细胞核基因组

浓度为50μg/ml的A260 = 1.00（光径1cm），变
性成单链后，同样浓度的核酸溶液的 A260 =
1.37，这就是增色效应。
影响Tm值的因素
G-C对含量越高，Tm就越高，G-C对含量 每增加1%，Tm大约增加0.4℃。在近似生理条 件下， DNA 的 Tm 一般在 85 ～ 95℃之间。溶液
的变化，另一种是用羟基磷灰石柱分离双链和
单链 DNA ，双链 DNA 吸附而单链 DNA 流出，
再测定流出单链DNA的量。
复性动力学方程的推导
DNA 复性取决于两条单链的随机碰撞，因此它 遵循二级反应动力学，其反应符合下列方程式：
dC kC 2 dt
式中C为时间t时，单链DNA的浓度；k为反应速
中的离子强度对 Tm 有很大影响，在一定的范
围内，一价阳离子浓度每增加 10 倍， Tm 增加
16.6℃。若要降低Tm，可加入甲酰胺，因为甲
酰胺能降低氢键的稳定性。
复性与杂交
在适宜的条件下，两条分开的互补链可重新 形成双螺旋，这个反应称为复性（renaturation）。 使两条互补的单链形成双螺旋的过程称为退火
种生物的C值相差很大，并有随着有机体复杂度增加
而C值增大的趋势，说明随着有机体复杂度的增加，
对遗传物质DNA量的需要也随之增加。DNA是遗传
信息的载体，较复杂的有机体需要较多的遗传信息 是好理解的。
表1－1 一些生物物种的DNA质量
生物物种 两栖鲵 蝾螈 赤蛙 牛 人 DNA质量 （2C值）/pg 168.0 85.3 10.9 6.4 6.4 染色体数 （2n） 24 24 26 60 46 生物物种 贝母 百合 小麦 玉米 烟草 DNA质量 （2C值）/pg 196.7 72.2 34.6 11.0 7.8 染色体数 （2n） 24 24 14 20 24
C 1 …………（1） C 0 kC0 t 1
多则复杂性高。
复性动力学的测定
首先将纯化的DNA通过高速搅拌或小孔喷
射，以取得大小均匀的片段； 100℃瞬间处理
后（使其变性）迅速冷却到适当温度复性，如
温度控制在低于TmA复性的数
量。
复性动力学的测定
测 DNA 复性的方法有两种，一种是测 A260
细胞核基因组
1.1 核基因组大小 1.2 重复序列 1.3 基因家族 1.4 真核基因的断裂结构
1.1 核基因组大小
一个物种中所包含的基因就是一个基因组，确 切地说，基因组是指一个物种的单倍体的染色体所 包含的全部基因。对于只有一个染色体的原核生物 来说，它的一个细胞中（一个染色体）的全部基因 组成其基因组；对于通常的二倍体生物来说，是指 能维持配子或配子体正常功能的最低数目的一套染 色体所包含的全部基因。真核生物基因组包括核基 因组和细胞器基因组。
羊
鼠 果蝇
5.7
5.0 0.2
54
40 8
油菜
水稻 亚麻
3.2
2.0 1.4
38
24 30
拟南芥
粘菌 酵母 0.384 （1C） 0.026 （1C） 7 （1n） 15（1n） 大肠杆菌 λ噬菌体
0.14
0.0040 0.000055
10
图1－1 不同有机体的C值大小
C值悖论
一般来说，一种生物的形态学复杂性应该与其 C
度常数。
1 dC kdt ， 2 C
1 t 1 C 0 C dC t 0 kdt ， C 2
C
C C0
kt
t t0
复性动力学方程的推导
1 1 1 1 k t k t 0 ，∵ t 0 0 ， ∴ kt C C0 C C0
1 kC0 t 1 C C0
已知的基因要长些），根据 C 值计算，哺乳类基因
组中的基因数目理论上应在40万～60万个之间。
对基因数目的估计
果蝇必需的基因总数约为 5000 个，由于对昆
虫基因大小的合理估计为2,000bp，那么，5,000个 基因的总长度为107bp，而果蝇的C值为108bp。这 些分析说明，基因组中大部分DNA是不表达的。
（ anneal ）。两条不同来源的互补单链经退火形
成双链的反应称为杂交（ hybridization ），杂交
可以在DNA单链之间进行，也可以在DNA单链和
RNA单链之间进行。
复性动力学
复性动力学指的是复性核酸的量随着时 间变化的情况。它可以用来检测DNA的复杂
性。高度重复序列多则复杂性低，单一序列
DNA变性
在受到加热、高浓度盐处理时，DNA双螺旋碱
基配对结合的氢键会断裂，双螺旋链分开成单链，
这 个 过 程 称 为 变 性 （ denaturation ） 或 解 链 作 用
（melting）。
DNA的热变性
增色效应
核酸中的碱基有很强的紫外吸收，它的吸
收峰在260nm。当DNA以双螺旋形式存在时，
对基因数目的估计
通过估计不同种类 mRNA 的数目，可以估计出
一个特定哺乳动物细胞中能表达的基因总数约为
10,000 个，考虑到不同细胞类型有些不同的基因表 达，我们可以认为哺乳动物细胞基因组有功能的基 因数目在30,000～40,000个之间。假设哺乳类基因的 平均大小为 5,000 ～ 8,000bp （它们实际上比大多数
衡量基因组大小的单位
一个真核生物的核基因组的大小可以通过化学
分析、 DNA 复性动力学等方法进行测定。如果一
个 DNA 分子（双链）重 1pg （ 10 － 12g），就意味着
它长约31cm，含有10 9 bp （base pair，碱基对），
分子量为6.1×1011道尔顿。
C值的概念
一个单倍体基因组的 DNA 含量是恒定的，它代 表着一个生物种的特征，称为物种DNA的C值。C值 可以用 pg 为单位表示，也可以用 bp 为单位表示。各
值的大小大致相关，因为一种生物的形态学复杂性必
然是它基因复杂性的反映。然而仔细研究有机体复杂
度和 C值的关系，就会发现难以解释的问题。如人与
两栖动物 C值的比较。另外，一些密切相关的种属的
C 值呈现出惊人的差异，如两栖类动物中 C 值可相差
50倍，豆科植物中的蚕豆比百脉根的 C值大100倍。只 有低等生物的情况符合这种设想。这就是C值悖论。