院分子生物學(xué)課程DNA2

一、基因的概念1.

基因的生物學(xué)意義1）1865年Mendel（孟德爾）在《植物的雜交試驗》中提出一個遺傳因子決定生物體一個性狀。

第二節(jié)基因當(dāng)前1頁，總共117頁。2）1926年Morgen（摩爾根）在《基因論》中提出了遺傳因子是在特定染色體上，基因是直線排列在染色體上遺傳顆粒。

一個基因控制一個性狀。

當(dāng)前2頁，總共117頁。3）1941年Beadle和Tatum提出了“一個基因一個酶”學(xué)說

1950’sLinus和Pauling通過鐮狀細胞貧血的研究后,提出一個基因一個蛋白質(zhì);**由于有的蛋白質(zhì)由多個亞基組成,提出一個基因決定一種多肽鏈。

當(dāng)前3頁，總共117頁。Benzer提出了“一個順反子，一條多肽鏈”

m1++m2+為野生型，即正?；蛐停琺為突變型*順反實驗反式順式當(dāng)前4頁，總共117頁。順反子（cistron）：通過順反效應(yīng)而發(fā)現(xiàn)的遺傳功能單位。如果兩個突變不能在反式排列中互補，就屬于同一個互補群，互補群相當(dāng)于一個獨立的遺傳功能單位。當(dāng)前5頁，總共117頁。

基因是合成有功能的蛋白多肽鏈或RNA所必需的全部核酸序列（通常是DNA序列）。即除了編碼蛋白質(zhì)或RNA的核酸序列，還包括轉(zhuǎn)錄所必須的調(diào)控序列，5’端非翻譯序列，內(nèi)含子以及3’端非翻譯序列等所有的核酸序列。

**用分子生物學(xué)的術(shù)語來給基因下定義:

2.

基因的分子定義當(dāng)前6頁，總共117頁。二、基因的分類與結(jié)構(gòu)

1.基因的分類：1）結(jié)構(gòu)基因（structuralgene)：可轉(zhuǎn)錄成mRNA并翻譯成蛋白質(zhì)多肽鏈的基因。2）調(diào)控基因(regulatorygene)：一些調(diào)控結(jié)構(gòu)基因表達的基因，其產(chǎn)物往往是反式轉(zhuǎn)錄因子或DNA結(jié)合蛋白。

當(dāng)前7頁，總共117頁。3)管家基因（housekeepinggene）：在絕大多數(shù)細胞中都表達為維持各種細胞基本活動所必需的結(jié)構(gòu)和功能蛋白質(zhì)編碼的基因。如：糖酵解中3-磷酸甘油醛脫氫酶

(glyceraldehyde3-phosphatedehydrogenase,GAPDH)當(dāng)前8頁，總共117頁。4)奢侈基因(luxurygene)：對細胞自身生存并無影響，這種基因產(chǎn)物通常只在特化細胞類型中大量合成。如：紅細胞中合成血紅蛋白漿細胞中合成免疫球蛋白當(dāng)前9頁，總共117頁。5）假基因(pseudogene):在核苷酸序列上與有功能的基因相似，但它們或者不能轉(zhuǎn)錄，或者轉(zhuǎn)錄后生成無功能的基因產(chǎn)物。當(dāng)前10頁，總共117頁。*DNA雙鏈中一股鏈作為模板轉(zhuǎn)錄成mRNA，稱為模板鏈、（-）鏈、反意義鏈。*與模板鏈相互補的鏈，其編碼區(qū)的堿基序列與mRNA的密碼序列相同（僅T、U互換），稱為編碼鏈、（+）鏈、有意義鏈

2.基因的結(jié)構(gòu)當(dāng)前11頁，總共117頁。DNA兩條鏈，一個基因的序列或基因結(jié)構(gòu)往往用有意義鏈（sensechain)來表示有意義鏈當(dāng)前12頁，總共117頁。三、基因的大小與數(shù)量哺乳動物基因的大小在5~100kb，很少小于2kb?；虻拇笮∨cmRNA長短無關(guān)，與外顯子數(shù)量無關(guān)當(dāng)前13頁，總共117頁?；虻臄?shù)量：生殖道支原體470嗜血流感菌1,743大腸埃希菌4,288線蟲19,099人類20,000～25,000當(dāng)前14頁，總共117頁。第三節(jié)基因組的結(jié)構(gòu)與功能

基因組（genome):最早出現(xiàn)于1920年，是基因（gene）和染色體（chromosome）的縮合。

基因組的現(xiàn)代生物學(xué)定義是:指導(dǎo)一個物種的結(jié)構(gòu)與功能的所有遺傳信息的總和。

當(dāng)前15頁，總共117頁。**人類基因組通常是指細胞核23對染色體中的所有DNA。當(dāng)前16頁，總共117頁。**人線粒體基因組(humanmitochondriagenome)是人細胞線粒體中基因及DNA?；蚪M學(xué)(genomics)定義:基因組學(xué)是研究基因組的結(jié)構(gòu)與功能的科學(xué)。當(dāng)前17頁，總共117頁。二、

原核生物基因組1.大腸埃希菌的DNA是環(huán)狀雙鏈DNA分子，三級結(jié)構(gòu)折疊盤旋凝集在一起,染色體密集的區(qū)域形成核質(zhì)體（nucleiod）2.蛋白質(zhì)和RNA也是基因組織的成分，對于維持DNA分子折疊形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)域(domain)是必不可少的。當(dāng)前18頁，總共117頁。當(dāng)前19頁，總共117頁。3.有些蛋白質(zhì)很像真核細胞中的組蛋白，稱為組蛋白樣蛋白質(zhì)

(histone-likeproteins，HLPs),另一些蛋白質(zhì)則在基因調(diào)控或DNA復(fù)制時起作用。4.原核生物絕大多數(shù)是單倍體當(dāng)前20頁，總共117頁。

1）DNA兩條鏈上都有基因。功能上相關(guān)的幾個基因往往在一起組成操縱子結(jié)構(gòu)細菌基因組織的特點大腸埃希菌乳糖操縱子基因圖當(dāng)前21頁，總共117頁。2）基因組中只有一個復(fù)制起始點3）沒有內(nèi)含子（intron）成分,轉(zhuǎn)錄后不需要剪接加工。4）細菌的DNA絕大部分用于編碼蛋白質(zhì)，只有小部分是非翻譯區(qū)，其中包含基因表達調(diào)控的DNA序列。5）極少有基因重疊現(xiàn)象。6）重復(fù)序列很少。當(dāng)前22頁，總共117頁。三、病毒和噬菌體基因組1.病毒顆粒（virion)

外殼蛋白

內(nèi)部基因組：DNA或RNA

當(dāng)前23頁，總共117頁。1)每種病毒中核酸成分只能是一種。

2.病毒和噬菌體基因組的特點*肝炎病毒（hepatitisvirus):甲肝病毒（HAV)RNA病毒乙肝病毒（HBV）DNA病毒丙肝病毒（HCV）RNA病毒丁肝病毒（HDV）RNA病毒戊肝病毒（HEV）RNA病毒當(dāng)前24頁，總共117頁。2)病毒核酸大小差別很大。3)大部分病毒核酸是一條單鏈或雙鏈分子，少數(shù)病毒由幾個核酸片段組成。4)也具有操縱子結(jié)構(gòu)。5)噬菌體基因中無內(nèi)含子，而感染真核細胞的病毒有內(nèi)含子。

當(dāng)前25頁，總共117頁。6)有重疊基因存在。（overlappinggenes）當(dāng)前26頁，總共117頁。1981年，首例表現(xiàn)為嚴重免疫缺陷癥狀的疾病，稱為“獲得性免疫缺陷綜合征”（acquiredimmunodeficiencysyndrome），簡稱AIDS中文譯為“艾滋病”。人類免疫缺陷綜合癥病毒為RNA腫瘤病毒

(humanimmunodeficiencevirus,HIV)當(dāng)前27頁，總共117頁。

一、HIV的分子結(jié)構(gòu)：1.在逆轉(zhuǎn)錄病毒中，HIV的結(jié)構(gòu)最為復(fù)雜，它的基因組最長，所含基因數(shù)也最多。2.HIV病毒顆粒呈球形，直徑為100nm，最外層有包膜，包膜為脂雙層膜，膜中嵌有病毒糖蛋白gp120和gp41，約有72個左右。包膜內(nèi)側(cè)面有蛋白質(zhì)P17。核心部分由蛋白質(zhì)P24所構(gòu)成的衣殼包裹。

當(dāng)前28頁，總共117頁。當(dāng)前29頁，總共117頁。3.基因組是兩條相同的RNA單鏈，與蛋白質(zhì)P9和P7緊密相結(jié)合。

4.核心部分還有逆轉(zhuǎn)錄酶、蛋白酶和整合酶。當(dāng)前30頁，總共117頁。1.HIV的基因組是兩條相同的RNA單鏈，每條RNA單鏈含9749個核苷酸。2.5’和3’端均有一段相同的重復(fù)序列R.3.5’端有帽結(jié)構(gòu)，3’端有polyA尾巴.4.在5’附近附有tRNA以作為逆轉(zhuǎn)錄時的引物。5.兩條RNA單鏈在近5’端區(qū)以氫鍵相連。6.HIV的基因組除其他逆轉(zhuǎn)錄病毒均有的3個基因gag，pol，env外，還有6個為調(diào)節(jié)基因。二、HIV的基因組當(dāng)前31頁，總共117頁。二、HIV的基因組當(dāng)前32頁，總共117頁。當(dāng)前33頁，總共117頁。5’和3’端的R序列是相同的，U5和U3不相同。LTR不編碼蛋白質(zhì)，LTR序列中有控制病毒基因轉(zhuǎn)錄的序列，有DNA復(fù)制的起始位點，并與病毒致病的特異性有關(guān)。當(dāng)前34頁，總共117頁。當(dāng)前35頁，總共117頁。當(dāng)前36頁，總共117頁。

四、真核生物基因組當(dāng)前37頁，總共117頁。當(dāng)前38頁，總共117頁。（一

）真核生物基因組織的C值矛盾

（C-valueparadox）*每種真核生物的單倍體基因組中的全部DNA量稱C值*在真核生物中，進化的復(fù)雜程度與DNA含量C值并不完全一致。

當(dāng)前39頁，總共117頁。1.有的同類生物中C值差別有10倍以上。當(dāng)前40頁，總共117頁。當(dāng)前41頁，總共117頁。各種生物的基因數(shù)目與DNA量的比較大腸埃希菌基因數(shù)2350DNA分子大小4.6*106編碼序列占基因組%98以上5酵母果蠅610087501.3*1071.4*108人300003.2*1092702.DNA的量遠遠大于編碼蛋白質(zhì)所需要的量當(dāng)前42頁，總共117頁。0.00131.9630*復(fù)性動力學(xué)測定當(dāng)前43頁，總共117頁?？鞆?fù)性組分中間復(fù)性組分慢復(fù)性組分占基因組百分數(shù)253045Cot1/20.00131.9630復(fù)雜性bp10～103不均一3*108重復(fù)頻率105～1061Cot值范圍10-4~2*10-20.2~10080~100002～102

功能例子能編碼僅能轉(zhuǎn)錄不能轉(zhuǎn)錄血紅蛋白rRNA,tRNA,組蛋白基因（能編碼)衛(wèi)星DNA當(dāng)前44頁，總共117頁。（二）高度重復(fù)順序*復(fù)性極快，由寡核苷酸串聯(lián)、重復(fù)排列而成的DNA序列*長度從幾個bp到幾百bp個或更長*重復(fù)次數(shù)105～106，在基因組DNA中約占25%。

當(dāng)前45頁，總共117頁。*高度重復(fù)序列具有的特點是：ⅰ.重復(fù)順序中一部分常以“祖先序列片段”形式出現(xiàn)，進化上是原始的，趨向保守。另一部分則以新進化的家族形式出現(xiàn)。當(dāng)前46頁，總共117頁。ⅱ.不同家族常源于同一個“祖先重復(fù)序列”,故結(jié)構(gòu)很相似，但同一家族中各個體成員間存在個體突變。ⅲ.新的高度重復(fù)序列家族，往往是在新的物種衍化時或在進化中，通過一定機制形成，隨基因擴大而被擴大。當(dāng)前47頁，總共117頁。1.衛(wèi)星DNA（StatelliteDNA）1）衛(wèi)星DNA的概念：真核生物DNA剪切后離心，顯示一個主峰和小峰。真核生物大部分DNA的G-C含量在30%～50%,形成一個主峰。另外有些DNA的G-C含量高于或低于30%～50%會出現(xiàn)小峰，稱衛(wèi)星DNA。

當(dāng)前48頁，總共117頁。當(dāng)前49頁，總共117頁。2）衛(wèi)星DNA的產(chǎn)生與C-G含量有關(guān)3）衛(wèi)星DNA序列非常簡單，重復(fù)性極高當(dāng)前50頁，總共117頁。4)小衛(wèi)星DNA（MinistatelliteDNA）ⅰ.重復(fù)序列為6-70bp。ⅱ.有的小衛(wèi)星DNA的重復(fù)單位內(nèi)含有共同的GC豐富的核心同源序列。ⅲ.常位于染色體近端粒和著絲區(qū)。當(dāng)前51頁，總共117頁。2．反向重復(fù)順序（invertedrepeats）1）概念：具有方向相反、序列相同的DNA區(qū)域稱反向重復(fù)順序2）鄰近（adjacent）反向重復(fù)順序也稱回文結(jié)構(gòu)(palindrome)?！璆GTACC……CCATGG…3）分隔（Separated）反向重復(fù)順序。

…GGTNNNNACC……CCANNNNTGG…當(dāng)前52頁，總共117頁。4）在基因組約含5%。單拷貝散在分布。5）常見于基因組調(diào)控區(qū)中,可能與復(fù)制和轉(zhuǎn)錄調(diào)控有關(guān)。當(dāng)前53頁，總共117頁。（三）中度重復(fù)序列（intermediaterepeat，moderatelyrepetitiveDNA,middlerepetitivesequence）

在基因組DNA中約占30%，重復(fù)出現(xiàn)幾十次到幾千次

。2.重復(fù)單位序列相似，散在分布在基因組中,序列的長度和拷貝數(shù)非常不均一。當(dāng)前54頁，總共117頁。1)Alu家族(短片段間隔型）ⅰ占人類基因組3％～10％，重復(fù)30萬~50萬次,Alu序列高度同源，大部分序列有限制性內(nèi)切酶AluⅠ酶切位點。ⅱ.人Alu順序長300bp，由兩個130bp的重復(fù)序列中間有31bp間隔序列,兩端各有一段7～21bp正向重復(fù)序列，可能屬可轉(zhuǎn)移成分。當(dāng)前55頁，總共117頁。ⅲ.在人類基因組中，大約5kbDNA中就有一個Alu序列ⅳ.Alu序列散在分布在基因組中,可能是

Alu序列被轉(zhuǎn)錄成RNA后再逆轉(zhuǎn)錄形成cDNA片段，重新插入到基因組。Ⅴ.Alu序列可能是在300～500萬年前起源于7SLRNA基因當(dāng)前56頁，總共117頁。2）kpnⅠ家族(長片段間隔型）Ⅰ.人和靈長類動物DNA用kpnⅠ酶切產(chǎn)生1.2kb、1.5kb、1.8kb和1.9kb4個片段,占人類基因組織3％~6％，散在分布。Ⅱ.kpnⅠ家族成員中3’端序列具有廣泛的同源，不同長度的kpnⅠ成員又是高度不均一的。當(dāng)前57頁，總共117頁。Ⅲ.在有的細胞中kpnⅠ序列能被轉(zhuǎn)錄成無polyA尾巴的hnRNAⅣ.kpnⅠ家族的散在分布可能是kpnⅠ轉(zhuǎn)錄物再逆轉(zhuǎn)錄形成cDNA片段，重新插入到基因組DNA當(dāng)前58頁，總共117頁。3.可轉(zhuǎn)移的DNA元件（mobileDNAelements）也稱轉(zhuǎn)位因子（transposableelement）

可在DNA分子內(nèi)或DNA分子間進行轉(zhuǎn)移的DNA片段。原來位置的DNA片段保留。

*40年代B.McClintock首先在玉米的遺傳學(xué)研究中發(fā)現(xiàn)*1968年Jordan分子水平證實了在大腸桿菌存在,引起重視。*現(xiàn)在認為所有的生物體內(nèi)都存在。當(dāng)前59頁，總共117頁。**插入序列（insertionsequences，IS)是一類較小的轉(zhuǎn)移元件，1－2kb。*IS兩端有反向重復(fù)順序和正向重復(fù)順序，重復(fù)序列之間只有編碼與轉(zhuǎn)位有關(guān)的蛋白質(zhì)基因，如轉(zhuǎn)位酶（transposase)*IS已發(fā)現(xiàn)很多種，每種IS元件都有不同序列。

當(dāng)前60頁，總共117頁。**轉(zhuǎn)座子（transposon,Tn）除了帶有轉(zhuǎn)座有關(guān)基因外還帶有其他基因，如抗藥基因。tnpAtnpRampr重復(fù)序列38bp3086bp558bp861bp38bptnpA轉(zhuǎn)座酶基因(轉(zhuǎn)座酶基因作用于原有轉(zhuǎn)座子末端)tnpR解體酶基因(作用于復(fù)制拷貝)ampr抗氨芐青酶素的ampr基因Tn3當(dāng)前61頁，總共117頁。**真核生物中的轉(zhuǎn)座子：逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子（retroposon）先轉(zhuǎn)錄成RNA然后逆轉(zhuǎn)錄成cDNA，再整合到基因組中。

?。┓遣《緲臃崔D(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子ⅱ）病毒樣逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子

當(dāng)前62頁，總共117頁。?。┓遣《緲臃崔D(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子

RNA聚合酶Ⅲ當(dāng)前63頁，總共117頁。ⅱ）病毒樣逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子當(dāng)前64頁，總共117頁。兩側(cè)的正向重復(fù)序列是轉(zhuǎn)移元件存在的特征之一。當(dāng)前65頁，總共117頁。4）轉(zhuǎn)位的遺傳效應(yīng)Ⅰ.基因重排Ⅱ.基因突變Ⅲ.插入位點引入新基因Ⅳ.轉(zhuǎn)移DNA元件可通過增強子的組合與分布來影響基因的表達當(dāng)前66頁，總共117頁?？顾幓虻霓D(zhuǎn)移當(dāng)前67頁，總共117頁。piggyBac(PB)轉(zhuǎn)座子在哺乳動物細胞和小鼠中的高效轉(zhuǎn)座(CellNo.1222005)丁昇許田吳曉暉當(dāng)前68頁，總共117頁。發(fā)現(xiàn)攜帶多個基因的PB因子不僅能在人和小鼠的細胞中，而且能在小鼠體內(nèi)高效轉(zhuǎn)座。PB允許所攜基因的表達。PB因子在生殖細胞中轉(zhuǎn)座時能從原始插入位點精確切離，并轉(zhuǎn)座到小鼠基因組的不同位點，尤其是基因區(qū)。這些數(shù)據(jù)為在小鼠和其他脊椎動物中建立一個可作為轉(zhuǎn)基因和插入突變等遺傳操作工具的高效轉(zhuǎn)座系統(tǒng)邁出了關(guān)鍵性的第一步。當(dāng)前69頁，總共117頁。4.多基因家族（multigenefamily）也稱基因家族（genefamily)1）概念多基因家族是指一組具有類似功能，核苷酸序列又有同源性的基因。多基因家族是真核生物基因組最顯著的特征之一。它的家族成員在核酸上的同源性提示它們是由同一個祖先基因進化而來的。當(dāng)前70頁，總共117頁。2）多基因家族的分類Ⅰ.按基因的終產(chǎn)物分類⑴編碼RNA的多基因家族如：編碼snRNA、tRNA、rRNA等基因⑵編碼蛋白質(zhì)的多基因家族如：組蛋白、干擾素、珠蛋白生長激素等基因當(dāng)前71頁，總共117頁。Ⅱ.按在基因組中的分布不同分類⑴基因串聯(lián)排列在一起，形成基因簇(genecluster)，也叫串聯(lián)重復(fù)基因(tandemlyrepeatedgenes)。如：rRNA、tRNA、組蛋白等基因

當(dāng)前72頁，總共117頁。①rRNA真核生物rRNA轉(zhuǎn)錄單位(18S、5.8S、28S)，分布在13、14、15、21和22號染色體上。人類基因組約含280個拷貝。

②tRNA人類約有1300個tRNA基因，每種tRNA有10到幾百個基因拷貝，同種tRNA串聯(lián)形成基因族（7q32~q36）當(dāng)前73頁，總共117頁。當(dāng)前74頁，總共117頁。③組蛋白（7q32~q36）?。┤祟惪截悢?shù)為30~40，基因中沒有內(nèi)含子轉(zhuǎn)錄后mRNA無polyA尾巴。ⅱ）組蛋白基因家族有5個成員：即H1、H2A、H2B、H13、H4

5個成員的基因串聯(lián)排列在一起構(gòu)成一個重復(fù)單位，各種生物中這5個基因的排列順序有所不同當(dāng)前75頁，總共117頁。當(dāng)前76頁，總共117頁。①干擾素INF－α白細胞產(chǎn)生至少10個基因9p21INF－β成纖維細胞產(chǎn)生1個基因9p21INF－r淋巴細胞產(chǎn)生1個基因12q24.1⑵.分散在染色體不同的部位。如：干擾素，珠蛋白，生長激素等等。當(dāng)前77頁，總共117頁。

α類16p12②珠蛋白β類11p15α類基因5’－ζ－ζ－a1－a2－a1－3’β類基因5’－ε－Gr－Ar－β－δ－β－3’

當(dāng)前78頁，總共117頁。③生長激素人生長激素（hGH）17q包括3種基因人胎盤促乳素（hCS）17q催乳素6號染色體hGH-NhCS-LhCS-AhGH-VhCS-B正常表達假基因正常表達未發(fā)現(xiàn)表正常表達達產(chǎn)物當(dāng)前79頁，總共117頁。Ⅲ.

假基因（pseudogene）⑴概念：假基因在核苷酸順序上與有功能基因相似，它們或者不能轉(zhuǎn)錄，或者轉(zhuǎn)錄后生成無功能基因產(chǎn)物。假基因常用符號來表示。當(dāng)前80頁，總共117頁。⑵假基因有兩類①有內(nèi)含子的假基因這種類型的假基因保留原來基因的外顯子和內(nèi)含子，但失去起始轉(zhuǎn)錄信號，或外顯子-內(nèi)含子連接處不能剪接或翻譯不能終止,細菌與真核生物中都有發(fā)現(xiàn)。當(dāng)前81頁，總共117頁。②無內(nèi)含子的假基因僅含有親本基因的外顯子，常常有3’端polyA尾巴，并隨機分布于基因組中。這種假基因是源于mRNA并通過逆轉(zhuǎn)錄而重新整合進基因組。只在真核生物中被發(fā)現(xiàn)。當(dāng)前82頁，總共117頁。當(dāng)前83頁，總共117頁。當(dāng)前84頁，總共117頁。（四）超基因家族（Supergenefamily）1.概念：超基因家族指一組由多基因家族及單基因組成的更大基因家族。它們在結(jié)構(gòu)上有程度不等的同源，可能起源于相同的祖先基因，但功能并不相同2.最經(jīng)典的超基因家族免疫球蛋白超基因家族

（免疫球蛋白樣的結(jié)構(gòu)域）

當(dāng)前85頁，總共117頁。表5-3免疫球蛋白超基因家族主要成員分類表類別人類染色體定位類別人類染色體定位免疫球蛋白T細胞表面分子重鏈14q32一q33CD21p13

輕鏈2p12CD412pter-p12CD8(A)2p12 CD8(B)2p12輕鏈22q11．1一q11．2CD58(LFA—3)1p13Thy-l11q22．3-q23主要組織相容性復(fù)合物神經(jīng)組織分子I類α鏈6p21．3NCAM(CD56)11q23-q24β2m15q21一q22MAG19q13．1II類α鏈6p21．3MRCox--23q12-q13β鏈6p21．3Po蛋白未定·T細胞抗原受體復(fù)合物腫瘤抗原TCRα鏈14q11．2CEA(癌胚抗原)19q13.1一ql3.2生長因子受體β鏈7q35PDGFRA4q11一q12γ鏈7ql5PDGFRB5q33一q35鏈14q11．2CSFlR5Q33一q35CD3非細胞表面分子鏈1lq23αl—BGP19q13.2．鏈11q23基底膜連接蛋白未定鏈11q23免疫球蛋白受體

LNIR1

當(dāng)前86頁，總共117頁。當(dāng)前87頁，總共117頁。新的與免疫球蛋白超基因家族有關(guān)分子：CD7，CD28，IgE受體α亞基，BLAST-l，原癌基因c-kit,神經(jīng)粘附分子L1，細胞間粘附分子-1、-2、-3，血管細胞粘附分子-1，血小板內(nèi)皮細胞粘附分子,IL-1和IL-6的受體及EB病毒編碼的兩種糖蛋白(QQBE48及QQBE4L)等。當(dāng)前88頁，總共117頁。3.原來的多基因家族成為超基因家族如：絲氨酸蛋白酶超基因家族

（功能區(qū)中絲氨酸是活性中心的關(guān)鍵氨基酸殘基）當(dāng)前89頁，總共117頁。它的家族成員如下：單純蛋白酶：胰蛋白酶，糜蛋白酶，彈性蛋白酶，激肽釋放酶凝血系統(tǒng)：凝血因子Ⅸ、X，凝血酶原，凝血酶原轉(zhuǎn)變加速因子前體纖溶系統(tǒng)：血纖溶酶原，組織纖溶酶原激活物，尿激酶其他：觸珠蛋白，載脂蛋白LP(a)當(dāng)前90頁，總共117頁。（五）單一序列（uniquesequence）*占人類基因組DNA45％

*大多數(shù)轉(zhuǎn)錄開放的結(jié)構(gòu)基因是單一順序當(dāng)前91頁，總共117頁。（六）“自私”DNA（SelfishDNA）指真核生物基因中大量的非編碼序列，包括分散的高度、中度重復(fù)序列、內(nèi)含子和間隔序列。當(dāng)前92頁，總共117頁。五、細胞器基因組*細胞器基因組的一些特征：1.基因組常常是環(huán)狀的，并且是多拷貝的。2.絕大多數(shù)細胞器基因組都是有基因表達功能的，但大多數(shù)蛋白質(zhì)是由核編碼后運輸進來的。3.細胞器基因組的表達對于抗生素敏感，但對真核基因的抑制因子并不敏感。當(dāng)前93頁，總共117頁。線粒體DNA

（mitochondrialDNA，mtDNA）獨立于細胞核染色體外的又一基因組，能自主復(fù)制。當(dāng)前94頁，總共117頁。線粒體由內(nèi)外兩層膜封閉，包括外膜、內(nèi)膜、膜間隙和基質(zhì)四個功能區(qū)隔。一、線粒體結(jié)構(gòu)當(dāng)前95頁，總共117頁。ⅢⅠⅡⅣF0F1CytcQNADH+H+NAD+延胡索酸琥珀酸H+1/2O2+2H+H2OADP+PiATPH+H+H+胞液側(cè)基質(zhì)側(cè)++++++++++---------二、線粒體的功能:

生物體內(nèi)進行氧化磷酸化的場所當(dāng)前96頁，總共117頁。三、線粒體DNA的結(jié)構(gòu)1963年，首先在雞胚細胞中發(fā)現(xiàn)線粒體DNA，一般都呈環(huán)狀。不同物種線粒體基因組大小相差懸殊

*已知：哺乳動物最小，果蠅和蛙的稍大，酵母的更大，植物最大。*人、大鼠、小鼠的線粒體基因組都是16.5kb左右。

當(dāng)前97頁，總共117頁。mtDNA位于線粒體內(nèi)基質(zhì)。每個線粒體有多個拷貝的mtDNA。通常體細胞mtDNA只有細胞總DNA含量的不到0.1%，在受精的卵細胞中，線粒體增多，mtDNA含量也就上升。當(dāng)前98頁，總共117頁。在動物的mtDNA中基因之間的空隙很小，轉(zhuǎn)錄是多順反子，只有單個控制復(fù)制和基因表達的非編碼區(qū)。植物的絕大多數(shù)的線粒體mRNA是單順反子，轉(zhuǎn)錄有多個起始位點。當(dāng)前99頁，總共117頁。⒈人mtDNA基因組的結(jié)構(gòu)

堿基組成：16.569kb。

DNA的結(jié)構(gòu)：裸露的環(huán)狀雙鏈DNA,由兩條鏈組成，外環(huán)是重鏈（H鏈），內(nèi)環(huán)是輕鏈（L鏈）

編碼的基因：共編碼37個基因，13種蛋白質(zhì)基因22種tRNA基因2種rRNA基因*人線粒體基因組當(dāng)前100頁，總共117頁。線粒體DNA的電鏡照片當(dāng)前101頁，總共117頁。線粒體基因所編碼的13種蛋白質(zhì)：7個為NADH-CoQ的亞基3個為構(gòu)成CytC氧化酶復(fù)合體催化活性中心的亞單位2個為ATP酶復(fù)合體F0部分的2個亞基1個為CoQH2-細胞色素c還原酶復(fù)合體中細胞色素b的亞基當(dāng)前102頁，總共117頁。線粒體的半自主性：

線粒體能合成與自身結(jié)構(gòu)有關(guān)的一部分蛋白質(zhì)，同時又依賴于核編碼的蛋白質(zhì)的輸入。因此，它與核遺傳體系處于相互依存之中。當(dāng)前103頁，總共117頁。2.人線粒體基因組的特點：⑴mtDNA結(jié)構(gòu)緊密，幾乎都是編碼順序，不含內(nèi)含子，只有87個核苷酸不參與基因的組成。⑵mtDNA沒有組蛋白包繞，而且兩條鏈不對稱，H鏈有28個編碼序列，L鏈有9個編碼序列。⑶遺傳密碼子的意義有所不同。甚至不同種屬的線粒體所用的遺傳密碼也有所不同。當(dāng)前104頁，總共117頁。表5-4線粒體遺傳密碼與標準遺傳密碼有所差異

線粒體密碼 細胞核標準密碼 ————————————————— 哺乳動物酵母 果蠅 植物UGA Stop TrpTrp Trp StopAGA,AGG Arg Stop Arg Ser ArgAUA,AUU Ile MetMet Met IleCUU,CUC Leu LeuThr Leu Leu

當(dāng)前105頁，總共117頁。⑷mtDNA的突變率高于核DNA，并且缺乏修復(fù)能力。（比核基因大10-20倍，4/1000bp）