3.5 真核生物的基因
1.真核生物基因组的一般特点
真核生物的基因组一般比较庞大,远大于原核生物的基因组。
真核生物的DNA与蛋白质结合形成染色体,储存于细胞核内。
真核基因组存在着许多重复序列,重复次数可达几百万以上。
绝大多数真核生物编码蛋白质的基因为断裂基因,即结构基因是不连续排列的,中
间由插入序列隔开。
真核生物基因组中不编码的区域多于编码区域。
真核生物不仅含有核内染色体DNA,还有核外细胞器DNA、核外细胞器有线立体DNA和叶绿体DNA。
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2.断裂基因(不连续基因) interrupted or discontinuous genes
SV40A蛋白基因含有一段346NT的间隔区。
每个活性珠蛋白基因含有两个间隔区。
卵清蛋白基因含有7个插入序列被分成八段。
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3.基因家族与基因簇 gene family & gene cluster
定义:真核生物基因组中许多来源相同,结构相似,功能相关的基因在染色体上成
串存在,这样的一组基因称为基因家族。多基因家族是真核生物基因组织的一个重要特征。
多基因家族在基因组中的分布情况不同,有些基因成串排列集中在一条染色体上,
集中成簇的一组基因形成基因簇。也称串联重复基因(见后)。如组蛋白基因, rRNA基因, tRNA基因等。而有些基因家族成员不集中排列,而是分散在基因组的不同部位。如干扰素,珠蛋白,生长激素,SOX基因家族。
在多基因家族中,有些成员不具有任何功能,这类基因叫假基因(pseudogene)。
4.串联重复基因`
特征:
A. 各成员间有高度的序列一致性或完全相同。
B. 拷贝数高,几十个至几百个。因其在细胞中的需要量很大。
C. 非转录的间隔区短而一致。
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组蛋白基因
五种组蛋白基因彼此靠近构成一个重复单位。许多这样的重复单位串联在一起,构
成组蛋白基因簇。
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rRNA基因
原核生物有三种rRNA:5S,16S,23S
真核生物有四种rRNA:5.8S,18S,28S, 5S
主体rRNA:三种主体rRNA基因组成重复单位,转录出一个45SrRNA,经转录后处理切除间隔区成为18S,5.8S,28S 三种rRNA。
核仁:核中rRNA基因大量地转录成RNA,由于其染色性质与DNA不同,在光学显微镜下形成特殊的区域,这一结构,称为核仁(nucleole)。含有rDNA串联重复单位的染色体称为核仁组织者(nucleoolar organizers)。
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tRNA基因
tRNA长约70-80bp,其基因约长140bp。TRNA也是串联重复排列,但个重复单位中各个tRNA基因可以相同可以不相同。
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5.细胞器基因
真核生物细胞器中有两类细胞器能够携带遗传物质。
动物生殖细胞中只有卵子才有线立体基因,而精子缺乏。线立体DNA多为环状非重复DNA序列。属于核外DNA。
线粒体和叶绿体均编码自身所需的某些蛋白质以及tRNA和rRNA,其余均由核基因编码。
细胞器有自己的蛋白质合成器。只有两种rRNA。哺乳为12S和16S,酵母为18S 和21S(含有一内含子)。tRNA比核内编码的 tRNA小。酵母DNA为84kb。其上面的基因有三个特点。
哺乳动物线立体DNA不同于酵母。人体线立体基因排列非常紧密。人类线立体DNA为16.569kb。含37个基因;13个蛋白质基因;1个cytb 基因;2个ATP酶亚基基因;3个CO亚基基因(细胞色素氧化酶亚基);7个NADH脱氢酶亚基基因;2个rRNA基因:12S rRNA、16S rRNA;22个tRNA基因
3.4 真核生物的染色体
真核生物DNA复性动力学
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真核生物染色体上的单一序列和重复序列以及卫星DNA
单一序列又称非重复序列
轻度重复序列
中度重复序列
高度重复序列
卫星DNA的等级结构及其起源和进化
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染色质和核小体
染色质chromatin
核小体nucleosome
着丝粒centromere
端粒telomere