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\共有96頁\編于星期五\1點第一節(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\共有96頁\編于星期五\1點第一節(jié)生命有機(jī)體當(dāng)前第3頁\共有96頁\編于星期五\1點一、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)－－類核或擬核習(xí)慣上也稱為染色體類核或擬核當(dāng)前第4頁\共有96頁\編于星期五\1點☆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\共有96頁\編于星期五\1點當(dāng)前第6頁\共有96頁\編于星期五\1點☆超分子的亞細(xì)胞生命形式如：病毒（virus寄主為動、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)胞核膜無核膜，故無成形的細(xì)胞核有核膜核仁無有染色質(zhì)只有裸露的DNA，無染色質(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\共有96頁\編于星期五\1點二、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為大約3X109對堿基，編碼3-4萬個蛋白分子細(xì)菌或噬菌體、病毒－－－單個染色體中所含的全部基因（DNA）當(dāng)前第8頁\共有96頁\編于星期五\1點46(23)20(10)當(dāng)前第9頁\共有96頁\編于星期五\1點☆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，稱為C-值【C-valueisthequantityofDNAinthegenome(perhaploidsetofchromosomes).】C是每種生物的一個特征，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\共有96頁\編于星期五\1點動物真菌等細(xì)菌植物陰影部分為一個門內(nèi)C-值的范圍當(dāng)前第11頁\共有96頁\編于星期五\1點☆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

兩棲類與哺乳類之間b、親緣關(guān)系相近的生物C-值相差較大

例1：兩棲類的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\共有96頁\編于星期五\1點之二：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含量過多例：人類與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29X108bp的DNA是大腸桿菌的700多倍

有上百萬個基因？？？此外：根據(jù)不同細(xì)胞中的mRNA數(shù)目來估算表達(dá)基因的方法，

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

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\共有96頁\編于星期五\1點第二節(jié)原核生物染色體和基因當(dāng)前第15頁\共有96頁\編于星期五\1點一、大腸桿菌（EscherichiacoliE.coli

）1、大腸桿菌在實際工作中的重要性1885TheodorEscherich(德國)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\共有96頁\編于星期五\1點b、生長迅速，要求營養(yǎng)物質(zhì)簡單，能進(jìn)行很多生理生化過程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，使病毒的本性即病毒擴(kuò)增的深入研究成為可能a、在實驗室中容易操作當(dāng)前第17頁\共有96頁\編于星期五\1點?類核中，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，總長度為1100～1400μm，1400個基因都已定位（1）染色體DNA對數(shù)生長期的E.coli（2～4個類核）－－豐富的基因組DNA2、大腸桿菌的遺傳物質(zhì)當(dāng)前第18頁\共有96頁\編于星期五\1點當(dāng)前第19頁\共有96頁\編于星期五\1點?E.coli的基因結(jié)構(gòu)的特點a、功能相關(guān)的幾個結(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、啟動子（promoter）、操作子（operator）,在基因轉(zhuǎn)錄時協(xié)同動作iOperonRegulatoryGenepozyaDNAm-RNAβ

-GalactosidasePermeaseTransacetylaseProtein當(dāng)前第20頁\共有96頁\編于星期五\1點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rrn（其中六個分布在E.coliDNA的雙向復(fù)制起點附近）c、蛋白質(zhì)基因通常以單拷貝的形式存在當(dāng)前第21頁\共有96頁\編于星期五\1點（2）質(zhì)粒DNA（plasmidDNA）細(xì)菌中另一類遺傳物質(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、真菌以及一些動植物細(xì)胞中，在細(xì)菌細(xì)胞中最多。

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

多種限制性內(nèi)切酶（restrictionendonuclease）只在特異順序堿基的位點上（迴文序列）與DNA結(jié)合，并沿固定的位點切割如：E.coli的EcoRⅠ的識別序列5‘…..G--A--A--T--T--C……3’3’…..C--T--T--A--A--G…….5’限制性內(nèi)切酶－－－最基本的工具酶，在DNA測序、片段分離、克隆DNA的環(huán)節(jié)都要用到當(dāng)前第24頁\共有96頁\編于星期五\1點二、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個核苷酸（FrederickSanger于1977分析測定，為此榮獲第二次諾貝爾獎）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個蛋白質(zhì)基因，只轉(zhuǎn)錄成三個mRNA當(dāng)前第25頁\共有96頁\編于星期五\1點重迭基因有以下幾種情況：

*一個基因完全在另一個基因內(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\共有96頁\編于星期五\1點*部分重疊K和C*兩個基因共用少數(shù)堿基對

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

互補，DNA連接酶連接）b、帶有切刻的環(huán)狀分子（開環(huán)的粘性末端互補后未連接的）當(dāng)前第28頁\共有96頁\編于星期五\1點*其基因均是按功能相近的聚集成簇的（兩個正調(diào)節(jié)基因N和Q除外）*存在形式在寄主體內(nèi)有溶源生長周期（原噬菌體）和溶菌生長周期兩種生活途徑當(dāng)前第29頁\共有96頁\編于星期五\1點上節(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

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\共有96頁\編于星期五\1點第三節(jié)真核生物的染色體當(dāng)前第31頁\共有96頁\編于星期五\1點一、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\共有96頁\編于星期五\1點CellcycleInterphase間期:G1+S+G2Mphase(mitosis有絲分裂):當(dāng)前第33頁\共有96頁\編于星期五\1點二、組蛋白（Histone）與Euk.的DNA結(jié)合的一類堿性蛋白質(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\共有96頁\編于星期五\1點*組蛋白八聚體（Histoneoctamer）H2A與H2B、H3與H4的親和力強(qiáng)，通過C端的疏水氨基酸結(jié)合兩個H3、H4先形成四聚體結(jié)合兩個H2A和H2B的異二聚體組蛋白八聚體當(dāng)前第35頁\共有96頁\編于星期五\1點二、核小體（Nuclearsome）*染色體結(jié)構(gòu)的第一個層次，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\共有96頁\編于星期五\1點組蛋白八聚體146bp的核心DNA146bp的核心DNA在組蛋白八聚體上盤繞1.8圈當(dāng)前第37頁\共有96頁\編于星期五\1點Mononucleosomestypicallyhave~200bpDNA.End-trimmingreducesthelengthofDNAfirstto~165bp,andthengeneratescoreparticleswith146bp.＃微球菌酶處理所得核小體DNA長度的變化當(dāng)前第38頁\共有96頁\編于星期五\1點當(dāng)前第39頁\共有96頁\編于星期五\1點Chromatosome166bp,2superhelicalturnHistoneH1*組蛋白H1把核小體“封鎖”起來其中，166bp核小體DAN的堆積比為1056nm線性長度→5.6nm螺線管當(dāng)前第40頁\共有96頁\編于星期五\1點連接DNA<10to>100bp平均55bpNucleosomeHistoneH1Nucleosomerepeat:Core+linkerDNA200bp2、染色體結(jié)構(gòu)的形成

（1）首先若干個核小體形成念珠狀結(jié)構(gòu)

當(dāng)前第41頁\共有96頁\編于星期五\1點The10nmfiberisacontinuousstrongofnucleosomes.每個核小體單位包括：200bp左右的DNA、一個組蛋白八聚體、一分子H1當(dāng)前第42頁\共有96頁\編于星期五\1點高度有序左手螺旋每圈包括六個核小體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\共有96頁\編于星期五\1點Nuclearmatrix(核基質(zhì)),proteincomplex30nmfiber300nmb、體內(nèi)存在狀態(tài)當(dāng)前第44頁\共有96頁\編于星期五\1點從DNA到染色體的過程Compactionratio=8000當(dāng)前第45頁\共有96頁\編于星期五\1點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\共有96頁\編于星期五\1點（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\共有96頁\編于星期五\1點a、真核染色體線性DNA末端的特殊DNA序列b、有數(shù)百個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)來完成，不同于正常DNA的復(fù)制d、端粒DNA形成特殊的二級結(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\共有96頁\編于星期五\1點第四節(jié)真核生物的基因當(dāng)前第49頁\共有96頁\編于星期五\1點一、真核生物DNA的復(fù)性動力學(xué)(重新結(jié)合動力學(xué)Reassociationkinetics）·基因組DNA的提取

·超聲處理或剪切到一定的長度 (x100-1000bp)

·溫度變性

·退火（Re-annealing）

·測量并捕捉退火過程得出復(fù)性動力學(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)性動力學(xué)研究當(dāng)前第50頁\共有96頁\編于星期五\1點復(fù)雜性形狀相似（跨越1～2個數(shù)量級），Cot（1／2）不相同－－單一序列只是復(fù)雜性不同復(fù)性動力學(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\共有96頁\編于星期五\1點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\共有96頁\編于星期五\1點復(fù)性曲線的模式圖●真核生物復(fù)性動力學(xué)研究復(fù)性反應(yīng)分為三相，

每相代表不同復(fù)雜長

度的序列類型當(dāng)前第53頁\共有96頁\編于星期五\1點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把每一個組分單獨提取作復(fù)性試驗，有一個C0t(1/2)值矯正，因混合組分復(fù)性時，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\共有96頁\編于星期五\1點所以，快復(fù)性組分和中間復(fù)性組分的K.C.和f值可以計算得到340，500.0006.0×105，350●真核生物復(fù)性動力學(xué)研究發(fā)現(xiàn)了重復(fù)序列而f=GenomeDNA總長度×該組份所占的比例該組份的動力學(xué)復(fù)雜性（K.C.）即反推GenomeDNA總長度＝（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\共有96頁\編于星期五\1點二、DNA的序列類型1、高度重復(fù)序列（Highlyrepetitivesequence）長度2～10bp，重復(fù)數(shù)以百萬次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無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)育時期花粉制備當(dāng)前第56頁\共有96頁\編于星期五\1點衛(wèi)星DNA（SatelliteDNA）：將DNA切成數(shù)百個堿基對的片段進(jìn)行超速離心時，由于富含AT的簡單高度重復(fù)序列區(qū)段浮力密度較小，因而很容易和總體DNA分開，即常會在主要的DNA帶的上面有一個次要的帶相伴隨MousegenomeDNA30%GCinsatelliteDNACsCl離心當(dāng)前第57頁\共有96頁\編于星期五\1點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,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\共有96頁\編于星期五\1點人類和其他動物中：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)變動很大，個體間長度變化很大，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)

限制性酶切某一個體DNA電泳用制得的小衛(wèi)星探針與之雜交顯示出許多長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不講當(dāng)前第59頁\共有96頁\編于星期五\1點當(dāng)前第60頁\共有96頁\編于星期五\1點上節(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\共有96頁\編于星期五\1點4、真核生物的復(fù)性動力學(xué)C0t1／2之比等于復(fù)雜性之比單一序列、重復(fù)序列基因組大小計算每一組分復(fù)雜性、重復(fù)頻率計算5、DNA的序列類型：高度重復(fù)序列衛(wèi)星DNAVNTR當(dāng)前第62頁\共有96頁\編于星期五\1點2、中度重復(fù)序列(middlerepetitivesequence)0.1-幾個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）：在長約300bp的片段中，大多數(shù)片段含有一個限制性內(nèi)切酶AluⅠ的酶切位點

（AGCT）均勻分散在整個genome中的非重復(fù)序列間在人類genome中占1％～3％Alu序列顯然是一個編碼7SLRNA的基因衍生來的7SLRNA---一種信號識別顆粒的組分當(dāng)前第63頁\共有96頁\編于星期五\1點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高等動物50%

3、

單拷貝序列(singlecopysequence,1-3copies)

當(dāng)前第64頁\共有96頁\編于星期五\1點大部分結(jié)構(gòu)基因位于非重復(fù)的DNA序列內(nèi)當(dāng)前第65頁\共有96頁\編于星期五\1點三、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源相同，結(jié)構(gòu)相似、功能相關(guān)的一組基因①簡單多基因家族：5SrRNA基因家族復(fù)雜多基因家族：各個成員并不都是相同的a、五個組蛋白基因(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：當(dāng)前第66頁\共有96頁\編于星期五\1點串聯(lián)重復(fù)基因簇的特點：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：人類珠蛋白的基因家族當(dāng)前第67頁\共有96頁\編于星期五\1點a、組蛋白基因家族（Histonegenefamily）H1H4H2BH3H2A一個重復(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)的長短、重復(fù)頻率不轉(zhuǎn)錄間隔區(qū)參見P359頁圖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：①沒有內(nèi)元②沒有多聚A尾巴P359頁當(dāng)前第68頁\共有96頁\編于星期五\1點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\共有96頁\編于星期五\1點c、tRNA基因tRNA約長70～80bp，其基因約長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)序列隔開當(dāng)前第70頁\共有96頁\編于星期五\1點

假基因（Pseudogenes

）：與正?；蚪Y(jié)構(gòu)相似，但沒有正常功能的DNA序列P363頁d、由發(fā)育階段控制的多基因家族人類珠蛋白基因家族－－－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\共有96頁\編于星期五\1點?發(fā)育過程中的珠蛋白（血紅蛋白）的亞基組成兩種亞基的編碼基因分別形成兩個不同的基因簇,并存在于不同的染色體上每個基因簇中的基因按其在發(fā)育過程中的表達(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\共有96頁\編于星期五\1點Eachofthea-likeandb-likeglobingenefamiliesisorganizedintoasingleclusterthatincludesfunctionalgenesandpseudogenes.當(dāng)前第73頁\共有96頁\編于星期五\1點四、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P360頁的表述有一定的片面性1、割裂基因的發(fā)現(xiàn)?通過成熟mRNA（或cDNA）與編碼基因的DNA雜交試驗而發(fā)現(xiàn)當(dāng)前第74頁\共有96頁\編于星期五\1點7introns8exonsR－環(huán)雞的卵清蛋白基因DNA與其mRNA雜交圖當(dāng)前第75頁\共有96頁\編于星期五\1點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序列相對應(yīng)的DNA序列當(dāng)前第76頁\共有96頁\編于星期五\1點Intron(內(nèi)含子、內(nèi)元)isasegmentofDNAthatistranscribed,butremovedfromwithinthetranscriptbysplicingtogetherthesequences(exons)oneithersideofit.DNA與成熟RNA間的非對應(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序列相對應(yīng)的DNA序列R－環(huán)（R-loop）：mRNA與編碼單鏈DNA雜交時，不互補的intron部分形成的環(huán)當(dāng)前第77頁\共有96頁\編于星期五\1點割裂基因前體mRNAIntrons去除Exons連接當(dāng)前第78頁\共有96頁\編于星期五\1點PrecursormRNA(pre-mRNA)HeterogeneousnuclearRNA(HnRNA)真核生物基因的轉(zhuǎn)錄物又稱為所以－－真核生物基因又稱為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\共有96頁\編于星期五\1點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\共有96頁\編于星期五\1點酵母Maturase合成受Cyt.bintronII的自動控制maturase過剩利用intronII編碼成熟酶maturase減少提前剪切intronII3、

Splittinggene概念的相對性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\共有96頁\編于星期五\1點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

基因為間隔基因)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頁自學(xué)當(dāng)前第82頁\共有96頁\編于星期五\1點名詞解釋基因組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？3、真核生物復(fù)性動力學(xué)的復(fù)雜性計算、重復(fù)頻率計算。（如何根據(jù)復(fù)性動力學(xué)曲線判斷真核生物各種序列類型及其復(fù)雜性）4、以E.coli、ΦX174噬菌體為例說明原核生物基因組織的特點。5、說出真核生物染色體結(jié)構(gòu)中染色質(zhì)絲的逐級組裝過程。6、真核、原核生物的結(jié)構(gòu)基因的主要組織特點。當(dāng)前第83頁\共有96頁\編于星期五\1點1、假定人類單個細(xì)胞總DNA為6×109核酸對，以B-構(gòu)型存在。請問人類單個細(xì)胞DNA總長度為多少？它們又是如何被組裝在直徑相對來說極其微小的細(xì)胞核內(nèi)？（人類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）對于每個物種，回答以下問題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\共有96頁\編于星期五\1點本章內(nèi)容結(jié)束!當(dāng)前第85頁\共有96頁\編于星期五\1點EuchromatinCpGmethylation(甲基化):

CpGisland

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