生物第六章的学习教案

生物第六章的学习教案第1页/共48页第一节

原核生物基因组的结构特点E.coli2.4×109Da，42000Kb（1300微米），闭合环状，约编码2000个基因。类核（nucleoid）。支架

(scafford）100个DNA环组成，每个环长40Kb，13微米。每200bp就有一个负超螺旋（=0.05）,即基因组中含

5%的负超螺旋。超螺旋以两种状态存在：（1）自由状态的超螺旋，可在环内传递张力。（2）超螺旋受到束缚，不能传递张力。第2页/共48页第3页/共48页一．类核的结构第4页/共48页表10-1

E.coli含有的各种DNA结合蛋白蛋白结构功能含量/每细胞相当于其核蛋白基因HUα和β亚基，每个9KD使DNA压缩、类核凝聚，刺激复制，和1HF有关4万个二聚体H2BhupA.BH两个相同亚基，各28KD促使双链的互补、复性3万个二聚体H2A？IHFα：10.5KD；β：9.5KD有助于att位点配对重组？？himA.D.H1(H-NS)15KD亚基和DNA结合，与DNA拓扑结构有关1万？osZbglYpilGHLP117KD单体？2万？firAP3KD亚基？？鱼精蛋白(DNA结合蛋白)？

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二

重叠基因(overlappinggene)

莲人在绿杨津采一玉漱声歌新阙

采莲人在绿杨津，在绿杨津一阙新；一阙新歌声漱玉，歌声漱玉采莲人。第6页/共48页1977年Sanger首先发现重叠基因他对单链环状的噬菌体X174进行了测序。5386Nt11基因，3个转录单位，由3个启动子（pA,pB,pD）启动。X174含有的5386Nt最多能编码1795个氨基酸，若每个氨基酸的平均分子量为110，则总的蛋白质分子量为197,000Da，但实际蛋白质总分子量却为262,000D。将全部DNA顺序和蛋白质的氨基酸顺序进行比较，发现了重叠基因第7页/共48页第8页/共48页重复基因OverlappingGenes第9页/共48页三．质粒(plasmid)1．抗性质粒（Resistance（R）plasmids）:2.

致育因子（Fertility（F）plasmids）3.

Col质粒：有编码大肠杆菌素（colicins）基因。4.

降解质粒(degradativeplasmids)。这种质粒编码一种特殊蛋白，可使宿主菌代谢特殊的分子，如甲苯或水杨酸。5.

侵入性质粒(virulenceplasmids)。这些质。如Ti

质粒，此是在根癌农杆菌(Agrobacterium

tumefaciens)中发现的

第10页/共48页第11页/共48页第二节

真核基因组的复杂性

分子量约为3×1012道尔顿长度为2×106Kb，形态为线状，约编码10万个以下的基因。人类细胞在二倍体的核中DNA长约30亿个碱基对估计编码3万个基因，每条染色体含碱基8千万至3亿不等。现已有5千个基因被编目，1900个基因已进行了染色体定位，600个已被克隆分离出来。若将一个细胞中每条染色体的DNA首尾彼此相接，全长约200cm。第12页/共48页RenatoDulbecco于1986年首先提出了“人类基因组计划”，原计划约10-15年完成，耗资30亿美元，其宏伟的程度堪与Manhatto原子弹计划和Appolo登月计划相提并论。

1990年开始实施1999

破译出人类第22号染色体的遗传密码。2000

完成了人类第21号染色体的测序。预计从原定的2003年6月提前到2001年6月完成。2000年6月26日美，英,日，德，法，中六国共同宣布人类基因组工作草图绘制成功。第13页/共48页2000年3月塞莱拉公司宣布完成了果蝇的基因组测序。12月14日英美等国科学家宣布绘出拟南芥基因组的完整图谱。这是人类首次全部破译一种植物的基因序列。2001年:1、2月，HGP和美国塞莱拉（Sequencing）公司将各自测定的人类基因组工作框架图分别发表在Nature和Science上，这表明人类基因组计划（HGP）进入了一个展新的阶段。第14页/共48页2000,4,5:以杨焕明为首的中国科学家在Science发表了水稻全基因组框架序列图。基因总数：46022~55615，约为人类的2倍；其中10000个基因的功能已确定；水稻的“垃圾”序列多位于基因外，人类的“垃圾”序列多位于基因内；水稻的基因平均长度为4500bp,人类基因平均长度为72000bp,拟南芥约有25000个基因，80%在水稻中都存在，二者之间有关信号传导的基因差别最大第15页/共48页第16页/共48页第三节

单一顺序和重复顺序一.单一顺序(Uniquesequence)二.重复顺序短片段的重复顺序可分为三种类型：（1）正向重复(directrepeats)又叫顺向重复；（2）反向重复(invertedrepeats)；（3）回文顺序

(Palindromicsequence)5‘GTGAGCTCAC3’3’CACTCGAGTG5’

第17页/共48页画上荷花和尚画书临汉字翰林书第18页/共48页三.

轻度重复顺序和中度重复顺序轻度重复顺序在基因组中含有2-10拷贝，酵母tRNA基因、人和小鼠的珠蛋白基因等。中度重复顺序长约300bp

基因组中约有10-几千个拷贝的顺序如rRNA和tRNA基因

tRNA基因一般都分布于基因组中，而rRNA常集中分布于核仁形成区。

第19页/共48页第20页/共48页第21页/共48页第22页/共48页第23页/共48页四

Alu家族

长约300bp；Alu顺序也称为短的分散因子（shortinterspersedelements,SINEs）。由RNA多聚酶III转录的。在基因组中30万个拷贝；在170bp处有一AluI的酶切位点；由两个130bp的串联重复顺序组成；在二聚体的右半部有31bp插入序列，此插入顺序来自7SLRNA。

Alu顺序有何应用价值？

第24页/共48页AluI30bpAlu序列第25页/共48页五.高度重复顺序

卫星DNA(satelliteDNA)

隐蔽卫星DNA(crypticsatellite)

自私DNA（selfishDNA）伊甸园DNA(GardenofEdenDNA）小卫星(minisatellite)

重复序列可变数（variablenumbertandemrepeatVNTRs）

DNA指纹（DNAfingerprints）第26页/共48页人类VNTRs的第一个探针

1985年由AlecJeffries制备在肌红蛋白基因的第一个内含子中分离出132bp的重复顺序内含4个长33bp的重复单位内有13bp为核心顺序（GGAGGTGGGCAGG）第27页/共48页第28页/共48页L1家族

长6500bp左右称为长的分散因子（longinterspersedelements,LINEs）在基因组中约6万个拷贝由RNA多聚酶II转录的。属于一种转座因子第29页/共48页第30页/共48页第31页/共48页基因簇（genecluster）基因家族（genefamily）假基因（pseudogene）加工假基因（processedpseudogenes）。有以下的特点：⑴缺少正常的内含子；⑵3’末端有多聚腺苷酸；⑶5’端的结构和mRNA的5’端十分相似；⑷两侧有顺向重复顺序的存在。

对以上特点作何推论？因此人们推测它似乎和mRNA一样经过了转录后加工，因此也称其为加工假基因；第32页/共48页第四节

C－值矛盾C值矛盾(C-valueparadox)

可能产生的原因是什麽？第33页/共48页第34页/共48页第五节

断裂基因

间隔顺序

(spacer)

间插顺序(interveningsequence)

内含子(intron)等第35页/共48页一

内含子的发现1977[美]Sharp&Roberts

同时发现了断裂基因(splitgene)[法]Chambon失机鸡的输卵管分泌卵清蛋白、卵粘蛋白和伴清蛋白，而其红细胞（鸟类的红细胞上有核的）只合成血红蛋白，那么两种组织之间DNA有什么不同呢？

southern杂交

Berget，Sharp小组和Roberts小组用R环法第36页/共48页第37页/共48页第38页/共48页DNA和mRNA之间形成特殊的RNA-DNA异源双链分子结构断裂基因SplitGenes第39页/共48页第40页/共48页二.内含子的结构特点

(一)内含子和外显子的分布

(二)内含子的相对性第41页/共48页经过删除和连接，除去无关的DNA间序（即内含子），便形成了成熟的mRNA分子断裂基因SplitGenes第42页/共48页三.内含子的生物学意义有的内含子可编码内切酶。成熟酶