《基因及基因组结构》PPT课件

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1、第三章基因及基因组结构一、基因（gene）（一）定义生物学定义：——具有遗传功能的DNA片段。分子生物学定义：——DNA分子中含有特定遗传信息的核苷酸序列，是遗传物质的最小功能单位。合成有功能的多肽链或RNA所必需的全部核酸序列（通常是DNA序列）。（二）基因的组成一个基因应包含不仅是编码蛋白质肽链或RNA的核酸序列，还包括为保证转录所必需的调控序列、5′非翻译序列、内含子以及3′非翻译序列等所有的核酸序列（蛋白质基因和RNA基因）。（三）基因分类第一类是编码蛋白质的基因，它具有转录和翻译功能，包括编码酶和结构蛋白的结构基因以

2、及编码阻遏蛋白的调节基因第二类是只有转录功能而没有翻译功能的基因，包括tRNA基因和rRNA基因第三类是不转录的基因，它对基因表达起调节控制作用，包括启动基因和操纵基因二、基因组（genome）（一）定义生物学定义：——细胞内所携带的全部遗传信息DNA的总和；对多倍体生物指单倍体DNA的总和。分子生物学定义：——携带生物体全部遗传信息的核酸量。编码蛋白的结构基因基因组DNA复制转录的调控序列功能尚不清楚的区域不同生物体中具有不同的基因组大小对人类而言：22+X+Y+mtDNA。virusesplasmidsbacteriafu

3、ngiplantsalgaeinsectsmollusksreptilesbirdsmammalsGenomesizesinnucleotidepairs(base-pairs)10410810510610710111010109Thesizeofthehumangenomeis~3X109bp;almostallofitscomplexityisinsingle-copyDNA.Thehumangenomeisthoughttocontain~30,000to40,000genes.bonyfishamphibians（二）

4、遗传物质组成病毒基因组核基因组原核生物基因组真核生物基因组线粒体DNA核外遗传物质叶粒体DNA质粒DNA非独立的基因组：转位因子----能在基因组DNA中移动的DNA序列，不能独立存在，需插入核或核外DNA中。（三）基因组结构与进化的关系：1.基因组的物质组成从多样→单一；DNA、RNA分工明确单链、双链，线状、环状→双链线状2.基因组由小→大；3.DNA的利用率越来越低；（多拷贝、非编码区、基因不连续）4.调控序列增多，调控方式更复杂。第一节病毒基因组的结构（一）病毒的基本结构外壳蛋白：识别、侵袭特定的宿主细胞，并保护基因组

5、不被核酸酶破坏；DNA（RNA）：编码结构蛋白和少量调控蛋白。不能独立复制，必需进入宿主细胞，借助细胞内一些酶类和细胞器才能得以复制。（二）病毒基因组的结构特点：1.基因组较小，大小差异较大；CAVDNA2.3kb，编码3种蛋白质乙肝病毒RNA3kb，编码4种蛋白质痘病毒DNA300kb，编码几百种蛋白基因组越小，编码蛋白越少，对寄主依赖性越大。2.化学组成多样DNA病毒、RNA病毒单链、双链线状、环状分节段、不分节段单链环状DNA，基因组共5386个核苷酸，构成3个转录单元，共编码11个蛋白质，总分子量为25万左右，相当于6

6、078个核苷酸所容纳的信息量。其中非编码序列只有217/5386，不足5%。3.基因重叠现象普遍存在重叠基因定义：核苷酸序列彼此重叠的2个基因为重叠基因overlappinggenes，或称嵌套基因nestedgenes。类型：①一个基因的核苷酸序列完全包含在另一个基因中；②两个基因的核苷酸序列部分重叠；③两个基因只有一个碱基重叠。一个基因终止密码子的最后一个碱基是另一个基因起始密码子的第一个碱基。5’…GCTGGTGGAAAATGAGGAAATTCAAT…3’DNA序列LeuValGluAsnGluGluIleGlnK蛋白A

7、laGlyGlyLysTerA蛋白FMetArgLysPheAsnC蛋白噬菌体G4一段DNA序列内A、C、K基因三重重叠基因读框相同，只是起始部位不同重叠基因实质：两个基因虽共用一段核苷酸序列，但其读码结构互不相同，编码不同的蛋白质。意义：使DNA的利用率提高，是基因表达调控的方式之一。目前，在少数原核生物（大肠杆菌、病毒）中发现，在少数真核生物中也发现了类似的基因重叠现象（果蝇）。4.结构简练大部分可编码蛋白质,只有非常小的一部份不编码蛋白质(通常是基因表达的控制序列）（非编码序列较少）；ΦX174DNA中不翻译的部份只占2

8、17/5375G4DNA中不翻译的部份占282/5577乳头瘤病毒基因组中不翻译的部份占1.0/8.0Kb5.基因组中功能基因丛集成一个或几个特定区域，形成一个功能单位或转录单元，即形成多顺反子结构（polycistronie）。多顺反子mRNA:可编码两条或两条以上蛋白质分