基因组组的结构与功能

关于基因组组的结构与功能第1页，共138页，2023年，2月20日，星期三中心法则(TheCentralDogma)转录翻译逆转录复制DNARNA蛋白质第2页，共138页，2023年，2月20日，星期三DNA通过基因表达，决定了蛋白质的结构、功能DNA通过复制，将基因信息代代相传RNA参与DNA遗传信息的表达RNA也可作为某些病毒遗传信息的载体第3页，共138页，2023年，2月20日，星期三【基因】

基因是核酸分子中贮存遗传信息的遗传单位，是指贮存有功能的蛋白质多肽链或RNA序列信息及表达这些信息所必需的全部核苷酸序列。基因和蛋白的关系？第4页，共138页，2023年，2月20日，星期三

5'…AGCCGACTATGTCGAAGCTT……GCTTGACTATAAGACA…3'3'…TCGGCTGATACAGCTTCGAA……CGAACTGATATTCTGT…5'

转录调控区

贮存RNA或蛋白质结构信息区转录终止区

大部分生物中构成基因的遗传物质是DNA，但有一部分生物（RNA病毒）是以RNA作为构成基因的遗传物质。基因的基本结构：

第5页，共138页，2023年，2月20日，星期三【基因组】细胞或生物体中，一套完整单倍体的遗传物质的总和（包括一种生物所需的全套基因及其间隔序列）称为基因组。人类基因组包括：22条染色体，X、Y两条性染色体及胞浆线粒体上遗传物质。基因组的结构主要指不同的基因功能区域在核酸分子中的分布和排列情况，基因组的功能是贮存和表达遗传信息。基因组的结构和功能是密切相关的。第6页，共138页，2023年，2月20日，星期三第一节病毒基因组第7页，共138页，2023年，2月20日，星期三一、病毒基因组核酸的主要类型第8页，共138页，2023年，2月20日，星期三双链RNA单链负股RNA

单链正股RNA分类DNARNA

双链DNA：HBV

单链DNA：M13噬菌体正股(+)：序列与mRNA相同的链负股(-)：序列与mRNA互补的链第9页，共138页，2023年，2月20日，星期三（一）双链DNA病毒（SV40病毒）

基因组DNA→DNA复制→基因组DNA

或通过逆转录完成复制（少数，见三）。

（二）单链DNA病毒（M13噬菌体）

基因组DNA→DNA复制→基因组DNA

（三）DNA－RNA病毒（HBV）

基因组DNA→转录→RNA→逆转录→基因组DNA第10页，共138页，2023年，2月20日，星期三（四）双链RNA病毒（呼肠孤病毒）

基因组RNA→RNA复制→基因组RNA（五）单链（＋）RNA病毒（脊髓灰白质炎病毒）

基因组RNA→RNA复制→基因组RNA第11页，共138页，2023年，2月20日，星期三

（六）单链（－）RNA病毒（疱疹性口炎病毒，VSV）

基因组RNA→RNA复制→基因组RNA（七）RNA－DNA病毒（逆转录病毒）

基因组RNA→逆转录→cDNA→转录→基因组RNA第12页，共138页，2023年，2月20日，星期三二、病毒基因组的结构与功能的特点第13页，共138页，2023年，2月20日，星期三（一）基因组核酸可以是任何一种类型的核酸，但一种病毒的基因组只是一种核酸。（二）不同病毒基因组的核酸大小差别很大。（三）基因常常成簇排列，没有间隔序列或间隔序列很小。(功能上相关的基因排列在一起)

（四）病毒的基因都是单拷贝，基因组多为单倍体第14页，共138页，2023年，2月20日，星期三（五）病毒基因组有重叠基因第15页，共138页，2023年，2月20日，星期三（六）病毒基因组的编码序列平均约＞90％

（但差异很大）

（七）病毒基因有连续的，有不连续的

（八）病毒基因组含有不规则的结构基因

1、几个结构基因的编码区无间隔，因此有些结构基因没有翻译起始序列。

2、gene＝mRNA，有的mRNA没有5‘端的帽结构，有翻译增强子。3、有的结构基因转录后产物本身没有翻译起始，需要在转录后进行加工、剪接，成为有翻译功能的mRNA。第16页，共138页，2023年，2月20日，星期三三、典型病毒基因组举例第17页，共138页，2023年，2月20日，星期三

（一）SV40病毒基因组（双链DNA病毒）

1、SV40病毒基因的结构特征

2、SV40病毒基因的表达和复制第18页，共138页，2023年，2月20日，星期三第19页，共138页，2023年，2月20日，星期三（1）SV40的基因表达

启动子，增强子

第20页，共138页，2023年，2月20日，星期三

（2）RNA的选择剪切形成不同的mRNA，不连续基因，一个基因产生不同的蛋白质初级转录物第21页，共138页，2023年，2月20日，星期三（3）病毒基因组的复制

T抗原控制病毒的复制，启动晚期转录第22页，共138页，2023年，2月20日，星期三1、HBV基因组结构

（1）双链（±）DNA病毒

（2）二条链长短不一

（3）重叠基因（二）HBV基因组（DNA-RNA病毒）第23页，共138页，2023年，2月20日，星期三第24页，共138页，2023年，2月20日，星期三第25页，共138页，2023年，2月20日，星期三2、HBV基因组复制

（1）cccDNA（共价双链闭环状DNA）的生成

（2）转录生成（＋）RNA

（3）合成（－）链DNA和（＋）链DNA

（4）形成子代病毒第26页，共138页，2023年，2月20日，星期三（三）脊髓灰白质炎病毒基因组（单链(＋)RNA病毒）

1.基因组的特征（mRNA）第27页，共138页，2023年，2月20日，星期三2.基因组信息表达的特点第28页，共138页，2023年，2月20日，星期三(＋)RNA

5'●-pUUNNNNN……NNNAAAAAAAn3'VPg蛋白形成后，可以共价结合两个U，成为病毒RNA复制的引物。3.基因组复制特点←UUp-●（引导合成负链RNA）第29页，共138页，2023年，2月20日，星期三(－)RNA

3'AANNNNNNN……NNNUUUUUUUp-●5'●-pUU→新合成的（＋）RNA的poly(A)尾不是另外加上去的，而是直接复制出来的。（引导合成正链RNA）第30页，共138页，2023年，2月20日，星期三(－)RNA

3'AANNNNNNN……NNNUUUUUUUp-●5'●-pUU→（引导合成正链RNA）合成的(＋)RNA实际上有三种用途：①作为mRNA翻译病毒蛋白质;②作为模板复制（－）RNA;③作为子代病毒的RNA,加上蛋白质后包装成病毒颗粒。第31页，共138页，2023年，2月20日，星期三（四）逆转录病毒基因组（RNA-DNA病毒）

1.基因组结构特征

（1）帽子结构和多聚A尾

（2）编码区

第32页，共138页，2023年，2月20日，星期三（3）非编码区（调控区）

①重复序列R区

②引物结合区

③U区

④DLS、ψ和C区第33页，共138页，2023年，2月20日，星期三A：编码区:所有逆转录病毒均含有3个基本结构基因gag:病毒衣壳蛋白pol:肽链内切酶,一个逆转录酶,一个与前病毒整合相关的酶env:包膜蛋白B：非编码区:与基因组复制和基因表达有关A:R区:两端的重复序列,与cDNA合成有关B:引物结合区(primerbindingsite,PB)C:U区:U3含强启动子,起始转录RNA.U5与转录终止和加polyA有关D:DLS--C区:DLS:两条病毒(+)RNA链结合位点

:包装信号:RNA装入病毒颗粒

C:调控区.第34页，共138页，2023年，2月20日，星期三2、前病毒基因的转录

（1）病毒基因组的形成（转录）

第35页，共138页，2023年，2月20日，星期三U3有强启动子，5'端的U3是病毒RNA的启动子，启动病毒RNA的转录；3'端的U3可作为下游基因的启动子。R和U5之间有加polyA信号的序列。第36页，共138页，2023年，2月20日，星期三

由5'端的U3提供启动子，从U3和R区分界处开始转录。直到RNA转录到3'端的R和U5之间时，RNA在R和U5交界处断裂，在RNA的3'端加polyA。第37页，共138页，2023年，2月20日，星期三RNA5'端的PB－区与来自宿主细胞的tRNA结合，两个相同的（+）RNA又以平行的二聚体结构在二聚体结合位点（DLS）以氢键相连。最后，包装蛋白把病毒基因包装起来，形成病毒颗粒。第38页，共138页，2023年，2月20日，星期三（2）mRNA翻译

①gag基因的转录与翻译

全长RNA能直接作为gag基因的mRNA，进行翻译。有90％的mRNA只翻译出gag多蛋白质，经肽链加工裂解成为病毒的衣壳蛋白。第39页，共138页，2023年，2月20日，星期三②pol基因的翻译

RNA序列中有干扰gag基因终止密码子的序列。约有10％的mRNA在翻译过程中可以越过gag基因的终止密码子，一直翻译到pol基因的终止密码子，形成更大的多蛋白质，经翻译后加工裂解，形成病毒的衣壳蛋白、逆转录酶和一种与前病毒整合有关的酶（integrase，整合酶）。第40页，共138页，2023年，2月20日，星期三③env基因的转录与翻译

一部分全长mRNA经过转录后剪接，使env基因的编码区与病毒RNA的5'端帽结构连接在一起，从而形成env基因的mRNA。翻译出病毒包膜的糖蛋白。第41页，共138页，2023年，2月20日，星期三第二节原核基因组第42页，共138页，2023年，2月20日，星期三一、原核生物基因组结构与功能的特点第43页，共138页，2023年，2月20日，星期三1、原核生物基因组通常由一条环状双链DNA分子组成。原核生物的基因组DNA虽与蛋白结合，但不形成染色体结构，只是习惯上将之称为染色体。第44页，共138页，2023年，2月20日，星期三

染色体DNA在细胞内形成一个致密区域，即类核（nucleoid）。类核无核膜将之与胞浆分开。在染色体DNA中含有许多基因。第45页，共138页，2023年，2月20日，星期三2．基因组中只有1个复制起点。第46页，共138页，2023年，2月20日，星期三启动子（promoter),操纵元件（operator）结构基因,终止子（terminator)，3、原核基因的基本结构特点第47页，共138页，2023年，2月20日，星期三结构基因（structuregene)第48页，共138页，2023年，2月20日，星期三4、操纵子结构操纵子（operon）是指数个功能上相关联的结构基因串联在一起，构成信息区，连同其上游的调控区（包括启动子和操纵区）以及下游的转录终止信号所构成的基因表达单位，所转录的RNA为多顺反子。第49页，共138页，2023年，2月20日，星期三多顺反子单顺反子真核生物原核生物非编码序列第50页，共138页，2023年，2月20日，星期三启动子是RNA聚合酶结合的区域，操纵区是特异阻遏蛋白结合区。操纵子的转录通常受一个调节基因所表达的阻遏蛋白的控制。第51页，共138页，2023年，2月20日，星期三核糖体蛋白的操纵子:

大肠杆菌核糖体有50余种蛋白，其基因是组合在数个操纵子中。如：

■－S10－L3－L4－L23－L2－L22－S19－S3－L16－L29－S17βoperon:■－L10－L7－L12－β－β'αoperon:■－S13－S11－S4－α－L17(α,β:RNA聚合酶的亚单位)第52页，共138页，2023年，2月20日，星期三5、结构基因无重叠现象，基因组中的任何一段DNA顺序不会用于编码两种蛋白质。6、基因序列是连续的，无内含子。第53页，共138页，2023年，2月20日，星期三7、编码区在基因组中所占的比例（约占50％）远远大于真核基因组，但又远远小于病毒基因组。非编码区主要是一些调控序列。第54页，共138页，2023年，2月20日，星期三8、基因组中重复序列很少。编码蛋白质的结构基因多为单拷贝，但编码rRNA的基因往往是多拷贝的。第55页，共138页，2023年，2月20日，星期三9、具有编码同工酶的基因（isogene）。这是一类结构上不完全相同，而功能相同的基因。例如在大肠杆菌中含有2个编码乙酸乳酸合成酶同工酶的基因,和2个编码分支酸变位酶同工酶的基因。10、细菌基因组中存在着可移动的DNA序列，包括插入序列和转座子

第56页，共138页，2023年，2月20日，星期三沙门菌鞭毛素基因的调节H2鞭毛素

阻遏蛋白Hin重组酶倒位片段hinH2IH1H1鞭毛素hinH2IDNA启动序列H1启动序列第57页，共138页，2023年，2月20日，星期三二、染色体外的遗传物质——

质粒第58页，共138页，2023年，2月20日，星期三

（一）质粒的定义质粒（plasmid）是细菌细胞内携带的染色体之外的环状DNA分子，是共价闭合的环状DNA分子（covalantclosedcircularDNA，cccDNA），可以独立于细菌染色体而进行复制第59页，共138页，2023年，2月20日，星期三第60页，共138页，2023年，2月20日，星期三1、质粒的大小小型质粒：<15kb

大型质粒：>15kb

小型质粒易于通过转化作用进入细菌，大型质粒只能通过细菌的接合作用从一个细菌传递到另一个细菌。（二）质粒的主要特性第61页，共138页，2023年，2月20日，星期三2、质粒的复制质粒与染色体拷贝数之比＜10为低拷贝数质粒，＞10为高拷贝数质粒。质粒的复制是自主调节的，不受染色体复制调节因素的影响。复制调控系统由质粒上的复制起点（ori）、质粒的rep基因和cop基因构成。低拷贝数质粒也称为严谨型质粒，自身产生的复制阻遏作用较强，分子量较大。高拷贝数质粒或称为松驰型质粒，分子量小。第62页，共138页，2023年，2月20日，星期三3、质粒的不相容性。利用相同复制系统的质粒不能共存于同一个宿主细胞内，这种特性称为质粒的不相容性。两个具有相同或密切相关复制起始位点和调控机制的质粒不能共存于同一个宿主细胞内。第63页，共138页，2023年，2月20日，星期三

两个带有ColE1复制调控系统的质粒不能共存于同一个细胞内。第64页，共138页，2023年，2月20日，星期三pMB1和ColE1是两个密切相关的复制调控系统，带有pMB1和ColE1复制调控系统的质粒也是不相容的。第65页，共138页，2023年，2月20日，星期三

但ColE1和pMB1与带有pSC101或p15A复制调控系统的质粒则是完全相容的，可以共存于同一个细胞内。第66页，共138页，2023年，2月20日，星期三4、质粒与宿主细胞的关系。（1）质粒是作为附加的遗传物质存在于细菌细胞内，其复制和遗传均独立于宿主细胞染色体。（2）质粒的存在通常不是宿主细胞所必须的。（3）质粒的复制和转录均依赖于宿主细胞的酶和蛋白质。（4）在特定的条件下，质粒编码的蛋白质（酶）可以赋予宿主细胞生存优势。第67页，共138页，2023年，2月20日，星期三5、质粒的功能质粒的功能主要通过质粒本身携带的基因编码蛋白质而表现出来。携带质粒的宿主细胞可表现出相应的表型。（1）性质粒（2）抗生素抗性（3）产生毒素的质粒（如大肠杆菌素）（4）降解复杂的有机化合物作为能源（5）产生限制和修饰酶第68页，共138页，2023年，2月20日，星期三6、质粒的转移性在自然条件下，有些质粒可以通过细菌的接合作用在细菌细胞间传递。基因工程中常用的质粒载体缺乏转移所需的基因（mob基因），不能通过接合作用在细胞间传递，但可采用人工方法转化到细菌细胞中。第69页，共138页，2023年，2月20日，星期三三、转位因子第70页，共138页，2023年，2月20日，星期三

转位因子（transposableelement），即可移动的基因成分，是指能够在一个DNA分子内部或两个DNA分子之间移动的DNA片段。在细菌中，则指可在质粒和染色体之间或在质粒和质粒之间移动的DNA片段。转位也是DNA重组的一种形式。第71页，共138页，2023年，2月20日，星期三（一）转位因子的种类1、插入序列（insertionsequence,IS）

（1）IS由一个转位酶基因和两侧的反向重复序列组成。第72页，共138页，2023年，2月20日，星期三（2）插入到新的位点后，两侧为顺向重复序列（3）插入可以是正向，也可以是反向插入。第73页，共138页，2023年，2月20日，星期三（2）插入到新的位点后，两侧为顺向重复序列（3）插入可以是正向，也可以是反向插入。第74页，共138页，2023年，2月20日，星期三2、转座子（transposon,Tn）（1）结构基因的两侧含2个相同的插入序列（复合型转座子）。第75页，共138页，2023年，2月20日，星期三（2）数个基因与2个反向重复序列，不含IS。（图3-7）第76页，共138页，2023年，2月20日，星期三3、可转座的噬菌体（transposablephage）（1）插入部位两侧有短的顺向重复序列（2）一个拷贝留在原位，新合成的拷贝插入新的部位（3）Mu噬菌体末端不含反向重复顺序第77页，共138页，2023年，2月20日，星期三（二）转位作用的机理1、复制型转位机理共联体生成和解离，靶序列切割与复制（1）转座酶将转座子序列双链的相反极性端同时切开单链切口。同时，在靶点序列两侧各一条单链上造成一切口。第78页，共138页，2023年，2月20日，星期三（2）供体上转座因子的游离端与靶位点DNA上错开切割的突出端分别连接。（3）在宿主DNA聚合酶的作用下进行复制，新的转座成分通过半保留复制完成并伴有两个复制子的融合，即形成“共整合体”。第79页，共138页，2023年，2月20日，星期三（4）此“共整合体”是以转座成分的正向重复序列相连接的。（5）tnpR基因编码的解离酶作用于共整合体中转座因子的内解离区，切割、重组。第80页，共138页，2023年，2月20日，星期三（5）tnpR基因编码的解离酶作用于共整合体中转座因子的内解离区，使共整合体发生解离，产生各含有一个Tn拷贝的供体DNA分子和受体DNA分子。第81页，共138页，2023年，2月20日，星期三2、非复制型转位作用

转位酶将供体DNA的转座因子两侧各切断一条单链，将靶序列的2个游离末端连接。

随后并没有复制过程，而是由转位酶将供体DNA转座因子的另一端也切断，因此在供体DNA上留下一个致死性缺口。

转座子的两条游离单链在靶位点退火接合，DNA聚合酶填平缺口。第82页，共138页，2023年，2月20日，星期三第83页，共138页，2023年，2月20日，星期三由转座子介导的转座第84页，共138页，2023年，2月20日，星期三第三节

真核生物基因组

第85页，共138页，2023年，2月20日，星期三一、真核生物基因组的结构

与功能的特点第86页，共138页，2023年，2月20日，星期三（一）真核基因的基本结构第87页，共138页，2023年，2月20日，星期三1.结构基因：内含子和外显子真核生物的结构基因是不连续的，编码序列被非编码序列打断。第88页，共138页，2023年，2月20日，星期三在编码序列之间的序列称为内含子（intron），编码序列称为外显子（extron）。第89页，共138页，2023年，2月20日，星期三2.顺式调控元件（1）启动子：真核生物的启动子是由TATA盒、上游启动子元件和转录起始位点组成。第90页，共138页，2023年，2月20日，星期三

启动子（promoter）启动子是RNA聚合酶特异性识别和结合的DNA序列。启动子有方向性，位于结构基因转录起始点的上游，本身并不被转录。第91页，共138页，2023年，2月20日，星期三（2）上游启动子元件上游启动子元件是TATA盒上游的一些特定的DNA序列，反式作用因子可与这些元件结合，通过调节TATA因子与TATA盒的结合、RNA聚合酶与启动子的结合及转录起始复合物的形成（转录起始因子与RNA聚合酶结合）来调控基因的转录效率。第92页，共138页，2023年，2月20日，星期三第93页，共138页，2023年，2月20日，星期三（3）反应元件一些信息分子的受体被细胞外信息分子激活后，能与特异的DNA序列结合，调控基因的表达。这种特异的DNA序列实际上也是顺式元件，由于能介导基因对细胞外的某种信号产生反应，被称为反应元件（responseelements）。反应元件都具有较短的保守序列。这些元件通常位于启动子附近和增强子内。有不少是回文序列。第94页，共138页，2023年，2月20日，星期三糖皮质激素反应元件：

5'-AGAACAXXXTGTTCT-3'3'-TCTTGTXXXACAAGA-5'

雌激素反应元件：

5'-AGGTCAXXXTGACCT-3'3'-TCCAGTXXXACTGGA-5'

甲状腺素反应元件：

5'-AGGTCATGACCT-3'3'-TCCAGTACTGGA-5'第95页，共138页，2023年，2月20日，星期三（4）增强子增强子（enhancer）是一段DNA序列，其中含有多个能被反式作用因子识别与结合的顺式作用元件。反式作用因子与这些元件结合后能够调控（通常为增强）邻近基因的转录。增强子一般位于转录起始点上游－100～－300bp处，但在基因之外或某些内含子中也有增强子序列。第96页，共138页，2023年，2月20日，星期三（5）加尾信号在结构基因的最后一个外显子中有一个保守的AATAAA序列，此位点下游有一段GT丰富区，或T丰富区；这两部分序列共同构成poly(A)加尾信号。第97页，共138页，2023年，2月20日，星期三（二)基因家族(genefamily)

基因家族是指核苷酸序列或编码产物的结构具有一定程度同源性的一组基因。

基因家族中个基因之间的关系：

第98页，共138页，2023年，2月20日，星期三（1）家族中各基因的核苷酸序列完全一样这些基因家族也被称为单纯多基因家族（如rRNA,tRNA基因家族）和复合多基因家族（如组蛋白基因家族）。（低等生物的5.8SrRNA基因,28SrRNA基因,18SrRNA基因）第99页，共138页，2023年，2月20日，星期三（高等生物的5.8SrRNA基因,28SrRNA基因,18SrRNA基因）（1）家族中各基因的核苷酸序列完全一样这些基因家族也被称为单纯多基因家族（如rRNA,tRNA基因家族）和复合多基因家族（如组蛋白基因家族）。第100页，共138页，2023年，2月20日，星期三tRNA基因:

人类基因组约有1300个tRNA基因，编码50多种tRNA。每一tRNA约有10个到几百个基因拷贝。同种tRNA往往串联在一起形成基因簇，但基因间有非转录间隔区分隔，常常比结构基因长近10倍。第101页，共138页，2023年，2月20日，星期三（2）家族中各基因的核苷酸序列高度同源。

α珠蛋白和β珠蛋白基因家族：………ζ…ψζ…ψα2…ψα1…α2…α1…θ………………ε……Gγ……Aγ……ψβ……δ……β………

这些基因家族的各个成员在DNA分子上的排列顺序按照发育的不同阶段的先后次序排列，因而称为受发育控制的复合多基因家族。第102页，共138页，2023年，2月20日，星期三人类生长激素基因家族：包括人生长激素（hGH）、人胎盘促乳素（hCS）和催乳素（prolactin）。它们之间同源性很高。hGH和hCS之间：蛋白质氨基酸序列有85％的同源性，mRNA序列上有92％的同源性。第103页，共138页，2023年，2月20日，星期三（3）家族中各基因编码的蛋白质具有高度的同源性，但基因的核苷酸序列可能不同。如src基因家族:src，abl，fes，fgr，fps，fym，kck，lck，lyn，ros，tkl，yesNH2COOH

蛋白激酶同源结构域（250个氨基酸残基）此家族中各基因的DNA序列没有明显的同源性。

第104页，共138页，2023年，2月20日，星期三（4）家族中各基因编码的蛋白质中具有很小的保守基序（conservedmotif）。如DEADbox基因家族。DEADbox：Asp-Glu-Ala-Asp此家族中各基因的DNA序列没有明显的同源性，但所有的表达产物都有解旋酶的功能，都具有同样的保守基序（DEAD盒），DEAD是酶活性的关键结构。第105页，共138页，2023年，2月20日，星期三（5）基因超家族基因超家族（genesuperfamily）是指一组由多基因家族及单基因组成的更大的基因家族。它们的结构有程度不等的同源性，因此它们可能都起源于相同的祖先基因，但是它们的功能并不一定相同，这一点正是与多基因家族的差别所在。这些基因在进化上也有亲缘关系，但亲缘关系较远，故将其称为基因超家族。第106页，共138页，2023年，2月20日，星期三免疫球蛋白超基因家族：表达产物都具有免疫球蛋白样的结构域结构。β2微球蛋白、MHCⅠ类抗原的α链、Ⅱ类抗原的α链和β链，Thy1,CD4,CD8等与免疫有关的分子，以后又陆续发现了许多免疫系统内和与免疫无关的家族成员。第107页，共138页，2023年，2月20日，星期三

丝氨酸蛋白酶基因超家族：丝氨酸蛋白酶家族的基因产物都有一个特殊的功能区，具有酶的功能。功能区中丝氨酸是活性中心的关键氨基酸残基。现有很多新成员加进去，如载脂蛋白（apolipoprotein），它们只是转移胆固醇蛋白颗粒中的成分而不具备任何水解蛋白质的酶功能。第108页，共138页，2023年，2月20日，星期三（三）假基因假基因（pseudogenes）是多基因家族中的成员，因碱基顺序发生某些突变而失去功能，不能表达或表达异常的无生物活性的多肽，这些DNA顺序在相应基因名称之前加ψ表示。α-likeglobingenefamily:……ζ…ψζ…ψα2…ψα1…α2…α1…θ………第109页，共138页，2023年，2月20日，星期三

假基因DNA中的突变可以影响基因表达的任何一个环节：转录起始信号消失（顺式元件缺失或突变）mRNA不能正常剪接（剪接位点缺失或突变）翻译提前终止（突变产生终止密码子）第110页，共138页，2023年，2月20日，星期三α-likeglobingenefamily:……ζ…ψζ…ψα2…ψα1…α2…α1…θ………ψζ与ζ序列一样，只有3个点突变。其中密码子6的GAG→TAG发生无义突变。假基因普遍存在于真核生物中，在哺乳动物基因组中，约1/4基因为假基因。第111页，共138页，2023年，2月20日，星期三（四）非编码序列非编码序列在基因组>95％。编码序列小于DNA总量的5％。真核生物基因组非常大，即使只有5％的编码序列，其基因数量也可达到原核生物基因组的基因数量的几十倍。第112页，共138页，2023年，2月20日，星期三（五)真核生物基因组中的转座子在真核基因组中，编码序列在染色体中的位置相对比较稳定，但一些中度重复序列往往是可移动的。有些可移动成分的结构与原核基因组的转位因子相似，是通过DNA介导的。而另外一些中度重复序列的转移成分则与一般细菌中的转移成分不同，要先转录成RNA，再逆转录生成cDNA，然后重新整合到基因组中，这种逆转录旁路的转移成分称为逆转录转座子（retroposon）。第113页，共138页，2023年，2月20日，星期三（六）重复序列重复序列中，除了编码rRNA、tRNA、组蛋白及免疫球蛋白的结构基因外，大部分是非编码序列。它们的功能主要与基因组的结构稳定性、组织形式、以及基因表达的调控有关。目前已经发现一些重复序列的特征与遗传病有密切联系，因此可以通过测定某些特定重复序列的重复次数而协助遗传病的诊断。第114页，共138页，2023年，2月20日，星期三根据出现频率的不同可将DNA序列分为三类：1．高度重复序列在基因组中的重复次数＞1052．中度重复序列在基因组中的重复次数为101～1053．单拷贝序列在整个基因组中仅出现一次或少数几次第115页，共138页，2023年，2月20日，星期三（七）端粒

以线性染色体形式存在的真核基因组DNA的末端都有一种特殊的结构，称为端粒（telomere）。该结构是一段DNA序列和蛋白质形成的一种复合体，仅在真核细胞染色体末端存在。端粒的DNA序列相当保守，其DNA一般由多个串联在一起的短寡核苷酸（5～8bp）序列构成。第116页，共138页，2023年，2月20日，星期三G-rich链由端粒酶合成，C-rich链通过正常DNA合成过程中随从链的合成方式进行合成（需RNA引物）。第117页，共138页，2023年，2月20日，星期三

碱基对成分因种属而异，重复次数在不同生物中变化较大，如小鼠的端粒DNA达150kb，人类的端粒DNA约5～15kb。端粒功能主要有保护线性DNA的完整复制、保护染色体末端及决定细胞的寿命等。第118页，共138页，2023年，2月20日，星期三二、人类基因组中重复顺序1、反向重复顺序5'……GGAAGGTGCGAA…………TTCGCACCTTCC………3'3'……CCTTCCACGCTT…………AAGCGTGGAAGG………5'5'……GGAAGGTGCGAA…………AAGCGTGGAAGG………3'3'……CCTTCCACGCTT…………TTCGCACCTTCC………5'

5'……AAGCTT………3'

3'……TTCGAA………5'回文序列第119页，共138页，2023年，2月20日，星期三2、串联重复顺序（1）编码区串联重复顺序如5SrRNA基因，组蛋白基因等

（2）非编码区串联重复顺序非编码区串联重复顺序通常存在于间隔DNA和内含子内大卫星DNA，小卫星DNA，微卫星DNA第120页，共138页，2023年，2月20日，星期三1）大卫星DNA

总长度：100kb到几个Mb根据浮力密度分为：

Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ型及α、β卫星DNA重复单位:ⅡandⅢ,5bp，

Ⅰ（AT-rich）,25～48bp，

α,171bp，

β,about68bp第121页，共138页，2023年，2月20日，星期三

卫星DNA存在于异染色质区域，这些区域缠绕紧密、无活性。异染色质主要存在于着丝粒，在有丝分裂和减数分裂中形成着丝点、控制染色体的运动。

第122页，共138页，2023年，2月20日，星期三2）小卫星DNA

①variablenumbertandemrepeat,VNTR

总长度：0.1～20kb,

重复单位：9～70bp

②端粒DNA

（TTAGGG）n

总长度：2～20kb第123页，共138页，2023年，2月20日，星期三3）微卫星DNA

重复单位：1～5bp，重复数目：10～60，总长度：<150bp……(AC)n…………(TG)n…………(AGC)n……第124页，共138页，2023年，2月20日，星期三3、散在重复顺序

（1）SINEs（shortinterspersednuclearelements）

Alu家族：（逆转录转座子）

在基因组中的重复数：3～5×105Alu顺序之间的间隔：3～5kb第125页，共138页，2023年，2月20日，星期三（2）LINEs

（longinterspersednuclearelements）

染色体的G或Q带

基因组DNA经KpnI消化后KpnI家族：6～7kb琼脂