【正文】 包括 23對(duì)染色體和線粒體中的所有 DNA序列。 第 2章 染色質(zhì)、染色體、基因和基因組 即將生物基因組中含有的所有基因全部標(biāo)記出來構(gòu)成的圖譜。當(dāng) 2個(gè)DNA片段均含有同一片段時(shí)，說明他們的序列之間有重疊，即 STS存在于重疊區(qū)。探針一般使用長(zhǎng)的DNA，一般大于 40 kb，使用同位素或熒光標(biāo)記。 （ a）限制性作圖 第 2章 染色質(zhì)、染色體、基因和基因組 （ b）熒光標(biāo)記的原位雜交 （ fluorescent in situ hybridization FISH） 與同位素雜交的原理相同，只是標(biāo)記物不同。 物理圖譜構(gòu)建的方法 ： 輻射雜種和克隆作圖 第 2章 染色質(zhì)、染色體、基因和基因組 最為常用的幾種物理作圖方法有 4種： （ a）限制性作圖 （ b）依靠克隆的基因組作圖 （ c）熒光標(biāo)記的原位雜交 （ FISH） （ d）順序標(biāo)簽位點(diǎn)（ STS）：目前最常用 第 2章 染色質(zhì)、染色體、基因和基因組 最簡(jiǎn)單的就是比較不同的限制性內(nèi)切酶所產(chǎn)生的DNA片段的大小，然后計(jì)算各種 DNA片段長(zhǎng)度，選擇其中正確的排列順序。 第 2章 染色質(zhì)、染色體、基因和基因組 （ 2） 物理圖譜 是采用分子生物學(xué)技術(shù)直接將 DNA分子標(biāo)記、基因或克隆標(biāo)定在基因組的實(shí)際位置。 第 2章 染色質(zhì)、染色體、基因和基因組 基因之外的作圖標(biāo)記統(tǒng)稱為“ DNA標(biāo)記” ，與基因標(biāo)記一樣， DNA標(biāo)記也必須有多態(tài)性，常使用的 DNA標(biāo)記有 3種： （ 1）限制性片段長(zhǎng)度多態(tài)性（ RFLP） （ 2）簡(jiǎn)單序列長(zhǎng)度多態(tài)性（ SSLP）：包括小衛(wèi)星和微衛(wèi)星序列等。后來發(fā)現(xiàn)了具有生化特征的表型基因 可以滿足要求，所以就利用一些生化性狀基因來作圖。 一般這個(gè)重組頻率數(shù)值不會(huì)大于 50%，因?yàn)槿绻扔诨虼笥?50%，這兩個(gè)基因就不完全連鎖，發(fā)生隨機(jī)交換了。遺傳距離是通過遺傳連鎖分析得到的，研究中使用的 DNA標(biāo)記越多，越密集，所得到的遺傳連鎖圖的分辨率越高。 第 2章 染色質(zhì)、染色體、基因和基因組 四、遺傳圖譜、物理圖譜和基因圖譜 又叫連鎖圖譜或遺傳連鎖圖譜。 第 2章 染色質(zhì)、染色體、基因和基因組 人的基因組中只有 1％的序列是用來編碼蛋白質(zhì)的 第 2章 染色質(zhì)、染色體、基因和基因組 酵母基因組排列的非常緊湊 第 2章 染色質(zhì)、染色體、基因和基因組 真核生物的基因數(shù)目從6千到 4萬，但是與基因組的大小或生物的復(fù)雜程度無關(guān) 第 2章 染色質(zhì)、染色體、基因和基因組 在細(xì)菌和原始細(xì)菌中基因的數(shù)目與基因組的數(shù)目成正比 第 2章 染色質(zhì)、染色體、基因和基因組 已測(cè)序的生物中含有的基因數(shù)目 第 2章 染色質(zhì)、染色體、基因和基因組 第 2章 染色質(zhì)、染色體、基因和基因組 三、基因組的染色體倍數(shù)性和數(shù)目 基因的劑量 ——指一個(gè)細(xì)胞中某基因的拷貝數(shù) 細(xì)胞的倍數(shù)性 ——指細(xì)胞中整套染色體的拷貝數(shù)，真核細(xì)胞就是指染色體的數(shù)目，如 2倍體細(xì)胞， 4倍體細(xì)胞等 第 2章 染色質(zhì)、染色體、基因和基因組 真核生物的單倍體數(shù)目代表基因組基因組一份拷貝的染色體數(shù)目，就是一套染色體的數(shù)目； 配子細(xì)胞是單倍體，大多數(shù)真核生物的體細(xì)胞是 2倍體，生殖細(xì)胞是單倍體； 第 2章 染色質(zhì)、染色體、基因和基因組 C值 是指單倍體基因組中 DNA的含量，可以用堿基對(duì)或分子量來表示。衛(wèi)星 DNA是高等真核生物基因組中重復(fù)程度最高的重復(fù)序列。 第 2章 染色質(zhì)、染色體、基因和基因組 （ 3） DNA和組蛋白結(jié)合形成染色體，而且一般是多條。 （ 7）基因幾乎沒有內(nèi)含子。例如大腸桿菌中有 260多個(gè)操縱子。 第 2章 染色質(zhì)、染色體、基因和基因組 （ 1）基因組較小，單個(gè)基因也較小，平均在 1 kb左右。 對(duì)于個(gè)別的 RNA病毒來說，他們的基因組是由 RNA組成的。 第 2章 染色質(zhì)、染色體、基因和基因組 除了 p53p16外，新的抑癌基因正在不斷涌現(xiàn)，如與乳腺癌發(fā)生有密切關(guān)系的BRCA1和 BRCA2，與胰腺癌有關(guān)的DPC4，與腎細(xì)胞癌有關(guān)的 VHL等抑癌基因已被發(fā)現(xiàn)；還有與肝癌有關(guān)的M6P/IGF2r基因，以及 FHIT基因等也是抑癌基因的候選者。 p53通常依靠對(duì)其下游因子的激活或抑制來調(diào)節(jié)細(xì)胞的生長(zhǎng)與凋亡。 第 2章 染色質(zhì)、染色體、基因和基因組 目前了解最多和最重要的兩種抑癌基因是 Rb基因和 p53基因。由于 癌基因 是作為 引起惡性腫瘤 的 逆轉(zhuǎn)錄病毒 的部分而被發(fā)現(xiàn)和命名的。 第 2章 染色質(zhì)、染色體、基因和基因組 正常細(xì)胞中 癌基因 實(shí)際上是一些參與細(xì)胞生長(zhǎng)、分裂和分化的基因。 3 非受體酪氨酸蛋白激酶 (質(zhì)膜 /胞質(zhì) ) 如src家族： src， syn， fyn， abl， lck，ros， yes， fes， ret等． 第 2章 染色質(zhì)、染色體、基因和基因組 4 絲氨酸 /蘇氨酸蛋白激酶 (胞質(zhì) )：如 raf，raf1， mos， pim1， 5 G蛋白 (質(zhì)膜內(nèi)側(cè) )，具 GTP結(jié)合作用和GTP酶活性，如 ras家族中的 Hras， Kras， Nras，以及 mel和 ral等． ， 6 核內(nèi) DNA結(jié)合蛋白 (轉(zhuǎn)錄因子 )如 myc家族，fos家族， Jun家族， ets家族， rel， erb A(類固醇激素受體 ) 第 2章 染色質(zhì)、染色體、基因和基因組 原癌基因表達(dá)的特點(diǎn) 1 正常細(xì)胞中原癌基因的表達(dá)水平一般較低，而且是受生長(zhǎng)調(diào)節(jié)的。 第 2章 染色質(zhì)、染色體、基因和基因組 八、原癌基因、癌基因與抑癌基因 原癌基因 (protooncogene)是細(xì)胞內(nèi)與細(xì)胞增殖相關(guān)的基因，是維持機(jī)體正常生命活動(dòng)所必須的，在進(jìn)化上高度保守。如 ФX174含有的核酸長(zhǎng)度為5386 bp，其中基因編碼 10個(gè)基因，其中有 5個(gè)基因是重疊基因。從最小的 3kb到大的300 kb以上。 (6) 葉綠體基因工程 第 2章 染色質(zhì)、染色體、基因和基因組 六、亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)基因特征 第 2章 染色質(zhì)、染色體、基因和基因組 第 2章 染色質(zhì)、染色體、基因和基因組 病毒基因組具有的特征 （ 1）一種病毒中含有的核酸是 RNA或 DNA，只有一種。 第 2章 染色質(zhì)、染色體、基因和基因組 （ 2）高等植物中的葉綠體 DNA一般為 140 kb左右，低等植物為 200 kb。如走出非洲 (Out of Africa) 假說的提出。 28歲時(shí)死于腎功能衰竭和全身感染。 第 2章 染色質(zhì)、染色體、基因和基因組 人線粒體基因突變會(huì)引起幾百種疾病。自身合成的蛋白質(zhì)或 RNA僅供自身使用，不外運(yùn)到細(xì)胞質(zhì)中?；蛑g的間隔順序很少，人的線粒體基因組中只有 87bp是無功能的。 第 2章 染色質(zhì)、染色體、基因和基因組 已經(jīng)有多種生物的線粒體 DNA序列被測(cè)定完畢，從原生動(dòng)物到脊椎動(dòng)物都有。 線粒體中的 DNA與細(xì)菌的染色體類似，均呈環(huán)狀，雙鏈，但是兩條鏈的堿基在組成上有差異，在氯化銫密度梯度超離心時(shí)可以分開，其中一條鏈叫做輕鏈（ L），另外一條鏈叫做重鏈（ H），兩條鏈均編碼有基因。他們基因編碼的產(chǎn)物一般不輸送到細(xì)胞質(zhì)中，只能在本細(xì)胞器中使用。 第 2章 染色質(zhì)、染色體、基因和基因組 衛(wèi)星 DNA ： 基本單位長(zhǎng)度 171 bp 小衛(wèi)星 DNA：基本單位長(zhǎng)度 1565 bp 微衛(wèi)星 DNA：基本單位長(zhǎng)度 28 bp 衛(wèi)星小衛(wèi)星 微衛(wèi)星 DNA之間的基本差異 第 2章 染色質(zhì)、染色體、基因和基因組 (4) 跳躍基因 跳躍基因 (jumping gene),又做移動(dòng)基因(movable gene)或轉(zhuǎn)位因子 (transposable elements)，可以在基因組中從一個(gè)位置轉(zhuǎn)移到另一個(gè)位置，或在染色體之間移動(dòng)躍遷。 第 2章 染色質(zhì)、染色體、基因和基因組 衛(wèi)星 DNA： 是高等真核生物基因組重復(fù)程度最高的成分，由非常短的串聯(lián)多次重復(fù) DNA序列組成，一般占基因組的 10%30%。近來發(fā)現(xiàn)與 DNA復(fù)制、基因表達(dá)的調(diào)節(jié)、基因的轉(zhuǎn)位、減數(shù)分裂時(shí)染色體的配對(duì)等過程有重要關(guān)系。所以在進(jìn)行 氯化銫密度梯度超離心 時(shí)，這些 DNA由于密度小，會(huì)與主體的 DNA帶分開而出現(xiàn)在上面，所以稱為衛(wèi)星 DNA。 Hinf家族在單位基因組內(nèi)約有 50－ 100個(gè)拷貝，分散在不同的區(qū)域。 KpnⅠ 家族成員順序比 Alu家族更長(zhǎng)（如人 KpnⅠ 順序長(zhǎng) ） ，而且更加不均一，呈散在分布，屬于中度重復(fù)順序的 長(zhǎng)分散序列 。 第 2章 染色質(zhì)、染色體、基因和基因組 在小鼠體中有一種和 Alu序列同源的序列叫做 B1家族，約有 5萬個(gè)成員。 基因組中平均每 5 kb出現(xiàn)一次 Alu序列，因此在基因的內(nèi)含子以及基因附近的序列中有許多。基因家族的成員有的位于同一條染色體上，串聯(lián)在一起，而有的分散在不同的染色體上。 第 2章 染色質(zhì)、染色體、基因和基因組 c 中等重復(fù)序列 是指長(zhǎng)度在 300 bp左右在基因組中約有 10到幾千個(gè)拷貝的序列，例如 rRNA和 tRNA基因。真核細(xì)胞的大多數(shù)基因是單拷貝的，但是單一序列中只有百分之幾的序列是編碼基因的。 （ a）串聯(lián)重復(fù)的基因家族 第 2章 染色質(zhì)、染色體、基因和基因組 同種的 tRNA基因也是串聯(lián)在一起形成一個(gè)基因簇，每個(gè)基因之間有非轉(zhuǎn)錄區(qū)隔開，有的基因有內(nèi)含子 第 2章 染色質(zhì)、染色體、基因和基因組 串聯(lián)重復(fù)的組蛋白基因家族 第 2章 染色質(zhì)、染色體、基因和基因組 （ b）分散重復(fù)的基因家族 珠蛋白基因由 2個(gè)基因家族構(gòu)成 ,α和 β類 ,分布在不同的染色體上。 第 2章 染色質(zhì)、染色體、基因和基因組 由基因家族和單基因組成的較大的基因家族被稱為 超基因家族 (supergene family)，在超基因家族中，各個(gè)成員之間的結(jié)構(gòu)有不等的同源性，雖然他們起源于共同的祖先基因，但是他們的功能已經(jīng)發(fā)生了較大的改變，各不相同了。 第 2章 染色質(zhì)、染色體、基因和基因組 選擇性剪接 第 2章 染色質(zhì)、染色體、基因和基因組 （ 2） 基因組中含有許多來源相同、結(jié)構(gòu)相似、功能相關(guān)的基因，它們被稱為基因家族。 肌鈣蛋白 可產(chǎn)生 64個(gè)蛋白質(zhì)同源體。 內(nèi)含子雖然不編碼最后的產(chǎn)物，但是如果沒有內(nèi)含子則基因不能正確剪切，所以內(nèi)含子決不是可有可無的東西，或是沒用的東西。 酵母 中基因大部分沒有內(nèi)含子。 第 2章 染色質(zhì)、染色體、基因和基因組 最初是通過 電子顯微鏡觀察 到的，后來通過 比較序列 發(fā)現(xiàn)。 5 基因組中有基因家族存在。 8 幾乎所有的細(xì)菌都有染色體外的基因，存在于質(zhì)粒中，是對(duì)染色體基因的補(bǔ)充 第 2章 染色質(zhì)、染色體、基因和基因組 1 真核細(xì)胞基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物為單順反子。 4 絕大多數(shù)的基因是連續(xù)的，結(jié)構(gòu)基因之間少有 居間序列。 第 2章 染色質(zhì)、染色體、基因和基因組 第 2章 染色質(zhì)、染色體、基因和基因組 原核細(xì)胞的基因特征： 1 功能相關(guān)的基因一般高度集中，組成 操縱子的形式。大腸桿菌的 DNA分子包含大約 4300個(gè)基因，其中許多基因已經(jīng)被定位。 第 2章 染色質(zhì)、染色體、基因和基因組 大腸桿菌的染色體呈負(fù)超螺旋狀態(tài)存在 ,其中的蛋白質(zhì)與真核染色體中的組蛋白不同，而是另外一種叫做 HU的蛋白質(zhì)，又叫“ 類組蛋白 ”，以及一種分子量比較小的堿性二聚體蛋白。 大腸桿菌的 DNA長(zhǎng)度為 個(gè)堿基對(duì)，存在于一個(gè)單一閉環(huán)的 DNA分子上，并且存在于一個(gè)稱為 擬核 的區(qū)域內(nèi)。基因不僅包含編碼多肽鏈或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 。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 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)。在這些對(duì)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(duì)的。 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(xì)胞基因存在的一種常見方式， 1977年科學(xué)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。 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(gè)基因中的信息可以經(jīng)過加工而被產(chǎn)生