原核生物基因组的特点

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1、一、原核生物基因组结构的特征:1、原核生物的染色体是由一个核酸分子（DNA或RNA）组成的，DNA（RNA）呈环状或线性，而且它的染色体分子量较小。2、功能相关的基因大多以操纵子形式出现。如大肠杆菌的乳糖操纵子等。操纵子是细菌的基因表达和调控的一个完整单位，包括结构基因、调控基因和被调控基因产物所识别的DNA调控原件（启动子等）。3、蛋白质基因通常以单拷贝的形式存在。一般而言，为蛋白编码的核苷酸顺序是连续的，中间不被非编码顺序所打断。4、基因组较小，只含有一个染色体，呈环状，只有一个复制起点，一个基因

2、组就是一个复制子。6、重复序列和不编码序列很少。越简单的生物，其基因数目越接近用DNA分子量所估计的基因数。如MS2和λ噬菌体，它们每一个基因的平均碱基对数目大约是1300。如果扣除基因中的不编码功能区，如附着点attP，复制起点、黏着末端、启动区、操纵基因等，几乎就没有不编码的序列了。这点与真核生物明显不同，据估算，真核生物不编码序列可占基因组的90％以上。这些不编码序列，其中大部分是重复序列。在原核生物中只有嗜盐细菌、甲烷细菌和一些嗜热细菌、有柄细菌的基因组中有较多的重复序列，在一般细菌中只有rR

3、NA基因等少数基因有较大的重复。9、功能密切相关的基因常高度集中，越简单的生物，集中程度越高。例如，除已知的操纵子外，λ噬菌体7个头部基因和11个尾部基因都各自相互邻接。头部和尾部基因又相邻接，又如，有关DNA复制基因O、P；整合和切离基因int，xis；重组基因redα、redβ；调控基因N、cⅠ、cⅡ、cⅢ、cro也集中在一个区域，而且和有关的结构基因又相邻近。10DNA绝大部分用于编码蛋白质，结构基因多为单拷贝11、结构基因中无重叠现象（一段DNA序列编码几种蛋白质多肽链）12、基因组中存在可移

4、动的DNA序列，如转座子和质粒等二、原核生物基因组功能的特点：1、染色体不与组蛋白结合。2、不同生活习性下原核生物基因组大小与GC含量的关系基因组GC含量(G与C所占的百分比)是基因组组成的标志性指标。有两种观点来解释不同生物之间GC含量的差异:中性说和选择说。中性说主要强调不同生物之间GC含量的差异是由碱基的随机突变和漂移造成,而选择说则认为GC含量的差异是环境及生物的生活习性等因素综合作用的结果。原核生物基因组大小与GC含量的总体相关性实验证明，当所分析的原核生物基因组大小大部分都在1~6Mb范围

5、内,而GC含量则一般在20%~75%之间，回归分析显示,基因组大小与GC含量总体上存在着具统计学意义的正相关.寄生生活习性对维持或增强基因组大小与基因组GC含量的相关性有较大的作用。3、原核生物中有些基因不是从第一个ATG起始的（如大肠杆菌和枯草杆菌基因）原因：首先，原核生物(包括病毒)的mRNA可以是多顺反子,即可以有几个基因同时被转录成一个mRNA,共同使用一个启动调控区;真核生物的mRNA都是单顺反子,一个mRNA只携带一个基因.真核生物的核糖体从mRNA的5’末端向3’端滑动时,把所碰到的第一

6、个AUG作为蛋白质合成的起始.而原核生物的核糖体从mRNA的5’末端向3’端滑动时,碰到第一个AUG能够起始蛋白质的合成,遇到第二个AUG时也能顺利完成蛋白质的合成.这是造成这两种细菌中有一些基因从第二个或更靠后的AUG起始的原因之一.其次，根据真核生物蛋白质合成起始的机制,我们认为:无论原核还是真核生物,其mRNA5’末端的第一个基因的起始遵从第一ATG规则;原核生物多顺反子的mRNA中,除了第一个基因外,后面的基因可以不遵守这一规则.这就解释了为什么这两种细菌中有部分基因不遵从第一ATG规则.原核

7、生物基因组DNA链组成的非对称性1碱基组成的非对称性（1）　GC分布不对称（2）AT分布不对称2　密码子使用偏好3　基因方向性偏好4　基因密度和密码子使用的差别5　突变与修复偏差和信号序列的分布不同（1）　转录伴随修复相关的突变偏差(bias)和脱氨基事件（2）　信号序列等寡核苷酸序列的分布不同质粒1.质粒：独立于细菌细胞染色体以外，能自主复制的共价闭合环状DNA分子。作为一个完整的复制子，在转化细胞后能自主复制，并对细菌的一些代谢活动和抗药性表型产生重要作用，即给细菌带来特殊标志。2.质粒的特点1）

8、质粒中携带许多基因，影响生物学性状2）质粒可从一个细菌转移至另一个细菌，其携带的遗传性状也随之转移。3）质粒并非细菌生命活动所必需，其编码的性状对细菌有保护作用4）环状DNA分子，含复制启动子，在其下游具复制起始点(ori)5）选择标记（如药物筛选标记，Amp、Kpn等）6）多克隆位点polylinker：（单一限制性酶切位点）7）不相容性:携带相同复制子的质粒不能在同一细菌中共存。8）质粒转移性：可以在同种属或异种属之间转移。3.质粒的类型按复制机制：