真核基因與基因組預(yù)防

關(guān)于真核基因與基因組預(yù)防第一頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日中心法則(TheCentralDogma)轉(zhuǎn)錄翻譯逆轉(zhuǎn)錄復(fù)制DNARNA蛋白質(zhì)第二頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日生物體內(nèi)的遺傳信息傳遞遵循中心法則DNA以半保留復(fù)制的方式將親代細(xì)胞的遺傳物質(zhì)高度忠實(shí)地傳遞給子代。以DNA為模板轉(zhuǎn)錄生成的mRNA作為信使，其核苷酸序列構(gòu)成的密碼子在合成蛋白質(zhì)時(shí)被翻譯為肽鏈中氨基酸的排列順序。細(xì)胞內(nèi)所有蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)的信息全部來(lái)源于DNA序列。第三頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日補(bǔ)充與完善遺傳物質(zhì)可以是DNA，也可以是RNA。細(xì)胞的遺傳物質(zhì)都是DNA。遺傳信息并不一定是從DNA單向地流向RNA，RNA攜帶的遺傳信息也可以流向DNA。迄今為止還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)的信息逆向地流向核酸。朊病毒（prionprotein,PrP）也不例外。第四頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日真核基因與基因組

第十三章EukaryoteGeneandGenome第五頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日除了某些以RNA為基因組的RNA病毒外，基因通常是指染色體或基因組的一段DNA序列。基因包括編碼序列（外顯子）、調(diào)控序列和間隔序列（內(nèi)含子）?；颍╣ene）：編碼蛋白質(zhì)或RNA等具有特定功能產(chǎn)物的、負(fù)載遺傳信息的基本單位。第六頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日基因組（genome）：一個(gè)生物體內(nèi)所有遺傳信息的總和。人類(lèi)基因組包含了細(xì)胞核染色體DNA（常染色體和性染色體）及線粒體DNA所攜帶的所有遺傳物質(zhì)。第七頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日真核基因的結(jié)構(gòu)與功能

第一節(jié)TheStructureandFunctionofEukaryoteGene第八頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日利用堿基的不同排列荷載遺傳信息。通過(guò)復(fù)制將遺傳信息穩(wěn)定、忠實(shí)地遺傳給子代細(xì)胞，在這一過(guò)程中為適應(yīng)環(huán)境變化，可能會(huì)發(fā)生基因突變。作為基因表達(dá)（geneexpression）的模板，使其所攜帶的遺傳信息通過(guò)各種RNA和蛋白質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)有序合成而表現(xiàn)出來(lái)。

基因的功能第九頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日單個(gè)基因的組成結(jié)構(gòu)及一個(gè)完整的生物體內(nèi)基因的組織排列方式統(tǒng)稱(chēng)為基因組構(gòu)（geneorganization）。

與基因功能相關(guān)的結(jié)構(gòu)編碼區(qū)序列（codingregionsequence

）非編碼序列（non-codingsequence）基因表達(dá)需要的調(diào)控區(qū)（regulatoryregion）序列，包括啟動(dòng)子（promoter）、增強(qiáng)子（enhancer）等。在細(xì)胞內(nèi)表達(dá)為蛋白質(zhì)或功能RNA的DNA序列第十頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日一、真核基因的基本結(jié)構(gòu)編碼蛋白質(zhì)或RNA的編碼序列。非編碼序列，包括編碼區(qū)兩側(cè)的調(diào)控序列和編碼序列間的間隔序列。第十一頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日真核基因結(jié)構(gòu)不連續(xù)，為斷裂基因（splitgene）。真核基因結(jié)構(gòu)外顯子（exon）；在基因序列中，出現(xiàn)在成熟mRNA分子上的序列。內(nèi)含子（intron）：外顯子之間、與mRNA剪接過(guò)程中被刪除部分相對(duì)應(yīng)的間隔序列。第十二頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日真核生物絕大部分編碼蛋白質(zhì)的基因都有內(nèi)含子。編碼rRNA和一些tRNA的基因也都有內(nèi)含子。內(nèi)含子的數(shù)量和大小決定了真核基因的大小。不同種屬中，外顯子序列通常比較保守，而內(nèi)含子序列則變異較大。外顯子與內(nèi)含子接頭處有一段高度保守的序列，這一共有序列是真核基因中RNA剪接的識(shí)別信號(hào)。第十三頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日基因的5端稱(chēng)之為上游，3端稱(chēng)為下游基因序列中開(kāi)始RNA鏈合成的第一個(gè)核苷酸所對(duì)應(yīng)的堿基記為+1，此堿基上游的序列記為負(fù)數(shù)，下游的序列記為正數(shù)。第十四頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日二、基因編碼區(qū)編碼多肽鏈和特定的RNA分子基因的編碼序列決定其編碼產(chǎn)物的序列和功能。編碼序列中一個(gè)堿基的改變或突變，可能使基因功能發(fā)生重要的變化。相同的DNA序列因起始位點(diǎn)的變化或不同的剪接方式而編碼不同的蛋白質(zhì)多肽鏈?；蚓幋a區(qū)中的DNA堿基序列決定特定的成熟RNA分子的序列，即DNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)決定著其轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物RNA分子的一級(jí)結(jié)構(gòu)。第十五頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日三、調(diào)控序列參與真核基因表達(dá)調(diào)控位于基因轉(zhuǎn)錄區(qū)前后，對(duì)基因表達(dá)起調(diào)控作用的區(qū)域，因其是緊鄰的DNA序列，又稱(chēng)旁側(cè)序列?；虻恼{(diào)控區(qū)（順式作用元件）第十六頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)TATA盒CAAT盒GC盒增強(qiáng)子AATAAA剪接加尾轉(zhuǎn)錄終止點(diǎn)修飾點(diǎn)外顯子翻譯起始點(diǎn)內(nèi)含子OCT-1OCT-1：ATTTGCAT八聚體+1結(jié)構(gòu)基因啟動(dòng)子上游啟動(dòng)子元件第十七頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日啟動(dòng)子上游調(diào)控元件增強(qiáng)子加尾信號(hào)細(xì)胞信號(hào)反應(yīng)元件順式作用元件第十八頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日1.啟動(dòng)子提供轉(zhuǎn)錄起始信號(hào)啟動(dòng)子（promoter)是DNA分子上能夠介導(dǎo)RNA聚合酶結(jié)合并形成轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合體的序列。多數(shù)啟動(dòng)子位于真核細(xì)胞基因轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)的上游，啟動(dòng)子本身通常不被轉(zhuǎn)錄。少數(shù)啟動(dòng)子（如編碼tRNA基因的啟動(dòng)子）位于轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)的下游，這些DNA序列可以被轉(zhuǎn)錄。第十九頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日真核生物有3類(lèi)啟動(dòng)子，分別對(duì)應(yīng)于細(xì)胞內(nèi)存在的三種不同的RNA聚合酶和相關(guān)蛋白質(zhì)。第二十頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日能夠在相對(duì)于啟動(dòng)子的任何方向和位置（上游或者下游）上發(fā)揮這種增強(qiáng)作用，大部分位于上游。增強(qiáng)子序列距離所調(diào)控基因距離近者幾十個(gè)堿基對(duì)，遠(yuǎn)的可達(dá)幾千個(gè)堿基對(duì)。通常數(shù)個(gè)增強(qiáng)子序列形成一簇。有時(shí)增強(qiáng)子序列也可位于內(nèi)含子之中。不同的增強(qiáng)子序列結(jié)合不同的調(diào)節(jié)蛋白。2.增強(qiáng)子增強(qiáng)鄰近基因的轉(zhuǎn)錄增強(qiáng)子是增強(qiáng)真核基因啟動(dòng)子工作效率的順式作用元件，是真核基因中最重要的調(diào)控序列，決定著每一個(gè)基因在細(xì)胞內(nèi)的表達(dá)水平。第二十一頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日沉默子（silencer）是抑制基因轉(zhuǎn)錄的特定DNA序列，當(dāng)其結(jié)合一些反式作用因子時(shí)對(duì)基因的轉(zhuǎn)錄起阻遏作用，使基因沉默。3.沉默子是負(fù)調(diào)節(jié)元件第二十二頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日真核基因組的結(jié)構(gòu)與功能

第二節(jié)TheStructureandFunctionofEukaryoteGenome第二十三頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日Genome：細(xì)胞或生物體的一套完整單倍體遺傳物質(zhì)的總和。第二十四頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日一、真核基因組具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)基因的編碼序列所占比例遠(yuǎn)小于非編碼序列。高等真核生物基因組含有大量的重復(fù)序列，真核基因組中存在多基因家族和假基因。大多基因具有可變剪接，80%的可變剪接會(huì)使蛋白質(zhì)的序列發(fā)生改變?；蚪MDNA與蛋白質(zhì)結(jié)合形成染色體，儲(chǔ)存于細(xì)胞核內(nèi)，除配子細(xì)胞外，體細(xì)胞的基因組為二倍體。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：第二十五頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日二、真核基因組中存在大量重復(fù)序列高度重復(fù)序列（highlyrepetitivesequence）中度重復(fù)序列（moderatelyrepetitivesequence）單拷貝序列（singlecopysequence）或低度重復(fù)序列第二十六頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日（一）高度重復(fù)序列重復(fù)頻率可達(dá)106以上，不編碼蛋白質(zhì)或RNA。反向重復(fù)序列（invertedrepeatsequence）兩個(gè)相同順序的互補(bǔ)拷貝在同一DNA鏈上反向排列而成，重復(fù)單位長(zhǎng)度約300bp，多數(shù)散在于基因組中，總長(zhǎng)度約占人基因組的5％。分類(lèi)：第二十七頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日主要存在于染色體的著絲粒區(qū)域，重復(fù)單位一般由2～10bp組成，成串排列，在人基因組中約占5%～6%。衛(wèi)星DNA（satelliteDNA）第二十八頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日參與復(fù)制水平的調(diào)節(jié)

存在于DNA復(fù)制起點(diǎn)區(qū)的附近，是一些蛋白質(zhì)（包括酶）的結(jié)合位點(diǎn)。參與基因表達(dá)的調(diào)控

可以轉(zhuǎn)錄到核內(nèi)不均一RNA分子中，有些反向重復(fù)序列可以形成發(fā)夾結(jié)構(gòu)，有助于穩(wěn)定RNA分子。參與染色體配對(duì)

如衛(wèi)星DNA成簇樣分布在染色體著絲粒附近，可能與染色體減數(shù)分裂時(shí)染色體配對(duì)有關(guān)。功能：第二十九頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日（二）中度重復(fù)序列重復(fù)數(shù)十至數(shù)千次,大多數(shù)與單拷貝基因間隔排列。短分散重復(fù)片段長(zhǎng)分散重復(fù)片段平均長(zhǎng)度約300bp～500bp，與長(zhǎng)度約為1000bp的單拷貝序列間隔排列?？截悢?shù)可達(dá)數(shù)十萬(wàn)。如Alu家族、KpnI家族、Hinf家族。平均長(zhǎng)度為3500bp～5000bp，與長(zhǎng)度約為13000bp的單拷貝序列間隔排列。第三十頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日重復(fù)達(dá)30~50萬(wàn)次，每個(gè)成員的長(zhǎng)度約300bp。每個(gè)單位長(zhǎng)度中一個(gè)限制性?xún)?nèi)切酶Alu的切點(diǎn)（AG↓CT），將其切成長(zhǎng)130bp和170bp的兩段。Alu家族僅次于Alu家族的第二大家族，重復(fù)序列中含有限制性?xún)?nèi)切酶KpnⅠ的位點(diǎn)呈散在分布，拷貝數(shù)約為3000～4800個(gè)KpnI家族以319bp長(zhǎng)度的串聯(lián)重復(fù)存在于人基因組中重復(fù)序列中含有限制性?xún)?nèi)切酶HinfI的位點(diǎn)。Hinf家族第三十一頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日rRNA基因重復(fù)序列屬于中度重復(fù)序列各重復(fù)單位中的rRNA基因都是相同的。rRNA基因集中成簇存在，這樣的區(qū)域稱(chēng)為rDNA區(qū)。人類(lèi)的rRNA基因位于13、14、15、21和22號(hào)染色體的核仁組織區(qū)，每個(gè)核仁組織區(qū)平均含有50個(gè)rRNA基因的重復(fù)單位。5SrRNA基因似乎全部位于1號(hào)染色體，每個(gè)單倍體基因組約有1000個(gè)5SrRNA基因。第三十二頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日在單倍體基因組中只出現(xiàn)一次或數(shù)次，大多數(shù)為蛋白質(zhì)編碼的基因。（三）單拷貝序列（低度重復(fù)序列）第三十三頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日三、真核基因組中存在大量的多基因家族與假基因多基因家族是指由某一祖先基因經(jīng)過(guò)重復(fù)和變異所產(chǎn)生的一組在結(jié)構(gòu)上相似、功能相關(guān)的基因?；蚣易宄纱氐胤植荚谀骋粭l染色體上，同時(shí)發(fā)揮作用，合成某些蛋白質(zhì)。如組蛋白基因家族。基因家族的不同成員成簇地分布于不同染色體上，編碼一組功能上緊密相關(guān)的蛋白質(zhì)。如球蛋白基因家族。第三十四頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日DNA序列相似，但功能不一定相關(guān)的若干個(gè)單拷貝基因或若干組基因家族總稱(chēng)。超家族基因（superfamilygene）基因組中存在的一段與正?；蚍浅Ｏ嗨频荒鼙磉_(dá)的DNA序列。以來(lái)表示。假基因（psuedogene）第三十五頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日四、線粒體DNA結(jié)構(gòu)有別于染色體DNA線粒體DNA（mitochondrialDNA，mtDNA）是核外遺傳物質(zhì)，能獨(dú)立編碼線粒體中的一些蛋白質(zhì)。mtDNA的結(jié)構(gòu)為環(huán)狀分子，與原核生物的DNA類(lèi)似，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)也與原核生物相似。第三十六頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日人的線粒體基因組線粒體基因組編碼37個(gè)基因，包括13個(gè)編碼呼吸鏈多酶體系的一些多肽的基因、22個(gè)編碼mt-tRNA的基因、2個(gè)編碼mt-rRNA（16S和12S）的基因。第三十七頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日物種基因組大小(Mb)基因數(shù)染色體數(shù)*支原體M.genitalium0.58470無(wú)流感嗜血桿菌H.influrnzae1.831743無(wú)枯草芽孢桿菌B.subtilis4.204100無(wú)大腸桿菌E.coli4.604288無(wú)釀酒酵母S.cerevisiae13.50603416裂殖酵母

S.pombe12.50492916燕麥O.sativa4663000021果蠅D.melanogaster165136014秀麗隱桿線蟲(chóng)

C.elegans97