有機(jī)體熱色體和基因

第三章有機(jī)體、染色體和基因(3、12)當(dāng)前第1頁(yè)\共有96頁(yè)\編于星期五\1點(diǎn)第一節(jié)生命有機(jī)體第二節(jié)原核生物染色體和基因第三節(jié)真核生物的染色體第四節(jié)真核生物的基因當(dāng)前第2頁(yè)\共有96頁(yè)\編于星期五\1點(diǎn)第一節(jié)生命有機(jī)體當(dāng)前第3頁(yè)\共有96頁(yè)\編于星期五\1點(diǎn)一、生命有機(jī)體的劃分按照細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和遺傳物質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)的分布，生命有機(jī)體可大致劃分為：原核生物（Prokaryotes）真核生物（Eukaryotes）☆原核生物（Prokaryotes）遺傳物質(zhì)－－類(lèi)核或擬核習(xí)慣上也稱(chēng)為染色體類(lèi)核或擬核當(dāng)前第4頁(yè)\共有96頁(yè)\編于星期五\1點(diǎn)☆真核生物（Eukaryotes）遺傳物質(zhì)集中存在于核膜包圍的細(xì)胞核中,并與特殊的蛋白質(zhì)結(jié)合為核蛋白－－染色體當(dāng)前第5頁(yè)\共有96頁(yè)\編于星期五\1點(diǎn)當(dāng)前第6頁(yè)\共有96頁(yè)\編于星期五\1點(diǎn)☆超分子的亞細(xì)胞生命形式如：病毒（virus寄主為動(dòng)、植物）使用真核生物的遺傳法則噬菌體(phage細(xì)菌病毒)適應(yīng)了原核生物的遺傳策略繁殖必須在寄主體內(nèi)進(jìn)行，因而遺傳機(jī)制與寄主密切相關(guān)真核細(xì)胞和原核細(xì)胞的區(qū)別：

原核細(xì)胞真核細(xì)胞核膜無(wú)核膜，故無(wú)成形的細(xì)胞核有核膜核仁無(wú)有染色質(zhì)只有裸露的DNA，無(wú)染色質(zhì)有染色質(zhì)細(xì)胞壁由粘多糖構(gòu)成由纖維素構(gòu)成細(xì)胞器沒(méi)有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、線粒體、葉綠體細(xì)胞器較多當(dāng)前第7頁(yè)\共有96頁(yè)\編于星期五\1點(diǎn)二、相關(guān)概念☆基因組（genome）：是指細(xì)胞或生物體的全套遺傳物質(zhì)，即生物體維持配子或配子體正常功能的全套染色體所含的全部基因（DNA）。比如人基因組的全長(zhǎng)為大約3X109對(duì)堿基，編碼3-4萬(wàn)個(gè)蛋白分子細(xì)菌或噬菌體、病毒－－－單個(gè)染色體中所含的全部基因（DNA）當(dāng)前第8頁(yè)\共有96頁(yè)\編于星期五\1點(diǎn)46(23)20(10)當(dāng)前第9頁(yè)\共有96頁(yè)\編于星期五\1點(diǎn)☆C值（C-value）：在真核生物中，每種生物的單倍體基因組的DNA總量總是恒定的，稱(chēng)為C-值【C-valueisthequantityofDNAinthegenome(perhaploidsetofchromosomes).】C是每種生物的一個(gè)特征，不同生物之間差別很大低等真核生物中與形態(tài)學(xué)復(fù)雜程度相關(guān)，但高等真核生物中變化很大DNAcontentofthehaploidgenomeisrelatedtothemorphologicalcomplexityoflowereukaryotes,butvariesextensivelyamongthehighereukaryotes.當(dāng)前第10頁(yè)\共有96頁(yè)\編于星期五\1點(diǎn)動(dòng)物真菌等細(xì)菌植物陰影部分為一個(gè)門(mén)內(nèi)C-值的范圍當(dāng)前第11頁(yè)\共有96頁(yè)\編于星期五\1點(diǎn)☆C值矛盾（C-valueparadoxC-悖理）：形態(tài)學(xué)的復(fù)雜程度與C-值的不一致稱(chēng)為C－矛盾之一：物種之間－－形態(tài)學(xué)的復(fù)雜性和C－值的復(fù)雜性不成正相關(guān)主要有以下幾方面的體現(xiàn)a、生物進(jìn)化程度與C－值的矛盾

兩棲類(lèi)與哺乳類(lèi)之間b、親緣關(guān)系相近的生物C-值相差較大

例1：兩棲類(lèi)的C-值范圍例2：一種普通果蠅的基因組為1.4X108，而一種普通家蠅的為8.6X108當(dāng)前第12頁(yè)\共有96頁(yè)\編于星期五\1點(diǎn)之二：與預(yù)期的編碼蛋白質(zhì)的基因的數(shù)量相比，基因組的DNA含量過(guò)多例：人類(lèi)與E.coli編碼基因數(shù)目的比較研究E.coli.4X106bpDAN約編碼3000種基因人類(lèi)29X108bp的DNA是大腸桿菌的700多倍

有上百萬(wàn)個(gè)基因？？？此外：根據(jù)不同細(xì)胞中的mRNA數(shù)目來(lái)估算表達(dá)基因的方法，

哺乳動(dòng)物的每種表型的細(xì)胞表達(dá)的基因約為1X104個(gè)?持家基因（housekeepinggene）：有些基因是在所有的細(xì)胞類(lèi)型中都表達(dá)的，即這些基因的功能為所有細(xì)胞所必須（或稱(chēng)組成型基因constitutivegene）當(dāng)前第13頁(yè)\共有96頁(yè)\編于星期五\1點(diǎn)?奢侈基因（luxurygene）:僅在某種特定類(lèi)型的細(xì)胞中表達(dá)的基因※這樣整個(gè)哺乳動(dòng)物的基因數(shù)目要多于每種細(xì)胞的表達(dá)數(shù)，估計(jì)應(yīng)該有1X105個(gè)（不同書(shū)上有一定偏差）

約為大腸桿菌的30倍，那么90％以上的DNA功能和在？？果蠅基因組的基因（GenesinDrosophilagenome）當(dāng)前第14頁(yè)\共有96頁(yè)\編于星期五\1點(diǎn)第二節(jié)原核生物染色體和基因當(dāng)前第15頁(yè)\共有96頁(yè)\編于星期五\1點(diǎn)一、大腸桿菌（EscherichiacoliE.coli

）1、大腸桿菌在實(shí)際工作中的重要性1885TheodorEscherich(德國(guó))原命名為Bacteriumcoli將其屬名改為Escherichia是為了紀(jì)念發(fā)現(xiàn)者經(jīng)常被當(dāng)作是所有生物的原型（archetype）當(dāng)前第16頁(yè)\共有96頁(yè)\編于星期五\1點(diǎn)b、生長(zhǎng)迅速，要求營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)簡(jiǎn)單，能進(jìn)行很多生理生化過(guò)程c、其有性生殖的存在使得遺傳學(xué)的研究成為可能(遺傳雜交、遺傳性狀存在性狀）d、能夠供應(yīng)細(xì)菌病毒的生長(zhǎng)，使病毒的本性即病毒擴(kuò)增的深入研究成為可能a、在實(shí)驗(yàn)室中容易操作當(dāng)前第17頁(yè)\共有96頁(yè)\編于星期五\1點(diǎn)?類(lèi)核中，染色體DNA成分占80％，其余為RNA和蛋白質(zhì)?4.6x106bp的基因組DNA與多種DNA結(jié)合蛋白質(zhì)組裝成E.coli的染色體?基因組DNA為雙鏈環(huán)狀，總長(zhǎng)度為1100～1400μm，1400個(gè)基因都已定位（1）染色體DNA對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的E.coli（2～4個(gè)類(lèi)核）－－豐富的基因組DNA2、大腸桿菌的遺傳物質(zhì)當(dāng)前第18頁(yè)\共有96頁(yè)\編于星期五\1點(diǎn)當(dāng)前第19頁(yè)\共有96頁(yè)\編于星期五\1點(diǎn)?E.coli的基因結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)a、功能相關(guān)的幾個(gè)結(jié)構(gòu)基因以操縱元（operon）的形式存在其中包括共同的調(diào)節(jié)基因、啟動(dòng)子（promoter）、操作子（operator）,在基因轉(zhuǎn)錄時(shí)協(xié)同動(dòng)作iOperonRegulatoryGenepozyaDNAm-RNAβ

-GalactosidasePermeaseTransacetylaseProtein當(dāng)前第20頁(yè)\共有96頁(yè)\編于星期五\1點(diǎn)b、包括功能相關(guān)的RNA基因也串聯(lián)在一起(rrn操縱元)，如：16SrRNA、23SrRNA、5SrRNA基因轉(zhuǎn)錄在同一個(gè)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物中d、RNA基因多拷貝大多數(shù)的E.coli菌株都含有七個(gè)rrn（其中六個(gè)分布在E.coliDNA的雙向復(fù)制起點(diǎn)附近）c、蛋白質(zhì)基因通常以單拷貝的形式存在當(dāng)前第21頁(yè)\共有96頁(yè)\編于星期五\1點(diǎn)（2）質(zhì)粒DNA（plasmidDNA）細(xì)菌中另一類(lèi)遺傳物質(zhì)環(huán)狀DNA，存在于染色體之外，能自我復(fù)制質(zhì)粒也攜帶許多基因，如：抗生素抗性基因質(zhì)粒(Plasmid)：獨(dú)立于染色體外的，能自主復(fù)制且穩(wěn)定遺傳的遺傳因子。是一種環(huán)狀的雙鏈DNA分子。存在于細(xì)菌、放線菌、真菌以及一些動(dòng)植物細(xì)胞中，在細(xì)菌細(xì)胞中最多。

當(dāng)前第22頁(yè)\共有96頁(yè)\編于星期五\1點(diǎn)當(dāng)前第23頁(yè)\共有96頁(yè)\編于星期五\1點(diǎn)3、大腸桿菌的酶類(lèi)細(xì)胞中含有核酸代謝所需的各種酶類(lèi)

多種限制性?xún)?nèi)切酶（restrictionendonuclease）只在特異順序堿基的位點(diǎn)上（迴文序列）與DNA結(jié)合，并沿固定的位點(diǎn)切割如：E.coli的EcoRⅠ的識(shí)別序列5‘…..G--A--A--T--T--C……3’3’…..C--T--T--A--A--G…….5’限制性?xún)?nèi)切酶－－－最基本的工具酶，在DNA測(cè)序、片段分離、克隆DNA的環(huán)節(jié)都要用到當(dāng)前第24頁(yè)\共有96頁(yè)\編于星期五\1點(diǎn)二、噬菌體（phage）1、ΦX174噬菌體很小的E.coli噬菌體DNA為單鏈環(huán)狀，有5386個(gè)核苷酸（FrederickSanger于1977分析測(cè)定，為此榮獲第二次諾貝爾獎(jiǎng)）2、ΦX174噬菌體基因排列更加體現(xiàn)經(jīng)濟(jì)原則b、DNA分子絕大部分用來(lái)編碼蛋白質(zhì)，不翻譯部分只占4％（基因之間的間隔區(qū)控制基因表達(dá)的序列）a、11個(gè)蛋白質(zhì)基因，只轉(zhuǎn)錄成三個(gè)mRNA當(dāng)前第25頁(yè)\共有96頁(yè)\編于星期五\1點(diǎn)重迭基因有以下幾種情況：

*一個(gè)基因完全在另一個(gè)基因內(nèi)部如：B和A＊E和D其讀碼結(jié)構(gòu)互不相同c、最顯著的特點(diǎn)是有重疊基因（overlappinggenes或嵌套基因nestedgenes）

---ATG-----//------AATGCC----//---ATAACG---//--TAA----A*BATGCCN----NNATAA當(dāng)前第26頁(yè)\共有96頁(yè)\編于星期五\1點(diǎn)*部分重疊K和C*兩個(gè)基因共用少數(shù)堿基對(duì)

如：A*和CD和J-------ATGA-------CStartcodon-------TAATG-------A*StopcodonDStopcodonJStartcodon當(dāng)前第27頁(yè)\共有96頁(yè)\編于星期五\1點(diǎn)2、λ噬菌體雙鏈DNA長(zhǎng)度48502bp(48Kb)*其DNA分子有三種存在形式a、兩個(gè)粘性末端分離的線性分子COS位點(diǎn)(cohesive-endsite)c、閉合環(huán)狀分子（粘性末端

互補(bǔ)，DNA連接酶連接）b、帶有切刻的環(huán)狀分子（開(kāi)環(huán)的粘性末端互補(bǔ)后未連接的）當(dāng)前第28頁(yè)\共有96頁(yè)\編于星期五\1點(diǎn)*其基因均是按功能相近的聚集成簇的（兩個(gè)正調(diào)節(jié)基因N和Q除外）*存在形式在寄主體內(nèi)有溶源生長(zhǎng)周期（原噬菌體）和溶菌生長(zhǎng)周期兩種生活途徑當(dāng)前第29頁(yè)\共有96頁(yè)\編于星期五\1點(diǎn)上節(jié)課內(nèi)容回顧：1、有機(jī)體的相關(guān)概念：基因組（Genome）C-值（C-value）C-值矛盾體現(xiàn)在兩個(gè)方面（持家基因、奢侈基因）2、原核生物染色體和基因Eoli：重要性基因組織特點(diǎn)

ΦX174：基因排列更加體現(xiàn)經(jīng)濟(jì)原則λ嗜菌體當(dāng)前第30頁(yè)\共有96頁(yè)\編于星期五\1點(diǎn)第三節(jié)真核生物的染色體當(dāng)前第31頁(yè)\共有96頁(yè)\編于星期五\1點(diǎn)一、概述：*真核DNA＋組蛋白核小體*核小體折疊壓積染色質(zhì)（chromatin）（其它的蛋白質(zhì)和RNA）*大部分細(xì)胞生活周期里以染色質(zhì)的形式存在（彌散狀）

M期－－染色體形式*染色質(zhì)有兩種型a、常染色質(zhì)：密度較低，能被表達(dá)b、異染色質(zhì)：密度較高，不被表達(dá)（著絲粒、端粒）當(dāng)前第32頁(yè)\共有96頁(yè)\編于星期五\1點(diǎn)CellcycleInterphase間期:G1+S+G2Mphase(mitosis有絲分裂):當(dāng)前第33頁(yè)\共有96頁(yè)\編于星期五\1點(diǎn)二、組蛋白（Histone）與Euk.的DNA結(jié)合的一類(lèi)堿性蛋白質(zhì)*染色體的主要蛋白質(zhì)組分*富含Lys、Arg等堿性氨基酸，11KD～23KD*核心組蛋白有H2A、H2B、H3和H4，另一種為H1*與DNA緊密結(jié)合*保守性強(qiáng)，但H1的保守性較弱H2BH2AH3H4a2a3a1a2a3a1a2a3a1a2a3a1L1L2aN當(dāng)前第34頁(yè)\共有96頁(yè)\編于星期五\1點(diǎn)*組蛋白八聚體（Histoneoctamer）H2A與H2B、H3與H4的親和力強(qiáng)，通過(guò)C端的疏水氨基酸結(jié)合兩個(gè)H3、H4先形成四聚體結(jié)合兩個(gè)H2A和H2B的異二聚體組蛋白八聚體當(dāng)前第35頁(yè)\共有96頁(yè)\編于星期五\1點(diǎn)二、核小體（Nuclearsome）*染色體結(jié)構(gòu)的第一個(gè)層次，構(gòu)成染色質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單位

*足量的微球菌核酸酶處理染色質(zhì)可得到＃146bpDNA＋組蛋白八聚體→核小體的核心顆粒

直徑約10nm1、核小體的組成當(dāng)前第36頁(yè)\共有96頁(yè)\編于星期五\1點(diǎn)組蛋白八聚體146bp的核心DNA146bp的核心DNA在組蛋白八聚體上盤(pán)繞1.8圈當(dāng)前第37頁(yè)\共有96頁(yè)\編于星期五\1點(diǎn)Mononucleosomestypicallyhave~200bpDNA.End-trimmingreducesthelengthofDNAfirstto~165bp,andthengeneratescoreparticleswith146bp.＃微球菌酶處理所得核小體DNA長(zhǎng)度的變化當(dāng)前第38頁(yè)\共有96頁(yè)\編于星期五\1點(diǎn)當(dāng)前第39頁(yè)\共有96頁(yè)\編于星期五\1點(diǎn)Chromatosome166bp,2superhelicalturnHistoneH1*組蛋白H1把核小體“封鎖”起來(lái)其中，166bp核小體DAN的堆積比為1056nm線性長(zhǎng)度→5.6nm螺線管當(dāng)前第40頁(yè)\共有96頁(yè)\編于星期五\1點(diǎn)連接DNA<10to>100bp平均55bpNucleosomeHistoneH1Nucleosomerepeat:Core+linkerDNA200bp2、染色體結(jié)構(gòu)的形成

（1）首先若干個(gè)核小體形成念珠狀結(jié)構(gòu)

當(dāng)前第41頁(yè)\共有96頁(yè)\編于星期五\1點(diǎn)The10nmfiberisacontinuousstrongofnucleosomes.每個(gè)核小體單位包括：200bp左右的DNA、一個(gè)組蛋白八聚體、一分子H1當(dāng)前第42頁(yè)\共有96頁(yè)\編于星期五\1點(diǎn)高度有序左手螺旋每圈包括六個(gè)核小體30nmfiber(直徑30nm)Solenoid(螺線管）（2）30nm纖絲的構(gòu)成－－

染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的第二層次a、組成當(dāng)前第43頁(yè)\共有96頁(yè)\編于星期五\1點(diǎn)Nuclearmatrix(核基質(zhì)),proteincomplex30nmfiber300nmb、體內(nèi)存在狀態(tài)當(dāng)前第44頁(yè)\共有96頁(yè)\編于星期五\1點(diǎn)從DNA到染色體的過(guò)程Compactionratio=8000當(dāng)前第45頁(yè)\共有96頁(yè)\編于星期五\1點(diǎn)Centromere著絲粒Telomere有絲分裂中期的染色體姊妹染色單體Nuclearmatrix核基質(zhì)30nm纖絲環(huán)Chromatid染色單體3、著絲粒（centromere或中心粒)和端粒(telomere)當(dāng)前第46頁(yè)\共有96頁(yè)\編于星期五\1點(diǎn)（1）著絲粒(centromere)Yeastcentromere富含AT,兩側(cè)有高度重復(fù)的衛(wèi)星DNA,屬異染色質(zhì)區(qū)當(dāng)前第47頁(yè)\共有96頁(yè)\編于星期五\1點(diǎn)a、真核染色體線性DNA末端的特殊DNA序列b、有數(shù)百個(gè)拷貝的短的正向重復(fù)序列,且總是3’端富含G如：人體內(nèi)5’-TTAGGG-3’c、復(fù)制靠端粒酶（telomerase核蛋白)來(lái)完成，不同于正常DNA的復(fù)制d、端粒DNA形成特殊的二級(jí)結(jié)構(gòu)（G四聯(lián)體形成四鏈結(jié)構(gòu)）以使染色體末端免遭降解（2）端粒(Telomere)當(dāng)前第48頁(yè)\共有96頁(yè)\編于星期五\1點(diǎn)第四節(jié)真核生物的基因當(dāng)前第49頁(yè)\共有96頁(yè)\編于星期五\1點(diǎn)一、真核生物DNA的復(fù)性動(dòng)力學(xué)(重新結(jié)合動(dòng)力學(xué)Reassociationkinetics）·基因組DNA的提取

·超聲處理或剪切到一定的長(zhǎng)度 (x100-1000bp)

·溫度變性

·退火（Re-annealing）

·測(cè)量并捕捉退火過(guò)程得出復(fù)性動(dòng)力學(xué)曲線C／C0＝1／（1＋kC0t）

(紫外吸收法、羥基磷灰石柱層析法)●真核生物復(fù)性動(dòng)力學(xué)研究當(dāng)前第50頁(yè)\共有96頁(yè)\編于星期五\1點(diǎn)復(fù)雜性形狀相似（跨越1～2個(gè)數(shù)量級(jí)），Cot（1／2）不相同－－單一序列只是復(fù)雜性不同復(fù)性動(dòng)力學(xué)復(fù)雜性kineticcomplexity(K.C.)單一排列序列Cot(1/2)值大高度重復(fù)序列Cot(1/2)值小poly(A)K.C.=1Cot(1/2)=2x10-6T4K.C.=1.7x105Cot(1/2)=0.3當(dāng)前第51頁(yè)\共有96頁(yè)\編于星期五\1點(diǎn)C0t(1/2)

ofanygenomeDNA

C0t(1/2)ofE.ColiDNAKineticComplexityofanygenomeDNA

KineticComplexityofE.Coli

K.C.與Cot(1/2)值呈正比當(dāng)前第52頁(yè)\共有96頁(yè)\編于星期五\1點(diǎn)復(fù)性曲線的模式圖●真核生物復(fù)性動(dòng)力學(xué)研究復(fù)性反應(yīng)分為三相，

每相代表不同復(fù)雜長(zhǎng)

度的序列類(lèi)型當(dāng)前第53頁(yè)\共有96頁(yè)\編于星期五\1點(diǎn)C0t(1/2)值矯正25%×0.0013=0.00030530%×1.9=0.5745%×630=283如果同樣條件下：C0t(1/2)ofE.ColiDNA=6

KineticComplexityofE.Coli=4.6×106把每一個(gè)組分單獨(dú)提取作復(fù)性試驗(yàn)，有一個(gè)C0t(1/2)值矯正，因混合組分復(fù)性時(shí)，該組份C值為C0X百分?jǐn)?shù)則各種復(fù)性組分的復(fù)雜性可以計(jì)算出：

KineticComplexityof慢復(fù)性組分=4.6×106X283／6

=3.0X108往往假定慢復(fù)性組分為單一序列即重復(fù)頻率（Repetitivefrequency

）f=1當(dāng)前第54頁(yè)\共有96頁(yè)\編于星期五\1點(diǎn)所以，快復(fù)性組分和中間復(fù)性組分的K.C.和f值可以計(jì)算得到340，500.0006.0×105，350●真核生物復(fù)性動(dòng)力學(xué)研究發(fā)現(xiàn)了重復(fù)序列而f=GenomeDNA總長(zhǎng)度×該組份所占的比例該組份的動(dòng)力學(xué)復(fù)雜性（K.C.）即反推GenomeDNA總長(zhǎng)度＝（f×K.C.）／該組份所占比例（近似值）＝（1×3.0×108）／45％＝6.7×108當(dāng)前第55頁(yè)\共有96頁(yè)\編于星期五\1點(diǎn)二、DNA的序列類(lèi)型1、高度重復(fù)序列（Highlyrepetitivesequence）長(zhǎng)度2～10bp，重復(fù)數(shù)以百萬(wàn)次106·許多富含A·T高度重復(fù)序列可以用密度梯度離心法分離出來(lái)無(wú)液泡的小孢子小液泡的小孢子單核花粉期的小孢子不同發(fā)育時(shí)期花粉制備當(dāng)前第56頁(yè)\共有96頁(yè)\編于星期五\1點(diǎn)衛(wèi)星DNA（SatelliteDNA）：將DNA切成數(shù)百個(gè)堿基對(duì)的片段進(jìn)行超速離心時(shí)，由于富含AT的簡(jiǎn)單高度重復(fù)序列區(qū)段浮力密度較小，因而很容易和總體DNA分開(kāi)，即常會(huì)在主要的DNA帶的上面有一個(gè)次要的帶相伴隨MousegenomeDNA30%GCinsatelliteDNACsCl離心當(dāng)前第57頁(yè)\共有96頁(yè)\編于星期五\1點(diǎn)ACAAACT,1.1x107拷貝,衛(wèi)星Ⅰ25%genomeATAAACT,3.6x106拷貝,衛(wèi)星Ⅱ8%genomeACAAATT,3.6x106拷貝,衛(wèi)星Ⅲ8%genomeSatellitescomprisemorethan40%ofthegenomea、分布于著絲點(diǎn),端粒區(qū)（原位雜交）,結(jié)構(gòu)基因兩側(cè)（根據(jù)重復(fù)頻率和大小又可分為衛(wèi)星、小衛(wèi)星和微衛(wèi)星DNA）b、往往沒(méi)有功能，（著絲粒紡錘體）果蠅（Drosophila）衛(wèi)星DNAn5’–ATAAACTATAAACTATAAACT–3’3’–TATTTGATATTTGATATTTGA–5’當(dāng)前第58頁(yè)\共有96頁(yè)\編于星期五\1點(diǎn)人類(lèi)和其他動(dòng)物中：短的串聯(lián)重復(fù)5-50copies/genome而且有共同的核心序列，但同一群體中重復(fù)次數(shù)變動(dòng)很大，個(gè)體間長(zhǎng)度變化很大，可利用其得到DNA指紋圖（DNAfingerprinting）☆數(shù)目可變的串聯(lián)重復(fù)或小衛(wèi)星

(Variablenumbertandemrepeats.VNTR)

限制性酶切某一個(gè)體DNA電泳用制得的小衛(wèi)星探針與之雜交顯示出許多長(zhǎng)短不等的帶目前在法醫(yī)上得到了廣泛的應(yīng)用其中大部分衛(wèi)星DNA的重復(fù)片段之間序列上是有差異的以下及下一頁(yè)不講當(dāng)前第59頁(yè)\共有96頁(yè)\編于星期五\1點(diǎn)當(dāng)前第60頁(yè)\共有96頁(yè)\編于星期五\1點(diǎn)上節(jié)課內(nèi)容回顧：1、組蛋白：組分八聚體形成2、核小體核心顆粒：146bp1.8圈每個(gè)核小體顆粒的組成3、30nm纖絲組成存在狀態(tài)從DNA到染色質(zhì)著絲粒、端粒當(dāng)前第61頁(yè)\共有96頁(yè)\編于星期五\1點(diǎn)4、真核生物的復(fù)性動(dòng)力學(xué)C0t1／2之比等于復(fù)雜性之比單一序列、重復(fù)序列基因組大小計(jì)算每一組分復(fù)雜性、重復(fù)頻率計(jì)算5、DNA的序列類(lèi)型：高度重復(fù)序列衛(wèi)星DNAVNTR當(dāng)前第62頁(yè)\共有96頁(yè)\編于星期五\1點(diǎn)2、中度重復(fù)序列(middlerepetitivesequence)0.1-幾個(gè)Kb/copy10-104copies/genomeC0t(1/2)~0.001-0.1a、以Alu序列為代表范例的不編碼序列Alufamily（Alu家族）：在長(zhǎng)約300bp的片段中，大多數(shù)片段含有一個(gè)限制性?xún)?nèi)切酶AluⅠ的酶切位點(diǎn)

（AGCT）均勻分散在整個(gè)genome中的非重復(fù)序列間在人類(lèi)genome中占1％～3％Alu序列顯然是一個(gè)編碼7SLRNA的基因衍生來(lái)的7SLRNA---一種信號(hào)識(shí)別顆粒的組分當(dāng)前第63頁(yè)\共有96頁(yè)\編于星期五\1點(diǎn)b、有編碼基因產(chǎn)物的rDNAtDNAHistonegenecluster往往以基因家族的形式組織3、

低重復(fù)序列(lowrepetitivesequence2~100copies

)

多為結(jié)構(gòu)基因(蛋白質(zhì)基因)低等真核生物10-20%高等植物80%repetitivesequence高等動(dòng)物50%

3、

單拷貝序列(singlecopysequence,1-3copies)

當(dāng)前第64頁(yè)\共有96頁(yè)\編于星期五\1點(diǎn)大部分結(jié)構(gòu)基因位于非重復(fù)的DNA序列內(nèi)當(dāng)前第65頁(yè)\共有96頁(yè)\編于星期五\1點(diǎn)三、基因簇與基因家族（Genecluster、Genefamily）

基因家族（Genefamily）:真核生物的基因組中許多來(lái)源相同，結(jié)構(gòu)相似、功能相關(guān)的一組基因①簡(jiǎn)單多基因家族：5SrRNA基因家族復(fù)雜多基因家族：各個(gè)成員并不都是相同的a、五個(gè)組蛋白基因(果蠅、海膽等的)b、rRNA、tRNA基因家族往往以串聯(lián)重復(fù)基因簇的形式出現(xiàn)目前可分為三類(lèi)：當(dāng)前第66頁(yè)\共有96頁(yè)\編于星期五\1點(diǎn)串聯(lián)重復(fù)基因簇的特點(diǎn)：各成員之間有高度的序列一致性拷貝數(shù)高幾十～幾百非轉(zhuǎn)錄的間隔區(qū)短而一致正好滿(mǎn)足組蛋白基因、rRNA基因和tRNA的基因產(chǎn)物被細(xì)胞大量需要基因簇（genecluster）：基因家族的各成員緊密成簇，排列成大段的串聯(lián)重復(fù)單位，定位于染色體的特殊區(qū)域③由發(fā)育階段控制的多基因家族：人類(lèi)珠蛋白的基因家族當(dāng)前第67頁(yè)\共有96頁(yè)\編于星期五\1點(diǎn)a、組蛋白基因家族（Histonegenefamily）H1H4H2BH3H2A一個(gè)重復(fù)單位(基因簇genecluster)的組織情況組織方式因不同生物而異：基因次序、轉(zhuǎn)錄方向、間隔區(qū)的長(zhǎng)短、重復(fù)頻率不轉(zhuǎn)錄間隔區(qū)參見(jiàn)P359頁(yè)圖12－20不算是典型的串聯(lián)重復(fù)基因簇(有些以散在形式出現(xiàn))海膽組蛋白基因表達(dá)特點(diǎn)：①?zèng)]有內(nèi)元②沒(méi)有多聚A尾巴P359頁(yè)當(dāng)前第68頁(yè)\共有96頁(yè)\編于星期五\1點(diǎn)b、rRNA基因家族（rDNAgenefamily）海膽450copies煙草750copies果蠅100copiesT18sT5.8sT28s

NT

18sT5.8sT45s41s20s32s28s5.8s18s重復(fù)單位的組織一個(gè)重復(fù)單位內(nèi)的轉(zhuǎn)錄的間隔區(qū)（內(nèi)元）重復(fù)單位之間的不轉(zhuǎn)錄間隔區(qū)當(dāng)前第69頁(yè)\共有96頁(yè)\編于星期五\1點(diǎn)c、tRNA基因tRNA約長(zhǎng)70～80bp，其基因約長(zhǎng)140bp(內(nèi)元)串聯(lián)重復(fù)排列，但各重復(fù)單位內(nèi)的各tRNA基因可以不同c、5SrRNA基因簡(jiǎn)單多基因家族成簇排列、102～103、104拷貝1233不轉(zhuǎn)錄的間隔區(qū)15SrRNA2假基因重復(fù)單位間由重度重復(fù)序列隔開(kāi)當(dāng)前第70頁(yè)\共有96頁(yè)\編于星期五\1點(diǎn)

假基因（Pseudogenes

）：與正?；蚪Y(jié)構(gòu)相似，但沒(méi)有正常功能的DNA序列P363頁(yè)d、由發(fā)育階段控制的多基因家族人類(lèi)珠蛋白基因家族－－－典型的血紅蛋白在基因組中可形成穩(wěn)定的無(wú)活性的拷貝珠蛋白血紅素α2β2

不同的亞基由各自的基因編碼當(dāng)前第71頁(yè)\共有96頁(yè)\編于星期五\1點(diǎn)?發(fā)育過(guò)程中的珠蛋白（血紅蛋白）的亞基組成兩種亞基的編碼基因分別形成兩個(gè)不同的基因簇,并存在于不同的染色體上每個(gè)基因簇中的基因按其在發(fā)育過(guò)程中的表達(dá)次序從5’→3’排列在編碼鏈上(其中包括有功能的基因和假基因)α2γ22%97%1%

α-樣亞基

β-樣亞基當(dāng)前第72頁(yè)\共有96頁(yè)\編于星期五\1點(diǎn)Eachofthea-likeandb-likeglobingenefamiliesisorganizedintoasingleclusterthatincludesfunctionalgenesandpseudogenes.當(dāng)前第73頁(yè)\共有96頁(yè)\編于星期五\1點(diǎn)四、割裂基因（splittinggene）不連續(xù)基因（discontinuousgene）、

斷裂基因（interruptedgene）概念：編碼某一RNA的基因中有些序列并不出現(xiàn)在成熟的RNA序列中，成熟RNA的序列在基因中被其他的序列隔開(kāi)P360頁(yè)的表述有一定的片面性1、割裂基因的發(fā)現(xiàn)?通過(guò)成熟mRNA（或cDNA）與編碼基因的DNA雜交試驗(yàn)而發(fā)現(xiàn)當(dāng)前第74頁(yè)\共有96頁(yè)\編于星期五\1點(diǎn)7introns8exonsR－環(huán)雞的卵清蛋白基因DNA與其mRNA雜交圖當(dāng)前第75頁(yè)\共有96頁(yè)\編于星期五\1點(diǎn)1978Gilbert真核生物基因的新概念

Exon(外顯子、外元)DNA與成熟RNA間的對(duì)應(yīng)區(qū)域氨基酸的編碼區(qū)（aminoacidcodingregion）非間隔區(qū)（unspacer）

isanysegmentofaninterruptedgenethatisrepresentedinthematureRNAproduct原初轉(zhuǎn)錄物中通過(guò)RNA拼接反應(yīng)而保留于成熟RNA中的序列或基因中與成熟RNA序列相對(duì)應(yīng)的DNA序列當(dāng)前第76頁(yè)\共有96頁(yè)\編于星期五\1點(diǎn)Intron(內(nèi)含子、內(nèi)元)isasegmentofDNAthatistranscribed,butremovedfromwithinthetranscriptbysplicingtogetherthesequences(exons)oneithersideofit.DNA與成熟RNA間的非對(duì)應(yīng)區(qū)域氨基酸的非編碼區(qū)（uncodingregion）間隔區(qū)（spacer）但被轉(zhuǎn)錄原初轉(zhuǎn)錄物中通過(guò)RNA拼接反應(yīng)而被去除的RNA序列或基因中與這種RNA序列相對(duì)應(yīng)的DNA序列R－環(huán)（R-loop）：mRNA與編碼單鏈DNA雜交時(shí)，不互補(bǔ)的intron部分形成的環(huán)當(dāng)前第77頁(yè)\共有96頁(yè)\編于星期五\1點(diǎn)割裂基因前體mRNAIntrons去除Exons連接當(dāng)前第78頁(yè)\共有96頁(yè)\編于星期五\1點(diǎn)PrecursormRNA(pre-mRNA)HeterogeneousnuclearRNA(HnRNA)真核生物基因的轉(zhuǎn)錄物又稱(chēng)為所以－－真核生物基因又稱(chēng)為SplittinggeneInterruptedgene間隔基因，斷裂基因前體mRNA,核內(nèi)不均一RNA由于真核生物的絕大多數(shù)結(jié)構(gòu)基因都含有內(nèi)元當(dāng)前第79頁(yè)\共有96頁(yè)\編于星期五\1點(diǎn)2、

SplittingGene的普遍性a)真核生物（Eukaryots）中絕大部分結(jié)構(gòu)基因

tDNA,rDNA

mtDNA,cpDNAb)原核生物（Prokaryots）中SV40大T抗原gene小t抗原gene1984Dr.ChuT4phage的胸苷合成酶gene1017dNtintronSplittinggene并非真核生物所特有當(dāng)前第80頁(yè)\共有96頁(yè)\編于星期五\1點(diǎn)酵母Maturase合成受Cyt.bintronII的自動(dòng)控制maturase過(guò)剩利用intronII編碼成熟酶maturase減少提前剪切intronII3、

Splittinggene概念的相對(duì)性a)

Intron并非“含而不露”Yeast細(xì)胞色素b基因IntronII編碼成熟酶當(dāng)前第81頁(yè)\共有96頁(yè)\編于星期五\1點(diǎn)c)

并非真核生物所有的結(jié)構(gòu)基因均為splittinggene

不是splittinggeneb)

Exon并非“表里如一”人類(lèi)尿激酶原基因ExonI不編碼氨基酸序列Histonegenefamily干擾素Yeast中多數(shù)基因（ADH…）(果蠅

ADH乙醇脫氫酶

基因?yàn)殚g隔基因)4、Splittinggene存在的生物學(xué)意義（內(nèi)元的意義）五、細(xì)胞器基因P367～375頁(yè)自學(xué)當(dāng)前第82頁(yè)\共有96頁(yè)\編于星期五\1點(diǎn)名詞解釋基因組C-值C－值矛盾基因家族基因簇割裂基因Intron內(nèi)元Exon外元R－環(huán)持家基因奢侈基因衛(wèi)星DNA簡(jiǎn)答題1、何為C值矛盾，其表現(xiàn)在哪些方面。2、E.coli的基因結(jié)構(gòu)有何特點(diǎn)？3、真核生物復(fù)性動(dòng)力學(xué)的復(fù)雜性計(jì)算、重復(fù)頻率計(jì)算。（如何根據(jù)復(fù)性動(dòng)力學(xué)曲線判斷真核生物各種序列類(lèi)型及其復(fù)雜性）4、以E.coli、ΦX174噬菌體為例說(shuō)明原核生物基因組織的特點(diǎn)。5、說(shuō)出真核生物染色體結(jié)構(gòu)中染色質(zhì)絲的逐級(jí)組裝過(guò)程。6、真核、原核生物的結(jié)構(gòu)基因的主要組織特點(diǎn)。當(dāng)前第83頁(yè)\共有96頁(yè)\編于星期五\1點(diǎn)1、假定人類(lèi)單個(gè)細(xì)胞總DNA為6×109核酸對(duì)，以B-構(gòu)型存在。請(qǐng)問(wèn)人類(lèi)單個(gè)細(xì)胞DNA總長(zhǎng)度為多少？它們又是如何被組裝在直徑相對(duì)來(lái)說(shuō)極其微小的細(xì)胞核內(nèi)？（人類(lèi)46條染色體）

2、從四種不同生物分離的核酸中各種堿基的比率（％）如下ATUGC1171733330.51.02291922300.971.03241624560.661.54342.11.0A＋T（或A＋U）G＋CA＋GC＋T（或C＋U）（1）對(duì)于每個(gè)物種，回答以下問(wèn)題a、核酸是DNA還是RNA？b、是雙鏈還是單鏈？（2）填充物種四中缺少的堿基百分比當(dāng)前第84頁(yè)\共有96頁(yè)\編于星期五\1點(diǎn)本章內(nèi)容結(jié)束!當(dāng)前第85頁(yè)\共有96頁(yè)\編于星期五\1點(diǎn)EuchromatinCpGmethylation(甲基化):

CpGisland

(CpG島)MethylationofC-5inthecytosinebaseof5’-CG-3’Occursinmammaliancells