基因的基本结构
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发布时间：2022-04-24 11:48
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时间：2023-10-11 17:48
你好
我们都知道不论真核与原核生物都离不开基因，它储存着生长、发育、凋亡等几乎全部生命过程的信息。那么基因有着哪些结构呢，接下来从三个层面来讨论基因的构成：
一、DNA
编码区 Coding region
基因在结构上，分为编码区和非编码区两部分。真核生物的编码区是不连续的，分为外显子和内含子，在转录过程中会修剪内含子，并拼合外显子来形成转录产物。在原核生物中，基因是连续的，也就是说无外显子和内含子之分。
外显子 Exon
外显子是在 preRNA 经过剪切或修饰后，被保留的DNA部分，并最终出现在成熟RNA的基因序列中。
内含子 Intron
在真核生物中，内含子作为阻断基因的线性表达的一段DNA序列，是在 preRNA 经过剪切或修饰后，被切除的DNA序列
非编码区 Non-coding region
非编码区在对基因的表达*中发挥重要作用，如启动子，增强子，终止子等都位于该区域，有意思的是在人类基因中非编码区的占比超过90%。它们中的一部分可以转录为功能性RNA，比如tRNA（transfer RNA）, rRNA（ribosomal RNA）等；可以作为DNA复制，转录起始来对复制，转录和翻译起到*作用；也可能是着丝粒与端粒的重要组成部分。
启动子 Promoter
启动子是特定基因转录的DNA区域，启动子一般位于基因的转录起始位点，5‘端上游，启动子长约100-1000bp。在转录过程中，RNA聚合酶与转录因子可以识别并特异性结合到启动子特有的DNA序列（一般为保守序列），从而启动转录。启动子本身并不转录而且也不控制基因活动，而是通过转录因子结合来*转录过程。在细胞核中，似乎启动子优先分布在染色体区域的边缘，可能是在不同染色体上共同表达基因。 此外，在人类中，启动子显示出每个染色体特有的某些结构特征。
CAAT Box 与 Sextama box
CCAAT box（有时也缩写为CAAT box或CAT box）：具有GGCCAATCT 共有序列的不同核苷酸序列 ，是真核生物基因常有的调节区，位于转录起始点上游约-80bp处，可能也是RNA聚合酶的一个结合处，控制着转录起始的频率。与之相似的是，在原核生物启动子上-35bp处的TTGACA区，又称-35区。
保守序列与共有序列的概念含义基本相同。保守序列间相似度高，但不一定相同，而共有序列是相同的，共有序列可以理解为一种特殊的保守序列。
CAAT框是最早被人们描述的常见启动子元件之一，常位于接近-80的位置，但是它可以在离起始点较远的距离仍能起作用，且在两种取向均可发挥作用。CAAT框的突变敏感性提示了它在决定转录效率上有很强的作用，但是突变对启动子的特异性没有影响。
TATA Box 与 Pribnow box
TATA 框（TATA box / Goldberg-Hogness box），存在于古细菌和真核生物的核心启动子区域的一段DNA序列，TATA 框的原核同源物称为Pribnow 框（Pribnow box），其具有较短的共有序列TATAATAAT。 它约在多数真核生物基因转录起始点上游约-30bp（-25~-32bp）处，基本上由A-T碱基对组成，是决定基因转录始的选择，为RNA聚合酶的结合处之一，RNA聚合酶与TATA框牢固结合之后才能起始转录。
增强子 Enhancer
增强子是位于转录起始位点或下游基因1Mbp的位置，长度50-1500bp的序列，其可以被转录激活因子结合从而增加特定基因转录发生的可能性，广泛的存在于原核与真核生物基因结构中。
增强子能大大增强启动子的活性。增强子有别于启动子处有两点:增强子对于启动子的位置不固定，而能有很大的变动;它能在两个方向产生相互作用。一个增强子并不限于促进某一特殊启动子的转录，它能刺激在它附近的任一启动子。
终止子 Terminator
终止子处于基因或操纵子的末端，给RNA聚合酶提供转录终止信号的DNA序列。
终止子与终止密码子的概念区分：二者在名称上相似，但是含义是截然不同的。终止子是处于基因的非编码区的一段DNA序列，用于终止转录。而终止密码子是在翻译过程中终止肽链合成的mRNA中的三联体碱基序列，一般情况下为UAA，UAG和UGA，不编码为氨基酸。
ATAAA
ATAAA 是 preRNA 在通过修剪后形成成熟mRNA 时在3'UTR产生ployA 是的加尾信号。但是这段序列并不是绝对保守，也可能为其他A富集的序列，比如AATAAA等。
回文序列 palindrome sequence
回文序列是双链DNA中的一段倒置重复序列，这段序列有个特点，它的碱基序列与其互补链之间正读和反读都相同。当该序列的双链被打开后，如果这段序列较短，有可能是*性内切酶的识别序列，如果比较长，有可能形成发卡结构，这种结构的形成有助于DNA与特异性DNA与蛋白质的结合。
5' GGTACC 3'
3' CCATGG 5'
二、preRNA
转录起始位点 Transcription start sites (TSS)
转录起始位点是指与新生RNA链第一个核苷酸相对应的DNA链上的碱基，通常为一个嘌呤（A 或G），即5’UTR的上游第一个碱基。
5’末端的序列称为上游,而把其后面即3‘末端的序列称为下游.
转录终止位点 Transcription termination sites (TTS)
转录起始位点是指新生RNA链最后一个核苷酸相对应的DNA链上的碱基。当RNA链延伸到转录终止位点时，RNA聚合酶不再形成新的磷酸二酯键，RNA-DNA杂合物分离，转录泡瓦解，DNA恢复成双链状态，而RNA聚合酶和RNA链都被从模板上释放出来。
开放阅读框 Open reading frame(ORF)
ORF 是连续的一段密码子，其含有起始密码子（通常是AUG）和终止密码子（通常是UAA，UAG或UGA）。在真核基因中，ORF跨越内含子/外显子区域，其可以在 ORF 转录后拼接在一起以产生蛋白质翻译的最终mRNA。 由于读写位置不同（对应不同的起始位点），ORF 可能翻译为不同的多肽链。
热心网友
时间：2023-10-11 17:48
真核生物的结构基因基本上由编码区和非编码区两部分组成，非编码区位于编码区的上游和下游，故又称侧翼序列。
(一)编码区
自起始密码至终止密码的一般DNA序列称为编码区。编码区含有若干段编码/顷序，是该基因表达为多肽 链的部分，称为外显子。外显子是不连续的，其间有不编码的间隔顺序隔开，间隔顺序称为内含子。转录后的内含子顺序，在初级转录物加工时被切掉；因此，结构基因又称为不连续基因或断裂基因。如果一个结构基因含有n个内含子，那么，将含有n+1个外显子，但内含子的核苷酸的数量可比外耻·广名计：多倍，也有少数真核生物的结构基因没有内含子，如组蛋白基因、干扰素基因等。
每个外显子和内含子的接头区有一段高度保守的序列，即内含子5’端以GT开始，3’端以AG结束，这种结构称为GT—AG法则。转录后，GT、AG在hnRNA上的相应序列是RNA画按的识别信号，
(二)侧翼序列
侧翼序列包括前导区、尾部区、*区，*区又包括启动子、增强子、终止子等：
1、前导区和尾部区 此二区被转录并参与成熟mRNA的组成，但不被翻译，前者位于转录起始点和第一外显子之间，相当于mRNA5’端的非翻译区(5’UT)；后者位于最末外显子和终止子之间，相当于mRNA3’端非翻译区(3'UT)。前导区和尾部区转录后的相应序列在mRNA中起维持mRNA稳定性的作用。
2、启动子 启动子是指能与RNA聚合酶结合的DNA序列，此序列能启动基因的转录，是RNA聚合酶识别转录起始部位的信号，目前已发现3种启动子序列，均位于转录起始点的上游，包括：TATA框(P1)，位于转录起始点上游19-27bp处；CAAT框(P2)。位于转录起始点上游70—80bp处；GC框(P3)，有2个拷贝，位于CAAT框的两侧。
3、增强子 增强子指虽不能启动基因的转录，但有增强转录作用的DNA序列．增强子的位置不固定，可以是在转录起始点的上游，也可以是下游，甚至可以插在内含子中；增强子通常有组织特异性，可与不同组织的特异性因子结合，从而对基因表达因组织器官的不同而起不同的调节作用。
4、终止子 终止子是尾部区和转录终止点间的一段特定序列，具有终止转录的功能。其共同结构特征是：
(1)AATAAA序列：是终止子的起始序列，称为mRNA裂解信号，其作用是指导核酸内切酶在信号下游10—15bp的特定位点上裂解mRNA。
(2)回文序列：是一段长约7-20个核苷酸对的反向重复顺序，也称为终止信号，是RNA聚合酶转录终止的信号，位于AATAAA的下游，其对称轴距转录终止点约16-24bp。
(3)A—T对序列：是自回文序列末端起至转录终止点的一段序列，有6-8个A—T对。回文序列和A—T对经转录后可形成发夹结构及与A互补的一串U，发夹结构的存在阻碍RNA聚合酶的移动，而A—U之间氢键结合较弱，故RNA/DNA杂交部分易于拆开，有利于转录物从DNA模板上释放出来。
