基因與基因組

基因與基因組第1頁(yè)/共106頁(yè)1、目前的定義：蛋白或RNA的編碼序列及其調(diào)控區(qū)序列?；蚴沁z傳的功能單位，以DNA分子中排列順序決定基因的功能；第一節(jié)基因的概念

牛牛文庫(kù)文檔分享第2頁(yè)/共106頁(yè)基因概念的歷史演變：（1）Mendel提出基因的存在（2）Morgan證實(shí)基因在染色體上（3）“一個(gè)基因一個(gè)酶”修正為“一個(gè)基因一個(gè)多肽鏈”“基因”一詞的創(chuàng)立:1909年，丹麥遺傳學(xué)家約翰遜“基因”（gene）。

牛牛文庫(kù)文檔分享第3頁(yè)/共106頁(yè)GregorMendel

牛牛文庫(kù)文檔分享第4頁(yè)/共106頁(yè)ThomasHuntMorgan

牛牛文庫(kù)文檔分享第5頁(yè)/共106頁(yè)1941年GWBeadle和ELTatum紅色鏈孢霉各種突變體的異常代謝是一種酶的缺陷，產(chǎn)生這種酶缺陷的原因是單個(gè)基因的突變。

牛牛文庫(kù)文檔分享第6頁(yè)/共106頁(yè)BeadleandTatum:一個(gè)基因---一種酶

OneGene---OneEnzymeXraysMMCMMMVitaminsAminoacidsPurinesandpyrimidines用X射線誘導(dǎo)處理紅色面包霉，篩選出突變體，證實(shí)基因發(fā)生突變，就可能導(dǎo)致酶活性的喪失。

牛牛文庫(kù)文檔分享第7頁(yè)/共106頁(yè)紅色鏈孢霉實(shí)驗(yàn)(1)突變品系基本基本培養(yǎng)基加培養(yǎng)基鳥氨酸瓜氨酸精氨酸

arg－－－＋

cit－－＋＋

orn－＋＋＋精氨酸(Arginine)，瓜氨酸(Citrulline)鳥氨酸(Ornithine),

牛牛文庫(kù)文檔分享第8頁(yè)/共106頁(yè)紅色鏈孢霉實(shí)驗(yàn)(2)突變品系基本基本培養(yǎng)基加培養(yǎng)基[A][C][O]arg－－－－

cit－＋－－

orn－＋＋－[A],[C],[O]分別為arg,cit

和

orn突變品系的細(xì)胞提取物

牛牛文庫(kù)文檔分享第9頁(yè)/共106頁(yè)人類酶缺陷癥

半乳糖血癥（Galactosemia）Gal-1-P-UT半乳糖-1-磷酸尿苷轉(zhuǎn)移酶

牛牛文庫(kù)文檔分享第10頁(yè)/共106頁(yè)白化?。╝lbinism）

酪氨酸酶酪氨酸酶

酪氨酸多巴多巴醌

多巴色素5,6二羥吲哚

+蛋白質(zhì)吲哚5,6醌黑色素黑素蛋白

牛牛文庫(kù)文檔分享第11頁(yè)/共106頁(yè)苯丙酮尿癥（phenylketonuria,PKU）

蛋白質(zhì)苯丙氨酸羥化酶苯丙氨酸酪氨酸苯丙酮酸

牛牛文庫(kù)文檔分享第12頁(yè)/共106頁(yè)萊一尼二氏癥（Lesch-Nyhan

syndrome）(自毀容貌綜合征)

鳥苷酸次黃苷酸

HGPRT

鳥苷次黃苷

鳥嘌呤次黃嘌呤

HGPRT：次黃嘌呤－鳥黃嘌呤嘌呤磷酸核苷轉(zhuǎn)移酶

尿酸

牛牛文庫(kù)文檔分享第13頁(yè)/共106頁(yè)

牛牛文庫(kù)文檔分享第14頁(yè)/共106頁(yè)一個(gè)基因一條多肽鏈本世紀(jì)50年代，Yanofsky有些蛋白質(zhì)不只由一種肽鏈組成，如血紅蛋白和胰島素，不同肽鏈由不同基因編碼，因而又提出了“一個(gè)基因一條多肽鏈”的假設(shè)。

牛牛文庫(kù)文檔分享第15頁(yè)/共106頁(yè)基因的順?lè)醋樱–istron）概念1955年，由美國(guó)本茲爾(Benzer)提出：指編碼一個(gè)蛋白質(zhì)的全部組成所需信息的最短片段，即一個(gè)基因?；蚴且粋€(gè)功能單位，其中的堿基序列是重組和突變的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。

牛牛文庫(kù)文檔分享第16頁(yè)/共106頁(yè)一對(duì)同源染色體上兩突變（a和b）在同一染色體上時(shí)，為順式構(gòu)型，在兩個(gè)染色體上時(shí)，為反式構(gòu)型；順?lè)椿パa(bǔ)測(cè)驗(yàn)（cis-transtest）：比較順式和反式構(gòu)型個(gè)體的表型判斷兩個(gè)突變是否發(fā)生在一個(gè)基因（順?lè)醋樱﹥?nèi)的測(cè)驗(yàn)。

牛牛文庫(kù)文檔分享第17頁(yè)/共106頁(yè)測(cè)驗(yàn)時(shí)，如果兩個(gè)位點(diǎn)突變發(fā)生在同一基因上，后代雜合體中將有一個(gè)基因型是野生型，另一個(gè)為突變型致死；如果兩突變?cè)趦蓚€(gè)不同的基因上，后代雜合體均為野生型而存活，突變型與野生型具有互補(bǔ)關(guān)系。若為對(duì)應(yīng)表型的突變，則后代中野生型與突變型的表型可能不同。

牛牛文庫(kù)文檔分享第18頁(yè)/共106頁(yè)

牛牛文庫(kù)文檔分享第19頁(yè)/共106頁(yè)反式排列：用于互補(bǔ)測(cè)驗(yàn)中所用的兩個(gè)突變型，如果分別位于兩條染色體上，這種組合方式稱為反式排列，順式排列：如果兩個(gè)突變同時(shí)位于一條染色體上，則稱為順式排列。順?lè)醋樱菏枪δ芩缴系幕颉?/p>

牛牛文庫(kù)文檔分享第20頁(yè)/共106頁(yè)

2、遺傳信息流中心法則遺傳信息沿著從DNA到RNA到蛋白質(zhì)單向傳遞，即DNA轉(zhuǎn)錄RNA，RNA翻譯蛋白質(zhì)。反轉(zhuǎn)錄病毒能將RNA反轉(zhuǎn)錄為DNA，很多病毒能直接以RNA為模板復(fù)制RNA，還有很多生物能編輯信使RNA序列，因此蛋白質(zhì)編碼序列不僅僅直接由特異的DNA序列決定

牛牛文庫(kù)文檔分享第21頁(yè)/共106頁(yè)原核基因表達(dá)

單個(gè)基因或操縱子的轉(zhuǎn)錄從啟動(dòng)子開始，結(jié)束于終止子，產(chǎn)生單順?lè)醋踊蚨囗樂(lè)醋拥膍RNA；核糖體從起始密碼子(靠近核糖體結(jié)合位點(diǎn))到終止密碼子翻譯mRNA的編碼區(qū)。tRNA據(jù)遺傳密碼把a(bǔ)a遞送到延長(zhǎng)的蛋白鏈上。

牛牛文庫(kù)文檔分享第22頁(yè)/共106頁(yè)真核基因表達(dá)

轉(zhuǎn)錄多起始于啟動(dòng)子，單順?lè)醋觤RNA從一個(gè)基因轉(zhuǎn)錄而來(lái)。產(chǎn)生的前體RNA在5’端有帽子結(jié)構(gòu)、3’端多聚A尾巴。在成熟mRNA釋放到細(xì)胞質(zhì)中翻譯之前，其中的內(nèi)含子通過(guò)剪接去除。

牛牛文庫(kù)文檔分享第23頁(yè)/共106頁(yè)★

可轉(zhuǎn)錄、可翻譯的（乳糖操縱子結(jié)構(gòu)基因Z,Y,A)★可轉(zhuǎn)錄但不翻譯(tDNA,rDNA，promoter,operator

)★不轉(zhuǎn)錄、不翻譯(沉默基因)3基因的類型

牛牛文庫(kù)文檔分享第24頁(yè)/共106頁(yè)DNA中的編碼區(qū)與間隔區(qū)1）編碼區(qū)：與蛋白質(zhì)中氨基酸序列相應(yīng)的核苷酸序列。2）間隔區(qū)：基因序列外，沒(méi)有編碼功能的序列。3）轉(zhuǎn)錄單位的組成：?jiǎn)?dòng)子，上游調(diào)控區(qū)，基因編碼區(qū)，轉(zhuǎn)錄終止序列4）假基因：在序列上與有活性的基因相似，但不能轉(zhuǎn)錄或翻譯出mRNA或蛋白質(zhì)，或產(chǎn)生過(guò)早終止的無(wú)活性肽鏈，或由于錯(cuò)誤的閱讀框架形成無(wú)活性的蛋白質(zhì)。

牛牛文庫(kù)文檔分享第25頁(yè)/共106頁(yè)斷裂基因重疊基因跳躍基因

牛牛文庫(kù)文檔分享第26頁(yè)/共106頁(yè)3.1、斷裂基因（interruptedgene）即割裂基因（splittinggene）不連續(xù)基因（discontinuousgene）?本世紀(jì)70年代，Chambon和Berget。通過(guò)成熟mRNA（或cDNA）與編碼基因的DNA雜交試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)。割裂基因：基因的編碼序列在DNA上不是連續(xù)的，而是被不編碼的序列隔開。外顯子Exon

：基因中編碼的序列，與mRNA的序列相對(duì)應(yīng)。內(nèi)含子Intron

：基因中不編碼的序列。

牛牛文庫(kù)文檔分享第27頁(yè)/共106頁(yè)R－環(huán)雞的卵清蛋白基因DNA與其mRNA雜交圖

牛牛文庫(kù)文檔分享第28頁(yè)/共106頁(yè)剪接:

前體RNA中將內(nèi)含子轉(zhuǎn)錄的序列去除，并把外顯子轉(zhuǎn)錄的RNA序列連接起來(lái)的過(guò)程。

牛牛文庫(kù)文檔分享第29頁(yè)/共106頁(yè)

牛牛文庫(kù)文檔分享第30頁(yè)/共106頁(yè)割裂基因前體mRNAIntrons去除Exons連接

牛牛文庫(kù)文檔分享第31頁(yè)/共106頁(yè)割裂基因的普遍性a)真核生物中：絕大部分結(jié)構(gòu)基因

tDNA,rDNA

mtDNA,cpDNA葉綠體DNAb)原核生物中：SV40大T抗原gene小t抗原gene1984Dr.ChuT4phage的胸苷合成酶gene1017bpintronSplittinggene并非真核生物所特有

牛牛文庫(kù)文檔分享第32頁(yè)/共106頁(yè)酵母成熟酶合成受intronII的自動(dòng)控制maturase過(guò)剩利用intronII編碼成熟酶maturase減少提前剪切

intronIIa)

Intron

并非“含而不露”

Yeast細(xì)胞色素b基因IntronII編碼成熟酶（Maturase

）割裂基因概念的相對(duì)性

牛牛文庫(kù)文檔分享第33頁(yè)/共106頁(yè)

c)

并非真核生物所有的結(jié)構(gòu)基因均為splittinggene

不是splittinggeneb)

Exon

并非“表里如一”

人類尿激酶原基因ExonI不編碼氨基酸序列Histonegenefamily干擾素Yeast中多數(shù)基因（ADH…）(果蠅

ADH(乙醇脫氫酶)基因?yàn)殚g隔基因)

牛牛文庫(kù)文檔分享第34頁(yè)/共106頁(yè)3.2重疊基因

牛牛文庫(kù)文檔分享第35頁(yè)/共106頁(yè)1977年維納(Weiner)1978年費(fèi)爾(Feir)和桑戈?duì)?Sanger)噬菌體G4、MS2和SV40中都發(fā)現(xiàn)了重疊基因基因的重疊原核生物的重疊基因

牛牛文庫(kù)文檔分享第36頁(yè)/共106頁(yè)

果蠅蛹上皮蛋白質(zhì)基因位于另一個(gè)基因的內(nèi)含子之中人I型神經(jīng)纖維瘤(NF1)基因的第一個(gè)內(nèi)含子中有三個(gè)編碼蛋白質(zhì)的基因，線蟲基因組中每個(gè)基因平均有5個(gè)內(nèi)含子，有的內(nèi)含子中包含tRNA基因，以上這些重疊基因的轉(zhuǎn)錄方向不一定與包含它的基因的轉(zhuǎn)錄方向一致－－兩個(gè)重疊基因的轉(zhuǎn)錄是各自獨(dú)立、互不依賴。

牛牛文庫(kù)文檔分享第37頁(yè)/共106頁(yè)真核生物的重疊基因

牛牛文庫(kù)文檔分享第38頁(yè)/共106頁(yè)3.3跳躍基因即轉(zhuǎn)座子，在哺乳動(dòng)物體內(nèi)一般含有幾十萬(wàn)個(gè)跳躍基因DNA；目前正在研制利用轉(zhuǎn)座子進(jìn)行基因治療。轉(zhuǎn)座酶可促進(jìn)基因的跳躍

牛牛文庫(kù)文檔分享第39頁(yè)/共106頁(yè)二調(diào)控區(qū)包括復(fù)制起始區(qū)和終止區(qū)，轉(zhuǎn)錄啟動(dòng)子和終止區(qū)等

牛牛文庫(kù)文檔分享第40頁(yè)/共106頁(yè)

牛牛文庫(kù)文檔分享第41頁(yè)/共106頁(yè)

牛牛文庫(kù)文檔分享第42頁(yè)/共106頁(yè)動(dòng)物學(xué)報(bào)，2003

牛牛文庫(kù)文檔分享第43頁(yè)/共106頁(yè)ORF：4628-6559SD

牛牛文庫(kù)文檔分享第44頁(yè)/共106頁(yè)1：λDNA/HindIII–EcoRImarker2：重組質(zhì)粒/HindIII3：pBluscriptS.K/HindIII香豬生長(zhǎng)激素基因克隆及結(jié)構(gòu)功能研究123-1.9+3.0kb-3.0kbKb21.2－5.15－3.532.03－1.38－0.95－0.564-重組質(zhì)粒

牛牛文庫(kù)文檔分享第45頁(yè)/共106頁(yè)GenBankno.DQ0868321903bp

牛牛文庫(kù)文檔分享第46頁(yè)/共106頁(yè)編碼前體：216AA（190）相似性：97%~99%差異：外顯子4中的替換A1358G

E1E2E3E4E5573bp

1321cttcaccaacagcctggtgtttggcacctcagaccgcATC成熟肽V108I

牛牛文庫(kù)文檔分享第47頁(yè)/共106頁(yè)Val108Ile：于GH與GHR結(jié)合區(qū)（site2粉色），將減弱GH與受體的親和力香豬生長(zhǎng)激素V108I替換對(duì)功能的影響Asp106紅-Arg107藍(lán)-Ile108黃

Val108黃香豬杜洛克豬

牛牛文庫(kù)文檔分享第48頁(yè)/共106頁(yè)香豬GH重組蛋白的表達(dá)克隆cDNA（719bp），亞克隆得成熟肽編碼區(qū)（573bp）M:DL2000marker1:GH719bp2:CDSofGH（573bp）香豬生長(zhǎng)激素成熟肽的原核表達(dá)及純化Mproteinmark1ER25662ER2566/pTYB113GHprotein重組蛋白78Kd純蛋白22Kd

牛牛文庫(kù)文檔分享第49頁(yè)/共106頁(yè)ORF：4628-6559SD

牛牛文庫(kù)文檔分享第50頁(yè)/共106頁(yè)

牛牛文庫(kù)文檔分享第51頁(yè)/共106頁(yè)細(xì)菌基因組特點(diǎn)續(xù)三也有轉(zhuǎn)座子元件除了染色體外，多含有線形或環(huán)形的質(zhì)粒大腸桿菌質(zhì)粒DNA電鏡

牛牛文庫(kù)文檔分享第52頁(yè)/共106頁(yè)2、質(zhì)粒plasmid定義：染色體外能進(jìn)行自主復(fù)制的遺傳單位。常指細(xì)菌、酵母菌和放線菌等染色體以外的單純DNA分子。天然質(zhì)粒種類：

1、F因子：最先發(fā)現(xiàn)的質(zhì)粒，有F因子的大腸桿菌相當(dāng)于雄性，否則為雌性

2、大腸桿菌素：質(zhì)粒產(chǎn)，可殺死其它細(xì)胞。

3、抗藥因子(R因子)，可種間、屬間轉(zhuǎn)移，大腸桿菌-痢疾志賀氏菌，變形桿菌-傷寒桿菌

4、SCPI：自天藍(lán)色鏈霉菌，產(chǎn)次甲基霉素，酵母菌中發(fā)現(xiàn)2μ質(zhì)粒已發(fā)現(xiàn)有質(zhì)粒的細(xì)菌有幾百種。絕大多數(shù)細(xì)菌質(zhì)粒是共價(jià)閉環(huán)DNA分子(cccDNA)，分子量約為細(xì)菌染色體的0.5～3％質(zhì)粒的大小：據(jù)分子量分成大、小兩類按質(zhì)粒拷貝數(shù)分為兩類：嚴(yán)緊型質(zhì)粒（染色體復(fù)制一次質(zhì)粒復(fù)制一次，每個(gè)細(xì)胞內(nèi)僅1-2個(gè)）松弛型質(zhì)粒（染色體復(fù)制停止后仍能繼續(xù)復(fù)制，每個(gè)細(xì)胞內(nèi)約有20個(gè)）分子量大的質(zhì)粒多為嚴(yán)緊型，分子量較小的質(zhì)粒屬松弛型。質(zhì)粒的消除：多數(shù)質(zhì)?？梢酝ㄟ^(guò)吖啶類染料、溴化乙錠、十二烷基磺酸鈉、利福平以及高溫處理而使它從細(xì)胞中消除。質(zhì)粒的編碼功能：限制性內(nèi)切酶、復(fù)制-轉(zhuǎn)移和重組等因子，特殊因子（抗藥性質(zhì)粒上編碼β-內(nèi)酰胺酶的青霉素抗性基因等）

牛牛文庫(kù)文檔分享第53頁(yè)/共106頁(yè)基因工程質(zhì)粒大腸桿菌質(zhì)粒pBR322的電鏡圖上：開環(huán)構(gòu)型；下：超螺旋pBR322常用基因載體

牛牛文庫(kù)文檔分享第54頁(yè)/共106頁(yè)雙抗檢測(cè)重組質(zhì)粒

牛牛文庫(kù)文檔分享第55頁(yè)/共106頁(yè)pUC18lacZ：β-半乳糖苷酶基因

牛牛文庫(kù)文檔分享第56頁(yè)/共106頁(yè)穿梭質(zhì)粒用重組DNA技術(shù)將兩種宿主細(xì)胞的質(zhì)粒連接而成的嵌合質(zhì)粒，它能分別在兩種宿主細(xì)胞中進(jìn)行復(fù)制。

牛牛文庫(kù)文檔分享第57頁(yè)/共106頁(yè)腺病毒載體系統(tǒng)的滴度高、容量大、不整合到染色體中、對(duì)人致病性低等，是應(yīng)用最廣泛的病毒載體穿梭質(zhì)粒。CMV巨細(xì)胞病毒，無(wú)明顯癥狀，成人抗體均陽(yáng)性重組穿梭質(zhì)粒腺病毒骨架質(zhì)粒

牛牛文庫(kù)文檔分享第58頁(yè)/共106頁(yè)3、原核染色體組成：以骨架蛋白、RNA構(gòu)成核心，雙鏈閉環(huán)的超螺旋DNA于外圍大腸桿菌當(dāng)色體

牛牛文庫(kù)文檔分享第59頁(yè)/共106頁(yè)第三節(jié)真核生物的基因組

牛牛文庫(kù)文檔分享第60頁(yè)/共106頁(yè)基因組（genome）定義：物種單倍體的染色體攜帶的一整套基因

牛牛文庫(kù)文檔分享第61頁(yè)/共106頁(yè)基因組：遺傳信息的總和?；蛘哒f(shuō)是細(xì)胞或生物體全套遺傳物質(zhì)。1、舉世矚目的人類基因組研究計(jì)劃

牛牛文庫(kù)文檔分享第62頁(yè)/共106頁(yè)遺傳圖譜：某一物種的染色體圖譜，顯示所知的基因或遺傳標(biāo)記的相對(duì)位置，通過(guò)遺傳重組所得到的基因在具體染色體上線性排列圖。物理圖譜

染色體上每個(gè)DNA片段的實(shí)際順序。利用限制性內(nèi)切酶將染色體切成片段，再根據(jù)重疊序列確定片段間連接順序，以及遺傳標(biāo)志之間物理距離［堿基對(duì)(bp)或千堿基(kb)或兆堿基(Mb)］的圖譜。序列圖譜是在遺傳圖譜和物理圖譜的基礎(chǔ)上建立起來(lái)的。基因圖譜：在人類基因組中鑒別出占具2%~5%長(zhǎng)度的全部基因的位置、結(jié)構(gòu)與功能?；蚪M研究的具體內(nèi)容

牛牛文庫(kù)文檔分享第63頁(yè)/共106頁(yè)

牛牛文庫(kù)文檔分享第64頁(yè)/共106頁(yè)由人類基因組計(jì)劃所得的新發(fā)現(xiàn)1、人類基因組約2.91Gbp，約39000多個(gè)基因；平均基因27kbp；G+C僅38%，2號(hào)染色體G+C最多；仍有9%的堿基對(duì)序列未定，19號(hào)染色體含基因最豐，13號(hào)染色體含最少2、已定位26000多個(gè)功能基因，其中42%基因的功能未知；已知基因中酶占10.28%，核酸酶7.5%，信號(hào)傳導(dǎo)12.2%，轉(zhuǎn)錄因子6.0%，信號(hào)分子1.2%，受體占5.3%，調(diào)節(jié)分子3.2%3、總基因數(shù)量太少：Celera公司定在2.6383萬(wàn)到3.9114萬(wàn)間，小于40,000，僅為線蟲或果蠅基因數(shù)量的兩倍，人有而鼠沒(méi)有的基因只有300個(gè)。4、人類單核苷酸多態(tài)性的比例約為1/1250bp，不同人群僅有140萬(wàn)個(gè)核苷酸差異，人與人之間99.99％的基因密碼是相同的。不同人種比同一人種在基因上更相似，人與人間的變異僅為萬(wàn)分之一，說(shuō)明人類不同“種”之間并沒(méi)有本質(zhì)的區(qū)別。5、人類基因組中存在“熱點(diǎn)”和大片“荒漠”?；蚪M上約1／4沒(méi)有基因。全部基因組中的1-1.5%DNA可編碼蛋白，在人類基因組中98%以上序列“無(wú)用”，300多萬(wàn)個(gè)長(zhǎng)片斷重復(fù)序列LINE。這些重復(fù)序列可能包含人類演化和差異的信息。6、男性的基因突變率是女性的兩倍，大部分人類遺傳疾病在Y上。男性更重要。7、人類基因組中大約有200多個(gè)基因來(lái)自細(xì)菌基因。這種插入基因在無(wú)脊椎動(dòng)物中很罕見，說(shuō)明這些細(xì)菌源基因是在人類進(jìn)化的晚期才插入的，可能發(fā)生在免疫防御系統(tǒng)建立前。8、發(fā)現(xiàn)了大約140萬(wàn)個(gè)SNP單核苷酸多態(tài)性，其中30多種致病基因。9、人類基因組編碼的全套蛋白質(zhì)（蛋白質(zhì)組）比無(wú)脊椎動(dòng)物編碼的蛋白質(zhì)組更復(fù)雜。人類和其他脊椎動(dòng)物重排了已有蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)域，形成了新的結(jié)構(gòu)。也就是說(shuō)人類的進(jìn)化和特征不僅靠產(chǎn)生全新的蛋白質(zhì)，更重要的是要靠重排和擴(kuò)展已有蛋白，以實(shí)現(xiàn)蛋白質(zhì)種類和功能的多樣性。推測(cè)一個(gè)基因平均編碼2-10種蛋白，以適應(yīng)人類復(fù)雜的功能。

牛牛文庫(kù)文檔分享第65頁(yè)/共106頁(yè)2功能基因組學(xué)研究研究?jī)?nèi)容：人類基因組多樣性的研究、基因組表達(dá)調(diào)控的研究、模式生物的研究、生物信息學(xué)的研究

牛牛文庫(kù)文檔分享第66頁(yè)/共106頁(yè)人3X109

390002001、2006（99.99%）

牛牛文庫(kù)文檔分享第67頁(yè)/共106頁(yè)

與編碼蛋白質(zhì)的基因數(shù)相比，基因組的DNA過(guò)多

例：人類與E.coli編碼基因數(shù)目的比較研究

E.coli.4.2X106bpDNA約3000種編碼基因人類3.3X109bp的DNA是大腸桿菌的700多倍

有上百萬(wàn)個(gè)基因？？？

根據(jù)不同細(xì)胞中的mRNA數(shù)目來(lái)估算表達(dá)基因，

人類編碼基因約為3-4萬(wàn)個(gè)持家基因（housekeepinggene）：在所有細(xì)胞類型中都表達(dá)，即這些基因的功能為所有細(xì)胞所必須（或稱組成型基因

constitutivegene）

牛牛文庫(kù)文檔分享第68頁(yè)/共106頁(yè)?奢侈基因（luxurygene）:僅在某種特定類型的細(xì)胞中表達(dá)的基因

人類基因組中90％以上的DNA功能何在？？?果蠅基因組的基因

牛牛文庫(kù)文檔分享第69頁(yè)/共106頁(yè)DNA復(fù)性過(guò)程遵循二級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)DNA復(fù)性過(guò)程中單鏈消失的速度用公式表示：

-dC/dt=kC2

3DNA的復(fù)性動(dòng)力學(xué)反應(yīng)初始t=0單鏈DNA濃度=C0反應(yīng)達(dá)t時(shí)單鏈DNA濃度=CtK＝復(fù)性速度常數(shù)DNA復(fù)性的影響因素：DNA序列的復(fù)雜性、初始濃度、片段大小、溫度、離子強(qiáng)度

牛牛文庫(kù)文檔分享第70頁(yè)/共106頁(yè)-dCt/dt=KC02積分Ct/C0=1/(1+KC0t)當(dāng)Ct/C0=1/2

時(shí)的Cot值定義為Cot1/2Ct/C0=1/2=1/(1+KC0t(1/2))K=1/Cot(1/2)Cot(1/2)

=1/K(mol.Sec/L)C0t(1/2)值對(duì)DNA的意義：與DNA的堿基對(duì)數(shù)成反相關(guān)即復(fù)性反應(yīng)完成一半時(shí)K＝復(fù)性速度常數(shù)

牛牛文庫(kù)文檔分享第71頁(yè)/共106頁(yè)Ct/C0是C0t的函數(shù),按此公式作圖得C0t曲線Cot曲線：用以表示復(fù)性速度與DNA順序復(fù)雜性的關(guān)系。

牛牛文庫(kù)文檔分享第72頁(yè)/共106頁(yè)不同DNA的Cot(1/2)值不同，與K值相關(guān)DNA序列的復(fù)雜性影響K值：在控制反應(yīng)條件（初始濃度、溫度、離子強(qiáng)度、片段大?。┫嗤那疤嵯?兩種DNA分子的C0t(1/2)值,取決于核苷酸的排列復(fù)雜性。DNA序列的復(fù)雜性(complexity)X：最長(zhǎng)的不重復(fù)序列的bp數(shù)

X=KCot1/2AAAAAAAAX=1ATCGATCGATCGX=4Cot(1/2)=1/K

牛牛文庫(kù)文檔分享第73頁(yè)/共106頁(yè)復(fù)雜性X1形狀相似（跨越2-3個(gè)數(shù)量級(jí)），Cot（1／2）不相同－－單一序列只是復(fù)雜性不同高度重復(fù)序列Cot(1/2)值小單一序列Cot(1/2)值大poly(A)X=1Cot(1/2)=2x10-6T4X=1.7x105Cot(1/2)=0.3不同原核生物的Cot曲線MS2噬菌體復(fù)性分?jǐn)?shù)（1-c/c0）

牛牛文庫(kù)文檔分享第74頁(yè)/共106頁(yè)P(yáng)74圖－16

真核生物復(fù)性動(dòng)力學(xué)研究復(fù)性曲線的模式圖復(fù)性反應(yīng)分為三相，每相代表不同復(fù)雜長(zhǎng)度的序列類型Cot1/2所占比例復(fù)雜性X重復(fù)頻率

牛牛文庫(kù)文檔分享第75頁(yè)/共106頁(yè)重復(fù)序列(repetitivesequences)真核生物復(fù)性動(dòng)力學(xué)研究發(fā)現(xiàn)了重復(fù)序列單拷貝序列輕度重復(fù)序列中度重復(fù)序列高度重復(fù)序列重復(fù)序列比例：原核生物無(wú)重復(fù)序列低等真核生物10-20%高等植物80%高等動(dòng)物50%

牛牛文庫(kù)文檔分享第76頁(yè)/共106頁(yè)4基因家族4.1.1基因家族和基因簇基因家族（genefamily）：真核生物基因組中來(lái)源相同，結(jié)構(gòu)和功能相關(guān)的基因聚集在一起形成基因家族?？赡苡晒餐嫦冉?jīng)多次重復(fù)和突變產(chǎn)生根據(jù)分布形式分基因簇和散布的基因家族：1）基因簇（genecluster）基因家族的各個(gè)成員緊密成簇排列成大段的串聯(lián)重復(fù)單位，分布在某一條染色體的特殊區(qū)域；它們可同時(shí)發(fā)揮作用，合成某些蛋白質(zhì)。

牛牛文庫(kù)文檔分享第77頁(yè)/共106頁(yè)假基因（pseudogene）：在多基因家族中，某些成員并不產(chǎn)生有功能的基因產(chǎn)物。假基因與有功能的基因同源。2）散布的基因家族（interspersedgenefamily）概念：一個(gè)基因家族的不同成員成簇地分布不同染色體上，各成員在序列上有明顯差異。這些不同成員編碼一組功能上緊密相關(guān)的蛋白質(zhì)，如珠蛋白基因家族。

牛牛文庫(kù)文檔分享第78頁(yè)/共106頁(yè)4.1.2廣義的基因家族

根據(jù)基因家族成員序列的相似程度分類：1）經(jīng)典的基因家族，家族成員序列有高度的同源性，序列一致，拷貝數(shù)高，非轉(zhuǎn)錄間隔區(qū)短而一致。2)基因家族各成員的編碼產(chǎn)物保守（大段的高度保守氨基酸序列）；只是DNA序列的相似性低。3）基因家族各成員的編碼產(chǎn)物之間只有很短的保守氨基酸序列，DNA序列的相似性更低。4）超基因家族，各基因序列之間無(wú)同源性，但其基因產(chǎn)物的功能相似。編碼產(chǎn)物之間也無(wú)明顯的保守氨基酸序列，但也有一些共同特征。

牛牛文庫(kù)文檔分享第79頁(yè)/共106頁(yè)

牛牛文庫(kù)文檔分享第80頁(yè)/共106頁(yè)有間隔區(qū)

牛牛文庫(kù)文檔分享第81頁(yè)/共106頁(yè)

牛牛文庫(kù)文檔分享第82頁(yè)/共106頁(yè)

牛牛文庫(kù)文檔分享第83頁(yè)/共106頁(yè)

牛牛文庫(kù)文檔分享第84頁(yè)/共106頁(yè)

牛牛文庫(kù)文檔分享第85頁(yè)/共106頁(yè)如人類主要組織相容性抗原復(fù)合體HLA和免疫球蛋白重鏈及輕鏈基因都屬于超基因。超基因可能是由于基因擴(kuò)增后又經(jīng)過(guò)功能和結(jié)構(gòu)上的輕微改變而產(chǎn)生的，但仍保留了原始基因的結(jié)構(gòu)及功能的完整性。

牛牛文庫(kù)文檔分享第86頁(yè)/共106頁(yè)衛(wèi)星DNA用于制作DNA指紋圖譜

牛牛文庫(kù)文檔分享第87頁(yè)/共106頁(yè)

牛牛文庫(kù)文檔分享第88頁(yè)/共106頁(yè)

牛牛文庫(kù)文檔分享第89頁(yè)/共106頁(yè)4.2.2散布的重復(fù)DNA重復(fù)單位不成簇，分散在染色體的各個(gè)位點(diǎn)上。1）短分散片段2）長(zhǎng)分散片段

牛牛文庫(kù)文檔分享第90頁(yè)/共106頁(yè)1）短分散片