分子遺傳學(xué)2(1w)課件

第二節(jié)基因組基因組(genome)

(1922年出現(xiàn)在遺傳學(xué)的文獻(xiàn)中)：

一個(gè)細(xì)胞或病毒所包含的全部基因。通常在真核生物中指一個(gè)物種的單倍體染色體組所含有的一整套基因,所以，genome被譯作染色體組，指的是單倍體細(xì)胞中所含的整套染色體，但現(xiàn)在基因組這個(gè)名詞逐漸替代了染色體組。原核生物一般只有一個(gè)環(huán)狀的DNA分子，其上所含有的基因?yàn)橐粋€(gè)基因組。真核生物細(xì)胞中的細(xì)胞器如葉綠體、線粒體中的DNA一般也為環(huán)狀，構(gòu)成葉綠體基因組和線粒體基因組

基因組DNA測(cè)序的結(jié)果表明基因組中不僅包含著整套基因的編碼序列，同時(shí)還包含著大量非編碼序列，即基因之間的序列。這些序列同樣包含著遺傳指令(geneticinstruction)。因此，基因組（應(yīng)該）是整套染色體所包含的DNA分子以及DNA分子所攜帶的全部遺傳指令。Genome：Thetotalcomplementofgenescontainedinacellorvirus;commonlyusedtorefertoallgenespresentinonecompletehaploidsetofchromosomesineukaryotes.

1、基因組的大小與C值悖理基因組的大小一般用堿基對(duì)(bp)的數(shù)量來(lái)表示。千堿基對(duì)表示103個(gè)堿基對(duì)，英文簡(jiǎn)寫(xiě)1kb.百萬(wàn)堿基對(duì)表示106個(gè)堿基對(duì)，英文簡(jiǎn)寫(xiě)Mb。大多數(shù)真核生物的基因組都比原核生物的基因組大，比原核生物的基因組復(fù)雜，對(duì)病毒、細(xì)菌、低等真核生物和高等真核生物的基因組DNA含量的進(jìn)行測(cè)定后，使我們得到這樣一個(gè)概念：基因組的大小大致上與進(jìn)化的復(fù)雜性有關(guān)(見(jiàn)表2—1)基因大小和內(nèi)含子——外顯子結(jié)構(gòu)

細(xì)菌基因較小平均lkbp大小上變化不大高等真核生物基因較大平均16kbp且大小變化很大哺乳動(dòng)物中最小的基因,如人類(lèi)的—干擾素基因<lkbp與細(xì)菌基因相當(dāng)，但很多超過(guò)100kbpDNA目前發(fā)現(xiàn)的最大基因:人類(lèi)的肌營(yíng)養(yǎng)不良蛋白基因，有2500kbp長(zhǎng)。高等真核生物基因一般比細(xì)菌基因大得多，但從它們中得到的mRNA并不比細(xì)菌mRNA大。差異是由內(nèi)含子(introns)引起的：內(nèi)含子是打斷轉(zhuǎn)錄單位的間插序列，必須在RNA水平上去除。轉(zhuǎn)錄單位余下部分通過(guò)剪接結(jié)合起來(lái)并表達(dá)稱(chēng)為外顯子(exons)?；虼笮∨c基因中外顯子比例成反比。細(xì)菌基因一般缺乏內(nèi)含子，100％是外顯子。內(nèi)含子在很多真核微生物中也很少返回表8－3不同真核生物中內(nèi)含子—外顯子的組織。釀酒酵母很少有被打斷的基因，基因長(zhǎng)度與mRNA長(zhǎng)度一致。高度真核生物基因大小逐步加大，但mRNA大小保持恒定。

一般基因大小與內(nèi)含子數(shù)量成正比例與外顯子含量成反比物種基因平均長(zhǎng)度(kbp)平均內(nèi)含子/基因平均mRNA長(zhǎng)度％外顯子釀酒酵母1．5>95％不被打斷1．5100線蟲(chóng)43--4377果蠅113--4325人類(lèi)166--72．513注：線蟲(chóng)與果蠅有類(lèi)似的內(nèi)含子數(shù)量，但內(nèi)含子更小，使基因平均大小要小一些?；驍?shù)目和密度幾種微生物基因組測(cè)序計(jì)劃已完成。細(xì)菌基因數(shù)目變化有一個(gè)數(shù)量級(jí):枝原體473個(gè)基因粘液球菌大約8000大腸桿菌大約有4400個(gè)基因在基因數(shù)目上：最大的細(xì)菌基因組與低等真核生物相差不多釀酒酵母有6340個(gè)基因果蠅和線蟲(chóng)：預(yù)計(jì)有釀酒酵母兩倍的基因數(shù)量脊椎動(dòng)物：預(yù)計(jì)有大約70000個(gè)基因

維持一個(gè)獨(dú)立生命有機(jī)體所需的最小基因數(shù)目是多少?細(xì)菌基因組比較發(fā)現(xiàn)了一系列必需生化途徑，并有256個(gè)基因編碼其中的成分。真核生物細(xì)胞建立復(fù)雜的細(xì)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)似乎需要更多的途徑多細(xì)胞生物調(diào)節(jié)發(fā)育和分化細(xì)胞的功能就需要更多。然而關(guān)鍵生化途徑的數(shù)目在所有后生動(dòng)物中類(lèi)似，因?yàn)榧棺祫?dòng)物中大量基因被認(rèn)為是通過(guò)整個(gè)基因組的兩輪重復(fù)，加上不同染色體區(qū)域和單個(gè)基因的重復(fù)產(chǎn)生的。起初過(guò)剩的基因被用于特殊的功能，經(jīng)常是因?yàn)楸磉_(dá)模式的分化，但途徑是高度保守的。

生物體的單倍體基因組所含DNA總量稱(chēng)為C值

每種生物各有其特定的C值

不同物種的C值之間有很大差別能營(yíng)獨(dú)立生活的最小的生物——枝原體(Mycoplasma)的C值不到106bp一些顯花植物和兩棲類(lèi)動(dòng)物的C值則可多達(dá)1011bp，

相差10萬(wàn)倍。

C值同生物的進(jìn)化有什么關(guān)系?生物的C值，即基因組的DNA總量是不是隨著生物的進(jìn)化而相應(yīng)地增加?

圖2—1概括地回答了這兩個(gè)問(wèn)題。2、序列復(fù)雜性(sequencecomplexity)同一類(lèi)生物中基因組大小相差懸殊，其主要差別在于“多余”(excess)DNA的量的差別?！岸嘤唷盌NA量多，則基因組大；反之，則小。所謂“多余”DNA主要是重復(fù)序列，即這種DNA序列在基因組中可以有不止一個(gè)拷貝。不同序列的總長(zhǎng)度稱(chēng)為序列復(fù)雜性或者說(shuō)：DNA分子中不重復(fù)堿基的總量（用bp來(lái)表示）或者說(shuō)：最長(zhǎng)的沒(méi)有重復(fù)序列的核苷酸對(duì)的數(shù)值例（）其總長(zhǎng)為160bp，但不重復(fù)的堿基：AT

所以序列復(fù)雜性x=2(bp)

而（）序列復(fù)雜性x=4(bp)若一個(gè)DNA分子長(zhǎng)度為106bp，完全不含重復(fù)順序，則x=106(bp)ATATTATA40ATCGTAGC40由此可見(jiàn)，序列復(fù)雜性的高低反映了序列包括的遺傳信息量的多少。此外，生物體基因組的復(fù)雜程度還表現(xiàn)在基因的外顯子數(shù)目的多寡(見(jiàn)圖5—3)。哺乳動(dòng)物基因的外顯子數(shù)目遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于其他生物，原核生物的基因基本上沒(méi)有外顯子和內(nèi)含子之分。外顯子數(shù)目多表現(xiàn)在RNA剪接時(shí)可以有更多種剪接方式，一個(gè)基因可以產(chǎn)生更多種的RNA，編碼更多種蛋白質(zhì)分子，也就是一個(gè)基因可以不止有一種功能。從進(jìn)化角度看，更多的外顯子有助于形成更多的外顯子組合，生成新的基因，對(duì)生物在多種環(huán)境下生存是有利的。

因此C值悖理可以用很多真核生物基因組中主要是非編碼DNA來(lái)解釋。非編碼DNA可能是重復(fù)DNA或單一順序DNA。基因組的復(fù)雜性(complexity)由單一順序DNA的總和來(lái)定義，可以用物理單位(參見(jiàn)堿基對(duì)、皮克)或更經(jīng)常是總基因組的百分比來(lái)表示。重復(fù)DNA的存在最早是通過(guò)復(fù)性動(dòng)力學(xué)被發(fā)現(xiàn)并部分解釋了C—值悖理。同一門(mén)類(lèi)中C—值的差異主要反映了對(duì)基因組復(fù)雜性沒(méi)有貢獻(xiàn)的重復(fù)順序DNA的含量的差異。當(dāng)將重復(fù)順序DNA考慮在內(nèi)時(shí)，在有類(lèi)似生物復(fù)雜性的物種間仍存在基因組大小的不一致性，特別是在一群?jiǎn)渭?xì)胞有機(jī)體中間進(jìn)行比較時(shí)。

例如:釀酒酵母:C—值大約為13．5Mb裂殖酵母:C—值接近20Mb這兩種酵母有類(lèi)似的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性和較少的重復(fù)序列DNA。差異反映了非編碼的單一順序DNA之間的不同如基因間DNA片段和內(nèi)含子：

裂殖酵母40％的基因有內(nèi)含子而釀酒酵母只有4％基因有內(nèi)含子在更高等的真核生物中，基因間區(qū)域和內(nèi)含子更大，內(nèi)含子數(shù)量更多，使基因的平均大小和基因間距離增加。3、DNA復(fù)性動(dòng)力學(xué)

基因組內(nèi)單一序列和重復(fù)序列的組成情況，可通過(guò)DNA復(fù)性動(dòng)力學(xué)研究來(lái)確定。DNA復(fù)性:當(dāng)變性DNA的兩條互補(bǔ)鏈在除去變性因素后，可以重新或部分恢復(fù)成雙螺旋結(jié)構(gòu)。復(fù)性的必要條件：足夠的鹽濃度;溫度適中（低于Tm20-25℃）復(fù)性過(guò)程緩慢：成核作用→拉鏈作用當(dāng)兩條單鏈DNA接觸時(shí)，如果某個(gè)區(qū)段可以互補(bǔ)配對(duì)，就先形成一個(gè)雙鏈核心區(qū)，然后擴(kuò)展其互補(bǔ)配對(duì)區(qū)段而復(fù)性形成雙鏈。復(fù)性過(guò)程很復(fù)雜，但基本符合二級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)dSDNA2SSDNA復(fù)性的速率可用下列公式表示：dC/dt=-kC2

k1k2這里，C是在t時(shí)單鏈DNA的濃度，k是二級(jí)反應(yīng)常數(shù)。上述公式可以重排為-dC/C2=kdt對(duì)上式積分整理得:C/C0=1/(1+kC0t)這里C0是t＝0時(shí)DNA的初始濃度這個(gè)公式表明反應(yīng)中單鏈DNA所占百分?jǐn)?shù)(C/C0)是DNA濃度(C0)同反應(yīng)時(shí)間(t)乘積的函數(shù)，通常用C0t來(lái)表示。在一個(gè)特定的實(shí)驗(yàn)中，C0是已知的，C是可以測(cè)定的，如C/C0對(duì)C0t作圖可以得到下圖的曲線，稱(chēng)為Cot曲線(見(jiàn)圖5—4)。當(dāng)C/C0=0.5即復(fù)性反應(yīng)完成一半時(shí)(t1/2)的Cot值定義為C0t1/2

(2)在不存在重復(fù)序列的情況下,C0t?值與基因組的大小成正比,也即與反應(yīng)體系中的復(fù)雜度成正比:X＝Ｋ’C0t?A．在一般標(biāo)準(zhǔn)條件下(陽(yáng)離子濃度為0.18mol/L,片段大小為400bp)K’=5x105

則有:X=5x105C0t?B.在非標(biāo)準(zhǔn)條件下,通常用大腸桿菌DNA作為標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定未知DNA的復(fù)雜度:

C0t?

(欲測(cè)基因組DNA)復(fù)雜度(欲測(cè)基因組DNA)C0t?(大腸桿菌DNA)4.2x106bp(3).在有重復(fù)順序的復(fù)性中,在同一個(gè)復(fù)性曲線上的各動(dòng)力學(xué)組分的C0t1/2并不因基因組的大小而增減,而是與DNA序列的重復(fù)頻率成反比：C0t?（1）：C0t?（2）＝f(2):f(1)式中（1）和（2）代表兩個(gè)不同的動(dòng)力學(xué)組分，f代表其重組頻率（拷貝數(shù)）復(fù)性動(dòng)力學(xué)研究表明

=原核生物基因組的C0t曲線是單一的S形曲線真核生物基因組的C0t曲線是多S形曲線，由若干個(gè)（一般2－3個(gè)）S形加合成的曲線。求每一S’的動(dòng)力學(xué)復(fù)雜性：C0t(C)’1/2=630x45%=283CDNA復(fù)雜性=4.2x106

x283/4.0=3.0x108(bp)C0t(B)’1/2=1.9x30%=0.57BDNA復(fù)雜性=4.2x106x0.57/4.0=6x105(bp)C0t(A)’1/2=0.0013x25%=0.000325ADNA復(fù)雜性=4.2x106x0.000325/4.0=340(bp)S’(A)S’(B)S’(C)根據(jù)化學(xué)長(zhǎng)度和復(fù)雜性求重復(fù)頻率：B化學(xué)長(zhǎng)度＝7.0x108x30%=2.1x108(bp)B動(dòng)力學(xué)長(zhǎng)度=6x105(bp)f(B)=2.1x108/6x105=350A化學(xué)長(zhǎng)度＝7.0x108x25%A動(dòng)力學(xué)長(zhǎng)度=340f(A)=7.0x108x25%/340=5x105由此可見(jiàn)，在真核生物中復(fù)性反應(yīng)最快的組分是一些高度重復(fù)序列，復(fù)性反應(yīng)次之的是中度重復(fù)序列，復(fù)性反應(yīng)最慢的組成則是單一序列以及在基因組中出現(xiàn)2－3份拷貝的一些序列。4、基因組DNA序列的分類(lèi)基因組DNA分子可以根據(jù)其結(jié)構(gòu)和功能從不同角度分成不同的類(lèi)別。（1）基因序列和非基因序列

基因序列指基因組里決定蛋白質(zhì)(或RNA產(chǎn)物)的DNA序列，一端為ATG起始密碼子，另一端則是終止密碼子。在分析基因組序列時(shí)，當(dāng)一個(gè)DNA序列以ATG起始密碼子開(kāi)始，隨后是一個(gè)個(gè)密碼子，但還未發(fā)現(xiàn)與這個(gè)序列對(duì)應(yīng)的蛋白質(zhì)產(chǎn)物，此時(shí)，這種DNA序列稱(chēng)為可讀框(openreadingframe，ORF)。一般說(shuō)，一個(gè)ORF相當(dāng)于一個(gè)基因，只是其產(chǎn)物還有待發(fā)現(xiàn)和證實(shí)。非基因序列則是基因組中除基因以外的所有DNA序列，主要是兩個(gè)基因之間的間插序列(interveningsequence)。

(2)編碼序列(Codingsequence)和(Non-codingsequence)非編碼序列

編碼序列指編碼RNA和蛋白質(zhì)的DNA序列。由于基因是由內(nèi)含子和外顯子組成，內(nèi)含子是基因內(nèi)的非蛋白質(zhì)編碼序列。所以基因的內(nèi)含子序列以及居間序列的總和統(tǒng)稱(chēng)為非蛋白質(zhì)編碼序列。(3)單一(unique)序列和重復(fù)(repetitive)序列

單一序列是基因組里只出現(xiàn)一次的DNA序列?；蛐蛄卸喟胧菃我恍蛄?，但也不全是單一序列，因?yàn)橛行┗蛟诨蚪M內(nèi)的拷貝數(shù)不止一個(gè)。同時(shí)，非基因序列中也有單一序列。比如用作遺傳標(biāo)記或作圖界標(biāo)的短串聯(lián)重復(fù)序列(shorttandemrepeat，STR)和序列標(biāo)定位點(diǎn)(sequencetaggedsite，STS)等。重復(fù)序列:是指在基因組中重復(fù)出現(xiàn)的DNA序列基因組內(nèi)的重復(fù)序列有的是散在分布，有的是成簇存在。以人類(lèi)基因組為例，單一序列約占基因組的50％左右；兩棲類(lèi)和顯花植物基因組中單一序列所占比例要低得多，主要是一些重復(fù)序列。根據(jù)DNA序列在基因組中的重復(fù)頻率，可將其分為:

輕度重復(fù)序列、中度重復(fù)序列和高度重復(fù)序列。

①輕度重復(fù)序列一般指一個(gè)基因組內(nèi)有2—10份拷貝，但有時(shí)2—3份拷貝的DNA序列也被視作非重復(fù)序列。組蛋白基因和酵母tRNA基因?qū)儆谳p度重復(fù)序列。②中度重復(fù)序列一般指10份到幾百份拷貝的DNA序列，通常是非編碼序列。這類(lèi)重復(fù)序列平均長(zhǎng)度約300bp，往往構(gòu)成序列家族，同單一序列相隔排列，分散在基因組中?？赡茉诨蚧钚缘恼{(diào)控中起作用。高度重復(fù)序列一個(gè)基因組中有幾百份甚至幾百萬(wàn)份拷貝的高度重復(fù)序列。既有重復(fù)幾百份拷貝的基因，如rRNA基因和某些tRNA基因，更多的則是很短的非編碼序列的重復(fù)。這些序列往往是許多份拷貝呈頭尾銜接的串聯(lián)形式，也就是串聯(lián)重復(fù)序列(tandemrepeat)。不同生物基因組中重復(fù)序列所占比例有很大差別。原核生物基因組中基本上不含有重復(fù)序列；低等真核生物基因組中，重復(fù)的組成不超過(guò)20％，且多半是中度重復(fù)序列；動(dòng)物細(xì)胞的基因組中，中度和高度重復(fù)序列約占50％；在一些顯花植物和兩棲類(lèi)基因組中，中度和高度重復(fù)序列幾乎可以高達(dá)80％。

真核生物基因組成分根據(jù)含量和功能分類(lèi)

DNA類(lèi)型定義

根據(jù)含量單一順序(單拷貝，低拷貝，非重復(fù)順序DNA)：

每個(gè)基因組中順序出現(xiàn)一次或很少次。包括大部分基因和內(nèi)含子，節(jié)順序和其他未知功能的DNA。中等重復(fù)順序DNA

：每個(gè)基因組中出現(xiàn)10～10000個(gè)拷貝。一般是代表高度保守的多基因家族的分散重復(fù)順序(功能假基因)和轉(zhuǎn)座因子。偶爾成簇排列。高度重復(fù)順序：每個(gè)基因組中出現(xiàn)10000～1000000個(gè)拷貝的序列。一般作為隨機(jī)重復(fù)順序被發(fā)現(xiàn)，一些超豐度的(彌散的)轉(zhuǎn)座因子也屬于這類(lèi)(如Alu元件)。根據(jù)功能

基因DNA：

基因，即可以表達(dá)的DNA?；駾NA可以進(jìn)一步分為mDNA(編碼蛋白)、rDNA、tDNA、snDNA等，代表了不同的基因產(chǎn)物。

調(diào)節(jié)DNA

：DNA的功能是調(diào)節(jié)基因表達(dá)(如啟動(dòng)子、增強(qiáng)子)或調(diào)節(jié)DNA功能(如復(fù)制起始區(qū)，核基質(zhì)結(jié)合區(qū)域)

基因內(nèi)DNA，間隔DNA

：

內(nèi)含子和分隔基因的DNA。衛(wèi)星DNA

：靠近著絲粒、端粒和其他位置的高度重復(fù)DNA，有些衛(wèi)星DNA在染色體功能中發(fā)揮作用。自在DNA

：功能是介導(dǎo)自身在基因組中的復(fù)制和生存，如一些衛(wèi)星DNA和轉(zhuǎn)座因子。無(wú)用DNA：沒(méi)有確定功能的DNA5、重復(fù)順序DNA

⑴基因家族(genefamily)：由同一個(gè)祖先基因經(jīng)過(guò)重復(fù)(duplication)與變異進(jìn)化而形成結(jié)構(gòu)與功能相似的一組基因，組成了一個(gè)基因家族。基因家族中的各個(gè)成員可以聚集成簇也可以分散在不同染色體上，或者兩種情況兼而有之。結(jié)構(gòu)基因家族中各個(gè)成員通常具有相關(guān)的甚至相同的功能。（2）基因族（genecluster）:由相同或相關(guān)的鄰近基因組成的一個(gè)基因群或一組基因

（3）多基因家族

(multigenefamily)

多基因家族是一個(gè)基因組中功能相似、進(jìn)化上同源的一組基因。在這些基因中，拷貝數(shù)、順序保守性、構(gòu)成、分布狀態(tài)和功能相關(guān)性有很大差異。例如：在一些子中，家族成員可能非常相似或完全一樣(如rRNA基因)。在其他一些例子中，保守性非常差，即使通過(guò)序列比較也不能發(fā)現(xiàn)。經(jīng)典的多基因家族是結(jié)構(gòu)相似，在整個(gè)編碼順序中保守。它們可以在特殊座位上成簇排列(如人類(lèi)—珠蛋白基因)、分散的(如人類(lèi)肌動(dòng)蛋白基因)或者兩者都有(玉米醇溶蛋白基因)。成簇的多基因家族的偶爾分散的成員稱(chēng)為孤獨(dú)基因（orphon)。注(孤獨(dú)基因與孤兒基因(orphan)不同，孤兒基因是在基因組測(cè)序計(jì)劃中發(fā)現(xiàn)的，在其他有機(jī)體中沒(méi)有對(duì)應(yīng)的基因，已確定它沒(méi)有功能)。其他多基因家族只在特殊的對(duì)應(yīng)保守的蛋白結(jié)構(gòu)域的亞基因區(qū)域相同(如同源異形基因在編碼DNA結(jié)合的結(jié)構(gòu)域的180bp同源盒相關(guān))。更有其他一些只在一個(gè)非常短的氨基酸基序相關(guān)(如MADS盒和DEAD盒RNA螺旋酶基序)。更為復(fù)雜的是，很多基因呈現(xiàn)為對(duì)應(yīng)不同蛋白結(jié)構(gòu)域的相對(duì)獨(dú)立功能單位的嵌合分子，使它們能夠同時(shí)成為幾個(gè)不同家族的成員。這樣的基因被認(rèn)為是通過(guò)祖先基因間的重組產(chǎn)生的(參見(jiàn)外顯子改組)，可以包含重復(fù)的編碼信息(參見(jiàn)外顯子重復(fù))。Figure3.16showsthattheproportionofuniquegenesdropssharplywithgenomesize.Whengenesarepresentinfamilies,thenumberofmembersinafamilyissmallinbacteriaandlowereukaryotes,butislargeinhighereukaryotes.MuchoftheextragenomesizeofArabidopsisisaccountedforbyfamilieswith>4members(1403).（4）超基因家族（supergenefamily）DNA序列相似，但功能不一定相關(guān)的若干基因家族或單拷貝基因總稱(chēng)。(5)假基因(pseudogene)

多基因家族經(jīng)常包含結(jié)構(gòu)保守的基因，它們是通過(guò)積累突變產(chǎn)生，來(lái)滿(mǎn)足不同的功能需要。在一些例子中，突變使基因功能完全喪失，這樣的無(wú)功能的基因拷貝稱(chēng)為假基因，經(jīng)常用希臘字母表示。根據(jù)起源和結(jié)構(gòu)的不同，假基因分為兩類(lèi)：未加工的假基因加工的假基因

Figure3.20Themousegenomehas~30,000protein-codinggenes,whichhave~4000pseudogenes.Thereare~800RNA-codinggenes.ThedataforRNA-codinggenesarereplottedontheright,atanexpandedscaletoshowthatthereare~350tRNAgenesand150pseudogenes,and~450othernoncodingRNAgenes,includingsnRNAsandmiRNAs.①未加工的假基因(nonprocesspseudogenes)也稱(chēng)為常規(guī)假基因(conventionalpseudo—genes)，是通過(guò)基因組DNA復(fù)制產(chǎn)生，經(jīng)常位于相同基因有功能拷貝的附近。它們與有功能的同源基因有類(lèi)似的結(jié)構(gòu)，可以包括內(nèi)含子和調(diào)節(jié)元件。這樣的假基因在細(xì)菌和真核生物中都有發(fā)現(xiàn)，因?yàn)樗鼈兪欠e累突變，包括使轉(zhuǎn)錄消失的調(diào)節(jié)突變和產(chǎn)生截短編碼產(chǎn)物的無(wú)義突變，所以能夠被識(shí)別。偶爾未加工的假基因可以通過(guò)一個(gè)有利的突變重新激活。產(chǎn)生未加工假基因的過(guò)程也可能產(chǎn)生部分基因或截短的拷貝。②加工的假基因(processedpseudogenes)也稱(chēng)為反轉(zhuǎn)錄假基因(retropseudogenes)，是通過(guò)對(duì)mRNA的反轉(zhuǎn)錄和獲得的cDNA的隨機(jī)整合而產(chǎn)生；它們經(jīng)常是分散的。加工假基因是由反轉(zhuǎn)錄因子(參閱)編碼的反轉(zhuǎn)錄酶和整合酶的外來(lái)活性而產(chǎn)生的，只在真核生物中被發(fā)現(xiàn)。加工的假基因結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)于起源基因的轉(zhuǎn)錄單位，缺乏內(nèi)含子和側(cè)翼順序。因?yàn)槿狈?cè)翼順序，加工假基因一般不表達(dá)，盡管它們偶爾整合在內(nèi)源性啟動(dòng)子附近，并受它的控制(人類(lèi)編碼丙酮酸氫化酶的基因被認(rèn)為是這種方式產(chǎn)生的)。RNA聚合酶有Ⅲ內(nèi)在的啟動(dòng)子，所以它的加工的假基因可以表達(dá)。人類(lèi)高度重復(fù)Alu元件是表達(dá)的RNA聚合酶Ⅲ加工的假基因的例子。⑷、結(jié)構(gòu)和功能的冗余性

冗余(redumdant)序列是在基因組中出現(xiàn)超過(guò)一次的序列，也就是增加基因組大小，并不增加復(fù)雜性的序列。冗余基因并不必定是功能冗余。一些基因被發(fā)現(xiàn)有冗余拷貝，以產(chǎn)生足夠基因產(chǎn)物(rRNA基因?qū)儆谶@一類(lèi))，另一些進(jìn)化以實(shí)現(xiàn)不同功能。功能冗余可以通過(guò)當(dāng)特定基因或元件缺失造成表型缺失來(lái)建立。完全或部分功能基因冗余在多細(xì)胞有機(jī)體的很多定向突變中可以看到，即使同樣的基因在異位表達(dá)時(shí)表現(xiàn)出顯著的功能效應(yīng)的增加。另一個(gè)例子是轉(zhuǎn)錄因子MyoD，它可以通過(guò)激活生肌途徑使很多不同的細(xì)胞類(lèi)型轉(zhuǎn)變成肌肉。當(dāng)小鼠myoD基因刪除(參見(jiàn)基因敲除)，同源基因無(wú)效的個(gè)體是正常的。這是因?yàn)榱硪粋€(gè)轉(zhuǎn)錄因子，Myf-5能夠?qū)yoD缺失進(jìn)行補(bǔ)償。功能冗余經(jīng)常反映了結(jié)構(gòu)冗余(祖先基因通過(guò)復(fù)制產(chǎn)生的兩份拷貝，如同上述例子1)，它們可以補(bǔ)償相互的功能缺失)。在其他的情況中，不同的基因在相同的功能上匯集，例如幾種不相關(guān)的蛋白從兩棲動(dòng)物織原中分泌——腱蛋白，成頭蛋白，囊泡抑制素；它們的共同功能是阻斷TGF-p信號(hào)。功能冗余在有重要發(fā)育作用的基因中是普遍存在的，而在看家基因中較少。（5）、重復(fù)DNA順序的結(jié)構(gòu)

重復(fù)DNA順序由特定大小序列(重復(fù)位，repeatunit)，以特定拷貝數(shù)目在空間上以特殊的方式組成。重復(fù)單位可以以三種方式被組織：

串聯(lián)重復(fù)(tandemrepeats)在單個(gè)重復(fù)單位間沒(méi)有間隔；

不完善的重復(fù)(hyphenatedrepeats)被小間隔分離，但還是成群排列；

分散重復(fù)(dispersedrepeats)散布在整個(gè)基因組中。單個(gè)重復(fù)順序間可以是相同方向(正向重復(fù))或者是相反方向(反向重復(fù))排列(圖12．1)。作為分散重復(fù)DNA的轉(zhuǎn)座因子

如上文所討論的，一些基因組范圍分散的重復(fù)DNA對(duì)應(yīng)于多基因家族的成員，包含功能基因和假基因。另外它可以代表在DNA水平上起作用的基序。大多數(shù)分散重復(fù)DNA對(duì)應(yīng)于有功能的轉(zhuǎn)座因子或它們的“空殼”形式(通過(guò)突變失活的因子)。這種序列類(lèi)型的優(yōu)勢(shì)在不同生物體中變化很大。在細(xì)菌基因組中，轉(zhuǎn)座因子的拷貝數(shù)經(jīng)常<10，而脊椎動(dòng)物一般分布廣泛(盡管在河豚魚(yú)基因組中不存在)。

在哺乳動(dòng)物中，兩類(lèi)特殊的逆轉(zhuǎn)錄因子是不同類(lèi)型的分散重復(fù)。SINEs是短散布核元件(shortinterspersednuclearelement)，對(duì)應(yīng)于加工的7SLRNA假基因的拷貝，它在人類(lèi)中稱(chēng)為Alu元件，在小鼠中是B1元件。Alu元件大約300bp長(zhǎng)度，像其他轉(zhuǎn)座因子一樣兩側(cè)是正向重復(fù)，反映了其整合機(jī)制(參見(jiàn)移動(dòng)遺傳因子)。它主要位于GC豐富的DNA區(qū)域，估計(jì)有106的拷貝數(shù)，平均每4kbp有一個(gè)元件。LINEs是長(zhǎng)散布核元件(longinterspersednuclearelements)

對(duì)應(yīng)于稱(chēng)為L(zhǎng)INE—1(L1)的豐富反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子的拷貝。L1元件最大長(zhǎng)度為6kbp，拷貝數(shù)105(盡管全長(zhǎng)的元件只占一小部分，<5000拷貝)。L1和Alu元件都是與基因相聯(lián)系的，但它們的分布是相關(guān)的，與基因組的等容線結(jié)構(gòu)有關(guān)(參閱)，可能是因?yàn)檎习形稽c(diǎn)的傾向性。這些元件都不在基因的編碼區(qū)——它們經(jīng)常出現(xiàn)在內(nèi)含子和兩側(cè)區(qū)域，Alu元件偶爾出現(xiàn)在基因的3’非翻譯區(qū)域，可以被RNA聚合酶Ⅱ作為基因的一部分轉(zhuǎn)錄。

等容線模型(isochoremodel)將哺乳動(dòng)物基因組分成不同的區(qū)域，長(zhǎng)度>300kbp，以相對(duì)均一的堿基組成為特征。哺乳動(dòng)物基因組平均的GC含量是約40％，但不同區(qū)域間在37％和55％之間變化。片段化DNA可以通過(guò)浮力密度梯度分為五個(gè)等容線類(lèi)型：L1和L2(AT豐富)和H1、H2、H3(GC豐富)。所有的哺乳動(dòng)物顯示了類(lèi)似的等容線表現(xiàn)。通過(guò)確定克隆基因的GC含量和將YACs分成等容線類(lèi)型，可以研究等容線類(lèi)型中基因分布。AT豐富的等容線組成了人類(lèi)基因組的65％，但只包含30％的基因。在H2和H3等容線中基因密度最大。在H3等容線類(lèi)型中，預(yù)計(jì)密度是每10kbp一個(gè)基因6）衛(wèi)星DNA

是高等真核生物基因組重復(fù)程度最高的成分，由非常短的串聯(lián)多次重復(fù)DNA序列組成。高度重復(fù)DNA在物種間變化，但一般占了基因組的10％～30％。因?yàn)樗牡蛷?fù)雜性，有時(shí)稱(chēng)為簡(jiǎn)單序列DNA，又因?yàn)槠洳粚こ５暮塑账峤M成，它經(jīng)常在浮力密度梯度離心中從整個(gè)基因組DNA中分離成一個(gè)或多個(gè)“衛(wèi)星”條帶，也稱(chēng)為衛(wèi)星DNA。衛(wèi)星DNA由重復(fù)單位5－10bp組成，有的長(zhǎng)達(dá)100bp，成串排列，重復(fù)次數(shù)105－107一般位于染色體的異染色區(qū)。①衛(wèi)星DNA（SatelliteDNA）:

大多數(shù)位于著絲粒區(qū)或核仁組織者

②小衛(wèi)星DNA(MinisatelliteDNA)：

一般位于端粒處，由幾百個(gè)核苷酸對(duì)的單元重復(fù)組成。

③微衛(wèi)星DNA(MicrosatelliteDNA)：由2－20個(gè)左右的核苷酸對(duì)的單元重復(fù)成百上千次組成衛(wèi)星DNA

④

隱蔽衛(wèi)星DNA(crypticsatelliteDNA):有與大多數(shù)基因組DNA相當(dāng)?shù)母×γ芏?，離心時(shí)并不象衛(wèi)星DNA那樣被分開(kāi)，它不形成衛(wèi)星條帶，但它的屬性卻類(lèi)似衛(wèi)星DNA，其組成包含了多種串聯(lián)重復(fù)序列的DNA分子；它通過(guò)其他方法被鑒定，如限制性作圖。衛(wèi)星DNA以大的基因簇(100～3000kb)分布，經(jīng)常位于異染色質(zhì)的著絲粒，可能在染色體功能中起作用。大多數(shù)人類(lèi)染色體的中心粒DNA包含了隱蔽衛(wèi)星DNA，稱(chēng)為阿爾法DNA(-衛(wèi)星DNA：靈長(zhǎng)類(lèi)特有的單元為171bp的高度重復(fù)序列，分布在人染色體的著絲粒區(qū))，盡管另一種成分—衛(wèi)星DNA在至少人類(lèi)8條染色體的中心粒也很豐富。—和—衛(wèi)星DNA家族中染色體特異性序列存在差異。

在昆蟲(chóng)中，衛(wèi)星DNA由很多非常短的顯著鏈不對(duì)稱(chēng)序列(5—15bp)組成。哺乳動(dòng)物衛(wèi)星DNA的組織方式更復(fù)雜。簡(jiǎn)單重復(fù)序列表現(xiàn)出一些可變性，經(jīng)常形成些串聯(lián)重復(fù)的一定程度可變的區(qū)域。衛(wèi)星DNA因此是由分層結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單序列塊組成，被認(rèn)為通過(guò)持續(xù)突變和擴(kuò)增的循環(huán)產(chǎn)生，可能涉及不對(duì)稱(chēng)交換和基因轉(zhuǎn)換。不等交換小衛(wèi)星DNA和微衛(wèi)星DNA

大多數(shù)衛(wèi)星DNA是以染色體著絲粒區(qū)域或核仁組織者的重復(fù)序列組成的大基因簇存在，但也經(jīng)常出現(xiàn)在稱(chēng)為小衛(wèi)星DNA的小基因簇(100bp～10kbp)中，一般位于端粒處。有兩種形式的小衛(wèi)星DNA。在每個(gè)染色體臂的末端是端粒DNA。在大多數(shù)真核生物中，它由特征性的幾千堿基的串聯(lián)五核苷酸或六核苷酸DNA重復(fù)組成(見(jiàn)表5．2)，它的功能是在隨后的DNA復(fù)制周期中阻止染色體缺損(參見(jiàn)端粒、端粒酶)。第二類(lèi)高度可變的小衛(wèi)星DNA位于亞端粒區(qū)域。高度可變DNA的重復(fù)單位在不同的位置不同，但都包含了共同的GC豐富的核心共有序列。每個(gè)位置的拷貝數(shù)是高度多態(tài)性的，因此又稱(chēng)為VNTR序列(variablenumberoftandemrepeats，同向重復(fù)序列可變數(shù))。高度可變小衛(wèi)星DNA的功能(VNTRDNA)還不清楚，但它可能可以促進(jìn)重組(在染色體的亞端粒區(qū)域交換趨向于成簇)。端粒位置的傾向性意味著小衛(wèi)星DNA不僅對(duì)基因組范圍的遺傳作圖有用，它還可被廣泛用于DNA印記的診斷標(biāo)記。VNTRs呈孟德?tīng)栠z傳，也可用作遺傳作圖。

DNA分型(DNAtyping)或DNA分布圖(DNAprofiling)涉及用小衛(wèi)星DNA(VNTR)產(chǎn)生DNA片段組，以電泳分離時(shí)，提供任何個(gè)體的獨(dú)特模式(有時(shí)稱(chēng)為DNA指紋，DNAfingerprints)。小衛(wèi)星DNA是高度多態(tài)性的(每個(gè)位置重復(fù)單位的數(shù)目)，而在基因組中有很多小衛(wèi)星DNA,傾向于分布在亞端粒區(qū)域。如果足夠的位點(diǎn)被同時(shí)分型，不相關(guān)的個(gè)體極不可能產(chǎn)生相同的分布圖，但因?yàn)樾⌒l(wèi)星是以盂德?tīng)栃誀顐鬟f的，相關(guān)個(gè)體會(huì)有類(lèi)似分布圖，并且相匹配的DNA片段數(shù)目與對(duì)應(yīng)于它們親緣關(guān)系的緊密程度呈正相關(guān)。應(yīng)用可應(yīng)用在犯罪研究中。DNA可以從犯罪現(xiàn)場(chǎng)的組織和體液中提取(經(jīng)常是血液、精液或毛發(fā))，然后與懷疑對(duì)象取得的對(duì)照樣品比較。同樣的，DNA也可以從動(dòng)物和植物中獲得，與保存的參照比較確定它們的起源。幫助確立親子關(guān)系，證實(shí)家譜或顯示個(gè)體的相關(guān)性)。DNA分型方法學(xué)原先的DNA分型方法涉及用限制性酶剪切DNA，通過(guò)基因座特異性探針進(jìn)行Southern雜交分型。PCR分型方法類(lèi)似于分布圖，但可以應(yīng)用于微量樣品(如干了的一滴血，一根毛發(fā))，并可容忍一定程度的DNA降解。微衛(wèi)星DNA

出現(xiàn)在更小的基因簇(<200bp)中，以非常短的重復(fù)單位(1～4bp)為特征。它們有高度的多態(tài)性，分布在整個(gè)基因組中，所以它們是理想的遺傳標(biāo)記。在兩種可能的同源多聚體，ploy(A)／poly(T)遠(yuǎn)比ploy(C)／poly(G)普遍，且二核苷酸微衛(wèi)星ploy(CG)／poly(GC)因?yàn)镃pG基序的損耗而稀少。三和四核苷酸微衛(wèi)星DNA相對(duì)稀少，但作為標(biāo)記比通常出現(xiàn)的二核苷酸微衛(wèi)星更有用，因?yàn)樵赑CR基因型印記中鏈的跳格較少。MicrosatellitesDNAelementscomposedof15-100tandemrepeatsofone-,two-,orthree-basesequencesareknownasmierosatellites.ExamplesareAAAAAAAAAAAAAAAorCACACACACACACACA－CACACACACACACACACACACACA.Alsoknownassimplesequencerepeats(SSRs),microsatellitesarisespontaneouslyfromrandomeventsthatduplicateamono-,di-,or(lessoften)trimericsequenceonetoafewtimes.Atsomeloci,theseinitialtandemduplicationsincreaseinnumberthrougherrorsinreplication.Inthemammalian

genome,forexample,theCA-repeatmicrosatelliteoccursonceinevery30,000bp.Researchershavedeterminedthisfrequencybyprobinggenomiclibrariesandcalculatingthenumberofpositiveclones.Althoughthetandemrepeatsofmicrosatelliteshavenoknownfunction,theyarefoundthroughoutthegenomesofallvertebrates;thehumangenomecontainsroughly100,000microsatelliteloci.Microsatellitestendtobehighlypolymorphicinthenumberofrepeatstheycarry,withmanyallelesdistinguishableateachmicrosatellitelocus.ResearchshowsthatfaultyDNAreplicationisthemajormechanismgeneratingthemanyalleles(Fig.9.3).Becausethesameshorthomologousunit(CA,forexample)isrepeatedoverandoveragain,DNApolymerasemaydevelopastutterduringreplication,thatis,itmayslipandmakeasecondcopyofthesamedinucleotide,orskipoveradinucleotide.（7）NoncodingFunctionalsequences—端粒DNA:

Telomeres端粒：是真核生物染色體上的末端結(jié)構(gòu)，能將染色體末端封住，使之不能與其它染色體片段相連接，而保持各染色體的相對(duì)完整性和獨(dú)立性，是真核生物染色體復(fù)制和穩(wěn)定性的必需結(jié)構(gòu)。TelomereshavetandemarraysofsimpleDNAsequencesthatdonotcodeanRNAoraproteinproduct,butneverthelesshaveadefinitefunction.在這里端粒的重復(fù)序列解決了線狀DNA分子復(fù)制中遺傳的功能問(wèn)題端粒酶：是一個(gè)核糖核蛋白，既含有蛋白質(zhì)成分也含有RNA分子，

在RNA上含有復(fù)制端粒亞單位所需要的關(guān)鍵核苷酸模板。因此端粒酶可以看作一種特殊的DNA聚合酶，即自身攜帶RNA模板的反轉(zhuǎn)錄酶。(8）、超基因(supergene)操縱子是細(xì)菌中與同一種生化功能有關(guān)的幾個(gè)基因(如控制色氨酸合成的有關(guān)基因)在基因組內(nèi)聚成一簇而緊密連鎖，并受一個(gè)基因調(diào)控。操縱子只在細(xì)菌中發(fā)現(xiàn)。在真核生物基因組內(nèi)很少發(fā)現(xiàn)，真核生物的結(jié)構(gòu)基因一般是單獨(dú)調(diào)控的，但真核生物中也有稱(chēng)為超基因的結(jié)構(gòu)。超基因是指作用于一種性狀或作用于一系列相關(guān)性狀的幾個(gè)緊密連鎖的基因。人類(lèi)基因組的超基因如血紅蛋白基因簇。在個(gè)體發(fā)育的不同時(shí)期，基因簇中的不同基因進(jìn)行表達(dá)。一個(gè)祖先基因經(jīng)過(guò)重復(fù)(duplication)和變異而產(chǎn)生的一組基因，組成了一個(gè)基因家族(genefamily)?；蚣易逯械母鱾€(gè)成員可以聚集成簇也可以分散在不同染色體上，或者兩種情況兼而有之。結(jié)構(gòu)基因家族中各個(gè)成員通常具有相關(guān)的甚至相同的功能。

一個(gè)共同的祖先基因通過(guò)各種各樣的變異，產(chǎn)生了結(jié)構(gòu)大致相同但功能卻不盡相似的一大批基因。這一大批基因分屬于不同的基因家族，但可以總稱(chēng)為一個(gè)基因超家族(superfamily)。

原核生物基因組的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)E.coli2.4×109Da，42000Kb（1300微米），閉合環(huán)狀，約編碼4000個(gè)基因。類(lèi)核（nucleoid）。支架(scafford）100個(gè)DNA環(huán)組成，每個(gè)環(huán)長(zhǎng)40Kb，13微米。每200bp就有一個(gè)負(fù)超螺旋（=0.05）,即基因組中含

5%的負(fù)超螺旋。超螺旋以?xún)煞N狀態(tài)存在：（1）自由狀態(tài)的超螺旋，可在環(huán)內(nèi)傳遞張力。（2）超螺旋受到束縛，不能傳遞張力。一．類(lèi)核的結(jié)構(gòu)返回表10-1

E.coli含有的各種DNA結(jié)合蛋白蛋白結(jié)構(gòu)功能含量/每細(xì)胞相當(dāng)于其核蛋白基因HUα和β亞基，每個(gè)9KD使DNA壓縮、類(lèi)核凝聚，刺激復(fù)制，和1HF有關(guān)4萬(wàn)個(gè)二聚體H2BhupA.BH兩個(gè)相同亞基，各28KD促使雙鏈的互補(bǔ)、復(fù)性3萬(wàn)個(gè)二聚體H2A？IHFα：10.5KD；β：9.5KD有助于att位點(diǎn)配對(duì)重組？？himA.D.H1(H-NS)15KD亞基和DNA結(jié)合，與DNA拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有關(guān)1萬(wàn)？osZbglYpilGHLP117KD單體？2萬(wàn)？firAP3KD亞基？？魚(yú)精蛋白(DNA結(jié)合蛋白)？

1977年Sanger首先發(fā)現(xiàn)重疊基因他對(duì)單鏈環(huán)狀的噬菌體X174進(jìn)行了測(cè)序。5386Nt11基因，3個(gè)轉(zhuǎn)錄單位，由3個(gè)啟動(dòng)子（pA,pB,pD）啟動(dòng)。X174含有的5386Nt最多能編碼1795個(gè)氨基酸，若每個(gè)氨基酸的平均分子量為110，則總的蛋白質(zhì)分子量為197,000Da，但實(shí)際蛋白質(zhì)總分子量卻為262,000D。將全部DNA順序和蛋白質(zhì)的氨基酸順序進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)了重疊基因二重疊基因(overlappinggene)重疊基因OverlappingGenes三．質(zhì)粒(plasmid)1．抗性質(zhì)粒（Resistance（R）plasmids）:2.

致育因子（Fertility（F）plasmids）3.

Col質(zhì)粒：有編碼大腸桿菌素（colicins）基因。4.

降解質(zhì)粒(degradativeplasmids)。這種質(zhì)粒編碼一種特殊蛋白，可使宿主菌代謝特殊的分子，如甲苯或水楊酸。5.

侵入性質(zhì)粒(virulenceplasmids)。這些質(zhì)。如Ti

質(zhì)粒，此是在根癌農(nóng)桿菌(Agrobacterium

tumefaciens)中發(fā)現(xiàn)的

真核基因組的復(fù)雜性

分子量約為3×1012道爾頓長(zhǎng)度為2×106Kb，形態(tài)為線狀，約編碼10萬(wàn)個(gè)以下的基因。人類(lèi)細(xì)胞在二倍體的核中DNA長(zhǎng)約30億個(gè)堿基對(duì)估計(jì)編碼3萬(wàn)個(gè)基因，每條染色體含堿基8千萬(wàn)至3億不等?，F(xiàn)已有5千個(gè)基因被編目，1900個(gè)基因已進(jìn)行了染色體定位，600個(gè)已被克隆分離出來(lái)。若將一個(gè)細(xì)胞中每條染色體的DNA首尾彼此相接，全長(zhǎng)約200cm。RenatoDulbecco于1986年首先提出了“人類(lèi)基因組計(jì)劃”，原計(jì)劃約10-15年完成，耗資30億美元，其宏偉的程度堪與Manhatto原子彈計(jì)劃和Appolo登月計(jì)劃相提并論。

1990年開(kāi)始實(shí)施1999

破譯出人類(lèi)第22號(hào)染色體的遺傳密碼。2000

完成了人類(lèi)第21號(hào)染色體的測(cè)序。預(yù)計(jì)從原定的2003年6月提前到2001年6月完成。2000年6月26日美，英,日，德，法，中六國(guó)共同宣布人類(lèi)基因組工作草圖繪制成功。2000年3月塞萊拉公司宣布完成了果蠅的基因組測(cè)序。12月14日英美等國(guó)科學(xué)家宣布繪出擬南芥基因組的完整圖譜。這是人類(lèi)首次全部破譯一種植物的基因序列。2001年:1、2月，HGP和美國(guó)塞萊拉（Sequencing）公司將各自測(cè)定的人類(lèi)基因組工作框架圖分別發(fā)表在Nature和Science上，這表明人類(lèi)基因組計(jì)劃（HGP）進(jìn)入了一個(gè)展新的階段。2000,4,5:以楊煥明為首的中國(guó)科學(xué)家在Science發(fā)表了水稻全基因組框架序列圖。基因總數(shù)：46022~55615，約為人類(lèi)的2倍；其中10000個(gè)基因的功能已確定；水稻的“垃圾”序列多位于基因外，人類(lèi)的“垃圾”序列多位于基因內(nèi)；水稻的基因平均長(zhǎng)度為4500bp,人類(lèi)基因平均長(zhǎng)度為72000bp,擬南芥約有25000個(gè)基因，80%在水稻中都存在，二者之間有關(guān)信號(hào)傳導(dǎo)的基因差別最大一．

組蛋白組蛋白類(lèi)型堿性氨基酸氨基酸數(shù)分子量（Da）LysArgH129%1%21523,000H2A11%9%12913,960H2B16%6%12513,775H310%13%13515,340H411%14%10211,280表12－2小牛胸腺DNA的組蛋白的特點(diǎn)二．

核小體（nucliesome）1956年Wilkins和VittorioLuzzati對(duì)染色質(zhì)進(jìn)行了X衍射研究，發(fā)現(xiàn)染色質(zhì)具有間隔為100埃的重復(fù)性結(jié)構(gòu)。這意味著甚麼？Clark和Felsenfeld于1971年首先用葡萄球菌核酸酶(Staphylococcalnuclease)來(lái)作用染色質(zhì)，不敏感的區(qū)域比較均一。這暗示甚麼？接著Hewish和Burgoyun（1973年）用內(nèi)源核酸酶消化細(xì)胞核，再?gòu)暮酥蟹蛛x出DNA，結(jié)果發(fā)現(xiàn)一系列DNA片段，它們相當(dāng)于長(zhǎng)約200bp的一種基本單位的多聚體。表明甚麼？M.Noll（1974年）用外源核酸酶處理染色質(zhì)，然后進(jìn)行電泳，測(cè)得前三個(gè)片段的長(zhǎng)度分別為205，405，605bp長(zhǎng)，表明甚麼？Olins夫婦（1974）和PierreChambon等（1975）在電鏡下觀察到染色質(zhì)的“繩珠”狀結(jié)構(gòu)，小球的直徑為100埃,Olins并把這種小球稱(chēng)為小體。X衍射圖表明組蛋白的多聚體是緊密相聯(lián)，并無(wú)可容納像DNA分子那樣大小的孔洞，表明甚麼？1974年Kornberg和Thomas

先用小球菌核酸酶稍稍消化一下染色質(zhì)，切斷一部分200核苷酸對(duì)單位之間的DNA，使其中含有單體、二聚體、三聚體和四聚體等。然后經(jīng)離心將它們分開(kāi)。每一組再通過(guò)凝膠電泳證明其分子大小及純度。然后分別用電鏡來(lái)觀察各組的材料；結(jié)果單體均為一個(gè)100埃的小體，二聚體則是兩個(gè)相聯(lián)的小體，同樣三聚體和四聚體分別由三個(gè)小體和四個(gè)小體組成，表明甚麼？1984年Klug和Butler進(jìn)行了修正核小體模型。核小體的

梯度離心

和電泳6、原核生物基因組與真核生物基因組的特點(diǎn)原核生物基因組：（1）不具備明顯的核結(jié)構(gòu)，只有DNA的集中區(qū)，形成擬核Nucleoid（2）基因組小，例E.coli4639Kb,多數(shù)基因都包括在單一個(gè)環(huán)狀DNA分子上，單一DNA復(fù)制起點(diǎn)，一個(gè)復(fù)制子。（3）重復(fù)序列和不編碼序列很少。DNA的絕大部分是用來(lái)編碼蛋白質(zhì)的，只有非常小的部分不轉(zhuǎn)錄。一般無(wú)內(nèi)含子和重復(fù)基因，即原核生物基因是連續(xù)的基因。（4）功能上密切相關(guān)的基因構(gòu)成操縱子或高度集中，常轉(zhuǎn)錄成多基因mRNA（多順?lè)醋觤RNA）（5）有重疊基因（6）結(jié)構(gòu)基因通常是單一的DNA序列，除rRNA和tRNA基因外，原核生物結(jié)構(gòu)基因都是單拷貝。真核生物基因組：（1）真核生物基因組數(shù)目龐大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，基因組大部分位于細(xì)胞核中，一般由多條染色體組成，每條染色體又是由DNA分子與蛋白質(zhì)穩(wěn)定的結(jié)合成染色質(zhì)的多級(jí)結(jié)構(gòu)（2）每條染色體的DNA分子具有多個(gè)復(fù)制起點(diǎn)，基因內(nèi)存在著不表達(dá)的插入序列，即內(nèi)含子。真核基因多為斷裂基因（3）編碼序列僅占基