染色体与DNA
染色体、DNA、基因的关系
染色体、DNA、基因的关系染色体是细胞核中载有遗传信息（基因）的物质，在显微镜下呈丝状或棒状，由核酸和蛋白质组成，在细胞发生有丝分裂时期容易被碱性染料着色，因此而得名。
在无性繁殖物种中，生物体内所有细胞的染色体数目都一样。
而在有性繁殖物种中，生物体的体细胞染色体成对分布，称为二倍体。
性细胞如精子、卵子等是单倍体，染色体数目只是体细胞的一半。
在有不同性别的生物体内，有两个基本类型的染色体：性染色体和常染色体。
前者控制性联遗传特征，后者控制着除性联遗传特征以外的全部遗传特征。
人体共有２２对常染色体和一对性染色体。
男女的性染色体不同，男性由一个Ｘ性染色体和一个Ｙ性染色体组成，而女性则有两个Ｘ性染色体。
第２２对染色体是常染色体中最后一对，形体较小，但它与免疫系统、先天性心脏病、精神分裂、智力迟钝和白血病以及多种癌症相关。
染色体、DNA、基因的关系①染色体与基因的关系：一条染色体上有许多基因，基因在染色体上呈直线排列。
②染色体与DNA的关系：每一条染色体上只有一个DNA分子，染色体是DNA分子的主要载体。
③DNA与基因的关系：每个DNA上有许多基因，基因是有遗传效应的DNA片段。
研究结果表明，每一个染色体含有一个脱氧核糖核酸（ＤＮＡ）分子，每个ＤＮＡ分子含有很多个基因，一个基因是ＤＮＡ分子的一部分。
现代遗传学认为，基因是ＤＮＡ分子上具有遗传效应的特定核苷酸序列的总称，是具有遗传效应的ＤＮＡ分子片段。
基因位于染色体上，并在染色体上呈线性排列。
基因不仅可以通过复制把遗传信息传递给下一代，还可以使遗传信息得到表达，也就是使遗传信息以一定的方式反映到蛋白质的分子结构上，从而使后代表现出与亲代相似的性状。
一个基因要有正常的生理机能，它的几个正常组成部分一定要位于相继邻接的位置上，也就是说核苷酸要排成一定的次序，才能决定一种蛋白质的分子结构。
假使几个正常组成部分分处于两个染色体上，理论上就是核苷酸的种类和排列改变了，这样就失去正常的生理机能。
一条染色体上有几个DNA分子
若存在染色单体，则DNA数目和染色单体相同，一条染色体上有两个DNA分子；若不存在染色单体，则和染色体数目相同，一条染色体上有一个DNA分子。
DNA分子
DNA即脱氧核糖核酸，又称去氧核糖核苷酸，是染色体主要组成成分，同时也是主要遗传物质。
DNA有时被称为“遗传微粒”，因为在繁殖过程中，父代把它们自己DNA的一半复制传递到子代中，从而完成性状的传播。
原核细胞的染色体是一个长DNA分子。
真核细胞核中有不止一个染色体，每个染色单体也只含一个DNA分子。
DNA分子特性
稳定性：DNA分子的双螺旋结构是相对稳定的。
这是因为在DNA分子双螺旋结构的内侧，通过氢键形成的碱基对使两条脱氧核苷酸长链稳固地并联起来。
另外，碱基对之间纵向的相互作用力也进一步加固了DNA分子的稳定性。
多样性：DNA分子由于碱基对的数量不同，碱基对的排列顺序千变万化，因而构成了DNA分子的多样性。
特异性：不同的DNA分子由于碱基对的排列顺序存在着差异。
因此，每一个DNA 分子的碱基对都有其特定的排列顺序，这种特定的排列顺序包含着特定的遗传信息，从而使DNA分子具有特异性。
1。
染色体与DNA分子生物学
H2A
H2B
H4 H3
真核细胞染色体上的组蛋白成分分析
种类
相对分 子质量
氨基酸 分离难 保守性 数目 易度
染色质 中比例
染色质 中位置
H1
21 000
223
易
不保守 0.5
接头
H2A
14 500
129
较难
较保守 1
核心
H2B
13 800
125
较难
较保守 1
核心
H3
15 300
135
最难
最保守 1
核心
• C值（ C-value ）： 是指一种生物单倍体基因组DNA的总量
各种生物细胞内DNA总量的比较
在真核生物中，C值一般是随生物进化而增加的，高等 生物的C值一般大于低等生物。
C值反常现象 （C-value paradox）
C值往往与种系进化的复杂程度 不一致，某些低等生物却具有较 大的C值。
H4
11 300
102
最难
最保守 1
核心
组蛋白的特性
• 进化上的极端保守性 • 无组织特异性 • 肽链上氨基酸分布的不对称性
碱性氨基酸分布在N端；疏水基团在C端
• 存在较普遍的修饰作用
甲基化、乙酰化、磷酸化、泛素化等
The core histones share a common structural fold
续性； ③能够指导蛋白质的合成，从而控制整
个生命过程； ④能够产生可遗传的变异。
染色体包括： DNA和蛋白质两大部分。
同一物种内每条染色体所带DNA的量是 一定的，但不同染色体或不同物种之间 变化很大。
真核细胞染色体的组成
基因dna和染色体的关系。
基因dna和染色体的关系。
基因DNA和染色体的关系
基因是生物体内控制遗传特征的基本单位，而DNA则是构成基因的分子。
染色体则是DNA分子在细胞分裂时的一种有序排列形式。
因此，基因DNA和染色体之间存在着密切的关系。
基因DNA是构成染色体的基本单位。
每个染色体都由一条长长的DNA分子和一些蛋白质组成。
这些蛋白质可以将DNA分子紧密地缠绕在一起，形成一个紧凑的结构。
这种结构有助于保护DNA分子不受损伤，并且在细胞分裂时有助于DNA分子的复制和分配。
染色体的数量和形态决定了生物的遗传特征。
不同物种的染色体数量和形态各不相同，这也是它们遗传特征的重要组成部分。
例如，人类有46条染色体，其中23条来自母亲，23条来自父亲。
这些染色体的数量和形态决定了人类的遗传特征，如眼睛颜色、身高、血型等。
基因DNA和染色体之间的关系还体现在基因的表达上。
基因的表达是指基因DNA被转录成RNA，然后再被翻译成蛋白质的过程。
这个过程是由染色体上的一些特定区域控制的。
这些区域可以通过一些化学修饰来影响基因的表达，从而影响生物的遗传特征。
基因DNA和染色体之间存在着密切的关系。
基因DNA是构成染色体的基本单位，染色体的数量和形态决定了生物的遗传特征，基因
的表达也受到染色体上的一些特定区域的控制。
对于生物学的研究和遗传学的应用，深入理解基因DNA和染色体之间的关系是非常重要的。
染色体与DNA
8
7
6
6 2 2 O N 2 N O N1 1 接 H G H R R
2
N C3
3
G
N
N 9 9
N
R R
G≡≡C A==T
C
DNA一级结构的特点：
1、DNA分子是由两条互相平行的脱氧核苷酸长 链盘绕而成的； 2、DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排 在外侧，构成基本骨架，碱基排列在内侧； 3、两条链上的碱基通过氢键相结合，形成碱 基对，并符合碱基互补配对原则。
Top view
Side view
Histone octamer
DNA
Nucleosome core 146 bp, 1.8 turn
Histone H1
染色体小体Chromatosome 166 bp, 2 turn
H1 + 20bp DNA (stabilize) 连接DNA----Linker DNA (0~100bp, 55bp)
2.非组蛋白的组织专一性和种属专一性。
C 几类常见的非组蛋白
1. 高速泳动蛋白（HMG蛋白）
2. DNA结合蛋白
3. A24非组蛋白
2.真核生物基因组DNA
真核细胞最大特点是它含有大量的重复 序列，而且功能DNA序列大多被不编码 的非功能DNA所隔开。 C值（C value）概念
真核细胞DNA序列种类
负超螺旋
拓扑异构酶 溴乙锭
松弛DNA
拓扑异构酶 溴乙锭
正超螺旋
DNA双螺旋结构中，一般每转一圈有10个核苷酸 对，双螺旋总处于能量最低的状态。 若正常DNA双螺旋额外的多转或少转几圈，使每 转一圈的核苷酸数目大于或小于10，就会出现双螺旋 空间结构的改变，在DNA分子中产生额外的张力。
染色体,姐妹染色单体,着丝粒,dna的关系
染色体,姐妹染色单体,着丝粒,dna的关系染色体是一种由蛋白质和DNA组成的细胞器官，它们通过几何联合单体化合而成。
在生物学中，染色体是遗传信息的载体，能够通过传递给下一代来维持生命的连续性。
在进化史上，新的基因通过突变而产生，随后被保存在染色体中，并在后代中传递下去。
在染色体中，相同的形态和构造的染色体成为同源染色体。
对于高等生物来说，常常会有一对同源染色体，它们一起出现在细胞中。
由于受到不同环境的影响，同源染色体有可能会发生结构变异，造成染色体的异源性。
在细胞分裂过程中，染色体的几何联合单体会被解开，成为姐妹染色单体。
姐妹染色单体之间的DNA带又称作是表姐妹染色单体。
同源染色体的表姐妹染色单体上的相应基因在结构上是相同的，但它们有不同的遗传信息，所以它们的表达方式有可能是不同的。
DNA是构成基因的化学分子。
它是一种由四种不同碱基组成的脱氧核糖核酸，能够携带生命遗传信息并传递给下一代。
在染色体中，DNA会被紧密地缠绕成为一个紧凑的结构，称作染色体的核小体。
核小体在染色体的几何联合单体中起着重要的作用，防止染色体的损伤以及避免DNA的丢失。
染色体、姐妹染色单体、着丝粒和DNA之间有着密切的关系，在生物学研究和细胞分裂的过程中起着重要的作用。
除了上文中提到的内容，染色体、姐妹染色单体、着丝粒和DNA还有一些其他的关系。
染色体中的DNA序列可以被分成两个主要的区域：表观遗传区和基因区。
表观遗传区包含着丝粒附近的DNA序列，而基因区则包含了与遗传信息相关的DNA序列。
基因区中包含了对生物体功能的调控信息，例如启动子序列、外显子和内含子等。
姐妹染色单体之间的DNA序列在细胞分裂过程中经常会发生重组。
重组是DNA序列的交换或重新组合，它能够造成两个姐妹染色单体之间的遗传信息变化。
重组是遗传多样性形成的重要机制之一。
在染色体中，还存在着一些特定的DNA序列，称作端粒。
端粒位于染色体的端部，它们能够保护染色体免受损伤和丢失。
染色体、dna的数量关系
染色体、dna的数量关系我们都知道，每个生物体细胞内都包含有染色体和DNA。
这两者之间有何关联，以及染色体和DNA的数量关系又是什么呢？首先，让我们来了解一下染色体和DNA的基本概念。
染色体是细胞内的某些物质，在细胞分裂时呈现出的一定结构形态，包括长臂和短臂两端，是遗传信息的载体。
每个细胞都有一定数量的染色体，对于人类来讲，正常情况下每个体细胞都有46个染色体，其中23对来自于男性的精子和女性的卵子结合时的受精卵，另外23对则来自于父母的体细胞。
而DNA，则是构成遗传信息的分子，在细胞中的位置被称为细胞核，其主要功能就是保存细胞的遗传信息。
DNA 的结构为双螺旋型，由含有四种碱基的链状核苷酸组成，包括腺嘌呤（A）、尿嘧啶（T）、鸟嘌呤（G）和胸腺嘧啶（C）。
那么，染色体和DNA的数量关系是怎样的呢？事实上，一个生物体内染色体的数量与其DNA分子的长度存在着严格的对应关系。
这是因为每种生物的DNA分子长度和染色体数量的关系都是固定的，比如人类的DNA分子长度为大约3亿个碱基对，而细胞核中有46个染色体。
对于人类而言，染色体数目的不同会导致生殖细胞中的DNA量也有所差异。
在人类生殖细胞中，由于进行了减数分裂的原因，有性生殖细胞中仅仅存在一个单倍体的染色体组，即23个染色体，而其DNA分子长度为1.5亿个碱基对，为体细胞DNA长度的一半。
正是由于这种差异，才使得生殖细胞具有了经典的遗传特性：子代的遗传物质来源于父母，继承了他们的特征。
此外，在不同种的生物中，染色体和DNA的数量其实也存在很大的差异。
比如，人类和黑猩猩之间的基因差异并不大，但染色体的数量却有较大的差异，黑猩猩有48个染色体，比人类多2个。
而对于植物来说，染色体数量的差异更为明显，有的植物染色体数量可以达到80个以上。
总之，染色体和DNA的数量关系是具有普遍规律的，每个生物体的DNA分子长度与染色体数量之间都存在着严格的对应关系。
在进化过程中，由于基因水平的变异和染色体水平的重组会导致染色体数量的变异，这也是不同种群或不同种类之间染色体和DNA数量差异的主要原因。
DNA与染色体
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2
人 类 的 全 部 染 色 体
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3
人类基因 组各条染 色体中碱 基对数量 和功能基 因数量对 照表（基 因组是细 胞内单套 染色体及 其上的基 因)
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4
染色体存在于真核细胞内的核仁内，呈线性结构。 细胞分裂时，每条染色体都复制生成一条与母链完 全一样的子链，形成同源染色体对。
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5
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6
2、真核细胞染色体的组成
2.1 染色质和核小体
染色质的电子显微镜 图显示出由核小体组成的 念珠状结构，可以看到由 一条细丝连接着的一连串 直径为10nm的球状体。
核小体是由H2A、H2B、 H3、H4各两个分子生成的 八聚体和由大约200bpDNA 组成的。
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先导链需一个引物RNA链，而滞后链需要若干引物RNA。
引发前体 引发酶
共同作用
引发体
RNA 引物
新DNA链
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（3） DNA复制的终止
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DNA聚合酶
DNA聚合酶（DNA polymerase）是细胞复制 DNA的重要作用酶。
DNA聚合酶 , 以DNA为复制模板，将DNA由5' 端点开始复制到3'端的酶。
单起点、单方向 （原核）
多起点、单方向 （真核）
单起点、双方向（原核）
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多起点、双方向（真核）
37
3.3.2 环状DNA双链的复制
（1）Theta型复制 双链环状DNA的复制眼可以形成一种θ结构， 形状像希腊字母θ，因而叫θ型复制。
基因 染色体 dna的关系
基因染色体 dna的关系
基因，染色体和DNA之间的关系
基因、染色体、DNA这三个单词是分子遗传学中经常出现的名词，它们均是遗传信息的组成单位，它们之间有着密切的联系。
基因是遗传信息的最小单位，也即是决定生物体特征的遗传单元，它可能会影响生物的形态，行为以及其他性状，基因是DNA片断的集合。
染色体是基因的收集者，染色体是DNA的组织形式，它的主要功能是把基因的信息保存在一起，以便传递给后代。
而DNA是遗传信息的载体，一种分子，它维持生物体的一切可变性，它如同生物体遗传信息中的码文，拥有构成生物体特征的重要信息。
DNA是是染色体的细胞内组成部分。
基因、染色体和DNA之间的关系可以比作一本书，基因就像书中的每一句话。
它包含有关生物性状的重要信息，而染色体就像书的收录者，将基因的内容有组织的收集起来，保存起来。
DNA则是遗传信息的载体，它就像书的内容，内含改变、维持具有特定性状的遗传信息。
基因、染色体和DNA之间的关系就像书中的每一个字，一张表，一则诗，一幅画，它们都是遗传信息的重要组成部分，也是有机体的运行的必要条件。
基因、染色体、DNA三者之间的关系就像孩子、装备、车子的关系：一个孩子要想出去玩，必须有装备，装备必须由车子运送到孩子所能到达的地方，在生物学中，DNA就像车子，染色体就像装备，而基因就像孩子，它们均是生物结构的组成部分，在构成生物体的性状中发挥着重要作用。
染色体,染色单体,DNA的关系
染色体,染色单体,DNA的关系染色体、染色单体和DNA之间的关系：一、染色体是DNA的细胞存储载体1、染色体是特殊的DNA结构，在染色体内部有非常多的DNA分子。
它位于细胞核内，是细胞遗传信息的载体，由一条细线构成，称为染色质。
染色质的组成由DNA和蛋白质组成；2、染色体的形状可分为长柱状（单倍体）和X形状（双倍体）。
每种细胞中存在的染色体数目不完全相同，在动物细胞多于植物细胞；3、染色体内部DNA分子是由一系列碱基对组成的双螺旋，这种双螺旋结构被称为DNA双链。
染色体的长度取决于其内部的DNA分子的数量。
二、染色单体是DNA的基本单位1、染色单体是DNA的基本单位，是由碱基组成的最小的基因结构，它包含了细胞继承的所有遗传信息。
2、染色单体是由一条链或者双链组成的细小分子，它们是被孤立的只有一条碱基链的核苷酸碱基，或者双链组成的，它们由十二种碱基组成；3、每一个染色单体都有一个有序结构，它们组成染色体的碱基对，以存储和传输细胞基因信息。
三、 DNA是有机物的基本结构1、DNA是有机物的基本结构，它由碱基组成，是有机物基因结构的重要组成部分，它能够在细胞发生新陈代谢时，进行永久地复制和储存基因信息；2、DNA结构主要由碱基对组成，是控制细胞功能和复制的基础，可以将碱基对分离出染色单体来，而这些染色单体组装成染色体；3、染色体不仅是DNA的存储容器，而且是DNA的复制、转录和翻译的重要组成部分，染色体内的多个DNA分子能够安全存在于细胞核，起到关键的作用。
总结：染色体、染色单体和DNA之间有着密切的关系。
染色体是DNA的细胞存储载体，染色单体是DNA的基本单体，DNA是有机物的基本结构，染色体内部的DNA分子是由一系列碱基对组成的双螺旋，染色单体是由一条链或者双链组成的细小分子，而它们组装成的染色体的长度取决于其内部的DNA分子的数量，每一个染色单体都有一个有序结构，它们组成染色体的碱基对，以存储和传输细胞基因信息，染色体不仅是DNA的存储容器，而且是DNA的复制、转录和翻译的重要组成部分，而DNA才是控制基因功能和复制的基础，因此，染色体、染色单体和DNA之间有着千丝万缕的关联。
第二章 染色体与DNA
2.真核生物基因组DNA
基因组：一个物种的单倍体的染色体的数目称为该物种的～。 C值 ： 一个单倍体基因组的DNA含量总是恒定的，通常称
为该物种DNA的～。 支原体104bp— 显花植物1011bp C值矛盾：基因所占基因组的比例不会超过20%，人们无法用
已知功能来解释基因组的如此之大的DNA含量，这 就叫做～。 哺乳动物：C值约109bp/5000bp~8000bp = 40万～60万 基因
2-7-c
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（1）真核生物基因组结构特点
真核基因组结构庞大 3×109bp
含有大量重复序列
非编码区较多 占整个基因组的90%以上 断裂基因（interrupted）、内含子
单顺反子
基因不连续性 （intron）、外显子（exon）
含有大量顺式作用元件
顺式作用元件：是指与结构基因串联的特定DNA序列，是转录因子的 结合位点，它们通过与转录因子结合而调控基因转录的精确起始和转
录效率。 启动子；增强子；沉默子，也叫绝缘子。
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DNA多态性：是指DNA序列中发生变异而导 致的个体间核苷酸序列的差异。
单核苷酸多态性（SNP）
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实际：约3万～4万个
DNA总量
C值
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图2-5 各种生物细胞内DNA总量比较
（1）真核细胞DNA序列大致可分为3类：
① 不重复序列/单一序列 ② 中度重复序列 ③ 高度重复序列
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①不重复序列/单一序列
◆不重复序列，在单倍体基因组中只出现一次或数次，又称低度重复顺序 。
第二章 基因组DNA和染色体
倍。
最简单的多细胞生物线虫其基因组有8×107bp，大 约是酵母的4倍，而进化到昆虫，基因组必须大于 8×108 bp，进化到哺乳动物更要具有大于2×109bp 的基因组。DNA的含量与有机体之间存在这样的关 系并不难理解，随着有机体变的复杂，他们需要更多 的核DNA。
a a a a a cut a a a a a
aa
a
denaturation
aa
a renaturation
a
aa a
a
DNA with unique sequence. Its complexity is high.
b c d e cut
f
Note that the size of the
g
genome by itself does not h
简单序列DNA又叫卫星DNA（satellite DNA），当用密度梯 度离心法分离基因组DNA时，含有简单序列DNA的片断就会 形成卫星带（satellite band)。例如，将人的基因组DNA截断 成50～100 Kb的片段，就会形成一个主带（浮力密度为1.701 gcm-3）和三个卫星带（1.687, 1.693以及1.697 gcm-3）
Main Components in Eukaryotic Genomes
1、快速复性组分
在复性动力学实验中，大约10－15％的哺乳动物DNA快速 复性组分，其Cot½ 值小于0.01。快速复性组分代表着简单序 列DNA。简单序列DNA是由重复序列（repetitive sequence）构成的，所谓重复DNA是指在DNA分子或整个 基因组中出现两次以上的一段DNA序列。构成简单序列DNA 的重复序列一般由一些完全相同或相似的短寡聚核苷酸序列 串连在一起形成的，长度可能有几百Kb，因此又称串连重复 DNA(tandem repeats)。一个基因组可能含有几种不同类 型的简单序列DNA，各含有一个不同的重复单位。
第二章染色体与DNA结构与复制
2.3染色体中的DNA
2.3.1基因组大小与C值矛盾
基因组（genome）：
生物有机体的单倍体细胞中的所有DNA，称为该物种的基因组。
C值（C value）：
概念： C值特点： 1.不同物种之间C值差异较大，一般来讲物种越进化C值就越大。 2.在结构、功能很相似的同一类生物中，甚至在亲缘关系十分 接近的物种之间，它们的C值可以相差数十倍乃至上百倍。
10%—60%，由6—100个碱基组成，在DNA链上串联重复几 百万次。常含有一些A· T，A· T浮力密度小； 将DNA切断成数百 个碱基对的片段进 行超离心时，常会 在主要的DNA带的 上面有一个次要的 DNA带相伴随，这 就是所谓的卫星 DNA（satellite DNA）。
2.3.3 原核生物和真核生物基因组结构特点比较
O
OH OH 三磷酸腺苷 (AT P )
AMP ADP ATP
ATP
分子的最显著特点是 含有两个高能磷酸键。ATP 水解时, 可以释放出大量 自由能。 ATP 也是一种很好的磷酰 化剂，是许多生物化学反 应的激活步骤。
ATP的性质
2、GTP (鸟嘌呤核糖核苷三磷酸)
GTP是生物体内游离存在的另一种重要的核苷酸衍 生物。它具有ATP 类似的结构, 也是一种高能化合
中科院硕士学位研究生入学分子遗传学试题
中国科学院上海生化与细胞所招收硕士研究生分子 遗传学入学考试： 简述真核细胞内核小体与核小体核心颗粒的结构。
染色体的二级结构：螺线管
DNA double helix
Nucleosome (10 nm fiber)
30 nm Fiber
Loops I
Loops II