分子生物学讲义.doc

第一章基因的结构
第一节基因和基因组
一、基因(gene)
是合成一种功能蛋白或RNA分子所必须的全部DNA序列.
一个典型的真核基因包括
①编码序列—外显子(exon)
②插入外显子之间的非编码序列—内合子(intron)
③5'-端和3'-端非翻译区(UTR)
④调控序列(可位于上述三种序列中)
绝大多数真核基因是断裂基因(split-gene),外显子不连续。
二、基因组(genome)
一特定生物体的整套(单倍体)遗传物质的总和,
基因组的大小用全部DNA的碱基对总数表示。
人基因组3X1 09(30亿bp),共编码约10万个基因。
每种真核生物的单倍体基因组中的全部DNA量称为C值,与进化的复杂性并不一致(C-Value Paradox)。
人类基因组计划(human genome project, HGP)
基因组学(genomics),结构基因组学(structural genomics)和功能基因组学(functional genomics)。
蛋白质组(proteome)和蛋白质组学(proteomics)
第二节真核生物基因组
一、真核生物基因组的特点: ,
①真核基因组DNA在细胞核内处于以核小体为基本单位的染色体结构中.
②真核基因组中,编码序列只占整个基因组的很小部分(2—3%),
二、真核基因组中DNA序列的分类·
(一)高度重复序列(重复次数>lO5)
卫星DNA(Satellite DNA)
(二)中度重复序列

①重复单位序列相似,但不完全一样,
②散在分布于基因组中.
③序列的长度和拷贝数非常不均一,
④中度重复序列一般具有种属特异性,可作为DNA标记.
⑤中度重复序列可能是转座元件(返座子),

①长散在重复序列(long interspersed repeated segments.) LINES
②短散在重复序列(Short interspersed repeated segments) SINES
SINES:长度<500bp,拷贝数>
LINEs:长度>1000bp(可达7Kb),拷贝数104-105,如人LINEl
(三)单拷贝序列(Unique Sequence)
包括大多数编码蛋白质的结构基因和基因间间隔序列,
三、基因家族(gene family)

祖先基因(ancestral gene)经重复(duplication)和突变产生。
基因家族的特点:
①基因家族的成员可以串联排列在一起,形成基因簇(gene cluster)或串联重复基因(tandemly repeated genes),如rRNA、tRNA和组蛋白的基因;
②有些基因家族的成员也可位于不同的染色体上,如珠蛋白基因;
③有些成员不产生有功能的基因产物,这种基因称为假基因(Pseudogene).
Ψa1表示与a1相似的假基因.
假基因分类。加工过的假基因(processed pseudogene)。
典型的基因家族

单倍体人基因组中1300个tRNA基因,tRNA基因簇.

>(重复单元28S、18S、-rRNA)

30-:7q32-q36
组蛋白基因簇(重复单位:H1,H
2A,H2B,H3、H4)
特点:无intron,Poly(A)- RNA.

α类:16p13,基因簇(24Kb):5’—ζ—Ψζ—Ψα1—α2—α1—3’
β类:11p15,基因簇(60Kb):5’—ζ—Gr—Ar—Ψβ—δ—β—3’
四、超基因家族(Supergene family ,Superfamily)
由基因家族和单基因组成的大基因家族,结构上有程度不等的同源性,但功能不同.
五、人类基因组中的重复序列标记
1、A1u序列
单倍体人基因组50万-100万拷贝,平均每隔3-6Kb就有一个Alu序列,
人A1u序列长300bp:
2X130bp重复序列;
+31bp间隔序列(中间);
两侧7-21bp正向重复(direct repeats),返座子?
Alu序列广泛散布于人基因组,约90%巳克隆的人基因合有Alu序列
Alu序列标志。
2、可变数串联重复· , ·
Variable number tamdem repeat, VNTR.
又称