第3章基因組的結(jié)構(gòu)和功能基因

1、第3章基因組的結(jié)構(gòu)和功能基因基因組（gencme） 細(xì)胞或生物中，一套完整單倍體遺傳物質(zhì)的總和稱為基因組。 人類基因組包含22條染色體和X、Y兩條性染色體上的全部遺傳物質(zhì)（核基因組）以及胞漿線粒體上的遺傳物質(zhì)（線粒體基因組）。 不同生物基因組結(jié)構(gòu)與組織形式上有巨大差別，病毒基因組結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，所含結(jié)構(gòu)基因很少；原核生物基因組所含基因數(shù)量較多，且有了較為完善的表達(dá)調(diào)控體系；真核生物基因組所含基因數(shù)量巨大，表達(dá)調(diào)節(jié)系統(tǒng)也更為精確。第一節(jié) 病毒基因組 病毒是最簡(jiǎn)單的生命形式，病毒是不能單獨(dú)繁殖的生物體，它是一類只能在宿主細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行復(fù)制的最小微生物。遺傳信息的延續(xù)構(gòu)成了其生命的主要內(nèi)容。病毒基因組的主要功

2、能就是保證基因組的復(fù)制及其向子代傳遞，整套的基因組所編碼的蛋白質(zhì)都是與基因復(fù)制、病毒顆粒包裝以及病毒向其它宿主細(xì)胞傳遞密切相關(guān)的。 完整的病毒顆粒具有蛋白質(zhì)外殼，以保護(hù)病毒核酸不受核酸酶的破壞，并能識(shí)別和侵襲特定的宿主。（一）病毒基因組可以由DNA組成，也可以是RNA組成，但每一種病毒顆粒只有一種核酸組成。 乳頭瘤病毒、乙肝病毒 雙鏈環(huán)狀DNA 腺病毒、皰疹病毒 雙鏈線狀DNA 脊灰病毒 單鏈RNA 呼腸孤病毒 雙鏈RNA病毒基因組結(jié)構(gòu)功能特點(diǎn)RNA病毒基因組分為以下幾種類型復(fù)制負(fù)鏈RNA復(fù)制正鏈RNA正鏈RNA1、單股正鏈RNA病毒基因組：SARS冠狀病毒；HIV病毒、白血病病毒、肉瘤病毒正

3、鏈RNA逆轉(zhuǎn)錄酶雙鏈cDNA插入宿主細(xì)胞基因組成為前病毒轉(zhuǎn)錄出正鏈RNA2、單股負(fù)鏈RNA病毒基因組：濾泡性口腔炎病毒、流感病毒、副流感病毒等負(fù)鏈RNA正鏈RNA復(fù)制負(fù)鏈RNA3、雙鏈RNA病毒基因組：輪狀病毒、呼腸孤病毒DNA病毒基因組分為以下幾種類型DNA病毒基因組也有單、雙鏈和正、負(fù)股之分。由于單鏈DNA在轉(zhuǎn)錄之前都要合成互補(bǔ)DNA，因此正股、負(fù)股DNA區(qū)別 沒有真正的顯示出來(lái)。DNA病毒基因組可以有環(huán)狀（乳頭瘤病毒）和線性（腺病毒）之分（二）、病毒與細(xì)菌或真核生物相比，基因組小、基因數(shù)少，所含遺傳信息也相應(yīng)少。同時(shí)病毒基因組之間差別大。（三）、病毒基因組有重疊基因存在。 一段序列可編碼

4、2種或2種以上蛋白質(zhì)，基因重疊雖然共用同一段核酸序列，但轉(zhuǎn)錄成的mRNA鏈的閱讀框不同。（四）、基因有連續(xù)和間斷的。 噬菌體的基因是連續(xù)的，基因中無(wú)內(nèi)含子。但感染真核細(xì)胞的病毒基因是不連續(xù)的，有內(nèi)含子。（五）、病毒基因組的大部分是用來(lái)編碼蛋白質(zhì)的(90%)，只有一小部分不被翻譯。 （六）、相關(guān)基因叢集 病毒基因組DNA序列中功能相關(guān)的編碼蛋白質(zhì)基因或rRNA基因常集中在基因組的一個(gè)或幾個(gè)特定部位形成一個(gè)功能單位或轉(zhuǎn)錄單元，它們可被一起轉(zhuǎn)錄成多順反子，然后加工成各種。（七）、除反轉(zhuǎn)錄病毒基因組有兩個(gè)拷貝外，其它病毒基因組都是單倍體。第二節(jié) 原核生物基因組 原核生物的生命活動(dòng)不僅僅是簡(jiǎn)單的復(fù)制基因

5、組，還有復(fù)雜的代謝活動(dòng)，即利用外界環(huán)境中的營(yíng)養(yǎng)成分，獲取自身所需的能量，合成自身生長(zhǎng)所需的材料。 原核生物需要根據(jù)外界環(huán)境的變化，調(diào)節(jié)自身的酶系統(tǒng)的組成及功能，利用不同的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，調(diào)整細(xì)胞內(nèi)一些蛋白質(zhì)的數(shù)量，應(yīng)付環(huán)境的變化。因此原核生物基因組的結(jié)構(gòu)基因數(shù)量和功能的類型遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于病毒基因組。1.基因組通常僅由一條環(huán)狀雙鏈DNA分子組成。 其DNA是與蛋白質(zhì)結(jié)合，但并不形成染色體結(jié)構(gòu)，只是習(xí)慣上將之稱為染色體。細(xì)菌染色體DNA在胞內(nèi)形成一個(gè)致密區(qū)域，即類核（nucleoid），類核無(wú)核膜將之與胞漿分開。2.功能相關(guān)的幾個(gè)結(jié)構(gòu)基因往往串聯(lián)排列在一起組成操縱子結(jié)構(gòu)，受上游共同的調(diào)控區(qū)控制。3.原核生物基

6、因組中基因密度非常高,結(jié)構(gòu)基因是連續(xù)的多為單一拷貝。 一、原核生物基因組結(jié)構(gòu)與功能的特點(diǎn)4.結(jié)構(gòu)基因無(wú)重疊現(xiàn)象，基因組中任何一段DNA不會(huì)用于編碼2種蛋白質(zhì)。5.在原核生物基因組中含有編碼同工酶的基因。6.在不同原核生物基因組中GC含量變化很大。7、在原核生物基因組的非編碼區(qū)內(nèi)主要是一些調(diào)控序列。 復(fù)制起始區(qū)、復(fù)制終止區(qū)、轉(zhuǎn)錄啟動(dòng)區(qū)和終止區(qū)等。這些區(qū)域往往具有特殊的序列，并且含有反向重復(fù)序列。8、細(xì)菌基因組中的可移動(dòng)成分能產(chǎn)生轉(zhuǎn)座現(xiàn)象。9、除細(xì)菌染色體外，還有能自主復(fù)制的雙鏈環(huán)狀DNA分子，稱為質(zhì)粒。二.轉(zhuǎn)位因子 轉(zhuǎn)位因子（transposable element） 即可移動(dòng)的基因成分（可移動(dòng)

7、基因，movable gene mob），是指能夠在一個(gè)DNA分子內(nèi)部或兩上DNA分子之間移動(dòng)的DNA片段。在細(xì)菌中指在質(zhì)粒和染色體之間或在質(zhì)粒和質(zhì)粒之間移動(dòng)的DNA片段（文獻(xiàn)上有時(shí)形象地稱其為是跳躍基因，jumping gene）。轉(zhuǎn)位也是DNA重組的一種形式。 移動(dòng)基因最早由美國(guó)冷泉港實(shí)驗(yàn)室（cold spring Harbor Laboratory）的女科學(xué)家B.MClintock于上個(gè)世紀(jì)40年代晚期在玉米中首次發(fā)現(xiàn)的。60年代，為J.A.Shapirc研究大腸桿菌高效突變實(shí)驗(yàn)證實(shí)。1983年榮獲諾貝爾生物學(xué)醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。 細(xì)菌的轉(zhuǎn)位因子包括插入序列，轉(zhuǎn)座子及可轉(zhuǎn)座的噬菌體。 1.插入序列（

8、insertion sequence,IS） 插入序列是一類較小的沒有表型效應(yīng)的轉(zhuǎn)位因子，長(zhǎng)度為700-2000BP，其組成除帶有一個(gè)與轉(zhuǎn)座作用有關(guān)的轉(zhuǎn)位酶基因外，在其兩側(cè)有反向重復(fù)序列及靶位點(diǎn)。同時(shí)IS的轉(zhuǎn)位頻率為10-7/拷貝，即在一個(gè)傳代的107細(xì)菌中有一次插入。插入方向可以正向，也可以反向。 TSTranspcsase geneTSIRIRtarget site （TS）靶位點(diǎn)Transposase gene 轉(zhuǎn)位酶基因inverted repeated （IR）反向重復(fù)順序IS的示意圖（一）轉(zhuǎn)位因子的種類及特征 Tn是一類較大的可移動(dòng)成分，長(zhǎng)度在2000-20，000bp，除有關(guān)轉(zhuǎn)座

9、基因外，至少還含有一個(gè)以上與轉(zhuǎn)座無(wú)關(guān)，但決定宿主菌遺傳性狀的基因。如抗藥基因等。Tn是在研究抗藥基因中發(fā)現(xiàn)的，由此知道抗藥基因可在質(zhì)粒之間，質(zhì)粒與染色體之間或質(zhì)粒與可轉(zhuǎn)座的噬菌體之間來(lái)回移動(dòng)，Tn的轉(zhuǎn)位原理和Is基本相同，轉(zhuǎn)位頻率為10-3至10-6/拷貝之間。 2.轉(zhuǎn)座子（transposon,Tn）3.可轉(zhuǎn)座的噬菌體（transposable phage）(1)包括Mu和D108兩種噬菌體，是一類溫和噬菌體。(2)感染細(xì)菌后，可以整合到細(xì)菌染色體中，插入位點(diǎn)是隨機(jī)的（而入phage插入位點(diǎn)是專一的），可以插到結(jié)構(gòu)基因內(nèi)部，引起突變，Mu即Mutator(突變子)因此得名。(3) 插入時(shí)，一

10、個(gè)拷貝留在原位，新合成的拷貝插入新的部位。(4)和IS，Tn相比，Mu末端不含IR，這是可轉(zhuǎn)座成分的一個(gè)例外。(二)轉(zhuǎn)位作用的機(jī)理 轉(zhuǎn)位作用可以分為和。通常帶有內(nèi)解離區(qū)（res位點(diǎn)）的轉(zhuǎn)座因子以復(fù)制轉(zhuǎn)座為主，而無(wú)解離區(qū)的以簡(jiǎn)單轉(zhuǎn)座為主。簡(jiǎn)單轉(zhuǎn)痤（單純轉(zhuǎn)座）復(fù)制性轉(zhuǎn)座1.復(fù)制性轉(zhuǎn)位機(jī)理： 轉(zhuǎn)座因子在其自身tnpA基因編碼的轉(zhuǎn)座酶作用下，首先在轉(zhuǎn)座成分雙鏈的相反極性端同時(shí)出現(xiàn)單鏈切口。與此同時(shí)，一種DNA內(nèi)切酶在靶點(diǎn)序列兩側(cè)各一條單鏈上造成一切口。隨后，供體上轉(zhuǎn)座因子的游離端與靶位點(diǎn)DNA上錯(cuò)開切割的突出端分別連接，在宿主細(xì)菌DNA聚合酶的作用下，以任意一條鏈為模板進(jìn)行復(fù)制，新的轉(zhuǎn)座成分通過半保留

11、復(fù)制完成，形成“共整合體”，此“共整合體”是以轉(zhuǎn)座成分正向重復(fù)序列相連接。最后，由轉(zhuǎn)座因子tnpR基因編碼的解離酶作用于共整合體中的轉(zhuǎn)座因子的內(nèi)解離區(qū)，使共整合體發(fā)生解離，產(chǎn)生各含一個(gè)供體DNA分子和受體DNA分子。2、簡(jiǎn)單轉(zhuǎn)座機(jī)制 簡(jiǎn)單轉(zhuǎn)座時(shí)，轉(zhuǎn)位酶將供體DNA的轉(zhuǎn)座因子兩側(cè)各切斷一條單鏈并與靶序列的2個(gè)游離末端連接，隨后并沒有復(fù)制過程，而是由轉(zhuǎn)位酶將供體DNA轉(zhuǎn)座因子的另一段也切斷，因此在供體DNA留下一個(gè)致死性缺口。（三）轉(zhuǎn)座作用的遺傳學(xué)效應(yīng)1、轉(zhuǎn)座引起插入突變 當(dāng)插入序列或轉(zhuǎn)座子插入某個(gè)基因的操縱序列前時(shí)，可引起操縱子后的結(jié)構(gòu)基因表達(dá)失活。2、轉(zhuǎn)座可產(chǎn)生新基因 如果轉(zhuǎn)座子上帶有某些抗藥

12、性基因，它一方面會(huì)造成靶位點(diǎn)DNA突變，同時(shí)會(huì)使該位點(diǎn)產(chǎn)生抗藥性。3、轉(zhuǎn)座可出現(xiàn)染色體畸變發(fā)生 當(dāng)轉(zhuǎn)座發(fā)生在宿主DNA原有位點(diǎn)時(shí)，往往導(dǎo)致轉(zhuǎn)座子兩個(gè)拷貝之間的同源重組，引起DNA的缺失或倒位。4、轉(zhuǎn)座可以引起生物進(jìn)化 由于轉(zhuǎn)座作用，使一些原來(lái)在染色體上相距甚遠(yuǎn)的基因組合到一起，構(gòu)建成一個(gè)操縱子或表達(dá)單元，也可能產(chǎn)生上些具有新的生物學(xué)功能的基因和新的蛋白質(zhì)分子。原核生物-大腸桿菌大腸桿菌是格蘭氏陰性桿菌，生長(zhǎng)、繁殖迅速，培養(yǎng)時(shí)營(yíng)養(yǎng)要求不高。同時(shí)在基因工程中有重要應(yīng)用。大腸桿菌的遺傳物質(zhì)主要是染色體DNA和質(zhì)粒DNA。染色體DNA總長(zhǎng)度為4.6*106堿基對(duì)，約有3500個(gè)基因。細(xì)菌除了在類核中有

13、較大環(huán)狀染色體DNA外，許多細(xì)菌胞質(zhì)中還含有一個(gè)或多個(gè)小的環(huán)狀DNA分子，這些染色體外的遺傳物質(zhì)稱為質(zhì)粒。質(zhì)粒（plasmid）定義 是存在于細(xì)菌染色體外的，具有自主復(fù)制能力的環(huán)狀雙鏈DNA分子。 質(zhì)粒是雙鏈的DNA分子，大小在1200kb之間，和病毒不同，它們沒有衣殼蛋白（裸DNA）。質(zhì)粒分子在宿主細(xì)胞內(nèi)獨(dú)立自主地進(jìn)行復(fù)制，并在細(xì)胞分裂時(shí)恒定地傳給子代細(xì)胞。質(zhì)粒帶有的一些不同于宿主細(xì)胞的遺傳信息，所以質(zhì)粒在細(xì)菌內(nèi)存在會(huì)賦予宿主細(xì)胞一些新的遺傳性狀，例如對(duì)抗生素或重金屬產(chǎn)生抗性。同時(shí)可以根據(jù)宿主表型可識(shí)別質(zhì)粒存在，從而用于篩選和鑒定重組細(xì)菌。（1）質(zhì)粒對(duì)宿主的生存不是必需的，只是“友好”的“借

14、居”宿主細(xì)胞中，既不殺傷細(xì)胞，對(duì)宿主的代謝活動(dòng)也無(wú)影響，宿主離開質(zhì)粒照樣的生存下去。（2）質(zhì)粒離開宿主就無(wú)法生存，只有依賴宿主細(xì)胞的（酶和蛋白質(zhì)）幫助，才能完成自身的復(fù)制（擴(kuò)增）、轉(zhuǎn)錄。（3）質(zhì)粒賦于宿主各種有利的表型（質(zhì)粒編碼蛋白質(zhì)或酶），使宿主獲得生存優(yōu)勢(shì)，與我們基因工程實(shí)驗(yàn)緊密相關(guān)的，如抗生素抗性基因：Ampr ，水解-內(nèi)酰胺環(huán),解除氨芐青霉素毒性,使細(xì)菌抗氨芐青霉素。Tetr ,可阻止四環(huán)素進(jìn)入細(xì)胞,使細(xì)菌抗四環(huán)素。（二）質(zhì)粒與宿主細(xì)胞的關(guān)系（三）質(zhì)粒的基本特性 1.自主復(fù)制 質(zhì)粒的復(fù)制是自主調(diào)節(jié)的，不受染色體復(fù)制調(diào)節(jié)因素的影響。 復(fù)制調(diào)控系統(tǒng)由質(zhì)粒上的復(fù)制起點(diǎn)（ori），質(zhì)粒的rep

15、基因和cop基因組成。 Rep蛋白啟動(dòng)質(zhì)粒的復(fù)制，cop基因本身或其表達(dá)產(chǎn)物可抑制復(fù)制作用，從而控制質(zhì)的拷貝數(shù)。 2.質(zhì)粒的不相容性 具有相同的復(fù)制起始點(diǎn)和分配區(qū)的質(zhì)粒不能共存于同一個(gè)細(xì)胞內(nèi)。 分配系統(tǒng)是使質(zhì)粒在細(xì)菌分裂過程中精確分配到子細(xì)胞中。質(zhì)粒中對(duì)其穩(wěn)定存在至關(guān)重要的區(qū)域稱分配區(qū)。 當(dāng)一個(gè)宿主細(xì)胞內(nèi)的兩個(gè)質(zhì)粒的復(fù)制起始點(diǎn)相同時(shí)，它們共用同一分配系統(tǒng)，彼此之間存在競(jìng)爭(zhēng)。最終會(huì)出現(xiàn)一種質(zhì)粒的丟失。如果兩個(gè)質(zhì)粒的復(fù)制起始點(diǎn)不同，分配系統(tǒng)不一，可以共存。 3.質(zhì)粒的轉(zhuǎn)移性 在自然條件下，在些質(zhì)粒可以通過細(xì)菌接合作用在細(xì)菌、細(xì)胞向傳遞?；蚬こ讨谐Ｓ玫馁|(zhì)粒載體缺乏轉(zhuǎn)移所需的基因（mob基因），不能

16、通過接合作用在細(xì)胞間傳遞，但可采用人工方法轉(zhuǎn)化到細(xì)菌、細(xì)胞中。 1）理論意義 質(zhì)粒能夠復(fù)制、傳遞和表達(dá)遺傳信息，從分子遺傳學(xué)觀點(diǎn)來(lái)看是一種有機(jī)體，是比病毒更原始的生命形式，是生命起源研究的一塊重要基石。 2）實(shí)踐意義 是基因工程的重要載體（vector），能把外源基因（目的基因）送到宿主細(xì)胞中去克隆擴(kuò)增或克隆表達(dá)（見第八章）。 質(zhì)粒是可以改造的，可以剪切、剪接的，基因工程的重要任務(wù)之一就是嚴(yán)格改造質(zhì)粒的同時(shí)，控制質(zhì)粒不傳遞，若一個(gè)致癌質(zhì)?？梢詡鬟f就會(huì)傳的到處都是。 （四）質(zhì)粒研究意義作為基因工程載體的3個(gè)特點(diǎn)： A.都能獨(dú)立自主的復(fù)制； B.都能便利的加以檢測(cè)（抗生素抗性）； C.都能容易引進(jìn)

17、宿主細(xì)胞中去，也易從宿主細(xì)胞中分離純化（提質(zhì)粒）。 質(zhì)粒符合上述3個(gè)條件。 基因工程中主要使用人工構(gòu)建的質(zhì)粒。（五）質(zhì)粒的分類按質(zhì)粒的復(fù)制機(jī)理，分為兩類：1）緊密控制型 2）松弛控制型 (1)拷貝數(shù)少，一般10個(gè)，分子量大； (1)拷貝數(shù)多，10-200個(gè)，分子量??； (2)復(fù)制受限，受細(xì)菌宿主DNA復(fù)制系 (2)復(fù)制不受細(xì)菌DNA復(fù)制系統(tǒng)限制， 統(tǒng)的控制； 當(dāng)宿主蛋白質(zhì)合成受抑制時(shí)（如培養(yǎng) (3) 特點(diǎn)是這類質(zhì)?？梢宰詡鬟f； 中加入氯要素時(shí)），其拷貝數(shù)可猛增至 (4)嚴(yán)謹(jǐn)控制機(jī)理（低拷貝原因），認(rèn) 1000-3000之多，該性質(zhì)對(duì)基因工程技術(shù) 為是該質(zhì)?？梢援a(chǎn)生阻遏蛋白，反饋 十分有利。 抑

18、制自身DNA合成。 3）分子量小，不具備自傳遞能力； 4）基因工程使用松弛型（高拷貝數(shù)） 質(zhì)粒，以獲得列多的基因產(chǎn)物。第三節(jié) 真核生物基因組 真核生物遠(yuǎn)比原核生物復(fù)雜，其基因組的容量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于原核生物基因組，真核基因組結(jié)構(gòu)和功能也更為復(fù)雜。真核生物細(xì)胞具有細(xì)胞核，DNA為線性，與組蛋白、非組蛋白結(jié)合成染色質(zhì)，染色質(zhì)組裝在核內(nèi)，外有核膜包裹，因此基因組的轉(zhuǎn)錄和翻譯不能在同一空間進(jìn)行，轉(zhuǎn)錄在細(xì)胞核、翻譯在胞漿。真核生物除了核基因組外，真核生物還具有線粒體基因組，植物細(xì)胞葉綠體內(nèi)也有遺傳物質(zhì)。一、真核生物基因組結(jié)構(gòu)與功能特點(diǎn)1、每一種真核生物都有一定的染色體數(shù)目，除了配子為單倍體外，體細(xì)胞一般為雙倍體

19、。而原核生物為單倍體。2、真核基因組遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于原核生物基因組，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，基因數(shù)多。具有多個(gè)復(fù)制起始點(diǎn)。3、真核生物基因組DNA與蛋白質(zhì)結(jié)合形成染色體,儲(chǔ)存于核內(nèi)。4、真核生物中含有大量的重復(fù)序列。5、真核生物基因組內(nèi)非編碼序列占90%以上?；蚪M中非編碼序列所占比例是真核生物與細(xì)菌、病毒的重要區(qū)別，且在一定程度上也是生物進(jìn)化的標(biāo)尺。6、真核基因是斷裂基因，即編碼序列被非編碼序列分隔開。二、真核生物基因組的C值矛盾問題？ 同一物種的基因組DNA含量總是恒定的，一個(gè)單倍體基因組中的全部DNA量稱為該物種DNA的C值。 一般來(lái)說，隨著生物的進(jìn)化，生物體的結(jié)構(gòu)與功能越復(fù)雜，基因組DNA也應(yīng)增多，其C值就

20、越大。即C值隨著生物的復(fù)雜性增加而增加。 但真核生物中，這種進(jìn)化的復(fù)雜程度與DNA的C值的大小并不完全一致。 這種形態(tài)學(xué)復(fù)雜程度與C值大小不一致的C值反?，F(xiàn)象稱為C值矛盾 真核生物基因數(shù)目巨大，結(jié)構(gòu)功能復(fù)雜，但這些眾多基因?qū)嶋H上是由數(shù)量有限的原始基因逐步進(jìn)化、發(fā)展而來(lái)，因此許多基因在核苷酸序列或編碼產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)上存在著不同程度的同源性。 基因家族： 是指核苷酸序列或編碼產(chǎn)物具有一定程度同源性的一組基因. 同一基因家族成員可分散在不同的染色體上，也可集中在一條染色體上，而且同一個(gè)基因家族的成員也不不一定都是有功能的，沒有功能的成員稱為假基因。 二、基因家族(gene family)根據(jù)基因家族內(nèi)各

21、成員同源性的程度，基因家族分類: 在真核生物基因組中，有些基因的拷貝數(shù)不只一個(gè)，可以有幾個(gè)、幾十個(gè)或上百個(gè)，這些基因被稱為單純多基因家族（各基因的核苷酸序列相同）如rRNA,tRNA家族和組蛋白基因家族。 tRNA基因: 人類基因約有1300個(gè)tRNA基因，編碼50多種tRNA。每種tRNA可有10-幾百個(gè)基因拷貝。同種tRNA往往串聯(lián)在一起形成基因簇，但基因間有非轉(zhuǎn)錄間隔區(qū)分隔，常常比結(jié)構(gòu)基因長(zhǎng)近10倍。 組蛋白基因家族在染色體上的排列則是另一種形式，5種組蛋白基因串聯(lián)成一個(gè)單元，再由許多單元串聯(lián)成一個(gè)大簇。這種重復(fù)排列與DNA復(fù)制時(shí)需要大量組蛋白有關(guān)。提高了組蛋白合成的效率。1、核酸序列相

22、同2.家族中各基因核苷酸序列高度同源人類生長(zhǎng)激素基因家族 包括人生長(zhǎng)激素（hGh）、人胎盤促乳素（hCS）和催乳素。它們之間的同源性很高，尤其是hGh和hCS之間，蛋白質(zhì)氨基酸序列有85%的同源性，mRNA上序列上有92%的同源性，說明它們是來(lái)自一個(gè)共同祖先基因。3種基因并不都排列在一起，hGh和hcs基因位于第17號(hào)染色體長(zhǎng)臂，催乳素基因位于第6號(hào)染色體。3.家族中各基因編碼的產(chǎn)物蛋白質(zhì)有同源功能區(qū)（但基因的核苷酸序列相似性可能很低）如src癌基因家族 src,abl,fes,fgr,fps,fym,kck,lyn,ros,tkl,yes此家族中各基因的DNA序列沒有明顯的同源性。 但每個(gè)基

23、因產(chǎn)物都含有250個(gè)氨基酸順序的同源蛋白激酶結(jié)構(gòu)域。這個(gè)結(jié)構(gòu)域具有酪氨酸激酶活性。共同參與細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。4.家族各基因編碼的蛋白質(zhì)中具有小段保守基序 這類基因家族中各成員的DNA序列可能并不明顯相關(guān)，而所編碼的產(chǎn)物具有共同的功能特征，存在一小段保守的氨基酸基序。如DEAD box基因家族。DEAD box：Asp-Glu-Ala-Asp.此家族中各基因的DNA序列沒有明顯的同源性，但所有的表達(dá)產(chǎn)物都具有解旋酶的功能，都具有同樣的保守基序（DEAD盒），DEAD是酶活性的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)。5.基因超家族（gene superfamily） 基因超家族 是指一組由多基因家族及單基因家族組成的更大的基因家族

24、。它們的結(jié)構(gòu)有程度不等的同源性，因此它們可能起源于相同的祖先基因，但是它們的功能并不一定相同，這一點(diǎn)正是與多基因家族的差別所在。這些基因在進(jìn)化上也有親緣關(guān)系，但親緣關(guān)系較遠(yuǎn)，故將其稱為基因超家族。如：（1）免疫球蛋白超基因家族 表達(dá)產(chǎn)物都有免疫球蛋白樣的結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)。有2個(gè)微球蛋白、MHCI類抗原的鏈,類抗原的鏈和鏈、CD4、CD8等與免疫有關(guān)的分子。以后又陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了許多免疫系統(tǒng)內(nèi)以及與免疫無(wú)關(guān)的家族成員。假基因（pseudogene) 1.假基因 在多基因家族中某些與正常功能基因在核苷酸序列上相似，但不能轉(zhuǎn)錄或轉(zhuǎn)錄后生成無(wú)功能基因產(chǎn)物的DNA序列，被稱為假基因。 2.假基因常用符號(hào)表示，如1

25、表示與1 相似的假基因. 3.假基因與有功能的基因同源,原來(lái)也可以是有功能的基因,由于發(fā)生缺失(deletion)、倒位(inversion)或點(diǎn)突變（point mutaion）等，成為無(wú)功能的基因，即形成了假基因，哺乳動(dòng)物基因組中的1/4基因?yàn)榧倩?，可能為進(jìn)化的痕跡。 三、真核生物DNA序列的類型 真核生物染色體DNA中存在著許多重復(fù)序列，根據(jù)DNA序列出現(xiàn)頻率的不同，可分為：?jiǎn)慰截愋蛄?、中度重?fù)序列、高度重復(fù)序列。單拷貝序列： 該拷貝序列在基因組中只出現(xiàn)一次或少數(shù)幾次(10)。真核生物的大多數(shù)基因都是單拷貝。中度重復(fù)序列：中度重復(fù)序列基因重復(fù)次數(shù)在數(shù)十次至數(shù)萬(wàn)次（105的DNA序列，這

26、種序列可以集中分布在某一區(qū)域串聯(lián)排列，典型的高度重復(fù)序列有衛(wèi)星DNA和反向重復(fù)序列兩類。 反向重復(fù)順序（inverted repeats,IR）是指兩個(gè)順序相同的拷貝在DNA鏈上呈反向排列。反向重復(fù)順序有兩種形式。 .連續(xù)的反向重復(fù)順序，這種結(jié)構(gòu)又稱回文結(jié)構(gòu)（palindrome) ；.不連續(xù)的反向重復(fù)順序之間含有間隔順序。ATTAGC GCTAAT ATTAGC GGAT GCTAATTAATCG CGATTA TAATCG CCTA CGATTA反向重復(fù)順序占人類基因組5%，可能與復(fù)制、轉(zhuǎn)錄調(diào)控有關(guān)。衛(wèi)星DNA 將基因組DNA切成較小片段（數(shù)百個(gè)堿基對(duì)的片段104），用氯化銫進(jìn)行密度梯度離心時(shí)，真核生物大部分DNA形成一個(gè)主峰(CG含量在30-50%)，有些高度重復(fù)序列的DNA由于堿基組成不同，出現(xiàn)小峰，因小峰在主峰旁似衛(wèi)星而得名。 衛(wèi)星DNA不編碼蛋白質(zhì)或RNA。它在染色體的位置主要位于著絲粒、端粒處。衛(wèi)星DNA分類:1、大衛(wèi)星DNA：也稱為經(jīng)典衛(wèi)星DNA。是在氯化銫密度梯