【教学课件】第十章基因组和染色体.ppt
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,
