Mindmap-Galerie Biochemie und Molekularbiologie – Eukaryotische Gene und Genome
People's Medical Publishing House, Neunte Auflage „Biochemie und Molekularbiologie“, Kapitel 11 Eukaryotische Gene und Genome, einschließlich der Genomstrukturmerkmale von Prokaryoten, der Struktur und Funktion eukaryotischer Gene, der Strukturmerkmale eukaryotischer Genome usw.
Bearbeitet um 2023-11-07 11:35:28Einhundert Jahre Einsamkeit ist das Meisterwerk von Gabriel Garcia Marquez. Die Lektüre dieses Buches beginnt mit der Klärung der Beziehungen zwischen den Figuren. Im Mittelpunkt steht die Familie Buendía, deren Wohlstand und Niedergang, interne Beziehungen und politische Kämpfe, Selbstvermischung und Wiedergeburt im Laufe von hundert Jahren erzählt werden.
Einhundert Jahre Einsamkeit ist das Meisterwerk von Gabriel Garcia Marquez. Die Lektüre dieses Buches beginnt mit der Klärung der Beziehungen zwischen den Figuren. Im Mittelpunkt steht die Familie Buendía, deren Wohlstand und Niedergang, interne Beziehungen und politische Kämpfe, Selbstvermischung und Wiedergeburt im Laufe von hundert Jahren erzählt werden.
Projektmanagement ist der Prozess der Anwendung von Fachwissen, Fähigkeiten, Werkzeugen und Methoden auf die Projektaktivitäten, so dass das Projekt die festgelegten Anforderungen und Erwartungen im Rahmen der begrenzten Ressourcen erreichen oder übertreffen kann. Dieses Diagramm bietet einen umfassenden Überblick über die 8 Komponenten des Projektmanagementprozesses und kann als generische Vorlage verwendet werden.
Einhundert Jahre Einsamkeit ist das Meisterwerk von Gabriel Garcia Marquez. Die Lektüre dieses Buches beginnt mit der Klärung der Beziehungen zwischen den Figuren. Im Mittelpunkt steht die Familie Buendía, deren Wohlstand und Niedergang, interne Beziehungen und politische Kämpfe, Selbstvermischung und Wiedergeburt im Laufe von hundert Jahren erzählt werden.
Einhundert Jahre Einsamkeit ist das Meisterwerk von Gabriel Garcia Marquez. Die Lektüre dieses Buches beginnt mit der Klärung der Beziehungen zwischen den Figuren. Im Mittelpunkt steht die Familie Buendía, deren Wohlstand und Niedergang, interne Beziehungen und politische Kämpfe, Selbstvermischung und Wiedergeburt im Laufe von hundert Jahren erzählt werden.
Projektmanagement ist der Prozess der Anwendung von Fachwissen, Fähigkeiten, Werkzeugen und Methoden auf die Projektaktivitäten, so dass das Projekt die festgelegten Anforderungen und Erwartungen im Rahmen der begrenzten Ressourcen erreichen oder übertreffen kann. Dieses Diagramm bietet einen umfassenden Überblick über die 8 Komponenten des Projektmanagementprozesses und kann als generische Vorlage verwendet werden.
Eukaryotische Gene und Genome
einführen
Genkonzept
Eine Grundeinheit, die Proteine oder RNA und andere Produkte mit spezifischen Funktionen kodieren und genetische Informationen transportieren kann.
Bezieht sich normalerweise auf eine DNA-Sequenz eines Chromosoms oder Genoms
Kodierungssequenz
Exon
Spacer-Sequenz zwischen einzelnen kodierenden Sequenzen
Intron
Genomkonzept
Die Summe aller genetischen Informationen in einem Organismus
Komposition
nukleäre chromosomale DNA
mitochondriale DNA
Genomstrukturmerkmale von Prokaryoten
Besteht normalerweise nur aus einer zirkulären doppelsträngigen DNA (und einem Plasmid)
Im Genom gibt es nur einen Replikationsursprung mit einer Operonstruktur
Keine Introns, Gene sind normalerweise zusammenhängend
Es gibt nur sehr wenige repetitive Sequenzen im Genom und die meisten Strukturgene, die Proteine kodieren, sind Einzelkopie-Gene.
Erkennungsregionen im Genom mit mehreren Funktionen
Startbereich kopieren
Abschlussbereich kopieren
Transkriptionsinitiationsregion
Abschlussbereich
andere
Die kodierende Region ist größer als die nicht kodierende Region, und die nicht kodierende Region besteht hauptsächlich aus regulatorischen Sequenzen
Im Genom sind mobile DNA-Sequenzen vorhanden
Einfügungssequenz
Transposon
andere
Struktur und Funktion eukaryotischer Gene
Grundstruktur eukaryotischer Gene
Kodierungsregion
Kodierendes Protein oder RNA
Exon
Die Sequenz in einer Gensequenz, die auf dem reifen mRNA-Molekül erscheint
nicht-kodierende Region
Spacer-Sequenz zwischen einzelnen kodierenden Sequenzen
Intron
Ein Teil der entsprechenden Spacer-Sequenz, der sich zwischen den Exons befindet, wird während des Prozesses des mRNA-Spleißens gelöscht
Die 5'-untranslatierte Region und die 3'-untranslatierte Region des Gens nach dem Transkriptionsstartpunkt
Merkmale
Jedes Gen hat ein Intron weniger als Exon.
Die Anzahl der Exons verschiedener Gene ist unterschiedlich und kann stark variieren
Die Anzahl der Exons ist eines der wichtigen Merkmale, die die Struktur eines Gens beschreiben
Die meisten Protein-kodierenden Gene in höheren Eukaryoten haben Introns (mit Ausnahme der Histon-kodierenden Gene).
Die Anzahl und Größe der Introns bestimmt maßgeblich die Größe höherer eukaryontischer Gene
Gene, die für rRNA und einige tRNA kodieren, haben auch Introns
An der Verbindung von Exons und Introns gibt es eine hochkonservierte Sequenz
Die meisten 5'-Enden von Introns beginnen mit GT
Die meisten 3'-Enden von Introns enden mit AG
Erkennungssignale für das RNA-Spleißen
akademische Begriffe
stromaufwärts
5'-Ende eines Gens
flussabwärts
3'-Ende eines Gens
1
Die Base, die dem ersten Nukleotid in einer Gensequenz entspricht, die die RNA-Synthese initiiert.
Sequenzen vor dieser Basis werden als negative Zahlen aufgezeichnet
Sequenzen stromabwärts dieser Basis werden als positive Zahlen aufgezeichnet
Null wird nicht zur Markierung von Basispositionen verwendet
kaputtes Gen
ppt-Erklärung
Eukaryontische Gene bestehen aus mehreren kodierenden Regionen und nicht-kodierenden Regionen, die voneinander getrennt, aber kontinuierlich mosaikartig sind und ein vollständiges Protein kodieren, das aus kontinuierlichen Aminosäuren besteht und als Break-Gen bezeichnet wird
Medizinische Enzyklopädie
Eukaryotische Strukturgene bestehen aus mehreren kodierenden und nicht kodierenden Regionen, die voneinander entfernt, aber kontinuierlich mosaikartig sind. Nachdem die nicht kodierenden Regionen entfernt und wieder verbunden wurden, kann ein vollständiges Protein, das aus zusammenhängenden Aminosäuren besteht, translatiert werden . (Split-Gen)
In der Genetik werden Gene, die Proteine kodieren, üblicherweise als Strukturgene bezeichnet. Die Strukturgene von Eukaryoten sind fragmentierte Gene.
Gen-kodierende Sequenz
Transkriptionsprodukt
mRNA
Durch die Translation entsteht eine Polypeptidkette
spezifische RNA
rRNA
tRNA
kleine RNA
andere
Merkmale
Die kodierende Sequenz eines Gens bestimmt die Sequenz und Funktion seines Produkts
Die Primärstruktur der DNA bestimmt die Primärstruktur ihres Transkriptionsprodukts, des RNA-Moleküls
Eine Mutation oder Veränderung einer Base in der kodierenden Sequenz kann wichtige Veränderungen in der Genfunktion verursachen
Codons sind degeneriert
Veränderungen an der Transkriptionsstartstelle oder das Vorhandensein alternativer Spleißstellen in der mRNA können die Protein-Polypeptidkette beeinflussen
kodieren verschiedene Protein-Polypeptidketten
Genregulationssequenzen
Definition
Eine Region vor und nach der Gentranskriptionsregion, die die Genexpression reguliert. Da es sich um eine eng benachbarte DNA-Sequenz handelt, wird sie auch als flankierende Sequenz oder cis-wirkendes Element bezeichnet.
Typ
Promoter
Definition
Die Sequenz auf dem DNA-Molekül, die die Bindung der RNA-Polymerase und die Bildung des Transkriptionsinitiationskomplexes vermittelt
Merkmale
Normalerweise stromaufwärts der Transkriptionsstartstelle gelegen und nicht transkribiert
Der für die tRNA kodierende Promotor befindet sich stromabwärts der Transkriptionsstartstelle und kann transkribiert werden
Es gibt drei Haupttypen von Promotoren in Eukaryoten
Entspricht drei verschiedenen RNA-Polymerasen und verwandten Proteinen
Promoter der Klasse I
Gene mit Promotoren der Klasse I sind hauptsächlich Gene, die rRNA kodieren
Enthält 5,8-, 18- und 28S-rRNA
Merkmale
Reich an GC-Basenpaaren
Komposition
Kernpromotor
vorgeschaltetes Promotorelement
Promotor der Klasse II
Gene mit Promotoren der Klasse II sind hauptsächlich Gene, die mRNA transkribieren und Proteine sowie einige snRNA-Gene kodieren können.
Merkmale
Hat die charakteristische Struktur einer TATA-Box
Komposition
TATA-Box
-25 bp oder so, Kernsequenz TATA (A/T) A (A/T), bindet an TATA-Bindungsprotein, Starten Sie die Gentranskription
Vorgelagerte regulatorische Elemente (z. B. Verstärker und Initiierungselemente)
Einige Promotoren vom Typ II haben auch charakteristische Sequenzen wie CAAT-Box und GC-Box stromaufwärts, die zusammen den Promotor bilden.
GC-Box
Bei etwa -50 bp bindet die Kernsequenz CCGCC an den Transkriptionsfaktor SP1, um den Transkriptionsprozess zu fördern
CAAT-Box
-70 bp oder so, Kernsequenz GGNCAATCT. Bindet an C/EBP, um die Transkriptionseffizienz zu regulieren
Promotor der Klasse III
Zu den Genen, die für die Regulierung der Transkription verantwortlich sind, gehören 5S-rRNA, tRNA, U6-snRNA (kleinkernige RNA) usw.
Komposition
Enthält A-, B- und C-Boxen
vorgelagerte Regulierungselemente
Verstärker, Schalldämpfer
Verstärker
Definition
Cis-wirkende Elemente, die die Effizienz eukaryotischer Promotoren steigern können, sind die wichtigsten regulatorischen Sequenzen eukaryotischer Gene und bestimmen das Expressionsniveau jedes Gens in der Zelle.
Merkmale
jede Richtung und jeder Ort
Meist flussaufwärts gelegen
Verschiedene Enhancer binden unterschiedliche regulatorische Proteine
Superverstärker
Definition
Es handelt sich um eine Art cis-regulatorisches Element mit starken Transkriptionsaktivierungseigenschaften.
Es handelt sich um einen großen Cluster transkriptionell aktiver Enhancer, der stark angereichert ist. Der Grad der wichtigsten Transkriptionsfaktoren, Cofaktoren usw. ist also höher als gewöhnlich Das Expressionsniveau von Genen, die durch Hadronen reguliert werden, ist viel höher, was für Transkriptionsfaktoren sehr wichtig ist. Das Blockieren ist empfindlicher
stiller Sohn
Definition
Spezifische DNA-Sequenzen, die die Gentranskription hemmen können, verbinden sich mit transaktiven Faktoren, um die Gentranskription zu unterdrücken und Gene zum Schweigen zu bringen.
Isolator
Definition
Ein Element, das eine wichtige Rolle bei der Transkriptionsregulation spielt, indem es entweder die Wirkung von Enhancern auf Promotoren blockiert oder Gene vor benachbarten Chromatinumgebungen schützt.
möglicher Mechanismus
Durch Beeinflussung der dreidimensionalen Struktur des Chromatins, beispielsweise durch DNA-Krümmung oder Schleifenbildung
Rücksignal
Definition
Im letzten Exon des Strukturgens befindet sich eine konservierte AATAAA-Sequenz, und stromabwärts dieser Stelle befindet sich eine GT-reiche Region. Diese beiden Sequenzen bilden zusammen ein Poly(A)-Tailing-Signal.
Zellsignal-Antwortelement
Definition
Dabei handelt es sich um eine Art DNA-Sequenz, die die Reaktion von Genen auf bestimmte Signale außerhalb der Zelle vermitteln kann.
Beispiel
Glukokortikoid-Reaktionselement
andere
Struktur und Funktion eukaryontischer Genome
Das Konzept des Genoms
Die Summe aller genetischen Informationen in einem Organismus
Strukturmerkmale eukaryontischer Genome
Der Anteil der Gen-kodierenden Sequenzen ist viel geringer als der der nicht-kodierenden Sequenzen
Kodierungssequenzen nehmen nur 1 % des Genoms ein
Enthält eine große Anzahl sich wiederholender Sequenzen
Der Mensch kann mehr als 50 % erreichen
Klassifizierung basierend auf der Wiederholungshäufigkeit wiederholter Sequenzen
sehr repetitive Sequenz
Tausende bis Millionen Exemplare
Klassifizierung nach strukturellen Merkmalen
umgekehrte Wiederholungssequenz
Komplementäre Kopien derselben Sequenz werden in umgekehrter Reihenfolge auf dem DNA-Strang angeordnet
300 bp oder etwas kürzer, was 5 % des menschlichen Genoms ausmacht
Verstreut und nicht gruppiert im gesamten Genom
Satelliten-DNA
Einstufung
Satelliten-DNA
Minisatelliten-DNA
Mikrosatelliten-DNA
Merkmale
Wird während der Dichtegradientenzentrifugation von der Wirts-DNA getrennt
Niedriger GC-Gehalt in der Grundzusammensetzung
Sie haben unterschiedliche Auftriebsdichten
Verteilt im Zentromerbereich der Chromosomen
Macht mehr als 10 % des menschlichen Genoms aus
normalerweise nicht transkribiert
Funktion
Beteiligen Sie sich an der Regulierung der Replikationsebenen
Inverted Repeats sind Bindungsstellen für Enzyme, die an der Initiierung der DNA-Replikation beteiligt sind
Beteiligt an der Regulierung der Genexpression
Haarnadelstrukturen (die einige invertierte Wiederholungen bilden können) tragen zur Stabilisierung von RNA-Molekülen bei
Beteiligen Sie sich an der Chromosomenpaarung
Die Synapse zwischen homologen Chromosomen kann auf spezifischen Satelliten-DNA-Sequenzen mit chromosomaler Spezifität beruhen
im Zusammenhang mit der Evolution
Stark repetitive Nukleotidsequenzen sind artspezifisch
Mäßig repetitive Sequenz
zehn- bis tausendfach
Klassifizierung basierend auf der Länge der Wiederholungssequenz
Kurze eingestreute Kernelemente (kurze eingestreute Wiederholungen)
Kurze, sich wiederholende Sequenzen, die über das gesamte Genom verstreut sind
Die durchschnittliche Länge beträgt 300-500 bp und die Anzahl der Kopien kann Hunderttausende erreichen.
Wie Alu-, KpnI- und Hinf-Familien usw.
Lange eingestreute Kernelemente (lange eingestreute Wiederholungen)
Verstreute Verteilung langer repetitiver Sequenzen im Genom
Die durchschnittliche Länge beträgt mehr als 1000 bp
Haben oft Transpositionsaktivität
Bei der DNA-Transposition, auch Transposition genannt, handelt es sich um eine Neuordnung des genetischen Materials, die durch ein mobiles Element (Transpositionselement) vermittelt wird.
Funktion
Kodiert kein Protein und funktioniert wie eine sich stark wiederholende Sequenz
rRNA-Gene in Eukaryoten sind mäßig repetitive Sequenzen
rRNA-Gene liegen normalerweise in Clustern vor und sind nicht über das Genom verstreut
Solche Regionen werden rDNA-Regionen genannt
Beispielsweise ist die nukleoläre Organisationsregion eines Chromosoms die rDNA-Region.
Sequenzen mit geringer Wiederholungszahl (Einzelkopiesequenzen)
einmal oder mehrmals
Merkmale
Die meisten proteinkodierenden Gene fallen in diese Kategorie
Normalerweise abwechselnd mit sich wiederholenden Sequenzen angeordnet
Ungefähr 60–65 % der Sequenzen im menschlichen Genom fallen in diese Kategorie
Riesige Mengen genetischer Informationen werden in repetitiven Sequenzen auf niedriger Ebene gespeichert und kodieren Proteine mit verschiedenen Funktionen.
Existenz von Multigenfamilien und Pseudogenen
Multigenfamilie
Definition
Es handelt sich um eine Gruppe strukturell ähnlicher und funktionell verwandter Gene, die durch Duplikation und Mutation eines Vorfahrengens entstehen.
Einstufung
auf einem Chromosom verteilt
Funktionieren gleichzeitig, um bestimmte Proteine zu synthetisieren
Beispiel
Histon-Genfamilie
auf verschiedene Chromosomen verteilt
Verschiedene Mitglieder kodieren für eine Gruppe funktionell eng verwandter Proteine
Beispiel
menschliche Globin-Genfamilie
Alpha-Globin-Gencluster
Beta-Globin-Gencluster
Gen-Superfamilie
Definition
Bezieht sich auf ein gemeinsames Vorfahrengen, das durch verschiedene Mutationen eine größere Genfamilie hervorgebracht hat, die aus einer großen Anzahl von Genen mit ungefähr derselben Struktur, aber unterschiedlichen Funktionen besteht.
Beispiel
Superfamilie der Immunglobulin-Gene
Das Faltungsmuster der Polypeptidkette vieler Zellmembranoberflächen und bestimmter Proteinmoleküle im Körper ähnelt dem von Ig und weist auf DNA-Ebene und Aminosäuresequenz eine hohe Homologie mit der IgV-Region oder C-Region auf. Die von dieser Gen-Superfamilie kodierten Produkte werden Immunglobulin-Superfamilie (IGSF) genannt.
gefälschtes Gen
Definition
Eine im Genom vorhandene DNA-Sequenz, die einem normalen Gen sehr ähnlich ist, aber im Allgemeinen nicht exprimiert wird
Einstufung
rohes Pseudogen
Enthält Introns
verarbeitetes Pseudogen
keine Introns
Spekulierte Quelle
Die durch Gentranskription erzeugte reife mRNA wird revers transkribiert, um cDNA zu erzeugen, die dann in chromosomale DNA integriert wird und zu einem Pseudogen werden kann.
Es gibt viele alternative Spleißmöglichkeiten
60 % der Gene werden nachtranskribiert Alternatives Spleißen
Und 80 % der alternativen Spleißverbindungen werden es tun ist eine Proteinsequenzänderung
Mitochondriale DNA (mtDNA)
Struktur ähnlich der prokaryotischen DNA
zyklisches Molekül
menschliche mtDNA
Volle Länge 16569 bp
Kodiert 37 Gene
13 Polypeptidgene, die Multienzymsysteme der Atmungskette kodieren
22 mt-tRNA-Gene
2 mt-rRNA-Gene
Das menschliche Genom enthält etwa 20.000 proteinkodierende Gene