药学分子生物21课件

第二章染色质、染色体、基因和基因组第一节、染色质和染色体一、

染色质和染色体的形态（一）染色质存在于细胞核中，由DNA、组蛋白和非组蛋白形成的高度有序的核蛋白质。第二章染色质、染色体、基因和基因组1常染色质和异染色质

常染色质：分布较稀疏，处于活跃状态。

异染色质：分布较紧密，处于抑制状态。异染色质常染色质染色质和染色体之间的关系

(同一物质在细胞周期不同时期的不同形态和功能形式)常染色质和异染色质

常染色质：分布较稀疏，处于活跃状态。

异21.

核小体核小体（nucleosome):染色质的基本结构单位。核小体的组成核心颗粒连接区八聚体

（组蛋白H2A、H2B、H3、H4各2分子）140bpDNA，缠绕1.75圈60bp左右DNA片段+H1组蛋白1.

核小体核小体的组成核心颗粒连接区八聚体

（组蛋白H23药学分子生物21课件4药学分子生物21课件52.

染色质纤维间期染色质呈纤维状。（二）染色体原核染色体：单一环型双链DNA分子真核染色体：单一线型双链DNA分子及结合蛋白形成的遗传物质单位2.

染色质纤维（二）染色体6DNA双螺旋核小体（一级结构）螺线体（二级结构）超螺线管（三级结构）染色单体（四级结构）压缩7倍压缩6倍压缩40倍压缩5倍共计压缩8400倍DNA双螺旋核小体（一级结构）螺线体（二级结构）超螺线管71.

染色单体：2.着丝粒：主缢痕：着丝粒所在部位两染色单体缩窄3.

次溢痕：有的染色体在长、短臂上还存在缩窄区或浅染区，称为次缢痕。4.随体：近端着丝粒染色体短臂末端有一球形小体5.核仁组织区：近端着丝粒染色体随体和短臂相连的柄部含有rDNA，可转录形成rRNA,与核仁形成有关，也称核仁组织者区。1.染色单体：8

7.

复制子与起始位点6.

端粒：端粒(telomeres)是染色体末端的高度保守特异结构，它是由富含鸟嘌呤核苷酸的简单重复序列（TTAGGG）n组成.6.

端粒：端粒(telomeres)是染色体末端的高度保9染色体结构模式图染色体结构模式图10药学分子生物21课件11二、染色质和染色体的化学成分及组成（一）DNA1.非重复序列2.轻度重复序列3.中度重复序列4.高度重复序列二、染色质和染色体的化学成分及组成12（二）组蛋白含量最高的一种染色体蛋白质，带大量精氨酸和组氨酸（碱性氨基酸）分为，有H1、H2A、H2B、H3、H4五种

（二）组蛋白13（三）非组蛋白：细胞中一类酸性蛋白质，一半为结构蛋白，一半为酶类。作用：1.参与染色体构建2.启动基因复制3.调控基因转录（四）RNA（五）酶

（三）非组蛋白：细胞中一类酸性蛋白质，一半为结构蛋白，一半为14三、染色质和染色体的功能（一）染色体在遗传中的作用

1.有丝分裂有丝分裂是真核生物细胞分裂的基本形式。三、染色质和染色体的功能15前期中期后期末期前期中期后期末期162.减数分裂

2.减数分裂173.染色体畸变（1）染色体数目的改变1）整倍体1.多倍体2.三倍体2)非整倍体1.缺体2.单体3.三体4.双三体5.多体3）体细胞非整倍体3.染色体畸变18（2）染色体的结构的改变1）缺失：染色体部分丢失称为缺失2）重复：染色体上个别区段多出一份，称为重复重复（2）染色体的结构的改变1）缺失：染色体部分丢失称为缺失2）193）倒位：如果两次断裂形成的片段倒转180度重新接合，那么，虽然没有染色体物质的丢失，但基因顺序颠倒，称为倒位4）易位：染色体片段位置的改变称为易位

染色体相互易位罗氏易位4）易位：染色体片段位置的改变称为易位

20（二）组蛋白和非组蛋白磷酸化（三）组蛋白和非组蛋白的转录调控

（二）组蛋白和非组蛋白磷酸化21第二节、基因一、

基因生物学定义第二节、基因221.

重叠基因:原核生物和某些病毒基因组比较小，为利用有限碱基编码更多信息，存在重叠基因1.

重叠基因:原核生物和某些病毒基因组比较小，为利用有限232.

断裂基因：真核的基因组形式。编码序列称外显子（exon），非编码序列称内含子（intron，orinterveningsequence）。2.

断裂基因：真核的基因组形式。243.

复等位基因：位于一对同源染色体上对应位置的一对基因叫等位基因。由于群体的突变，同一基因座的基因系列称为复等位基因，对某一个体来说一个基因座只有一对等位基因，复等位基因是群体的概念。HLA存在为数众多的复等位基因。如：人的ABO血型3.

复等位基因：254.假基因在多基因家族中，不产生有功能基因产物的基因。即序列与有功能的基因相似，但或者不能转录，或者转录后生成无功能的基因产物。用Ψ表示。造成原因是基因在进化过程中，发生突变所致（如缺失、倒位、点突变等）。4.假基因26二、

基因的分子生物学定义DNA分子中含有特定遗传信息的核苷酸序列，是遗传物质的最小功能单位。合成有功能的蛋白质多肽链或RNA所必需的全部核酸序列（通常是DNA序列）。故一个基因应包含不仅是编码蛋白质肽链或RNA的核酸序列，还包括为保证转录所必需的调控序列、5′非翻译序列、内含子以及3′非翻译序列等所有的核酸序列（蛋白质基因和RNA基因）。二、

基因的分子生物学定义27三、

基因功能1.

基因转录的基本特性2.翻译-蛋白质的合成

三、

基因功能28四、原核生物基因特征

功能上相关的基因高度集中，组成操纵子结构。编码蛋白的基因大多是是单拷贝的RNA基因是多拷贝的基因是连续的：结构基因中没有内含子（intron）成分，在转录后不需剪接加工，转录产物的寿命较短。四、原核生物基因特征功能上相关的基因高度集中，组成操纵子结296.结构基因重复序列少，基因组中仅有少数基因存在基因重叠现象7.单个染色体呈环状，染色体DNA并不和蛋白质固定结合。5.细菌中的DNA大部分是用于编码蛋白质，只有一小部分是不翻译的。5.细菌中的DNA大部分是用于编码蛋白质，只有一小部分是不翻30五、

真核生物基因特征基因的不连续性

五、

真核生物基因特征311.基因家族真核细胞基因组中有许多来源相同，结构相似，功能相关的基因，这样的一组基因称基因家族(1)

串联重复基因簇（2）分散式基因簇

1.基因家族32（3）超基因家族

（supergenefamily）：由多基因家族及单基因组成的更大的基因家族。成员间有不同程度的同源，但它们的功能并不相似，这是与多基因家族的差别所在。如Ig超家族。（3）超基因家族33（三）重复基因结构1.中度重复序列:100-几千bp片段的重复，其产物是细胞大量需要的。其长度300－7000bp，一般都是不编码的顺序。据认为在基因调控中起重要作用，包括开启或关闭基因，促进或终止转录，DNA复制的起始，参与前mRNA加工等。★rRNA基因：可重复数百次，可作为一种遗传标志。★tRNA基因★组蛋白基因

（三）重复基因结构1.中度重复序列:100-几千bp片段34药学分子生物21课件35★Alu家族：有3万个成员，平均每6kb就有一个，长度约300bp，因在170bp处有一AluⅠ位点（AG/CT）而得名。Alu顺序具有种的特异性，功能：尚不清楚。可能在hnRNA转录和加工中起作用；遗传重组及染色体不稳定性有关；人类质粒（humanplasmid）；形成Z-DNA。★Alu家族：36★KpnⅠ家族：人类和灵长类DNA经KpnⅠ酶解后，产生4个片段（1.2、1.5、1.8、1.9kb），这些就被命名为KpnⅠ家族。人类基因组中的KpnⅠ序列约在3-6%，也是散在分布的。功能尚不清楚。★KpnⅠ家族：372高度重复序列：高度重复顺序不能转录，它们参与染色体结构的维持，形成结构基因间隔。分布于着丝点、端粒区、结构基因两侧反向重复序列卫星DNA：简单串联重复序列2高度重复序列：38药学分子生物21课件39六

细胞器基因1.线粒体-母性遗传.线粒体DNA编码的蛋白质占线粒体全部蛋白质的10%，其余90%由核基因编码六

细胞器基因40Maternal

InheritancemtDNAAmtDNABmtDNADmtDNACMaternalInheritancemtDNAAmtD41药学分子生物21课件42ElectronmicrographofamitochondrialDNAElectronmicrographofamitochondrionElectronmicrographofamitoc43Encodedbynucleargenes.

Encodedbymitochondrialgenes.GeneProductsEssentialtoMitochondrialFunction:Encodedbynucleargenes.44MapofhumanmtDNAHypervariable

regionMapofhumanmtDNAHypervariabl45七

亚细胞结构的基因特征病毒、噬菌体：1.核酸成分只有一种2.单链、双链或者片段3.大小很大差别4.具有启动子和操纵基因的结构5.噬菌体基因组没有内含子，真核病毒基因组有内含子6.病毒中有重叠基因存在七

亚细胞结构的基因特征46噬菌体x174基因图谱噬菌体x174基因图谱47八、原核和真核细胞中基因和顺反子的关系原核-单顺反子真核-多顺反子八、原核和真核细胞中基因和顺反子的关系48第三节、基因组基因组就是一个物种中所有基因的整体组成。人类基因组有两层意义：遗传信息和遗传物质。要揭开生命的奥秘，就需要从整体水平研究基因的存在、基因的结构与功能、基因之间的相互关系。

基因组：携带生物体全部遗传信息的核酸量。第三节、基因组基因组就是一个物种中所有基因的整体组成。人类基49“Cellular”GenomesVirusesProcaryotesEucaryotesViralgenomeBacterialchromosomePlasmidsChromosomes(Nucleargenome)MitochondrialgenomeChloroplastgenomeCapsidNucleus“Cellular”GenomesVirusesProca50一、

基因组的结构特点原核生物基因组结构

基因组较小,平均1Kb，大小变化不大几乎无蛋白质同核酸结合具有操纵子结构结构基因是单拷贝，rRNA基因是多拷贝。有基因重叠现象。多顺反子一、

基因组的结构特点基因组较小,平均1Kb，大小变51药学分子生物21课件52（二）真核生物基因组结构

基因组较大，且大小变化大和蛋白质结合，形成染色体，而且是多条有重复序列有单拷贝和多拷贝两种形式基因是不连续的，基因家族化是最显著特征之一。并且DNA片段可以重排转录单位一般是单顺反子的。即基因------一种蛋白质（二）真核生物基因组结构基因组较大，且大小变化大53ChromosomeorganizationEucaryoticchromosomeTelomereTelomereCentromerep-armq-armChromosomeorganizationEucaryo54EucaryoticgenesExon190bpExon2222bpExon3126bpIntronA131bpIntronB851bpHemoglobinbetasubunitgeneIntrons:interveningsequenceswithinagenethatarenottranslated intoaproteinsequence.Collagenhas50introns.Exons:sequenceswithinagenethatencodeproteinsequencesSplicing:RemovalofintronsfromthemRNAmolecule.SplicingEucaryoticgenesExon1Exon2Ex55药学分子生物21课件56（三）线粒体基因组结构

1．人类线粒体的基因排列得非常紧凑，除与mtDNA复制及转录有关的一小段区域外，无内含子序列。在37个基因之间，基因间隔区总共只有87bp,只占DNA总长度的的0.5%，有些基因之间没有间隔，有时基因有重叠，即前一个基因的最后一段碱基与下一个基因的第一段碱基相衔接。因此，mtDNA的任何突变都会累及到基因组中一个重要功能区域。2．mtDNA为高效利用DNA。有5个阅读框架，缺少终止密码子，仅以U或UA结尾。3．mtDNA的突变率高于核中DNA，并且缺乏修复能力。4．mtDNA为母系遗传。5.部分mtDNA的密码子不同于核内DNA的密码子。（三）线粒体基因组结构1．人类线粒体的基因排列得非常紧凑，57药学分子生物21课件58Daphniapulex(15,333bp)TheanimalmitochondrialgenomeDaphniapulexTheanimalmitoch59（四）叶绿体基因组结构ElectronmicroscopicimageofacircularDNAmoleculeisolatedfromasoybeanchloroplast(actDNA)（四）叶绿体基因组结构Electronmicroscopi60ChloroplastDNA

128genes,4ofwhicharerRNAgenes,32aretRNAgenesand55areopenreadingframes(ORF)ChloroplastDNA128genes,4o61药学分子生物21课件62三、基因组的染色体倍数性和数目一倍体数目代表基因组一份拷贝的染色体数目.如：2C三、基因组的染色体倍数性和数目63四、

遗传图谱、物理图谱、基因图谱（一）遗传图谱

指基因或DNA标志在染色体上的相对位置与遗传距离。CM表示（基因或DAN片段在染色体交换过程中分离的频率）。通过该图谱可分清各基因或DNA片段之间的相对距离与方向，如靠近着丝粒或端粒。四、

遗传图谱、物理图谱、基因图谱指基因或DNA标志64GeneticMapCytogeneticMapPhysicalMapRHMapClone-basedMapSequenceMap…GATCTGCTA

TACTACCGCATTATTCCG…RestrictionMap150255075100125MbcM2030302025GeneticMapCytogeneticMapPhys65TypingRFLPsProbeRestrictiondigestionSouthernBlot&HybridizationRE1RE2RE3Allele1Allele2TypingRFLPsProbeRestrictiond66RestrictionmappingEcoR1NotIEcoRINotI2.0kb3.0kb1.0kbEcoRINotIEcoRI/NotI3.0kb5.0kb2.0kb3.0kb5.0kb4.0kb1.0kbRestrictionmappingEcoR1NotIEc67TypingSTRsPCR102bp112bp108bpAB112108102Alleles1Alleles2Alleles3TypingSTRsPCR102bp112bp10868STSandSTSmap~60-1000bpPCRprimer1PCRprimer2GGATTCCGACTAGGTCGGTCTTGGATTAGCTAGGCCTAAGGCTGATCCAGCCAGAACCTAATCGATCCSTS1STS2STS3STS4STSandSTSmap~60-1000bpPCR69TypingSNPs

…..CTAGACACTCCAGGC…..CTAGACAATCCAGGCTypingSNPs

…..CTAGACACTCCAGGC70药学分子生物21课件71药学分子生物21课件72Intactchromosome50-260Mb5-10MbCytogeneticbandLong-rangeLandmarkmap50-2500kb50-1500kb100-200kb60-1000bp1bpYACcloneBACcloneSTSDNAsequenceGGATTCCGACTAGGTCGGTCTTGGATTAGCTAGG……..GTCGGTC…..AdaptedfromRossiter&CaskeyIntact50-260Mb5-10MbCytogen73（二）、物理图谱

指DNA序列上两点间的实际距离。用于确定各遗传标志间的物理距离有两种物理图谱：（1）以已定位的DNA序列标记位点（STS）为位标，以DNA实际长度为图谱距离的基因组图谱。（2）由YAC和/或细菌人工染色体（BAC）连续克隆重叠群组成的物理图谱。（三）基因图谱

（二）、物理图谱指DNA序列上两点间的实际距离。用于确定各74五、人类基因组

（一）人类基因组定义（二）人类基因组计划研究的意义（三）人类基因组计划研究的内容（五、人类基因组（一）人类基因组定义75四）人类基因组的多态性与基因组药物（五）

后基因组研究计划（六）人类基因组的生物信息在药物研究中的作用四）人类基因组的多态性与基因组药物76

人类基因组计划人类只有一个基因组，大约有5-10万个基因。人类基因组计划是美国科学家于1985年率先提出的，旨在阐明人类基因组30亿个碱基对的序列，发现所有人类基因并搞清其在染色体上的位置，破译人类全部遗传信息，使人类第一次在分子水平上全面地认识自我。计划于1990年正式启动，这一价值30亿美元的计划的目标是，为30亿个碱基对构成的人类基因组精确测序，从而最终弄清楚每种基因制造的蛋白质及其作用。打个比方，这一过程就好像以步行的方式画出从北京到上海的路线图，并标明沿途的每一座山峰与山谷。虽然很慢，但非常精确。

人类基因组计划人类只有一个基因组，大约有776国科学家组成的国家人类基因组中心主要研究比例美国：WASH＆MIT等7家研究中心，贡献率为54％。英国：SANGER一家研究中心，贡献率为33％。日本：RIKEN等两家研究中心，贡献率为7％。法国：GENOSCOPE研究中心，贡献率为2.8％。德国：IMB等3家研究中心，贡献率为2.2％。中国：北京华大研究中心、国家南北方基因研究中心等三家，贡献率为1％。

6国科学家组成的国家人类基因组中心主要研究比例美国：WASH78二000年六月二十六日克林顿宣布人类基因组草图绘制完成二000年六月二十六日克林顿宣布79药学分子生物21课件80人1号染色体基因图谱人1号染色体基因图谱81人类基因组草图基本信息由31.65亿bp组成含3~3.5万基因与蛋白质合成有关的基因占2%人类基因组人类蛋白质61%与果蝇同源43%与线虫同源46%与酵母同源人类基因组草图基本信息由31.65亿bp组成人类基因组人类蛋82人类基因组研究成果表明基因数量少得惊人人类基因组中存在“热点”和大片“荒漠”三分之一为“垃圾”DNA种族歧视毫无根据男性基因突变比例更高人类基因组研究成果表明基因数量少得惊人83基因组:人类细胞中的全部基因

蛋白组:由全套基因组编码控制的蛋白质

药物基因组:即为一个病人的基因组对单个药物反应的相互关系人类基因组、蛋白组和药物基因组是生命科学研究路上的三个阶段

基因组:人类细胞中的全部基因84遗传因素和环境因素共同作用导致了药物反应的个体差异。药物遗传学—从单个基因出发，研究药物与遗传之间的关系。

1959年，Vogel提出了药物遗传学概念(pharmacogenetics)，指出药物代谢与酶和受体的遗传学关系。药物基因组学—从基因组出发，研究药物与基因组结构之间的关系，根据不同人群设计和制造药物，达到个体化治疗目标。遗传因素和环境因素共同作用导致了药物反应的个体差异。85

随着人类基因组逐渐被破译，一张生命之图将被绘就，人们的生活也将发生巨大变化。人类基因研究的意义在于它可以支持和推动生命科学中一系列重要的基础性研究。如基因组遗传语言的破译，基因的结构与功能关系，生命的起源和进化，细胞发育、生产、分化的分子机理，疾病发生的机理等。人类基因组计划的意义随着人类基因组逐渐被破译，一张生命之图将被绘就，人们的生活86

后人类基因组计划伴随着人类基因组计划的迅速进展，基因的全序列逐步被完整的测出，会出现大量的不知道任何功能信息的序列。因此，在HGP完成之后即全部人类基因被定序之后，还需要继续发展能对大量的基因进行功能分析的方法，还要继续分析大量未知功能基因的具体生物学功能。包括基因克隆计划、蛋白质计划以及细胞计划等。

后人类基因组计划伴随着人类87第二章染色质、染色体、基因和基因组第一节、染色质和染色体一、

染色质和染色体的形态（一）染色质存在于细胞核中，由DNA、组蛋白和非组蛋白形成的高度有序的核蛋白质。第二章染色质、染色体、基因和基因组88常染色质和异染色质

常染色质：分布较稀疏，处于活跃状态。

异染色质：分布较紧密，处于抑制状态。异染色质常染色质染色质和染色体之间的关系

(同一物质在细胞周期不同时期的不同形态和功能形式)常染色质和异染色质

常染色质：分布较稀疏，处于活跃状态。

异891.

核小体核小体（nucleosome):染色质的基本结构单位。核小体的组成核心颗粒连接区八聚体

（组蛋白H2A、H2B、H3、H4各2分子）140bpDNA，缠绕1.75圈60bp左右DNA片段+H1组蛋白1.

核小体核小体的组成核心颗粒连接区八聚体

（组蛋白H290药学分子生物21课件91药学分子生物21课件922.

染色质纤维间期染色质呈纤维状。（二）染色体原核染色体：单一环型双链DNA分子真核染色体：单一线型双链DNA分子及结合蛋白形成的遗传物质单位2.

染色质纤维（二）染色体93DNA双螺旋核小体（一级结构）螺线体（二级结构）超螺线管（三级结构）染色单体（四级结构）压缩7倍压缩6倍压缩40倍压缩5倍共计压缩8400倍DNA双螺旋核小体（一级结构）螺线体（二级结构）超螺线管941.

染色单体：2.着丝粒：主缢痕：着丝粒所在部位两染色单体缩窄3.

次溢痕：有的染色体在长、短臂上还存在缩窄区或浅染区，称为次缢痕。4.随体：近端着丝粒染色体短臂末端有一球形小体5.核仁组织区：近端着丝粒染色体随体和短臂相连的柄部含有rDNA，可转录形成rRNA,与核仁形成有关，也称核仁组织者区。1.染色单体：95

7.

复制子与起始位点6.

端粒：端粒(telomeres)是染色体末端的高度保守特异结构，它是由富含鸟嘌呤核苷酸的简单重复序列（TTAGGG）n组成.6.

端粒：端粒(telomeres)是染色体末端的高度保96染色体结构模式图染色体结构模式图97药学分子生物21课件98二、染色质和染色体的化学成分及组成（一）DNA1.非重复序列2.轻度重复序列3.中度重复序列4.高度重复序列二、染色质和染色体的化学成分及组成99（二）组蛋白含量最高的一种染色体蛋白质，带大量精氨酸和组氨酸（碱性氨基酸）分为，有H1、H2A、H2B、H3、H4五种

（二）组蛋白100（三）非组蛋白：细胞中一类酸性蛋白质，一半为结构蛋白，一半为酶类。作用：1.参与染色体构建2.启动基因复制3.调控基因转录（四）RNA（五）酶

（三）非组蛋白：细胞中一类酸性蛋白质，一半为结构蛋白，一半为101三、染色质和染色体的功能（一）染色体在遗传中的作用

1.有丝分裂有丝分裂是真核生物细胞分裂的基本形式。三、染色质和染色体的功能102前期中期后期末期前期中期后期末期1032.减数分裂

2.减数分裂1043.染色体畸变（1）染色体数目的改变1）整倍体1.多倍体2.三倍体2)非整倍体1.缺体2.单体3.三体4.双三体5.多体3）体细胞非整倍体3.染色体畸变105（2）染色体的结构的改变1）缺失：染色体部分丢失称为缺失2）重复：染色体上个别区段多出一份，称为重复重复（2）染色体的结构的改变1）缺失：染色体部分丢失称为缺失2）1063）倒位：如果两次断裂形成的片段倒转180度重新接合，那么，虽然没有染色体物质的丢失，但基因顺序颠倒，称为倒位4）易位：染色体片段位置的改变称为易位

染色体相互易位罗氏易位4）易位：染色体片段位置的改变称为易位

107（二）组蛋白和非组蛋白磷酸化（三）组蛋白和非组蛋白的转录调控

（二）组蛋白和非组蛋白磷酸化108第二节、基因一、

基因生物学定义第二节、基因1091.

重叠基因:原核生物和某些病毒基因组比较小，为利用有限碱基编码更多信息，存在重叠基因1.

重叠基因:原核生物和某些病毒基因组比较小，为利用有限1102.

断裂基因：真核的基因组形式。编码序列称外显子（exon），非编码序列称内含子（intron，orinterveningsequence）。2.

断裂基因：真核的基因组形式。1113.

复等位基因：位于一对同源染色体上对应位置的一对基因叫等位基因。由于群体的突变，同一基因座的基因系列称为复等位基因，对某一个体来说一个基因座只有一对等位基因，复等位基因是群体的概念。HLA存在为数众多的复等位基因。如：人的ABO血型3.

复等位基因：1124.假基因在多基因家族中，不产生有功能基因产物的基因。即序列与有功能的基因相似，但或者不能转录，或者转录后生成无功能的基因产物。用Ψ表示。造成原因是基因在进化过程中，发生突变所致（如缺失、倒位、点突变等）。4.假基因113二、

基因的分子生物学定义DNA分子中含有特定遗传信息的核苷酸序列，是遗传物质的最小功能单位。合成有功能的蛋白质多肽链或RNA所必需的全部核酸序列（通常是DNA序列）。故一个基因应包含不仅是编码蛋白质肽链或RNA的核酸序列，还包括为保证转录所必需的调控序列、5′非翻译序列、内含子以及3′非翻译序列等所有的核酸序列（蛋白质基因和RNA基因）。二、

基因的分子生物学定义114三、

基因功能1.

基因转录的基本特性2.翻译-蛋白质的合成

三、

基因功能115四、原核生物基因特征

功能上相关的基因高度集中，组成操纵子结构。编码蛋白的基因大多是是单拷贝的RNA基因是多拷贝的基因是连续的：结构基因中没有内含子（intron）成分，在转录后不需剪接加工，转录产物的寿命较短。四、原核生物基因特征功能上相关的基因高度集中，组成操纵子结1166.结构基因重复序列少，基因组中仅有少数基因存在基因重叠现象7.单个染色体呈环状，染色体DNA并不和蛋白质固定结合。5.细菌中的DNA大部分是用于编码蛋白质，只有一小部分是不翻译的。5.细菌中的DNA大部分是用于编码蛋白质，只有一小部分是不翻117五、

真核生物基因特征基因的不连续性

五、

真核生物基因特征1181.基因家族真核细胞基因组中有许多来源相同，结构相似，功能相关的基因，这样的一组基因称基因家族(1)

串联重复基因簇（2）分散式基因簇

1.基因家族119（3）超基因家族

（supergenefamily）：由多基因家族及单基因组成的更大的基因家族。成员间有不同程度的同源，但它们的功能并不相似，这是与多基因家族的差别所在。如Ig超家族。（3）超基因家族120（三）重复基因结构1.中度重复序列:100-几千bp片段的重复，其产物是细胞大量需要的。其长度300－7000bp，一般都是不编码的顺序。据认为在基因调控中起重要作用，包括开启或关闭基因，促进或终止转录，DNA复制的起始，参与前mRNA加工等。★rRNA基因：可重复数百次，可作为一种遗传标志。★tRNA基因★组蛋白基因

（三）重复基因结构1.中度重复序列:100-几千bp片段121药学分子生物21课件122★Alu家族：有3万个成员，平均每6kb就有一个，长度约300bp，因在170bp处有一AluⅠ位点（AG/CT）而得名。Alu顺序具有种的特异性，功能：尚不清楚。可能在hnRNA转录和加工中起作用；遗传重组及染色体不稳定性有关；人类质粒（humanplasmid）；形成Z-DNA。★Alu家族：123★KpnⅠ家族：人类和灵长类DNA经KpnⅠ酶解后，产生4个片段（1.2、1.5、1.8、1.9kb），这些就被命名为KpnⅠ家族。人类基因组中的KpnⅠ序列约在3-6%，也是散在分布的。功能尚不清楚。★KpnⅠ家族：1242高度重复序列：高度重复顺序不能转录，它们参与染色体结构的维持，形成结构基因间隔。分布于着丝点、端粒区、结构基因两侧反向重复序列卫星DNA：简单串联重复序列2高度重复序列：125药学分子生物21课件126六

细胞器基因1.线粒体-母性遗传.线粒体DNA编码的蛋白质占线粒体全部蛋白质的10%，其余90%由核基因编码六

细胞器基因127Maternal

InheritancemtDNAAmtDNABmtDNADmtDNACMaternalInheritancemtDNAAmtD128药学分子生物21课件129ElectronmicrographofamitochondrialDNAElectronmicrographofamitochondrionElectronmicrographofamitoc130Encodedbynucleargenes.

Encodedbymitochondrialgenes.GeneProductsEssentialtoMitochondrialFunction:Encodedbynucleargenes.131MapofhumanmtDNAHypervariable

regionMapofhumanmtDNAHypervariabl132七

亚细胞结构的基因特征病毒、噬菌体：1.核酸成分只有一种2.单链、双链或者片段3.大小很大差别4.具有启动子和操纵基因的结构5.噬菌体基因组没有内含子，真核病毒基因组有内含子6.病毒中有重叠基因存在七

亚细胞结构的基因特征133噬菌体x174基因图谱噬菌体x174基因图谱134八、原核和真核细胞中基因和顺反子的关系原核-单顺反子真核-多顺反子八、原核和真核细胞中基因和顺反子的关系135第三节、基因组基因组就是一个物种中所有基因的整体组成。人类基因组有两层意义：遗传信息和遗传物质。要揭开生命的奥秘，就需要从整体水平研究基因的存在、基因的结构与功能、基因之间的相互关系。

基因组：携带生物体全部遗传信息的核酸量。第三节、基因组基因组就是一个物种中所有基因的整体组成。人类基136“Cellular”GenomesVirusesProcaryotesEucaryotesViralgenomeBacterialchromosomePlasmidsChromosomes(Nucleargenome)MitochondrialgenomeChloroplastgenomeCapsidNucleus“Cellular”GenomesVirusesProca137一、

基因组的结构特点原核生物基因组结构

基因组较小,平均1Kb，大小变化不大几乎无蛋白质同核酸结合具有操纵子结构结构基因是单拷贝，rRNA基因是多拷贝。有基因重叠现象。多顺反子一、

基因组的结构特点基因组较小,平均1Kb，大小变138药学分子生物21课件139（二）真核生物基因组结构

基因组较大，且大小变化大和蛋白质结合，形成染色体，而且是多条有重复序列有单拷贝和多拷贝两种形式基因是不连续的，基因家族化是最显著特征之一。并且DNA片段可以重排转录单位一般是单顺反子的。即基因------一种蛋白质（二）真核生物基因组结构基因组较大，且大小变化大140ChromosomeorganizationEucaryoticchromosomeTelomereTelomereCentromerep-armq-armChromosomeorganizationEucaryo141EucaryoticgenesExon190bpExon2222bpExon3126bpIntronA131bpIntronB851bpHemoglobinbetasubunitgeneIntrons:interveningsequenceswithinagenethatarenottranslated intoaproteinsequence.Collagenhas50introns.Exons:sequenceswithinagenethatencodeproteinsequencesSplicing:RemovalofintronsfromthemRNAmolecule.SplicingEucaryoticgenesExon1Exon2Ex142药学分子生物21课件143（三）线粒体基因组结构

1．人类线粒体的基因排列得非常紧凑，除与mtDNA复制及转录有关的一小段区域外，无内含子序列。在37个基因之间，基因间隔区总共只有87bp,只占DNA总长度的的0.5%，有些基因之间没有间隔，有时基因有重叠，即前一个基因的最后一段碱基与下一个基因的第一段碱基相衔接。因此，mtDNA的任何突变都会累及到基因组中一个重要功能区域。2．mtDNA为高效利用DNA。有5个阅读框架，缺少终止密码子，仅以U或UA结尾。3．mtDNA的突变率高于核中DNA，并且缺乏修复能力。4．mtDNA为母系遗传。5.部分mtDNA的密码子不同于核内DNA的密码子。（三）线粒体基因组结构1．人类线粒体的基因排列得非常紧凑，144药学分子生物21课件145Daphniapulex(15,333bp)TheanimalmitochondrialgenomeDaphniapulexTheanimalmitoch146（四）叶绿体基因组结构ElectronmicroscopicimageofacircularDNAmoleculeisolatedfromasoybeanchloroplast(actDNA)（四）叶绿体基因组结构Electronmicroscopi147ChloroplastDNA

128genes,4ofwhicharerRNAgenes,32aretRNAgenesand55areopenreadingframes(ORF)ChloroplastDNA128genes,4o148药学分子生物21课件149三、基因组的染色体倍数性和数目一倍体数目代表基因组一份拷贝的染色体数目.如：2C三、基因组的染色体倍数性和数目150四、

遗传图谱、物理图谱、基因图谱（一）遗传图谱

指基因或DNA标志在染色体上的相对位置与遗传距离。CM表示（基因或DAN片段在染色体交换过程中分离的频率）。通过该图谱可分清各基因或DNA片段之间的相对距离与方向，如靠近着丝粒或端粒。四、

遗传图谱、物理图谱、基因图谱指基因或DNA标志151GeneticMapCytogeneticMapPhysicalMapRHMapClone-basedMapSequenceMap…GATCTGCTA

TACTACCGCATTATTCCG…RestrictionMap150255075100125MbcM2030302025GeneticMapCytogeneticMapPhys152TypingRFLPsProbeRestrictiondigestionSouthernBlot&HybridizationRE1RE2RE3Allele1Allele2TypingRFLPsProbeRestrictiond153RestrictionmappingEcoR1NotIEcoRINotI2.0kb3.0kb1.0kbEcoRINotIEcoRI/NotI3.0kb5.0kb2.0kb3.0kb5.0kb4.0kb1.0kbRestrictionmappingEcoR1NotIEc154TypingSTRsPCR102bp112bp108bpAB112108102Alleles1Alleles2Alleles3TypingSTRsPCR102bp112bp108155STSandSTSmap~60-1000bpPCRprimer1PCRprimer2GGATTCCGACTAGGTCGGTCTTGGATTAGCTAGGCCTAAGGCTGATCCAGCCAGAACCTAATCGATCCSTS1STS2STS3STS4STSandSTSmap~60-1000bpPCR156TypingSNPs

…..CTAGACACTCCAGGC…..CTAGACAATCCAGGCTypingSNPs

…..CTAGACACTCCAGGC157药学分子生物21课件158药学分子生物21课件159Intactchromosome50-260Mb5-10MbCytogeneticbandLong-rangeLandmarkmap50-2500kb50-1500kb100-200kb60-1000bp1bpYACcloneBACcloneSTSDNAsequenceGGATTCCGACTAGGTCGGTCTTGGATTAGCTAGG……..GTCGGTC…..AdaptedfromRossiter&CaskeyIntact50-260Mb5-10MbCytog