第一章 基因组的结构.ppt

基因组学 天津科技大学生物工程学院 黎明liming09@tust.edu.cn 教材与参考书 1.教材基因组：T.A.Brown.袁建钢、强伯勤等译。科学出版社，2002 2.参考书：基因V\VI\VII\VIII，余龙，赵寿元等译，科学出版社基因组学、蛋白质组学和生物信息学。Malcolm Campell.孙之荣等译，科学出版社，2004生物信息学，Westhead et al.吴平等译。科学出版社，2004 学时：32（4学时/周，12-19周） 结课方式：期末闭卷考试 成绩：期末卷面成绩+平时成绩 考试时间：第20周 授课内容与学时分配： 第一章基因、基因组的结构 讨论题 基本概念： 基因、基因组、基因组学、人类基因组计划 真核生物基因组与原核生物基因组有何主要区别？以图解说明真核细胞编码蛋白质的基因的一般结构。 第一节 基因的概念 遗传因子，“一个因子决定一个性状” 。 “基因论”，基因是直线排列在染色体上的遗传颗粒 三位一体的概念： 携带生物体遗传信息的结构单位。 控制一个特定性状的功能单位。 突变单位和交换单位。 “一个基因一个酶” “一个顺反子，一条多肽链；一个基因一条多肽链 基因的生物学定义 基因是位于染色体上呈直线排列的遗传单位。它既是携带遗传信息的结构单位，又是控制遗传性状的功能单位。即一个基因控制一个性状。后来有人扩展为“一个基因一种蛋白”。 基因的定义 基因 (gene) 合成有功能的蛋白质多肽链或RNA所必需的全部核苷酸序列。 一般是DNA序列（或RNA病毒中的RNA）。 具有编码一定生物功能分子的核苷酸序列。 基因的分子生物学定义 一个基因是编码有功能的蛋白质多肽链或RNA所必需的全部核酸序列。即一个基因不仅包含编码蛋白质肽链或RNA的核酸序列，还包括保证转录所必需的调控序列、位于编码区上游5’端和下游3’端的非编码序列及内含子。 一个典型的真核基因 ①编码序列：外显子(exon) ②插入外显子之间的非编码序列：内合子(intron) ③5-端和3-端非翻译区(UTR) ④调控序列(可位于上述三种序列中) 基因组(genome) 是指一种生物体中的整套遗传信息，一般为一个受精卵或一个体细胞的细胞核中所有DNA分子的总和。 一特定生物体的整套(单倍体)遗传物质的总和。 基因组的大小用全部DNA的碱基对总数表示。 每种真核生物的单倍体基因组中的全部DNA量称为C值 (C-Value)。 基因组中不同的区域具有不同的功能，有些是编码蛋白质的结构基因，有些是复制及转录的调控信号，有些区域的功能尚不清楚。 C值 (C-Value) 第二节 原核基因组 根据细胞的结构和遗传物质在细胞内的分布，生物可分为原核生物（prokaryote）和真核生物（eukaryote）两大类。 原核生物多为简单的单细胞生物，只有类核，没有核膜。原核基因组主要包括病毒基因组和属于原核生物的细菌基因组。 一 病毒基因组的结构特点 1.结构简单，基因组小。 ．病毒核酸大小差别很大，3 kb－300kb； 2.每种病毒核酸只有一种，或者DNA，或者RNA； 3. 具有重叠基因的结构．即同一段DNA片段能够编码2～3种蛋白质分子，这在其他生物细胞仅见于线粒体和质粒DNA。其意义在于使较小的基因组携带较多的遗传信息。 ． 4.重复序列少 5.非编码区少 6. 相关基因丛集，具有操纵子的结构 病毒基因组DNA序列中功能上相关的蛋白质基因或rRNA基因常集中在基因组的一个或几个特定的部位，形成一个功能单位或者转录单元。它们可被一起转录为多顺反子mRNA，然后再翻译成各种蛋白质。 7.除逆病毒外，基因组是单倍体。 8.真核病毒基因有内含子，而噬菌体基因组是连续的，无内含子，但有操纵子结构。 二 细菌基因组 细菌含有染色体和染色体外的DNA—质粒 1.基因组常由一条环状双链DNA组成类核。 2.具有操纵子（operon）结构。 3.非编码区少，基因组中无内含子，且结构基因多为单拷贝。 4.不出现基因重叠现象，只有少数例外。 如大肠杆菌染色体是研究得比较清楚的细菌染色体。其基因组由4.7×106bp构成，分子量2.64×109D，约3500个基因，已定位定序1500个左右，有260个基因查明有操纵子结构，定位于75个操纵子中，在已知的基因中8%的顺序具有调控作用。 （二）质粒DNA 在许多细菌和某些真核细胞中，除了染色体这一主要遗传物质外，还有存在于细胞质中的环状DNA。 这种染色体外的DNA分子，含有遗传信息，能进行自主复制，并传至子代细胞，能表达，可转移。这种染色体外的DNA称为质粒（plasmid）。 按复制机理分类