生高-真核基因与基因组

1、真核细胞核内染色体真核细胞核内染色体DNA细胞核细胞核染色体染色体组蛋白组蛋白DNA分子分子l真核生物基因组都是由大分子双链线状真核生物基因组都是由大分子双链线状DNA构成。构成。l染色体通常成对出现（双倍体）。染色体通常成对出现（双倍体）。真核生物基因组的结构特点真核生物基因组的结构特点1 1、基因组、基因组庞大庞大2 2、大部分为非编码序列、大部分为非编码序列3 3、存在大量重复序列、存在大量重复序列. .高度重复序列：高度重复序列： 可达可达10106 6以上以上中度重复序列：中度重复序列： 数十至数万次数十至数万次（ 10 105 5 ）低度重复序列：低度重复序列： 一次（非重复序列）

2、或数次（大多数蛋白一次（非重复序列）或数次（大多数蛋白质结构基因）质结构基因）反向（倒位）重复序列反向（倒位）重复序列卫星卫星DNA(DNA(串联串联重复序列重复序列) )短分散重复片段短分散重复片段 500bp500bp长分散重复片段长分散重复片段 1000bp1000bp真核生物基因组的结构特点真核生物基因组的结构特点5 5、是断裂基因、是断裂基因4 4、转录产物为单、转录产物为单顺反子顺反子7 7、存在逆转录转座子、存在逆转录转座子8 8、存在大量顺式作用元件、存在大量顺式作用元件6 6、功能相关的基因构成、功能相关的基因构成基因家族基因家族9 9、存在大量、存在大量DNADNA多态性多

3、态性限制性片段长度多态性（限制性片段长度多态性（RFLPRFLP）单核苷酸多态性（单核苷酸多态性（SNPSNP）串联重复序列串联重复序列多态性多态性1010、具有、具有端粒端粒结构结构反向（倒位）重复序列（反向（倒位）重复序列（inverted repeats）回文（回文（palinromepalinrome）短分散重复片段短分散重复片段 重复序列的长度为重复序列的长度为300bp 多数与平均长度多数与平均长度1000bp左右的单拷贝基因序列间隔排列左右的单拷贝基因序列间隔排列 拷贝数可达拷贝数可达10万左右万左右Alu家族：家族：Alu是哺乳动物包括人基因组中含量最丰富的是哺乳动物包括人基因

4、组中含量最丰富的一种中度重复序列。一种中度重复序列。不存在于编码序列。不存在于编码序列。（short interspersed repeated segments, SIRS）AGCTTCGA170bp170bpAlu130bp130bp Kpn 家族家族 含三个含三个Kpn酶切位点，水解后可得酶切位点，水解后可得4个片段个片段 在人基因组内约有在人基因组内约有30004000个，占人基因组个，占人基因组1%长分散重复片段长分散重复片段重复序列为重复序列为35005000bp与平均距离与平均距离1.3kb的单拷贝序列间隔的单拷贝序列间隔（long interspersed repeated s

5、egments, LIRS）1.2kb1.5kb1.8kb1.9kb基因家族基因家族 基因家族基因家族：是核苷酸序列或者编码产物的结构具有一定程：是核苷酸序列或者编码产物的结构具有一定程度同源性的一组基因。起源于相同的祖先基因。度同源性的一组基因。起源于相同的祖先基因。 特点：微小差别，行使相同功能；成簇或分散存在。特点：微小差别，行使相同功能；成簇或分散存在。血红蛋白血红蛋白祖先血红蛋白基因祖先血红蛋白基因复制复制突变突变转位转位复制和突变复制和突变多态性多态性 多态性（多态性（polymorphism）：在人群中，同一基因位点可）：在人群中，同一基因位点可存在存在2种以上的基因型，这种个体

6、间基因的核苷酸序列的种以上的基因型，这种个体间基因的核苷酸序列的差异性（多样性）差异性（多样性） 称为基因（称为基因（DNA）的多态性。）的多态性。 限制性片段长度多态性限制性片段长度多态性 （restriction fragment length polymorphism，RFLP）DNA1-1DNA1-1DNA1-2DNA1-2DNA1-3DNA1-3 单核苷酸多态性单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphism， SNP ） 在基因组内由单个核苷酸的突变而引起的在基因组内由单个核苷酸的突变而引起的DNADNA序列多态性。序列多态性。 DNA1-1DNA1-2

7、DNA1-35 A 3 T 编码链编码链模板链模板链5 T 3 A 编码链编码链模板链模板链5 G 3 C 编码链编码链模板链模板链 C 3 G 5 T 3 A 5 T 3 A 5断裂基因断裂基因增强子增强子启动子启动子5非翻译区非翻译区5非翻译区非翻译区编码区编码区外显子外显子1外显子外显子2外显子外显子3内含子内含子1内含子内含子2初级转录产物初级转录产物 （胞核）（胞核）成熟转录产物成熟转录产物 （胞质）（胞质）mRNAhnRNA初级转录产物初级转录产物 （胞核）（胞核）成熟转录产物成熟转录产物 （胞质）（胞质）尾尾原核生物的基因无内含子原核生物的基因无内含子转录起始点转录起始点转录终止

8、位点转录终止位点开放读码框开放读码框N-端端 C-端端重复序列重复序列 反向重复反向重复（inverted repeat)（倒位重复）：（倒位重复）：由反方向互补的两个由反方向互补的两个DNA片段组成，两个反片段组成，两个反转重复序列又叫回文序列转重复序列又叫回文序列(palindrome sequence)。 镜像重复镜像重复(mirror repeat)：由反方向完全相：由反方向完全相同的两个序列组成。同的两个序列组成。 直接重复直接重复(direct repeat)（串联重复串联重复）：由同）：由同一方向完全相同的两个序列组成。正向重复一方向完全相同的两个序列组成。正向重复序列、顺向重复

9、序列。序列、顺向重复序列。A.反向重复反向重复5 GGGACTTGCCTAGA TCTAGGCAAGTCCC 33 CCCTGAACGGATCT AGATCCGTTCAGGG 5B.镜像重复镜像重复5 GGGACTTGCCTAGAAGATCCGTTCAGGG 33 CCCTGAACGGATCT TCTAGGCAAGTCCC 5C.串联重复串联重复5 GGGACTTGCCTAGAGGGACTTGCCTAGA 53 CCCTGAACGGATCT CCCTGAACGGATCT 3非编码序列非编码序列核蛋白体结合位点核蛋白体结合位点起始密码子起始密码子终止密码子终止密码子编码序列编码序列原核生物的原核

10、生物的mRNAmRNA为多顺反子为多顺反子真核生物的真核生物的mRNAmRNA为单顺反子为单顺反子PPP5 3 蛋白质蛋白质PPPmG -5 3 蛋白质蛋白质AAA 模式生物基因组大小模式生物基因组大小卫星卫星DNA氯化铯氯化铯+DNA离心离心主带主带卫星卫星主带主带卫星卫星 卫星卫星DNA的重复单位一般由的重复单位一般由270 bp组成，成串排列。组成，成串排列。卫星卫星DNA(satelite DNA)光密度光密度浮力密度浮力密度氯化铯密度梯度离心氯化铯密度梯度离心主体主体DNA带带卫星卫星DNA带带 =1.660+0.00098(G-C%)卫星：卫星：DNA是灵长类特有的单元为是灵长类特

11、有的单元为171bp的高度重复序列。的高度重复序列。卫星：卫星：DNA家族是单元为家族是单元为68bp的串联重复序列，富含的串联重复序列，富含GC。卫星：卫星：DNA是是220 bp的串联重复。的串联重复。几种特殊的卫星几种特殊的卫星DNA端端 粒粒l端粒解决真核生物复制末端缺失问题！端粒解决真核生物复制末端缺失问题！l 由蛋白质和由蛋白质和DNA构成，在染色体的末端膨大成粒状的结构成，在染色体的末端膨大成粒状的结构。构。物种物种端粒重复单位端粒重复单位拟南芥拟南芥5 TTTAGGG 3四膜虫四膜虫5 TTGGGG 3脊椎动物脊椎动物5 TTAGGG 3 随机测序（鸟枪法）与序列组装 序列组装原理序列组装原理:直接从已测序的小片段中寻找彼此重叠的