【正文】 有一部分在 染色體的臂 上。衛(wèi)星 DNA一般不轉(zhuǎn)錄，是異染色質(zhì)的組成成分，可能與染色體的穩(wěn)定有關(guān)，詳細的功能未知。 第 2章 染色質(zhì)、染色體、基因和基因組 DNA指紋技術(shù)（親子鑒定） 可以用來鑒定人類之間親源關(guān)系的 DNA指紋技術(shù)（親子鑒定）就是利用的小衛(wèi)星 DNA的重復序列。 因為一些衛(wèi)星 DNA序列的排列中拷貝數(shù)是高度可變的，在不同的個體中差異極大，表現(xiàn)出基因的多態(tài)性。 通過酶切、 Southern雜交，可以確定幾個不同的衛(wèi)星 DNA排列組中 DNA的精確長度，從而鑒別一個個體。 第 2章 染色質(zhì)、染色體、基因和基因組 （二）組蛋白 細胞內(nèi)染色體上的組蛋白含量非常豐富，和 DNA等量，比例是 1： 1。 組蛋白共有 5類或 5個家族，其中 H2A、 H2B、 H3 和 H4各 2個分子組成核心核小體； H1位于 DNA分子的外面，起著“封口”的作用。 組蛋白帶有大量的正電荷，序列中 20%到 30%由堿性氨基酸組成，這樣可以和 DNA分子表面的負電荷結(jié)合，對于穩(wěn)定 DNA分子起重要作用。 第 2章 染色質(zhì)、染色體、基因和基因組 染色體中的主要組蛋白性質(zhì)比較 第 2章 染色質(zhì)、染色體、基因和基因組 同一類的組蛋白在不同的物種中非常保守，無組織特異性，例如植物和動物之間的組蛋白差異很小。這說明組蛋白對于染色體結(jié)構(gòu)的重要性。 第 2章 染色質(zhì)、染色體、基因和基因組 組蛋白 H1在某些性質(zhì)方面與其他的組蛋白有所不同。 分子量較大 ，在不同的物種之間的 差異 較其他的組蛋白要大，比其他的組蛋白容易失活。在含量方面 H1是其他幾類組蛋白含量的一半左右。這些說明 H1在染色體中具有特殊的獨特的功能。 第 2章 染色質(zhì)、染色體、基因和基因組 有一些物種中（鳥類、魚類和兩棲類紅細胞）沒有 H1而有另外一種組蛋白，叫做 H5，與染色質(zhì)緊密結(jié)合，與不進行轉(zhuǎn)錄的 DNA相連。 第 2章 染色質(zhì)、染色體、基因和基因組 組蛋白上的一些特定的氨基酸能夠進行一些 化學修飾 ，例如 磷酸化 （絲氨酸的羥基和組氨酸）、 乙?；?（賴氨酸的的自由氨基）、 甲基化 （賴氨酸的的自由氨基和精氨酸、組氨酸等）等。 第 2章 染色質(zhì)、染色體、基因和基因組 組蛋白的修飾 第 2章 染色質(zhì)、染色體、基因和基因組 組蛋白 化學修飾的結(jié)果 就是降低了組蛋白的正電荷數(shù)，與組蛋白的功能改變有關(guān)。各種組蛋白發(fā)生化學修飾的時間不一致，而且發(fā)生在細胞周期的某一階段中，可能與細胞分裂、染色質(zhì)的濃縮等有關(guān)。 第 2章 染色質(zhì)、染色體、基因和基因組 DNA一般情況下與組蛋白組成的核小體結(jié)合，如果組蛋白發(fā)生修飾而導致電荷減少，則 DNA與核小體的結(jié)合力就會減弱， DNA就會從核小體上釋放出來，從而開啟基因的轉(zhuǎn)錄復制等過程。 因此組蛋白的修飾與基因的表達有關(guān) 第 2章 染色質(zhì)、染色體、基因和基因組 （三）非組蛋白 染色體上還含有一些非組蛋白蛋白質(zhì)，含有酸性氨基酸較多，帶負電荷，故又稱為 酸性蛋白質(zhì) ， 非組蛋白占總蛋白量的 60%70%，大約有 20100種之多，分子量在 15000 到 180000 之間。 非組蛋白的含量很少，每一種僅有 1萬個分子左右，而每一種組蛋白具有 6000 萬個分子。 第 2章 染色質(zhì)、染色體、基因和基因組 非組蛋白具有 組織特異性 和 種屬特異性 ，而且含量隨著外界環(huán)境改變而變化。其中包括 酶 （如 RNA聚合酶）以及與 結(jié)構(gòu)蛋白 如細胞分裂有關(guān)的收縮蛋白、骨架蛋白、核孔復合物以及肌動蛋白、肌球蛋白、微管蛋白、原肌蛋白等。 第 2章 染色質(zhì)、染色體、基因和基因組 非組蛋白與 DNA的結(jié)合方式與組蛋白不同，它可以從 DNA的大小溝中識別出特定的堿基序列與之結(jié)合，故這些非組蛋白又被稱為序列特異性 DNA結(jié)合蛋白。 第 2章 染色質(zhì)、染色體、基因和基因組 非組蛋白的功能可能是 （ 1）參與染色體的構(gòu)建 （ 2）啟動基因的復制 （ 3）調(diào)節(jié)基因的轉(zhuǎn)錄等。 第 2章 染色質(zhì)、染色體、基因和基因組 非組蛋白中的氨基酸可以進行 磷酸化 ，且磷酸化的程度也非常高。大約平均每 100個氨基酸中就有幾個磷酸化位點。磷酸化可能與基因表達調(diào)控有關(guān)。 第 2章 染色質(zhì)、染色體、基因和基因組 染色體上的 RNA有一些人認為是 DNA轉(zhuǎn)錄后所形成的 mRNA，也有人認為有一些 RNA結(jié)合在組蛋白上面，對基因的轉(zhuǎn)錄表達有調(diào)節(jié)作用。 （四） RNA 第 2章 染色質(zhì)、染色體、基因和基因組 （五）酶 其實在染色體上發(fā)現(xiàn)的酶并不是染色體的組成成分，而是那些以染色體為底物的酶。如 DNA聚合酶、 RNA聚合酶以及對 DNA進行修復、修飾的酶等等，在分離染色體時被一同提取出來了。 第 2章 染色質(zhì)、染色體、基因和基因組 三、染色質(zhì)和染色體的功能 染色質(zhì)是遺傳物質(zhì)的載體，儲存重要的遺傳信息。生物的遺傳信息從 DNA流向 RNA，再流向蛋白質(zhì)，這就是中心法則。 第 2章 染色質(zhì)、染色體、基因和基因組 如果染色體發(fā)生突變，則細胞的生物學功能會受到影響，甚至死亡。 染色體的改變 數(shù)目變化 結(jié)構(gòu)改變 包括染色體發(fā)生片段重排和重組，有缺失、重復、倒位和易位等四種。 整數(shù)倍變化：整套染色體數(shù)目發(fā)生改變，增加或減少 非整數(shù)倍變化：增加或減少一條或幾條染色體 第 2章 染色質(zhì)、染色體、基因和基因組 染色體數(shù)目的變化舉例 第 2章 染色質(zhì)、染色體、基因和基因組 人的 Down氏綜合癥是 21號染色體三體所致。 Edward綜合癥是 18號染色體三體。 Patau綜合癥是 13號染色體三體。 第 2章 染色質(zhì)、染色體、基因和基因組 一些性染色體的非整數(shù)倍變化 單體 X （特納氏綜合癥） 三體 X（ XXX綜合癥） 多體 X和 Y 二體 Y （超雄綜合癥）：身材高，有暴力和反社會傾向？ 許多突變導致胎兒死亡，表現(xiàn)為流產(chǎn)，所以無法存活。 第 2章 染色質(zhì)、染色體、基因和基因組 Turner syndrome (XO) 第 2章 染色質(zhì)、染色體、基因和基因組 一、基因的生物學定義 二、基因的分子生物學定義 三、原核生物基因特征 四、真核生物基因特征 五、細胞器基因 六、亞細胞結(jié)構(gòu)基因特征 七、基因與順反子的關(guān)系 八、癌基因與抑癌基因 第二節(jié) 基因 第 2章 染色質(zhì)、染色體、基因和基因組 一、基因的生物學定義 基因最早一詞是在 1909年為 Wilhelm Johansen 采用來 描述傳遞和表達特定的生物性狀的可遺傳因子 ，并沒有涉及到任何特殊的遺傳理論?；蜻@個詞最初的含義中并不包含特殊的遺傳物質(zhì)基礎(chǔ)，純粹是作為一個抽象的名詞使用的，因為當時根本不知道“基因”是什么東西。 第 2章 染色質(zhì)、染色體、基因和基因組 20世紀前半葉，幾個獨立的工作導出了基因物理和功能基礎(chǔ)的更為精確的概念。 1902年 Archibald Garrod提出，代謝紊亂中的 尿黑酸癥 是由于某一種特殊的酶的失活引起的，并且以 常染色體隱性遺傳 方式傳代。 Garrod并將這種現(xiàn)象稱為“先天性代謝缺陷”。 第 2章 染色質(zhì)、染色體、基因和基因組 射線誘導的真菌突變導致特定的生化缺陷才被認識，并提出 一個基因一個酶 的理論。 由于 Garrod不熟悉孟得爾的遺傳，這個發(fā)現(xiàn)的重要性一直到 30年后 Gee Beadle 和 Edward Tatam 發(fā)現(xiàn)了用 X 第 2章 染色質(zhì)、染色體、基因和基因組 1911年 Thomas Hunt Man指出基因定位在染色體上并且在物理上相連。 1944年 Oswald Avery和同事通過實驗證明， DNA就是遺傳物質(zhì)，這樣便勾勒出基因概念的輪廓，即位于染色體上的一段DNA，它可以編碼一個酶。 第 2章 染色質(zhì)、染色體、基因和基因組 后來，隨著分子生物學的發(fā)展，人們對基因的概念又有了新的認識。 發(fā)現(xiàn)有的基因不是編碼蛋白質(zhì)，而是編碼功能性的 RNA分子； 一些基因編碼具有不同功能的肽鏈； 在一些病毒中基因還可以是 RNA分子； 一個基因中的信息可以經(jīng)過加工而被產(chǎn)生一種以上的產(chǎn)物； 第 2章 染色質(zhì)、染色體、基因和基因組 現(xiàn)在已經(jīng)認識到，一個基因可以影響到生物的多個性狀（基因多效性），多個基因可以相互合作而控制同一個性狀。 因此，現(xiàn)在可以比以前更加精確地從功能和結(jié)構(gòu)方面來定義基因這個概念了，但是這個定義在真核和原核中將有所差異。 第 2章 染色質(zhì)、染色體、基因和基因組 現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)基因的形式遠比原來想像的要復雜，如出現(xiàn)了重疊基因、斷裂基因、復等位基因以及假基因等多種形式，極大的豐富了基因的內(nèi)涵，也導致精確給基因下定義是比較困難的了。 第 2章 染色質(zhì)、染色體、基因和基因組 重疊基因 是發(fā)現(xiàn)在病毒中的一種基因形式，主要有幾種重疊的方式：一個基因全部位于另外一個基因內(nèi)部；部分基因序列重疊；只有一個核苷酸重疊。 第 2章 染色質(zhì)、染色體、基因和基因組 病毒基因組中重疊基因 第 2章 染色質(zhì)、染色體、基因和基因組 噬菌體φX174具有重疊基因 第 2章 染色質(zhì)、染色體、基因和基因組 斷裂基因 (split gene)是真核細胞基因存在的一種常見方式， 1977年科學家們發(fā)現(xiàn)真核中許多編碼蛋白質(zhì)的基因DNA序列被很多雖轉(zhuǎn)錄但不翻譯的序列所隔開。這些轉(zhuǎn)錄后又被除去的DNA序列稱為 內(nèi)含子 (intron)，而最終參與編碼多肽鏈的 DNA序列稱為 外顯子 (exon)。 第 2章 染色質(zhì)、染色體、基因和基因組 真核細胞的基因大多含有內(nèi)含子，且數(shù)目長度不等，變化很大。另外，一個基因被轉(zhuǎn)錄出來后，在隨后的加工過程中，會采取不同的剪接方式，而最終形成多種形式的 mRNA，翻譯成不同的蛋白質(zhì)分子。在這些對內(nèi)含子的剪接過程中，一種剪接方式中的內(nèi)含子可能是另外一種剪接方式中的外顯子，所以內(nèi)含子是相對的。 第 2章 染色質(zhì)、染色體、基因和基因組 雖然內(nèi)含子不參與最后蛋白質(zhì)分子的編碼，但是不是沒有任何意義的，對于蛋白質(zhì)的正確產(chǎn)生還有重大意義；如有的 內(nèi)含子編碼內(nèi)切酶 ，可以對內(nèi)含子進行正確的剪切等。 第 2章 染色質(zhì)、染色體、基因和基因組 復等位基因 一個基因的形式是多種多樣的，對于一個二倍體的生物來說，某種基因只能有 2種形式 (即含有 1對等位基因 )；而從一個生物群體中來看，某種基因座上的所有基因形式的數(shù)量是非常大的。在一個群體內(nèi)，同源染色體的某個相同座位上的等位基因超過 2個以上時，就稱作 復等位基因。 第 2章 染色質(zhì)、染色體、基因和基因組 人的血型系統(tǒng)共發(fā)現(xiàn)有 24種，最常見的是 ABO型系統(tǒng)。 ABO型系統(tǒng)就是由 3種復等位基因控制的，分別稱為 IA、 IB和 i控制。 第 2章 染色質(zhì)、染色體、基因和基因組 另外， 組織相容性抗原 (MHC)基因 也是含有多種基因的復等位基因。 第 2章 染色質(zhì)、染色體、基因和基因組 1978年科學家發(fā)現(xiàn)一些 DNA序列與基因序列類似，但是又不完全相同，由于缺少一些序列，導致這些基因不能被轉(zhuǎn)錄或轉(zhuǎn)錄后無法被翻譯，或翻譯成沒有生理功能的多肽。這樣的 DNA序列稱為 假基因 。 第 2章 染色質(zhì)、染色體、基因和基因組 細胞中存在大量的假基因，有的是由于基因突變產(chǎn)生的，這種假基因含有與正?；蝾愃频膬?nèi)含子和外顯子等結(jié)構(gòu)；第二種是不含有內(nèi)含子的假基因，可能是加工后的基因 RNA被反轉(zhuǎn)錄后，又被插到基因組中的某個地方而形成的，這種假基因稱為“ 加工假基因 ”。 第 2章 染色質(zhì)、染色體、基因和基因組 二、基因的分子生物學定義 隨著我們對基因認識的逐步加深，我們發(fā)現(xiàn)基因的概念是個動態(tài)的，僅使用一句話來給基因下定義是非常困難的。 第 2章 染色質(zhì)、染色體、基因和基因組 使用分子生物學的術(shù)語給基因下的定義是這樣的： 基因是遺傳的基本單位， 是有一定長度的 DNA或 RNA片段， 產(chǎn)物是蛋白質(zhì)或RNA分子 ?；虿粌H包含編碼多肽鏈或RNA的核酸 編碼序列 (ORF)，也包含為保證該編碼序列轉(zhuǎn)錄所必須的 調(diào)控序列 。調(diào)控序列包含有位于編碼區(qū)前端的 前導區(qū) ，編碼區(qū)后端的 尾部區(qū) 以及插在編碼區(qū)中間的 內(nèi)含子等。 第 2章 染色質(zhì)、染色體、基因和基因組 這個概念也不是終極概念，隨著我們對基因認識的再次深入，將來這個概念一定還會改變的。 第 2章 染色質(zhì)、染色體、基因和基因組 三、原核生物基因特