真核生物基因结构
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
13
2.4 调控序列
调控序列（ 调控序列（Regulator Sequence）包括 ） 启动子， 启动子，增强子和终止子均属于基因的 顺式调控因子（顺式作用元件）， ），是人 顺式调控因子（顺式作用元件），是人 组中的一些特殊序列， 类Gene组中的一些特殊序列，起调控基 组中的一些特殊序列 因表达的作用。 因表达的作用。 反式作用元件： 反式作用元件：TFII、CTF、SP1。 、 、 。
9
2.1 启动子
启动子（ 启动子（ Promoter）是一段特定的核苷酸序列，位于 ）是一段特定的核苷酸序列，位于Gene 转录起始点上游的100bp 范围内，是RNA聚合酶的结合部位， 范围内， 聚合酶的结合部位， 转录起始点上游的 聚合酶的结合部位 能促进转录过程。 决定DNA中的转录链。 中的转录链。 能促进转录过程。Promoter决定 决定 中的转录链 TATA框（TATA Box）是一段高度保守序列，7个bp， 框 ）是一段高度保守序列， 个 ， TATAA/ TAA/T，位于转录起始点上游 ～30 bp（-30～50）。 ，位于转录起始点上游25～ （ ～ ）。 TATA框与转录因子 框与转录因子TFII结合，再与 结合， 聚合酶II形成复合物 形成复合物， 框与转录因子 结合 再与RNA 聚合酶 形成复合物， 从而准确地识别转录起始位置，对转录水平有定量效应。 从而准确地识别转录起始位置，对转录水平有定量效应。
7
5`GT——AG3` 5`GT——AG3`法则 AG3`法则
在每个外显子和内含子的接头区都是一段 高度保守的共有序列，内含子的5`端是 端是GT， 高度保守的共有序列，内含子的 端是 ，3 端是AG，这种接头方式称为 法则， 端是 ，这种接头方式称为GT-AG法则，普 法则 遍存在于真核生物中， 剪接的识别信号， 遍存在于真核生物中，是RNA剪接的识别信号， 剪接的识别信号 转录后的前体RAN中的内含子剪接位点。 中的内含子剪接位点。 转录后的前体 终止子
终止子（ 终止子（Terminator）由一段 ） 回文序列以及特定的序列 组成。 （PolyA）5’--AATAAA--3’组成。 ） 组成 回文序列为转录终止号。PolyA 回文序列为转录终止号。 为附加信号。 为附加信号。终止子为反向重复 序列，是RNA聚合酶停止工作 序列， 聚合酶停止工作 的信号，反向重复序列转录后， 的信号，反向重复序列转录后， 可以形成发夹式结构， 可以形成发夹式结构，并且形成 一串U。发夹式结构阻碍了RNA 一串 。发夹式结构阻碍了 聚合酶的移动。一串U的 与 聚合酶的移动。一串 的U与 DNA模板中的 的结合不稳定， 模板中的A的结合不稳定 模板中的 的结合不稳定， 从模板上脱落下来，终止转录。 从模板上脱落下来，终止转录。
6
外显子和内含子
不是完全固定不变的， 真核生物内含子和外显子 不是完全固定不变的， 有时同一DNA 链上的某一段 链上的某一段DNA序列，当它 序列， 有时同一 序列 作为编码某一多肽链的基因时是外显子， 作为编码某一多肽链的基因时是外显子，而作 为编码另一多肽链时，则是内含子。这样， 为编码另一多肽链时，则是内含子。这样，同 一基因却可以转录两种或两种以上的mRNA。 一基因却可以转录两种或两种以上的 。 真核生物某些结构Gene没有内含子，如组蛋 没有内含子， 真核生物某些结构 没有内含子 白Gene，干扰素 ，干扰素Gene等。它们多以基因簇形 等 式存在，大多数的酵母结构Gene也没有内含 式存在，大多数的酵母结构 也没有内含 子。
10
CAAT框（CAAT Box）:是一段保守序列， 框 是一段保守序列， ） 是一段保守序列 9bp,GGGC/TCAATAC, 位于转录起始点上游 位于转录起始点上游70～-80bp,转录因子 转录因子CTF识别位点并与之结合， 识别位点并与之结合， ～ 转录因子 识别位点并与之结合 激活转录。 激活转录。 GC框（GC Box）:顺序为 顺序为GGCGGG,有两个 框 ） 顺序为 有两个 拷贝，位于CAAT Box两侧，与转录因子SP1 拷贝，位于 两侧，与转录因子 两侧 结合。（ 。（SP1有锌指区可以与 有锌指区可以与DNA结合，在N 结合， 结合。（ 有锌指区可以与 结合 端有激活转录的作用） 框有激活转录的功 端有激活转录的作用）GC框有激活转录的功 能。
14
1
一）基因的一般特性
从分子水平看，基因有以下基本特性： 从分子水平看，基因有以下基本特性： 1、Gene自我复制 自我复制------半保留复制 、 自我复制 半保留复制 2、基因决定性状： 、基因决定性状： Protein Gene→mRNA → enzyme 淘汰 3、Gene突变 、 突变 生物进化 保留 遗传病
3
三）原核与真核生物基因比较
原核生物Gene：无核膜，散在细胞质。 ：无核膜，散在细胞质。 原核生物 一般只有一个染色体，即一个DNA或RNA分子，Gene 分子， 一般只有一个染色体，即一个 或 分子 是连续的。 是连续的。 大多数是双链环状，少数为单链、线状； 大多数是双链环状，少数为单链、线状； 大肠杆菌，双链环状DNA分子，3000~4000个 分子， 如：大肠杆菌，双链环状 分子 个 基因， 已经定位900多个基因 基因，4.2x106 bp,已经定位 已经定位 多个基因 真核生物Gene：有核膜，在核中和 质的线粒体中。 质的线粒体中。 真核生物 ：有核膜，在核中和C质的线粒体中 Gene结构复杂，断裂基因，3～4万个 结构复杂， 万个Gene； 结构复杂 断裂基因， ～ 万个 ； Gene大小差别很大。 大小差别很大。 大小差别很大 β珠蛋白 基因（1700bp）=3个外显子 个内含子。 个外显子+2个内含子 珠蛋白 基因（ ） 个外显子 个内含子。 DMD基因（2300kb） 79个外显子 ， 78个内含子。 基因（ 基因 ） 个外显子 个内含子。 迄今认识的最大的基因） （迄今认识的最大的基因）
11
2.2 增强子
增强子（ 增强子（Enhancer）包括启动子上游或下游的一 ） 序列， 段DNA序列，可以增强启动子发动转录，提高转录效率。 序列 可以增强启动子发动转录，提高转录效率。 特点： 特点： 在任意位置都有效 无方向性 有组织特异性 例如： 珠蛋白Gene增强子是由串联重复的两 例如：Beta珠蛋白 珠蛋白 增强子是由串联重复的两 个72bp长的相同序列组成，位于转录起点上游-1400bp 长的相同序列组成，位于转录起点上游 长的相同序列组成 或下游3300bp处，均可增强转录效率（活性）200倍。 或下游 处 均可增强转录效率（活性） 倍 增强子在转录起始点的上下游一定范围内增强转录效率。 增强子在转录起始点的上下游一定范围内增强转录效率。 作用可以是5’～ ，也可以是3’～ 方向 方向。 作用可以是 ～3’，也可以是 ～5’方向。
4
二、真核生物基因结构
真核生物的结构基因的DNA序列由编码序列和非编 序列由编码序列和非编 真核生物的结构基因的 码序列两部分组成，编码序列是不连续的， 码序列两部分组成，编码序列是不连续的，被非编码序 列分割开来，称为断裂基因（ 列分割开来，称为断裂基因（split gene）。 ）。
1、外显子和内含子 、 2、侧翼序列与调控序列 、 2.1 启动子 2.2 增强子 2.3 终止子
2
二）Gene类别 二）Gene类别
依其功能分为： 依其功能分为： 1、结构 编码蛋白和酶分子结构； 、结构Gene---编码蛋白和酶分子结构； 编码蛋白和酶分子结构 2、调控 调节结构基因表达； 、调控Gene---调节结构基因表达； 调节结构基因表达 3、转录而不翻译的 、转录而不翻译的Gene： ： rDNA Gene→rRNA→核仁形成区， 核仁形成区， 核仁形成区 核糖体组成。 核糖体组成。 tRNA Gene→tRNA→转运氨基酸。 转运氨基酸。 转运氨基酸
第二节、 第二节、真核生物基因结构及功能
一、基因的概念
基因的概念随着分子遗传学、分子生物学、 基因的概念随着分子遗传学、分子生物学、 生物化学领域的进展而不断完善。 生物化学领域的进展而不断完善。 从遗传学角度看： 从遗传学角度看： 基因是生物的遗传物质， 基因是生物的遗传物质，是遗传的基本单 突变单位、 位----突变单位、重组单位和功能单位。 突变单位 重组单位和功能单位。 从分子生物学角度看： 从分子生物学角度看： 基因是负载着特定遗传信息的DNA分子片段， 分子片段， 基因是负载着特定遗传信息的 分子片段 在一定条件下能够表达这种遗传信息， 在一定条件下能够表达这种遗传信息，执行特 定的生理功能。 定的生理功能。
5
1、外显子和内含子
在结构基因中，编码序列称为外显子( 在结构基因中，编码序列称为外显子(exon)，表达多 外显子 ， 肽链部分。非编码序列称为内含子 内含子(Intron)，又称插入 肽链部分。非编码序列称为内含子 ， 序列。 序列。 β珠蛋白 基因（1700bp）=3个外显子 个内含子。 个外显子+2个内含子 珠蛋白 基因（ ） 个外显子 个内含子。 DMD基因（2300kb）=79个外显子 78 个内含子。 基因（ 个外显子+ 个内含子。 基因 ） 个外显子 迄今认识的最大的基因） （迄今认识的最大的基因）
8
2、侧翼序列与调控序列
每个结构基因的第一个和最后一个外显 子的外侧，都有一段不被转录的非编码区， 子的外侧，都有一段不被转录的非编码区， 称为侧翼序列（ 称为侧翼序列（Flanking sequence）。 ）。 它是基因的调控序列， 它是基因的调控序列，对基因的有效表达 起调控作用，包括：启动子、增强子、 起调控作用，包括：启动子、增强子、终止 子等。 子等。
2.4 调控序列
调控序列（ 调控序列（Regulator Sequence）包括 ） 启动子， 启动子，增强子和终止子均属于基因的 顺式调控因子（顺式作用元件）， ），是人 顺式调控因子（顺式作用元件），是人 组中的一些特殊序列， 类Gene组中的一些特殊序列，起调控基 组中的一些特殊序列 因表达的作用。 因表达的作用。 反式作用元件： 反式作用元件：TFII、CTF、SP1。 、 、 。
9
2.1 启动子
启动子（ 启动子（ Promoter）是一段特定的核苷酸序列，位于 ）是一段特定的核苷酸序列，位于Gene 转录起始点上游的100bp 范围内，是RNA聚合酶的结合部位， 范围内， 聚合酶的结合部位， 转录起始点上游的 聚合酶的结合部位 能促进转录过程。 决定DNA中的转录链。 中的转录链。 能促进转录过程。Promoter决定 决定 中的转录链 TATA框（TATA Box）是一段高度保守序列，7个bp， 框 ）是一段高度保守序列， 个 ， TATAA/ TAA/T，位于转录起始点上游 ～30 bp（-30～50）。 ，位于转录起始点上游25～ （ ～ ）。 TATA框与转录因子 框与转录因子TFII结合，再与 结合， 聚合酶II形成复合物 形成复合物， 框与转录因子 结合 再与RNA 聚合酶 形成复合物， 从而准确地识别转录起始位置，对转录水平有定量效应。 从而准确地识别转录起始位置，对转录水平有定量效应。
7
5`GT——AG3` 5`GT——AG3`法则 AG3`法则
在每个外显子和内含子的接头区都是一段 高度保守的共有序列，内含子的5`端是 端是GT， 高度保守的共有序列，内含子的 端是 ，3 端是AG，这种接头方式称为 法则， 端是 ，这种接头方式称为GT-AG法则，普 法则 遍存在于真核生物中， 剪接的识别信号， 遍存在于真核生物中，是RNA剪接的识别信号， 剪接的识别信号 转录后的前体RAN中的内含子剪接位点。 中的内含子剪接位点。 转录后的前体 终止子
终止子（ 终止子（Terminator）由一段 ） 回文序列以及特定的序列 组成。 （PolyA）5’--AATAAA--3’组成。 ） 组成 回文序列为转录终止号。PolyA 回文序列为转录终止号。 为附加信号。 为附加信号。终止子为反向重复 序列，是RNA聚合酶停止工作 序列， 聚合酶停止工作 的信号，反向重复序列转录后， 的信号，反向重复序列转录后， 可以形成发夹式结构， 可以形成发夹式结构，并且形成 一串U。发夹式结构阻碍了RNA 一串 。发夹式结构阻碍了 聚合酶的移动。一串U的 与 聚合酶的移动。一串 的U与 DNA模板中的 的结合不稳定， 模板中的A的结合不稳定 模板中的 的结合不稳定， 从模板上脱落下来，终止转录。 从模板上脱落下来，终止转录。
6
外显子和内含子
不是完全固定不变的， 真核生物内含子和外显子 不是完全固定不变的， 有时同一DNA 链上的某一段 链上的某一段DNA序列，当它 序列， 有时同一 序列 作为编码某一多肽链的基因时是外显子， 作为编码某一多肽链的基因时是外显子，而作 为编码另一多肽链时，则是内含子。这样， 为编码另一多肽链时，则是内含子。这样，同 一基因却可以转录两种或两种以上的mRNA。 一基因却可以转录两种或两种以上的 。 真核生物某些结构Gene没有内含子，如组蛋 没有内含子， 真核生物某些结构 没有内含子 白Gene，干扰素 ，干扰素Gene等。它们多以基因簇形 等 式存在，大多数的酵母结构Gene也没有内含 式存在，大多数的酵母结构 也没有内含 子。
10
CAAT框（CAAT Box）:是一段保守序列， 框 是一段保守序列， ） 是一段保守序列 9bp,GGGC/TCAATAC, 位于转录起始点上游 位于转录起始点上游70～-80bp,转录因子 转录因子CTF识别位点并与之结合， 识别位点并与之结合， ～ 转录因子 识别位点并与之结合 激活转录。 激活转录。 GC框（GC Box）:顺序为 顺序为GGCGGG,有两个 框 ） 顺序为 有两个 拷贝，位于CAAT Box两侧，与转录因子SP1 拷贝，位于 两侧，与转录因子 两侧 结合。（ 。（SP1有锌指区可以与 有锌指区可以与DNA结合，在N 结合， 结合。（ 有锌指区可以与 结合 端有激活转录的作用） 框有激活转录的功 端有激活转录的作用）GC框有激活转录的功 能。
14
1
一）基因的一般特性
从分子水平看，基因有以下基本特性： 从分子水平看，基因有以下基本特性： 1、Gene自我复制 自我复制------半保留复制 、 自我复制 半保留复制 2、基因决定性状： 、基因决定性状： Protein Gene→mRNA → enzyme 淘汰 3、Gene突变 、 突变 生物进化 保留 遗传病
3
三）原核与真核生物基因比较
原核生物Gene：无核膜，散在细胞质。 ：无核膜，散在细胞质。 原核生物 一般只有一个染色体，即一个DNA或RNA分子，Gene 分子， 一般只有一个染色体，即一个 或 分子 是连续的。 是连续的。 大多数是双链环状，少数为单链、线状； 大多数是双链环状，少数为单链、线状； 大肠杆菌，双链环状DNA分子，3000~4000个 分子， 如：大肠杆菌，双链环状 分子 个 基因， 已经定位900多个基因 基因，4.2x106 bp,已经定位 已经定位 多个基因 真核生物Gene：有核膜，在核中和 质的线粒体中。 质的线粒体中。 真核生物 ：有核膜，在核中和C质的线粒体中 Gene结构复杂，断裂基因，3～4万个 结构复杂， 万个Gene； 结构复杂 断裂基因， ～ 万个 ； Gene大小差别很大。 大小差别很大。 大小差别很大 β珠蛋白 基因（1700bp）=3个外显子 个内含子。 个外显子+2个内含子 珠蛋白 基因（ ） 个外显子 个内含子。 DMD基因（2300kb） 79个外显子 ， 78个内含子。 基因（ 基因 ） 个外显子 个内含子。 迄今认识的最大的基因） （迄今认识的最大的基因）
11
2.2 增强子
增强子（ 增强子（Enhancer）包括启动子上游或下游的一 ） 序列， 段DNA序列，可以增强启动子发动转录，提高转录效率。 序列 可以增强启动子发动转录，提高转录效率。 特点： 特点： 在任意位置都有效 无方向性 有组织特异性 例如： 珠蛋白Gene增强子是由串联重复的两 例如：Beta珠蛋白 珠蛋白 增强子是由串联重复的两 个72bp长的相同序列组成，位于转录起点上游-1400bp 长的相同序列组成，位于转录起点上游 长的相同序列组成 或下游3300bp处，均可增强转录效率（活性）200倍。 或下游 处 均可增强转录效率（活性） 倍 增强子在转录起始点的上下游一定范围内增强转录效率。 增强子在转录起始点的上下游一定范围内增强转录效率。 作用可以是5’～ ，也可以是3’～ 方向 方向。 作用可以是 ～3’，也可以是 ～5’方向。
4
二、真核生物基因结构
真核生物的结构基因的DNA序列由编码序列和非编 序列由编码序列和非编 真核生物的结构基因的 码序列两部分组成，编码序列是不连续的， 码序列两部分组成，编码序列是不连续的，被非编码序 列分割开来，称为断裂基因（ 列分割开来，称为断裂基因（split gene）。 ）。
1、外显子和内含子 、 2、侧翼序列与调控序列 、 2.1 启动子 2.2 增强子 2.3 终止子
2
二）Gene类别 二）Gene类别
依其功能分为： 依其功能分为： 1、结构 编码蛋白和酶分子结构； 、结构Gene---编码蛋白和酶分子结构； 编码蛋白和酶分子结构 2、调控 调节结构基因表达； 、调控Gene---调节结构基因表达； 调节结构基因表达 3、转录而不翻译的 、转录而不翻译的Gene： ： rDNA Gene→rRNA→核仁形成区， 核仁形成区， 核仁形成区 核糖体组成。 核糖体组成。 tRNA Gene→tRNA→转运氨基酸。 转运氨基酸。 转运氨基酸
第二节、 第二节、真核生物基因结构及功能
一、基因的概念
基因的概念随着分子遗传学、分子生物学、 基因的概念随着分子遗传学、分子生物学、 生物化学领域的进展而不断完善。 生物化学领域的进展而不断完善。 从遗传学角度看： 从遗传学角度看： 基因是生物的遗传物质， 基因是生物的遗传物质，是遗传的基本单 突变单位、 位----突变单位、重组单位和功能单位。 突变单位 重组单位和功能单位。 从分子生物学角度看： 从分子生物学角度看： 基因是负载着特定遗传信息的DNA分子片段， 分子片段， 基因是负载着特定遗传信息的 分子片段 在一定条件下能够表达这种遗传信息， 在一定条件下能够表达这种遗传信息，执行特 定的生理功能。 定的生理功能。
5
1、外显子和内含子
在结构基因中，编码序列称为外显子( 在结构基因中，编码序列称为外显子(exon)，表达多 外显子 ， 肽链部分。非编码序列称为内含子 内含子(Intron)，又称插入 肽链部分。非编码序列称为内含子 ， 序列。 序列。 β珠蛋白 基因（1700bp）=3个外显子 个内含子。 个外显子+2个内含子 珠蛋白 基因（ ） 个外显子 个内含子。 DMD基因（2300kb）=79个外显子 78 个内含子。 基因（ 个外显子+ 个内含子。 基因 ） 个外显子 迄今认识的最大的基因） （迄今认识的最大的基因）
8
2、侧翼序列与调控序列
每个结构基因的第一个和最后一个外显 子的外侧，都有一段不被转录的非编码区， 子的外侧，都有一段不被转录的非编码区， 称为侧翼序列（ 称为侧翼序列（Flanking sequence）。 ）。 它是基因的调控序列， 它是基因的调控序列，对基因的有效表达 起调控作用，包括：启动子、增强子、 起调控作用，包括：启动子、增强子、终止 子等。 子等。