真核生物基因結構

1、第二節(jié)、真核生物基因結構及功能,一、基因的概念 基因的概念隨著分子遺傳學、分子生物學、生物化學領域的進展而不斷完善。從遺傳學角度看： 基因是生物的遺傳物質，是遺傳的基本單位----突變單位、重組單位和功能單位。從分子生物學角度看： 基因是負載著特定遺傳信息的DNA分子片段，在一定條件下能夠表達這種遺傳信息，執(zhí)行特定的生理功能。,1,一）基因的一般特性,從分子水平看，基因有以下基本特

2、性： 1、Gene自我復制------半保留復制 2、基因決定性狀： Protein Gene→mRNA → enzyme 淘汰 3、Gene突變 生物進化

3、 保留 遺傳病,,,,2,二）Gene類別,依其功能分為：1、結構Gene---編碼蛋白和酶分子結構；2、調控Gene---調節(jié)結構基因表達；3、轉錄而不翻譯的Gene： rDNA Gene→rRNA→核仁形成區(qū)，

4、核糖體組成。 tRNA Gene→tRNA→轉運氨基酸。,3,三）原核與真核生物基因比較,原核生物Gene：無核膜，散在細胞質。一般只有一個DNA或RNA分子，Gene 是連續(xù)的。大多數是雙鏈環(huán)狀，少數為單鏈、線狀；如：大腸桿菌，雙鏈環(huán)狀DNA分子，3000~4000個 基因，4.2x106 bp,已經定位900多個基因真核生物Gene：有核膜，在核中和C質的線粒體中。Gene結構復雜，斷裂基

5、因，3～4萬個Gene；Gene大小差別很大。β珠蛋白 基因（1700bp）=3個外顯子+2個內含子。DMD基因（2300kb） 79個外顯子 ， 78個內含子。 （迄今認識的最大的基因）,4,二、真核生物基因結構,真核生物的結構基因的DNA序列由編碼序列和非編碼序列兩部分組成，編碼序列是不連續(xù)的，被非編碼序列分割開來，稱為斷裂基因（split gene）。1、外顯子和內含子2、側翼序列與調控序列 2

6、.1 啟動子 2.2 增強子 2.3 終止子,5,1、外顯子和內含子,在結構基因中，編碼序列稱為外顯子(exon)，表達多肽鏈部分。非編碼序列稱為內含子(Intron)，又稱插入序列。β珠蛋白 基因（1700bp）=3個外顯子+2個內含子。DMD基因（2300kb）=79個外顯子+ 78 個內含子。（迄今認識的最大的基因）,6,外顯子和內含子,真核生物內含子和

7、外顯子 不是完全固定不變的，有時同一DNA 鏈上的某一段DNA序列，當它作為編碼某一多肽鏈的基因時是外顯子，而作為編碼另一多肽鏈時，則是內含子。這樣，同一基因卻可以轉錄兩種或兩種以上的mRNA。真核生物某些結構Gene沒有內含子，如組蛋白Gene，干擾素Gene等。它們多以基因簇形式存在，大多數的酵母結構Gene也沒有內含子。,7,5`GT——AG3`法則,在每個外顯子和內含子的接頭區(qū)都是一段高度保守的共有序列，內含子的5`端是GT，

8、3端是AG，這種接頭方式稱為GT-AG法則，普遍存在于真核生物中，是RNA剪接的識別信號，轉錄后的前體RAN中的內含子剪接位點。,8,2、側翼序列與調控序列,每個結構基因的第一個和最后一個外顯子的外側，都有一段不被轉錄的非編碼區(qū)，稱為側翼序列（Flanking sequence）。 它是基因的調控序列，對基因的有效表達起調控作用，包括：啟動子、增強子、終止子等。,9,2.1 啟動子,啟動子（ Promoter）是一段特定的

9、核苷酸序列，位于Gene轉錄起始點上游的100bp 范圍內，是RNA聚合酶的結合部位，能促進轉錄過程。Promoter決定DNA中的轉錄鏈。TATA框（TATA Box）是一段高度保守序列，7個bp，TATAA/ TAA/T，位于轉錄起始點上游25～30 bp（-30～50）。TATA框與轉錄因子TFII結合，再與RNA 聚合酶II形成復合物，從而準確地識別轉錄起始位置，對轉錄水平有定量效應。,10,CAAT框（CAAT Box）:是

10、一段保守序列，9bp,GGGC/TCAATAC, 位于轉錄起始點上游-70～-80bp,轉錄因子CTF識別位點并與之結合，激活轉錄。GC框（GC Box）:順序為GGCGGG,有兩個拷貝，位于CAAT Box兩側，與轉錄因子SP1結合。（SP1有鋅指區(qū)可以與DNA結合，在N端有激活轉錄的作用）GC框有激活轉錄的功能。,11,2.2 增強子,增強子（Enhancer）包括啟動子上游或下游的一段DNA序列，可以增強啟動子發(fā)動轉錄，提高轉

11、錄效率。 特點：在任意位置都有效無方向性有組織特異性 例如：Beta珠蛋白Gene增強子是由串聯重復的兩個72bp長的相同序列組成，位于轉錄起點上游-1400bp或下游3300bp處，均可增強轉錄效率（活性）200倍。增強子在轉錄起始點的上下游一定范圍內增強轉錄效率。作用可以是5’～3’，也可以是3’～5’方向。,12,2.3 終止子,終止子（Terminator）由一段回文序列以及特定的序列

12、（PolyA）5’--AATAAA--3’組成?；匚男蛄袨檗D錄終止號。PolyA為附加信號。終止子為反向重復序列，是RNA聚合酶停止工作的信號，反向重復序列轉錄后，可以形成發(fā)夾式結構，并且形成一串U。發(fā)夾式結構阻礙了RNA聚合酶的移動。一串U的U與DNA模板中的A的結合不穩(wěn)定，從模板上脫落下來，終止轉錄。,13,2.4 調控序列,調控序列（Regulator Sequence）包括啟動子，增強子和終止子均屬于基因的順式調控因子（順式