基因与染色体结构

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1、第11章：基因与染色体结构Chromosomestructure第一节、基因的概念概念：原核、真核生物及病毒DNA或RNA分子中具有遗传效应的核苷酸序列，是遗传的基本单位能产生一个特定蛋白质的DNA序列主要位于染色体上1.基因与DNA分子基因是DNA分子上的功能单位基因是遗传的功能单位、交换单位、突变单位顺反子是一段核苷酸序列，能编码一条完整的多肽链顺反子的最小交换单位（交换子）和最小突变单位（突变子）都应是DNA分子中的一个核苷酸对基因存在DNA共性2基因与多肽链基因的主要编码产物为多肽链基因的碱基序列与蛋白质分

2、子中氨基酸序列间的对应关系是通过遗传密码实现的3、基因的命名目前还没有严格的统一常用的命名方法三个小写英文斜体字母eg:cry（正体即为相应的蛋白产物）不同对象命名存在差异（果蝇、线虫、人类基因、脊椎动物等）第二节原核生物的染色体结构ProkaryoticChromsomeStuctureThelengthofnucleicacidismuchgreaterthanthedimensionsofthesurroundingcompartmentDNA必须处于极度压缩状态（DNA双螺旋→更紧密的形式）。（拟核）（鞭毛

3、）细胞结构简单：无核膜----拟核(nuleoid)；染色体外遗传因子：质粒(plasmid)1、原核生物基因组的结构特点基因组很小，DNA含量低；DNA不和蛋白质固定地结合，一般不具有核小体结构；结构简单，重复序列少；存在转录单元----操纵子（启动子+操纵基因+结构基因）；存在重叠基因操纵子（operon）：是原核生物调控基因表达的功能单位，功能上相关的基因集中于基因组的一个区段，一般包括启动子、操纵基因、结构基因。重叠基因（overlappinggene）：指同一段DNA的编码序列，由于阅读框架的不同或终止早

4、晚的不同，同时编码两个以上基因的现象。发现：1977年，Sanger在Nature上发表了φX174DNA的全部核苷酸序列，正式发现了重叠基因。实验材料：φX174是单链DNA病毒，寄主为E.coli。感染寄主后将合成子代DNA分子及11个蛋白质（~6078个核苷酸）。但病毒DNA本身只有5375个核苷酸。结论：基因重叠①一个基因完全在另一个基因里面；②部分重叠（最常见）；③两个基因只有1bp的重叠。OverlappinggenesinφX174mRNAφX174mRNA内基因的部分重叠序列5’GAAGGAGUGA

5、UGUAAUGUCUAAAGGU3’mRNA的一段5’GAAGGAGUGAUGUAA3’基因DmRNA的3’序列GluGlyValMetStop5’AUGUCUAAA3’基因JmRNA的3’序列MetSerLys5’GAAGGAGUGA3’基因EmRNA的3’序列LysGlyStop重叠基因的生物学意义原核生物进化的经济原则；丰富和发展了基因的概念。2、大肠杆菌（E.coli）的染色体结构拟核：对数生长期2~4个，其余阶段1个；DNA占80%，其余为RNA和蛋白（稳定类核）；4.2×106bp约3000~4000个

6、基因基因组由50~100个长度约50~100kb的相独立结构域组成，结构域与膜蛋白复合体结合而被固定；具有调控单位，如Trp操纵子和His操纵子等；操纵子的转录方向不同。在已知的50个操纵子中，27顺时针转录,23逆时针转录。Domain/LoopBasicproteinSupercoiledDNAMemberbindingproteins?SupercoileddomainNon-supercoileddomainProtein-membranecoreorscaffold细胞结构比较复杂，有细胞核结构；有细胞器

7、（线粒体、叶绿体），代谢分区明确；第三节真核生物的染色体结构EukaryoticChromosomeStructure典型真核细胞示意图基因组大大超过原核生物；DNA与蛋白质紧密结合形成复杂结构－染色质存在大量不编码蛋白质的序列；存在很多重复序列；蛋白质编码基因往往以单拷贝存在。1、真核生物基因组的结构特点2.1、蛋白质2.2、DNA2真核细胞染色体的组成2.1蛋白质2.1.1、组蛋白（1）种类：H1、H2A、H2B、H3、H4（2）特性：极端保守性：特别是H3和H4；无组织特异性；Aa分布的不对称性：碱性Aa集中

8、分布在N端，疏水Aa多分布在C端；修饰作用的不均一性：H3和H4较普遍；H5富含Lys（24%）、Ala（16%）、Ser（13%）、Arg（11%）；具有种属特异性（鸟类、两栖类、鱼类红细胞）；与H1并无明显的血缘关系；功能：其磷酸化可能对染色质失活过程起着重要作用2.1.2、非组蛋白（1）特性：多样性、组织专一性、种属专一性；（2）常见的非组蛋白HMG蛋