基因組的結構和功能.ppt

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1、第三章基因組的結構和功能基因（gene）是編碼有功能的蛋白質多肽鏈或RNA所必需的全部核苷酸序列。一個基因不僅僅包括編碼蛋白質肽鏈或RNA的核酸序列,還包括轉錄所必需的調控序列及位于編碼區(qū)5`端上游的非編碼序列、內含子和位于編碼區(qū)3`下游的非編碼序列。基因組（gencme）細胞或生物中，一套完整單倍體遺傳物質的總和稱為基因組。人類基因組包含22條染色體和X、Y兩條性染色體上的全部遺傳物質（核基因組）以及胞漿線粒體上的遺傳物質（線粒體基因組）。不同生物基因組結構與組織形式上有巨大差別，病毒基因組結構簡單，所含結構基因很少；原核生物基因組所含基

2、因數量較多，且有了較為完善的表達調控體系；真核生物基因組所含基因數量巨大，表達調節(jié)系統(tǒng)也更為精確。第一節(jié)病毒基因組病毒是最簡單的生命形式，病毒是不能單獨繁殖的生物體，它是一類只能在宿主細胞內進行復制的最小微生物。遺傳信息的延續(xù)構成了其生命的主要內容。病毒基因組的主要功能就是保證基因組的復制及其向子代傳遞，整套的基因組所編碼的蛋白質都是與基因復制、病毒顆粒包裝以及病毒向其它宿主細胞傳遞密切相關的。完整的病毒顆粒具有蛋白質外殼，以保護病毒核酸不受核酸酶的破壞，并能識別和侵襲特定的宿主。（一）病毒基因組可以由DNA組成，也可以是RNA組成，但每一

3、種病毒顆粒只有一種核酸組成。乳頭瘤病毒、乙肝病毒雙鏈環(huán)狀DNA腺病毒、皰疹病毒雙鏈線狀DNA脊灰病毒單鏈RNA呼腸孤病毒雙鏈RNA病毒基因組結構功能特點RNA病毒基因組分為以下幾種類型復制負鏈RNA復制正鏈RNA正鏈RNA1、單股正鏈RNA病毒基因組：SARS冠狀病毒；HIV病毒、白血病病毒、肉瘤病毒正鏈RNA逆轉錄酶雙鏈cDNA插入宿主細胞基因組成為前病毒轉錄出正鏈RNA2、單股負鏈RNA病毒基因組：濾泡性口腔炎病毒、流感病毒、副流感病毒等負鏈RNA正鏈RNA復制負鏈RNA3、雙鏈RNA病毒基因組：輪狀病毒、呼腸孤病毒DNA病毒基因組分為

4、以下幾種類型DNA病毒基因組也有單、雙鏈和正、負股之分。由于單鏈DNA在轉錄之前都要合成互補DNA，因此正股、負股DNA區(qū)別沒有真正的顯示出來。DNA病毒基因組可以有環(huán)狀（乳頭瘤病毒）和線性（腺病毒）之分（二）、病毒與細菌或真核生物相比，基因組小、基因數少，所含遺傳信息也相應少。同時病毒基因組之間差別大。（三）、病毒基因組有重疊基因存在。一段序列可編碼2種或2種以上蛋白質，基因重疊雖然共用同一段核酸序列，但轉錄成的mRNA鏈的閱讀框不同。（四）、基因有連續(xù)和間斷的。噬菌體的基因是連續(xù)的，基因中無內含子。但感染真核細胞的病毒基因是不連續(xù)的，有

5、內含子。（五）、病毒基因組的大部分是用來編碼蛋白質的(90%)，只有一小部分不被翻譯。（六）、相關基因叢集病毒基因組DNA序列中功能相關的編碼蛋白質基因或rRNA基因常集中在基因組的一個或幾個特定部位形成一個功能單位或轉錄單元，它們可被一起轉錄成多順反子ｍＲＮＡ，然后加工成各種ｍＲＮＡ。（七）、除反轉錄病毒基因組有兩個拷貝外，其它病毒基因組都是單倍體。第二節(jié)原核生物基因組原核生物的生命活動不僅僅是簡單的復制基因組，還有復雜的代謝活動，即利用外界環(huán)境中的營養(yǎng)成分，獲取自身所需的能量，合成自身生長所需的材料。原核生物需要根據外界環(huán)境的變化，調節(jié)

6、自身的酶系統(tǒng)的組成及功能，利用不同的營養(yǎng)物質，調整細胞內一些蛋白質的數量，應付環(huán)境的變化。因此原核生物基因組的結構基因數量和功能的類型遠遠多于病毒基因組。1.基因組通常僅由一條環(huán)狀雙鏈DNA分子組成。其DNA是與蛋白質結合，但并不形成染色體結構，只是習慣上將之稱為染色體。細菌染色體DNA在胞內形成一個致密區(qū)域，即類核（nucleoid），類核無核膜將之與胞漿分開。2.功能相關的幾個結構基因往往串聯(lián)排列在一起組成操縱子結構，受上游共同的調控區(qū)控制。3.原核生物基因組中基因密度非常高,結構基因是連續(xù)的多為單一拷貝。一、原核生物基因組結構與功能的

7、特點4.結構基因無重疊現(xiàn)象，基因組中任何一段DNA不會用于編碼2種蛋白質。5.在原核生物基因組中含有編碼同工酶的基因。6.在不同原核生物基因組中GC含量變化很大。7、在原核生物基因組的非編碼區(qū)內主要是一些調控序列。復制起始區(qū)、復制終止區(qū)、轉錄啟動區(qū)和終止區(qū)等。這些區(qū)域往往具有特殊的序列，并且含有反向重復序列。8、細菌基因組中的可移動成分能產生轉座現(xiàn)象。9、除細菌染色體外，還有能自主復制的雙鏈環(huán)狀DNA分子，稱為質粒。二.轉位因子轉位因子（transposableelement）即可移動的基因成分（可移動基因，movablegenemob），

8、是指能夠在一個DNA分子內部或兩上DNA分子之間移動的DNA片段。在細菌中指在質粒和染色體之間或在質粒和質粒之間移動的DNA片段（文獻上有時形象地稱其為是跳躍基因，jumping