问答题X 纠错

四膜虫是一种双核有纤毛的原生动物。小核(微核)含有细胞染色体的主要拷贝,它参与细胞的性接合,而并不在通常的基因表达中起作用。大核(巨核)含有细胞基因组的“工作”拷贝,由大量基因大小的双链 DNA 片段(微染色体)组成,它们活跃地进行着转录。含有核糖体 RNA基因的微染色体拷贝数很多,可以用梯度离心进行分离。在电子显微镜下检查,每一个核糖体微染色体是一种长为 21kb 的线性结构。进行凝胶电泳时,核糖体微染色体的迁移也是 21kb(图 3 的第一泳道)。但是,如果用限制性内切核酸酶BglⅡ切割微染色体,产生的两个片段(13.4kb 和 3.8kb)的总和不等于 21kb(图3的第二泳道),改用其他的限制性内切核酸酶切割,所产生的限制性片段的总和也都小于 21kb,并且不同种酶切割产生的片段总和都不一样。如果把未经切割的微染色体先进行变性和复性处理,然后再进行凝胶电泳,所得到的双链 DNA片段只有 10.5kb(图 3 第三泳道);与此相似的是,将 BglⅡ切割的微染色体进行变性和复性,电泳后,13.4kb的片段被 6.7kb 的片段所取代 (图 3 第四泳道)。请解释为什么限制性片段的总长度不等于 21kb?为什么变性和复性之后电泳的结果有所改变?对于核糖体微染色体中的总序列组成你有什么看法?

参考答案:

限制性内切核酸酶片段的长度不会达到 21kb,且电泳的方式也会随变性和复性而变化,这是因为核糖体微染色体是一种反向的二聚体或是一种回文结构(图 A22.2)。也就是说,微染色体的左半部分的序列是同右半部分的序列在方向上是反向重复的。因此,一种限制性内切核酸酶是在与末端相同距离的位点切割每一条臂(即每一重复片段),结果产生一个中央片段和两个相同的两侧末端片段。用 BgJn 切割,中央片段是 13.4kb,两侧末端片段各为 3.8kb。凝胶上的各片段之和不到 21kb,应该将末端计算两次,即2×3.8kb+13.4kb=21kb
微染色体或其切割后的产物经变性和复性,会改变电泳的结果,这是因为来自中央片段的单链的左右两半是互补的,可以自身复性。由于两个互补的片段是相同的分子,其自身复性比与其他分子间的复性速度要快很多。自身复性将产生的片段的可见长度减少 1/2,因此,将未切割的微染色体进行变性和复性,其大小从 21kb 减少到 10.5kb。
同样, 13.4kb 的中央 BglⅡ片段被减少到 6.7kb。当然,末端单链片段不自身互补,只能与其他的互补片段重新形成它们通常的双链结构。出乎意料的是,四膜虫核糖体基因存在于一个小核的染色体中,大小只有构成大核微型染色体反向重复序列的一半。因为接合后小核产生新大核,所以核糖体基因必须从染色体中切割出来,切出的方式必须是能够特异性地形成反向二聚体。

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