染色質和染色體課件

染色質和染色體

染色體與DNA的關系染色體是遺傳物質的主要載體，也就是說細胞內的DNA主要在染色體上。一、染色質和染色體的形態

什么是染色質？染色質與染色體是同一種物質，在不同時期有不同的表現形式。染色體與DNA的關系端粒的概念端粒(telomere)是真核染色體末端的蛋白質-DNA結構,其功能是完成染色體末端的復制,可防止染色體融合、重組和降解。端粒的結構和功能都是十分保守的。5’5’端粒消耗端粒維持細胞衰老細胞永生化染色體DNA端粒端粒常染色質和異染色質常染色質(euchromatin)：細胞間期核內呈伸展狀態，染色較淺且具有轉錄活性的染色質。異染色質(heterochromatin)：細胞間期核內呈凝集狀態，染色較深且沒有轉錄活性的染色質。原核細胞原核生物DNA一般位于核區里（擬核）。細菌DNA是一條共價、閉合雙鏈分子，通常也稱為染色體。一般情況下含有一條染色體。原核細胞都是單倍的。大都帶有單拷貝基因；整個染色體DNA幾乎全部由功能基因與調控序列所組成；幾乎每個基因序列都與它所編碼的蛋白質序列呈線性對應狀態。（無內含子）真核細胞原核生物基因的特征功能相關的基因高度集中編碼蛋白質的基因通常以單拷貝的形式存在RNA的基因通常是多拷貝的結構基因沒有居間序列,是連續的大部分用于編碼蛋白,只有少數不編碼結構基因重復序列少染色體呈環狀,不和蛋白固定結合真核生物基因的特征基因不連續性重復基因結構:中度重復和高度重復基因家族:真核生物基因組中有許多來源相同、結構相似、功能相關的基因，這樣一組基因稱為基因家族二、原核生物和真核生物基因組的結構特點原核生物基因組的結構特點：1、基因組較小，平均1kb，在大小上變化不大2、幾乎無蛋白質同核酸結合3、有操縱子結構4、有單拷貝和多拷貝兩種形式5、有重疊基因6、多順反子真核生物基因組的結構特點1.基因組較大，平均16kb，且變化較大2.和蛋白質結合，形成染色體3.有重復序列4.以單拷貝和多拷貝兩種形式存在5.基因不連續，編碼序列中含有內含子6.單順反子

原核細胞與真核細胞的主要區別細胞大小較小，1~10μm較大，10~100μm

內膜系統無有細胞骨架無有細胞核擬核（無核膜核仁）有核膜核仁染色體

單數，非組蛋白多個，組蛋白及非組與單個DNA組成特征

原核細胞真核細胞蛋白與多個DNA組成完整的核小體由兩部分組成，即核小體核心顆粒（nucleosomecore），以及連接各核心顆粒之間的連接區（linker）。核心DNA組蛋白H2A、H2B、H3、H4

連接段DNA180-200bpDNA雙螺旋染色單體超螺線管螺線管串珠狀多核小體核小體DNA的超螺旋結構染色體上的DNA存在形式不同端粒端粒人類染色體形態結構人體細胞：男女均46條，含2個染色體組是二倍體。含有2個基因組。人類染色體數量二、染色質和染色體的組成DNA

組蛋白非組蛋白少量RNA化學成分一、染色體數目的變異(一)整倍體的變異整倍體的類型可分為：一倍體、單倍體、二倍體和多倍體。多倍體又可分為（三倍體、四倍體、五倍體、六倍體)等。

(二)非整倍體的變異

1.單體

2.缺體3.多體

多體可分為以下幾種：（1）三體（2）雙三體（3）四體享譽世界的著名“天才”音樂指揮家舟舟

舟舟是一個先天智力障礙患者病因：常染色體變異,比正常人多了一條21號染色（21三體綜合癥）2．13三體（Patau綜合癥）核型：47,XX(XY),+13-------------------80%

（高齡孕婦減數分裂中13號染色體不分離）-----20%嵌合型：46/47，+13易位型：多為羅伯遜易位如：t(13q14q)t(13q13q)第三節核酸的變性、復性和雜交（二）核酸的紫外吸收：

260nm，有吸收峰，可作定量指標（一）核酸分子大小

1μmDNA=3000bp=2x106Dalton各種堿基的紫外吸收光譜（PH7.0）Trp和Tyr

二、DNA的變性(denaturation)定義：在某些理化因素作用下，DNA雙鏈解開成兩條單鏈的過程。方法：過量酸，堿，加熱，變性試劑如尿素、酰胺以及某些有機溶劑如乙醇、丙酮等。變性后其它理化性質變化：OD260增高 粘度下降比旋度下降 浮力密度升高酸堿滴定曲線改變 生物活性喪失DNA變性在某些因素的作用下，雙鏈間氫鍵斷裂，雙螺旋結構解開，形成無規則線團狀分子的過程。本質是雙鏈間的氫鍵的斷裂例：變性引起紫外吸收值的改變DNA的紫外吸收光譜增色效應：DNA變性時其溶液OD260增高的現象。影響DNATm大小的因素1.DNA的均一性:均一性越高,Tm范圍越窄2.G-C含量:G-C含量越高,Tm也越高.(G+C)%=(Tm-69.3)×2.443.介質的離子強度:一般而言,在離子強度低的介質中,Tm的值也低;而介質的離子強度較高,情況則相反.三、DNA的復性與分子雜交

DNA復性(renaturation)的定義在適當條件下，變性DNA的兩條互補鏈可恢復天然的雙螺旋構象，這一現象稱為復性。減色效應DNA復性時，其溶液OD260降低。熱變性的DNA經緩慢冷卻后即可復性，這一過程稱為退火(annealing)。

變性的DNA在適當的條件下，兩條彼此分開的DNA單鏈重新締合成為雙螺旋結構的過程。變性復性復性：變性的逆過程。復性熱變性的DNA經緩慢冷卻后即可復性，這一過程叫退火(annealing)。迅速冷卻至4℃以下，幾乎不能發生復性。減色效應：DNA復性時，其溶液OD260降低。DNA-DNA雜交雙鏈分子變性復性不同來源的DNA分子影響雜交的因素核酸分子的濃度

濃度大，復性快長度分子量大，復性慢溫度離子強度核酸分子的復雜性如DNA/DNA、DNA/RNA、RNA/RNA雜交分子。

**兩條來源不同的核酸單鏈間，因部分堿基互補，經退火處理可以形成雜交雙螺旋結構。分子雜交核酸分子雜交的應用研究DNA分子中某一種基因的位置測定兩種核酸分子間的序列相似性檢測某些專一序列在待檢樣品中存在與否是基因芯片技術的基礎第四節轉基因動物與基因工程簡介轉基因動物簡介基因工程簡介基因轉殖動物動物之染色體DNA被外源DNA或人為方式所改造。

如與正常動物交配，所生產之下一代有1/2的機會也會遺傳到改變之染色體而成為基轉動物。

基因轉殖動物的應用改善動物的體質，減少抗生素的使用增加動物產品的品質製造高品質低成本的醫藥用蛋白提供異體移植之器官來源建立疾病動物模式，提供醫藥研究增加牛奶中溶菌酶(lysozyme)產量溶菌酶乳中抑菌酵素提升動物健康，減少抗生素使用耐熱性高，延長乳品存放時間降低發中國家孩童腹瀉情形全世界第一隻基轉乳牛

生產人乳成分中的乳鐵素（lactoferrin）可和鐵結合，抑制需鐵細菌生長，提升嬰兒免疫力，。可添加至嬰兒配方奶粉中，嬰兒不會有缺鐵性貧血，或提供給一些免疫機能較差的病患使用。

產生低脂肉品

提高羊毛產量

生產富含TPA之羊奶

TPA—組織漿質催化素（tissueplasminogenactivator）可溶解血拴的藥物—血拴溶解劑，中風救命藥，在心臟病發60-90分鐘使用最佳。目前市面上藥物多為細菌發酵生產，每克藥物生產所需成本高達數千美元。每公升羊乳可產生3克藥物，一頭羊可生產一千公升的羊乳。

基轉蛋雞蛋雞飼養成本較其他農場動物低。一隻雞年產約300顆蛋。雞蛋蛋白之萃取純化技術，亦有一般之水準。

豬作為異體移植之優點

可在無病菌之環境中飼養一胎可以生很多隻短時間內可長到適當大小道德爭議性較靈長類小已常規用於心臟移植其他應用a.

豬胚可分泌多巴胺之神經用於治療巴金森氏癥。b.

胰島細胞用於治療胰島素缺乏之糖尿病。異體器官移植的最佳來源—

豬異體器官移植的最大問題—排斥。解決之方法—

將豬器官之表面抗原換成人的表面抗原。基轉豬所提供之血液或組織器見可確保無愛滋或肝炎等感染之困擾。

動物農場←→動物藥廠

基轉疾病小鼠模式

目前已被成功建立之基轉疾病小鼠模式各種癌癥、糖尿病、心臟病、愛滋病、肝炎。各種神經退化性疾病，像巴金森氏癥、亨丁頓舞蹈癥、老年癡呆癥、小腦萎縮癥等。利用這些基轉動物模式，可以研究疾病成因，篩選可能的治療途徑的。建立基轉動物的主要方法原核顯微注射法病毒感染法精子媒介法基因槍注射法核轉移法原核顯微注射法建立基轉動物第一天：將受賀爾蒙刺激超排卵之母鼠與正常公鼠交配。第二天：由交配後母鼠之輸卵管，沖提出受精卵。將外源DNA，在顯微鏡輔助下，注射至受精卵原核中。將成功注射之受精卵，植入代理孕母之輸卵管中，以繼續完成胚胎之發育。基因槍注射法ClarkandRussell,2000核轉移技術—複製

材料1.

去核卵細胞2.

供核體細胞—體外培養後，取核3.

代理孕母Dollyandfostermother利用核轉移技術建立基轉動物將外源DNA轉入體外培養體細胞篩選染色體DNA帶有外源DNA之體細胞，當作核來源。核轉移培養至囊胚期，移植到代理孕母子宮孕育。醫療性之複製利用複製之技術，以病人自身之體細胞提供核源，得到複製胚培養到囊胚期階段時，取得胚幹細胞，再誘導其分化成各種細胞組織，則可替換病人之損傷細胞、組織，或甚至配合生醫材料之組織工程可以作器官再造，而且不會有排斥問題的發生。

基因工程簡介在各種酶的作用下，將目的基因的DNA分子與載體DNA分子相連接，形成重組的DNA分子，以一定的方式導入原無該類分子的宿主細胞，并使宿主生物變為自然界原來沒有并能連續傳代的新生物。要點：供體、載體、受體基因工程分狹義（上游）：重組、克隆、表達的設計和構建。廣義（下游）：表達工程菌的發酵培養和產物的純化。目的：DNA擴增，外源基因表達產物，表達調控，改造生物遺傳特性等。DNA克隆的基本過程分：分離目的基因切：對目的基因和載體適當切割接：目的基因與載體連接轉：重組DNA轉入受體菌篩：篩選出含有重組體的受菌體一、分—載體和目的基因的分離（一）載體

1.質粒

2.噬菌體

3.病毒常用逆轉錄病毒、腺病毒目的基因的來源

1.從染色體DNA中分離

2.人工合成

3.從mRNA合成cDNA4.基因文庫二、切—限制性內切酶的應用

酶辨認的序列和切口說明BamHⅠ…GGATCC…

六核苷酸

…CCTAGG…

粘端切口EcoRⅠ…GAATTC…

六核苷酸

…CTTAAG…

粘端切口SmaⅠ…CCCGGG…

六核苷酸

…GGGCCC…

平端切口三、接——

把載體和目的基因連接成重組體1.粘端連接

2.平端連接

3.尾接法四、轉—重組體的轉化1.重組體導入大腸桿菌（1）氯化鈣法（2）電擊法（3）體外包裝法2.重組體導入哺乳動物細胞（1）磷酸鈣共沉淀法（2）脂質體介導法（3）病毒感染法（4）顯微注射法五、篩—DNA重組體的篩選與鑒定1.根據重組載體的表型進行篩選2.DNA限制酶切圖譜分析3.利用核酸雜交和放射自顯影進行鑒定

以質粒為載體的DNA

克隆過程目錄第五節核酸類藥物一.具有天然結構的核酸類藥物

包括肌苷、ATP、輔酶A、脫氧核苷酸等等。這些藥物有助于改善機體的物質代謝和能量代謝，加速受損組織的修復。二.自然結構堿基、核苷、核苷酸結構的類似物或聚合物

包括5-氟尿嘧啶、三氟代胸苷、疊氮胸苷等等。結構特點：都是自然結構堿基（A,T,C,G,U)、核苷、核苷酸結構的類似物或聚合物，來源于自然結構的核酸類物質進行半合成、結構改造、酶法合成等所得。作用特點：外源性嘧啶和嘌呤的類似物進入腫瘤細胞不易被分解，停留的時間長，干擾了腫瘤細胞核酸代謝的功能，從而抑制了腫瘤細胞的生長，在臨床上主要用于抗腫瘤、抗病毒等。

核酸的分離與含量測定一、分離提純的基本過程選材破細胞分離、提取純化檢測貯存1.DNP、RNP的分離RNPDNP0.14MNaCl溶不溶1MNaCl不溶溶2.除蛋白

DNP和RNP的操作方法有所不同，但基本原理還是一樣的。

(1)氯仿法 將DNP溶液和等體積的氯仿:戊醇(3:1)劇烈振蕩，離心，得三層離心物。 (2)苯酚法 苯酚提取、離心，核酸留在水相中。

(3)去污法(S