第三章-基因与基因.ppt

第三章基因与基因组第一节基因和基因组概述基因概念演变的过程其实就是分子生物学发展的过程。1909年丹麦遗传学家约翰逊（Johnson）首次将孟德尔遗传因子称之为“基因”（gene）遗传学家Morgan在著名的《基因论》中：基因是孤立的排列在染色体上的实体，是具有特定功能、能独立发生突变和遗传交换的、“三位一体”的、最小的遗传单位。1941年，Beadle和Tatum，“一个基因一个酶”的假说。1957年，S.Benzer，顺反子学说打破了“三位一体”的基因概念，把基因具体化为DNA分子上的一段序列，它负责传递遗传信息，是决定一条多肽链完整的功能单位，但它又是可分的，它内部的核苷酸组成或排列可以独立发生突变或重组，而且基因与基因之间还有相互作用，排列的位置不同，会产生不同的效应。顺反子和基因这两个术语是相互通用的。一般来说，一个顺反子即一个基因。这后，发现了重叠基因、重复基因、模糊基因、间隔基因、跳跃基因、假基因等类型，进一步丰富了基因概念的理论。模糊基因（cryptogene):这类基因在转录后通过一种特殊的加工方式即RNA编辑，对RNA进行加工，将转录子变成可翻译的mRNA，这类基因称为隐密基因或模糊基因。假基因pseudogene:一些基因的核苷酸与相应的正常基因有75%～80%是同源的，但由于在某些特殊位置上的突变使其基因功能丧失。一、基因的概念基因指一段制造功能产物的完整的染色体片段，编码RNA或一条多肽链的DNA片段。结构基因（structuralgenes）与调节基因（regulatorygenes）核糖体RNA基因（rDNA）与转移RNA基因（tRNA）启动子（promotor）与操纵基因（operator）都是不转录的DNA区段，确切说，它们不能称为基因。但关系到结构基因的活化或钝化。1.原核生物的结构基因是连续的。2.真核生物结构基因由外显子（编码序列)和内含子（非编码序列)两部分组成，编码序列不连续，称为断裂基因.（interruptedgene）二、基因组genome基因组：一个细胞或病毒的全部遗传信息。一套完整的单倍体的遗传物质的总合；含有一种生物的一整套遗传信息的遗传物质；更确切些，核基因组是单倍体细胞核内的全部DNA分子；线粒体基因组则是一个线粒体所包含的全部DNA分子；叶绿体基因组则是一个叶绿体所包含的全部DNA分子。C值（C-value）：单倍体基因组中的全部DNA量(bp)。将基因组DNA的核苷酸数定义为大C值，将受中心法则限定，结构基因的核苷酸数定义为小c值。不同生物的C值C值是每种生物的一个特征，不同生物之间差别很大。低等真核生物中与形态学复杂程度相关，但高等真核生物中变化很大。C值矛盾/C值悖论：C值和生物结构或组成的复杂性不一致的现象。C值变化范围宽意味着在某些生物中有DNA是不编码的。从人类基因组计划的研究结果看，人类每个基因组内最高估计也仅有3万到4万个基因，即人类基因组中c值仅占C值得10%。其余90%的核苷酸序列的功能至今还未能全部解码。噬菌体ΦX174，其基因组DNA的C值为5378bp，但其功能基因有11个，如按编码基因的最低核苷酸数2000bp估算，其c值也超过22000bp，ΦX174的C值远远小于c值。果蝇基因组基因第二节病毒基因和基因组病毒在生物学上的分化程度，比细菌、植物、动物各类群的总和还要高。因此不同类型的病毒，其基因组具有很大的差异。从核酸的类型上看，构成病毒的遗传物有些是DNA，有些是RNA，从核酸的结构看有些是环型，有些是线型，有些是双链分子，有些是单链分子，单链病毒基因组可能是正链的也可能负链的。病毒的特点：（1）病毒粒子是由蛋白质和核酸构成，其中的核酸只为DNA或RNA中的一种；（2）病毒粒子是由预先形成的组分装配而成，自身不进行“生长”或发生分裂；（3）病毒自身不具备进行能量代谢和产生蛋白质合成所需核糖体的遗传信息，在能量代谢上绝对的依赖于宿主细胞一、病毒核酸的类型根据基因组核酸的类型，可以分为DNA病毒和RNA病毒。DNA病毒的DNA分子多数为双链线型结构，也有单链DNA和双链环状DNA。RNA病毒的RNA分子多数单链线状，也有双链RNA。RNA病毒的核酸有正链和负链之分。如果病毒的RNA分子直接可以作为翻译成蛋白质的模板，即mRNA分子，就是正链RNA，这些病毒就称为正链RNA病毒，反之则称为负链RNA病毒。单股正链RNA、不分节段，5′端有甲基化帽，3′端有poly(A)结构。脊髓灰质炎病毒、鼻病毒、多数RNA噬菌体、冠状病毒单股