第3章真核生物基因组
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第三章生物体中究竟有多少基因?与原核基因组(Genome)相比,真核基因组有一些不同的特点。
一个基因的完整性可以被打断,会有多个相同的重复序列,并且有大量的DNA并不编码蛋白。
由于核与胞质的分离,真核中基因的表达也必然和原核生物不同。
但是“真核基因组”并没有明确的界限,其必要条件是基因组大部分位于核内。
核DNA的数量变化很大,它所形成的染色体数量各不相同,序列类型也有很大区别,而细胞器含有相对较少的基因组,其大小也表现出广泛差异。
在分析真核基因组,特别是高等真核生物基因组的主要困难是编码区只代表总DNA 的很小一部分。
由于基因可能是割裂的,其大部分可能并非与编码的蛋白质相关。
基因之间也可能存在很长的DNA。
因此我们不可能从基因组总大小上推测出基因的大小。
可以通过鉴定拥有开放读框的区域直接推知基因组的编码潜力。
但是割裂基因可能含有很多分离的开放读框,从而混淆大规模基因组作图。
由于我们不知道蛋白产物的功能,或者没有确实证据说明它们表达,这种方法仅局限于确定基因组的潜力(但也有假设认为保守的开放读框会被表达,见第二章)。
另一种确认基因数量的途径是通过它们表达的蛋白或者mRNA。
这对处理已知条件下表达的基因非常可靠。
可了解在特定组织或者细胞中有多少基因表达,在相关表达水平上存在哪些差别,并且在一个细胞中表达的基因有多少与其它细胞不同,或者有多少也在其他细胞表达。
关于细胞类型,我们可能会问一个特定基因是否是必要的,当该基因突变时会发生什么情况呢?如果这种突变是致死的,或者生物表现出可见的缺陷,我们可能推测这个基因是必须的,或者至少表现出选择优势。
但有些基因的缺失对表型没有明显的影响,这些基因真是不需要的吗?在其他情况下或者经过长期的进化,它们的缺失意味着选择的劣势吗?3.1 基因组为何如此之大?基因组中DNA的总量是物种所特有的,称为C值(C-value)。
C值的范围变化很大,从微生物中的<106到一些植物和两栖类的>1011。
第三章基因与基因组第一节基因概念的历史演变第二节DNA与基因第三节真核生物的割裂基因第四节基因大小第五节重叠基因第六节真核生物的基因组第七节真核生物DNA序列组织第八节细胞器基因组第九节基因鉴定第十节人类基因组计划第三章基因与基因组1 基因(gene)的概念基因是遗传的功能单位,DNA分子中不同排列顺序的DNA片段构成特定的功能单位;含有合成有功能的蛋白质多肽链或RNA所必需的全部核苷酸序列。
广义地说,基因是有功能的DNA片段。
第一节基因概念的历史演变2 基因概念的历史演变:(1)Mendel提出基因的存在(2)Morgan证实基因在染色体上(3)“一个基因一个酶”修正为“一个基因一个多肽链”“基因”一词的创立: 1909年,丹麦遗传学家约翰逊“基因”(gene)。
Gregor MendelThomas Hunt Morgan3 基因概念的理论基础3.1 一个基因一个酶1941年G W Beadle 和E L Tatum研究证实红色链孢霉各种突变体的异常代谢是一种酶的缺陷,产生这种酶缺陷的原因是单个基因的突变。
3.2 一个基因一条多肽链本世纪50年代,Yanofsky有些蛋白质不只由一种肽链组成,如血红蛋白和胰岛素,不同肽链由不同基因编码,因而又提出了“一个基因一条多肽链”的假设。
3.3 基因的化学本质是DNA(有时是RNA)1944年,O T Avery 证实了DNA是遗传物质。
有些病毒只含有RNA。
1953年沃森和克里克建立DNA分子的双螺旋结构模型。
3.4 基因顺反子(Cistron)的概念1955年,美国本兹尔(Benzer)提出顺反子的概念:是指编码一个蛋白质的全部组成所需信息的最短片段,即一个基因。
基因仅是一个功能单位,基因内部的碱基对才是重组单位和突变单位。
一对同源染色体上两突变(a和b)在同一染色体上时,称为顺式构型,在两个染色体上时,为反式构型;顺反互补测验(cis-trans test):比较顺式和反式构型个体的表型来判断两个突变是否发生在一个基因(顺反子)内的测验。
第三章从核酸到基因组一、选择单选:1、核酸分子中最不可能有的碱基对是A. A-GB. A-TC. A-UD. C-GE. G-U2、染色体所含的碱性成分是A.DNAB.RNAC.组蛋白D.非组蛋白E.DNA和RNA3、在生理条件下带正电荷的成分是A.DNAB.RNAC.组蛋白D.非组蛋白E.DNA和组蛋白4、细胞质内不存在A.转移RNAB.信使RNAC.核糖体RNAD.核酶E.核小RNA5、关于mRNA的描述,哪项是错误的?A.原核生物mRNA多为单顺反子mRNAB.原核生物mRNA的5'端有非翻译区C.真核生物mRNA的3'端有非翻译区D.真核生物mRNA的5'端核苷酸含稀有碱基E.真核生物mRNA的3'端poly(A)尾长度与其寿命有关6、细胞内含量最多的RNA是A.核酶B.mRNAC.rRNAD.snRNAE.tRNA7、通常所说的基因表达产物不包括A.mRNAB.rRNAC.蛋白质D.tRNAE.核酶8、所有基因都不含有的元件是A.非编码序列B.复制起点C.加尾信号D.内含子E.增强子9、真核生物基因组是指A.一个细胞内的全部基因B.一个细胞内的全部DNAC.一个细胞内的全部染色体D.一个细胞内的全部染色体DNAE.一个细胞内的全部染色体组DNA10、与 pCAGCT互补的 DNA序列是A. pAGCTGB. pGTCGAC. pGUCGAD. pAGCUGE.pAGCUG11、tRNA 的结构特点不包括A. 含甲基化核苷酸B. 5' 末端具有特殊的帽子结构C. 三叶草形的二级结构D. 有局部的双链结构E. 含有二氢尿嘧啶环12、核酸分子内部储存传递遗传信息的关键部分是A.磷酸戊酸B.核苷C.碱基序列D.戊糖磷酸骨架E.磷酸二酯键13、组成核小体的是A.RNA和组蛋白B.RNA和酸性蛋白C.DNA 和组蛋白D.DNA和酸性蛋白E.tRNA和组蛋白14、有关 mRNA 的正确解释是A. 大多数真核生物的 mRNA 都有 5' 末端的多聚腺苷酸结构B. 所有生物的 mRNA 分子中都有较多的稀有碱基C. 原核生物 mRNA 的 3' 末端是 7- 甲基鸟嘌呤D. 大多数真核生物 mRNA 5' 端为 m7Gppp 结构E. 原核生物帽子结构是 7- 甲基腺嘌呤15、下列哪项描述是正确的?A. 人的基因组中的基因是重叠排列的B. 人的不同的组织细胞中的基因组都有差别C. 人的基因组远大于原核生物基因组,非编码区远大于编码区D. 人的基因组远大于原核生物基因组,但不存在非编码区E. 各种生物的基因组大小一致但序列不同多选:1、关于核酸结构,以下哪些描述是正确的?A.3',5'-磷酸二酯键是连接核苷酸的惟一化学键B.DNA的二级结构即右手双螺旋结构C.RNA不能形成双螺旋D.Z-DNA结构可能与基因表达的调控或基因重组有关E.DNA分子中主要的碱基对是A-T和C-G2、关于RNA的茎环结构,以下正确叙述是A.形成于链内存在互补序列的RNAB.形成于链内存在重复序列的RNAC.其形成与A-U含量有关,因为氢键越少,形成碱基对所消耗的能量越少D.仅当相应序列所有碱基均配对时才会形成E.存在G-U配对3、关于超螺旋A.真核生物线粒体和某些病毒、细菌等的DNA都以超螺旋形式存在B.双股DNA正超螺旋为左手超螺旋C.细胞内的DNA通常处于负超螺旋状态D.真核生物细胞核线性DNA不存在超螺旋结构E.DNA解链时形成负超螺旋状态4、形成核小体的组蛋白包括A.H1B.H2AC.H2BD.H3E.H45、以下哪项对真核mRNA的描述是不正确的?A.种类多B.寿命短C.含量稳定D.分子大小不均一B. E.所有真核mRNA具有相同的3'端6、tRNA在蛋白质合成过程中所起的作用是A.负责转运氨基酸B.解读mRNA遗传密码C.作为逆转录病毒的引物D.参与RNA的转录后加工E.参与端粒合成7、tRNA的特点是A.是单链小分子B.含有较多的修饰碱基C.5'端核苷酸往往是pG。
基因组的特点真核生物基因组的特点:1.基因组较大。
真核生物的基因组由多条线形的染色体构成,每条染色体有一个线形的DNA分子,每个DNA分子有多个复制起点;2.不存在操纵子结构。
真核生物的同一个基因簇的基因,不会像原核生物的操纵子结构那样,转录到同一个mRNA上;3.存在大量的重复序列。
真核生物的基因组里存在大量重复序列,通过其重复程度可将其分成高度重复序列、中度重复序列、低度重复序列和单一序列;4.有断裂基因。
大多数真核生物为蛋白质编码的基因都含有“居间序列”,即不为多肽编码,其转录产物在mRNA前体的加工过程中被切除的成分;5.真核生物基因转录产物为单顺反子;6.功能相关基因构成各种基因家族。
原核生物基因组的特点:1.基因组较小,通常只有一个环形或线形的DNA分子;2.通常只有一个DNA复制起点;3.非编码区主要是调控序列;4.存在可移动的DNA序列;5.基因密度非常高,基因组中编码区大于非编码区;6.结构基因没有内含子,多为单拷贝,结构基因无重叠现象;7.重复序列很少,重复片段为转座子;8.有编码同工酶的等基因;9.基因组的大部分序列是用来编码蛋白质的,基因之间的间隔序列很短;10.功能相关的序列常串连在一起,由共同的调控元件调控,并转录成同一mRNA分子,可指导多种蛋白质的合成,这种结构称操纵子。
病毒基因组的特点:1.不同病毒基因组大小相差较大;2.不同病毒基因组可以是不同结构的核酸;3.除逆转录病毒外,通常为单倍体基因组;4.有的病毒基因组是连续的,有的病毒基因组分节段;5.有的基因有内含子;6.病毒基因组大部分为编码序列;7.基因重叠,即同一段DNA片段能够编码两种或两种以上的蛋白质分子,这种现象在其他生物细胞中仅见于线粒体和质粒DNA。
简述真核基因组的特点
1. 包含多个线性或环形染色体:真核生物的基因组由多个线性或环形染色体组成,每个染色体都包含一些基因序列。
2. 多态性:由于基因组中的染色体数量和长度在物种之间不同,所以基因组的大小和结构也会有很大的差异。
3. 含有非编码DNA:真核基因组中的非编码DNA占据较大比例,其中包括起调控作用的微小RNA和长链非编码RNA等。
4. 转录后修饰:真核生物的核糖体需要在转录后修饰RNA分子才能参与蛋白质的合成。
这样的修饰包括剪切、剪接、降解等过程。
5. 含有不连续基因:真核基因组中的基因序列通常不是连续的,而是由多个内含子和外显子组成,其中外显子的序列会被翻译成蛋白质序列。
6. 具有单倍性:真核细胞中的每个染色体都是来自配子的一个单倍体,在合子中形成双倍体。
这种单倍性也是真核基因组的一个重要特点。
真核生物细胞核基因组的特点
真核生物细胞核基因组与原核生物基因组相比,具有以下主要特点:
1.基因组大小更大
真核生物细胞核基因组的大小通常在几百万到几十亿碱基对之间,大大超过原核生物。
这是由于真核基因组包含大量的非编码DNA序列。
2.线性分子结构
真核生物的DNA分子以线性形式存在于细胞核内,而不是环状结构。
3.含有间隔子
真核基因的编码序列常常被非编码的内含子序列所间隔,需要剪切才能形成成熟mRNA。
而原核基因一般不含内含子。
4.基因组分为多条染色体
真核基因组通常由多条线性染色体DNA分子组成,每条染色体携带成百上千个基因。
5.含有大量重复序列
真核基因组中存在大量的高度重复和中度重复的非编码DNA序列。
6.基因表达受精细调控
真核生物基因的转录和翻译过程受多种调控机制的复杂调节,如染色质重塑、转录因子等。
7.存在序列可移动性
真核基因组中存在转座子和反转录病毒等可移动的DNA序列元件。
8.基因组进化较缓慢
由于真核生物有性生殖,其基因组进化速率较原核生物慢。
总的来说,真核生物细胞核基因组不仅规模大、结构复杂,而且基因表达和进化模式也与原核生物有所不同,反映了真核生物更高级的遗传调控水平。
真核细胞器基因组概述真核生物细胞器基因组概述中文摘要真核生物的基因组分为细胞核基因组和细胞器基因组。
细胞核基因组,占绝大多数的基因都由核基因组控制;细胞器基因组,与该细胞器功能相关的少数基因由该细胞器自身控制。
它们的基因结构、转录和翻译不一样,核基因组是真核的系统,细胞器基因组类似原核生物的系统。
核基因组占控制地位,它调控细胞器基因组,但后者也可以调节核基因组基因的表达。
本文主要对真核生物细胞器基因组进行描述。
关键字:真核生物基因组细胞器基因组Overview of eukaryotic organelle genomesAbstractEukaryotic genome into the nucleus genome and organelle genomes. Nuclear genome,the majority of genes controlled by the nuclear genome; organelle genomes, cells,functions associated with the small number of genes controlled by the organelle itself.Their gene structure, transcription and translation is not the same, eukaryotic nucleargenome is a system, organelle genomes like prokaryotes system. Total control of thenuclear genome position, which regulate organelle genome, but the latter can also adjustthe nuclear genome gene expression. In this paper, the genome of eukaryotic organellesare described.Keywords:Eukaryotes genomes organelle genomes前言基因组,Genome,一般的定义是单倍体细胞中的全套染色体为一个基因组,或是单倍体细胞中的全部基因为一个基因组。
分子生物学笔记完全版第三、四章--------------------------------------------------------------------------------作者: tonyloveyou 收录日期: 2006-07-13 发布日期: 2006-07-13第三章基因表达的调控基因表达:DNA→mRNA→蛋白质的遗传信息传递过程基因表达的调控第一节基因的活化基因的“开关”-染色质的活化一、活性染色质的结构间期核染色质:异染色质(heterochromatin),高度压缩(不转录);常染色质(euchromatin),较为松散,常染色质中约10%为活性染色质(更开放疏松)。
活性染色质→←非活性染色质二、活性染色质的结构特点(一)DNaseI敏感性转录活性(或有潜在转录活性)的染色质对DNase I更敏感.DNase I超敏感位点(DNase I HyperSensitive Sites,DHSS)(二)组蛋白H3的CyS110上巯基暴露,三、活性染色质结构的形成(一)、核小体位相(Phased positioning)1.核小体的旋转定位(rotational positioning)指核小体核心与DNA双螺旋在空间结构中的相互关系,主要包括DNA双螺旋的大沟是面向还是背向核心结构.‘2.核小体的平移定位(translational positioning)指核小体与特定DNA序列的结合位置和方式,特别是转录活性相关的DNA调控元件(启动子、增强子等)序列与核小体的相互位置关系。
(二)、组蛋白修饰1.H1组蛋白磷酸化促进染色体包装,影响转录活性,2.核心组蛋白修饰乙酰化:常发生在组蛋白的Lys,一般活性染色质是高度乙酰化的。
(三)HMG蛋白结合HMG(high mobility group)蛋白—高迁移率蛋白, 如HMG14/HMG17.与核小体核心颗粒结合,有利转录。