基因组学第6章教案分析.ppt

第6章 真核生物基因组解剖 真核生物基因组由2部分组成：核基因组和线粒体基因组。 植物细胞还有叶绿体基因组。 一、染色体数目 二、核型和核型分析 核型(Karyotype): 又称染色体组型，是指用显微镜照像或描绘的方法得到的单个细胞染色体的系统排列。有丝分裂中期染色体的形态较典型，所以一般分析中期染色体。主要观察染色体的长短、着丝点的位置，臂的长短、有无随体，其中以着丝点的位置最为重要。 染色体核型分析(Karyotyping): 是指在显微镜下对个体细胞染色体的大小、形状、数目进行检测的一种方法.根据染色体分带技术可以检测到样品细胞的染色体结构是否正常,是否发生了染色体数目的变化,结构的重排,区段缺失或重复. 三、染色体分带—chromosome banding 染色体带是指当染色体经一定的物理、化学因素处理并用特定的染料 染色后，在显微镜下可显示出特定的深浅不同的条纹，或在荧光显微 镜下看到不同强度的荧光节段。不同染色方法可分出Q、G、C、R、N、 T及Cd等几种类型的带。不同的染色体具有不同形态的带，称为“带 型”，反映了染色体固有的结构。据此我们可以准确无误地识别每 一条染色体，并可用来分析染色体内部结构的变化。 染色体带显示的过程称为染色体显带或分带。1968年，科学家用氮芥 喹吖因使染色体不同部位差别染色，显示出清晰的带纹。自染色体高 分辨显带技术问世后，研究者可以在人体细胞分裂的前中期染色体上 显示出1 256条带，在早前期染色体上可显示出3 000～10 000条带。 显带技术不仅解决了染色体的识别问题，还为深入研究染色体的异常 及人类基因定位创造了条件。 染色体带型命名 人类染色体带型最早确定的命名方式是从着丝粒向两侧按数字编号, 短臂以p代表(p=petit),长臂以q代表. 短臂和长臂又可进一步分区，每个区又分为数个亚区，亚区又可划分为不同的区带，有的区带又可细分为区亚带。 人类染色体核型 四、基因组的结构成分 1) SAR和MAR 2) CpG岛 3) 等高线 （1）SAR和MAR SAR: Scaffold attechment region, 与染色体骨架蛋 白结合的染色体 的DNA顺序. MAR: matrix arrechment region, 与细胞核 基质蛋白成分结 合的染色体DNA 顺序. MAR和SAR的特征 1) SAR和MAR的序列组成有相似性，含有较高的A/T碱基，约70%。 2) 染色体骨架与核基质的组成成分不完全相同，前者有一个主要成分为拓扑异构酶2，而拓扑异构酶2仅是核基质的组成成分之一，这种差别可能与两者的活性不同有关。 3) 拓扑酶II可与MAR结合, 因此推测MAR成分与DNA复制有关. 4) SAR可用二碘水扬酸铝分离, MAR则用高盐NaCl溶液分离. 5) MAR或SAR之间的距离平均为30 kb, 染色体DNA环突长约25-600 kb, 因此并非所有MAR或SAR均与基质或骨架结合. 或这说MAR(或SAR)与基质或骨架结合的位置是动态的, 不固定的. SAR和MAR的应用 由于发现许多功能基因的两侧含有SAR或 MAR的结构,并证实SAR和MAR具有阻止 异染色质位置效应和隔离相邻基因彼此干 扰的功能, 因此为了提高转基因的表达水平, 在构建表达载体时可在基因两侧安装SAR 或MAR顺序, 以减少转基因沉默效应. MAR的分离 （2）什么是CpG岛 满足CpG岛的条件为: 1. 连续200 bp的DNA顺序(已修改为500 bp); 2. C+G含量大于50%(已修改为55%); 3. 观测到的CpG双碱基数目与预期的数目 之比大于0.6(已修改为0.65). (Gardiner-Garden, J.Mol.Bio., 196:261, 1987; Proc Natl Acad Sci USA 99:3740-3745, 2002 ) CpG岛的一般特点 1) 主要在脊椎动物中发现,其它种属基因组中也有CpG岛, 但特征不明显. 2) 绝大多数CpG岛中很少出现胞嘧啶甲基化, 因此被认为是基因转录活跃区. 3) CpG岛主要分布在基因的启动子区和第一个外显子区. 4) 绝大多数管家基因(housekeeping gene)含有CpG岛, 是寻找基因的一个指标. 为何会产生CpG岛? 1) 由于细胞内胞嘧啶甲基化与脱氨基事件常常发生, 导致复制时的C→A错配.在下一轮复制时原来的胞嘧啶(C)位置由胸腺嘧啶(T)取代, 即发生碱基代换. 因此基因组DNA顺序进化的总趋势是A/T比例增加. 2) “基因转换”, 即DNA复制时以同源DNA单链为模