真核生物基因組結構

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1、第四章真核生物基因組結構第一節(jié)真核生物基因組的組成C值（C-value）：一個物種單倍體基因組的DNA含量，通常稱為該物種的C值。每個物種的C值是相對恒定的，不同物種的C值差異極大。一般隨著生物結構和功能復雜程度的增加而C值增大，即：生物細胞中的C值具有從低等生物到高等生物逐漸增加的趨勢。一、真核生物基因組的大小支原體細菌酵母霉菌蠕蟲昆蟲鳥類兩棲類哺乳類1010109108107106低等動物的C值大于高等動物如：兩棲類的C值大于哺乳類肺魚的C值比哺乳動物大10－15倍同一門中的動物C值變化很大如：兩棲類中的C值變化很大，可相差100倍家蠅的比果蠅的大6倍指C值與生物進化復雜性之間不相對應的

2、現(xiàn)象，也叫C值反常理論。說明真核生物基因組中許多的DNA序列不編碼蛋白質。表現(xiàn)：☆C值悖理理論（C-valueparadox)植物鳥類哺乳動物爬行動物兩棲動物硬骨魚軟骨魚棘皮動物甲殼動物昆蟲軟體動物蠕蟲霉菌藻類真菌格蘭氏陽性菌格蘭氏陰性菌支原體陰影部分為一個門內(nèi)C-值的范圍二、真核生物基因組的基因數(shù)量不同物種編碼基因差別很大，從500個到50000個，有100倍的差距。真核生物的基因數(shù)量通常在6000到50000之間。人的基因組的全長為大約3X109對堿基，編碼3-4萬個基因；但某些寄生的真核生物，如腦微孢子蟲，基因數(shù)量可能不超過3000個，比很多細菌的基因數(shù)量還少。其中，C是單鏈DNA在t

3、時刻的濃度。k＝復性速度常數(shù)三、真核生物基因組的非重復序列和重復序列DNA復性動力學DNA的復性過程遵循二級反應動力學。DNA復性過程中復性的速度用公式表示：dC/dt=-kC02對上式積分后重排，得出復性動力學方程：C／C0＝1／（1＋kC0t）C0為單鏈DNA的起始濃度，C為單鏈DNA在t時刻的濃度，單位mol/L。t為復性時間,單位為s（秒）。重組速率常數(shù)k的單位為L/mol，取決于陽離子的濃度、溫度、片段大小和DNA序列的復雜性。當C/C0=1/2時的C0t值定義為C0t1/2C/C0=1/2=1/(1+kC0t(1/2))Cot(1/2)=1/k(mol.Sec/L)即復性反應完成

4、一半時在控制反應條件（初始濃度、溫度、離子強度、片段大小）相同的前提下，DNA分子的C0t(1/2)值，取決于核苷酸的排列復雜性。DNA序列的復雜度(complexity)X：最長的沒有重復序列的核苷酸對的數(shù)值。AAAAAAAAX=1ATCGATCGATCGX=4N=105X=105DNA序列的復雜性、初始濃度、片段大小、溫度、離子強度DNA復性的影響因素：X=kCot1/2相同核苷酸數(shù)量的DNA，復雜性小的DNA分子復性快，Cot(1/2)值?。粡碗s性大的DNA分子復性慢，Cot(1/2)大。Cot曲線：表示復性速度與DNA順序復雜性的關系。Cot(1/2)=1/k(mol.Sec/L)C

5、ot曲線2.利用復性動力學鑒定基因組序列原核生物Cot曲線的特點：形狀相似（跨越2-3個數(shù)量級），Cot（1／2）不相同－－單一序列，只是復雜性不同。復雜性X1不同原核生物的Cot曲線復性分數(shù)（1-c/c0）CotP74圖－16真核生物DNA復性曲線的模式圖復性反應分為三相，每相代表不同復雜長度的序列類型根據(jù)復性動力學特征的不同，將真核生物DNA序列分為4類：零時復性序列快速復性序列中速復性序列慢速復性序列1）零時復性序列：具有反向重復結構（也稱回文結構），可在同一條鏈內(nèi)形成雙鏈區(qū)，變性后再復性時，在鏈間復性之前就已發(fā)生鏈內(nèi)復性，因此不遵循二級反應動力學方程。由于這種序列的復性速度非?？欤?/p>

6、動力學上稱為零時（或瞬時）復性序列。DNA復性后可出現(xiàn)發(fā)卡形結構。這種序列常常是DNA復制酶、轉錄酶以及特異蛋白質的結合部位。2）快速復性序列：也叫高度重復序列（Highlyrepetitivesequence）大部分集中于異染色質區(qū)，特別是在著絲粒和端粒區(qū)，往往沒有轉錄功能。占基因組的10-60%,長度6～200bp，重復次數(shù)在105以上。P74圖－16真核生物DNA復性曲線的模式圖復性反應分為三相，每相代表不同復雜長度的序列類型3）中速復性序列：基因組中重復次數(shù)<105的重復順序,重復單位平均長度約300bp;復性速度快于單拷貝順序，慢于高度重復順序。多與單拷貝基因間隔排列。多為非編碼序

7、列，如Alu序列也有編碼基因產(chǎn)物的，如rDNA、tDNA、組蛋白基因家族,一般往往以基因家族的形式存在。也叫中度重復序列(moderaterepetitivesequences)Alufamily（Alu家族）：長約300bp的片段，大多數(shù)片段含有一個限制性內(nèi)切酶AluⅠ的酶切位點（AGCT）;均勻分散在整個基因組中的非重復序列間;在人類基因組中占1％～3％;4）慢速復性序列：C0t1/2一般在103mol.