真核生物基因组结构

具有反向重复结构（也称回文结构），可在 同一条链内形成双链区，变性后再复性时，在链 间复性之前就已发生链内复性，因此不遵循二级 反应动力学方程。由于这种序列的复性速度非常 快，在动力学上称为零时（或瞬时）复性序列。
DNA复性后可出现发卡形结构。这种序列常
常是DNA复制酶、转录酶以及特异蛋白质的结合
部位。
阴影部分为一个门内C-值的范围
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二、真核生物基因组的基因数量
不同物种编码基因差别很大，从500个到50000个， 有100倍的差距。
真核生物的基因数量通常在6000到50000之间。
人的基因组的全长为大约3 X 109对碱基，编码 3-4 万个基因；
但某些寄生的真核生物，如脑微孢子虫，基因数量
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2）快速复性序列：
也叫高度重复序列（Highly repetitive sequence）
• 占基因组的10-60%,长度6～ 200bp ，重复次数在 105以上。
• 大部分集中于异染色质区 ，特别是在着丝粒和 端粒区，往往没有转录功能 。
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真核生物DNA 复性曲线的模 式图
可能不超过3000个，比很多细菌的基因数量还少。
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三、真核生物基因组的非重复序列和重复序列
1. DNA复性动力学
2. DNA的复性过程遵循二级反应动力学。
DNA复性过程中复性的速度用公式表示： dC/dt= -kC02
其中，C是单链DNA在t时刻的浓度。
k＝复性速度常数
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对上式积分后重排，得出复性动力学方程： C／C0＝1／（1＋ k C0t）
AAAAAAAA
X=1
ATCGATCGATCG X = 4
N= 105
X = 105
X= k Cot1/2 教学ppt
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Cot(1/2) = 1/k (mol. Sec / L)
相同核苷酸数量的DNA，复杂性小的DNA分子复性快 ，Cot (1/2)值小；复杂性大的DNA分子复性慢，Cot (1/2) 大。
Cot(1/2) = 1/k (mol. Sec教学/pLpt )
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DNA复性的影响因素：
DNA序列的复杂性、初始浓度、片段大小、温度、离子强度
在控制反应条件（初始浓度、温度、离子强度、片段大
小）相同的前提下，DNA分子的C0t (1/2)值，取决于核苷 酸的排列复杂性。
DNA序列的复杂度(complexity) X：最长的没有重复序列 的核苷酸对的数值。
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4）慢速复性序列：
C0t1/2一般在103mol.s/L以上，复性速度极慢， 在一个基因组中只有一个拷贝或2~3个拷贝，也 称非重复序列（单一序列、单拷贝序列）。 结构基因 (蛋白质基因)大多是单拷贝序列。
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真核生物DNA 复性曲线的模 式图
复性反应分为 三P相74，图每－相16代 表不同复杂长 度的序列类型
复性反应分为 三P相74，图每－相16代 表不同复杂长 度的序列类型
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3）中速复性序列：
也叫中度重复序列(moderate repetitive sequences)
基因组中重复次数<105的重复顺序,重复单位平均长 度约300bp;
复性速度快于单拷贝顺序，慢于高度重复顺序。
多与单拷贝基因间隔排列。
）
不同原核生教物学p的pt Cot曲线
Cot
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真核生物DNA 复性曲线的模 式图
复性反应分为 三P相74，图每－相16代 表不同复杂长 度的序列类型
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根据复性动力学特征的不同，将真核生 物DNA序列分为4类：
零时复性序列
快速复性序列
中速复性序列
慢速复性序列
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1）零时复性序列：
逐渐增加的趋势。
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3
1010 109 108 107 106
支
细
酵
霉
蠕昆鸟
两哺
原
菌
母
菌
虫虫类
栖乳
体
类类
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☆ C值悖理理论（C-value paradox)
指 C值与生物进化复杂性之间不相对应的现象，也 叫 C值反常理论。
表现：
•低等动物的C值大于高等动物 如：两栖类的C值大于哺乳类 肺鱼的C值比哺乳动物大10－15倍
C0为单链DNA的起始浓度，C为单链DNA在t时刻的浓度， 单位mol/L。 t为复性时间,单位为s（秒）。重组速率常数k的 单位为L/mol，取决于阳离子的浓度、温度、片段大小和DNA 序列的复杂性。
当 C/ C0 = 1/2 时的C0t值定义为C0t1/2 即复性反应 完成一半时
C / C0 = 1/2 = 1 / (1+ k C0t(1/2))
Cot曲线：表示复性速度与DNA顺序复杂性的关系。
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ Cot曲线
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2.利用复性动力学鉴定基因组序列
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原核生物Cot曲线的特点：
➢形状相似（跨越2-3个数量级），Cot（1／2）不相同 －－单一序列，只是复杂性不同。
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1-c/c0
复杂性X 1
复 性 分 数 （
多为非编码序列，如Alu序列
也有编码基因产物的，如rDNA、tDNA、组蛋白基
因家族, 一般往往以基因家族的形式存在。
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Alu family（Alu 家族）：
•长约300bp的片段，大多数片段含有一个限制性内切 酶AluⅠ的酶切位点（AGCT）; • 均匀分散在整个基因组中的非重复序列间; • 在人类基因组中占1％ ～ 3％;
第四章 真核生 物基因组结构
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1
第一节 真核生物基因组的组成
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2
一、真核生物基因组的大小
C值（C-value）：一个物种单倍体基因组的DNA含量， 通常称为该物种的C值。
每个物种的C值是相对恒定的，不同物种的C值差 异极大。
一般随着生物结构和功能复杂程度的增加而C值增
大，即：生物细胞中的C值具有从低等生物到高等生物
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大部分结构基因 位于非重复的 DNA序列内
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•同一门中的动物C值变化很大 如：两栖类中的C值变化很大，可相差100倍 家蝇的比果蝇的大6倍
说明真核生物基因组中许多教学的ppt DNA序列不编码蛋白质。5
植物 鸟类 哺乳动物 爬行动物 两栖动物 硬骨鱼 软骨鱼 棘皮动物 甲壳动物 昆虫 软体动物 蠕虫 霉菌 藻类 真菌 格兰氏阳性菌 格兰氏阴性菌 支原体