰酶）825bp结构基因启动子（P）TGTTGACATTTATTTGTTATAATGCAT6~9bp4~7bp操纵基因（O）53识别部位结合部位乳糖操纵子调节基因（R）1040bp原核结构基因：连续编码原核细胞基因的结构原核细胞DNA的特点1、结构简练：原核DNA分子的绝大部分是用来编码蛋白质的（外显子），只有非常小的一部分不转录（内含子）。2、存在转录单元：原核DNA序列中功能相关的基因丛集在基因组的特定部位，形成转录单元，它们可被一起转录为可翻译多个蛋白质的mRNA分子，这种mRNA叫多顺反子mRNA。3、有重叠基因：在一些细菌和动物病毒中同一段DNA能携带两种不同蛋白质的信息。重叠基因主要有以下几种情况:（1）一个基因完全在另一个基因里面。（2）部分重叠。（3）两个基因只有一个碱基对的重叠。特征原核生物真核生物染色体数目单条（单倍体）多条（二倍体）染色体结构无端粒有端粒染色体组分DNA和非组蛋白DNA组蛋白非组蛋白DNA存在形式双链环状双链线形基因组大小小庞大碱基序列重复程度单拷贝含大量重复序列基因的结构特点连续编码断裂基因结构基因转录产物多顺反子mRNA单顺反子mRNA思考题1、真核生物与原核生物的染色体及DNA有何区别？2、真核细胞染色体的化学成分是什么？3、组蛋白有何特点？4、真核细胞染色体上的DNA可分为哪几类？5、真核细胞染色体的四级结构是什么？它们是如何组装的？