chapter 2 genomes
TRANSCRIPT
-
7/22/2019 Chapter 2 Genomes
1/40
2.
2.1.
2.1.1.
, , , . ,
-. -
, -
, . -
(origin), - (.
1.9). ,
. -
,
. -
-. -
.
2.1.2.
(. 2.2 3.3),
, ().
, -
(). . 2.1 -
.
()
. -
. -
-,
(q-
) (p-), -
.
-
. -
,
. , ,
.
-
. (. 2.2).
. 2.1.
. -
(X
Y) (; . 3.8). -
.
.
41
-
7/22/2019 Chapter 2 Genomes
2/40
.
- .
, . (banding, band, ). ,
, -. G-- .
. 2.2. .
G-. . --
, Y-.
G- , - -
,
. Giemsa (-
G-). -.
-
. -
, -
.
( 13).
42
-
7/22/2019 Chapter 2 Genomes
3/40
. 2.2 G--
. -
. 1 ,
(q ). -, q- 1, 2, 3 4.
,
1.q.42.1. , . -
. ,
--,
-. G--
,
. --
, -. -
-, G-.
-.
, . -
, -.
2.1.3.
-
. .
(nucleolar organizer region - NOR). -
, -
. -
, -
. -
, ( 200 ), - -.
(. 2.4).
-
.
,-
, .
, -
.
TTAGGG.
.
,
.
, ,
. ,
, ,
. ,
, -
.
NOR. . .
5,8S, 18S 28S (. 1.6). 5S . -
43
-
7/22/2019 Chapter 2 Genomes
4/40
NOR, -
Y . NOR 80-100 . -
NOR,
NOR .
,
, ., -
-
. 13, 14, 15 21 (. 2.2). -
(. 2.4).
2.1.4.
.
, .
.
, -
. 23 kD.
. -
pH -
,
-
. -
-
.
1, 2, 2b, H3
4. -
, - 1. -
-
,
, -
, -
.
-
.
, ,
. ,
- 2, 2b, H3 4. -
, . 1 -
. 146 . -
,
60 ,
200 . . --
H1. 1 -
(solenoid) 30nm. , --
. 2.3.. () -
; (b) , , -
; () -
44
-
7/22/2019 Chapter 2 Genomes
5/40
, -. -
. 2.3. -
-. --
.
.
, II. , -
, (scaffold attachment
regions, SARs), .
.
.
, . -
-
, -
. - 2.11.
2.1.4. .
. -
, - .
---
.
.
,
-. ---
. , -
-,
-. Y-. -
--, -
, G-.
. -
. -, -
.
, -.
-
, - Y-,
. -
. -
, . -
.
2.1.5.
-
, , (3.3).
. -
. ,
(. 2.2). -, -
45
-
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6/40
, , -
.
,
, .
. . 2.1. -
10% . ,
, .
. -,
.
2.1.
23
46
69
96
,
.-
. ,
. , -
, . . 2.2 -
.
2.2.
18
13
21
Y
XXX
1 5 000
1 5 000
1 750
1 10 000
1 2 000
1 2 000
, , -
. , 4%
. , ,
. ,
-.
, , -,
.
, .
, , -
, . -
? -, --
, -
, . () -
, ()
.
46
-
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7/40
, (nondisjunction).
1 -
2. (. 3.3).
. , -
, , . 21,
.
21, , -
, 21. -
21 , -
21.
21 . -
. 2.4.
21, 14 21, 14 ,
21/14 21, 14 ,
21, 21/14 21, 14 21
14 21, 14
14, 21/14 21, 14
21 21, 14
. 2.4. 21 (). -
21, 21 14, -
-
. , 21 14. --.
21/14. , .
, (),
. ,
, . -
. .
-, -
.
2.2.
2.2.1.
.
. ( 3.3)
.
. .
, -
S-. , S- G1 (Gap 1), S- G2 (Gap 2).
47
-
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8/40
-
, . -
,
G1, S G2. G1, G2
. S--
, -3
, , . -
, S-.
2.2.2.
, (-
). . 2.5. G1, S
G2 . G2 .
-
. , ,
S-. -. -
. -
. -
.
,
(. 2.1). ,,
-
, -
-
.
, -
, -
.
-
-
,
-
,
.
.
.
-, -
, . -
().
. 2.5.
48
-
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9/40
2.2.3.
,
. , , -
. -
, , G0. -
,
-
. G0,-
. G1.
, ,
R, -
G1. S G2-
.
, -
. , -
, , .
,
, .
-,
. -
, .
,
. , -
, . -
, -.
. S G1, -
G2, . -
.
(. 2.6) S-, -
. -
. ,
.
, ,
. . , -
.
.
2.3.
2.3.1.
-, , -
, .
.
-
.
. , -
E. coli, , . -
E. coli .
49
-
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10/40
, ,
, .
. -
, . -
, ,
, - (. 2.6). -
. -
. -
. -
-
. -
-
-
.,
,
-
- , -
. ,
, ,
(. 2.7). ,
, -
. -
, -
,
.
-
(),
.
. 2.6.
. 2.7. E. coli
2.3.2.
, .
, ,
, .
- . coli,
4300 , 4,6
().
. , , -
.
.
. , .
50
-
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11/40
. . -
90% . 10% -
, .
, -
(origin).
- .
. -
.
2.3.3.
-
. , -
-
.
.
. - , .
. -
,
.
. ,
, .
:
(R) . ,
. , -
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, , -
.
(F) .
, . , -
F--
, (sex pilus). F-
, ,
.
Col-. , , -
, . ColE1 E. coli.
. , ,
.
. -
. Ti-, Agrobacterium tumefaciens,
() .
, - 1 ,
- 250 .
, . ,
. .
, (stringent) . ,
51
-
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12/40
10 (relaxed) .
,
. . --
. ,
.
2.3.4.
,
.
-
, -
,
. -
. -
,
, ,
.
.
. . -
(Insertion Se-
quences, IS) E. coli (. 2.8).
IS, 10
. -
-
103 104.
IS
-
. IS , , -
(short inverted repeats) . , -
. , IS -
, . -
, IS ,
, -
, (, -
).
, , .
,
, , , -
(. 2.8). 8.
. 2.8.. () -
(IS), -
. (b)
52
-
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13/40
2.3.5.
. ,
, .
, -
. , .
. ,
, , -
.
2.4.
2.4.1.
, ,
. 3
, 30 000 . -
23 , , 55 250 . , -
25% (. 2.9).
.
2.4.2.
, -
, , -
. , -
. , 4,
. , VIII, -
() ,
.
, , -
, 5 3-. ,
. -
, , -
. .
1 000 (upstream),
, ,
-.
53
-
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14/40
. 2.9.
54
-
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15/40
2.4.3.
,
:
) -
,
17;
) ,
;
) ,
, -
,
10 .
, , .
, -
. , -, .
-, -
.
2.4.4.
, , -
.
.
(nonsense) , -
.
, . , . -
,
,
. . . ,
5 3-. ,
, .
2.4.5.
,
, - (. 2.9). -
, (), (, -
) . -
(70-80%) .
(70-80%) . -
(20-30%) ,
-
.
2.4.6.
,
(short/long interspersed nuclear elements), SINEsLINEs. SINEs . . Alu-. -
55
-
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16/40
, ,
. 250 1
, , -
, . Alu-, ,
. , -
, -
.
LINEs
SINEs, -
-
L1 LINE,
6500 60
000 . LINEs
. -
,
, -
,
(.
2.10). L1
, , -
, .
. 2.10.
2.4.7.
,
.
(. 2.9) , -
. , , -
,
. , -
.
200 ,
100 5000 .
- 25 , 25 .
, - 150 , , 4
-.
. ,
0,5% . -
, 0,3%
.
56
-
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17/40
2.4.8.
, ,
. , -
, 10 -
. (variable number of tandem repeats, VNTRs). -
(PCR), . 2.11. -
, -
, PCR,
. VNTRs
-
,
.
VNTRs -
,
.
-
-
-
,
-
, - -
.
-
,
,
-
,
.
VNTRs -
, -
(. 7).
. 2.11. VNTRs. 4-16 . PCR,
,
.
2.5.
2.5.1.
,
. -
, -
, -
.
-
. . -
57
-
7/22/2019 Chapter 2 Genomes
18/40
,
.
,
. ,
. , , -
. , . ,
. , -
,
(gross), -. -
. , -
.
.
2.5.2.
, -
.
2.5.2.1.-
,
(. 2.12). -
.
. -
- .
. , -
,
. ,
() (-).
2.5.2.2.-
, (.
2.12).
, , -, -
. --
.
, (,
) , , -
.
2.5.2.3. -
()
() .
, (-
, frame shift)
(. 2.12). -
.
2.5.2.4.
(. 2.12). -
.
58
-
7/22/2019 Chapter 2 Genomes
19/40
, -
. .
a) Phe Asp Glu Pro Leo Cys Thr
5 TTC GAT GAG CCC TTG TGC ACG - 3
M G A
Phe Asp Lys Pro Leo Cys Thr5 TTC GAT AAG CCC TTG TGC ACG - 3
) Phe Asp Glu Pro Leo Cys Thr Arg Gly Pro
5 TTC GAT GAG CCC TTG TGC ACG CGC GGT CCG - 3
M C A
Phe Asp Glu Pro Leo Stop
5 TTC GAT GAG CCC TTG TGA ACG CGC GGT CCG - 3
) Phe Asp Glu Pro Leo Cys Thr Arg Gly Pro
5 TTC GAT GAG CCC TTG TGC ACG CGC GGT CCG - 3
Phe Asp Glu Thr Leo Val His Ala Arg Ser5 TTC GAT GAG CC CTT GTG CAC GCG CGG TCC G - 3
) Phe Asp Glu Pro Leo Cys Thr
5 TTC GAT GAG CCC TTG TGC ACG - 3
C T
Phe Asp Glu Pro Leo Cys Thr
5 TTC GAT GAG CCT TTG TGC ACG - 3
. 2.12. ) ; ) ; ) -
)
2.5.3.,
.
2.5.3.1.
(. 2.13). -
.
, ; .
2.5.3.2.
-
, (. 2.13). , -
.
2.5.3.3.-
, ,
(. 2.13). ,
,
.
-
.
59
-
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20/40
2.5.4.
-
.
(CS), .
, -
-
. -
,
-
,
-
. -
(-) -
-
-
-
, -
. -
-
. - -
, -
.
,
-
,
. -
,
- . -
,
.
. 2.13 () (b)
;()
60
-
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21/40
2.5.5.
,
-
. ,
, - .
.
2.5.5.1.
,
, . ,
. E.
coli.
, -
.
2.5.5.2. -
, , . -
. , -
-, -
. ,
, .
2.5.5.3.-
-
. ,
-, .
2.5.5.4.
. E. coli,
, .
- lac-
.
2.6.
2.6.1.
, .
1010,
-.
.
, , -
.
, -
, -
, .
, (. 2.14).
, .
61
-
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22/40
. 2.14. () ; (b) , -
62
-
7/22/2019 Chapter 2 Genomes
23/40
,
,
.
. , .
, --
.
2.6.2.
-
,
.
-
. -
- -
,
.
-
. 5-
(5BU)
,
. 5BU -
, -
,
,
. GC,
(. 2.15).
. 2.15. () 5- (b) 5-
. ,
-
.
, -
, -
,
-
. ,
,
(. 2.16).
,
-
.2.16. () (); (b)
63
-
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24/40
, .
.
-
- . -
-
-
, -
(.
2.17). -
-
. -
-
-,
(. 2.18), . -
GC AT.
,
GC.
. 2.17. () (b)
. 2.18.
-
. -
. , 5-
. ,
,
-
(.
2.19). -
-
(reactive oxygen
species, ROS). -, -
.
. 2.19.
2.6.3.
, -
, -
. , UV-
. UV
,
- (. 2.20).
- ..
64
-
7/22/2019 Chapter 2 Genomes
25/40
, -
-
.
2.6.4.
,
, , -
, ,
. , -
.
.2.20. UV
2.6.4.1.
, -
. ,
. , -
.
-
(nick),
,
, -
. -
-
,
.
( I E.coli)
,
-
, -
(. 2.21).
2.6.4.2.
--
-
,
. -
, -
,
UV- ,
-
, . -
, .
. 2.21.
2.6.4.3. (mismatch repair)
, - (mismatch) .
65
-
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26/40
.
-
. E. coli,
e.
2.4.5.
,
. , , , -
. , -
, , , -
. -
.
, , ,
. in vitro, -
, . -
, -
-. . (Ames Test),
. Salmonella typhimurium,
(. 1.10), .
(his-). -
. ,
his-,
. ,
. ,
. , , -
, . .
(his+). , .
, , -
. ,
.
his--
, , -
(. 2.5).
. -
, .
.
, ,
. -
. . -
-, ,
, .
,
, , . -
-
. 48
. , -
, .
66
-
7/22/2019 Chapter 2 Genomes
27/40
, (clastogens).
-. -
, .
, , , -
. .
. ,
,
. , -
. , -
-, .
, -
(. 1.9). -
, .
,
(BrdU).
, , , -, -.
2.7.
-
(). -
, , -
.
(ds),
, -.
() . (. 2.3 2.4) ds - -
.
2.7.1.
, -
.
,
( ),
( ) (
). -
(-; -). ,
,
, (-
) ds. ,
, -
. , -
. -
ds (),
.
.
67
-
7/22/2019 Chapter 2 Genomes
28/40
2.7.2.
-
(Robin Holliday), -
-
, , ,
-
. -
(. 2.22).
3-, -
.
5-3, ..
3-. .
-
. ,
(),
. 2.22, -
,
.
-
-
(Aviemore)
, -
(Messelson-Radding), -
. -
,
-
-
.
() -
(. 2.23). , -
(-
. 2.23).
. ,
,
, .
. 2.22.
-
; (b, c) -
.
(),
. -
(branch point)
(branch migration) (. 2.22). ,
, (ssDNA) (. 2.23).
68
-
7/22/2019 Chapter 2 Genomes
29/40
(strand isomerization), 3-5 -
, 5-3 (, ). -
. 2.23. (. 2.23)
. - (. 2.23b)., C D .
(. 2.23d), -
C D, (.
2.23). .
C () (- D-C) (.
2.23f). (-
) ( 2.23g h). D , .
. 2.23. (a, b); (d, e, f) -
b c h .
,
. , -
(),
ds (. 2.23).
69
-
7/22/2019 Chapter 2 Genomes
30/40
-
,
-
.
,
, . -
-
.
. 2.23. -
, -
, -
-
,
-
.
2.7.3.
,
, -
S. erevisiae ().
,
.
-
-
. , -
- --
.
S.
cerevisiae-
.
, SPO11, -
II
-. 5-
, 3- 500 bp,
. , 3-
(. 2.24b)
, -
ds (. 2.24). ,
, -
(. 2.24d). (
/ ), (.
2.24),
, .
, (),
-
(. 2.24f).
. 2.24. -
. () -
, (b) -
-
. -
(, )
(d).
() (f).
70
-
7/22/2019 Chapter 2 Genomes
31/40
, --
, . -
,
, , . 3:1.
, -
, , 3:1 6:2.
5:3, 4:4 - 7:1.
, , -
(post meiotic segregation, PMS). -
, -
(. 2.25). -
,
).
. 2.25.
,
, () CG. -
, ( ss
) G . -
, GC -
(-
). -
. ,
. -
, , CG. , ,
. , -
, ,
. ,
. 2.23 . 2.24. -
4:4 PMS.
, - 3:1
-
.
71
-
7/22/2019 Chapter 2 Genomes
32/40
2.7.4.
.
RecAE. coli, (ss) -
(ds). , -
. , -.
-
, ,
. ,
(excision repair) .
, (mismatch),
, -
, . , -
-
. -,
-. -
. ,
. -
, , .
Brca1 , -
-
(. 3.3). , ,
.
2.7.4. - () -
E. Col.,
. . -
15
(-
att attachment)
-
-
. -
( Int),
. - -
,
-
(excisionase),
xis.
. 2.26. ()
(b ;()
2.8.
() -
, -
. ,
72
-
7/22/2019 Chapter 2 Genomes
33/40
, -
. , , -
. , . 2.26: )
, -
, . MS2, E. coli; b) -
, ; c) ,
-,
. E. coli2 .
, -
. -
, -. -
. -
(kbp), 150
kbp. .
13 6 kbp 10 . --
- ( ) . 4 166 kbp 150 .
, . -
. (
174), , . . -
, .
2.8.1.
,
,
-
-
.
.
-
-
,
-
.
. , -
. , -
.. 2.27. E. coli4
2.8.2. 4
4 E. coli (. 2.27).
E. coli, mpC (ompC)
73
-
7/22/2019 Chapter 2 Genomes
34/40
4. ,
, . ,
.
. -
200-300 .
-
, --
E. coli, - (. 2.28).
-
-
,
-
.
15bp -
, -
E. coli.
-
,
-
. -
-
-
.
-
,
,
. -
,
.
.
,
. .
. 2.28. E. coli
2.8.3. M13
.
13, E. coli. , -
.
(RF). RF,
, -
, . -
13 , -
. 13 . RF
74
-
7/22/2019 Chapter 2 Genomes
35/40
, -
.
2.8.4.
. -
, , -, .
174 . 11 -
.
, , -
. ,
.
, -
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E. coli. , -
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-
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cI.
,
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75
-
7/22/2019 Chapter 2 Genomes
36/40
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cI. , -
--. cI, -
, .
ro Cro , cI
. cI cro
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. , .
,
, E. coli, SOS .
recA, cI, . cI
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2.9.
2.9.1.
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2.9.2.
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,
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, -
(helper virus) , ,
-, .
2.9.3.
, ,
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76
-
7/22/2019 Chapter 2 Genomes
37/40
, ; ) -
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-
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2.9.4.
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, .
2.9.5.
5 kbp 279 kbp.
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. -
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. ,
77
-
7/22/2019 Chapter 2 Genomes
38/40
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, , . -
1 , . -
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. . SV40
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,
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.
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-
78
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7/22/2019 Chapter 2 Genomes
39/40
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-, 108 1011.
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(). , -
. -
104 , ,
.
2.9.7.
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-
, gag, polenv.
Gag
, pol
,
(-
, -, ), env-
. -, LTRs (long terminal repeats), ,
. 2.31.
79
-
7/22/2019 Chapter 2 Genomes
40/40
.
II,
5-LTR. . . ,
. , -
HIV, . -
., .
,
. , -
(109-1010) HIV-1
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.
, -
5 6.