真核生物基因组.ppt

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1、第三章真核生物基因组引言:真核生物基因组比较庞大，并且不同生物种间差异很大。例如,人类单倍体基因组由3.16x109bP组成，如果以1000个碱基编码一种蛋白质来计算，理论上可有300万个基因。但实际上只有很少部分(约占2％—3％)的DNA序列用于编码蛋白质。基因总数大概3.5万个。DNA的复性动力学研究：非编码区往往都是重复序列。第一节真核生物基因组特点1．分为细胞核基因组与细胞质基因组：细胞核基因组是双份的(二倍体，diploid)，即有两份同源的基因组。细胞质基因组可有许多拷贝。2．真核细胞基因转录产物为单顺反子

2、：一个结构基因经过转录和翻译生成一个mRNA分子和一条多肽链。3．细胞核基因组存在重复序列：重复次数可达百万次以上，大多为非编码序列，因此基因组中不编码的区域多于编码区域。4．大部分基因有内含子，所以基因是不连续的。5．真核生物基因组远远大于原核生物基因组，具有许多复制起点，但每个复制子的长度较小。一、细胞核基因组与细胞质基因组(一)细胞核基因组细胞核基因组的DNA与蛋白质结合形成染色体(chromosome)。除配子细胞外，体细胞有两个同源染色体，因此基因组有两份同源的基因组。染色体储存于细胞核内，是基因组遗传信息的

3、载体。(二)线粒体基因组1．为双链环状超螺旋分子，类似于质粒。2．mtDNA的复制属于半保留复制，可以是θ型复制，或滚环复制，或D环复制，由线粒体DNA聚合酶催化完成。3．线粒体基因组主要编码与生物氧化有关的一些蛋白质和酶。4．线粒体基因组可能还包括一些抗药性基因。5．线粒体基因组有自己的rRNA、tRNA以及核糖体等系统，因此线粒体本身的一些蛋白质基因也可以在线粒体内独立地进行表达。6．哺乳动物mtDNA的遗传密码与通用的遗传密码有区别。二、单顺反子结构真核细胞结构基因为单顺反子(monocistron)，一个结构基

4、因经过转录生成一个单顺反子mRNA分子，翻译成一条多肽链。真核生物基本上没有操纵子结构。三、断裂基因真核细胞基因组的大部分序列属于非编码区。编码区通常为结构基因，结构基因不仅在两侧有非编码区，而且在基因内部也有许多不编码蛋白质的间隔序列(interveningsequences)，因此，真核细胞的基因大多由不连续的几个编码序列所组成，称之为断裂基因(splitgene)。●内含子(intron)：是结构基因中的非编码序列，往往与编码序列呈间隔排列。当基因转录后，在mRNA的成熟过程中被剪切(splicing)。●外显子

5、(exon)：是结构基因中的编码序列，往往被内含子所间隔，当基因转录后，mRNA在成熟过程中切去内含子，外显子才被拼接成完整的序列，成为成熟的mRNA作为指导蛋白质合成的模板。内含子与外显子的概念也是相对的.●间隔区DNA：真核生物基因之间存在编码空白区或转录的空白区，称之为间隔区DNA(spacerDNA)，这些序列往往在单拷贝的结构基因侧翼，并使结构基因彼此分开，间隔区DNA也可以存在于rDNA区。四、重复序列根据复性动力学将真核生物基因组DNA的重复序列分为三类：(一)高度重复序列:重复频率达百万(106)以上。

6、碱基组成的复杂度很低，因此其复性速率很快。(二)中度重复序列:重复数十至数万次(<105)。(三)低度重复序列:只出现一次或数次,复性速度很慢。(一)高度重复序列1.反向(倒位)重复序列复性速度极快，又称零时复性部分。由两个相同顺序的互补拷贝在同一DNA链上反向排列而成。复性时，链内碱基配对而呈现发夹式或“+”字形结构。重复序列之间没有间隔的又称之为回文(Palindrome)结构。2.卫星DNA(satelliteDNA)重复单位一般由2～10bp组成,且成串排列。因碱基组成不同于其他部分，用等密度梯度离心法可与主体

7、DNA分开,故称为卫星DNA或随体DNA。3.α卫星DNA(α-satelliteDNA)由较复杂的重复单位所组成，灵长类所独有。卫星DNA或随体DNA（SatelliteDNA）因碱基组成不同于其他部分，用等密度梯度离心法可将卫星DNA与主体DNA分开。CsCl等密度梯度离心高度重复顺序的主要功能：①参与复制水平的调节②参与基因表达的调控③参与转位作用:几乎所有转位因子的末端都包含反向重复序列，可以形成回文结构，既能连接非同源的基因，又可以被参与转位的特异酶所识别；④与进化有关:具有种属特异性，但相近种属又有相似性；

8、⑤与个体特征有关:同一种属中不同个体的高度重复序列的重复次数不一样，这可以作为每个个体的特征，即DNA指纹；⑥与染色体减数分裂时染色体配对有关:α卫星DNA成簇分布在染色体着丝粒附近，同源染色体之间的联会可能依赖于具有染色体专一性的特定卫星DNA序列。(二)中度重复序列重复数十至数万次(<105)的重复序列短分散重复片段●Alu家