分子生物学课件.ppt

1、分子生物学课件图 顺反子是通过互补实验而定义的，(上图为突变发生在相同基因无互补，下图为突变发生在不同基因)图中蓝条表示基因，红点表示突变位点。DNA中核苷酸序列的重要性核苷酸序列的重要性并不是因为它的结构，而在于它编码了组成相应多肽的氨基酸序列。DNA序列与相应蛋白质序列的关系被称为遗传密遗传密码码(Genetic code)。遗传密码以3 个核苷酸为单位阅读。每三个核苷酸序列成为一个密码子(Codon)。即每个密码子由代表一个氨基酸的3 个核苷酸组成。三、基因与三、基因与DNA（基因组为何如此之大基因组为何如此之大?）基因组：基因组：一个物种一个物种单倍体单倍体的染色体数的染色体数目目，即

2、该物种的基因组。，即该物种的基因组。基因组中基因组中DNA 的总量的总量是物种所特有的，是物种所特有的，称为称为C 值值(C-value)。C值的范围变化很大，从值的范围变化很大，从微生物微生物中的中的1011。课本课本p68图图2.13总结了进化中总结了进化中不同门类不同门类生物生物的的C值范围。值范围。四、四、DNA复性与重复序列复性与重复序列1.Cot曲线与曲线与Cot Cot：即初始浓度和反应时间乘积的函数。C为t 时间时单链DNA的浓度。单链DNA所占百分数百分数C/C0 是DNA浓度（C0）反应时间乘积（t）的函数Cot曲线：曲线：以C/C0 对C0t作图，得到如图1所示的曲线，称

3、为C0t曲线。图图1 不同种类原核生物不同种类原核生物Cot 曲线曲线Cot（摩尔x秒/升）例如，如果DNA 的C0值为12pg，那么一个大小为0.004pg的细菌基因组中每个序列有3000 个拷贝，但是在3pg 的真核基因组中每个序列只有4 个拷贝。因此同样以摩尔核苷酸每升摩尔核苷酸每升表示的DNA 绝对浓度(即C0)表明每个真核序列比细菌序列少3000/4=750倍。图图2 真核真核DNA复性动力学复性动力学常数表明三种组分。箭头指明每一组分的Cot1/2。（参照课本图2.30，P88）2重复重复(Repetitive)DNA 在每个基因组中不止一次出现的序列称为重复(Repetitive

4、)DNA，其在每个基因组中出现的拷贝数称为重复频率重复频率(Repetition frequency,f)。根据其重复频率，重复DNA 通常分为两大类型，与图3所示中间成分和快成分相对应。中等重复中等重复(Moderately repetitive)DNA占据中间复性部分，Cot值通常在10-2和非重复序列之间。小小 结结l组成真核基因组的序列可分为三类：非重复序列是独特的，中度重复序列是分散但并非已知的拷贝，高重复序列是短的前后串联重复序列。l每个基因组中各成分所占比率不同，但较大的基因组非重复序列部分较少。l复杂度复杂度描述了其中独特序列的长度，重复频率重复频率描述了每个序列重复的次数。m

5、RNA初级转录本的剪辑初级转录本的剪辑真核细胞真核细胞mRNA的的5及及3剪辑位点的保剪辑位点的保守序列守序列 mRNA前体的可变剪辑前体的可变剪辑与蛋白质异形体的形成与蛋白质异形体的形成真核基因并不一定都是割裂的，有些用原核基因中同样的方式与蛋白质产物直接对应。在酵母酵母中，大多数基因是连续基因。高等真核基因大多是割裂基因，并且内含内含子子比外显子长长，使基因比其编码区域长得多。大多数高等原核基因是割裂的，但是内含子在数量和大小上变化非常大。核基因的内含子一般在读码框上有终止密码子终止密码子，因而无编码功能。2.外显子序列保守，内含子序列多变外显子序列保守，内含子序列多变u一般而言，当两个基

6、因是相关的，它们外显子的关系比内含子的关系更紧密。在特殊情况下，两个基因的外显子外显子可能编码同一个蛋白质，但其内含子可能不同。u说明这两个基因可能起源于一个共同的祖先基因，拷贝间内含子差异积累，但因编码蛋白质功能的需要编码蛋白质功能的需要，其外显子区域是保守。3.割裂基因的进化模型割裂基因的进化模型4.割裂基因是如何进化而来的?现在割裂基因的原始形式是怎样的呢?目前有两种模型。u“内含子占先内含子占先(Introns early)”模型支持内含子总是基因的整体部分。认为基因起始于割裂的结构，没有内含子的基因是在进化过程中丢失丢失的。u“内含子滞后内含子滞后(Introns late)”模型模

7、型认为原始蛋白质编码单位由非割裂的DNA 序列组成，内含子是随后插入进去的。4.外显子捕获外显子捕获 外显子捕获外显子捕获(Exon trapping)技术：一种在遗传片段上迅速找到外显子迅速找到外显子的方法。该技术从一个携带强启动子，在两个外显子间仅有一个内含子的载体开始。用这种载体转染细胞时，其转录产生大量含有两个外显子序列的两个外显子序列的RNA。内含子上内含子上有一个限制性克隆位点，用来插入一段感兴趣区域的片段。如果这个片段不包括外显子，那么剪接模式不会改变，并且RNA 仅包含亲本载体一样的序列。小小 结结u所有类型的真核基因包括割裂基因。在酵母酵母和低等真核生物中割裂基因的比率很低，

8、在高等真核生物中很少有非割裂基因。u在所有类型的真核基因都含有内含子。割裂基因的结构在所有器官中都是一样的，外显子以DNA中同样的组织形式在RNA中连接起来，并且内含子通常没有编码功能。内含子从RNA 中剪切掉。大多数细胞器基因组细胞器基因组是具有不同序列的环状单链DNA分子(在线粒体中被称为mtDNA，叶绿体中ctDNA)。也有一些罕见的例外，通常在低等真核生物中，线粒体DNA是线状的。通常在一个细胞器中有几个拷贝的基因组。细胞中有多个细胞器，因此每个细胞中有很多细胞器基因组。大多数细胞器DNA是闭合环状闭合环状的。原核基因转录系统原核基因转录系统 真核基因转录系统真核基因转录系统从原核到真核生物其蛋白大小有所增加。细菌M.jannaschi 和大肠杆菌(E.coli)的平均蛋白长度是287到387个氨基酸，而酿酒酵母和秀丽隐线虫的蛋白质平均长度分别是484和442 个氨基酸。大蛋白(大于500 个氨基酸)在细菌中很少见，但是在真核生物占相当大的比例(约约1/3)。蛋白质长度的增加是由于额外区域增加的结果，典型的这种区域包括100300 个氨基酸个氨基酸。但是蛋白质大小的增加只增加基因组大小的很小一部分。