基因组的结构和功能.ppt

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1、第三章基因组的结构和功能基因（gene）是编码有功能的蛋白质多肽链或RNA所必需的全部核苷酸序列。一个基因不仅仅包括编码蛋白质肽链或RNA的核酸序列,还包括转录所必需的调控序列及位于编码区5`端上游的非编码序列、内含子和位于编码区3`下游的非编码序列。基因组（gencme）细胞或生物中，一套完整单倍体遗传物质的总和称为基因组。人类基因组包含22条染色体和X、Y两条性染色体上的全部遗传物质（核基因组）以及胞浆线粒体上的遗传物质（线粒体基因组）。不同生物基因组结构与组织形式上有巨大差别，病毒基因组结构简单，所含结构基因很少；原核生物基因组所含基

2、因数量较多，且有了较为完善的表达调控体系；真核生物基因组所含基因数量巨大，表达调节系统也更为精确。第一节病毒基因组病毒是最简单的生命形式，病毒是不能单独繁殖的生物体，它是一类只能在宿主细胞内进行复制的最小微生物。遗传信息的延续构成了其生命的主要内容。病毒基因组的主要功能就是保证基因组的复制及其向子代传递，整套的基因组所编码的蛋白质都是与基因复制、病毒颗粒包装以及病毒向其它宿主细胞传递密切相关的。完整的病毒颗粒具有蛋白质外壳，以保护病毒核酸不受核酸酶的破坏，并能识别和侵袭特定的宿主。（一）病毒基因组可以由DNA组成，也可以是RNA组成，但每一

3、种病毒颗粒只有一种核酸组成。乳头瘤病毒、乙肝病毒双链环状DNA腺病毒、疱疹病毒双链线状DNA脊灰病毒单链RNA呼肠孤病毒双链RNA病毒基因组结构功能特点RNA病毒基因组分为以下几种类型复制负链RNA复制正链RNA正链RNA1、单股正链RNA病毒基因组：SARS冠状病毒；HIV病毒、白血病病毒、肉瘤病毒正链RNA逆转录酶双链cDNA插入宿主细胞基因组成为前病毒转录出正链RNA2、单股负链RNA病毒基因组：滤泡性口腔炎病毒、流感病毒、副流感病毒等负链RNA正链RNA复制负链RNA3、双链RNA病毒基因组：轮状病毒、呼肠孤病毒DNA病毒基因组分为

4、以下几种类型DNA病毒基因组也有单、双链和正、负股之分。由于单链DNA在转录之前都要合成互补DNA，因此正股、负股DNA区别没有真正的显示出来。DNA病毒基因组可以有环状（乳头瘤病毒）和线性（腺病毒）之分（二）、病毒与细菌或真核生物相比，基因组小、基因数少，所含遗传信息也相应少。同时病毒基因组之间差别大。（三）、病毒基因组有重叠基因存在。一段序列可编码2种或2种以上蛋白质，基因重叠虽然共用同一段核酸序列，但转录成的mRNA链的阅读框不同。（四）、基因有连续和间断的。噬菌体的基因是连续的，基因中无内含子。但感染真核细胞的病毒基因是不连续的，有

5、内含子。（五）、病毒基因组的大部分是用来编码蛋白质的(90%)，只有一小部分不被翻译。（六）、相关基因丛集病毒基因组DNA序列中功能相关的编码蛋白质基因或rRNA基因常集中在基因组的一个或几个特定部位形成一个功能单位或转录单元，它们可被一起转录成多顺反子ｍＲＮＡ，然后加工成各种ｍＲＮＡ。（七）、除反转录病毒基因组有两个拷贝外，其它病毒基因组都是单倍体。第二节原核生物基因组原核生物的生命活动不仅仅是简单的复制基因组，还有复杂的代谢活动，即利用外界环境中的营养成分，获取自身所需的能量，合成自身生长所需的材料。原核生物需要根据外界环境的变化，调节

6、自身的酶系统的组成及功能，利用不同的营养物质，调整细胞内一些蛋白质的数量，应付环境的变化。因此原核生物基因组的结构基因数量和功能的类型远远多于病毒基因组。1.基因组通常仅由一条环状双链DNA分子组成。其DNA是与蛋白质结合，但并不形成染色体结构，只是习惯上将之称为染色体。细菌染色体DNA在胞内形成一个致密区域，即类核（nucleoid），类核无核膜将之与胞浆分开。2.功能相关的几个结构基因往往串联排列在一起组成操纵子结构，受上游共同的调控区控制。3.原核生物基因组中基因密度非常高,结构基因是连续的多为单一拷贝。一、原核生物基因组结构与功能的

7、特点4.结构基因无重叠现象，基因组中任何一段DNA不会用于编码2种蛋白质。5.在原核生物基因组中含有编码同工酶的基因。6.在不同原核生物基因组中GC含量变化很大。7、在原核生物基因组的非编码区内主要是一些调控序列。复制起始区、复制终止区、转录启动区和终止区等。这些区域往往具有特殊的序列，并且含有反向重复序列。8、细菌基因组中的可移动成分能产生转座现象。9、除细菌染色体外，还有能自主复制的双链环状DNA分子，称为质粒。二.转位因子转位因子（transposableelement）即可移动的基因成分（可移动基因，movablegenemob），

8、是指能够在一个DNA分子内部或两上DNA分子之间移动的DNA片段。在细菌中指在质粒和染色体之间或在质粒和质粒之间移动的DNA片段（文献上有时形象地称其为是跳跃基因，jumping