真核生物遗传规律分析

1、串联重复DNA序列 只存在于真核基因组，由2~200bp的重复单 位组成
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可变数目串联重复序列
❖ Variable number of tandem repeat,VNTR ❖ 卫星DNA中，有一类重复单位在11~60bp，
总长度为几百到几千bp的重复序列，多位于 近端粒处 ❖ 根据重复单位的大小又可分为：卫星DNA、 小卫星DNA和微卫星DNA三类，这类DNA多 不具备转录能力
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❖ 1968年华裔生物化学、生物学家吴瑞博士 （Dr．Ray Wu） 独创性地设计出一种崭新的引物 一延伸测序策略，并于1971年首次成功地测定了λ 噬菌体两个COS末端的完整序列；
❖ 1977，F. Sanger在该策略的基础上，发展出了快 速测定DNA序列的末端中止法；
❖ K. Mullis采纳他的方法，完善了PCR扩增DNA的方 法；
❖ 随着技术的改进和创新(Ju et al.,
2000;Church, 2002; Barnes et al., 2002; Mitra et al., 2003)，聚合酶测序法又有了新 的发展。
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另外，还有许多其他的测序策略：
❖ 如连接酶测序法(sequencing by ligation, SbL) (Whiteley et al., 1984; Landegren and Hood, 1988;Drmanac, 1992)、
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一、真核生物基因组的特点
❖ 真核生物基因组（Eukaryotic Genome, EG） 与原核生物基因组（Prokaryotic Genome, PG）相比有很大差异：
❖ （1）EG位于细胞核中，由数条具有多级空 间结构的染色体组成；
❖ （2）具有多个复制起点，基因内有内含子； ❖ （3）存在着大量的非编码DNA序列；
element, LINE ）
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三、 DNA序列分析方法
❖ DNA 测序技术早在DNA 双螺旋结构(Watson and Crick, 1953) 发现后不久就有报导 (Whitfeld,1954)，
❖ 当时的测序的方法为降解法(sequencing by degradation, SbD)，
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❖ （4）编码蛋白质的基因多位于单拷贝序列中， 同时还有大量的重复序列；
❖ （5）具有基因家族和基因簇；
❖ （6）具有生命所必须的细胞器基因组
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二、基因组序列的分类
（一）单一序列（Unique sequence）
又称非重复序列（nonrepetitive sequence），在基 因组中只有一个或几个拷贝的DNA序列，大多数结 构基因都属于这一类。
❖ 但由于操作复杂，并没有形成规模化的应用。
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❖ 1965，Cornall大学以S．W．Holle为首的科 学家小组，首次完成75个核苷酸的酵母丙氨 酸tRNA的全序列测定。
❖ 即利用各种RNA酶把tRNA降解成寡核苷酸， 经分离纯化后，再分别测定短片段顺序。
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反应：同时加入引物和 模板、DNA聚合酶I、一 种 ddNTP 、 以 及 四 种 dNTP（有一种带放射性 标记）。
变性胶电泳分离反应混 合物。
放射自显影术，检测单 链 DNA 片 段 的 放 射 性 带 。
❖ 焦磷酸测序法(pyrosequencing) (Hyman,1988) ❖ 杂交测序法(sequencingbyhybridization, SbH)
(Drmanac et al., 1989; 1998; 2001)
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1、Sanger测序法
双脱氧末端终止法
利用DNA聚合酶的两种酶 催反应特性：1、利用单链 DNA模板，合成DNA互补 链；2、利用2’，3’双脱氧 核苷三磷酸作底物，参入 到寡核酸链的末端，从而 终止DNA链的生长。有时 也称引物合成法，或酶催 引物合成法。
第八章 真核生物的遗传分析
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本章要掌握的主要内容
❖ 第一节 真核生物基因组及其复杂性
真核生物基因组的特点 重复序列的分类 DNA序列分析方法与结构基因组学
❖ 第二节 基因家族
基因家族的类型，基因家族的特点
❖ 第三节 遗传标记
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第一节 真核生物基因组及其复杂性
❖ M．Smith发明了碱基定点突变技术。这三位科学 家全都获得了诺贝尔奖。
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❖ Sanger 等(1977)：末端终止法，该技术引入 了聚合酶和测序胶，使DNA 测序走向了大规 模实用化。
❖ 经过Melamede, 1985; Cheesman, 1991;Metzker et al., 1994等改良后成为迄今 为止应用最为广泛的测序技术。
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（二）重复序列
1、串联重复DNA序列 ❖ 卫星DNA（Satellite DNA）
在进行密度梯度离心时，某些高度重复DNA序列 由于碱基组成和浮力密度与主体DNA有区别，会 形成一系列的卫星带
主带：多由单拷贝序列组成，GC含量接近于基 因组均值
卫星DNA
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卫星DNA
❖ 一般位于异染色质区，通常位于着丝粒 ❖ 在染色体中可能有某种结构功能 ❖ 长度为100kb~数Mb
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小卫星DNA
❖ 核心重复序列由10~25bp组成 ❖ 总长度为0.1~30kb ❖ 多位于靠近染色体末端的区域，也称端粒小
卫星，
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微卫星DNA
❖ 由1~6个核苷酸为核心序列 ❖ 分散于整个基因组 ❖ 总长度<150bp
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（二）重复序列
2、散布的重复DNA序列 在高度分散的重复DNA家族中含有少量转座元件，根
据大小不同，可分为 短散布核元件（short interspersed nuclear
element, SINE） 长散布核元件（ long interspersed nuclear