第一章基因的結(jié)構(gòu)與功能

Chapter1

基因的結(jié)構(gòu)與功能現(xiàn)在是1頁(yè)\一共有75頁(yè)\編輯于星期五基因的活動(dòng)是分子水平的核心內(nèi)容核酸與蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能基因組的結(jié)構(gòu)與功能基因的復(fù)制與表達(dá)基因表達(dá)的調(diào)控及其生物學(xué)效應(yīng)生物大分子間的相互作用細(xì)胞間通訊和細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)總之，人體的生長(zhǎng)發(fā)育衰老死亡等生命現(xiàn)象，人體各種疾病的發(fā)生，都與一種基因或幾種基因的結(jié)構(gòu)與功能有關(guān)?，F(xiàn)在是2頁(yè)\一共有75頁(yè)\編輯于星期五第一節(jié)基因的概念一基因的生物學(xué)概念與歷史回顧分子生物學(xué)最初的發(fā)展是從遺傳學(xué)開始,時(shí)間應(yīng)該是1860’年代，也就是鴉片戰(zhàn)爭(zhēng)后期。基因理論的奠基人是孟德爾（GregorMendel）?，F(xiàn)在是3頁(yè)\一共有75頁(yè)\編輯于星期五孟德爾的實(shí)驗(yàn)孟德爾用碗豆研究性狀與遺傳因子之間的關(guān)連，獲得的結(jié)論是生物的性狀是由看不到的遺傳因子所決定的。這種遺傳因子是獨(dú)立的，存在多重形式?，F(xiàn)在我們知道孟德爾描述的遺傳因子就是等位基因（allele）?，F(xiàn)在是4頁(yè)\一共有75頁(yè)\編輯于星期五孟德爾遺傳模式孟德爾分離律：來(lái)自父本或母本的等位基因在它們遺傳的個(gè)體中保持著分離性和完整性，能夠各自分離地完整地由親代傳遞到子代?，F(xiàn)在是5頁(yè)\一共有75頁(yè)\編輯于星期五孟德爾的貢獻(xiàn)每個(gè)等位基因都是成對(duì)存在的。一個(gè)生物的性狀（特性和類型）由其遺傳單位所控制。某些基因?qū)α硪恍┗蚴秋@性（dominant），另一些是隱性的（recessive），如種子的飽滿與皺縮，植株的高與矮等。對(duì)等位基因的認(rèn)識(shí)表明,在等位基因缺陷(例如遺傳病)的治療中,只需要糾正一個(gè)基因就可以讓機(jī)體功能恢復(fù)正?！，F(xiàn)在是6頁(yè)\一共有75頁(yè)\編輯于星期五繼續(xù)孟德爾的研究當(dāng)兩個(gè)隱性基因都傳遞到子代時(shí)，其代表的性狀才顯露出來(lái)，這種狀態(tài)稱為純合性（homozygous），反之就是雜合性（heterozygous）。也可以說，帶有完全相同的等位基因的個(gè)體是純合性，反之為雜合性。在細(xì)胞分裂的過程中，一對(duì)等位基因是獨(dú)立地傳遞的，子細(xì)胞對(duì)等位基因的選擇是隨機(jī)的獨(dú)立的?，F(xiàn)在是7頁(yè)\一共有75頁(yè)\編輯于星期五另一個(gè)重要的遺傳規(guī)律

—基因連鎖在不發(fā)生交換事件的前提下，某個(gè)染色體上的基因是全部連鎖的，其中一個(gè)基因在減數(shù)分裂中進(jìn)入到那個(gè)配子細(xì)胞，那么這個(gè)染色體上的全部基因也就一起到了那里?，F(xiàn)在是8頁(yè)\一共有75頁(yè)\編輯于星期五摩爾根的發(fā)現(xiàn)ThomasHuntMorgan果蠅實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)果蠅（fluitfly）眼睛的顏色與X染色體有關(guān)，而不是與Y染色體有關(guān)。因此，孟德爾所說的遺傳因子似應(yīng)當(dāng)就在染色體上?，F(xiàn)在是9頁(yè)\一共有75頁(yè)\編輯于星期五分離細(xì)胞核內(nèi)物質(zhì)幸運(yùn)地找到最合適的研究材料—鮭魚精子（salmonsperm）。從鮭魚精子分離到的物質(zhì)中很少蛋白質(zhì)。大部分是酸性的物質(zhì)。后來(lái)證明它就是核酸。核內(nèi)大部分物質(zhì)都是核酸這一結(jié)果說明只有核酸才像是遺傳信息的載體?，F(xiàn)在是10頁(yè)\一共有75頁(yè)\編輯于星期五基因化學(xué)本質(zhì)的證明證明基因化學(xué)本質(zhì)的第一個(gè)成功實(shí)驗(yàn)——肺炎雙球菌感染小白鼠實(shí)驗(yàn)：只有核物質(zhì)具有轉(zhuǎn)化能力，此物質(zhì)對(duì)蛋白酶不敏感，且有抗性。第二個(gè)成功實(shí)驗(yàn)-噬菌體感染細(xì)菌。核酸進(jìn)入細(xì)菌細(xì)胞，并制造出成千上萬(wàn)的子代?，F(xiàn)在是11頁(yè)\一共有75頁(yè)\編輯于星期五二基因的分子生物學(xué)定義核酸是遺傳信息的載體,基因是核酸分子上一段具有編碼功能和調(diào)控功能的序列。遺傳信息按功能可以分為兩類：1.為RNA和蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)編碼的信息2.作為轉(zhuǎn)錄的調(diào)控信息現(xiàn)在是12頁(yè)\一共有75頁(yè)\編輯于星期五基因的功能（1）基因攜帶遺傳信息，以DNA或RNA的形式存在。基因在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候，在調(diào)控信號(hào)（主要是蛋白質(zhì)）的作用下，按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)錄/并表達(dá)出多肽鏈，行使其功能。因此可以把基因分為結(jié)構(gòu)部分和調(diào)控部分兩個(gè)功能不同的序列。

現(xiàn)在是13頁(yè)\一共有75頁(yè)\編輯于星期五基因的功能（2）近年來(lái)，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞內(nèi)存在為數(shù)眾多的小分子RNA，有特殊功能，它們也是轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物，但不翻譯成蛋白質(zhì)。有人主張，編碼這些RNA的DNA序列也應(yīng)該叫做基因。按此理解，基因就是染色體上具有轉(zhuǎn)錄功能的DNA序列。（至于轉(zhuǎn)錄物RNA是進(jìn)一步翻譯或是就以RNA的形式行使功能，是RNA的問題）現(xiàn)在是14頁(yè)\一共有75頁(yè)\編輯于星期五基因的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

由上可知，一個(gè)基因不僅包含編碼蛋白質(zhì)肽鏈或RNA的核苷酸序列（結(jié)構(gòu)基因），還包括保證轉(zhuǎn)錄所必需的調(diào)控序列，以及編碼區(qū)上游5′端的非編碼序列和3′端的非編碼序列

現(xiàn)在是15頁(yè)\一共有75頁(yè)\編輯于星期五結(jié)構(gòu)基因的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)由于DNA是雙鏈，因此基因的編碼信息只能在其中一條鏈上，這條鏈稱為有意義鏈，與其互補(bǔ)的鏈為反意義鏈?，F(xiàn)在是16頁(yè)\一共有75頁(yè)\編輯于星期五反意義鏈?zhǔn)?/p>

基因表達(dá)的模板鏈在基因表達(dá)中，合成的中間物（即轉(zhuǎn)錄得到的RNA）并不是以有意義鏈（又稱為編碼鏈）為模板，而是以反意義鏈為模板。反意義鏈?zhǔn)腔虮磉_(dá)的模板鏈。編碼鏈和RNA（mRNA)都與模板鏈互補(bǔ)，遺傳信息才得以從DNA向RNA傳遞?，F(xiàn)在是17頁(yè)\一共有75頁(yè)\編輯于星期五‘有義鏈(sensestrand)’

和‘反義鏈(antisensestrand)’

的概念和定義問題《生物化學(xué)》（人民衛(wèi)生出版社，第6版與《醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)》（人民衛(wèi)生出版社,第2版）在這個(gè)問題上出現(xiàn)了矛盾?！渡幕瘜W(xué)》主編祁國(guó)榮認(rèn)為：這是一個(gè)容易混淆的問題，顯然有的介紹是不對(duì)的。我現(xiàn)在簡(jiǎn)單圖示如下，供大家參考?，F(xiàn)在是18頁(yè)\一共有75頁(yè)\編輯于星期五

反義（DNA）鏈DNA

TAC――――――――――――――ACT――ATG――――――――――――――TGA――有義（DNA）鏈

轉(zhuǎn)錄/轉(zhuǎn)錄后加工

mRNA

AUG――――――――――――UGA

有義（RNA）鏈

翻譯/翻譯后加工蛋白質(zhì)現(xiàn)在是19頁(yè)\一共有75頁(yè)\編輯于星期五上圖的說明帶有可讀框的mRNA[白色鏈]是‘有義鏈’，顯然，它也叫‘編碼鏈’；基因（DNA）中[白色鏈]，與mRNA序列相同的哪條鏈（只是U/T之別），就叫‘有義鏈’或‘編碼鏈’；基因（DNA）中[紅色鏈]，與‘有義鏈’或‘編碼鏈’互補(bǔ)的那條鏈，即‘反義鏈’或‘模板鏈’；在描述雙鏈病毒中，‘有義鏈’常被稱作‘正鏈’（能編碼），而‘反義鏈’就叫‘負(fù)鏈’?，F(xiàn)在是20頁(yè)\一共有75頁(yè)\編輯于星期五結(jié)構(gòu)基因中的遺傳信息分為兩類1編碼RNA（tRNA,rRNA等)2蛋白質(zhì)編碼信息現(xiàn)在是21頁(yè)\一共有75頁(yè)\編輯于星期五基因結(jié)構(gòu)變異

及與疾病的關(guān)系變異的原因：錯(cuò)配和誘發(fā)突變，后者是最主要的因素類型：點(diǎn)突變（轉(zhuǎn)換與顛換）缺失插入倒位（反向插入）現(xiàn)在是22頁(yè)\一共有75頁(yè)\編輯于星期五基因變異與

蛋白質(zhì)活性改變（1）遺傳密碼改變：錯(cuò)義突變（氨基酸改變）無(wú)義突變（轉(zhuǎn)變?yōu)榻K止密碼子）同義突變（氨基酸不發(fā)生改變）移碼突變（閱讀框架改變）

現(xiàn)在是23頁(yè)\一共有75頁(yè)\編輯于星期五基因變異與

蛋白質(zhì)活性改變（2）蛋白質(zhì)肽片段缺失mRNA剪接錯(cuò)誤其他錯(cuò)誤（識(shí)別信號(hào)錯(cuò)誤或順式元件錯(cuò)誤引起的表達(dá)的質(zhì)和量的錯(cuò)誤）現(xiàn)在是24頁(yè)\一共有75頁(yè)\編輯于星期五基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控序列原核生物基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控序列啟動(dòng)子終止子操縱元件正調(diào)控蛋白結(jié)合位點(diǎn)真核生物基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控序列（順式元件）啟動(dòng)子上游啟動(dòng)子元件增強(qiáng)子反應(yīng)元件現(xiàn)在是25頁(yè)\一共有75頁(yè)\編輯于星期五原核生物基因的特點(diǎn)原核生物即無(wú)細(xì)胞核結(jié)構(gòu)的生物，其染色體為環(huán)狀雙鏈DNA，裸露于細(xì)胞內(nèi)，形成致密區(qū)，只有一個(gè)復(fù)制起始點(diǎn)；結(jié)構(gòu)基因串聯(lián)，以操縱子形式（一個(gè)調(diào)控區(qū)控制幾個(gè)基因）出現(xiàn)；基因連續(xù)，有重疊現(xiàn)象，無(wú)內(nèi)含子，轉(zhuǎn)錄后的mRNA不剪切，以多順反子的形式直接翻譯蛋白質(zhì)?，F(xiàn)在是26頁(yè)\一共有75頁(yè)\編輯于星期五原核生物基因組其他特點(diǎn)編碼區(qū)比例（約50%）大于真核生物，小于病毒少有重復(fù)序列，結(jié)構(gòu)基因多是單拷貝具有編碼同工酶的基因細(xì)胞內(nèi)存在可移動(dòng)的DNA序列多種識(shí)別區(qū)序列特殊現(xiàn)在是27頁(yè)\一共有75頁(yè)\編輯于星期五真核生物結(jié)構(gòu)基因的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)基因大都為斷裂基因（編碼序列被不編碼序列隔開）轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物為單順反子基因所占區(qū)域遠(yuǎn)小于非編碼區(qū)域（如人的蛋白質(zhì)編碼序列只有基因組的2%左右）現(xiàn)在是28頁(yè)\一共有75頁(yè)\編輯于星期五真核基因與原核基因

結(jié)構(gòu)差異真核基因有內(nèi)含子，原核基因無(wú)（據(jù)此，國(guó)內(nèi)學(xué)者將真核基因（英文spliting）譯為“斷裂基因”真核基因轉(zhuǎn)錄初始物需要剪接加工，原核基因不需要真核基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物（加工后）為單順反子，原核為多順反子現(xiàn)在是29頁(yè)\一共有75頁(yè)\編輯于星期五與轉(zhuǎn)錄有關(guān)的調(diào)控序列真核基因中的調(diào)控序列一般稱為順式作用元件（cis-actingelement），包括：?jiǎn)?dòng)子和上游啟動(dòng)子元件增強(qiáng)子反應(yīng)元件（responseelement）Poly(A)加尾信號(hào)現(xiàn)在是30頁(yè)\一共有75頁(yè)\編輯于星期五啟動(dòng)子（promoter）

①概念：?jiǎn)?dòng)子是促進(jìn)DNA轉(zhuǎn)錄的DNA序列，是DNA分子上可與RNApol特異性識(shí)別結(jié)合并使之轉(zhuǎn)錄的部位，但啟動(dòng)子本身不被轉(zhuǎn)錄。

②功能特點(diǎn)：?jiǎn)?dòng)子位于結(jié)構(gòu)基因上游,啟動(dòng)子有方向性,決定轉(zhuǎn)錄方向及那一條DNA鏈作模板轉(zhuǎn)錄（以信息鏈的互補(bǔ)鏈作模板轉(zhuǎn)錄，轉(zhuǎn)錄的mRNA與信息鏈一致）。

③真核生物的啟動(dòng)子元件是TATAboxTATA盒與TATA因子的轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合后即成為完整的啟動(dòng)子。現(xiàn)在是31頁(yè)\一共有75頁(yè)\編輯于星期五上游啟動(dòng)子元件（upstreampromoterelementsups）①UPS是TATA盒上游的一些特定的DNA序列。②反式作用因子可與這些元件結(jié)合，通過調(diào)節(jié)TATA因子與TATAbox的結(jié)合、RNApol與啟動(dòng)子結(jié)合及轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物形式來(lái)調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄效率?，F(xiàn)在是32頁(yè)\一共有75頁(yè)\編輯于星期五反應(yīng)元件（responseelements）一些信息分子的受體被細(xì)胞外信息分子激活后，能與特異的DNA序列結(jié)合，調(diào)控基因的表達(dá)。

這種DNA序列實(shí)際上也是順式元件，由于能介導(dǎo)基因?qū)?xì)胞外的某種信號(hào)產(chǎn)生反應(yīng)，被稱為反應(yīng)元件。反應(yīng)元件都具有較短的保守序列。這些元件通常位于啟動(dòng)子附近和增強(qiáng)子內(nèi)，有不少是回文序列?，F(xiàn)在是33頁(yè)\一共有75頁(yè)\編輯于星期五增強(qiáng)子（enhancer）和沉默子（silencer）增強(qiáng)子是一段DNA序列，其中含有多個(gè)能被反式作用因子識(shí)別與結(jié)合的順式作用元件。反式作用因子與這些元件結(jié)合后,通常為增強(qiáng)鄰近基因的轉(zhuǎn)錄。增強(qiáng)子一般位于轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)上游-100～-300bp處，但在基因之外或某些內(nèi)含子中也有增強(qiáng)子序列。增強(qiáng)子作用特點(diǎn)：①可在5’端或3’端發(fā)揮作用；②不受序列方向制約；③通過增強(qiáng)啟動(dòng)子發(fā)揮作用。沉默子負(fù)調(diào)控序列、負(fù)增強(qiáng)子；現(xiàn)在是34頁(yè)\一共有75頁(yè)\編輯于星期五加尾信號(hào)在結(jié)構(gòu)基因的最后一個(gè)外顯子中有一個(gè)保守的AATAAA序列，此位點(diǎn)下游有一段GT豐富區(qū)或T豐富區(qū)，這兩部分序列共同構(gòu)成poly(A)加尾信號(hào)。mRNA轉(zhuǎn)錄到此部位后，產(chǎn)生AAUAAA和隨后的GU（或U）豐富區(qū)。與RNApol結(jié)合的終止因子可以識(shí)別這種結(jié)構(gòu)并與之結(jié)合，然后在AAuAAA下游10-30個(gè)堿基的部位切斷RNA,并加上poly(A)尾.現(xiàn)在是35頁(yè)\一共有75頁(yè)\編輯于星期五第二節(jié)遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)一DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)及意義（略）二DNA的理化性質(zhì)與應(yīng)用現(xiàn)在是36頁(yè)\一共有75頁(yè)\編輯于星期五1一般理化性質(zhì)晶形DNA為白色纖維狀固體RNA為白色粉末狀固體兩性解離呈酸性在中性溶液中帶負(fù)電荷溶解性均溶于水不溶于一般有機(jī)溶劑,在70%乙醇中形成沉淀0.14MNacl1-2MNaclDNA-蛋白溶解度低溶解度高RNA-蛋白溶解度高溶解度低現(xiàn)在是37頁(yè)\一共有75頁(yè)\編輯于星期五粘度DNA粘度大RNA粘度小旋光性均很強(qiáng)密度RNA>雙鏈DNA；環(huán)狀DNA>開環(huán)、線狀DNA單鏈DNA>雙鏈DNA沉降速度：RNA>環(huán)狀DNA>開環(huán)、線狀DNA現(xiàn)在是38頁(yè)\一共有75頁(yè)\編輯于星期五核酸的紫外吸收

堿基、核苷、核苷酸和核酸在240~290nm的紫外波段有強(qiáng)烈的光吸收，λmax=260nm

1OD260dsDNA=50μg/ml1OD260ssDNA=33μg/ml1OD260RNA=40μg/ml純DNAOD260/OD280=1.8純RNAOD260/OD280=2.0取5μl雙鏈DNA樣品,加水稀釋至1ml,以1ml純水作為參照測(cè)定波長(zhǎng)在260nm處的吸光度值(Ａ260),假如測(cè)得稀釋樣品的Ａ260值為0.500，那么原液中DNA的濃度是？μg/ml現(xiàn)在是39頁(yè)\一共有75頁(yè)\編輯于星期五核酸的顏色反應(yīng)

1.鉬藍(lán)反應(yīng)（核酸中磷酸的反應(yīng)）Pi+(NH4)3MoO4+Vc鉬藍(lán)（藍(lán)色）2.苔黑酚反應(yīng)（RNA中核糖的反應(yīng)）RNA+濃HCl+苔黑酚藍(lán)綠色3.二苯胺反應(yīng)（DNA中脫氧核糖的反應(yīng)）DNA+二苯胺+濃H2SO4藍(lán)色物現(xiàn)在是40頁(yè)\一共有75頁(yè)\編輯于星期五2DNA的變性復(fù)性與分子雜交定義：在理化因素作用下，DNA雙螺旋的兩條互補(bǔ)鏈松散而分開成為單鏈，從而導(dǎo)致DNA的理化性質(zhì)及生物學(xué)性質(zhì)發(fā)生改變的現(xiàn)象影響因素：高溫：加熱強(qiáng)酸強(qiáng)堿：極端的pH有機(jī)溶劑：甲醇、乙醇、尿素及甲酰胺現(xiàn)在是41頁(yè)\一共有75頁(yè)\編輯于星期五變性后的性質(zhì)改變?cè)錾?yīng)粘度降低生物學(xué)功能喪失或改變現(xiàn)在是42頁(yè)\一共有75頁(yè)\編輯于星期五DNA的變性溫度加熱DNA溶液，使其對(duì)260nm紫外光的吸收度突然增加，達(dá)到其最大值一半時(shí)的溫度，就是DNA的變性溫度（融解溫度，Tm）現(xiàn)在是43頁(yè)\一共有75頁(yè)\編輯于星期五現(xiàn)在是44頁(yè)\一共有75頁(yè)\編輯于星期五現(xiàn)在是45頁(yè)\一共有75頁(yè)\編輯于星期五現(xiàn)在是46頁(yè)\一共有75頁(yè)\編輯于星期五離子強(qiáng)度低，Tm值低，變性溫度范圍較寬

離子強(qiáng)度高，Tm值高，變性溫度范圍較窄現(xiàn)在是47頁(yè)\一共有75頁(yè)\編輯于星期五DNA的復(fù)性將變性DNA經(jīng)退火處理，使其重新形成雙螺旋結(jié)構(gòu)的過程，稱為DNA的復(fù)性現(xiàn)在是48頁(yè)\一共有75頁(yè)\編輯于星期五分子雜交的應(yīng)用現(xiàn)在是49頁(yè)\一共有75頁(yè)\編輯于星期五M1210×SSC轉(zhuǎn)移緩沖液Whatman濾紙凝膠Whatman濾紙紙巾玻璃板重物支持物500g12與探針同源雜交的基因DNA片段基因組DNADNA酶切片段內(nèi)切酶NC或尼龍膜NC膜或尼龍膜現(xiàn)在是50頁(yè)\一共有75頁(yè)\編輯于星期五現(xiàn)在是51頁(yè)\一共有75頁(yè)\編輯于星期五利用核酸的分子雜交，可以確定或?qū)ふ也煌锓N中具有同源順序的DNA或RNA片段。常用的核酸分子雜交技術(shù)有：原位雜交、斑點(diǎn)雜交、Southern雜交及Northern雜交等。在核酸雜交分析過程中，常將已知順序的核酸片段用放射性同位素或生物素進(jìn)行標(biāo)記。這種帶有一定標(biāo)記的已知順序的核酸片段稱為探針?，F(xiàn)在是52頁(yè)\一共有75頁(yè)\編輯于星期五RFLPRFLP(RestrictionFragmentLengthPolymorphism現(xiàn)在是53頁(yè)\一共有75頁(yè)\編輯于星期五第三節(jié)基因的分類第一類是編碼蛋白質(zhì)的基因，它具有轉(zhuǎn)錄和翻譯功能，包括編碼酶和結(jié)構(gòu)蛋白的結(jié)構(gòu)基因以及編碼阻遏蛋白的調(diào)節(jié)基因第二類是只有轉(zhuǎn)錄功能而沒有翻譯功能的基因，包括tRNA基因和rRNA基因第三類是不轉(zhuǎn)錄的基因，它對(duì)基因表達(dá)起調(diào)節(jié)控制作用，包括啟動(dòng)基因和操縱基因現(xiàn)在是54頁(yè)\一共有75頁(yè)\編輯于星期五原核生物基因組的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)基因組很小，且大小相差較大單倍體（逆轉(zhuǎn)錄病毒除外）基因重疊結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)練轉(zhuǎn)錄單元呈多順反子結(jié)構(gòu)基因多是連續(xù)的（真核細(xì)胞病毒除外）現(xiàn)在是55頁(yè)\一共有75頁(yè)\編輯于星期五基因組很小，相差較大基因組大小編碼蛋白質(zhì)

乙肝病毒3Kb4種痘病毒3000Kb幾百種大腸桿菌4600Kb3000-4000現(xiàn)在是56頁(yè)\一共有75頁(yè)\編輯于星期五結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)練緊湊大部分可編碼蛋白質(zhì),只有非常小的一部份不編碼蛋白質(zhì)(通常是基因表達(dá)的控制序列）ΦX174DNA中不翻譯的部份只占217/5375G4DNA中不翻譯的部份占282/5577乳頭瘤病毒基因組中不翻譯的部份占1.0/8.0Kb現(xiàn)在是57頁(yè)\一共有75頁(yè)\編輯于星期五基因重疊同一段DNA片段能夠編碼兩種甚至三種蛋白質(zhì)分子

此現(xiàn)象在其它的生物中僅見于線粒體和質(zhì)粒DNA較小的基因組能夠攜帶較多的遺傳信息ΦX174單鏈DNA病毒編碼11個(gè)蛋白質(zhì)分子，總分子量為25萬(wàn)左右，相當(dāng)于6078個(gè)核苷酸所容納的信息量DNA本身只有5375個(gè)核苷酸，最多能編碼總分子量為20萬(wàn)的蛋白質(zhì)分子現(xiàn)在是58頁(yè)\一共有75頁(yè)\編輯于星期五基因重疊的幾種情況：

（1）完全重疊（2）部分重疊（3）兩個(gè)基因只有一個(gè)堿基重疊

一個(gè)基因終止密碼子的最后一個(gè)堿基是另一個(gè)基因起始密碼子的第一個(gè)堿基現(xiàn)在是59頁(yè)\一共有75頁(yè)\編輯于星期五5’……GAAGGAGUGAUGUAAUGUCUAAAGGU……3’5’……GAAGGAGUGAUGUAA……3’GluGlyValMetStop基因D5’……AUGUCUAAAGGU……3’MetSetLys基因J5’……GAAGGAGUGA……3’LysGlyStop基因EΦX174mRNAD、J、E基因重疊讀框不同5’……GCTGGTGGAAAATGAGGAAATTCAAT……3’DNA序列LeuValGluAsnGluGluIleGlnK蛋白AlaGlyGlyLysTerA蛋白FMetArgLysPheAsnC蛋白

噬菌體G4一段DNA序列內(nèi)A、C、K基因三重重疊現(xiàn)在是60頁(yè)\一共有75頁(yè)\編輯于星期五基因組DNA序列中功能上相關(guān)的蛋白質(zhì)的基因或rRNA的基因往往叢集在基因組的一個(gè)或幾個(gè)特定的部位，形成一個(gè)功能單位或轉(zhuǎn)錄單元，即形成多順反子結(jié)構(gòu)（polycistronie）多順反子mRNA

可編碼兩條或兩條以上蛋白質(zhì)分子的mRNA的分子，現(xiàn)在是61頁(yè)\一共有75頁(yè)\編輯于星期五真核生物基因組特點(diǎn)基因組大，含有多種序列組分染色體雙倍體單順反子重復(fù)序列斷裂基因現(xiàn)在是62頁(yè)\一共有75頁(yè)\編輯于星期五一重復(fù)序列（repeatsequence）重復(fù)序列中，除了編碼rRNA、tRNA、組蛋白及免疫球蛋白的結(jié)構(gòu)基因外，大部分是非編碼序列。它們的功能主要與基因組的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，組織形式以及基因表達(dá)調(diào)控有關(guān)。

目前已發(fā)現(xiàn)一些重復(fù)序列的特征與遺傳有密切聯(lián)系,因此可以通過測(cè)定重復(fù)次數(shù)而協(xié)助遺傳病的診斷?，F(xiàn)在是63頁(yè)\一共有75頁(yè)\編輯于星期五據(jù)出現(xiàn)的頻率不同可將DNA序列分為3類：1.高度重復(fù)序列在基因組中的重復(fù)次數(shù)>1052.中度重復(fù)序列在基因組中的重復(fù)次數(shù)為101-1053.單拷貝序列在整個(gè)基因組中出現(xiàn)1次或少數(shù)幾次（100-101）?，F(xiàn)在是64頁(yè)\一共有75頁(yè)\編輯于星期五反向重復(fù)順序（invertedrepeats,IR）ATTAGCGCTAATATTAGCGGATGCTAATTAATCGCGATTATAATCGCCTACGATTA1.連續(xù)的反向重復(fù)順序，這種結(jié)構(gòu)又稱回文結(jié)構(gòu)（palindrome)，是指一段DNA順序，在兩條鏈上，正讀與反讀意義相同。2.不連續(xù)的反向重復(fù)順序之間含有間隔順序。反向重復(fù)序列約占人類基因組5%，可能與復(fù)制、轉(zhuǎn)錄調(diào)控有關(guān)。現(xiàn)在是65頁(yè)\一共有75頁(yè)\編輯于星期五串聯(lián)重復(fù)順序（tandemrepeats）1.編碼區(qū)串聯(lián)重復(fù)順序如組蛋白基因、5srRNA基因等。其意義在于快速大量合成相應(yīng)基因的mRNA.2.非編碼區(qū)串聯(lián)重復(fù)順序通常存在于間隔DNA*和內(nèi)含子內(nèi)，是組成衛(wèi)星DNA*的基礎(chǔ)。衛(wèi)星DNA可分為三類，大衛(wèi)星DNA、小衛(wèi)星DNA和微衛(wèi)星DNA?，F(xiàn)在是66頁(yè)\一共有75頁(yè)\編輯于星期五間隔DNA(spacerDNA)—真核基因組中，在基因之間也有一些非編碼順序?qū)⑺鼈兏糸_，一般稱為間隔DNA，是和內(nèi)含子性質(zhì)不同的插入順序。*衛(wèi)星DNA（satelliteDNAsat-DNA）—又稱隨體DNA。這部分DNA是在用Cscl密度梯度離心時(shí)發(fā)現(xiàn)的。現(xiàn)在是67頁(yè)\一共有75頁(yè)\編輯于星期五大腸桿菌DNA剪切成若干片段后離心只得到1個(gè)峰，而蟹DNA在主峰旁邊還有1個(gè)小峰，其中所含DAN稱sat-DNA.Sat-DNA的A+T/G+C比值不同于主峰DNA的比值，因而其密度也不同于主峰DNA。比值改變?cè)蚴撬鼈兒写罅康闹貜?fù)順序而使某段DNA分子（A+T）或（G+C）偏低或偏高現(xiàn)在是68頁(yè)\一共有75頁(yè)\編輯于星期五現(xiàn)在是69頁(yè)\一共有75頁(yè)\編輯于星期五散在重復(fù)順序（intersprersedrepeats）散在重復(fù)順序是人類基因組中非串聯(lián)非反向的重復(fù)順序，包括少數(shù)活躍的轉(zhuǎn)位因子，根據(jù)重復(fù)序列的長(zhǎng)度可將該家族分為2個(gè)主要類型，短散在核元件和長(zhǎng)散在核元件。1.SINEs(shortinterspersednuclearelements)2.LINES(longinterspersednuclearelements)代表Alu家族(逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子)

KpnI家族（1）序列中含Alu限制酶位點(diǎn)（1）序列中含KpnⅠ限制酶位點(diǎn)（2）基因組中重復(fù)數(shù)3-5×105（2）全長(zhǎng)6-7kb（3）Alu順序之間間隔:3-5kb（3）KnpⅠ消化后可見4條帶（4）相對(duì)集中在染色體R帶（4）集中分布在染色體G或Q帶

逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子RNA介導(dǎo)轉(zhuǎn)座,合成cDNA→基因組現(xiàn)在是70頁(yè)\一共有75頁(yè)\編輯于星期五二基因家族(genefamily)基因家族是指核苷酸序列或編碼產(chǎn)物具有一定程度同源性的一組基因.基因家族中各個(gè)基因之間的關(guān)系:1.家族中各基因的核苷酸序列相同這些基因族也被稱為單純多基因家庭(如rRNA,tRNA家族)和復(fù)合多基因家族(如組蛋白基因家族).tRNA基因:人類基因約有1300個(gè)tRNA基因，編碼50