第二章染色体与课件.ppt

1、第二章第二章 染色体与染色体与DNA复制为何选择复制为何选择RNA作为引物？作为引物？大肠杆菌大肠杆菌DNA复制起始过程如何，有哪些因复制起始过程如何，有哪些因子参与？子参与？真核生物与原核生物复制的比较。真核生物与原核生物复制的比较。起始复制体起始复制体涉及主要酶系和蛋白质：涉及主要酶系和蛋白质：DnaA、DnaB（解旋酶）、（解旋酶）、DnaC、Hu、DNA拓扑异构酶、拓扑异构酶、SSB、DnaG引物酶、引物酶、DNApol 全酶全酶、DNA pol I、DNA连接酶连接酶等等。回顾回顾（1）识别转座子的两端序列和受体DNA的靶序列链的断裂、链交联（链内、链间）复制后的修复，重新启动停滞的

2、复制叉DNA连接酶将切口补平(3)产生染色体畸变SOS反应是生物在不利环境中求得生存的一种基本功能。MutS-MutL在DNA双链上移动，沿两个方向移动，形成DNA环，发现甲基化DNA后由MutH切开非甲基化的子链（2）切割使转座子从供体DNA中释放出来切除突变的碱基和核苷酸片段插入序列和复合转座子Tn10及Tn5有自主剪接和转座的能力。MutS-MutL在DNA双链上移动，沿两个方向移动，形成DNA环，发现甲基化DNA后由MutH切开非甲基化的子链（1）525kb;有时并非能完全消除DNA的损伤，只是使细胞能够耐受这种DNA的损伤而能继续生存。回顾回顾回顾回顾1）半保留复制方式）半保留复制方

3、式 2）半不连续复制半不连续复制3）DNA 螺旋酶螺旋酶,SSBP4）RNA 引物引物1）复制起点（单、多）2）复制子（大小、多少）3）复制叉移动的速度 4）冈崎片段的大小5）端粒和端粒酶6）DNA聚合酶7）引物酶相同点：相同点：不同点：不同点：原核生物和真核生物原核生物和真核生物DNADNA复制的比较复制的比较 第二章第二章 染色体与染色体与DNA 复制后的修复，重新启动停滞的复制叉复合型转座子是一类带有某些抗药性基因（或其它宿主基因）的转座子。1）自身携带有转座酶基因甲基化紧随在DNA复制之后（数分钟）进行1 玉米中的控制因子两种酶：转座酶和解离酶错配碱基位于切口3下游端2)Tn（复合转座

4、子）(3)产生染色体畸变错误碱基（碱基的取代）2 切除修复（碱基、核甘酸）由于染色体DNA在生命过程中占有至高无上的地位，DNA复制的准确性以及DNA日常保养中的损伤修复有着特别重要的意义。IS序列插到功能基因的两端就可能产生复合型转座子。错配碱基位于切口3下游端(1902-1992)DNA的损伤与的损伤与DNA突变突变?这些因素都可能使这些因素都可能使DNA的结构及功能发生的结构及功能发生改变。从而引起生物突变，甚至导致死亡。改变。从而引起生物突变，甚至导致死亡。引起引起DNA损伤的类型损伤的类型?碱基脱落碱基脱落 碱基（或核苷）改变碱基（或核苷）改变 错误碱基（碱基的取代）错误碱基（碱基的

5、取代）碱基的插入或缺失碱基的插入或缺失 链的断裂、链交联（链内、链间）链的断裂、链交联（链内、链间）嘧啶二聚体等。嘧啶二聚体等。（数分钟）（数分钟）发现错配碱基时，将未甲基化链切除，以甲基化发现错配碱基时，将未甲基化链切除，以甲基化链为模板进行修复。链为模板进行修复。DNA分子上平均每分子上平均每2kb左右有一左右有一GATC。原核细胞内存在原核细胞内存在Dam甲基化酶，能使位于甲基化酶，能使位于5GATC序列中序列中腺苷酸的腺苷酸的N6位甲基化。位甲基化。发现错配碱基发现错配碱基在水解在水解ATPATP的作用下，的作用下，MutSMutS、MutLMutL与碱基与碱基错配点的错配点的DNAD

6、NA双链双链结合结合MutS-MutLMutS-MutL在在DNADNA双链上双链上移动，沿两个方向移动，移动，沿两个方向移动，形成形成DNADNA环，发现甲基化环，发现甲基化DNADNA后由后由MutHMutH切开非甲切开非甲基化的子链基化的子链错配碱基位于错配碱基位于切口切口5上游端上游端 错配碱基位于错配碱基位于切口切口3下游端下游端 糖苷水解酶糖苷水解酶 切除受损核切除受损核苷酸上的苷酸上的N-糖苷键，形糖苷键，形成去嘌呤或去嘧啶位点成去嘌呤或去嘧啶位点（）。）。切除受损片段切除受损片段Ds9缺失194bp Ds6缺失2.错误碱基（碱基的取代）3 转座作用的遗传学效应（1）525kb;

7、甲基化紧随在DNA复制之后（数分钟）进行第三节 DNA的复制概述特点：比较小，0.靶位点正向重复序列（4-15bp）一类无IS序列、体积庞大的的转座子（5000bp以上）复制后的修复，重新启动停滞的复制叉(3)产生染色体畸变TnA家族必须这类转座子都编码一个与反转录病毒中的反转录酶高度同源的转座酶，左右两边都是与病毒边界序列LTR（long terminal repeat）同源的重复序列。错配碱基位于切口3下游端在胚发育时激活Ds，使其从C基因中转座出来识别损识别损伤部位伤部位损伤的两边切损伤的两边切除几个核苷酸除几个核苷酸DNA 聚合酶以母链为聚合酶以母链为模板复制合成新子链模板复制合成新子

8、链DNA连接酶将切口补平连接酶将切口补平（发生在复制后）：（发生在复制后）：复制时，跳过损伤部位，新链产生缺口由母复制时，跳过损伤部位，新链产生缺口由母链弥补，原损伤部位并没有切除，但在后代逐链弥补，原损伤部位并没有切除，但在后代逐渐稀释。渐稀释。DNA重组修复方式重组修复方式模板上的伤疤始终留模板上的伤疤始终留着，只能随着，只能随 着重组修着重组修复次数复次数，伤疤占的比，伤疤占的比例例。（direct repair）生物体内存在多种生物体内存在多种DNADNA损伤以后而并损伤以后而并不需要切除碱基或核苷酸，这种修复方不需要切除碱基或核苷酸，这种修复方式称为式称为DNADNA的直接修复的直接

9、修复。DNA受到大剂量紫外线照射时，形成二聚体受到大剂量紫外线照射时，形成二聚体DNA光解酶光解酶将环丁烷胸腺嘧啶二体和将环丁烷胸腺嘧啶二体和6-4光化光化物还原成为单体物还原成为单体图图 SOS修复修复SOS反应反应是生物在不利环境中求得生存的一是生物在不利环境中求得生存的一种基本功能。种基本功能。对原核生物将会产生高变异，对高等动物对原核生物将会产生高变异，对高等动物则是致癌的。则是致癌的。第二章第二章 染色体与染色体与DNA(1902-1992)Nobel Prize for Physiology or Medicine 19831 转座子的类型转座子的类型1.1 细菌转座子细菌转座子

10、1 1）IS IS（插入因子）：（插入因子）：最简单的转座子最简单的转座子 特点：特点：比较小，比较小，0.75-1.5kb;0.75-1.5kb;只有转座酶基因只有转座酶基因 两端有倒置重复序列两端有倒置重复序列;靶位点正向重复序列（靶位点正向重复序列（4-15bp4-15bp）IR（inverted repeat）转座酶转座酶IR表 23-4 IS 的结构和功能DR(bp)IR(bp)中心区域(bp)靶的选择拷贝数IS 1923768随机58IS25411327热点5(在 F因子上为1)IS41113181428AAN20TTT1 或 2IS54161195热点？IS10R9221329N

11、GCTNAGCNIS50R991531热点IS9039181057随机复合型转座子是一类带有某些抗药性基因（或复合型转座子是一类带有某些抗药性基因（或其它宿主基因）的转座子。其它宿主基因）的转座子。标记基因标记基因ISIS特征：特征：两翼是两个相同或高度同源的两翼是两个相同或高度同源的IS序列。序列。IS序列插到功能基因的两端就可能产生复合型转座子。序列插到功能基因的两端就可能产生复合型转座子。复合型转座子的转座能力由复合型转座子的转座能力由IS序列决定和调节。序列决定和调节。表表 复合转座子的结构和功能复合转座子的结构和功能转座因转座因子子 长度长度(bp)遗 传 标遗 传 标记记 末 端

12、组末 端 组件件方向方向二组件的关二组件的关系系组件的功能组件的功能Tn9033100KanRIS903反向反向相同相同二者皆有功二者皆有功能能Tn92500CamRIS 1正向正向推测相同推测相同预计有功能预计有功能Tn109300TetRIS 10R 有功能有功能 IS 10L反向反向有有2.5%的的差异差异无功能无功能Tn55700KanRIS 50R 有功能有功能 IS 50L反向反向1 bp的改变的改变无功能无功能 一一类无类无IS序列、体积庞大的的转座子（序列、体积庞大的的转座子（5000bp以上）以上）转座酶转座酶解离酶解离酶AmprIRIR-内酰胺酶内酰胺酶1.2 真核生物转座

13、子真核生物转座子 1）特点：）特点：（1）两端有）两端有IR，（2）内部有转座酶等基因；）内部有转座酶等基因；2）举例：）举例：玉米转座子玉米转座子Ac/Ds，Spm/dSpm；反转录转座子。反转录转座子。2 转座机制转座机制ATGCA TACGT 插入插入ATGCA TACGT ATGCA TACGT 补齐补齐ATGCATACGT切割切割DNA聚合酶和连接酶填补聚合酶和连接酶填补识别识别 转座子转座子 F F E E A A B B C C D D复制复制插入插入 转座子新拷贝转座子新拷贝 F F E E A A B B C C D D 基因基因F F被隔断而失去功能被隔断而失去功能 DNA

14、连接酶将切口补平(1902-1992)复制时，跳过损伤部位，新链产生缺口由母链弥补，原损伤部位并没有切除，但在后代逐渐稀释。插入序列和复合转座子Tn10及Tn5IS序列插到功能基因的两端就可能产生复合型转座子。错误碱基（碱基的取代）两翼是两个相同或高度同源的IS序列。反转录病毒整合入宿主DNA中的分子机制-IS序列插到功能基因的两端就可能产生复合型转座子。反转录转座子。逆转录病毒/反转录病毒DNA聚合酶和连接酶填补Ac：激活因子（activator）2 切除修复（碱基、核甘酸）基因F被隔断而失去功能表表 一些有代表性的真核转座子的属性一些有代表性的真核转座子的属性物种物种转座因子家族转座因子家

15、族IRDR果蝇果蝇PHoboMarinerFB311228大大8829线虫线虫Tc1542玉米玉米Ac/DsSpm/dSpmMu/mn1113 200839金鱼草金鱼草Tam1Tam313/141238/5一 些 真 核一 些 真 核生物生物TU/puppy大大8紫色胚乳紫色胚乳无色胚乳无色胚乳紫色斑点胚乳紫色斑点胚乳激活激活Ds转座转座Ds可转座到可转座到C基因基因正常的正常的C基因表达基因表达产生紫色色素产生紫色色素被插入失活的被插入失活的C基因基因在胚发育时激活在胚发育时激活Ds，使其从，使其从C基因中转座出来基因中转座出来突变的突变的c基因基因正常的正常的C基因基因突变的突变的c基因回

16、复基因回复成为正常的成为正常的C基因基因）AcDs 缺失缺失194bpAc-Ds系统系统各种各种Ds都是都是Ac的的缺失突变体缺失突变体Ds9缺失缺失194bp Ds6缺失缺失2.5Kb 非自主性转座子的两端特征序列是完整的，只要细胞非自主性转座子的两端特征序列是完整的，只要细胞内有相应的转座酶活性，它就能恢复转座性能内有相应的转座酶活性，它就能恢复转座性能。逆转录病毒逆转录病毒/甲基化紧随在DNA复制之后（数分钟）进行修复结果只是能维持基因组的完整性，提高细胞的生成率，但留下的错误较多，故又称为错误倾向修复，细胞有较高的突变率。甲基化紧随在DNA复制之后（数分钟）进行IS序列插到功能基因的两

17、端就可能产生复合型转座子。两翼有11bp的反向重复序列，其靶DNA位点复制形成8bp正向重复。Ac-Ds系统的发现：（1）525kb;MutS-MutL在DNA双链上移动，沿两个方向移动，形成DNA环，发现甲基化DNA后由MutH切开非甲基化的子链错配碱基位于切口3下游端错误碱基（碱基的取代）2)非自主性元件：DsDNA复制为何选择RNA作为引物？有自主剪接和转座的能力。第四节 原核生物和真核生物DNA复制特点DNA 聚合酶以母链为模板复制合成新子链IRIRDRDR 指通过指通过RNA为中介，反（逆）转录为中介，反（逆）转录成成DNA后进行转座的可动元件。后进行转座的可动元件。IS-两端有IR

18、，只编码转座酶类转座因子-结构同IS，但不能独立存在，仅作为复合转座子的两端组件复合转座子-两端由IS或类IS构成，可编码抗抗菌素物质原核TnA转座子家族-两端为IR，可编码转座酶、解离酶和抗性物质AC-Ds-植物（玉米）中的激活-解离因子转座子P因子-果蝇中父本因子，在MP中导致杂种不育反转录病毒、RNA DNA整合宿主靶DNATyCopia病毒超家族LINSL1（1）有长末端重复序列（2）编码反转录酶或整合酶（3）可含内含子SINSB1/Alu（1）无重复序列（2）不编码转座子产物（3）无内含子转座因子真核反转录转座子非病毒超家族假基因问答题问答题 什么是转座子？什么是转座子？转座子有哪几种类型？转座子有哪几种类型？什么叫做什么叫做Ds-Ac因子？因子？