1、基因组的特征第二章第二章 原核生物基因组原核生物基因组第一节 原核生物基因组的一般特征1. 原核生物的基因组为原核生物的基因组为DNA分子分子只有一个复制起始点只有一个复制起始点.较小，在较小，在106-107之间之间通常为一条环状双链通常为一条环状双链DNA分子分子 基因组基因组DNA与支架蛋白和与支架蛋白和RNA结合，形成类核结合，形成类核.大肠杆菌类核结构照片图大肠杆菌类核结构照片图 原核生物类核结构示意图原核生物类核结构示意图n类核结构由中央和外围组成类核结构由中央和外围组成原核生物的类核结构原核生物的类核结构 原核生物基因组原核生物基因组DNA位于细胞的中央区，位于细胞的中央区，与支
2、架蛋白和与支架蛋白和RNA结合在一起，以复合体的形结合在一起，以复合体的形式存在，经高度盘旋聚集形成一个较为致密的式存在，经高度盘旋聚集形成一个较为致密的区域，称为类核。区域，称为类核。2. 广泛存在广泛存在操纵子操纵子结构结构指数个功能上相关的基因串联在一起,连同上游的调控区和 下游的转录终止信号，构成一个基因的表达单位. . 乳糖操纵子 阿拉伯糖操纵子 色氨酸操纵子原核生物的多顺反子原核生物的多顺反子真核生物的单顺反子真核生物的单顺反子非编码序列非编码序列核蛋白体结合位点核蛋白体结合位点起始密码子起始密码子终止密码子终止密码子编码序列编码序列PPP5 3 蛋白质蛋白质PPPmG -5 3
3、蛋白质蛋白质目目 录录3. 原核生物的结构基因原核生物的结构基因.基因是连续的基因是连续的,无内含子无内含子编码区在基因组中的比例编码区在基因组中的比例 真核基因组真核基因组 lO5） 约占约占10-60，在人基因组中约占，在人基因组中约占20 1. 卫星卫星DNA (Satellite DNA) 2. 反向重复反向重复DNA： 回文结构：回文结构： GGTACC CCATGG 常见于基因的调控区和特异蛋白结合区。常见于基因的调控区和特异蛋白结合区。卫星卫星DNA (Satellite DNA) 1大大卫星卫星DNA（macro-satellite DNA） 重复单位重复单位5100bp； 2
4、小小卫星卫星DNA（mini-satellite DNA） 重复单位重复单位670bp；VNTR 3微微卫星卫星DNA（micro-satellite DNA） 重复单位重复单位26bp； STR Variable number tandem repeat， VNTR 又称小卫星又称小卫星DNA (minisatellite DNA) 短重复单位短重复单位(6-70bp)串联重复串联重复(6-100次以上次以上) VNTR多态性多态性分子标记分子标记DNA指纹图指纹图（fingerprint）A1u序列序列重复单位长重复单位长300bp： 130bp + 31bp + 130bp含有含有Alu
5、酶切位点：酶切位点：AG CT具有种属特异性具有种属特异性可能与可能与hnRNA的加工成熟、的加工成熟、DNA复制与转复制与转录调控有关录调控有关IGS 5-ETS 5-ITS 3-ITS 3-ETS 18S 5.8S 28S 2300bp 156bp 4200b IGS: intergenic spacer ETS: extragenic transcribed spacer ITS: intragenic transcribed spacer8-14 kb totalrRNA 基因基因四、基因家族四、基因家族(gene family)基因家族的特点：基因家族的特点：组蛋白基因家族组蛋白基因
6、家族 5个成员: H1, H2A, H2B, H3, H45个基因串联排列形成一个重复单位,但不同生物中排列不同 人线粒体人线粒体DNA模式图模式图线粒体基因组的特点线粒体基因组的特点真核生物基因组与原核生物基因组的真核生物基因组与原核生物基因组的主要区别主要区别（1）真核生物基因组）真核生物基因组DNA与蛋白质结合形成染色体，储与蛋白质结合形成染色体，储存于细胞核内，除配子细胞外，体细胞内的基因组是存于细胞核内，除配子细胞外，体细胞内的基因组是双份的（即双倍体）。细菌染色体基因组通常由一条双份的（即双倍体）。细菌染色体基因组通常由一条环状双链环状双链DNA分子组成，染色体形成类核，无核膜与分
7、子组成，染色体形成类核，无核膜与胞浆分开。胞浆分开。（2）基因组远远大于原核生物的基因组，具有许多复制）基因组远远大于原核生物的基因组，具有许多复制起点，而每个复制子的长度较小。起点，而每个复制子的长度较小。（3）真核细胞基因转录产物为单顺反子。一个结构基因）真核细胞基因转录产物为单顺反子。一个结构基因经过转录和翻译生成一个经过转录和翻译生成一个mRNA分子和一条肽链。原分子和一条肽链。原核生物基因转录产物为多顺反子，功能上相关的几个核生物基因转录产物为多顺反子，功能上相关的几个基因往往在一起组成操纵子结构。基因往往在一起组成操纵子结构。真核生物基因组与原核生物基因组的真核生物基因组与原核生物
8、基因组的主要区别主要区别（4）真核基因组大部分基因含有内含子，因此，基因是）真核基因组大部分基因含有内含子，因此，基因是不连续的，称为断裂基因，需要进行转录后加工；原不连续的，称为断裂基因，需要进行转录后加工；原核基因组没有内含子结构，不需进行转录后剪接加工。核基因组没有内含子结构，不需进行转录后剪接加工。（5）真核基因组中不编码的区域多于编码区域。原核基）真核基因组中不编码的区域多于编码区域。原核基因组大部分为编码序列，不编码区域仅占一小部分。因组大部分为编码序列，不编码区域仅占一小部分。（6）真核生物基因组存在重复序列，重复次数可达百万）真核生物基因组存在重复序列，重复次数可达百万次以上基
9、因组远远大于原核生物的基因组。次以上基因组远远大于原核生物的基因组。 （7）真核生物基因组存在基因家族和假基因。）真核生物基因组存在基因家族和假基因。第四章第四章 病毒基因组病毒基因组 Viral genome n病毒（病毒（virus）的概念）的概念n病毒的四种基本结构成份病毒的四种基本结构成份n病毒基因组病毒基因组n衣壳衣壳n包膜包膜n其它内容物：酶、核酸其它内容物：酶、核酸结合蛋白及金属离子等。结合蛋白及金属离子等。 病毒基因组的一般特征一、一、病毒基因组的病毒基因组的组成和分类组成和分类双链双链RNA单链单链RNA：正链：正链：序列与序列与mRNA相同相同 负链：负链：序列与序列与mR
10、NA互补互补DNARNA 双链双链DNA：HBV 单链单链DNA：M13噬菌体噬菌体病毒基因组核酸的类型病毒基因组核酸的类型一个核酸分子一个核酸分子; ; 数个核酸分子（数个核酸分子（分段分段基因组）基因组）线状和环状分子线状和环状分子SARS冠状病毒的基因组结构冠状病毒的基因组结构线状单链（线状单链（+）RNA病毒分类病毒分类: : 根据基因组组成及复制方式根据基因组组成及复制方式 HBV基因组的不完全双链环状结构基因组的不完全双链环状结构 n常见于：常见于：n大多数真核病毒的大多数真核病毒的正链正链RNA基因组基因组n 双链双链RNA基因组的基因组的正链正链RNAn 病毒病毒mRNA图图4
11、-1 带粘性末端的病毒双链带粘性末端的病毒双链DNA基因组形成环状基因组形成环状结构或二聚体结构或二聚体环化环化聚合聚合 n指病毒基因组双链指病毒基因组双链DNA分子两端具有能够互分子两端具有能够互补的单链补的单链DNA部分。部分。n作用：作用： 形成环状结构形成环状结构或连接成二联体或多联体或连接成二联体或多联体 。n又称末端冗余（又称末端冗余（terminal redundancy）；）；n是指双链是指双链DNA分子两端有一段相同的核苷酸序列；分子两端有一段相同的核苷酸序列；n疱疹病毒、疱疹病毒、T4及及T7噬菌体基因组；噬菌体基因组；n经外切核酸酶切割产生经外切核酸酶切割产生粘性末端粘性
12、末端，也可使病毒基，也可使病毒基因组因组环化或形成多联体环化或形成多联体。+n是指病毒基因组两端的反向互补重复序列。是指病毒基因组两端的反向互补重复序列。n单链单链DNA或或RNA分子能够通过其分子能够通过其ITR互补配对形互补配对形成锅柄样（成锅柄样（）环状结构。）环状结构。n腺病毒、痘病毒、细小病毒及布尼亚病毒等的基腺病毒、痘病毒、细小病毒及布尼亚病毒等的基因组均含因组均含ITR序列。序列。nITR可能与病毒的复制、转录及整合有关。可能与病毒的复制、转录及整合有关。 4. （） HIV-1病毒的基因组结构病毒的基因组结构 病毒基因组病毒基因组重叠基因重叠基因ORF1ORF2ORF3ORF4
13、重叠基因重叠基因图图 4-3 病毒基因组的重叠基因病毒基因组的重叠基因n甲型、甲型、乙型乙型：8个片段个片段n丙型：丙型：7个片段个片段组成。组成。n血凝素（血凝素（HA，H1H15）；）； 神经酰胺酶（神经酰胺酶（NA，N1N9）n(-)RNA： 转录合成转录合成mRNA的模板；的模板； 合成正链合成正链RNA的模板的模板n每个节段每个节段RNA编码编码12个蛋白个蛋白 甲型：甲型：8个片段共编码个片段共编码10种蛋白种蛋白病毒基因组的特点病毒基因组的特点1基因组基因组大小大小相差很大：相差很大：HBV： 3.2 kb痘病毒：痘病毒：300 kb2核酸核酸结构多样性：结构多样性：DNA 或或 RNA单链或双链单链或双链 环状分子或线性分子环状分子或线性分子3基因组有基因组有连续连续的，有的，有不连续不连续的的大多数连续大多数连续分段分段基因组：流感病毒含基因组：流感病毒含8条单链条单链RNA
