导图社区 2.1DNA与染色体
这是一篇关于2.1DNA与染色体的思维导图,包括:染色体概述、真核细胞染色体结构、原核生物基因组。
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2.1DNA与染色体
染色体chromosome
染色体概述
染色体包括DNA和蛋白质两大部 分
染色体作为遗传物质所具有的特征
分子结构相对稳定
能够自我复制,使亲、子代之间保持连续性
能够指导蛋白质的合成,从而控制整个生命过程
能够产生可遗传的变异
真核细胞染色体结构
蛋白质
组蛋白
染色体的结构蛋白,与DNA组成核小体。
H1富含赖氨酸
H3、H4富含精氨酸
H2A、H2B介于两者之间
一般特性
进化上的极端保守性:特别是H3、H4,这种极端保守性可能对稳定染色体结构起重要作用
无组织特异性:仅发现鸟类和鱼类及两栖类红细胞染色体不含H1而带有H5,精细胞染色体的组蛋白是鱼精蛋白这两个例外
肽链上氨基酸分布存在不对称性:碱性氨基酸集中分布在N段的半条链上,碱性的半条链易与DNA的负电荷区结合,而另外半条链与其他组蛋白、非组蛋白结合
组蛋白的修饰作用
包括甲基化、乙酰化、磷酸化及ADP核糖基化,以H3、H4,甲基化和乙酰化为主
修饰作用只发生在细胞周期特定时间和组蛋白的特定位点上
组蛋白的修饰可以通过影响组蛋白与DNA双链的亲和性,改变染色质的疏松或凝集状态,或通过影响转录因子与结构基因启动子的亲和性来发挥调节作用
富含赖氨酸的组蛋白H5:富含赖氨酸、丙氨酸、丝氨酸及精氨酸,其磷酸化可能影响染色质的失活
非组蛋白(主要包括与复制和转录有关的酶和与细胞分裂有关的蛋白
HMG蛋白(high mobility group protein)
相对分子质量小,电泳速度快,富含精氨酸、赖氨酸、谷氨酸、天冬氨酸
能与DNA松散结合,可能与DNA超螺旋结构有关,真核细胞基因表达调控的动力体现者,在染色质的结构与功能及基因表达调控过程中 起重要作用
DNA结合蛋白(尿素解离)
能优先与DNA牢固结合并使其扭曲的高移动性蛋白质
可以改变核小体的排列方式,产生更复杂的染色质结构
A24非组蛋白
核小体内,与组蛋白溶解性相似,酸性
C端与H2A相同、一个N端与H2A相同,另一个与泛素相同
真核生物基因组DNA
基因密度gene density:每Mb基因组DNA上所含由的平均基因数目; 基因组大小genome size:一种生物单倍染色体中DNA总长度
基因组的大小与生物体复杂性相关,基因密度是复杂度相近但基因组大小迥异的物种之间的主要区别,基因密度越高,生物复杂性越低
不重复序列:长750-2000bp,一般只有一个或几个拷贝,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:占DNA总量的10%-40%,各种rRNA、tRNA以及某些结构基因(组蛋白基因)都属于此类
高度重复序列-卫星DNA:占基因组的10%-60%,由6~100个碱基组成,这类DNA高度浓缩,是异染色质的组成部分,不转录
染色质和核小体
核小体nucleosome
由H2A、H2B、H3、H4各两分子生成的八聚体和200bpDNA组成
H3、H4四聚体的形成启动核小体的组装、四聚体先与DNA结合,再与两个H2A·H2B二聚体结合,完成核小体的组装。八聚体在中间,DNA分子(左手螺旋)盘绕在外,H1在核小体外面
染色质chromatin
由DNA和组蛋白构成的染色质纤维细丝是许多核小体连成念珠状结构
从DNA到染色体的四级包装过程
一级结构:核小体串珠,压缩7倍
二级结构:螺线管solenoid,压缩6倍
三级结构:超螺线管supersolenoid,压缩40倍
四级结构:染色单体chromatid,压缩5倍
常染色质euchromatin
染色质纤维部分,不易被碱性染料着色,多分布于核心中央,少量分布于核仁内,代表有活性的部分,活跃,在一定条件下可复制转录
异染色质heterochromatin
国所较晚或较早,染色较深或较浅的染色体。强嗜碱性,染色深,包装折叠紧密,转录不活跃,非活性转录区
真核生物基因组结构特点
基因组庞大
存在大量重复序列
大部分为非编码区,真核生物与细菌病毒之间的主要区别
转录产物为单顺反子
是断裂基因,含内含子
存在大量顺式作用元件,启动子、增强子、沉默子等
存在大量的DNA多态性
具有端粒结构:一段DNA序列和蛋白质的复合体,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
原核生物基因组
特点
基因组很小,一般只有一条染色体且DNA含量少
结构简单,DNA分子的绝大部分是用来编码蛋白质的,只有极小部分不转录,通常作为控制基因表达的序列
存在转录单位,转录产物为多顺反子mRNA
有重叠基因,同一段DNA能携带两种不同蛋白质的信息。主要有三种情况:1、一个基因完全在另一个基因里面;2、部分重叠;3、两个基因只有一个碱基对的重叠
大肠杆菌的染色体DNA呈环状,长度大概1.3mm,游离的大肠杆菌染色体DNA将形成无规则的螺旋
细菌的质粒、真核生物的线粒体、高等植物的叶绿体等也含有DNA和功能基因,这些DNA被称为染色体外遗传因子