2.基因組的結(jié)構(gòu)特點

1、基因組的特征第二章第二章 原核生物基因組原核生物基因組第一節(jié) 原核生物基因組的一般特征1. 原核生物的基因組為原核生物的基因組為DNA分子分子只有一個復(fù)制起始點只有一個復(fù)制起始點.較小，在較小，在106-107之間之間通常為一條環(huán)狀雙鏈通常為一條環(huán)狀雙鏈DNA分子分子 基因組基因組DNA與支架蛋白和與支架蛋白和RNA結(jié)合，形成類核結(jié)合，形成類核.大腸桿菌類核結(jié)構(gòu)照片圖大腸桿菌類核結(jié)構(gòu)照片圖 原核生物類核結(jié)構(gòu)示意圖原核生物類核結(jié)構(gòu)示意圖n類核結(jié)構(gòu)由中央和外圍組成類核結(jié)構(gòu)由中央和外圍組成原核生物的類核結(jié)構(gòu)原核生物的類核結(jié)構(gòu) 原核生物基因組原核生物基因組DNA位于細(xì)胞的中央?yún)^(qū)，位于細(xì)胞的中央?yún)^(qū)，與支

2、架蛋白和與支架蛋白和RNA結(jié)合在一起，以復(fù)合體的形結(jié)合在一起，以復(fù)合體的形式存在，經(jīng)高度盤旋聚集形成一個較為致密的式存在，經(jīng)高度盤旋聚集形成一個較為致密的區(qū)域，稱為類核。區(qū)域，稱為類核。2. 廣泛存在廣泛存在操縱子操縱子結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)指數(shù)個功能上相關(guān)的基因串聯(lián)在一起,連同上游的調(diào)控區(qū)和 下游的轉(zhuǎn)錄終止信號，構(gòu)成一個基因的表達(dá)單位. . 乳糖操縱子 阿拉伯糖操縱子 色氨酸操縱子原核生物的多順反子原核生物的多順反子真核生物的單順反子真核生物的單順反子非編碼序列非編碼序列核蛋白體結(jié)合位點核蛋白體結(jié)合位點起始密碼子起始密碼子終止密碼子終止密碼子編碼序列編碼序列PPP5 3 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)PPPmG -5 3

3、蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)目目 錄錄3. 原核生物的結(jié)構(gòu)基因原核生物的結(jié)構(gòu)基因.基因是連續(xù)的基因是連續(xù)的,無內(nèi)含子無內(nèi)含子編碼區(qū)在基因組中的比例編碼區(qū)在基因組中的比例 真核基因組真核基因組 lO5） 約占約占10-60，在人基因組中約占，在人基因組中約占20 1. 衛(wèi)星衛(wèi)星DNA (Satellite DNA) 2. 反向重復(fù)反向重復(fù)DNA： 回文結(jié)構(gòu)：回文結(jié)構(gòu)： GGTACC CCATGG 常見于基因的調(diào)控區(qū)和特異蛋白結(jié)合區(qū)。常見于基因的調(diào)控區(qū)和特異蛋白結(jié)合區(qū)。衛(wèi)星衛(wèi)星DNA (Satellite DNA) 1大大衛(wèi)星衛(wèi)星DNA（macro-satellite DNA） 重復(fù)單位重復(fù)單位5100bp； 2

4、小小衛(wèi)星衛(wèi)星DNA（mini-satellite DNA） 重復(fù)單位重復(fù)單位670bp；VNTR 3微微衛(wèi)星衛(wèi)星DNA（micro-satellite DNA） 重復(fù)單位重復(fù)單位26bp； STR Variable number tandem repeat， VNTR 又稱小衛(wèi)星又稱小衛(wèi)星DNA (minisatellite DNA) 短重復(fù)單位短重復(fù)單位(6-70bp)串聯(lián)重復(fù)串聯(lián)重復(fù)(6-100次以上次以上) VNTR多態(tài)性多態(tài)性分子標(biāo)記分子標(biāo)記DNA指紋圖指紋圖（fingerprint）A1u序列序列重復(fù)單位長重復(fù)單位長300bp： 130bp + 31bp + 130bp含有含有Alu

5、酶切位點：酶切位點：AG CT具有種屬特異性具有種屬特異性可能與可能與hnRNA的加工成熟、的加工成熟、DNA復(fù)制與轉(zhuǎn)復(fù)制與轉(zhuǎn)錄調(diào)控有關(guān)錄調(diào)控有關(guān)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)基因家族的特點：基因家族的特點：組蛋白基因家族組蛋白基因

6、家族 5個成員: H1, H2A, H2B, H3, H45個基因串聯(lián)排列形成一個重復(fù)單位,但不同生物中排列不同 人線粒體人線粒體DNA模式圖模式圖線粒體基因組的特點線粒體基因組的特點真核生物基因組與原核生物基因組的真核生物基因組與原核生物基因組的主要區(qū)別主要區(qū)別（1）真核生物基因組）真核生物基因組DNA與蛋白質(zhì)結(jié)合形成染色體，儲與蛋白質(zhì)結(jié)合形成染色體，儲存于細(xì)胞核內(nèi)，除配子細(xì)胞外，體細(xì)胞內(nèi)的基因組是存于細(xì)胞核內(nèi)，除配子細(xì)胞外，體細(xì)胞內(nèi)的基因組是雙份的（即雙倍體）。細(xì)菌染色體基因組通常由一條雙份的（即雙倍體）。細(xì)菌染色體基因組通常由一條環(huán)狀雙鏈環(huán)狀雙鏈DNA分子組成，染色體形成類核，無核膜與分

7、子組成，染色體形成類核，無核膜與胞漿分開。胞漿分開。（2）基因組遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于原核生物的基因組，具有許多復(fù)制）基因組遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于原核生物的基因組，具有許多復(fù)制起點，而每個復(fù)制子的長度較小。起點，而每個復(fù)制子的長度較小。（3）真核細(xì)胞基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物為單順反子。一個結(jié)構(gòu)基因）真核細(xì)胞基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物為單順反子。一個結(jié)構(gòu)基因經(jīng)過轉(zhuǎn)錄和翻譯生成一個經(jīng)過轉(zhuǎn)錄和翻譯生成一個mRNA分子和一條肽鏈。原分子和一條肽鏈。原核生物基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物為多順反子，功能上相關(guān)的幾個核生物基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物為多順反子，功能上相關(guān)的幾個基因往往在一起組成操縱子結(jié)構(gòu)?；蛲谝黄鸾M成操縱子結(jié)構(gòu)。真核生物基因組與原核生物基因組的真核生物基因組與原核生物

8、基因組的主要區(qū)別主要區(qū)別（4）真核基因組大部分基因含有內(nèi)含子，因此，基因是）真核基因組大部分基因含有內(nèi)含子，因此，基因是不連續(xù)的，稱為斷裂基因，需要進行轉(zhuǎn)錄后加工；原不連續(xù)的，稱為斷裂基因，需要進行轉(zhuǎn)錄后加工；原核基因組沒有內(nèi)含子結(jié)構(gòu)，不需進行轉(zhuǎn)錄后剪接加工。核基因組沒有內(nèi)含子結(jié)構(gòu)，不需進行轉(zhuǎn)錄后剪接加工。（5）真核基因組中不編碼的區(qū)域多于編碼區(qū)域。原核基）真核基因組中不編碼的區(qū)域多于編碼區(qū)域。原核基因組大部分為編碼序列，不編碼區(qū)域僅占一小部分。因組大部分為編碼序列，不編碼區(qū)域僅占一小部分。（6）真核生物基因組存在重復(fù)序列，重復(fù)次數(shù)可達(dá)百萬）真核生物基因組存在重復(fù)序列，重復(fù)次數(shù)可達(dá)百萬次以上基

9、因組遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于原核生物的基因組。次以上基因組遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于原核生物的基因組。 （7）真核生物基因組存在基因家族和假基因。）真核生物基因組存在基因家族和假基因。第四章第四章 病毒基因組病毒基因組 Viral genome n病毒（病毒（virus）的概念）的概念n病毒的四種基本結(jié)構(gòu)成份病毒的四種基本結(jié)構(gòu)成份n病毒基因組病毒基因組n衣殼衣殼n包膜包膜n其它內(nèi)容物：酶、核酸其它內(nèi)容物：酶、核酸結(jié)合蛋白及金屬離子等。結(jié)合蛋白及金屬離子等。 病毒基因組的一般特征一、一、病毒基因組的病毒基因組的組成和分類組成和分類雙鏈雙鏈RNA單鏈單鏈RNA：正鏈：正鏈：序列與序列與mRNA相同相同 負(fù)鏈：負(fù)鏈：序列與序列與mR

10、NA互補互補DNARNA 雙鏈雙鏈DNA：HBV 單鏈單鏈DNA：M13噬菌體噬菌體病毒基因組核酸的類型病毒基因組核酸的類型一個核酸分子一個核酸分子; ; 數(shù)個核酸分子（數(shù)個核酸分子（分段分段基因組）基因組）線狀和環(huán)狀分子線狀和環(huán)狀分子SARS冠狀病毒的基因組結(jié)構(gòu)冠狀病毒的基因組結(jié)構(gòu)線狀單鏈（線狀單鏈（+）RNA病毒分類病毒分類: : 根據(jù)基因組組成及復(fù)制方式根據(jù)基因組組成及復(fù)制方式 HBV基因組的不完全雙鏈環(huán)狀結(jié)構(gòu)基因組的不完全雙鏈環(huán)狀結(jié)構(gòu) n常見于：常見于：n大多數(shù)真核病毒的大多數(shù)真核病毒的正鏈正鏈RNA基因組基因組n 雙鏈雙鏈RNA基因組的基因組的正鏈正鏈RNAn 病毒病毒mRNA圖圖4

11、-1 帶粘性末端的病毒雙鏈帶粘性末端的病毒雙鏈DNA基因組形成環(huán)狀基因組形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)或二聚體結(jié)構(gòu)或二聚體環(huán)化環(huán)化聚合聚合 n指病毒基因組雙鏈指病毒基因組雙鏈DNA分子兩端具有能夠互分子兩端具有能夠互補的單鏈補的單鏈DNA部分。部分。n作用：作用： 形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)或連接成二聯(lián)體或多聯(lián)體或連接成二聯(lián)體或多聯(lián)體 。n又稱末端冗余（又稱末端冗余（terminal redundancy）；）；n是指雙鏈?zhǔn)侵鸽p鏈DNA分子兩端有一段相同的核苷酸序列；分子兩端有一段相同的核苷酸序列；n皰疹病毒、皰疹病毒、T4及及T7噬菌體基因組；噬菌體基因組；n經(jīng)外切核酸酶切割產(chǎn)生經(jīng)外切核酸酶切割產(chǎn)生粘性末端粘性

12、末端，也可使病毒基，也可使病毒基因組因組環(huán)化或形成多聯(lián)體環(huán)化或形成多聯(lián)體。+n是指病毒基因組兩端的反向互補重復(fù)序列。是指病毒基因組兩端的反向互補重復(fù)序列。n單鏈單鏈DNA或或RNA分子能夠通過其分子能夠通過其ITR互補配對形互補配對形成鍋柄樣（成鍋柄樣（）環(huán)狀結(jié)構(gòu)。）環(huán)狀結(jié)構(gòu)。n腺病毒、痘病毒、細(xì)小病毒及布尼亞病毒等的基腺病毒、痘病毒、細(xì)小病毒及布尼亞病毒等的基因組均含因組均含ITR序列。序列。nITR可能與病毒的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄及整合有關(guān)。可能與病毒的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄及整合有關(guān)。 4. （） HIV-1病毒的基因組結(jié)構(gòu)病毒的基因組結(jié)構(gòu) 病毒基因組病毒基因組重疊基因重疊基因ORF1ORF2ORF3ORF4

13、重疊基因重疊基因圖圖 4-3 病毒基因組的重疊基因病毒基因組的重疊基因n甲型、甲型、乙型乙型：8個片段個片段n丙型：丙型：7個片段個片段組成。組成。n血凝素（血凝素（HA，H1H15）；）； 神經(jīng)酰胺酶（神經(jīng)酰胺酶（NA，N1N9）n(-)RNA： 轉(zhuǎn)錄合成轉(zhuǎn)錄合成mRNA的模板；的模板； 合成正鏈合成正鏈RNA的模板的模板n每個節(jié)段每個節(jié)段RNA編碼編碼12個蛋白個蛋白 甲型：甲型：8個片段共編碼個片段共編碼10種蛋白種蛋白病毒基因組的特點病毒基因組的特點1基因組基因組大小大小相差很大：相差很大：HBV： 3.2 kb痘病毒：痘病毒：300 kb2核酸核酸結(jié)構(gòu)多樣性：結(jié)構(gòu)多樣性：DNA 或或 RNA單鏈或雙鏈單鏈或雙鏈 環(huán)狀分子或線性分子環(huán)狀分子或線性分子3基因組有基因組有連續(xù)連續(xù)的，有的，有不連續(xù)不連續(xù)的的大多數(shù)連續(xù)大多數(shù)連續(xù)分段分段基因組：流感病毒含基因組：流感病