染色体与dna遗传的物质基础(编辑修改稿)

染色体与dna遗传的物质基础(编辑修改稿)内容摘要：

负超螺旋 松弛 DNA 正超螺旋 空间结构改变 10bp/螺旋 空间结构改变 拓扑异构酶 or溴化乙锭 拓扑异构酶 or溴化乙锭 轴心在中心 DNA扭曲与 双螺旋相同 DNA扭曲与 双螺旋相反 DNA双螺旋额外多或少转几圈，空间机构改变，产生额外张力得不到释放，导致原子空间重排，造成扭曲 ——超螺旋。 在电场的作用下，相同分子量的超螺旋环状 DNA比线性DNA迁移率大，线性 DNA迁移率大于开链 DNA。 琼脂糖电泳 闭环 DNA 自然条件下， DNA常以闭环形式存在，即两条单链均为环状且相互连在缠绕的数目为双螺旋的螺旋数，称为连接数（ Linking number， Lk）。 超螺旋 超螺旋是 DNA轴线的再次螺旋，若以 Lk176。 表示松弛闭环 DNA的连接数， Lk 176。 的改变将导致超螺旋。 大部分天然 DNA呈负的超螺旋，即 DNA变形的方向与双螺旋解旋的方向相反。 拓扑异构体 具有特定连接数的环状 dsDNA分子称为拓扑异构体（ topoisomer），除非其中的一条链或两条链均遭到破坏，其连接数不会发生改变。 拓扑异构体的差异是连接数的不同。 缠绕和扭曲 超螺旋在几何上分为缠绕（ twist）和扭曲（ writhe），前者指双螺旋是紧绕或松绕的，后者沿双螺旋轴本身的缠绕变化。 根据等式 :Lk =Tw＋ Wr，缠绕和扭曲是可以相互转化的。 超螺旋的水平可用连接数的变化 Lk来衡量。 某 BDNA 1350bp，每螺旋 10bp，在松弛情况下 L = T = 1350/10 = 135, W= 0，无超螺旋 若 DNA 一端固定，另一端解螺旋 5圈，在两端封闭： L = 135－ 5 = 130 由于分子内张力，出现两中可能情况： ※ 在分子内保持一个单链区， T = 130， W = 0 ※ DNA张力趋于保持 BDNA原状， T = 135， L = 130， W = － 5 DNA分子超盘绕 5次的负超螺旋。 Lk =Tw＋ Wr 的计算 DNA Unwinding Causes Topological Problems (Transcription) Unwound Parental Duplex Over Wound region 20 嵌入剂 嵌入剂（ intercalator），如澳化乙锭（ ethidium bromide， EB），通过嵌入到配对碱基之间的方式与 DNA结合，导致 DNA双螺旋的局部解旋（ untwisting）；如果是闭环 DNA，则会使缠绕增加。 超螺旋能 负超螺旋的 DNA具有很强的扭力，这一能量促使 DNA双螺旋的解旋，并驱动需解旋的 DNA的解旋过程。 (topoisomerase) 催化ＤＮＡ拓扑变构体（ topoisomer)相互转化的酶。 能改变 DNA的连接数。 通过暂时破坏 DNA骨架的单链或双链，拓扑异构酶（ topoisomerases）改变DNA超螺旋的水平。 第 I类酶使 Lk改变 177。 1；第 II类酶使 Lk改变 177。 2。 DNA促旋酶（ gyrase）利用 ATP水解提供的能量为 DNA引进负超螺旋。 而拓扑异构酶 IV使子染色体解离。 Model for Topo II Mechanism 第三章 DNA的复制与损伤修复 Replication and Repair of DNA 本章主要内容 一、 DNA的半保留复制 二、 DNA复制的起点与方向 三、 DNA的半不连续复制 四、与 DNA 复制有关的蛋白质 五、大肠杆菌 DNA的复制过程 六、复制起始的时序控制 七、真核生物 DNA复制特点 八、 DNA损伤的修复 目的要求 1. 掌握遗传信息传递的中心法则。 2. 掌握 DNA复制的一般规律： DNA的半保留复制 、 DNA的半不连续复制的概念。 3. 了解三种大肠杆菌 DNA聚合酶的催化特性及其功 用；了解原核生物 DNA的复制过程。 4. 了解使 DNA损伤的因素； DNA损伤的修复机制： 错配修复 、 碱基切除修复 、 核苷酸切除修复 、 直接修 复 、 重组修复及倾向差错的修复的过程及过程所需要 的酶类；了解 DNA损伤修复的意义。 目的要求 19641970 发现劳氏肉瘤病毒的遗传信息传递方式：逆转录 1953年， Watson和 Crick提出中心法则：遗传信息的单向流动。 中心法则： 病毒（复制） 复制 转录 DNA RNA 蛋白质 翻译 逆转录 RNA的复制存在于 RNA病毒 DNA是生物遗传的主要物质基础，生物机体的遗传信息以密码的形式编码在 DNA分子上，表现为特定的核苷酸排列顺序，并通过 DNA的复制由亲代传递给子代。 在后代的生长发育过程中，遗传信息自 DNA转录给 RNA,然后翻译成特异的蛋白质，以执行各种生命功能，使后代表现出与亲代相似的遗传性状。  复制： 以亲代 DNA或 RNA为模板，根据 碱基配对的原则 ，在一系列酶的作用下，生成与亲代相同的子代 DNA或 RNA的过程。 几个基本概念：  逆转录： 以 RNA为模板，在 逆转录酶 的作用下，生成 DNA的过程。  翻译： 亦叫转译，以 mRNA为模板，将 mRNA的密码解读成蛋白质的 氨基酸顺序 的过程。  转录： 以 DNA为模板，按照碱基配对原则合成RNA，即将 DNA所含的遗传信息传给 RNA，形成一条 与 DNA链互补的 RNA的过程。 Reverse transcription 中心法则图示 一、 DNA的半保留复制 : ： 1958年 Meselson和 Stahl用同位素 15N标记 大肠杆菌 DNA,首先证明了 DNA的半保留复制。 以 亲代 DNA双链 为模板以 碱基互补 方式合成子代 DNA，这样新形成的子代 DNA中，一条链来自亲代 DNA，而另一条链则是新合成的，这种复制方式叫 半保留复制。 DNA复制的可能方式 全保留与全新复制 分散复制 半保留复制 DNA半保留复制图示： 半保留复制的证明：  Meselson 和 Stahl将同位素 15N标记的15NH4Cl加入大肠杆菌的培养基中培养 12代，使大肠杆菌的 DNA都带上 15N的标记，然后将该大肠杆菌转入 14N的普通培养基中培养后，分离子一代、子二代、子三代、子四代 DNA，进行 氯化铯 密度梯度离心，实验证明了 DNA的半保留复制。 15NDNA的密度大于 14NDNA的密度 亲代 DNA（ 15N～ 15N） 子一代 DNA（ 15N～ 14N） 子二代 DNA (15N～ 14N， 14N～ 14N 1:1) 子三代 DNA (15N～ 14N， 14N～ 14N 1:3) 子四代 DNA (15N～ 14N， 14N～ 14N 1:7 ) 亲代 DNA与子二代 DNA的混合物 亲代 DNA与子四代 DNA的混合物 复制中的大肠杆菌染色体放射自显影图 DNA的半保留复制的生物学意义：  DNA在代谢上的稳定性并非指 DNA是一种惰性物质。  DNA的半保留复制表明 DNA在代谢上的 稳定性 ，是 保证亲代的遗传信息稳定地传递给后代必要措施。 双向复制 单向复制 二、 DNA复制的起点与方向 复制中的 DNA 复制原点 复制叉 DNA复制的主要方式  大肠杆菌双链 环状 DNA的复制（ 一个 复制起点，双向复制） 3  不同位置 D环式 复制方式（线粒体双链环状 DNA：两条链的 复制起点 不同位置，且复制不同步）  真核细胞 线状染色体 DNA的复制方式（ 多个 复制起点，双向复制）  单向 滚环式 复制（噬菌体 X174DNA— 单链环状） 三、 DNA复制的半不连续性 前导链 滞后链 冈崎片段 前导链： 以 3’ → 5。