分子遗传学 10.基因组和染色体 A课件
第十章 基因组和染色体,基因组( genome )是指一个细胞中遗传物质的总量。 核型(Karyotype) C值(C value) 原核基因组含有大量单一顺序(unique-sequences),仅有少量的重复顺序。 真核基因组含少量单一顺序和大量重复顺序。 原核生物的细胞中除了主染色体以外,还含有各种质粒和转座因子。 真核生物除了核染色体以外,还存在细胞器DNA。,第一节原核生物基因组的结构特点,E.coli 2.4109 Da,42000 Kb(1300微米),闭合环 状,约编码2000个基因。 类核(nucleoid)。 支架 (scafford) 100个DNA环组成, 每个环长40Kb,13微米。 每200bp就有一个负超螺旋(=0.05),即基因组中含 5%的负超螺旋。 超螺旋以两种状态存在: (1)自由状态的超螺旋,可在环内传递张力。 (2)超螺旋受到束缚,不能传递张力。,一类核的结构,表10-1 E.coli含有的各种DNA结合蛋白,二 重叠基因(overlapping gene),莲人在绿杨津 采 一 玉漱声歌新阙 采莲人在绿杨津,在绿杨津一阙新; 一阙新歌声漱玉,歌声漱玉采莲人。,1977年Sanger首先发现重叠基因 他对单链环状的噬菌体X174进行了测序。 5386Nt 11 基因, 3个转录单位,由3个启动子(pA,pB,pD)启动。 X174含有的5386Nt最多能编码1795个氨基酸,若每个氨基酸的平均分子量为110,则总的蛋白质分子量为197,000Da,但实际蛋白质总分子量却为262,000D。 将全部DNA顺序和蛋白质的氨基酸顺序进行比较,发现了重叠基因,重复基因 Overlapping Genes,三质粒(plasmid),1抗性质粒(Resistance (R)plasmids): 2. 致育因子(Fertility (F)plasmids) 3.Col质粒:有编码大肠杆菌素(colicins)基因。 4. 降解质粒(degradative plasmids)。这种质粒编 码一种特殊蛋白,可使宿主菌代谢特殊的分子, 如甲苯或水杨酸。 5.侵入性质粒(virulence plasmids)。这些质。如Ti 质粒,此是在根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)中发现的,第二节 真核基因组的复杂性,分子量约为31012道尔顿 长度为2106Kb, 形态为线状, 约编码10万个以下的基因。 人类细胞在二倍体的核中DNA长约30亿个碱基对 估计编码3万个基因, 每条染色体含碱基8千万至3亿不等。 现已有5千个基因被编目,1900个基因已进行了染色体定位,600个已被克隆分离出来。 若将一个细胞中每条染色体的DNA首尾彼此相接,全长约200cm。,Renato Dulbecco于1986年首先提出了“ 人类基因组计划”,原计划约10-15年完成,耗资30亿美元,其宏伟的程度堪与Manhatto原子弹计划和Appolo登月计划相提并论。 1990年开始实施 1999 破译出人类第22号染色体的遗传密码。 2000 完成了人类第21号染色体的测序。 预计从原定的2003年6月提前到2001年6月完成。 2000年6月26日美,英 ,日,德,法,中六国共同宣布人类基因组工作草图绘制成功。,2000年 3月塞莱拉公司宣布完成了果蝇的基因组测序。 12月14日英美等国科学家宣布绘出拟南芥基因组的完整图谱。这是人类首次全部破译一种植物的基因序列。 2001年:1、2月,HGP和美国塞莱拉(Sequencing)公司将各自测定的人类基因组工作框架图分别发表在Nature和 Science 上, 这表明人类基因组计划(HGP)进入了一个展新的阶段。,2000,4,5:以杨焕明为首的中国科学家在Science发表了水稻全基因组框架序列图。 基因总数:4602255615,约为人类的2倍; 其中10000个基因的功能已确定; 水稻的“垃圾”序列多位于基因外,人类的“垃圾”序列多位于基因内; 水稻的基因平均长度为4500bp,人类基因平均长度为72000bp, 拟南芥约有25000个基因,80%在水稻中都存在,二者之间有关信号传导的基因差别最大,一 组蛋白,表122 小牛胸腺DNA的组蛋白的特点,二核小体(nucliesome),1956年Wilkins和Vittorio Luzzati对染色质进行了X衍射研究,发现染色质具有间隔为100埃的重复性结构。这意味着甚麽? Clark和Felsenfeld于1971年首先用葡萄球菌核酸酶(Staphylococcal nuclease)来作用染色质,不敏感的区域比较均一。这暗示甚麽? 接着Hewish和Burgoyun(1973年)用内源核酸酶消化细胞核,再从核中分离出DNA,结果发现一系列DNA片段,它们相当于长约200bp的一种基本单位的多聚体。表明甚麽? M.Noll(1974年)用外源核酸酶处理染色质,然后进行电泳,测得前三个片段的长度分别为205,405,605bp长,表明甚麽?,Olins夫妇(1974)和Pierre Chambon等(1975)在电镜下观察到染色质的“绳珠”状结构,小球的直径为100埃,Olins并把这种小球称为小体。 X衍射图表明组蛋白的多聚体是紧密相联,并无可容纳像DNA分子那样大小的孔洞,表明甚麽? 1974年Kornberg和Thomas 先用小球菌核酸酶稍稍消化一下染色质,切断一部分200核苷酸对单位之间的DNA,使其中含有单体、二聚体、三聚体和四聚体等。然后经离心将它们分开。每一组再通过凝胶电泳证明其分子大小及纯度。然后分别用电镜来观察各组的材料;结果单体均为一个100埃的小体,二聚体则是两个相联的小体,同样三聚体和四聚体分别由三个小体和四个小体组成,表明甚麽? 1984年Klug和Butler进行了修正核小体模型。,核小体的梯度离心和电泳,