导图社区 《基因分子生物学》第六版 第二章:基因组的维持
《基因分子生物学》第六版第二章基因组的维持思维导图。万事万物都处于运动当中,细胞中的基因组也不例外,基因组可能发生突变,可能发生序列重复,种种的变故导致基因组重排和不稳定。一旦,这些细微的变化蓄积的多了,或是在某些关键的部分发生决定性的变化可能导致机体机能发生变化,导致疾病甚至癌症的发生。
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基因组的维持
DNA和RNA的结构
DNA的结构
DNA由多核苷酸链构成
每个碱基都有它首选的异构体
双螺旋的两条链通过碱基反向平行配对连接在一起,双螺旋的两条链序列互补
DNA 通常是右手双螺旋,双螺旋有大沟和小沟
DNA拓扑学
连环数是共价闭环 DNA 的固有拓扑特性,连环数由扭转数和缠绕数共同决定
细胞中DNA呈负超螺旋
拓扑异构酶可使超螺旋 DNA 解旋,拓扑异构酶也可以解链和松弛 DNA 分子
真核细胞中核小体引入了负超螺旋
原核生物中存在引导 DNA超螺旋形成的特殊
RNA的结构
RNA含有核糖和尿密啶,通常是单链
RNA链自身折叠形成局部双螺旋,类似A-DNA
RNA可折叠成复杂的三级结构
基因组的结构、染色体、染色质和核小体
基因组序列和染色体多样性
染色体可以是环状或线性的,每个细胞都有特定的染色体数目
基因组的大小与生物体的复杂度相关,E. coli的基因组几乎全部由基因构成
复杂度高的生物基因密度低
人的基因间隔区序列主要由重复 DNA 构成
染色体的复制和分离
真核染色体在细胞分裂过程中需要着丝粒、端粒和复制起始位点
真核染色体的复制和分离发生在细胞周期的分裂期,细胞分裂时染色体结构发生变化
细胞周期的间期为下一个细胞周期作准备,同时检查上一个阶段是否正确完成
有丝分裂维持亲本染色体的数目,减数分裂减少了亲本染色体的数目
核小体
核小体是染色体的结构单位
组蛋白的N端尾可稳定盘绕在八聚体上的DNA
缠绕组蛋自核心的 DNA呈负超螺旋特性
染色质的高级结构
组蛋白H1与核小体之间的连接 DNA 结合
组蛋白N瑞尾巴对于30nm纤丝的形成是必需的
DNA的进一步凝聚与核小体 DNA的大环有关
组蛋白的变构体影响核小体功能
染色质结构的调控
核小体重塑复合体有助于核小体的运动
核小体重塑和修饰复合物的蛋白结构域识别经修饰的组蛋白
核小体的修饰和重塑共同增加DNA的易接近性
核小体的组装
DNA 复制后核小体组装即开始
核小体的组装需要组蛋白“伴侣”
DNA的复制
DNA合成的化学基础
DNA 合成需要脱氧核苷三磷酸和引物-模板接头,DNA 通过引物3'端的延伸进行合成
焦磷酸水解是DNA合成的驱动力
DNA聚合酶的作用机制
DNA聚合酶用一个活性位点催化 DNA 的合成,DNA聚合酶是一种延伸酶
DNA 聚合酶像手一样握住引物:模板接头
复制叉
复制叉上 DNA 的两条链同时合成
DNA 新链的起始需要一条RNA引物,完成 DNA 复制必须除去 RNA引物
拓扑异构酶除去 DNA解螺旋时在复制叉上产生的超螺旋
DNA 聚合酶的特化
细胞中DNA聚合酶为行使不同的功能而被特化
滑动夹极大地增加了DNA 聚合酶的延伸能力,滑动夹通过滑动夹装载器打开并安置在DNA
复制叉上的DNA合成
复制叉蛋白之间的相互作用形成E.coli的复制体
DNA复制的起始
特定的基因组DNA序列指导DNA复制的起始
复制器序列包括起始子结合位点和容易解旋的DNA
结束复制
子代DNA分子的分离需要拓扑异构酶II
端粒酶是一种新型的DNA聚合酶,不需要外源模板;端粒酶通过延伸染色体3' 端解决了末端复制问题
DNA的突变和修复
复制错误及其修复
有些复制错误能逃脱校正读码
错配修复能将逃脱校正读码的错误去除
DNA损伤
DNA的自发损伤:水解和脱氨基作用
DNA损伤:烷化反应、氧化反应和辐射
突变还可由碱基类似物和嵌人剂引起
DNA损伤的修复
碱基切除修复酶通过碱基弹出机制除去受损碱基
核苷酸切除修复酶在损伤两侧切割受损的DNA
重组修复通过从未受损DNA中找回序列信息来修复DNA断裂
移损DNA合成使复制越过DNA损伤继续进行