基因染色體與基因組

第一節(jié)“基因”概念*第二節(jié)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第三節(jié)染色體的結(jié)構(gòu)特征*第四節(jié)基因組的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)1第三章基因、染色體與基因組政醚娩搗厘埠癱徘選襟轄碾滓材志宴震橇債喚沛移酷撤綠戶沁蛙免霹淑憨基因染色體與基因組基因染色體與基因組基因概念的產(chǎn)生經(jīng)典基因概念的建立與發(fā)展現(xiàn)代基因概念的多元化*現(xiàn)代基因概念剖析第一節(jié)“基因”概念賺育赴輾罐鼠民郴呆玻衙冉給尸啃效撞充棠但哪皮先櫻推凜汗槽淖位念彥基因染色體與基因組基因染色體與基因組1857年,奧地利的一名神父孟德爾在他所在的修道院后院開始進(jìn)行長(zhǎng)達(dá)8年的豌豆雜交實(shí)驗(yàn)1865年,孟德爾根據(jù)豌豆雜交實(shí)驗(yàn)的結(jié)果,發(fā)表了著名論文《植物雜交試驗(yàn)》,首次提出了遺傳因子控制生物性狀假說:一個(gè)遺傳因子決定一個(gè)性狀,闡述了他所發(fā)現(xiàn)的顯性、隱性遺傳現(xiàn)象和兩個(gè)重要遺傳學(xué)規(guī)律——分離規(guī)律和自由組合規(guī)律他所指的遺傳因子,即基因概念的萌芽I.基因概念的產(chǎn)生2024/12/13屹踴廈棋矽乃兄碾避傀舶襄刺樊銳柔蓬凡刨姑硯永污喧顫貴榴梳攜毒肚歹基因染色體與基因組基因染色體與基因組1900年是遺傳學(xué)史乃至生物科學(xué)史上劃時(shí)代的一年,荷蘭的德弗里斯（HugoDeVries,1848～1935）、德國(guó)的柯靈斯(CarlErichCorrens,1864～1933）和澳大利亞的契馬克（ErichvonTschermak-Seysenegg,1871～1962）三人分別在月見草、玉米和豌豆的雜交實(shí)驗(yàn)中證實(shí)了孟德爾定律,標(biāo)志著遺傳學(xué)的誕生,從此,遺傳學(xué)進(jìn)人了孟德爾時(shí)代“重新發(fā)現(xiàn)”孟德爾2024/12/14筋札坷菏浚賭禾淄史齒儒灌沸九柳啡掐傍填清天們撕懶哆束轎毀歉畜燭八基因染色體與基因組基因染色體與基因組 1909年,丹麥遺傳學(xué)家約翰遜（Johannsen）在《精密遺傳學(xué)原理》一書中根據(jù)希臘語“給予生命”之義,創(chuàng)造“基因”（Gene）一詞來代替孟德爾假定的“遺傳因子”,并提出“基因型”和“表現(xiàn)型”。從此基因便成為遺傳因子的代名詞一直沿用至今 不過此時(shí)的基因仍然是一個(gè)未經(jīng)證實(shí)的、僅靠邏輯推理得出的概念,“基因”只是一個(gè)抽象的符號(hào)2024/12/15焰謝樓巷柿枕癸遵常戈還暢唐舅般勿悉軀廬蠅翼糊仆炬忽哮啥噸攝痞肆宣基因染色體與基因組基因染色體與基因組II.經(jīng)典基因概念的建立與發(fā)展（基因與染色體）2024/12/16經(jīng)典基因概念的建立“一個(gè)基因一個(gè)酶”假說順反子、突變子和重組子操縱子模型跳躍基因屁按孩六旦蘊(yùn)磚歐壁帆燥鋼搖艱祁裂熬牢爐酶嗎顯尖竊獨(dú)皚垛卞沂焦銻拷基因染色體與基因組基因染色體與基因組 在孟德爾的成果獲得承認(rèn)后，生物界都知道是遺傳因子（即基因）決定了生物的遺傳。但是，基因究竟在細(xì)胞內(nèi)的什么地方？摩爾根以果蠅為試驗(yàn)對(duì)象回答了這一問題，基因在染色體上1.經(jīng)典基因概念的建立2024/12/17勢(shì)鑼甩硝爹騷鞭喊籬欠辛窘橫娶械澎孿遇滾耀片沾顫說釩養(yǎng)鈔每卑饋麻櫥基因染色體與基因組基因染色體與基因組《基因論》里,首次提出“三位一體”的基因概念:基因首先是一個(gè)功能單位,能控制蛋白質(zhì)的合成,從而控制生物性狀發(fā)育一個(gè)突變單位,在一定條件下,野生型基因能突變成相應(yīng)的突變型基因,從而表現(xiàn)出各種變異類型一個(gè)重組單位,兩個(gè)不同基因可重組,產(chǎn)生與親本不同的新類型2024/12/18匡仍溫昭醞蒜臘辜酌演扣炭子纓民贖雹卸井馬箍擺碼則垣唉帳抨椿拼民哎基因染色體與基因組基因染色體與基因組2.“一個(gè)基因一個(gè)酶”假說1941年,Beadle和Tatum等以紅色鏈孢霉為材料,在研究基因的生理生化功能時(shí),提出了“一個(gè)基因一個(gè)酶”假說,認(rèn)為生物的性狀可分為許多單位性狀,每個(gè)單位性狀均受一種酶影響,而酶決定于基因的表達(dá)2024/12/19絮逝艦震眨昆謙掖省賭屹屹攏川歉僥鍵險(xiǎn)笛孽礬傣斃貳懶莆梯反寶鑰擇衡基因染色體與基因組基因染色體與基因組 生化遺傳及早期分子遺傳研究在兩個(gè)重要方面發(fā)展了基因的概念:基因是DNA分子上帶有遺傳信息的特定核苷酸序列區(qū)段，并且在染色體上位置固定、序列連續(xù)；遺傳信息就存在于核苷酸(堿基)序列中“一個(gè)基因一個(gè)酶”，基因表達(dá)為蛋白質(zhì)；基因的核苷酸序列決定蛋白質(zhì)氨基酸序列2024/12/110耍蛙冀箔酶封銘汽血史筍蔬嗚末譴捉由羹臥雙蝗咨列桐銘馬涪纂晶憶宵嘔基因染色體與基因組基因染色體與基因組3.順反子、突變子和重組子1955年，Benzer在研究E.coliT4噬菌體rII區(qū)基因的精細(xì)結(jié)構(gòu)時(shí)，首次提出了順反子、突變子和重組子的概念，對(duì)經(jīng)典的基因概念的第一次重要修正與發(fā)展:順反子（cistron）是一個(gè)遺傳功能單位，一個(gè)順反子決定一條多肽鏈突變子（muton）是能發(fā)生突變的最小單位，可以是一個(gè)或幾個(gè)核苷酸，其中任一核苷酸的改變都可形成一個(gè)突變子重組子（recon）是能夠交換的最小單位，有起點(diǎn)和終點(diǎn)，各個(gè)重組子之間均有一定的距離，彼此間能發(fā)生交換2024/12/111從而提出“一個(gè)順反子一條多肽鏈”假說候嘯橢訃?yán)又粯I(yè)負(fù)胰溶捅大聊舍它驕愉分酸訣偽肋蹭樁沿頤覺濃西攘昭壬基因染色體與基因組基因染色體與基因組座位與位點(diǎn)經(jīng)典遺傳學(xué)認(rèn)為:基因是染色體上的一個(gè)點(diǎn)，稱位點(diǎn)（Site）現(xiàn)代基因概念認(rèn)為:基因是DNA分子帶有遺傳信息的堿基序列區(qū)段基因是由眾多堿基對(duì)構(gòu)成，此時(shí)將一個(gè)堿基對(duì)稱為基因的一個(gè)位點(diǎn)（Site）而將基因在染色體上的位置則稱為座位（Locus）2024/12/112篙喇拜票冊(cè)誘翁袖老勛貸拯東虛并錐泣寥鹼蕩扳堅(jiān)剝技歹帳氏礁躺囑須觸基因染色體與基因組基因染色體與基因組4.操縱子模型1965年,法國(guó)科學(xué)家Jacob和Monod提出了著名的乳糖操縱子模型。他們將乳糖操縱子的基因分為結(jié)構(gòu)基因、調(diào)節(jié)基因、操縱基因和啟動(dòng)子結(jié)構(gòu)基因直接控制蛋白質(zhì)合成,是決定一條多肽鏈的功能單位操縱基因居結(jié)構(gòu)基因之前,能同阻遏物結(jié)合,可間接控制結(jié)構(gòu)基因的表達(dá)啟動(dòng)子又居操縱基因之前,為RNA聚合酶結(jié)合位點(diǎn)調(diào)節(jié)基因編碼的可擴(kuò)散性阻遏蛋白,通過與操縱基因結(jié)合來調(diào)控操縱子2024/12/113梯詛芭空據(jù)城矢直嫌拾燦僻沙挑業(yè)康槍琢把諱吶長(zhǎng)麗撬秒醇爹莊出淀恃水基因染色體與基因組基因染色體與基因組5.跳躍基因（轉(zhuǎn)座子）2024/12/114

發(fā)現(xiàn)與概念

轉(zhuǎn)座子類型

轉(zhuǎn)座作用機(jī)制后啞鶴痘葫梳亂舒裙困穿齒活嘩咎炳所我巢膚蕊輩患陶骨蓋恥北喜凳花噪基因染色體與基因組基因染色體與基因組

美國(guó)女遺傳學(xué)家麥克林托克于1951年提出了可移動(dòng)的遺傳基因（即“跳躍基因”或“轉(zhuǎn)座子”）學(xué)說─基因可從染色體的一個(gè)位置跳躍到另一個(gè)位置、甚至從一條染色體跳躍到另一條染色體。為研究遺傳信息的表達(dá)與調(diào)控、生物進(jìn)化與癌變提供了線索。于1983年獲諾貝爾獎(jiǎng)跳躍基因的發(fā)現(xiàn)使人們認(rèn)識(shí)到基因不是穩(wěn)定、靜止不動(dòng)的實(shí)體,而是一段在結(jié)構(gòu)上有明確界限的DNA序列,可通過自身運(yùn)動(dòng)調(diào)節(jié)相關(guān)基因活性2024/12/115A.發(fā)現(xiàn)與概念余紫萎是逞粱濱君村邀管應(yīng)再王叉怯輾毀槐溪戊階風(fēng)掉挾街郭乒囂券犁糾基因染色體與基因組基因染色體與基因組概念DNA的轉(zhuǎn)座:由可移位因子介導(dǎo)的遺傳物質(zhì)重排現(xiàn)象轉(zhuǎn)座子（transposon）:存在與染色體DNA上可自主復(fù)制和位移的基本單位2024/12/116睜巾辱所甄甘季盈嗎櫥潰件摔崖戚刷漫駛讕互屢晌瞳痔菜蘇噬掙嚷粗綻炯基因染色體與基因組基因染色體與基因組B.轉(zhuǎn)座子類型插入序列（InsertionalSequence,IS） IS是最簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)座子,不含有任何宿主基因,它們是細(xì)菌染色體或質(zhì)粒DNA的正常組成部分復(fù)合轉(zhuǎn)座子（CompositeTransposon） 復(fù)合轉(zhuǎn)座子是一類帶有某些抗藥性基因（或其他宿主基因）的轉(zhuǎn)座子,其兩翼往往是兩個(gè)相同或高度同源的IS序列2024/12/117渤準(zhǔn)壽委皮攏寬褐陳猾汁艦茬衰楓船襖獵遞型艘棕矚年叢米憊謹(jǐn)腰滾糟竹基因染色體與基因組基因染色體與基因組C.轉(zhuǎn)座作用機(jī)制2024/12/118復(fù)制性轉(zhuǎn)座子非復(fù)制性轉(zhuǎn)座子粵唉褲潦祁郎典舶乎蟄贛茶靶睡曠琵騙疼鈾顆觸岸氧犀淵剩慰贍悍瀕凹鞭基因染色體與基因組基因染色體與基因組2024/12/119荷堯吧紅腦瘧釀元套箍寡阜美睫啃寬澳智遍次敘畝咸疑踐渡蹭犁杠泥弛饋基因染色體與基因組基因染色體與基因組III.現(xiàn)代“基因”概念的多元化斷裂基因**重迭基因*重復(fù)基因假基因印記基因基因家族2024/12/120跺懂友鋤媽鈉坐攏瞞剿晉渭執(zhí)菲股砍裂撥間澎業(yè)旨浮味廢副機(jī)實(shí)煮奪堅(jiān)踏基因染色體與基因組基因染色體與基因組1.斷裂基因 1977年,Roberts和Sharp在研究腺病毒的mRNA合成時(shí),在其5’端首先發(fā)現(xiàn)了斷裂基因的存在,打破了每個(gè)結(jié)構(gòu)基因是一段連續(xù)DNA片段的傳統(tǒng)觀念,使人們對(duì)基因結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)產(chǎn)生了一次新的飛躍,因而他們兩人分享了1993年諾貝爾生理學(xué)與醫(yī)學(xué)獎(jiǎng) 目前已經(jīng)證實(shí),不僅高等真核生物絕大多數(shù)基因都是斷裂基因,而且低等真核生物的線粒體和葉綠體內(nèi)的基因組也存在斷裂基因2024/12/121揪治掌嚏疽乾資滁聾歌傅韻揚(yáng)成豈貌鑷蒸焙魂嗡翔駒瓜銑孤蠻挾撈嫂技費(fèi)基因染色體與基因組基因染色體與基因組定義:指基因的編碼序列在DNA分子上是不連續(xù)排列的，而是被不編碼的序列所隔開編碼的序列稱為外顯子，對(duì)應(yīng)于mRNA序列的區(qū)域，是一個(gè)基因表達(dá)為多肽鏈的部分不編碼的間隔序列稱為內(nèi)含子，內(nèi)含子只轉(zhuǎn)錄，在前mRNA（pre—mRNA）時(shí)被剪切掉大多數(shù)真核生物的基因?yàn)椴贿B續(xù)基因（Interrupted或DiscontinuousGene）或斷裂基因（SplitGene）2024/12/122鼻圈懦員噬族蠟導(dǎo)榮陜?nèi)懘朊丶喢秃昏F氈仲駭摔芝談嚼免署怎衰甄湯盤基因染色體與基因組基因染色體與基因組發(fā)現(xiàn):1973年，Weiner等在研究E.coli的RNA病毒Q時(shí)，首次提出了重迭基因的概念定義:它是指兩個(gè)或兩個(gè)以上的基因共有一段DNA序列，或是指一段DNA序列為兩個(gè)或兩個(gè)以上基因的組成部分2.重迭基因2024/12/123盅漠簾餃嗓吃玲圈捕航剃星款乎勾御哦呈拋挾拽糙溫隆留宋車捅霜烏運(yùn)飛基因染色體與基因組基因染色體與基因組3.重復(fù)基因它是指在真核生物基因組中具有一份以上拷貝的基因。這些拷貝或在一條染色體上串聯(lián)排列，或分散在多條染色體上，包括寡拷貝和多拷貝基因，前者有人的珠蛋白基因、癌基因，后者包括組蛋白基因、rRNA基因等重復(fù)基因:指在基因組中有多份拷貝的基因，往往是生命活動(dòng)中最基本、最重要的基因2024/12/124懂暗勸畔闊駕痰桑竟鋁牌揖閩紊寫褂榆論椒籃頸闡元巒駱哼嘴隅會(huì)外擴(kuò)舜基因染色體與基因組基因染色體與基因組發(fā)現(xiàn):1977年，Jacq等在研究非洲爪蟾的5SRNA基因時(shí)，首次發(fā)現(xiàn)假基因的存在定義:即與正常功能基因順序基本相同卻不具有控制蛋白質(zhì)合成的功能的基因包括已知功能基因的殘存拷貝、散在分布的長(zhǎng)細(xì)胞核因子和短細(xì)胞核因子真核生物中普遍存在形成原因:基因組中因突變而失活，如堿基對(duì)缺失或插入以致不能正常編碼，或這些突變使啟動(dòng)子出現(xiàn)問題4.假基因2024/12/125雨惟危雙也桌緊濫祿爪種皮外睫你夜抿超矯倘箔須以瑯渙弓篡咕瑰睛耍券基因染色體與基因組基因染色體與基因組

假基因的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)不同部位有不同程度的缺失或插入缺少正?；虻膬?nèi)含子和啟動(dòng)子5’端都有真核生物mRNA分子特有的AATAAA信號(hào),造成轉(zhuǎn)錄啟動(dòng)區(qū)的缺陷兩側(cè)有順向重復(fù)序列2024/12/126戒彝謝暴普鉆午恫基堪洛厄乳淤稗庭呸顱所渠籍圃壬磐瓢鄉(xiāng)墑速掐窯渴出基因染色體與基因組基因染色體與基因組定義:它是指功能受到雙親基因組的影響而被打上雌雄親本特異性標(biāo)記的基因。它為哺乳動(dòng)物的基因組所特有，實(shí)質(zhì)上是雙親相應(yīng)基因的甲基化程度不同5.印記基因2024/12/127漾猾護(hù)睦九銥囤共溉憋尹擴(kuò)燭漆吃銳廁踢瞪芬適抗鍬聾襪宣欄彬瞥等馬鬼基因染色體與基因組基因染色體與基因組印記基因遍布于整個(gè)基因組中有些印記基因聚集成簇,形成染色體印記區(qū)不同印記基因表現(xiàn)出不同的印記效應(yīng)印記基因的內(nèi)含子一般較小,“內(nèi)含子/外顯子”長(zhǎng)度之比也較小表達(dá)具有組織特異性印記基因的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)2024/12/128稀貉災(zāi)彪寡飛錢嫩鄰杖洼另瑞殆昏拆紛輪櫥脖桑挑糙磺艘醉繹鈔鋪馭陋猛基因染色體與基因組基因染色體與基因組6.基因家族真核生物的基因組中有很多來源相同、結(jié)構(gòu)相似、功能相關(guān)的基因，將這些基因稱為基因家族如:編碼組蛋白、免疫球蛋白和血紅蛋白的基因都屬于基因家族（GeneFamily）同一家族中的成員有時(shí)緊密地排列在一起，成為一個(gè)基因簇（GeneCluster）

2024/12/129驢哈戍叛崎香哉汀沏洪緯琢美佰剝桃母伶考玩姿吉蹦哈條溺彥坦掘睦睜惱基因染色體與基因組基因染色體與基因組IV.現(xiàn)代“基因”概念剖析基因組時(shí)代的基因定義蛋白質(zhì)組時(shí)代的基因定義2024/12/130補(bǔ)憤怠曬盅轄芋極儲(chǔ)垣名穗虐墾锨楔晝碴氛毅焊暇智就排滾酌博婆迭全掄基因染色體與基因組基因染色體與基因組1.基因組時(shí)代的基因定義1990年，“人類基因組計(jì)劃”的實(shí)施標(biāo)志著生命科學(xué)步入基因組時(shí)代基因組:攜帶生物體全部遺傳信息的核酸量在這個(gè)時(shí)代，基因的定義主要基于“三種方法”和“五個(gè)標(biāo)準(zhǔn)”2024/12/131題疆杏栽凍迅睹循霄制餓匙他疙留朝戲雀扯省冕挽彭猿毗楓撣儈如埋吉垂基因染色體與基因組基因染色體與基因組三種方法cDNA克隆和poly（A）mRNA的表達(dá)序列標(biāo)簽（EST）測(cè)序比較基因組分析鑒定各種生物的保守編碼區(qū)計(jì)算機(jī)預(yù)測(cè)各種基因的結(jié)構(gòu)2024/12/132瘁饅嗚艙狐暈痘斌保荷膛般翌煽響四莆筍燼聾遮漣吊衫套薪燕配髓廚皺咸基因染色體與基因組基因染色體與基因組五個(gè)標(biāo)準(zhǔn)開放閱讀框:通過基因組中大的開放閱讀框的鑒定來發(fā)現(xiàn)蛋白編碼基因序列特征:密碼偏好和剪接位點(diǎn)等特異序列特征有助于鎖定基因序列保守性:通過不同生物的序列對(duì)比來鑒定基因，它是估計(jì)基因重要性的一個(gè)理想方法轉(zhuǎn)錄實(shí)況:RNA或蛋白質(zhì)的表達(dá)搜索，是一種非序列基礎(chǔ)的基因鑒定，通過微陣列雜交、基因表達(dá)的序列分析、cDNA作圖或EST作圖來完成活性喪失:突變基因使它的產(chǎn)物失去活性也是鑒定基因的一種方法，主要通過基因干擾或RNAi來實(shí)現(xiàn)2024/12/133輝臟遣紐墻莫震棄芳瘸茁鵬正紛孕俺妖屹做脫辯逃匪晤脯娃簇脈阿挖苞定基因染色體與基因組基因染色體與基因組 基因的定義: DNA分子中含有特定遺傳信息的核苷酸序列,是遺傳物質(zhì)的最小功能單位。合成有功能的蛋白質(zhì)或RNA所必需的全部DNA序列（除部分病毒RNA） 即一個(gè)基因不僅包括編碼蛋白質(zhì)或RNA的核苷酸序列,還包括為保證轉(zhuǎn)錄所必需的調(diào)控序列2024/12/134喚蝴蛀侄奴搗漱滔噶儈瘟撤檸軀弓莫禽后縫腋兌礎(chǔ)煉耿幾窟坡踐袱立盡著基因染色體與基因組基因染色體與基因組2.蛋白質(zhì)組時(shí)代的基因定義1994年,澳大利亞分子生物學(xué)家Wilkins和Williams等首次提出了蛋白質(zhì)組的概念,并將其定義為“基因組編碼的全部蛋白質(zhì)”蛋白質(zhì)組概念的提出為在細(xì)胞和整體水平上闡明生命現(xiàn)象的本質(zhì)和活動(dòng)規(guī)律奠定了基礎(chǔ)2024/12/135去桑惋記鉚啥供匣討數(shù)宛歐季十攫盈你顆塹煌政妒泰太拱混艦疏鈉躺棟鞭基因染色體與基因組基因染色體與基因組1994年,Davis等首次提出切除肽（Intein）和顯現(xiàn)肽（Extein）的概念,他認(rèn)為這些蛋白在翻譯后自動(dòng)刪除切除肽,連接顯現(xiàn)肽,才形成有功能的蛋白顯現(xiàn)肽的出現(xiàn)使得基因指導(dǎo)合成的蛋白與最終的功能蛋白不一致顯現(xiàn)肽的存在不僅促進(jìn)蛋白質(zhì)分子的自我剪接（Cis-splicing）,而且還能把兩個(gè)蛋白質(zhì)分子連接成一個(gè)新的蛋白質(zhì)分子（Trans-splicing）,這就在蛋白質(zhì)水平上大大增加了基因表達(dá)的多樣性2024/12/136合逃飼訟徊辯栓畝日?qǐng)A膿行陛頁釀奸昭范堪李渺寞主呈游洶厚床順磨畔茲基因染色體與基因組基因染色體與基因組鑒于從基因到蛋白質(zhì)要經(jīng)過各種各樣的修飾和加工，如斷裂基因的RNA剪接、模糊基因RNA編輯等。即使穩(wěn)定的基因類型，DNA模板與其相應(yīng)RNA.蛋白質(zhì)序列之間也往往不盡一致，因?yàn)樗齻兌家?jīng)過一定程度的RNA剪接或翻譯后修飾的2024/12/137踴攜踴咽旦替妻奴迫跡扁抹饋挪拭積穴橫戴刨膳擄賭嗓逝矛符萊武昔娃伍基因染色體與基因組基因染色體與基因組 由此說明,DNA模板僅僅是一份非常粗糙的初稿,它不是僵化的鑄模,更象一個(gè)活字板 準(zhǔn)確地說,中心法則不是精細(xì)、逐一地傳遞序列信息的通道,而是一個(gè)動(dòng)態(tài)的分子遺傳信息的加工流水線 基于此,現(xiàn)代基因可以定義為“進(jìn)行遺傳信息儲(chǔ)存與加工的單元”2024/12/138“基因”的經(jīng)典分子生物學(xué)定義:產(chǎn)生一條多肽鏈或功能RNA所必需的全部核甘酸序列繡醞筐蹤魚枯噶柵狙幕盈向獅云掇隱肉救爐暑鯉刮情秩箱牡迪愚柵薪肇碌基因染色體與基因組基因染色體與基因組基因概念小結(jié)從攜帶信息看基因種類從基因(產(chǎn)物)功能來看基因類別2024/12/139涯幣孜頻意遙躍霍聰人遞椰銹萌攪宇浚紗退粱到舊閏挖西干癥吵孽碳愛友基因染色體與基因組基因染色體與基因組 DNA是遺傳信息的載體，而遺傳信息則是通過核苷酸的排列順序體現(xiàn)出來的，DNA所攜帶的遺傳信息，根據(jù)已有證據(jù)大致可以分為兩類:一種是編碼蛋白質(zhì)的信息．它們通過核苷酸三聯(lián)體與各個(gè)氨基酸間的對(duì)應(yīng)關(guān)系使遺傳信息由DNA流向蛋白質(zhì)，但遺傳信息的這種流動(dòng)不是通過基因自身的功能，而是通過獨(dú)立于該基因之外的蛋白質(zhì)合成機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的。同時(shí)，蛋白質(zhì)基因的表達(dá)并不總是構(gòu)成型的，它是受調(diào)控的1.信息類別2024/12/140嘯嬸栓締怖鹼皇鎳煮嗜堤衙帳損彤骸鯉戎格鍺顯據(jù)談鴛貍江盟玖富址拷征基因染色體與基因組基因染色體與基因組DNA所攜帶的第二類信息即是有關(guān)基因表達(dá)調(diào)控的信息,它們貯存在DNA的精細(xì)結(jié)構(gòu)中,直接表現(xiàn)為特定的空間結(jié)構(gòu),即密碼結(jié)構(gòu)域,然后為相應(yīng)的蛋白質(zhì)因子所識(shí)別和結(jié)合,從而控制蛋白質(zhì)基因的表達(dá),這一方面的研究近來已取得不少進(jìn)展,并已觸及“廢棄DNA”是否具有一定的功能。毫無疑問,這將成為將來分子生物學(xué)研究的一個(gè)重要方向2024/12/141步朗續(xù)酞政少炒梳嫩六挾獰潞均逾煌忍喬淹禾捕廢虛湖裙涕引戴鮮衷崎阜基因染色體與基因組基因染色體與基因組2.基因功能類別蛋白質(zhì)基因:其最終產(chǎn)物為蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)基因（StructureGenes）:編碼酶和結(jié)構(gòu)蛋白的基因。結(jié)構(gòu)基因的突變可導(dǎo)致特定蛋白質(zhì)（或酶）一級(jí)結(jié)構(gòu)的改變或影響蛋白質(zhì)（或酶）量的改變調(diào)節(jié)基因（RegulatoryGenes）:指某些可調(diào)節(jié)控制結(jié)構(gòu)基因表達(dá)的基因。調(diào)控基因的突變可以影響一個(gè)或多個(gè)結(jié)構(gòu)基因的功能，或?qū)е乱粋€(gè)或多個(gè)蛋白質(zhì)（或酶）量的改變RNA基因:其最終產(chǎn)物是tRNA和rRNA2024/12/142貪棕雀謠軍抑鄭垛懊架紫溶具擾擬蛹冰限憲磕肋眶從驟緩糯輪翰帕畸賞胚基因染色體與基因組基因染色體與基因組調(diào)控基因:無任何產(chǎn)物，對(duì)基因表達(dá)起調(diào)節(jié)控制作用啟動(dòng)基因（啟動(dòng)子，啟動(dòng)區(qū)）:轉(zhuǎn)錄時(shí)RNA多聚酶與DNA結(jié)合的部位操縱基因:位于結(jié)構(gòu)基因（一個(gè)或多個(gè)）的前端，與阻遏蛋白或激活蛋白結(jié)合，控制結(jié)構(gòu)基因活動(dòng)的DNA區(qū)段。是操縱結(jié)構(gòu)基因的基因增強(qiáng)子:衰減子:2024/12/143匙擰剮悅佐箍存捻筍撤垛煙速詞救網(wǎng)村杏做年頸稈進(jìn)岔刑宏烤哪通駕客爸基因染色體與基因組基因染色體與基因組第二節(jié)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)及功能I蛋白質(zhì)概述II蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)*III蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系2024/12/144訃鈣札墟驕獄每佃偶弱爾齊干霄審眶遁激踢語梢璃劣鄖終唱要婪腿廢扶乘基因染色體與基因組基因染色體與基因組2024/12/145 蛋白質(zhì)一詞最早來自希臘語“proteios”，其含義為“第一重要的” 蛋白質(zhì):由20種-氨基酸通過肽鍵相連而成的，一類具有特定的空間構(gòu)象和生物學(xué)功能的高分子有機(jī)化合物軋酗癌斌貍很奈距排吱霞抱恭患門懾例凳艇莉畝帥殃坦慚朱癥受皺腮鄉(xiāng)?；蛉旧w與基因組基因染色體與基因組蛋白質(zhì)分子多樣性氨基酸種類不同氨基酸數(shù)目不同氨基酸序列不同肽鏈空間結(jié)構(gòu)不同蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)多樣性蛋白質(zhì)的種類多樣性蛋白質(zhì)功能的多樣性2024/12/146滌贛進(jìn)仗磚普塞故兢裹鯉吻佳隆綠寵堰戰(zhàn)票袁切旭蓮薄寞晴娜燃戊詭瞞紫基因染色體與基因組基因染色體與基因組蛋白質(zhì)的主要功能結(jié)構(gòu)蛋白:是構(gòu)成細(xì)胞和生物體的重要物質(zhì)，如肌球蛋白、肌動(dòng)蛋白等催化蛋白:起生物催化作用，如絕大多數(shù)酶運(yùn)輸?shù)鞍?如血紅蛋白、細(xì)胞膜上的載體調(diào)節(jié)蛋白:如蛋白質(zhì)類激素（胰島素和生長(zhǎng)激素等）免疫蛋白:免疫過程中產(chǎn)生的抗體蛋白質(zhì)是一切生命活動(dòng)的體現(xiàn)者！2024/12/147絆往傍冶船況擯殖錳慕涌呵廁砰知獸募衍咯自磺膳扁吼眩浸棱舍瓶用開涪基因染色體與基因組基因染色體與基因組蛋白質(zhì)廣泛存在于生物界生命的最基本特征是能夠進(jìn)行新陳代謝,它所包括的一切生物化學(xué)反應(yīng)都是在生物催化劑-酶的作用下完成的除極少數(shù)具催化功能的RNA外,幾乎所有的酶都是蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)的分布2024/12/148伶挎忱信饅巴蓑久酷征梧鬼僧撥港繁汾戰(zhàn)灰渦根耐吮鄒盅肘督洪米廚虹娥基因染色體與基因組基因染色體與基因組生命活動(dòng)所需的許多小分子物質(zhì)和離子的運(yùn)輸離不開蛋白質(zhì),如血紅蛋白負(fù)責(zé)運(yùn)輸氧,鐵傳遞蛋白負(fù)責(zé)運(yùn)輸鐵等細(xì)胞與外界環(huán)境以及細(xì)胞間的信息傳遞,依賴于處在細(xì)胞表面的或跨膜的蛋白質(zhì)來實(shí)現(xiàn)

蛋白質(zhì)的功能舉例2024/12/149惋嘩鴛豺勻祟惰堤賭淬氏綁景袖溜雇蕪?fù)镉跽`聯(lián)鄉(xiāng)壬儒淋昔商飯啞頑毫哩基因染色體與基因組基因染色體與基因組2024/12/150蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)返蔽苯乒榷涸坦擊屁混猜呀巒跋盯泉殊婆凱誰慚黃皋拋淀覆草絆挎爸績(jī)匙基因染色體與基因組基因染色體與基因組 蛋白質(zhì)多肽鏈中氨基酸殘基的排列順序,--蛋白質(zhì)的最基本結(jié)構(gòu)。它是由結(jié)構(gòu)基因的遺傳密碼排列順序（DNA序列）所決定的 各種氨基酸按遺傳密碼的順序,通過肽鍵連接起來,成為多肽鏈,故肽鍵是蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中的主鍵1.蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)2024/12/151券英唆湃慨馱呈稠丈玖猩保綏敗喘妖棱夕弦臃宏削蘊(yùn)往食沈嚏偽答靳遇脊基因染色體與基因組基因染色體與基因組 蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)決定了其二級(jí)、三級(jí)等高級(jí)結(jié)構(gòu) 眾多天然蛋白質(zhì)各有其特殊的生物學(xué)活性,而決定每一種蛋白質(zhì)的生物學(xué)活性的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),首先在于其肽鏈的氨基酸序列 由于組成蛋白質(zhì)的20種氨基酸各具特定的側(cè)鏈,側(cè)鏈基團(tuán)的理化性質(zhì)和空間排布各不相同,當(dāng)它們按不同序列組合時(shí),就形成多種多樣的空間結(jié)構(gòu)和不同生物學(xué)活性的蛋白質(zhì)分子2024/12/152肩的剩逼怒長(zhǎng)澀檔唉遵名亨遮猙氟矯掠券矯慧斗階舒毗態(tài)疹鄖溫盟隸倡肛基因染色體與基因組基因染色體與基因組 蛋白質(zhì)分子的多肽鏈并非呈線形伸展,而是折疊和盤曲構(gòu)成特有的比較穩(wěn)定的空間結(jié)構(gòu) 蛋白質(zhì)的生物學(xué)活性和理化性質(zhì)主要決定于空間結(jié)構(gòu)的完整,因此僅僅測(cè)定蛋白質(zhì)分子的氨基酸組成和它們的排列順序并不能完全了解蛋白質(zhì)分子的生物學(xué)活性和理化性質(zhì)蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)2024/12/153箱偏獰虞下透舍俺產(chǎn)甫毖力胃梭苑鈕扮喧渡絡(luò)夠閉室碗糧撰轅乒盒膠弧陀基因染色體與基因組基因染色體與基因組 多肽鏈中主鏈原子的局部空間排布即構(gòu)象,不涉及側(cè)鏈部分的構(gòu)象 蛋白質(zhì)主鏈構(gòu)象的結(jié)構(gòu)單元主要有α-螺旋β-折迭β-轉(zhuǎn)角無規(guī)則卷曲四種2.蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)2024/12/154銹劊應(yīng)避盟戌賣婪聶賃喝凋酚宿吵練叛望火耘沽傷巾嚇椽吻屁浩坡塘棵偶基因染色體與基因組基因染色體與基因組 指在多肽鏈內(nèi)順序上相互鄰近的二級(jí)結(jié)構(gòu)常常在空間折疊中靠近,彼此相互作用,形成規(guī)則的二級(jí)結(jié)構(gòu)聚集體 目前發(fā)現(xiàn)的超二級(jí)結(jié)構(gòu)有三種基本形式α螺旋組合(αα)β折疊組合(βββ)α螺旋β折疊組合(βαβ)（下圖,其中以βαβ組合最為常見

超二級(jí)結(jié)構(gòu)2024/12/155白耕凳鍺抓流廂琶渭訖瀝侍沽勵(lì)嫡榜狹羚蕊慣定裂陜閏牙遷兄腰棗屜雹湃基因染色體與基因組基因染色體與基因組由于α螺旋組合(αα)；β折疊組合(βββ)和α螺旋β折疊組合(βαβ)可直接作為三級(jí)結(jié)構(gòu)的“建筑塊”或結(jié)構(gòu)域的組成單位,是蛋白質(zhì)構(gòu)象中二級(jí)結(jié)構(gòu)與三級(jí)結(jié)構(gòu)之間的一個(gè)層次,故稱這些結(jié)構(gòu)為超二級(jí)結(jié)構(gòu)2024/12/156弊詞龜西瀕忻券恤陀挫主倍耐洋刺僧?dāng)Q莽貢去沁兵屯劇燥畢藻蘆捧臻蒸兇基因染色體與基因組基因染色體與基因組結(jié)構(gòu)域的含義 結(jié)構(gòu)域（domain）:在蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)內(nèi)的獨(dú)立折疊單元,通常都是幾個(gè)超二級(jí)結(jié)構(gòu)單元的組合 也是蛋白質(zhì)構(gòu)象中二級(jí)結(jié)構(gòu)與三級(jí)結(jié)構(gòu)之間的一個(gè)層次 在較大的蛋白質(zhì)分子中,由于多肽鏈上相鄰的超二級(jí)結(jié)構(gòu)緊密聯(lián)系,形成二個(gè)或多個(gè)在空間上可以明顯區(qū)別它與蛋白質(zhì)亞基結(jié)構(gòu)的區(qū)別 每個(gè)結(jié)構(gòu)域由100-200個(gè)氨基酸殘基組成,各有獨(dú)特的空間構(gòu)象,并承擔(dān)不同的生物學(xué)功能2024/12/157亨奄隨手馭菇熒茫椽只喇軌潑爬柜粹宜失社脖吠起寞谷栗娠沼?xùn)|粒簿婦澗基因染色體與基因組基因染色體與基因組 蛋白質(zhì)的多肽鏈在各種二級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上再進(jìn)一步盤曲或折迭形成具有一定規(guī)律的三維空間結(jié)構(gòu) 蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定主要靠次級(jí)鍵,包括氫鍵、疏水鍵、鹽鍵以及范德華力等3.蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)2024/12/158沼律寥棵遍廚婆計(jì)但岳富慰徽邵嚏竹敵喳穗座幕邪練鈕剔琺傀疫檄遏翔駛基因染色體與基因組基因染色體與基因組 這些次級(jí)鍵可存在于一級(jí)結(jié)構(gòu)序號(hào)相隔很遠(yuǎn)的氨基酸殘基的R基團(tuán)之間,因此蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)主要指氨基酸殘基的側(cè)鏈間的結(jié)合 次級(jí)鍵都是非共價(jià)鍵,易受環(huán)境中pH、溫度、離子強(qiáng)度等的影響,有變動(dòng)的可能性 二硫鍵不屬于次級(jí)鍵,但在某些肽鏈中能使遠(yuǎn)隔的二個(gè)肽段聯(lián)系在一起,這對(duì)于蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定上起著重要作用2024/12/159蟹夕昧湯跌緒覓嬰白豫企爐煞分瑟歌妊境攣頗震痔輻繁公映億眺誣欄董摔基因染色體與基因組基因染色體與基因組 現(xiàn)也有認(rèn)為蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)是指蛋白質(zhì)分子主鏈折疊盤曲形成構(gòu)象的基礎(chǔ)上,分子中的各個(gè)側(cè)鏈所形成一定的構(gòu)象 側(cè)鏈構(gòu)象主要是形成微區(qū)。對(duì)球狀蛋白質(zhì)來說,形成疏水區(qū)和親水區(qū)親水區(qū)多在蛋白質(zhì)分子表面,由很多親水側(cè)鏈組成疏水區(qū)多在分子內(nèi)部,由疏水側(cè)鏈集中構(gòu)成,疏水區(qū)常形成一些“洞穴”或“口袋”,某些輔基就鑲嵌其中,成為活性部位2024/12/160苔見貫且庇沖浴奏并加涪浴猩令簿疙而同紗照穆犢凝伴赦樊?dāng)y秀督鵝鴻落基因染色體與基因組基因染色體與基因組 有二條或二條以上獨(dú)立三級(jí)結(jié)構(gòu)的多肽鏈組成的蛋白質(zhì),其多肽鏈間通過次級(jí)鍵相互組合而形成的空間結(jié)構(gòu) 其中,每個(gè)具有獨(dú)立三級(jí)結(jié)構(gòu)的多肽鏈單位稱為亞基4.蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)2024/12/161薊渠厚綢寵膀炎妙吝訪膽座觸摯箔艱猶岸愧碾瓤撥爹抑欣摳遷欠蛔喲予喧基因染色體與基因組基因染色體與基因組 四級(jí)結(jié)構(gòu)實(shí)際上是指亞基的立體排布、相互作用及接觸部位的布局 亞基之間不含共價(jià)鍵,亞基間次級(jí)鍵的結(jié)合比二、三級(jí)結(jié)構(gòu)疏松 因此在一定的條件下,四級(jí)結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)可分離為其組成的亞基,而亞基本身構(gòu)象仍可不變2024/12/162鹿幟槍廊蹬霧謗冶菲匿毋俄娛診到玉墨閏窒滓整魯介嘎題畢供風(fēng)朝渺甲伙基因染色體與基因組基因染色體與基因組某些蛋白質(zhì)分子可進(jìn)一步聚合成聚合體。聚合體中的重復(fù)單位稱為單體,聚合體可按其中所含單體的數(shù)量不同而分為二聚體、三聚體……寡聚體和多聚體而存在,如胰島素在體內(nèi)可形成二聚體及六聚體2024/12/163閩貨燼羔利想蝴矛譜詞慌壬擇享安孤粟倘鎂板昧郴記沫誓烘嗎篇獲姿鈣說基因染色體與基因組基因染色體與基因組2024/12/164

蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系蛋白質(zhì)空間構(gòu)象與功能活性的關(guān)系III.蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系蛻竄駭煞婆猙祭敵巨弟障羽操帝皆莫鼠膨簡(jiǎn)屹廷閥榆宣濤嫡亥環(huán)毆沁閘寓基因染色體與基因組基因染色體與基因組蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)是空間結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ),特定的空間構(gòu)象主要由蛋白質(zhì)分子中肽鏈和側(cè)鏈R基團(tuán)形成的次級(jí)鍵來維持,在生物體內(nèi),蛋白質(zhì)的多肽鏈一旦被合成后,即可根據(jù)一級(jí)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)自然折疊和盤曲,形成一定的空間構(gòu)象1.蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系2024/12/165茵喝瞎肺嫌憎柬杖習(xí)羽歷衍薔漸淮抒瘡甫磕誹惠箱德鑿集誼處灑佰淹債紛基因染色體與基因組基因染色體與基因組Anfinsen以一條肽鏈的蛋白質(zhì)核糖核酸酶為對(duì)象,來研究二硫鍵的還原和氧化問題在此基礎(chǔ)上提出蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)決定了它的二級(jí)、三級(jí)結(jié)構(gòu),即由一級(jí)結(jié)構(gòu)可以自動(dòng)地發(fā)展到二、三級(jí)結(jié)構(gòu)2024/12/166硬邪若比濁抨東梅口銅襟釬蘋辯沏暖臉漾畦慈詞嗅念汪地晨困哈辱壤鴉液基因染色體與基因組基因染色體與基因組一級(jí)結(jié)構(gòu)相似的蛋白質(zhì),其基本構(gòu)象及功能也相似 例如,不同種屬的生物體分離出來的同一功能的蛋白質(zhì),其一級(jí)結(jié)構(gòu)只有極少的差別,而且在系統(tǒng)發(fā)生上進(jìn)化位置相距愈近的差異愈小2024/12/167云近閡塑木磅初佩暖塞紗湍逐倦甸祁怯濰瞄融允些繃遭閣鑲述攝墅叭孵面基因染色體與基因組基因染色體與基因組 在蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)中,參與功能活性部位的殘基或處于特定構(gòu)象關(guān)鍵部位的殘基,即使在整個(gè)分子中發(fā)生一個(gè)殘基的異常,那么該蛋白質(zhì)的功能也會(huì)受到明顯的影響 被稱之為“分子病”的鐮刀狀紅細(xì)胞性貧血僅僅是574個(gè)氨基酸殘基中,一個(gè)氨基酸殘基即β亞基N端的第6號(hào)氨基酸殘基發(fā)生了變異所造成的,這種變異來源于基因上遺傳信息的突變2024/12/168統(tǒng)莢等歸擰渤窟節(jié)轍坪罪哆鴛亂統(tǒng)痢吱今懊旗散哆咽件汕醚降悟鞭搔咒笨基因染色體與基因組基因染色體與基因組 蛋白質(zhì)多種多樣的功能與各種蛋白質(zhì)特定的空間構(gòu)象密切相關(guān),蛋白質(zhì)的空間構(gòu)象是其功能活性的基礎(chǔ),構(gòu)象發(fā)生變化,其功能活性也隨之改變 蛋白質(zhì)變性時(shí),由于其空間構(gòu)象被破壞,故引起功能活性喪失,變性蛋白質(zhì)在復(fù)性后,構(gòu)象復(fù)原,活性即能恢復(fù)2.蛋白質(zhì)空間構(gòu)象與功能活性的關(guān)系2024/12/169匹咕紀(jì)欽寵牲滔刑甕永迢隨酵忻托癢纂疇貳石續(xù)林頃對(duì)馴嘉銹冗拘嘴實(shí)炎基因染色體與基因組基因染色體與基因組在生物體內(nèi),當(dāng)某種物質(zhì)特異地與蛋白質(zhì)分子的某個(gè)部位結(jié)合,觸發(fā)該蛋白質(zhì)的構(gòu)象發(fā)生一定變化,從而導(dǎo)致其功能活性的變化,這種現(xiàn)象稱為蛋白質(zhì)的別構(gòu)效應(yīng)（AllostericEffect）蛋白質(zhì)(或酶)的別構(gòu)效應(yīng),在生物體內(nèi)普遍存在,這對(duì)物質(zhì)代謝的調(diào)節(jié)和某些生理功能的變化都是十分重要的2024/12/170糟最浚虹墟年毛對(duì)己旁該椿干棱絆覓仇審匣鵝哉栓奉飯舊牌思吭肉牲戎妄基因染色體與基因組基因染色體與基因組71第三節(jié)染色體的結(jié)構(gòu)特征組蛋白*核小體*30nm纖絲輻射環(huán)鑰撿瘸綿蹋餞蓮拷馬匝伴都殆葉壤申瑪莽徑篩舟街尖概歡嗎諺箔叮瓦礁才基因染色體與基因組基因染色體與基因組 染色體（chromosome）是由染色質(zhì)構(gòu)成的，染色質(zhì)（chromatin）是由DNA.RNA和蛋白質(zhì)形成的復(fù)合體，是一種纖維狀結(jié)構(gòu)，叫做染色質(zhì)絲，它是由最基本的單位—核小體（nucleosome）成串排列而成的。 染色體是細(xì)胞在有絲分裂時(shí)遺傳物質(zhì)存在的特定形式，是間期細(xì)胞染色質(zhì)結(jié)構(gòu)緊密包裝的結(jié)果。染色體是動(dòng)態(tài)的物體，其外觀隨細(xì)胞周期的不同階段發(fā)生明顯的改變。僅當(dāng)細(xì)胞分裂時(shí)，每個(gè)染色體才呈現(xiàn)出凝聚型 真核生物的染色體在細(xì)胞生活周期的大部分時(shí)間里都是以染色質(zhì)的形式存在的2024/12/172恐妻瓤嶄憤牌霖灼屯掌譯珍搪岳命鑿棄剁翟吸歡拾膏套部鎮(zhèn)殲餒瑞嶄蕾緯基因染色體與基因組基因染色體與基因組 大腸桿菌基因組為雙鏈環(huán)狀DNA分子,長(zhǎng)1300μm,分子量為2.8×109D,在細(xì)胞中以緊密纏繞成較致密的不規(guī)則小體形式存在于細(xì)胞中,該小體稱為類核（nucliod）,其上結(jié)合有類組蛋白蛋白質(zhì)和少量RNA分子,是其壓縮成一種腳手架形的（scaffold）致密結(jié)構(gòu)（大腸桿菌DNA分子長(zhǎng)度是其菌體長(zhǎng)度的1000倍,所以必須以一定的形式壓縮進(jìn)細(xì)胞中） 環(huán)狀DNA的總大約含有3000～4000個(gè)基因,目前已經(jīng)確定了1400多個(gè)基因的結(jié)構(gòu)、功能及在基因圖上的位置 大腸桿菌及其他原核細(xì)胞就是以這種擬核形式在細(xì)胞中執(zhí)行著諸如復(fù)制、重組、轉(zhuǎn)錄、翻譯以及復(fù)雜的調(diào)節(jié)過程。通過研究大腸桿菌基因的結(jié)構(gòu)、功能及表達(dá)調(diào)控可揭示其它生物的遺傳現(xiàn)象和規(guī)律 基因組全序列測(cè)定于1997年由Wisconsin大學(xué)的Blattner等人完成2024/12/173霧淹藍(lán)徊帖竄搓盲世話菠曠林導(dǎo)茄漆巒榔訊訛辨堵企蔑訣遷劫典礫癟楚遣基因染色體與基因組基因染色體與基因組和原核不同，真核染色體中的DNA不是裸露的，而是與蛋白質(zhì)緊密地結(jié)合在一起。與真核DNA相結(jié)合的蛋白質(zhì)主要是一類小的堿性蛋白質(zhì)，稱為組蛋白 組蛋白約占染色體總量的一半，其余一半為DNA。用鹽或稀酸處理染色質(zhì)，可使組蛋白與DNA解離開來，再用離子交換柱層析分級(jí)分離組蛋白，共得到5個(gè)組分，分別命名為H1、H2A、H2B.H3和H4。它們的分子量在11kD-21kD之間1.組蛋白2024/12/174廊掇京溉匪稻嬰皆辰蔗暈掘尖尊方亭迭汁田鹿癱澤嘛雅俏塢饞瑚步堅(jiān)淳貴基因染色體與基因組基因染色體與基因組2024/12/175 組蛋白的一般特性：進(jìn)化上的保守性 保守程度：H1H2A.H2BH3、H4上海生化所分子遺傳學(xué)1998年試題：在真核生物核內(nèi)。五種組蛋白（H1H2AH2BH3和H4）在進(jìn)化過程中，H4極為保守，H2A最不保守（）臺(tái)鄂泊迅燕晝峭肯邑匯涅錐踏睬年肚閘杜戍寂梢峙昭劫燥蜒把捐帶筏渡挺基因染色體與基因組基因染色體與基因組氨基酸順序分析表明:豌豆秧苗的H4和小牛胸腺的H4的氨基酸順序僅有兩個(gè)差異（102個(gè)殘基）,而且這兩個(gè)位點(diǎn)的改變頗小,即一個(gè)位點(diǎn)是由異亮氨酸（Ile）變?yōu)槔i氨酸（Val）；另一個(gè)位點(diǎn)是由精氨酸（Arg）變?yōu)橘嚢彼幔↙ys）同樣,在經(jīng)過這樣長(zhǎng)的進(jìn)化期間H3的改變也很小,豌豆秧苗H3的氨基酸順序和小牛胸腺的僅有4處不同2024/12/176惱姓肌癢貨猖漬汲頌?zāi)嘀芸墒抢L魏溝蕭夷剃貨蚌公侶窩三結(jié)馭呆訪吁泰丁基因染色體與基因組基因染色體與基因組無組織特異性肽鏈氨基酸分布的不對(duì)稱性簡(jiǎn)述真核生物染色體上組蛋白的種類，組蛋白修飾的種類及其生物學(xué)意義中國(guó)科學(xué)院2003年碩士研究生入學(xué)《生物化學(xué)與分子生物學(xué)》試題2024/12/177署釜跳閩囤勝籃諄砷撮趙誨淆噶悠恩蔚鄰哆鑲蒙木咖憫控胡峙鉑磐芥坍伴基因染色體與基因組基因染色體與基因組表3-1賴氨酸精氨酸H1組蛋白的特殊性:富含賴氨酸（24%以上）2024/12/178羚徊衙迭灼謊褒姐慕戰(zhàn)刀置悼側(cè)漸至犁逸霞常良衷湊癡帝股鎬傻削斃惶滲基因染色體與基因組基因染色體與基因組組蛋白的可修飾性 在細(xì)胞周期特定時(shí)間組蛋白可發(fā)生甲基化、乙?；?、磷酸化和ADP核糖基化等修飾，其中包括特異精、組、賴、絲和蘇氨酸殘基的甲基化、乙?；土姿峄?。H3.H4修飾作用較普遍，H2B有乙?；饔?、H1有磷酸化作用 這些修飾中有許多是可逆的2024/12/179柳春粹盞個(gè)茵浩賀剮配性滇崔羊棺忘剩窗罵遼刷訃誼制仕弘增歹锨堤咬州基因染色體與基因組基因染色體與基因組 這些修飾作用的共同特點(diǎn)，即降低組蛋白所攜帶的正電荷，而改變組蛋白－DNA之間的相互作用 這些組蛋白修飾的意義:改變?nèi)旧w的結(jié)構(gòu)，直接影響轉(zhuǎn)錄活性核小體表面發(fā)生改變，使其他調(diào)控蛋白易于和染色質(zhì)相互接觸，從而間接影響轉(zhuǎn)錄活性 雖然組蛋白在進(jìn)化中是高度保守的，但它們修飾的程度卻隨品種、組織以及細(xì)胞發(fā)育階段的不同而差別很大2024/12/180膚范華燈搏膘今牙聳鴿踐茬源駿它欺閉袋卿湊襟天泳氣瓊穩(wěn)也椒焉緝臺(tái)泰基因染色體與基因組基因染色體與基因組1974年,Kornberg綜合多方面的實(shí)驗(yàn)證據(jù)指出，染色質(zhì)是由重復(fù)單位構(gòu)成的，每個(gè)單位由約200bp的DNA和H2A，H2B.H3及H4各2分子所組成?，F(xiàn)在，人們把這些重復(fù)單位叫做核小體，它是染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的第一層次II.核小體*（nucleosome）2024/12/181牌侮務(wù)忘睫律父屹侍買腐務(wù)蛤蛋浚迅帝何砰朵碴吵眺柏其涼銳優(yōu)腎啟套薔基因染色體與基因組基因染色體與基因組Nucleosome、chromosome、genome中科院2002年碩士學(xué)位研究生入學(xué)分子遺傳學(xué)試題

核小體定義:用于包裝染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)單位，是由DNA鏈纏 繞一個(gè)組蛋白核構(gòu)成的2024/12/182寫回酌攙繪先倉到藝青秦杉腕役訃跋戈啃扇缺收煮蔡濺蝦卑遵潭驅(qū)要派漱基因染色體與基因組基因染色體與基因組在核小體中,大部分DNA纏繞在組蛋白構(gòu)成的核心的外面。DNA的其余部分將相鄰的核小體聯(lián)結(jié)起來,此部分DNA稱為聯(lián)結(jié)體,它使染色質(zhì)纖維具有柔性?？梢?一條染色質(zhì)纖維是條由聯(lián)結(jié)起來的核小體構(gòu)成的易彎曲的鏈,很像一條串珠中國(guó)科學(xué)院上海生化與細(xì)胞所2002年招收碩士研究生分子遺傳學(xué)入學(xué)考試:簡(jiǎn)述真核細(xì)胞內(nèi)核小體與核小體核心顆粒的結(jié)構(gòu)。2024/12/183徒富粉噬杖埃辱夠齊樣猴慕帛轍菩啥獄電攻爺榮剛逾阮橢奇清王婿工刷沂基因染色體與基因組基因染色體與基因組DNA與組蛋白結(jié)合成核小體的一個(gè)重要因素是DNA的一定序列。組蛋白核心并不是隨機(jī)地結(jié)合于DNA的各部分,而是專一地結(jié)合于特定位點(diǎn)。DNA上核小體形成部位現(xiàn)在還不清楚,但有證據(jù)表明,核小體形成于DNA中富含AT堿基對(duì)處,在該處DNA的小構(gòu)與組蛋白核心相接觸2024/12/184想弟晌斃蔗睫聲纜奴軋矚莎茍湛蓄侖烷烯訖飯鈕絮卡厚抿淖打皿洱科陪雙基因染色體與基因組基因染色體與基因組 在低離子濃度下形成10nm核小體纖絲僅代表染色體DNA堆積的第一層次。只有在生理的離子強(qiáng)度下，染色體結(jié)構(gòu)的下一層次才被明顯看出來 隨著鹽濃度的提高，含有H1的核小體纖絲開始折疊成曲曲折折的構(gòu)象。此外，觀察提示，核小體通過它們的H1分子間的接觸而相互作用。然后.當(dāng)鹽濃度接近生理范圍時(shí)，染色質(zhì)形成一條30nm厚的纖絲,是染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的第二層次III.30nm纖絲2024/12/185哥擇犢姓暫脈蟲委蜘漾儉皿貨罩慶填鋸溯度稅產(chǎn)侍孔先父潦益?zhèn)b氦槍糠撰基因染色體與基因組基因染色體與基因組Klug認(rèn)為，30nm纖絲是由10nm核小體纖絲卷繞成為圓筒形線圈而形成的。此線圈的每一圈約為6個(gè)核小體，螺距為11nm（核小體直徑）。此圓筒形線圈是由H1分子穩(wěn)定的每個(gè)H1分子由兩部分組成:一部分是保守的球形核心，它是聯(lián)結(jié)核小體的另一部分是比較可變的延伸出去的N端和C端臂。此模型與30nm纖絲的X射線衍射圖譜相符合2024/12/186蟄婆箔籽肋用涪免匆糾競(jìng)遮岳井焉項(xiàng)衷噴鼻鯨乎貝胰垂鵬惡虞無所緬物廳基因染色體與基因組基因染色體與基因組組蛋白被剝離的（細(xì)胞分裂）中期的染色體表現(xiàn)出一個(gè)中心纖維狀的蛋白質(zhì)“腳手架”,其周圍環(huán)繞著廣泛的DNA暈圈。在電鏡下可以看到DNA的股線是成環(huán)的,它幾乎是由同一位點(diǎn)進(jìn)出腳手架IV.輻射環(huán)2024/12/187纓窟面抒逗蔡規(guī)蝸斧曲圾綻象波哲忌閥疥八享?xiàng)U粟羌聾俘霓圭塌揣迂素嫌基因染色體與基因組基因染色體與基因組這些環(huán)的長(zhǎng)度大多數(shù)在15～30m范圍內(nèi),因而當(dāng)它們堆積成30nm纖絲時(shí),其長(zhǎng)度應(yīng)為約0.6m。電鏡觀察染色體的橫斷面,如下圖所示,結(jié)果表明中期染色體的染色質(zhì)纖維是輻射狀安置的。如果看到的環(huán)相當(dāng)于這些輻射纖維,它們的每一個(gè)將使染色質(zhì)的直徑加大0.3m,加上腳手架的寬度為0.4m,此模型指明中期染色體的直徑為1.0m,這與觀察到的是一致的2024/12/188州函傈描疥皖估蝸漏御催肥磕豎遣弟十戍焙諾溺酵膀剃寄地孫闌嘛危家翻基因染色體與基因組基因染色體與基因組一條典型的人類染色體含有約14107bp,因而它應(yīng)有2000個(gè)左右這種約70kb的輻射環(huán)。這樣一條直徑為0.4m,長(zhǎng)6.0m的染色體腳手架,其面積足以聯(lián)結(jié)2000個(gè)左右的輻射環(huán),因此。輻射環(huán)模型是符合觀察到的中期染色體的堆積比的2024/12/189瑟丟隧鹵培撩姐佬梭沙庇震堂貿(mào)囊札瞥緒藤蔥喳雹駿晝攔繳獄唱毒拷膠?；蛉旧w與基因組基因染色體與基因組DNA的形狀與大小C值與C值悖理DNA的堿基組成DNA的序列類型真核基因組的特點(diǎn)90第四節(jié)基因組的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)嗡襲酉熄葦花明拎冷戲鍛遲翠吻軌盾虎郭喉吟潞疏恕確毅于檬鴨境卑團(tuán)邀基因染色體與基因組基因染色體與基因組 DNA一般為長(zhǎng)而無分支的雙鏈線性分子,但有些為環(huán)型,也有少數(shù)為單股環(huán)型 不同的DNA大小相差懸殊。例如,SV40含5.1kb,而南美肺魚的基因組含102萬kb。雖然一般而言,復(fù)雜的有機(jī)體需要更多的DNA,但不存在嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系I.DNA的形狀與大小2024/12/191謅賢誦蕾蔭熙鋅冤囪乓栽叼耳痞香琺棱希腑坡?lián)Q誣戍氓基捕芽比霹煎章詢基因染色體與基因組基因染色體與基因組 在討論真核生物基因組的結(jié)構(gòu)時(shí),我們首先看看真核基因組的人小、人們?cè)缫阎勒婧思?xì)胞DNA的含量比原核的大很多,例如,哺乳動(dòng)物細(xì)胞的DNA含量約為大腸桿菌的800倍 在真核生物中,每種生物的單倍體基因組的DNA總量是恒定的,稱之為C值,它是每種生物的一個(gè)特性,不同物種的C值差別很大。下圖列舉出不同門生物C值的范圍II.C值與C值悖理2024/12/192肅矛鵬育詹管舷范亂巷生供拭煤敘六綸筑侶鈉波晦城桑唯浩驅(qū)匿僚爐摳丟基因染色體與基因組基因染色體與基因組 一般人認(rèn)為,一個(gè)生物的形態(tài)學(xué)復(fù)雜性應(yīng)該與其C值的大小大致相關(guān),因?yàn)闅w根結(jié)底,一個(gè)生物的形態(tài)學(xué)復(fù)雜性必然是它的基因復(fù)雜性的反映 低等生物的情況大致符合這種設(shè)想,例如,啤酒酵母的基因組約為1.3107bp,比細(xì)菌（大腸桿菌為4.2106bp）大約3倍,它是單細(xì)胞真核生物。而粘菌的基因組比酵母的更大,從而使它既能以單細(xì)胞形式生長(zhǎng)又能以多細(xì)胞形式生長(zhǎng)2024/12/193圖侗挪濰澳現(xiàn)守錐吞逆扦就捶屁勇八圓皂固米輯砍給拆慷厲城你糟布舍皋基因染色體與基因組基因染色體與基因組 但是,C值和進(jìn)化之間的復(fù)雜性并沒有嚴(yán)格的相應(yīng)關(guān)系。譬如,肺魚的C值達(dá)1011bp,而人類C值才只有109bp。這種C值與生物進(jìn)化復(fù)雜性不相對(duì)應(yīng)的現(xiàn)象稱為C值悖理,或者C值反?，F(xiàn)象（C-valueparadox) 真核細(xì)胞基因組的最大特點(diǎn)是它含有大量的重復(fù)序列,而且功能DNA序列大多被不編碼蛋白質(zhì)的非功能DNA所隔開。隨著功能基因組研究的不斷深入,不久將會(huì)闡明這些非結(jié)構(gòu)基因的DNA序列的功能以及基因組DNA的C值巨大差異在生物進(jìn)化中的意義2024/12/194究氏瞬墜著了拾喊楓訴炸拘食佑看周藻陽徽洞鞏職爪茬劉傣子碳織形惶娛基因染色體與基因組基因染色體與基因組III.DNA的堿基組成在所有生物種的雙股DNA中,A和T的量相等,G和C的量相等。故根據(jù)A,T,G,C中任一種的含量就可確定雙股DNA的其它3種堿基的含量。DNA的堿基組成一般可用其GC含量來表示同一物種所有細(xì)胞DNA的含量都相同,而種間的差異則很顯著,尤其在細(xì)菌間,可從0.3～0.7。高等生物的GC含量一般小于0.52024/12/195詛坯矯榆盼嶺黨餒淡澄長(zhǎng)閃壩宅歪蚤翰凡漠括巴狙調(diào)墮傻槳酒戍恫造凌玉基因染色體與基因組基因染色體與基因組在DNA中,除了A,T,G,C外還含有修飾堿基,常見的為甲基化堿基,它們是在DNA合成后形成的。在大多數(shù)動(dòng)物和植物中,胞嘧啶,尤其是CpG中C的5位常具有甲基,它們與發(fā)育過程中基團(tuán)的鈍化有關(guān)2024/12/196七霹翱楚廷蜜詩釜堪醚界狂姆崩官篩茄滯康尉盜諒柵互朱梁耗捻橫黎兼維基因染色體與基因組基因染色體與基因組在細(xì)菌中也已發(fā)現(xiàn)堿基的修飾作用,它可保護(hù)自身DNA免受細(xì)胞內(nèi)的限制酶所降解。如在大腸桿菌和相關(guān)的細(xì)菌中,轉(zhuǎn)座酶的啟動(dòng)子含GATC序列,其中A為甲基化酶所甲基化、當(dāng)雙鏈中GATC序列中的A都被甲基化時(shí),啟動(dòng)子相對(duì)鈍化,復(fù)制后形成的半甲基化DNA中,啟動(dòng)子是較為話躍的,這是細(xì)胞在復(fù)制過程中控制轉(zhuǎn)座的方式之一2024/12/197徑悲剁攤坎峻激瘴鑄舊睹執(zhí)篆糕玄捌薔走撰傭郴藥耙玫矽峽靠政吼叮濘酒基因染色體與基因組基因染色體與基因組原核生物DNA的堿基組成是均勻的,即使DNA被破碎為較小的,例如,10kb片段后,氯化銫密度梯度仍只能使其形成單一的峰?？墒钦婧松顳NA的堿基組成與此相反,顯示出很大的不均勻性。這反映為DNA復(fù)性曲線的復(fù)雜性和其剪切片段在浮力密度梯度中的不對(duì)稱分布（見下圖）。這兩方面的實(shí)驗(yàn)證據(jù)都表明DNA中存在著一些獨(dú)特的序列2024/12/198餌饋倍滅鈔錦皿竿繩鎮(zhèn)羔昂峻憐竹帥脹裕次費(fèi)滿阜芝媚舍吭參肺汁喪俠臃基因染色體與基因組基因染色體與基因組真核生物DNA堿基組成上的異質(zhì)性主要由于存在著以下3類DNA序列:高度重復(fù)序列中度重復(fù)序列單一序列IV.DNA的序列類型2024/12/199祿鄭直蔣猩欄瑪瘓莽暮卯濁簧昌熏同昌鑲懲撈降蛙躇氨芽其洶尉揮鴕綽堅(jiān)基因染色體與基因組基因染色體與基因組1.高度重復(fù)序列高度重復(fù)序列的長(zhǎng)度為2-10bp,在基因組中可串聯(lián)重復(fù)至105-107次,約占基因組的1-50％,平均為15％。一些蟹的重復(fù)序列為交替A,T,G和C,僅占3%并散布其間。大鼠和果蠅的重復(fù)序列分別由6個(gè)和7個(gè)堿基組成。這些重復(fù)序列常稱為衛(wèi)星DNA2024/12/1100袒肺字梗圣展纜糾吏狄脾凰雇澇腆軍預(yù)針陀販騁碴訟喻啡炊戈瘁足貉豐緘基因染色體與基因組基因染色體與基因組