真核生物基因結(jié)構(gòu)

第二節(jié)、真核生物基因結(jié)構(gòu)及功能一、基因的概念基因的概念隨著分子遺傳學(xué)、分子生物學(xué)、生物化學(xué)領(lǐng)域的進(jìn)展而不斷完善。從遺傳學(xué)角度看：基因是生物的遺傳物質(zhì)，是遺傳的基本單位----突變單位、重組單位和功能單位。從分子生物學(xué)角度看：基因是負(fù)載著特定遺傳信息的DNA分子片段，在一定條件下能夠表達(dá)這種遺傳信息，執(zhí)行特定的生理功能。1編輯ppt一）基因的一般特性從分子水平看，基因有以下基本特性：1、Gene自我復(fù)制------半保留復(fù)制2、基因決定性狀：ProteinGene→mRNA→enzyme淘汰3、Gene突變生物進(jìn)化保留遺傳病2編輯ppt二）Gene類別依其功能分為：1、結(jié)構(gòu)Gene---編碼蛋白和酶分子結(jié)構(gòu)；2、調(diào)控Gene---調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)基因表達(dá)；3、轉(zhuǎn)錄而不翻譯的Gene：rDNAGene→rRNA→核仁形成區(qū)，核糖體組成。tRNAGene→tRNA→轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸。3編輯ppt三）原核與真核生物基因比較原核生物Gene：無核膜，散在細(xì)胞質(zhì)。一般只有一個(gè)染色體，即一個(gè)DNA或RNA分子，Gene是連續(xù)的。大多數(shù)是雙鏈環(huán)狀，少數(shù)為單鏈、線狀；如：大腸桿菌，雙鏈環(huán)狀DNA分子，3000~4000個(gè)基因，4.2x106bp,已經(jīng)定位900多個(gè)基因真核生物Gene：有核膜，在核中和C質(zhì)的線粒體中。Gene結(jié)構(gòu)復(fù)雜，斷裂基因，3～4萬個(gè)Gene；Gene大小差別很大。β珠蛋白基因（1700bp）=3個(gè)外顯子+2個(gè)內(nèi)含子。DMD基因（2300kb）79個(gè)外顯子，78個(gè)內(nèi)含子。（迄今認(rèn)識的最大的基因）4編輯ppt二、真核生物基因結(jié)構(gòu)

真核生物的結(jié)構(gòu)基因的DNA序列由編碼序列和非編碼序列兩部分組成，編碼序列是不連續(xù)的，被非編碼序列分割開來，稱為斷裂基因（splitgene）。1、外顯子和內(nèi)含子2、側(cè)翼序列與調(diào)控序列2.1啟動(dòng)子2.2增強(qiáng)子2.3終止子5編輯ppt1、外顯子和內(nèi)含子在結(jié)構(gòu)基因中，編碼序列稱為外顯子(exon)，表達(dá)多肽鏈部分。非編碼序列稱為內(nèi)含子(Intron)，又稱插入序列。β珠蛋白基因（1700bp）=3個(gè)外顯子+2個(gè)內(nèi)含子。DMD基因（2300kb）=79個(gè)外顯子+78個(gè)內(nèi)含子。（迄今認(rèn)識的最大的基因）6編輯ppt外顯子和內(nèi)含子真核生物內(nèi)含子和外顯子不是完全固定不變的，有時(shí)同一DNA鏈上的某一段DNA序列，當(dāng)它作為編碼某一多肽鏈的基因時(shí)是外顯子，而作為編碼另一多肽鏈時(shí)，則是內(nèi)含子。這樣，同一基因卻可以轉(zhuǎn)錄兩種或兩種以上的mRNA。真核生物某些結(jié)構(gòu)Gene沒有內(nèi)含子，如組蛋白Gene，干擾素Gene等。它們多以基因簇形式存在，大多數(shù)的酵母結(jié)構(gòu)Gene也沒有內(nèi)含子。7編輯ppt5`GT——AG3`法則在每個(gè)外顯子和內(nèi)含子的接頭區(qū)都是一段高度保守的共有序列，內(nèi)含子的5`端是GT，3端是AG，這種接頭方式稱為GT-AG法則，普遍存在于真核生物中，是RNA剪接的識別信號，轉(zhuǎn)錄后的前體RAN中的內(nèi)含子剪接位點(diǎn)。8編輯ppt2、側(cè)翼序列與調(diào)控序列每個(gè)結(jié)構(gòu)基因的第一個(gè)和最后一個(gè)外顯子的外側(cè)，都有一段不被轉(zhuǎn)錄的非編碼區(qū)，稱為側(cè)翼序列（Flankingsequence）。它是基因的調(diào)控序列，對基因的有效表達(dá)起調(diào)控作用，包括：啟動(dòng)子、增強(qiáng)子、終止子等。9編輯ppt2.1啟動(dòng)子

啟動(dòng)子（Promoter）是一段特定的核苷酸序列，位于Gene轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)上游的100bp范圍內(nèi)，是RNA聚合酶的結(jié)合部位，能促進(jìn)轉(zhuǎn)錄過程。Promoter決定DNA中的轉(zhuǎn)錄鏈。TATA框（TATABox）是一段高度保守序列，7個(gè)bp，TATAA/TAA/T，位于轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)上游25～30bp（-30～50）。TATA框與轉(zhuǎn)錄因子TFII結(jié)合，再與RNA聚合酶II形成復(fù)合物，從而準(zhǔn)確地識別轉(zhuǎn)錄起始位置，對轉(zhuǎn)錄水平有定量效應(yīng)。10編輯pptCAAT框（CAATBox）:是一段保守序列，9bp,GGGC/TCAATAC,位于轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)上游-70～-80bp,轉(zhuǎn)錄因子CTF識別位點(diǎn)并與之結(jié)合，激活轉(zhuǎn)錄。GC框（GCBox）:順序?yàn)镚GCGGG,有兩個(gè)拷貝，位于CAATBox兩側(cè)，與轉(zhuǎn)錄因子SP1結(jié)合。（SP1有鋅指區(qū)可以與DNA結(jié)合，在N端有激活轉(zhuǎn)錄的作用）GC框有激活轉(zhuǎn)錄的功能。11編輯ppt2.2增強(qiáng)子增強(qiáng)子（Enhancer）包括啟動(dòng)子上游或下游的一段DNA序列，可以增強(qiáng)啟動(dòng)子發(fā)動(dòng)轉(zhuǎn)錄，提高轉(zhuǎn)錄效率。特點(diǎn)：在任意位置都有效無方向性有組織特異性例如：Beta珠蛋白Gene增強(qiáng)子是由串聯(lián)重復(fù)的兩個(gè)72bp長的相同序列組成，位于轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)上游-1400bp或下游3300bp處，均可增強(qiáng)轉(zhuǎn)錄效率（活性）200倍。增強(qiáng)子在轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)的上下游一定范圍內(nèi)增強(qiáng)轉(zhuǎn)錄效率。作用可以是5’～3’，也可以是3’～5’方向。12編輯ppt2.3終止子終止子（Terminator）由一段回文序列以及特定的序列（PolyA）5’--AATAAA--3’組成。回文序列為轉(zhuǎn)錄終止號。PolyA為附加信號。終止子為反向重復(fù)序列，是RNA聚合酶停止工作的信號，反向重復(fù)序列轉(zhuǎn)錄后，可以形成發(fā)夾式結(jié)構(gòu)，并且形成一串U。發(fā)夾式結(jié)構(gòu)阻礙了RNA聚合酶的移動(dòng)。一串U的U與DNA模板中的A的結(jié)合不穩(wěn)定，從模板上脫落下來