第二章 基因的结构
等真核生物中则变化很大。
5. 从总体上说,生物基因组大小同生物在进化上所处地位的高低没有关系。
第三节 原核生物基因组
一、原核生物基因组的结构特点
1. 基因组DNA分子量小。
2. 基因组的主体为单个环状染色体,只有一个DNA复制的起点。 3. 重复序列少。一般细菌中只有rRNA基因等少数重复基因。 4. 不编码的DNA序列少。
5. 广泛存在操纵子结构:原核基因组中,由几个功能相关的结构基因及其调控区组成
一个基因表达的协同单位,这种单位称为操纵子(operon)。
二、原核生物复制有关的结构
(一)原核生物复制的特点
1. 大肠杆菌基因组以双链环状DNA分子的形式存在,其DNA复制的中间产物可形成一个θ。
2. 复制从一个固定的起点开始(复制起始点),双向等速进行,形成两个复制叉。 3. 复制起始后,两个复制叉在距起始点1800处会合。 4. 原核生物起点可连续发动复制。
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第二章 基因的结构
(二)原核生物复制起始点
称为ori C,由245个bp构成,其序列和控制元件在细菌中十分保守。关键序列在于两组短的重复。
四个9bp序列:为Dna A蛋白的结合位点,大约20-40个Dna A蛋白各带一个ATP结合在此位点上,并聚集在一起,DNA缠绕其上,形成起始复合物。
三个13bp的序列:HU蛋白是细胞的类组蛋白,可与DNA结合,促使双链DNA弯曲。受其影响,邻近三个成串富含AT的13bp序列被变性,成为开链复合物。
Dna B结合于解链区,解开DNA双链,此时成为前引发复合体。DNA双链解开还需拓扑异构酶II和SSB,前者可消除解螺旋酶产生的张力,后者保护单链并防止恢复双链。引物酶合成RNA引物,并开始DNA的复制。
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第二章 基因的结构
(三)原核生物复制的终止区
大肠杆菌终止区有6个终止子位点,每个约22bp,分别为ter A-ter F。与ter结合的蛋白质称为Tus(terminus utilization substance)。
Tus-ter复合物只能阻止一个方向的复制叉前移,即不让对侧复制叉超过中点后过量复制。
两个复制叉在终止区相遇并停止复制,其间大约有50-100bp未被复制。其后两条亲代链解开,通过修复方式填补空缺。
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第二章 基因的结构
此时两环状染色体互相缠绕,形成连锁体。此连锁体的解开需要拓扑异构酶IV的参与,每次作用可以使DNA两链断开和再连接,因此使两个闭锁的环状双链DNA彼此解开。
三、原核生物转录有关的结构
(一)转录模板
DNA双链中按碱基配对规律能指引转录生成RNA的一股单链,称为模板链(template strand),也称作反意义链。相对的另一股单链是编码链(coding strand),也称为有意义链。 (二)不对称转录
1. DNA链上只有部分的区段作为转录模板(反意义链或模板链) 2. 模板链并非自始至终位于同一股DNA单链上。
(三)DNA序列的书写
习惯上DNA的序列按其转录的RNA同样序列的一条链来书写,由左到右相当于5'→3'方向。转录的起始核苷酸为+1,从转录的近端向远端计数。转录起点的左侧为上游,用负的数码来表示,起点前一个核苷酸为负1,起点后为下游,即转录区。 (四)转录单位
启动部位:转录起始之前,有特殊核苷酸顺序组成启动部位,也称为启动子,是RNA聚合酶识别、结合并启动转录的特异部位。
终止部位:末端也有特异结构作为终止部位,也称终止子。
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第二章 基因的结构
RNA编码顺序:就是起始与终止部位间的范围。
1. 启动子
-10区:由6-8个核苷酸组成,-10区有助于DNA局部双链的解开。
-35区:一般由10个核苷酸组成,一般认为-35区是RNA聚合酶识别和结合的位点。-35区在很大程度上决定启动子的强弱,RNA聚合酶很容易识别强启动子。
非转录前导顺序:不同的启动子在他们的3’末端有不同长度的非转录前导顺序,即+1到-10区的间距,一般是5-10个核苷酸。前导顺序过长或过短,会影响转录效率。
在-10区和-35区之间的碱基并不特别重要,但这两个序列之间的距离却很重要。实验表明,两个序列之间为17bp时,转录效率最高。 2. 终止子
弱终止子:依赖Rho (?)因子的转录终止。DNA模板上靠近终止处,有些特殊的碱基序
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