分子生物学2016l4基因组概述.pptVIP

* 这个半重组所需值被称为c0t1/2。既然c0t1/2是进行至一半时浓度与所需时间的积，较大的c0t1/2值则暗示了反应较慢。DNA重组通常遵循c0t曲线。它是以DNA重组比率与c0t对数值为两坐标绘制的。图3.5给出了几个基因组的c0t曲线。每条曲线的形式相似，在10%重组与90%重组间c0t值差超过了100倍。但每条曲线的c0t1/2值不同。 c0t1/2直接与基因组中DNA含量相关。这反映了随着基因组复杂度的上升，对于给定质量的DNA任何特定序列只含有很少的拷贝。例如，如果DNA初始浓度为12pg，对于基因组大小只有0.004pg的细菌基因组来说每个序列将有3000个拷贝。但是对于大小约3pg的真核生物基因组而言，每个序列只有4个拷贝。因此同样地以每升核苷酸摩尔数计量的DNA绝对浓度将使真核生物一个序列的浓度比细菌低3000/4=750倍。 既然互补序列的浓度决定重组速度，要使真核生物序列以与细菌相同的相对浓度存在，它就必须有750倍的DNA（或是能产生同样量的750倍长的DNA）。这样真核生物反应的c0t1/2是细菌的750倍。 因此反应的c0t1/2值也显示了尊在的不同序列的总长度。这也可称作复杂度。而复杂度往往是用碱基对数给出的。 任何基因组（或其一部分）的DNA重组显示c0t1/2与复杂度成比例。任何DNA的复杂度可由将其c0t1/2与已知复杂性的标准DNA比较而获得。通常大肠杆菌（E. Coli）DNA被当作标准，其复杂度被用来标记基因组的长度（这暗示了大肠杆菌基因组中每段序列都是独特的）。因此我们可以写作= * 真核生物基因组包含的几种序列成分 当用重组动力学研究真核生物基因组时，通常反应的c0t1/2值 被分作8个量级中。这比图21.3中预计的100倍范围更宽。原因是曲线中的每一个都遵循着每个单一组分重组动力学的方程。一个基因组实际上包含几个这样的组分，每一个都按特殊的动力学重组。 图3.6给出了某种（假想）真核生物基因组，起始于c0t值为10-4，终止于c0t值为104。这个反应分为三个明显的相区，用阴影框住。在前两相区区间有一个平台区，而后两个相区则有重叠。每个相区都代表了基因组不同的动力学成分： 1．? 快速组分是重组的第一部分。在这里占总DNA的25%，在cot值10-4至约2×10-2间复性， cot?值为0.0013。 2．? 紧接着是中间组分。占DNA的30%，在cot值0.2到100间复性, cot?值为1.9. 3．? 慢组分是最后复性的部分。占总DNA的45%，在cot范围100-10000间复性，cot?-为630。 为了计算这些组分的复杂度，每个组分都必须视为独立的动力学组分进行重组并与标准DNA比较。慢组分占总DNA45%，因此重组反应中它的浓度测定Co的0.45倍（Co为存在DNA的总量）。这样慢组分cot?为0.45×630=283 因此，如果慢组分被纯化出进单独重组，其复性将以cot?为283进行。假定这些条件下，大肠杆菌DNA以cot?为40重组。比较这两个值，我们可以发现这个组分复杂性为3.0×108bp.用同样方法处理其他组分表明,中间成分复杂度为6×1015bp,快速组分为340bp.这为我们提供了一个进行量化的依据:组分重组越快复杂性越低。 反过来，如果我们把三种DNA每种含有的独特序列均为恰好长度（340bp，6×105bp与3×108bp），并且以质量比25：30混合，每一种组分就会如同仍是单一组分一样进行重组。并且总起来说混合物将显示出与图3.6全基因组相同的动力学图。 * 图3.4 真核生物基因组中不同序列组分的比例。非重复DNA的绝对含量随基因组的增大而增加，但在2x109bp水平上达到一个平台。 l???????? 大多数结构基因存在于非重复DNA中 基因组中非重复DNA对重复DNA的比例变化很大。图21.7总结了几种代表生物的基因组成。当然，原核生物只有非重复DNA。对于低等真核生物，大部分DNA是非重复的，20%DNA归入一个或多个中度重复组分中。在动物细胞中，大至一半的DNA为中度和高度重复序列占据。在植物和两栖类中，非重复DNA可能减少到了基因组最少的部分，中度与高度重复序列占80%。 非重复DNA组分长倾向于随着基因组大小增长而增长，当我们推进至基因组大小为3×109bp（哺乳动物特征）。然而基因组大小的进一步增长通常反映了重复组分的数量及比例的增长，以致一个生物几乎不会含有大于2×109bp的非重复组分。因此非重复DNA容量很好地代表了生物的复杂度：大肠杆菌4.2×106bp,线虫增长了一个数量级为6.6×107bp，黑腹蚁（D.melanogaster）进一步增长为约108bp，而哺乳动物又增长了一个数量级为约2×109bp。 对于