真核生物基因组结构 (2)

2020/12/5
教学ppt
18
细胞器基因组
线粒体 叶绿体
2020/12/5
教学ppt
19
第二节 断裂基因
在真核生物基因组中，一个基因的编 码序列在DNA分子上是不连续的，被
非编码序列所隔开，称为断裂基
因或不连续基因。
2020/12/5
教学ppt
20
外显子：具有编码意义
结
转录单位 内含子：无编码意义（ 5′GT、
3
第一节真核基因组的组成
一、真核基因组结构特点
• 真核基因组结构庞大 3×109bp、染色质、核膜
• 单顺反子
• 基因不连续性 断裂基因（interrupted gene）、 内含子(intron)、 外显子(exon)
• 非编码区较多 多于编码序列(9:1)
• 2含020/有12/5大量重复序列
中度重复序列（moderately repetitive ）：有10至几 百个拷贝，一般是不编码的序列，可能参与基因调控；
高度重复序列（highly repetitive）：有几百个到几百 万个拷贝，如rRNA基因和某些tRNA基因。
2020/12/5
教学ppt
16
高度重复序列
卫星DNA (satellite DNA) ：有些高度重复DNA 序列的碱基组成和浮力密度同主体DNA有区别， 在浮力密度梯度离心时，可形成不同于主体DNA 的卫星带，称之为卫星DNA 。
2020/12/5
教学ppt
11
C值矛盾(C-value paradox)
具体表现： 与预期的编码蛋白质的基因数量相比，基因组ＤＮ
Ａ的含量过多，为什么？ 一些物种之间的复杂性变化范围并不大，但Ｃ值却
有很大的变化范围。对于不同物种，C值差异较大。 C值的大小与物种的结构组成和功能的复杂性没有严 格的对应关系，这种现象称为C值矛盾。
原核基因多数是单一顺序（unique-sequences），仅有少量 的重复顺序。
2020/1真2/5 核基因组含少量单一顺序教学和ppt 大量重复顺序
14
短片段的重复序列按重复方式不同可分为三 种类型：
（1）正向重复(direct repeats) ：同一阅读方向上的 重复；
（2）反向重复(inverted repeats) ：反方向上的重 复；
2020/12/5
教学ppt
6
③ 高等真核细胞DNA中很大部分是不转录的，大部 分真核细胞的基因中间还存在不被翻译的内含子。
④ 真核生物能够有序地根据生长发育阶段的需要进 行DNA片段重排，还能在需要时增加细胞内某些基因 的拷贝数。
2020/12/5
教学ppt
7
⑤ 在真核生物中，基因转录的调节区相对较大，它 们可能远离启动子达几百个甚至上千个碱基对，这些 调节区一般通过改变整个所控制基因5’上游区DNA构 型来影响它与RNA聚合酶的结合能力。
2020/12/5
教学ppt
9
三 基因组与C值
基因组( genome )：一个物种单倍体的染色体 所携带的一整套基因称为该物种的基因组。
2020/12/5
教学ppt
10
基因组是指遗传物质的总量，可以用C值表 示。
C值（C value）：一个单倍体基因组的全 部DNA含量。
对于 特定物种，C值是恒定的。
构
3′AG；GT -AG法则）
T框
卫星DNA：由长串联重复序列组成，一般对应于 染色体上的异染区域。
卫星DNA 小卫星DNA：由中等大小的串联重复序列组成， 位于靠近染色体末端的区域。
微卫星DNA：由更简单的重复单位组成的小序 列，分散于基因组中。
2020/12/5
教学ppt
17
利用复性动力学鉴定基因组序列
零时复性序列 快速复性序列 中速复性序列 慢速复性序列
（3）回文顺序 (Palindromic sequence) ：倒转重 复，反转对称。
2020/12/5
5‘ GTGAGCTCAC 3’
3’ CACTCGAGTG 5’
教学ppt
15
按重复程度不同可分为三种类型：
轻度重复序列（light repetitive）：在一个基因组中有 2～10个拷贝，如组蛋白基因和酵母tRNA基因；
第五章 真核生物的基因组结构
2020/12/5
教学ppt
1
原核生物基因组
小, 环状 裸露DNA 质粒 plasmid 操纵子 operon，多顺反子 基因是连续的 有重叠基因 大部分序列都为编码序列 重复序列不多 （单拷贝）
真核生物基因组
大，线状 与组蛋白结合 线粒体 / 叶绿体 单顺反子 断裂基因 split gene 无重叠基因 含大量非编码 DNA 大量重复序列
2020/12/5
教学ppt
2
真核 生物
原核 生物
2020/12/5
存在 组成 序列
方式
特点
细胞核 DNA 重复序
列多，
单一序 列少。
类核 DNA和 重复序
RNA 列少， 单一序
教学ppt
列多。
基因 遗传物 特点 质的组
成
基因家 核染色
族、假 体和细
基因
胞器基 因组
重叠基 主染色 因、操 体和质 纵子 粒
教学ppt
4
二、真核细胞与原核细胞在基因转录、翻译及 DNA的空间结构方面存在以下几个方面的差异
2020/12/5
教学ppt
5
① 在真核细胞中，一条成熟的mRNA链只能翻译 出一条多肽链，很少存在原核生物中常见的多 基因操纵子形式。
② 真核细胞DNA与组蛋白和大量非组蛋白相结 合，只有一小部分DNA是裸露的。
在原核生物中，转录的调节区都很小，大都位于启 动子上游不远处，调控蛋白结合到调节位点上可直接 促进或抑制RNA聚合酶与它的结合。
2020/12/5
教学ppt
8
⑥ 真核生物的RNA在细胞核中合成，只有经转运穿过核 膜，到达细胞质后，才能被翻译成蛋白质，原核生物 中不存在这样严格的空间间隔。
⑦ 许多真核生物的基因只有经过复杂的成熟和剪接过 程，才能顺利地翻译成蛋白质。
2020/12/5
教学ppt
12
四 基因的数量
差别很大
2020/12/5
教学ppt
13
真核生物序列特征
（一）单一顺序 (nonrepetitive )：又称非重复序列，在 一个基因组中只有一个拷贝，原核生物基因多数是单 拷贝基因。
（二）重复顺序 (repetitive )：基因组中有多个拷贝，重 复程度不同，真核生物的一些基因中，常含有大量的 重复序列。