DNA与基因组.ppt

1 2 2DNA结构的多样性和动态性 2 3基因概念的演变 2 5染色体的结构 2 1DNA的空间结构 2 4基因概念的多样性 2 2 1DNA分子的空间结构 一级结构 DNA分子的核苷酸组成与排列 1977F Sanger 174的全序列分析 二级结构 双链DNA双螺旋模型 A B Z 线型 环型 三螺旋DNA四螺旋DNA 超螺旋DNA 正 负 三级结构 高级结构 3 2 1DNA的一级结构 4 脱氧核酸 dNA 磷酸 脱氧核苷 Ns 脱氧核糖 碱基 2 1 1DNA的分子组成 脱氧核糖结构 5 碱基 嘌呤 嘧啶 腺嘌呤 A 鸟嘌呤 G 胞嘧啶 C 尿嘧啶 U 胸腺嘧啶 T 6 核苷的构象 C4 N9 C1 O4 嘌呤 嘧啶 C2 N1 C1 O4 0o 0o 7 DNA是染色体上四种脱氧核苷酸按照一定顺序通过3 5 磷酸二酯键连接形成的多聚物 是一类带有遗传信息的生物大分子 指导生物发育与生命机能的运作 2 1 2DNA及其一级结构 DNA的一级结构是指四种脱氧核苷酸的排列顺序 又称为核苷酸序列或碱基顺序 DNA的一级结构决定着基因的功能 8 DNA分子的一级结构 DNA分子中第一个核苷酸的3 羟基与第二个核苷酸的5 磷酸基脱水形成3 5 磷酸二酯键 方向为5 3 9 2 2DNA分子的二级结构 10 2 2 1DNA的双螺旋模型 1952 R E Franklin 1950 ErwinChargaff 1952 AlexanderTodd Nt Nt Nt Nt Nt DNA的X射线衍射图像 3 5 磷酸二酯键 11 1953 Watson Crick 右手DNA双螺旋 B DNA 碱基的重叠与堆积 12 l碱基顶部基团裸露在DNA大沟内 l蛋白质因子与DNA的特异结合依赖于氨基酸与DNA间的氢键的形成 l蛋白质因子沿大沟与DNA形成专一性结合的机率与多样性高于沿小沟的结合 l大沟的空间更有利于与蛋白质的结合 2 2 2DNA双螺旋的结构特点 l双螺旋中存在大沟和小沟 13 每一条单链具有5 3 极性 两条单链间以氢键连接 两条单链极性相反 反向平行 以中心为轴 向右盘旋 B DNA 右手DNA双螺旋 B DNA 14 2 2 3影响双螺旋结构稳定性的因素 碱基堆积的棒状实体 l氢键 4 6kc mol 弱键 可加热解链 氢键堆积 有序排列 线性 方向 DNA双链在每个碱基上都有适于形成氢键的供氢体 如氨基和羟基 以及受氢体 如酮基和亚氨基 G和C之间可以形成三条氢键 A和T之间可以形成二条氢键 15 G C之间有三个氢键A T之间有两个氢键 16 消除DNA单链上磷酸基团间的静电斥力 l磷酸酯键 80 90kc mol l0 2mol LNa 生理盐条件 强键 需酶促解链 17 l碱基堆积力 非特异性结合力 3 4A 1kc mol 0 6kc mol 疏水作用力不溶于水的疏水物质有减少水分子接触而聚集在一起的能力 碱基中的芳香环具有极强的疏水性 范德华力 1 7A 嘌呤环与嘧啶环作用半径 0 34nm 碱基对间距 18 2 2 4DNA分子变性 双链DNA 单链DNA 加温 极端pH 尿素 酰胺 天然存在的双链DNA具有规则的双螺旋结构 当DNA被加热或在某些试剂的作用下 配对碱基之间氢键和相邻碱基之间的堆集力就会受到破坏 逐步变为近似于无规则的线团构型的单链变性DNA 这种由双螺旋结构状态转变成单链无规线团状态的过程叫作DNA变性 也称熔解 19 变性过程的表现 单链DNA粘度降低 20 溶液粘度取决于分子流动过程中的内摩擦和阻力 高分子溶液 普通溶液线状分子 不规则线团 球形分子 双链DNA钢性较强 结构较为舒展的双螺旋 单链DNA没有氢键的支撑 由螺旋结构向折叠和线团结构转变 21 变性过程的表现 单链DNA沉降速度加快 单链DNA分子的A260nmUV吸收值上升 碱基序列被打乱 由于变性引起的光吸收增加现象称为增色效应 22 芳香环的不断暴露 1 185 Concentration50 g mlOpticalDensity 4 G C 2 A T 23 l增色效应的跳跃现象 高分子量的DNA分子在热变性过程中 富含AT区域首先发生变性 然后逐步扩展 表现增色效应的跳跃现象 使变形过程加快 24 影响Tm值的因素 在A T C G随机分布的情况下 GC 含量相同的情况下 GC 愈高 Tm值愈大 GC 愈低 Tm值愈小 AT形成变性核心 变性加快 Tm值小 碱基排列对Tm值具有明显影响 除变性核心外 相同碱基组成 但不同排列 堆积力的差异 25 碱基的堆积 因核苷酸序列不同而异 从5 到3 方向 碱基堆积力的大小 与重叠面积正相关 使官能团发生重叠 挤压的程度不同 碱基排列对Tm值具有明显影响 5 GC3 CGn 5 CG3 GCn Tm Pu Py Py Pu 碱基堆积面 5 TA3 ATn 5 AT3 TAn Pu Py Py Pu Tm 碱基堆积面 26 常温下 活体内双链DNA分子中富含AT的变性核心区 启动子 终止子区 常表现氢键的断裂与形成的 DNA呼吸现象 这对于某些特殊的蛋白质与DNA结合并阅读链内信息具有重要作用 27 大片段双链DNA分子之间比较 片段长短对Tm值的影响较小 而与组成和排列相关 小于100bp的双链DNA分子比较 片段愈短 变性愈快 Tm值愈小 变性液中含有尿素 酰胺等 变性凝胶 28 盐浓度的影响 单链DNA主链的磷酸基团 负电荷的静电斥力 两条单链DNA的分离 Na 在磷酸基团周围形成的电子云对静电斥力产生屏蔽作用 减弱静电斥力 29 Tm Tm 强弱 30 pH 12 酮基 烯醇基 pH 2 3 NH2 NH2 质子化 改变氢键的形成与结合力 极端pH条件的影响 总结 一切减弱氢键 碱基堆积力的因素均将使Tm值降低 31 2 2 5DNA分子的复性 双链DNA 单链DNA 变性 复性 复性过程依赖于单链分子间的随机碰撞 32 影响DNA复性过程的因素 33 影响DNA复性过程的因素 DNA分子中核苷酸的排列状况 随机排列 重复排列 单链DNA的初始浓度C0 34 3 ATCTATGCTGTCAT 5 5 TAGATACGACAGTA 3 5 TAGATACGACAGTA 3 3 ATCTATGCTGTCAT 5 3 ATATATATATAT 5 5 TATATATATATA 3 3 ATATATATATAT 5 5 TATATATATATA 3 5 TATATATATATA 3 3 ATATATATATAT 5 3 ATATATATATAT 5 5 TATATATATATA 3 35 复性动力学的研究方法 羟基磷灰石柱 0 12mol磷酸盐缓冲液 0 5mol磷酸盐缓冲液 吸附双链DNA 洗脱双链DNA 拉链效应 大于20Nt配对 36 复性发生过程的讨论 两条部分同源 小于20dNt 的单链DNA 在复性过程中形成的部分双链区是不稳定的 单链DNA的随机碰撞过程 拉链过程的时间长短 37 二级结构的形态 线型DNA L 开环DNA OC 超螺旋 共价闭环 CCC OC L CCC 不同DNA分子的相对电泳迁率 不同DNA分子的相对沉降系数 38 核酸分子的二级结构 分别出现在DNA复制 转录 重组等阶段 39 扭结 40 2 3DNA的高级结构 41 生物体内DNA形态 42 超螺旋结构DNA 产生左手超螺旋 正超螺旋 43 产生右手超螺旋 所有生物的DNA几乎有5 为负超螺旋 负超螺旋 44 45 lDNA在水溶液中 构型偏B型状态 lDNA以10 5bp 圈为最稳定构型 l小于10 5bp 圈向正超螺旋发展 紧缩态 l大于10 5bp 圈向负超螺旋发展 松弛态 总结 46 在细胞内 体内 DNA分子需以高度致密的超螺旋状态 形成核小体结构压缩在细胞核内 l富含AT及反向重复序列区域易于解链 形成十字型的负超螺旋 消除解链产生的应力 维持DNA分子稳定性 47 l拓扑异构酶 拓扑异构酶I II 参与DNA构型的改变 拓扑异构酶I 转轴酶 酶 切缝酶 拓扑异构酶II 螺旋酶 旋转酶 切割和连接双链DNA 切割和连接单链DNA 不能作用于正超螺旋DNA 48 TopI对负超螺旋处的单链DNA具有极强的亲合力 TopII 消除负超螺旋 引入负超螺旋 49 l细胞内精细调控机制维持TopI TopII含量的平衡 严格控制体内负超螺旋维持在5 水平 保证DNA的各种遗传活动 50 2 4DNA结构的多样性 51 2 4 1右旋双螺旋DNA发现的限制因素 1953 Watson Crick WilkinsB DNA 技术条件本身的局限 分辨度 研究的精确性 原子间结构的特点 不能人工合成寡聚核苷酸片段 仅获得了DNA纤维的X射线衍射图像 52 G C 6 1979 AlecxanderRich 左手双螺旋 Z DNA 2 4 2左旋双螺旋DNA Z DNA 53 54 螺旋方向右左 Bp 圈1012 距离 bp 0 34nm 0 38nm 距离 圈3 4nm4 46nm 直径 圈2 0nm1 8nm 易 难 55 条件正常4MNa 沟小沟小沟大沟深 56 影响Z DNA稳定的因素 体内 1 m5C 2 Z DNA中G的C2 NH2在大沟内与H2O H2O形成氢键连接 57 3 Z DNA中G的N7 C8外露 易与特异蛋白 或Br 结合 影响Z DNA稳定的因素 体内 58 Z DNA可能的功能 基因表达调控 基因关闭 基因表达 59 Z DNA可能的功能 转录过程中模板DNA双链的解链 引发负向超螺旋的力量 导致RNA聚合酶之后的Z DNA形成 基因关闭 调控两次转录过程的间隙 Z DNA是一种依赖转录过程的结构基因的转录导致了Z DNA的形成进而关闭下一次的转录启动 60 2 5三螺旋和四螺旋DNA 61 2 5 1 三螺旋DNA 62 l1957年Davis Felsenfeld Rich发现 三螺旋DNA的概念 但由于双螺旋DNA的提出而被忽视 63 l1966年Miller Sobell 实现RNA 双链DNA 三螺旋结构 作为阻遏蛋白关闭基因 但因证明LacI产物为阻遏蛋白而被忽视 64 1975年Perlgut人工合成三螺旋DNA并证明其Tm值 沉降系数 S l1987年Mirkin S MNature330 495 证明质粒DNA在pH 4 3的溶液中 有三螺旋DNA的存在 1987年Dervan MoserScience238 645 合成单链DNA 双链DNA 三螺旋DNA 65 继Davis 1957 后30年第一次证明三螺旋DNA在生物体内的存在 66 三螺旋DNA的类型 双链DNA 双链DNA 三螺旋DNA 单链DNA 67 双链DNA中的同源回文序列 镜像结构 Mirkin 1987 pGG332质粒DNA 68 双螺旋中的同源回文序列 69 l单链DNA 双链DNA三螺旋DNA 70 三螺旋DNA形成的条件及结构特点 第三条单链DNA分子位于B DNA大沟内 与B DNA以Hoogsteen键连接 两氢键 在Py Pu Py结构中 AT GC两氢键配对 C质子化 71 l无论何种形式的三螺旋DNA 第二股中间链必须是嘌呤链 l第三股链至少长于8dNt l真核生物基因组内 约1 左右的序列为大于100bp的三螺旋DNA多存在于其中 72 三螺旋DNA可能的功能 可阻止调节蛋白与DNA结合 关闭基因转录过程 micro RNA b 与基因重组 交换有关 加入第三条单链DNA作为 分子剪刀 定点切割DNA分子 加入反义的第三条链可终止基因的表达 73 2 5 2 四螺旋DNA 发现 1958 Poly I X 射线衍射照片 碱基形成环状氢键连接结构 四螺旋DNA 74 均有形成四螺旋DNA的可能 75 结构特点 通过Hoogsteen键连接6 17 2 76 2 poly T4G4 2 poly G4C4 结构特点 77 GGGGTTTGGGGTTTGGGGTTT 真核生物染色体端粒DNA结构 G 四螺旋DNA 78 四螺旋DNA可能的功能 A 稳定真核生物染色体结构 B 保证DNA末端准确复制 C 与DNA分子的组装有关 D 与染色体的有丝分裂 无丝分裂有关 E 避免染色体DNA在复制过程中5 端缩短现象 79 2 6基因概念的演变 80 81 2 6 1 1遗传因子假说 G J Mendel1866 生物性状由遗传因子控制 亲代传给子代的是遗传因子 A a 遗传因子在体细胞内成双 AA aa 在生殖细胞内为单 A a 杂合子体细胞内具有成双的遗传因子 Aa 等位的遗传因子独立分离非等位遗传因子间自由组合地分配到配子中 82 否定了 泛生论 获得性遗传理论 融合遗传假说 奠定了 颗粒遗传理 提出了 遗传因子的分离规律 遗传因子的自由组合规律 缺乏细胞在有丝分裂和减数分裂过程中染色体行为的有力证据 83 WalterS Sutton 染色体遗传 1903 二倍体生物减数分裂后每个配子仅接受成对染色体中的一个 假定基因是染色体的一部分 第一次将遗传学和细胞学科学地结合起来为孟德尔遗传规律的解释提供了细胞学证据 84 TheoryoftheGene 基因论 摩尔根1926 85 2 6 1 2基因论 Theoryofthegene 基因是染色体上的实体 基因象链珠一样 孤立地呈线状地排列在染色体上 基因是 功能突变交换 三位一体 的 最小的不可分割的基本的 遗传单位 1926T H Morgan 经典的基因概念 Threeinone 86 2 6 1 3经典基因概念的修正 87 1 基因的位置效应 16A 780个 68个 45个 染色体 Sturtevent 385个 棒眼 88 W w常染色体 W基因被沉默异染色体 W W w w Ww红眼 Ww白眼 位置效应 表观遗传学 基因并不是孤立地排列在染色体上的独立的功能单位 基因的表达受染色体状态的影响 89 2 拟等位基因概念的提出 复等位基因 a1a1 a2a2 a1a2 非野生型 90 但是 红眼 野生型 Xw Xw XwaY 1 1000野生型红眼 白眼 突变型 杏仁眼 突变型 在果蝇中 91 紧密连锁 交换率极低 功能相同 表型相似 拟等位基因 拟等位基因 紧密连锁 控制同一性状的非等位基因 92 单一简单繁殖快群体效应 遗传学发展 93 顺反子理论Theoryofcistron S Benzer1955 对经典的基因概念的重要修正与发展 94 3 顺反子理论 S Benzer1955 突变型T4rII rII107 rII105 rII51 rII47 400个 95 E coliB E coliB培养皿 影印到E coliK12培养皿 重组分析 96 Threeinone 多少基因 97 互补实验 E coliK12培养皿 重组 功能互补 rII47rII106 rII106rII51 交换困难 Why How 依据 一个基因一个酶 98 相依为命 依据 一个基因一个酶 无能为力 99 杂合二倍体内 野生型基因对突变型等位基因可以发生功能的补偿 产生功能互补效应 带有不同突变位点的噬菌体同时感染一个细菌 构成双突变杂合二倍体 组成互补测验体系 以测定各突变位点所在基因的等位性 B 100 不同的非等位基因 同一等位基因 功能互补效应的测验体系 具有 不具有 突变位点处于 101 A基因 B基因 T4噬菌体的rII区包含两个基因 102 顺反子理论 Theoryofcistron 顺反子是基因的同义词 在一个顺反子内 有若干个突变单位 即突变子 在一个顺反子内 有若干个交换单位 即交换子 基因是一个具有特定功能的 完整的 不可分割的最小的遗传单位 基因内可以较低频率发生基因内的重组 交换 拟等位基因是基因内的突变体 突变型1X突变型2野生型是基因内发生交换的结果 顺反子概念的提出是对经典的基因概念的动摇 是对拟等位基因概念的修正 103 4 等位基因概念的发展 DNA多型性检测技术的发展 RFLP RAPD 等位基因同一座位存在的两个以上不同状态的基因 其总和称之为复等位基因 A a1 a2 104 位点 基因座 ATTCGGAGCT ATTCAGAGCT 突变型2 ATTCAGAGCT ATTCGGAGCT 突变型1 全同等位基因在同一基因座位中 同一突变位点向不同方向发生突变所形成的等位基因 105 非全同等位基因在同一基因座位中 不同突变位点发生突变所形成的等位基因 位点 基因座 位点 ATTCGGAGCT ATTCGGAGAT 突变型 ATTCTGAGAT ATTCTGAGCT 野生型 106 乳糖操纵子 5 操纵子理论 1961 Jacob Monod 生物体性状的表现往往具有上位性互作的遗传效应 某一基因功能的表现是若干基因组成的信息表达的整体行为 107 可转录 可翻译的基因 Z Y A 可转录 但不翻译的基因 tDNA rDNA 不转录也不翻译的基因 启动子 操纵基因 2 6 3基因的类型 108 顺式作用因子 存在于基因序列旁侧能影响基因表达的序列 包括启动子 增强子 调控序列和可诱导元件等 作用是参与基因表达的调控 顺式作用元件本身不编码任何蛋白质 仅提供一个作用位点 要与反式作用因子相互作用而起作用 通过核苷酸自身的特异二级结构控制与它紧密连锁的结构基因的表达 一般不编码蛋白质 无基因产物的DNA功能区 109 反式作用元件 是能直接或间接地识别或结合在顺式作用因子核心序列上参与调控靶基因转录效率的蛋白质 有时也称转录因子 大多数真核转录调节因子由某一基因表达后 可通过另一基因的特异的顺式作用因子相互作用 从而激活另一基因的转录 通过扩散自身表达产物 酶 调节蛋白 控制其他基因的表达 可转录 可翻译调节蛋白的DNA功能区 可通过互补测验体系确定其功能区域 110 Hershey 噬菌体细胞周期 Watson CrickDNA双螺旋 2 6 4DNA是主要的遗传物质 111 DNA编码两类遗传信息 II类 调控基因选择性表达的遗传信息特定DNA序列 特定蛋白质 核酸结合 基因表达的指令基因开 关 I类 以中心法则位基础的结构基因遗传信息DNA序列RNA序列 遗传密码 aa序列蛋白质表型 112 内在信息内 外 信号分子 结合信息 只有ORF双螺旋 DNA序列 遗传信息存在于模版链三维空间结构 DNA序列的一级结构上 IR Box 副密码子 三联体密码空间 调控密码 钥匙 锁 简并简并 摇摆假说同工受体 113 DNA作为遗传物质的优点 自然选择的优势 储存遗传信息量大 114 DNA中有T无U是进化的结果 115 2 7基因概念的多样性 116 2 7 1 生物进化的C值矛盾 单倍体基因组总DNA的含量 最大C值 编码基因信息的总DNA含量 最小c值 117 核酸的C值矛盾 A生物体进化程度高低与大C值不呈明显相关 非线性 B亲缘关系相近的生物大C值相差较大 C一种生物内大C值与小c值相差极大 真核生物 人体c C 10 原核生物 x174c C 118 2 7 2 重叠基因 119 2 7 2 1基因重叠方式 对终止密码子的错读 Q RNA病毒1973 A Weiner 400Nt800NtAUG UGA UAA UGA UAG易被漏读 错读UAA能严格终止 120 选择不同的阅读框 121 122 TCAUGCCCAAACUAGGC Start Stop 选择不同的阅读框 123 AUG TCAUGCCCAA AUGAGGC Vp2Start 选择不同的起始密码子和终止密码子 猴泡病毒40SV40 Vp1Start Vp3Start Vp1 Vp2 Vp3 124 2 7 2 2种类 I类 反向重叠基因 重叠基因分布在同一DNA区域的不同单链上 125 II类 同向重叠基因 重叠基因分布在同一DNA区域的同一单链上 126 b 遗传信息量的估算突变效应的鉴定 表达调控的理论发展 c 丰富和发展了基因的概念 部分回答C c 2 7 2 3重叠基因的生物学意义 a 原核生物进化的经济原则 较小的C值编码较多的基因信息 127 2 7 3重复基因 128 重复基因指染色体上存在多数拷贝基因 重复基因往往是生命活动最基本 最重要的功能相关的基因 1 重复基因概念 129 2 重复序列分类 a 高度重复序列 串联基因 130 高度重复序列 1 不编码基因 功能 2 无选择压力 复等位基因可保留在群体中 有效的分子标记SSR 简单序列重复 131 b 中度重复序列 0 1 1Kb copy 10 104copies 基因组 rDNAtDNAAlu家族组蛋白基因簇 132 中度重复基因 特点 拷贝重复 多量 序列多为相似 排列成束 功能完全相同 具有进化的整体性 累积突变 rDNAtDNA组蛋白 133 DNA重复序列的结构 正向重复 directrepeats DR 134 反向重复 Invertedrepeats IR 两侧对称 135 反向重复 ATCGNNNNNNNNCGAT ATCGNNNNNCGATTAGCNNNNNGCTA 136 c 单拷贝序列 1 3copies 低等真核生物10 20 高等植物80 重复序列高等动物50 多为结构基因 137 3 重复序列形成的理论 a 滚环扩增 突变 中度重复基因rDNA通过滚环方式不断形成串联重复的拷贝 然后插到基因组DNA中 在进化过程中发生了突变 形成了重复基因家族中的相似成员 138 突变插入 周期扩增 5 139 b 反转座插入 转录的RNA分子经反转录形成cDNA 再以转座子转座方式插入到基因组内 形成序列的重复 140 DNA RNA DNA mRNA cDNA 双链cDNA 反转座插入 141 第4位突变 插入C 插入三倍体 突变 跳跃复制 跳跃复制 142 基因的重复可以通过复制产生复制后的拷贝发生突变和突变累积 143 不对称交换 144 2 7 4间隔基因 splittinggene 145 PhillipSharp Roberts腺病毒Ad2 1977 RichardJ RobertsPhillipA SharpNobelPrize1993 PierreChambon France 1977 鸡卵蛋白证实真核细胞基因是被间隔的 2 7 4 1间隔基因的发现 146 147 断裂序列在腺病毒2Hexoncp基因的5 端 Hexoncp的mRNA SharpgroupRobertsgroup1977 mRNA DNA 148 Berget S M C Moore andP Sharp 1977 PNAS74 3171 3175 149 1978Gilbert真核生物基因的新概念 外显子 Exon DNA与成熟RNA间的对应区域 氨基酸的编码区 非间隔区 指的是真核生物基因的一部分 它在剪接后仍会被保存下来 并可在蛋白质生物合成过程中被表达为蛋白质 150 内含子 Intron 是真核生物细胞DNA中的间插序列 这些序列被转录在前体RNA中 经过剪接被去除 最终不存在于成熟RNA分子中 DNA与成熟RNA间的非对应区域 氨基酸的非编码区 间隔区 151 卵清蛋白DNAXcDNA 电子显微镜 7内含子8外显子 152 153 Pre mRNA 内含子被去除外显子相连 间隔基因 154 间隔基因的普遍性 a 在真核生物中 大多数的结构基因 tDNA rDNA mtDNA cpDNA 一些低等真核生物中 b 在原核生物中 少数结构基因是间隔基因 SV40T抗原基因 T4噬菌体胸腺嘧啶合成酶基因1018dNt内含子 155 tDNA也是间隔基因 156 23 108bp 23 108bp R loop 157 间隔基因概念的相对性 c 并非真核生物所有的结构基因均为间隔基因 不是间隔基因 b 外显子并非总是 表里如一 a 内含子并非总是 含而不露 酵母线粒体细胞色素氧化酶基因的产物是该基因前体mRNA进行拼接的反式作用因子 这种内含子成为mRNA成熟酶 人类尿激酶原基因ExonI不编码氨基酸序列 组蛋白基因家族 干扰素基因 酵母中多数基因 158 间隔基因的共同性质 a 间隔基因外显子在基因中的排列顺序和它在成熟mRNA产物中的排列顺序是相同的 b 间隔基因在所有组织中都具有相同的内含子成分 c 核基因的内含子通常在所有的可读框中都含有 因此一般没有编码功能 d 大多数内含子上发生突变不影响蛋白质的结构 但也有例外 有些内含子上的突变可通过抑制外显子的相互剪接阻止信使RNA的产生 159 splittinggene的形成假说 不等交换突变 内含子后生论F Crick 160 不等交换突变 Gilbert1978 Nature271 161 内含子在进化过程随机插入到非间隔基因的编码序列中 进而形成间隔基因 内含子后生论F Crick 162 一切生物最初均具有外显子和内含子 有利于遗传稳定与进化 内含子先存论W Gilbert 163 原核生物基因组小 无功能 的内含子成为快速复制的包袱进化过程中逐渐被丢失 164 外显子序列保守内含子序列多变 但外显子与内含子基因发生突变的频率相同 外显子序列承受选择压力 165 2 7 5跳跃基因 转座子 166 1914A EmersonCornelluniversity 1936Marcus M RhoadesIndianaUniversity 玉米糊粉层斑点 DottedDt 突变 1 基因转座现象的最初发现 167 1947BarbaraMcClintockCSH 玉米糊粉层花斑不稳定现象伴随的遗传事件 a 系列染色体遗传重组事件 b 在Ac Activator 因子存在时 CI ci 糊粉层出现斑点 染色体 BFBC 断裂融合桥循环 Breakage Fusion Bridge Cycle Ds Dissociation 解离因子 168 169 170 c 转座子是引起玉米糊粉层花斑不稳定现象的遗传因子 Ds受Ac控制 Ac Ac Ds Ds CI SH 171 2 7 5 2基因转座现象的再次发现与证实 在一个操纵子中 与操纵基因毗连的结构基因发生终止突变后 它除了影响该基因本身产物的翻译外 还影响其后结构基因多肽的翻译 并且具有极性梯度的特征 插入型极性突变的发现与机理 IpoZYA 172 173 174 2 7 5 3 DNA转座现象的一般遗传特点 a 不依赖供体位点与靶位点间序列的同源性 非同源重组过程 不依赖recA酶 转座插入的靶位点并非完全随机 热点在3kb区域内随机插入 175 DNA转座现象的一般遗传特点 c 某些转座因子 Tn3 对同类转座因子的插入具有排他性 免疫性 d 靶序列在转座因子两侧会形成正向重复 DR e 转座因子的切除与转座将产生复杂的遗传学效应 176 2 7 5 4转座因子的种类及机制原核生物的转座因子的种类插入序列 IS 转座因子A家族 TnA 复合型转座子转座噬菌体 复制型转座子 177 剪贴式转座因子 cut paste 反转录转座子 Retro transposon 类似反转录病毒 真核生物的转座因子的种类 178 2 7 5 4 1原核生物转座因子的种类及转座机制 179 a 插入序列 insertionsequenceIS GATCGTC GACGATC l7002000bp 含有与自身转座有关的基因 如转座酶基因等 IR是转座酶识别 结合 切割的位点 180 181 2 7 5 4 2真核生物的转座因子及转座机制 182 Ac Dssystem