分子生物学讲义(11)

2021-01-20 15:12

称支架联结区(scaffold association region,SAR),其分布密度与染色体的带状图形很有关系。动物细胞中每个纤维环包含了50~100kb的DNA,这使螺线管纤维得到了较大程度的压缩。纤维环的形成是基因表达较理想的结构,这些环状区是基因表达的活性单位所在。因为纤维环DNA比其它区域有更伸展的结构。 2.4.3.4 染色体(chromosome)形成 染色质浓缩时,纤维环会再绕成直径700nm的螺旋。若用染料染色,即呈现观察到的染色体。这种更高层次上的包装机理,目前尚无明确定论。从螺线管纤维环到包装形成染色体是DNA压缩程度最高的阶段,估计在200~240倍。经各级包装后染色体DNA总共被压缩了数千倍,这样才能使每个染色体中几厘米长(人染色体的DNA分子平均长度为4cm)的DNA分子容纳在直径数μm(人细胞核的直径为6-7μm)的细胞核中。具环形区的螺线管纤维进一步以某种方式盘绕、折叠,最终完成细胞生长和繁殖的不同时期的染色体包装。 染色质基本单位的核小体。由核小体螺旋化盘绕形成螺线管螺线管绕形成染色质纤维环。 由染色质纤维环会再绕成螺旋形成染色体。 3 DNA的复制与修复 3.1 DNA复制概述 3.2 原核生物的DNA复制 3.3 真核生物的DNA复制 3.4 DNA修复 DNA双螺旋结构模型的建立为DNA自我复制机制做了初步解释,即碱基互补——两条链互补,碱基配对——模板式复制。 3.1 DNA复制概述 3.1.1 DNA复制研究选材 3.1.2 DNA复制的半保留性 3.1.3 DNA复制过程的顺序性 3.1.4 DNA的半不连续复制 3.1.5 复制子 3.1 DNA复制概述 为了保证遗传的稳定性,在每次细胞分裂之前,遗传信息载体必须精确地复制自己。遗传信息的载体是DNA,但许多病毒的遗传信息载体是RNA而不是DNA。 3.1.1 DNA复制研究选材 原核细胞是研究DNA复制的最佳的实验系统。 细胞小,生活周期短,易在人工条件下培养,原核生物易获得各种突变体。原核生物中的大肠杆菌是在各方面研究最深入的一种。 噬菌体(phage)是研究复制机制的一个重要实验系统。 优点:基因组小,易操作;DNA分子有线形、环形、单链和双链形式,可代表不同类型DNA的复制。如:线型,θ式,D型等复制。 已研究过的典型噬菌体系统:Phageφx174、T4等。 3.1.2 DNA复制的半保留性 Watson和Crick发表了DNA双螺旋模型之后又紧接着发表了DNA半保留复制(semi conservative replication model)模型,这一建立在碱基互补基础上的机制,为DNA的转录、修复、和分子杂交等奠定了基

础。 DNA复制(replication)是在亲代双链DNA分子的每一条链上按碱基互补配对而准确地合成一条新的互补链,结果生成两个与亲代链相同的DNA双链的过程。 在半保留复制模型提出之前,普遍认为―蛋白质和核酸是彼此互补的,DNA自我复制过程是通过核酸和蛋白质的交替合成‖。但Watson和Crick认为DNA自我复制时亲本链保持不变,但双链分成两半,每个亲本链作为复制的模板,子代双链含有一条亲本链和一条新合成的链。这就是DNA复制的半保留模型。 当时人们对半保留模型是持怀疑态度的,因双螺旋模型中存在最大的问题是双链是如何打开的?其所需的

能量从何而来?Watson和Crick也承认这是―最大的问题 ‖ 。 人们为了避开打开双链这个难题, 又提出了全保留

复制(conservative replication model)和分散(dispersive model)两个模型。在全保留模型中两条母链彼此结合,恢复原状,新合成的两条子链彼此互补结合形成一条新的双链。在分散模型中亲代双链被切成双链片段,而这些片段又可作为新合成双链片段的模板,新、老双链片段又以某种方式聚集成―杂种链‖。后来通过实验证实其中半保留模型是确的。 DNA复制的3种假说: .1.2.1 半保留复制

在DNA的半保留复制过程中复制区域双螺旋解旋并分开,以每条单链为模板,按碱基互补配对原则,由DNA聚合酶催化合成新的互补链,结果由一条链成为互补的两条链,这样新形成的两个DNA分子与原来的DNA分子的碱基序列完全相同。由于每个子代DNA的一条链来自亲代DNA,另一条链则是新合成的。这种复制方式称为半保留复制(semi conservation replication)。 3.1.2.2 半保留复制的证据 ①Meselson和Stahl的实验:他们的同位素标记和密度梯度离心实验支持了半保留复制方式。1958年Meselson和Stahl采用重同位素15N作DNA标记,而不

用放射性同位素32P和14C。15N会导致DNA分子密度显著增加,这样可通过密度梯度离心将亲本链和子代链区分开来。将大肠杆菌放在15NH4C1培养基中生长15代,使DNA被15N标记后,再将细菌移到只含有14NH4C1的培养基中培养。分别取0代、1代、2代、3代的细胞,

提取DNA,进行密度梯度离心,分辨重链DNA、正常的轻链DNA和包含一条重链和一条轻链的DNA―杂种

链‖。离心后从管底到管口DNA分子就停留在与其相当的CsC1密度处,紫外光下可以看到形成的区带。

14N-DNA密度较轻,停留在离管口较近的位置;15

N-DNA

密度较大停留在较低的位置。当含有15

N-DNA的细胞在


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