分子生物学听课笔记

C值反常:一般来说,越是高等的生物,基因组越长,但也有很多反常现象。

越高等的生物,基因数目越多,基因密度越小。

mRNA转录出后还需要剪切掉内含子序列才能成为成熟RNA

染色体:是指细胞分裂时期出现的一种可以被碱性染料强烈染色,并具有一定形态,结构特征的复合物,是遗传信息的载体,由DNA,RNA(主要是还未完成转录而与模板DNA相连接的哪些RNA,其含量不到DNA的10%)和蛋白质构成具有储存,传递遗传信息的作用。


细菌DNA是一条相对分子质量在10⑼左右的共价,闭合双链分子,通常也被称为染色体。


作为遗传物质染色体具有如下特征:1,分子结构相对稳定。2,能够自我复制,使亲子代之间保持连续性。3,能够知道蛋白质的合成。4,能够产生可遗传的变异。


真核细胞染色体的组成:


1,蛋白质,包括组蛋白与非组蛋白。组蛋白是染色体的结构蛋白,它们与DNA组成核小体。通常可以用2mol/L的氯化钠或0.25mol/L HCl /硫酸处理染色质使组蛋白与DNA分开,然后用离子交换柱层析分离。


不重复序列,一般只有一个或者几个拷贝,占DNA总量的40%-80%,结构基因基本上属于不重复序列。中度重复序列,这类序列的重复次数为10⑴-10⑷,占总DNA的10%-40%各种rRNA,tRNA以及某些结构基因如组蛋白基因等都属于这一类。高度重复序列——卫星DNA,这类DNA只在真核生物中发现,占基因组的10%-60%,由6-100个碱基组成,在DNA链上串联重复成千上万次。实验室中常常用CsCl密度梯度离心将卫星DNA与其他DNA分开,形成两个以上的峰,即含量较大的主峰和高度重复序列小峰,后者又称为卫星区带。卫星DNA是不转录的,其功能不明,可能与染色体的稳定性有关。


HMG蛋白质:高迁移率族蛋白。是指一系列染色质相关蛋白。


DNA结合蛋白:非组蛋白,与DNA复制或转录有关的酶或调节物。


核小体:构成染色质的基本结构单位,由核心颗粒和连接区DNA组成。由H2A H2B H3  H4各两个分子生成的八聚体和由大约200bp DNA组成。

真核生物基因组结构特点:


1,真核基因组庞大


2,有大量重复序列


3,大部分为非编码序列


4,真核基因组的转录产物为单顺反子


5,真核基因是断裂基因,有内含子存在


6,存在大量顺式作用原件,包括启动子,增强子,沉默子等


7,真核基因组中存在大量的DNA多态性。DNA多态性是指DNA序列中发生变异而导致的个体间核苷酸序列的差异,主要包括单核苷酸多态性( single nucleotide polymorphism , SNP)和串联重复序列多态性(tandem repeats polymorphism)两类


8,真核基因组具有端粒结构,端粒是真核生物线性基因组DNA末端的一种特殊结构,它是一段DNA序列和蛋白质形成的复合体其DNA序列相当保守。具有保护线性DNA的完整复制,保护染色体末端和决定细胞寿命等功能。


由DNA和组蛋白组成的染色质纤维细丝是许多核小体连成的念珠状结构。


原核生物基因组特点:


1,结构简练


2,存在转录单元,原核生物DNA序列中功能相关的RNA和蛋白质基因,往往从集在基因组的一个或几个特定部位,形成功能单位或转录单元,它们可被一起转录为含多个mRNA的分子,叫多顺反子mRNA。


3,有重叠基因


DNA


DNA二级结构:


生物体内,无论是DNA二级结构还是高级结构,都是时刻变化的,即在二级结构的和各种构相间,高级结构的各种构相间,存在一个动力学平衡。DNA二级结构可分为两类:一类是右手螺旋,如A-DNA 和B-DNA  。一类是左手螺旋,即Z-DNA。DNA通常是以右手螺旋形式存在的。


DNA右手螺旋的几种构象及其动态平衡:


B-DNA钠盐结构含水量较高,是大多数DNA在细胞中的构象。


A-DNA的结构 在相对湿度75%以下时,X射线衍射分析表明DNA的构象不同于上述B-DNA的结构特点,虽然也是右手双螺旋,但碱基对于中心轴的倾角发生改变,螺旋宽而短,每圈螺旋包含11个碱基对。

DNA复制涉及拓扑异构酶,解旋酶,单链结合蛋白,引物合成酶,DNA聚合酶,DNA连接酶


一般把生物体内能独立复制的单位称为复制子,复制时,双链DNA要解开成两股分别进行,所以,这个复制起始点呈叉子形式,被称为复制叉。复制叉从复制起始点开始沿着DNA链连续移动。可产生两个复制叉,双向复制。


从细菌,酵母,线粒体,叶绿体中鉴定出的复制起始点的共同特点是含有丰富的AT序列。通常,细菌,病毒,线粒体的DNA分子都是作为单个复制子完成复制的。真核生物基因组可以同时在多个复制起始位点进行双向复制。真核生物复制子并非同时起作用。


复制子中控制复制终止的位点称为复制终止点。环形大肠杆菌DNA,复制从双向进行,到复制起始位点180度的地方便是复制终止位点。


复制方向,通过放射自显影实验可以判断DNA复制的方向性。先用低放射性的


前导链DNA的合成以5'——>3'方向,随着亲代双链DNA的解开而连续进行复制(目前只发现了5'——>3'方向的DNA合成酶)。后随链合成过程中,一段亲本DNA单链首先暴露出来,然后以与复制叉相反的方向合成一系列冈崎片段,然后把它们连接成完整的后随链。这样的复制在生物界具有普遍性,被称为双螺旋DNA的半不连续复制。


线性DNA双链的复制:复制叉生长方式有单一起始点的单向和双向,多个起始点的双向。


环状DNA双链的复制:θ型,前导链DNA开始复制前,复制原点的核酸序列被转录生成短RNA链,作为起始DNA复制的引物。


                                        滚环型,是单向复制的一种特殊方式。


                                          D环型


原核生物DNA复制的特点


如下图为大肠杆菌DNA复制起始点(oriC)保守序列分布图:(其中DnaA是DNA解旋酶)


1,DNA双螺旋的解旋


DNA在复制时,复制起始点双链首先解开,形成复制叉,这是一个有多种蛋白质及酶参与的复杂过程。例如:拓扑异构酶Ⅰ,解链酶,Dna蛋白等。一旦局部解开双链,就必须有SSB蛋白来稳定解开的单链,以保证该局部结构不会恢复成双链,接着由引发酶等组成引发体迅速作用于两条单链DNA上。无论是前导链还是后随链都需要一段RNA引物以起始子链DNA的合成。


原核一个转录起始位点,控制多个基因

基因组大小

基因密度

基因间序列,,,功能未知。不是内含子

假基因:病毒感染,逆转录,整合到基因组上。称假基因。假基因无启动子。

重复序列:微卫星DNA    基因组单位重复

以下序列不参与基因表达,不是基因:

复制起始位点

着丝粒

端粒


黏粒将复制的DNA,姐妹染色单体绑在一起

大沟,小沟

大沟中有丰富的化学信息,如碱基对,

DNA变性,复性,是可逆的。

连环数=扭转数+缠绕数

扭转数是一条链绕着另一条的次数( DNA双螺旋可以看做一条链围绕另一条链的次数),缠绕数是螺旋的螺旋,是互卷和螺线管数目的总和。

cccDNA就是没有螺旋的双链DNA分子,乙肝病毒DNA就是这样的分子。

拓扑异构酶可以破坏糖-磷酸骨架(简单来说,拓扑异构酶作用方式是剪开其中一条链,使其穿过另一条链,来解开螺旋。)

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