问答题 (中山大学2009年考研试题)原核生物与真核生物基因组结构方面有哪些主要差别?
【正确答案】正确答案:(1)在染色体的组成和结构方面,原核生物的染色体是裸露的DNA分子,分散于无核膜包被的核质区中,其全长并不和蛋白质固定地结合,只有在复制和转录的过程中,染色体上有些蛋白质,如RNA聚合酶、阻遏蛋白、激活蛋白等,这些蛋白质都以非共价键的形式与DNA结合,在一定的时间内,或在DNA的特定点上,它们也会从DNA上分开。 但真核生物染色体DNA全长和蛋白质稳定地相结合,真核生物的染色体是细胞间期核内的染色质在细胞分裂过程中盘曲折叠形成的,染色质是DNA、RNA、蛋白质的复合体,其基本结构单位是核小体,核小体是由约200bp的DNA分子缠绕在四种组蛋白H 2 A、H 2 B、H 3 、H 4 各两个分子,组成的颗粒上形成的核小体之间连有另一种组蛋白H 1 。这些蛋白质与DNA分子的全长结合是固定的,这种与蛋白质稳定结合组成染色体的特征,使其较长的DNA分子能有序地装入很小的核中,对DNA也有保护作用,同时也给基因组的复制和表达带来一定的复杂性。 (2)在重复序列方面,原核生物与真核生物基因组在结构上的另一区别是DNA上重复顺序的数量。重复序列在真核生物基因组中普遍存在,不仅重复次数多,而且所占基因组比率高,并具多样性。真核生物DNA顺序可分为非重复序列(单一序列)、轻度重复序列、中度重复序列和高度重复序列,其中,非重复序列中,一个基因组中只有一个拷贝;轻度重复序列中,一个基因组中有2~10个拷贝,组成串联重复基因,如组蛋白基因等;中度重复序列中,一个基因组中有10至几百个拷贝;高度重复序列中,一个基因组中有几百到几万个,如卫星DNA。 原核生物和一些病毒中也有重复顺序,如转座子和插入顺序两端的反向重复顺序,一些与真核生物有关的病毒,如比较简单的SV40、疱疹病毒、EB病毒、反转致癌病毒等都有一些重复顺序,但原核生物的重复顺序、重复次数极少,所占基因组的比率很低,同时重复片段小,没有高、中重复顺序之分。 (3)基因的排列方面,基因组内基因的排列在原核生物中功能相关的基因有高度集中的表现,而且愈是简单的生物愈是集中,如大肠杆菌中编码乳糖利用的β-半乳糖苷透性酶、β-半乳糖苷酶和β-半乳糖苷转乙酸酶的三个结构基,与操纵基因紧密相连组成一个具有功能单位的操纵子。λ噬菌体编码头部的6个基因A—F有相互邻近的位置。在真核生物中有些具有功能的重复顺序的基因也有集中在一起的,如5sRNA基因、组蛋白基因、tRNA基因和免疫球蛋白基因等成簇排列的情况,但像原核生物那样的操纵子至今还未见报道。真核生物基因组中功能相关基因的排列更多的是处于分散状态,在一条染色体上常被一些不编码的顺序所隔开。有的还处于不同的染色体上,如编码珠蛋白两条链的α和β基因就是位于不同的染色体上,如果要生产完整的血红蛋白,两个基因就必须在同一时间处于同一种红血球内。分散的基因统一进行表达。
【答案解析】