關于真核生物基因組第1頁，共56頁，2022年，5月20日，17點18分，星期五細胞核基因組（cytoblastgenome）細胞器基因組（organellegenome）第2頁，共56頁，2022年，5月20日，17點18分，星期五由染色體DNA組成：DNA+蛋白質=核小體線性雙鏈DNA分子染色體的數目，絕大多數真核生物體細胞都是二倍體基因表達與染色質結構相關（一）細胞核基因組第3頁，共56頁，2022年，5月20日，17點18分，星期五*M期——染色體形式大部分細胞周期——染色質(彌散狀)第4頁，共56頁，2022年，5月20日，17點18分，星期五

DNA染色質的電鏡圖像a、常染色質：密度較低，一部分基因能被表達b、異染色質：密度較高，不被表達(著絲粒、端粒)第5頁，共56頁，2022年，5月20日，17點18分，星期五DNA：約200bp

組蛋白：H1H2A，H2BH3H4核小體——染色體的基本結構多為第6頁，共56頁，2022年，5月20日，17點18分，星期五

串珠狀核小體結構第7頁，共56頁，2022年，5月20日，17點18分，星期五念珠樣結構不利于基因表達乙?；M蛋白有利于基因表達

核小體的細微結構影響基因表達第8頁，共56頁，2022年，5月20日，17點18分，星期五細胞核基因組的特征第9頁，共56頁，2022年，5月20日，17點18分，星期五真核生物基因組都是由大分子雙鏈線狀DNA構成。染色體通常成對出現（雙倍體）?！婧松锘蚪M的一般特征2.基因組非常龐大，結構非常復雜，有多個復制起始位點。第10頁，共56頁，2022年，5月20日，17點18分，星期五基因組中存在大量的重復序列以及非編碼序列。真核生物基因組內非編碼序列占90%以上，是與細菌、病毒的重要區(qū)別，在一定程度上也是生物進化的標尺。功能基因大多不連續(xù)，存在有內含子和外顯子；真核生物基因組中也存在一些可移動的DNA序列（轉座元件）。第11頁，共56頁，2022年，5月20日，17點18分，星期五單順反子結構多數的真核生物不存在操縱子結構，每一個基因都單獨構成一個轉錄單位，轉錄產生單順反子mRNA，及編碼一種蛋白質。這是原核生物基因的操縱子結構，轉錄產生多順反子mRNA，可編碼多種蛋白質。第12頁，共56頁，2022年，5月20日，17點18分，星期五原核生物的多順反子真核生物的單順反子非編碼序列核蛋白體結合位點起始密碼子終止密碼子編碼序列PPP53蛋白質PPPmG-53蛋白質AAA…第13頁，共56頁，2022年，5月20日，17點18分，星期五

真核生物結構基因的DNA序列由編碼序列和非編碼序列兩部分交替組成，編碼序列是不連續(xù)的，被非編碼序列分割開來，稱為斷裂基因。其包括外顯子和內含子。斷裂基因（splitgene）

第14頁，共56頁，2022年，5月20日，17點18分，星期五外顯子（exon）：編碼的DNA序列，即被表達的DNA區(qū)段內含子（intron）：非編碼的DNA序列Gilbert（1978年）提出內含子、外顯子概念第15頁，共56頁，2022年，5月20日，17點18分，星期五

5`GT——AG3`法則在每個外顯子和內含子的接頭區(qū)都是一段高度保守的共有序列，內含子的5`端是GT，3端是AG，這種接頭方式稱為GT-AG法則，普遍存在于真核生物中，是RNA剪接的識別信號，轉錄后的前體RAN中的內含子剪接位點。第16頁，共56頁，2022年，5月20日，17點18分，星期五斷裂基因存在的意義斷裂基因存在是生物進化的結果，是從復制水平而言，不同的外顯子可分別編碼不同的功能結構域，基因外顯子不同的組合產生新的編碼蛋白質，即是外顯子改組。如血紅蛋白和肌紅蛋白均由獨立的外顯子編碼結合血紅素的結構域。第17頁，共56頁，2022年，5月20日，17點18分，星期五真核生物的重復序列

重復序列：多拷貝的相同或近似序列的DNA片段真核生物基因組中通常存在大量的重復序列，可占整個基因組DNA的90%以上。按復性動力學方法可將這些重復序列分為高度重復序列，中度重復序列和低度重復序列（單拷貝序列）三大類。第18頁，共56頁，2022年，5月20日，17點18分，星期五（一）高度重復序列高度重復序列在基因組中重復頻率高，可達106次，因此復性速度很快。高度重復序列在基因組中所占比例隨種屬而異，一般在10～60%范圍內。人的高度重復序列約占整個基因組的20%左右。第19頁，共56頁，2022年，5月20日，17點18分，星期五是由兩個相同順序的互補拷貝在同一DNA雙鏈上反向排列而成。高度重復序列按其結構特點可分為兩種：

反向重復序列（invertedrepeats）第20頁，共56頁，2022年，5月20日，17點18分，星期五反向重復序列的兩種形式發(fā)卡結構第21頁，共56頁，2022年，5月20日，17點18分，星期五回文結構第22頁，共56頁，2022年，5月20日，17點18分，星期五衛(wèi)星DNA（satelliteDNA）衛(wèi)星DNA的重復單位一般由2～70bp組成，成串排列。衛(wèi)星DNA占基因組的比例隨種屬而異，在0.5～31%范圍內。第23頁，共56頁，2022年，5月20日，17點18分，星期五人類基因組中可分離出三類衛(wèi)星：大衛(wèi)星DNA（macrosatelliteDNA）：其重復單位為5~171bp，主要分布于染色體的著絲粒區(qū)。小衛(wèi)星DNA（minisatelliteDNA）：其重復單位為15~70bp，存在于常染色體。微衛(wèi)星DNA/短串聯(lián)重復序列（microsatelliteDNA/shorttandemrepeat,STR）：

其重復單位為2~5bp，存在于常染色體，常見于內含子中。第24頁，共56頁，2022年，5月20日，17點18分，星期五人類基因組DNA中平均每6～10kb就有一個STR位點。不同個體之間在一個同源STR位點的重復次數不同。由于重復單位及重復次數不同，使其在不同種族，不同人群之間的分布具有很大差異性，構成了STR遺傳多態(tài)性。DNA指紋第25頁，共56頁，2022年，5月20日，17點18分，星期五高度重復序列的功能參與復制水平的調節(jié)參與基因表達的調控參與轉位與進化有關與個體特征有關與染色體減數分裂時染色體配對有關第26頁，共56頁，2022年，5月20日，17點18分，星期五基因組中重復次數<105的重復順序,重復單位平均長度約300bp;復性速度快于單拷貝順序，慢于高度重復順序。多與單拷貝基因間隔排列。多為非編碼序列，如Alu序列也有編碼基因產物的，如rDNA、tDNA、組蛋白基因家族,一般往往以基因家族的形式存在。（二）中度重復序列第27頁，共56頁，2022年，5月20日，17點18分，星期五依據重復序列的長度分為：短散在核元件(shortinterspersednuclearelements,SINEs):平均長度300bp，如Alu家族長散在核元件(

longinterspersednuclearelements,LINEs):平均長度>1000bp，如KpnⅠ家族第28頁，共56頁，2022年，5月20日，17點18分，星期五

Alu家族是哺乳動物和人類基因組中含量最豐富的一種中度重復序列家族Alu家族每個成員長度約為300bp，典型的特征是內部有一個限制性內切酶AluⅠ位點（AG/CT），序列被分割成170bp和130bp的兩個片段，因而稱其為Alu序列或Alu家族。具有種特異性第29頁，共56頁，2022年，5月20日，17點18分，星期五正向重復序列170bp130bp+31bp130bp正向重復序列正向重復序列正向重復序列6-20bp6-20bp＞＞＞＞＞＞130bp由兩個約130bp的正向重復構成的二聚體；第二個單體中有一個31bp的插入序列，不同成員之間核苷酸順序相似但不相同；兩側為6-20bp的正向重復順序，不同成員的側翼重復順序各不相同；人類Alu序列特征：AluI第30頁，共56頁，2022年，5月20日，17點18分，星期五Alu家族的功能是多方面的，可能參與hnRNA的加工與成熟，也與遺傳重組及染色體不穩(wěn)定性有關。最近研究表明，Alu順序可能具有轉錄調節(jié)作用。第31頁，共56頁，2022年，5月20日，17點18分，星期五典型的長散在核元件（LINEs）是KpnⅠ重復序列家族，因在其序列中存在限制酶KpnⅠ的切點而得名。KpnⅠ家族的重復單位一般為6~7kb或更長，其兩側也各有一段正向重復序列，功能上與Alu家族相似。第32頁，共56頁，2022年，5月20日，17點18分，星期五（三）低度重復序列（單拷貝序列）單拷貝序列在基因組中只出現一次或少數幾次，因此復性速度很慢。單拷貝序列屬于結構基因，它儲存了巨大的遺傳信息，編碼各種功能不同的蛋白質。第33頁，共56頁，2022年，5月20日，17點18分，星期五真核生物基因組中的重復序列第34頁，共56頁，2022年，5月20日，17點18分，星期五多基因家族(multigenefamily)：指由某一祖先基因經過重復和變異所產生的一組基因。DNA序列具有較高的同源性（通常大于50%），并且其編碼產物具有相同或相似生理功能的一組結構基因。多基因家族和假基因第35頁，共56頁，2022年，5月20日，17點18分，星期五可分為二類：一類是基因簇，基因家族成員位置相對集中，成簇地分布在同一染色體上并同時進行轉錄。如組蛋白基因家族。chromosome7第36頁，共56頁，2022年，5月20日，17點18分，星期五另一類是基因家族成員分布在不同的染色體上，分別進行轉錄，且不同基因編碼的蛋白質在功能上相關，如珠蛋白基因家族。第37頁，共56頁，2022年，5月20日，17點18分，星期五假基因（pseudogene）：在多基因家族中，某些并不產生有功能的基因產物的成員假基因是由于在進化過程中，某些DNA片段發(fā)生了缺失、倒位或點突變，導致調控基因丟失；或無剪接加工信號；或編碼區(qū)出現終止信號；或編碼無功能或不完整的基因。

第38頁，共56頁，2022年，5月20日，17點18分，星期五根據假基因產生的機制分類：復制假基因：復制后基因發(fā)生序列變化而失去功能，這樣產生的假基因帶有內含子加工假基因：基因轉錄后加工成熟的RNA經逆轉錄生成互補DNA，后者在整合到基因組中稱為加工假基因第39頁，共56頁，2022年，5月20日，17點18分，星期五基因多態(tài)性（polymorphism）指基因組中某個基因在同種生物的不同個體中，同時和經常存在的兩種或兩種以上的變異型或基因型的現象第40頁，共56頁，2022年，5月20日，17點18分，星期五基因多態(tài)性的類型：

限制性片段長度多態(tài)性(RFLP)(restuictionfragmentlenghpolymorphism)

單核苷酸多態(tài)性(SNP)(singlenucleotidepolymorphism)第41頁，共56頁，2022年，5月20日，17點18分，星期五RFLP指用某個限制性核酸內切酶來酶解基因組的某段序列時，在同種的不同個體之間該段序列可能被酶解成長短不等的幾個DNA片段，這些序列在該種生物的群體中形成多態(tài)性。第42頁，共56頁，2022年，5月20日，17點18分，星期五限制性核酸內切酶RE是一類能識別和切割雙鏈DNA特定核苷酸序列的核酸水解酶。GGATCCCCTAGGGCCTAGGATCCG+BamHⅠrestrictionendonuclease,RE第43頁，共56頁，2022年，5月20日，17點18分，星期五第44頁，共56頁，2022年，5月20日，17點18分，星期五

RFLP的類型1.點的多態(tài)性表現為DNA鏈中發(fā)生單個堿基的突變，且突變導致一個原有酶切位點的丟失或形成一個新的酶切位點。Southern雜交即可診斷。2.序列多態(tài)性①由于DNA順序上發(fā)生突變如缺失、重復、插入所致。②由于高變區(qū)（highlyvariableregion）內串聯(lián)重復順序的拷貝數不同所產生的，其突出特征是限制性內切酶識別位點本身的堿基沒有發(fā)生改變，改變的只是它在基因組中的相對位置。第45頁，共56頁，2022年，5月20日，17點18分，星期五SNP是指單個核苷酸變異而形成的DNA分子多態(tài)性第46頁，共56頁，2022年，5月20日，17點18分，星期五第47頁，共56頁，2022年，5月20日，17點18分，星期五SNP所表現的多態(tài)性只涉及到單個堿基的變異，也就是通常說的基因的點突變，這種變異可由單個堿基的轉換或顛換所引起。轉換是指同型堿基之間替換顛換是指發(fā)生在嘌呤與嘧啶之間替換第48頁，共56頁，2022年，5月20日，17點18分，星期五

組成DNA的堿基雖然有4種，SNP理論上有四種等位形式，但實際上某一特定位點的SNP通常只有一種變異形式，即二等位多態(tài)。三等位和四等位多態(tài)很少見。人類基因組1SNP/kb，共約300萬SNP，是人群中個體差異最具代表性的DNA多態(tài)性第49頁，共56頁，2022年，5月20日，17點18分，星期五根據SNP在基因組中的位置分為編碼區(qū)SNP

非同義SNP（20-30%）

同義SNP（70-80%）基因周邊區(qū)SNP基因間SNP大多數SNP位點十分穩(wěn)定，被認為是一種能穩(wěn)定遺傳的早期突變第50頁，共56頁，2022年，5月20日，17點18分，星期五SNP的研究意義

SNP的應用范圍較微衛(wèi)星標記更加寬廣，經常被用于基因組作圖、法醫(yī)鑒定、親子鑒定、疾病的連鎖反應、群體遺傳學及生物學進化的研究，此外SNP在個體化醫(yī)學及保健中有著廣闊的應用前