第一篇分子生物學(xué)基本原理

1、分子生物學(xué)基本原理分子生物學(xué)基本原理第一篇第一篇第一章第一章 基基 因因第一節(jié)第一節(jié)基因的基本概念基因的基本概念及基因的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及基因的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)一、核酸是遺傳信息的載體一、核酸是遺傳信息的載體 DNA的結(jié)構(gòu)：的結(jié)構(gòu)：一級(jí)結(jié)構(gòu)一級(jí)結(jié)構(gòu)二級(jí)結(jié)構(gòu)二級(jí)結(jié)構(gòu)三級(jí)結(jié)構(gòu)三級(jí)結(jié)構(gòu) DNA上主要攜帶兩類遺傳信息：上主要攜帶兩類遺傳信息： 一類是編碼信息一類是編碼信息 另一類是調(diào)控信息另一類是調(diào)控信息 真核細(xì)胞的真核細(xì)胞的DNA中存在著大量的非編碼序列中存在著大量的非編碼序列 RNARNA RNA分為三類：分為三類： mRNA；rRNA；tRNA?；蚧?gene):(gene): 是核酸分子中貯存遺傳信息的遺

2、傳單位，是指是核酸分子中貯存遺傳信息的遺傳單位，是指貯存有功能的蛋白質(zhì)多肽鏈或貯存有功能的蛋白質(zhì)多肽鏈或RNARNA序列信息及表達(dá)這序列信息及表達(dá)這些信息所必須的全部核酸序列。些信息所必須的全部核酸序列。 按照此說(shuō)，基因即包括編碼序列，也包括它的調(diào)按照此說(shuō)，基因即包括編碼序列，也包括它的調(diào)控序列及內(nèi)含子和上、下游的非編碼序列?？匦蛄屑皟?nèi)含子和上、下游的非編碼序列。 真核生物和原核生物及多數(shù)病毒的基因都以真核生物和原核生物及多數(shù)病毒的基因都以DNADNA的形式存在，少數(shù)病毒（的形式存在，少數(shù)病毒（RNARNA病毒）的基因是以病毒）的基因是以RNARNA的的形式存在形式存在。二、基因的基本概念二、

3、基因的基本概念基因一般特點(diǎn)：基因一般特點(diǎn)： 多數(shù)生物的基因都是由多數(shù)生物的基因都是由DNA組成，而少數(shù)組成，而少數(shù)病毒的基因是由病毒的基因是由RNA組成。組成。 基因的大多數(shù)都編碼在染色體上，但也有基因的大多數(shù)都編碼在染色體上，但也有編碼在染色體之外的基因。如質(zhì)粒、線粒編碼在染色體之外的基因。如質(zhì)粒、線粒體、葉綠體等。體、葉綠體等。 原核生物的基因是連續(xù)編碼的，而真核細(xì)原核生物的基因是連續(xù)編碼的，而真核細(xì)胞基因是斷裂基因。胞基因是斷裂基因。 在病毒的基因組中存在著重疊基因的現(xiàn)象在病毒的基因組中存在著重疊基因的現(xiàn)象基因組基因組( (GenomeGenome) )的概念的概念： Genome最早由

4、德國(guó)植物遺傳學(xué)家溫克勒最早由德國(guó)植物遺傳學(xué)家溫克勒爾于爾于1920年提出，它由年提出，它由gene和和chromosome組合而成。組合而成。 基因組是指一個(gè)細(xì)胞中核酸的全部核苷酸基因組是指一個(gè)細(xì)胞中核酸的全部核苷酸排列序列，即一個(gè)細(xì)胞中蘊(yùn)藏著的全部遺傳自排列序列，即一個(gè)細(xì)胞中蘊(yùn)藏著的全部遺傳自信。信。第二節(jié)第二節(jié) 結(jié)構(gòu)基因中貯存的遺傳信息結(jié)構(gòu)基因中貯存的遺傳信息 結(jié)構(gòu)基因中貯存的遺傳信息結(jié)構(gòu)基因中貯存的遺傳信息 RNA的結(jié)構(gòu)信息的結(jié)構(gòu)信息 蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)信息蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)信息 RNA的特點(diǎn)：的特點(diǎn)： mRNA：原核與真核的區(qū)別：原核與真核的區(qū)別 tRNA： rRNA： 結(jié)構(gòu)基因與蛋白質(zhì)信息之間的

5、關(guān)系結(jié)構(gòu)基因與蛋白質(zhì)信息之間的關(guān)系 遺傳密碼遺傳密碼 ： 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：遺傳密碼表遺傳密碼表第三節(jié)第三節(jié)結(jié)構(gòu)基因變異及其結(jié)構(gòu)基因變異及其與疾病的關(guān)系與疾病的關(guān)系 基因突變及發(fā)生機(jī)制基因突變及發(fā)生機(jī)制:自發(fā)突變與誘變自發(fā)突變與誘變 基因突變的類型：基因突變的類型：轉(zhuǎn)換；顛換轉(zhuǎn)換；顛換 基因突變的后果：基因突變的后果： 基因突變與疾病的關(guān)系：基因突變與疾病的關(guān)系： 基因突變導(dǎo)致蛋白質(zhì)功能降低或喪失基因突變導(dǎo)致蛋白質(zhì)功能降低或喪失 基因突變導(dǎo)致蛋白質(zhì)活性異常增高基因突變導(dǎo)致蛋白質(zhì)活性異常增高 基因表達(dá)量過(guò)高導(dǎo)致某種蛋白質(zhì)過(guò)量基因表達(dá)量過(guò)高導(dǎo)致某種蛋白質(zhì)過(guò)量 基因突變導(dǎo)致蛋白質(zhì)產(chǎn)

6、生過(guò)少而不能形成基因突變導(dǎo)致蛋白質(zhì)產(chǎn)生過(guò)少而不能形成正常功能正常功能 第二章第二章 基因組的結(jié)構(gòu)與功能基因組的結(jié)構(gòu)與功能第二節(jié)第二節(jié) 原核生物基因組原核生物基因組一、原核生物基因組結(jié)一、原核生物基因組結(jié)構(gòu)與功能的特點(diǎn)構(gòu)與功能的特點(diǎn)基因組為一個(gè)環(huán)狀雙鏈基因組為一個(gè)環(huán)狀雙鏈DNA分子：分子：原核生物的原核生物的DNA與一個(gè)大的支架蛋白與一個(gè)大的支架蛋白結(jié)合形成一個(gè)復(fù)合結(jié)構(gòu)，結(jié)合形成一個(gè)復(fù)合結(jié)構(gòu)，習(xí)慣上仍稱為習(xí)慣上仍稱為染色體染色體。細(xì)。細(xì)菌細(xì)胞沒(méi)有細(xì)胞核，但它菌細(xì)胞沒(méi)有細(xì)胞核，但它的染色體的染色體DNA在細(xì)胞中形在細(xì)胞中形成一個(gè)致密的區(qū)域，稱為成一個(gè)致密的區(qū)域，稱為類核類核(nucleoid)?；?/p>

7、因組中只有一個(gè)復(fù)制起始點(diǎn)?；蚪M中只有一個(gè)復(fù)制起始點(diǎn)。具有操縱子的結(jié)構(gòu)：具有操縱子的結(jié)構(gòu)： 操縱子操縱子(operon)：指數(shù)個(gè)功能上相關(guān)聯(lián)的結(jié)構(gòu)基因串指數(shù)個(gè)功能上相關(guān)聯(lián)的結(jié)構(gòu)基因串聯(lián)在一起，構(gòu)成一個(gè)信息區(qū)，它共用一個(gè)上游的調(diào)控區(qū)和下聯(lián)在一起，構(gòu)成一個(gè)信息區(qū)，它共用一個(gè)上游的調(diào)控區(qū)和下游的終止信號(hào)，上游的調(diào)控區(qū)包括游的終止信號(hào)，上游的調(diào)控區(qū)包括啟動(dòng)子啟動(dòng)子(promoter)和操縱和操縱基因基因(operator)在轉(zhuǎn)錄時(shí)將幾個(gè)相聯(lián)的結(jié)構(gòu)基因一同轉(zhuǎn)錄成在轉(zhuǎn)錄時(shí)將幾個(gè)相聯(lián)的結(jié)構(gòu)基因一同轉(zhuǎn)錄成RNA，形成的，形成的RNA也為也為多順?lè)醋佣囗樂(lè)醋?。編碼順序不會(huì)重疊編碼順序不會(huì)重疊結(jié)構(gòu)基因的序列是連續(xù)

8、編碼的，不存在內(nèi)含子，結(jié)構(gòu)基因的序列是連續(xù)編碼的，不存在內(nèi)含子，轉(zhuǎn)錄后不需剪切。轉(zhuǎn)錄后不需剪切。編碼區(qū)在基因組中占的比例（約編碼區(qū)在基因組中占的比例（約50%）多于真核）多于真核細(xì)胞，但小于病毒基因組。非編碼區(qū)主要是一些細(xì)胞，但小于病毒基因組。非編碼區(qū)主要是一些調(diào)控序列。調(diào)控序列。重復(fù)序列少：原核細(xì)胞的結(jié)構(gòu)基因多為單拷貝，重復(fù)序列少：原核細(xì)胞的結(jié)構(gòu)基因多為單拷貝，但編碼但編碼rRNA的基因往往是多拷貝的。的基因往往是多拷貝的。存在編碼同功酶的基因。存在編碼同功酶的基因。細(xì)菌基因組存在著可移動(dòng)的細(xì)菌基因組存在著可移動(dòng)的DNA序列，包括插入序列，包括插入序列和轉(zhuǎn)座子。序列和轉(zhuǎn)座子。含有多種功能的識(shí)

9、別區(qū)域，如復(fù)制起始區(qū)、復(fù)制含有多種功能的識(shí)別區(qū)域，如復(fù)制起始區(qū)、復(fù)制終止區(qū)、轉(zhuǎn)錄起動(dòng)區(qū)和終止區(qū)等。終止區(qū)、轉(zhuǎn)錄起動(dòng)區(qū)和終止區(qū)等。大腸桿菌染色體基因組的結(jié)構(gòu)和功能大腸桿菌染色體基因組的結(jié)構(gòu)和功能 大腸桿菌染色體基因組是研究最清楚的基因組。大腸桿菌染色體基因組是研究最清楚的基因組。估計(jì)大腸桿菌基因組含有估計(jì)大腸桿菌基因組含有3500個(gè)基因個(gè)基因，已被定位的，已被定位的有有900個(gè)左右個(gè)左右。在這。在這900個(gè)基因中，有個(gè)基因中，有260個(gè)基因已查個(gè)基因已查明具有操縱子結(jié)構(gòu)，定位于明具有操縱子結(jié)構(gòu)，定位于75個(gè)操縱子個(gè)操縱子中。在已知的中。在已知的基因中基因中8的序列具有調(diào)控作用。大腸桿菌染色體基的

10、序列具有調(diào)控作用。大腸桿菌染色體基因組中已知的基因多是編碼一些酶類的基因，如氨基因組中已知的基因多是編碼一些酶類的基因，如氨基酸、嘌呤、嘧啶、脂肪酸和維生素合成代謝的一些酶酸、嘌呤、嘧啶、脂肪酸和維生素合成代謝的一些酶類的基因，以及大多數(shù)碳、氮化合物分解代謝的酶類類的基因，以及大多數(shù)碳、氮化合物分解代謝的酶類的基因。的基因。 另外，核糖體大、小亞基中另外，核糖體大、小亞基中50多種蛋白質(zhì)多種蛋白質(zhì)的基的基因也已經(jīng)鑒定了。因也已經(jīng)鑒定了。二、質(zhì)粒二、質(zhì)粒質(zhì)粒的一般特性：質(zhì)粒的一般特性：1. 質(zhì)粒是存在于細(xì)菌細(xì)胞中獨(dú)立于染色體之外的自主質(zhì)粒是存在于細(xì)菌細(xì)胞中獨(dú)立于染色體之外的自主復(fù)制的遺傳成分。絕

11、大多數(shù)的質(zhì)粒都是由環(huán)形雙鏈復(fù)制的遺傳成分。絕大多數(shù)的質(zhì)粒都是由環(huán)形雙鏈DNA組成，極少發(fā)現(xiàn)線性質(zhì)粒和組成，極少發(fā)現(xiàn)線性質(zhì)粒和RNA成分的質(zhì)粒。質(zhì)成分的質(zhì)粒。質(zhì)粒的大小差別很大，小的質(zhì)粒分子量約為粒的大小差別很大，小的質(zhì)粒分子量約為106，僅編碼，僅編碼2-3個(gè)蛋白質(zhì)，而最大的分子可比它大個(gè)蛋白質(zhì)，而最大的分子可比它大100倍。倍。2. 質(zhì)粒與宿主菌是寄生的關(guān)系，質(zhì)粒離開細(xì)菌不能獨(dú)質(zhì)粒與宿主菌是寄生的關(guān)系，質(zhì)粒離開細(xì)菌不能獨(dú)立的復(fù)制和生存，而細(xì)菌離開質(zhì)粒仍能正常生存。立的復(fù)制和生存，而細(xì)菌離開質(zhì)粒仍能正常生存。3. 質(zhì)粒的存在可以賦予細(xì)菌新的遺傳特性，這包括抗質(zhì)粒的存在可以賦予細(xì)菌新的遺傳特性，

12、這包括抗性特征、代謝特征、修飾宿主生活方式的因子等，其性特征、代謝特征、修飾宿主生活方式的因子等，其中對(duì)抗菌素的抗性是質(zhì)粒最重要的特性。中對(duì)抗菌素的抗性是質(zhì)粒最重要的特性。質(zhì)粒的遺傳控制質(zhì)粒的遺傳控制 質(zhì)粒帶有自己的復(fù)制調(diào)控系統(tǒng)，可有效的控制質(zhì)粒帶有自己的復(fù)制調(diào)控系統(tǒng)，可有效的控制質(zhì)粒在宿主細(xì)胞中的拷貝數(shù)量。質(zhì)粒在宿主細(xì)胞中的拷貝數(shù)量。 質(zhì)粒還有自己精確的分配拷貝到子細(xì)胞中的能質(zhì)粒還有自己精確的分配拷貝到子細(xì)胞中的能力。力。 質(zhì)粒還有控制宿主細(xì)胞有絲分裂的能力，以便質(zhì)粒還有控制宿主細(xì)胞有絲分裂的能力，以便確保每個(gè)子代細(xì)胞中穩(wěn)定的質(zhì)粒數(shù)目。確保每個(gè)子代細(xì)胞中穩(wěn)定的質(zhì)粒數(shù)目。 高拷貝質(zhì)粒在細(xì)菌中常

13、形成多聚體的形式，在高拷貝質(zhì)粒在細(xì)菌中常形成多聚體的形式，在細(xì)菌分裂時(shí)，這種多聚體又拆散成單體，控制這一細(xì)菌分裂時(shí)，這種多聚體又拆散成單體，控制這一過(guò)程的諸多因子構(gòu)成了位點(diǎn)特異重組系統(tǒng)。過(guò)程的諸多因子構(gòu)成了位點(diǎn)特異重組系統(tǒng)。 質(zhì)粒的不相容性：質(zhì)粒的不相容性：質(zhì)粒的類型質(zhì)粒的類型1. 結(jié)合型質(zhì)粒、可移動(dòng)型質(zhì)粒和自傳遞型質(zhì)粒結(jié)合型質(zhì)粒、可移動(dòng)型質(zhì)粒和自傳遞型質(zhì)粒2. 嚴(yán)謹(jǐn)型質(zhì)粒和松馳型質(zhì)粒嚴(yán)謹(jǐn)型質(zhì)粒和松馳型質(zhì)粒3. 窄宿主型質(zhì)粒和廣宿主型質(zhì)粒窄宿主型質(zhì)粒和廣宿主型質(zhì)粒一、真核生物染色質(zhì)一、真核生物染色質(zhì)DNA的高級(jí)結(jié)構(gòu)的高級(jí)結(jié)構(gòu) DNA高級(jí)結(jié)構(gòu)中的蛋白質(zhì)高級(jí)結(jié)構(gòu)中的蛋白質(zhì)組蛋白組蛋白與與非組蛋白非

14、組蛋白第二節(jié)第二節(jié) 真核生物基因組真核生物基因組 DNA與蛋白質(zhì)的結(jié)與蛋白質(zhì)的結(jié)合與染色體的組裝合與染色體的組裝 基因組大，編碼蛋白質(zhì)多，一般編碼蛋白都基因組大，編碼蛋白質(zhì)多，一般編碼蛋白都超過(guò)超過(guò)1萬(wàn)個(gè)以上。在萬(wàn)個(gè)以上。在DNA復(fù)制時(shí)，有多個(gè)復(fù)復(fù)制時(shí)，有多個(gè)復(fù)制起始點(diǎn)。制起始點(diǎn)。 真核生物的結(jié)構(gòu)基因都是單順?lè)醋?。真核生物的結(jié)構(gòu)基因都是單順?lè)醋印?真核生物的基因組中含有大量的重復(fù)序列真核生物的基因組中含有大量的重復(fù)序列(45%)。 真核生物的基因組中存在大量的非編碼區(qū)。真核生物的基因組中存在大量的非編碼區(qū)。二、真核生物核基因組結(jié)構(gòu)和功能特點(diǎn)二、真核生物核基因組結(jié)構(gòu)和功能特點(diǎn) 真核基因?yàn)閿嗔鸦?/p>

15、，在它的結(jié)構(gòu)基真核基因?yàn)閿嗔鸦?，在它的結(jié)構(gòu)基因中含有外顯子和內(nèi)含子。因中含有外顯子和內(nèi)含子。 真核生物的基因組中存在著各種基因真核生物的基因組中存在著各種基因家族。家族。 真核生物基因組中也存在移動(dòng)基因。真核生物基因組中也存在移動(dòng)基因?；蚪M中結(jié)構(gòu)基因所占區(qū)域遠(yuǎn)小于非基因組中結(jié)構(gòu)基因所占區(qū)域遠(yuǎn)小于非編碼區(qū)。編碼區(qū)。三、真核生物基因組的結(jié)構(gòu)三、真核生物基因組的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)基因結(jié)構(gòu)基因 斷裂基因斷裂基因(split gene)：真核生物的結(jié)構(gòu)基：真核生物的結(jié)構(gòu)基因是不連續(xù)的編碼氨基酸的序列被非編碼因是不連續(xù)的編碼氨基酸的序列被非編碼序列所打斷，因此被稱為斷裂基因。序列所打斷，因此被稱為斷裂基因。 外

16、顯子外顯子(exon)：在真核生物的結(jié)構(gòu)基因中，：在真核生物的結(jié)構(gòu)基因中，編碼氨基酸的序列稱為外顯子，它被數(shù)個(gè)編碼氨基酸的序列稱為外顯子，它被數(shù)個(gè)內(nèi)含子分隔成數(shù)個(gè)片段間隔排列。內(nèi)含子分隔成數(shù)個(gè)片段間隔排列。 內(nèi)含子內(nèi)含子(intron)：在真核生物的結(jié)構(gòu)基因：在真核生物的結(jié)構(gòu)基因中，在編碼氨基酸序列之間存在著數(shù)個(gè)非中，在編碼氨基酸序列之間存在著數(shù)個(gè)非編碼的序列稱為內(nèi)含子。編碼的序列稱為內(nèi)含子。 順式調(diào)控原件順式調(diào)控原件 順式調(diào)控元件順式調(diào)控元件(cis-acting elements)：與結(jié)構(gòu)基因：與結(jié)構(gòu)基因表達(dá)調(diào)控相關(guān)，能夠被基因調(diào)控蛋白特異性識(shí)別和表達(dá)調(diào)控相關(guān)，能夠被基因調(diào)控蛋白特異性識(shí)別

17、和結(jié)合的結(jié)合的DNA序列。序列。 包括：?jiǎn)?dòng)子、上游啟動(dòng)元件、增強(qiáng)子、加尾包括：?jiǎn)?dòng)子、上游啟動(dòng)元件、增強(qiáng)子、加尾信號(hào)和一些其它反應(yīng)元件。信號(hào)和一些其它反應(yīng)元件。反式作用元件反式作用元件(trans-acting elements)：一些可以：一些可以通過(guò)結(jié)合順式元件二調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄活性的蛋白因子。通過(guò)結(jié)合順式元件二調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄活性的蛋白因子。 啟動(dòng)子啟動(dòng)子(promoter):(promoter):啟動(dòng)子是啟動(dòng)子是DNA分子可以分子可以與與RNA聚合酶特異識(shí)別和結(jié)合的部位，啟動(dòng)聚合酶特異識(shí)別和結(jié)合的部位，啟動(dòng)子位于結(jié)構(gòu)基因的上游，每個(gè)結(jié)構(gòu)基因的上游子位于結(jié)構(gòu)基因的上游，每個(gè)結(jié)構(gòu)基因的上游都含有

18、一個(gè)啟動(dòng)子。都含有一個(gè)啟動(dòng)子。 啟動(dòng)子具有高度的保守性，真核基因的啟動(dòng)子具有高度的保守性，真核基因的啟動(dòng)子必須與轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合后才能被啟動(dòng)子必須與轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合后才能被RNA聚聚合酶識(shí)別與結(jié)合，并啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄。這一點(diǎn)與原核合酶識(shí)別與結(jié)合，并啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄。這一點(diǎn)與原核細(xì)胞不同。細(xì)胞不同。 真核細(xì)胞的啟動(dòng)子元件是真核細(xì)胞的啟動(dòng)子元件是TATA盒盒(TATA box)，位于轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)上游，位于轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)上游-25bp處。處。 上游啟動(dòng)子元件上游啟動(dòng)子元件(upstream promoter element)： 是是TATA盒上游的一些特定的盒上游的一些特定的DNA序列，反式作序列，反式作用因子可與這些元件結(jié)合，

19、通過(guò)參與促進(jìn)用因子可與這些元件結(jié)合，通過(guò)參與促進(jìn)RNA聚合聚合酶與酶與DNA的結(jié)合，調(diào)節(jié)的結(jié)合，調(diào)節(jié)DAN的轉(zhuǎn)錄過(guò)程。的轉(zhuǎn)錄過(guò)程。 常見的上游啟動(dòng)元件包括：常見的上游啟動(dòng)元件包括： CAAT框：位于框：位于TATA上游，位置不確定。上游，位置不確定。 GC盒：盒： CACA盒：盒： 反應(yīng)元件反應(yīng)元件(response element)： 也是一種順式作用元件，但它是專門與細(xì)胞的一也是一種順式作用元件，但它是專門與細(xì)胞的一些信息分子結(jié)合，來(lái)調(diào)節(jié)基因的表達(dá)。些信息分子結(jié)合，來(lái)調(diào)節(jié)基因的表達(dá)。 反應(yīng)元件一般僅次于啟動(dòng)子內(nèi)或增強(qiáng)子內(nèi)。反應(yīng)元件一般僅次于啟動(dòng)子內(nèi)或增強(qiáng)子內(nèi)。 增強(qiáng)子增強(qiáng)子(enhance

20、r)： 為一段為一段DNA序列，它能與反式作用因子識(shí)別、序列，它能與反式作用因子識(shí)別、并結(jié)合，起到調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄（通常是增強(qiáng)）的作用。并結(jié)合，起到調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄（通常是增強(qiáng)）的作用。 增強(qiáng)子可在一個(gè)基因存在多個(gè)，即可分布在啟動(dòng)增強(qiáng)子可在一個(gè)基因存在多個(gè)，即可分布在啟動(dòng)子的上流，也可存在于結(jié)構(gòu)基因內(nèi)部的內(nèi)含子或下游。子的上流，也可存在于結(jié)構(gòu)基因內(nèi)部的內(nèi)含子或下游。 現(xiàn)在又發(fā)現(xiàn)了一些增強(qiáng)子內(nèi)含負(fù)調(diào)控序列，稱為現(xiàn)在又發(fā)現(xiàn)了一些增強(qiáng)子內(nèi)含負(fù)調(diào)控序列，稱為負(fù)增強(qiáng)子。負(fù)增強(qiáng)子。 加尾信號(hào)加尾信號(hào): 在結(jié)構(gòu)基因的最后一個(gè)外顯子中有一個(gè)保守的在結(jié)構(gòu)基因的最后一個(gè)外顯子中有一個(gè)保守的AATAAA序列，這個(gè)序列對(duì)于序列，這個(gè)

21、序列對(duì)于mRNA轉(zhuǎn)錄終止和加轉(zhuǎn)錄終止和加poly(A)尾是必不可少的。尾是必不可少的。 在此位點(diǎn)的下游有一段在此位點(diǎn)的下游有一段GT豐富區(qū)或豐富區(qū)或T豐富區(qū)，豐富區(qū)，此區(qū)與此區(qū)與AATAAA序列共同構(gòu)成序列共同構(gòu)成poly(A) 加尾信號(hào)加尾信號(hào)。 基因家族基因家族 基因家族基因家族(gene family)的概念：指核苷的概念：指核苷酸序列或編碼產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)具有一定程度同源酸序列或編碼產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)具有一定程度同源性的一組基因。性的一組基因。 基因家庭可能是由同一祖先進(jìn)化來(lái)的?；蚣彝タ赡苁怯赏蛔嫦冗M(jìn)化來(lái)的。有的基因家族的成員同源性很高，但也有的有的基因家族的成員同源性很高，但也有的基因家族很低

22、?；蚣易搴艿?。 假基因假基因(pseudogene)：在多基因家族：在多基因家族中，某些成員不能表達(dá)出有功能的產(chǎn)物，這中，某些成員不能表達(dá)出有功能的產(chǎn)物，這些基因稱為假基因，用些基因稱為假基因，用來(lái)表示。來(lái)表示?；蚣易逶诨蚪M的分布：基因家族在基因組的分布： 一類是基因家族成簇地分布在某一條一類是基因家族成簇地分布在某一條染色體上，它們可同時(shí)發(fā)揮作用，合成某染色體上，它們可同時(shí)發(fā)揮作用，合成某些蛋白質(zhì)，如組蛋白基因家族就成簇地集些蛋白質(zhì)，如組蛋白基因家族就成簇地集中在第中在第7號(hào)染色體長(zhǎng)臂號(hào)染色體長(zhǎng)臂3區(qū)區(qū)2帶到帶到3區(qū)區(qū)6帶區(qū)域帶區(qū)域內(nèi)；內(nèi)； 另一類是一個(gè)基因家族的不同成員成另一類是一個(gè)

23、基因家族的不同成員成簇地分布簇地分布 在不同的染色體上，這些不同成在不同的染色體上，這些不同成員編碼一組功能上緊密相關(guān)的蛋白質(zhì)，如員編碼一組功能上緊密相關(guān)的蛋白質(zhì)，如珠蛋白基因家族珠蛋白基因家族基因家族的類型：基因家族的類型： 核酸序列相同核酸序列相同 在真核基因組中，編碼在真核基因組中，編碼rRNA和和RNA基因的基因的DNA片段常以這種形式出現(xiàn)片段常以這種形式出現(xiàn)。構(gòu)成染色質(zhì)中的組構(gòu)成染色質(zhì)中的組蛋白基因也是一種核苷酸序列相同的蛋白基因也是一種核苷酸序列相同的DNA序列。序列。 核酸序列高度同源核酸序列高度同源 如人生長(zhǎng)激素基因家族，包括生長(zhǎng)激素、人如人生長(zhǎng)激素基因家族，包括生長(zhǎng)激素、人胎

24、盤促乳素、催乳素的編碼基因。它們之間的同胎盤促乳素、催乳素的編碼基因。它們之間的同源性很高，編碼蛋白質(zhì)的氨基酸序列的同源性為源性很高，編碼蛋白質(zhì)的氨基酸序列的同源性為85%，RNA上的同源性為上的同源性為92%，而各個(gè)基因的也，而各個(gè)基因的也未排列在一起。未排列在一起。 編碼產(chǎn)物具有同源功能區(qū)編碼產(chǎn)物具有同源功能區(qū) 有的基因家族成員之間的同源性可能不高，有的基因家族成員之間的同源性可能不高，但編碼蛋白具有高度的保守區(qū)，如獲至寶但編碼蛋白具有高度的保守區(qū)，如獲至寶src 癌癌基因家族，各成員無(wú)明顯的同源性，但每個(gè)基因基因家族，各成員無(wú)明顯的同源性，但每個(gè)基因產(chǎn)物都有一個(gè)產(chǎn)物都有一個(gè)250個(gè)氨基酸

25、序列同源，組成相似個(gè)氨基酸序列同源，組成相似的結(jié)構(gòu)域。的結(jié)構(gòu)域。 編碼產(chǎn)物具有小段保守基序編碼產(chǎn)物具有小段保守基序 基因序列的同源性不高，但編碼產(chǎn)物具有共基因序列的同源性不高，但編碼產(chǎn)物具有共同的功能。同的功能。 基因超家族基因超家族 是指一組由多基因家族及單基因組成的更大是指一組由多基因家族及單基因組成的更大基因家族。其代表為免疫球蛋白基因超家族基因家族。其代表為免疫球蛋白基因超家族 重復(fù)序列重復(fù)序列(repeat sequence): 在真核生物基因組存在著的大量的堿基序列重在真核生物基因組存在著的大量的堿基序列重復(fù)出現(xiàn)的情況。復(fù)出現(xiàn)的情況。 重復(fù)序列中，除了編碼重復(fù)序列中，除了編碼RNA

26、、RNA和組蛋白的和組蛋白的結(jié)構(gòu)基因外，大部分是非編碼序列。但對(duì)它們的功結(jié)構(gòu)基因外，大部分是非編碼序列。但對(duì)它們的功能還不十分清楚。能還不十分清楚。 根據(jù)出現(xiàn)頻率的不同，將它們分為三類：根據(jù)出現(xiàn)頻率的不同，將它們分為三類： 高度重復(fù)序列：重復(fù)出現(xiàn)高度重復(fù)序列：重復(fù)出現(xiàn)1010 中度重復(fù)序列：重復(fù)出現(xiàn)中度重復(fù)序列：重復(fù)出現(xiàn)101-105。 單拷貝序列：?jiǎn)慰截愋蛄校赫婧松锘蚪M中的轉(zhuǎn)座子真核生物基因組中的轉(zhuǎn)座子端粒端粒 端粒端粒(telomere): 以線性結(jié)構(gòu)存在于基因以線性結(jié)構(gòu)存在于基因組端部的一段特殊組端部的一段特殊DNA序列。序列與蛋白質(zhì)形序列。序列與蛋白質(zhì)形成復(fù)合結(jié)構(gòu)，存在于每個(gè)染色體

27、的末端部，成復(fù)合結(jié)構(gòu)，存在于每個(gè)染色體的末端部， 端粒的功能主要有保護(hù)端粒的功能主要有保護(hù)DNA在復(fù)制過(guò)程在復(fù)制過(guò)程的完整性，同時(shí)也是細(xì)胞衰老的重要指標(biāo)。的完整性，同時(shí)也是細(xì)胞衰老的重要指標(biāo)。五、線粒體基因組五、線粒體基因組 原核基因組與真核基因組的比較原核基因組與真核基因組的比較第三節(jié)第三節(jié) 病毒基因組病毒基因組一、病毒基因組核酸的主要類型一、病毒基因組核酸的主要類型1.雙鏈雙鏈DNA2.單鏈正股單鏈正股DNA3.雙鏈雙鏈RNA4.單鏈負(fù)股單鏈負(fù)股RNA5.單鏈正股單鏈正股RNA二、病毒基因組的特點(diǎn)二、病毒基因組的特點(diǎn)1病毒基因組大小相差較大病毒基因組大小相差較大,與細(xì)菌或真核細(xì)與細(xì)菌或真核

28、細(xì)胞相比，病毒的基因組很小，但是不同的病毒胞相比，病毒的基因組很小，但是不同的病毒之間其基因組相差亦甚大。之間其基因組相差亦甚大。 如乙肝病毒如乙肝病毒DNA只有只有3kb大小，所含信息大小，所含信息量也較小，只能編碼量也較小，只能編碼4種蛋白質(zhì)，而痘病毒的種蛋白質(zhì)，而痘病毒的基因組有基因組有300kb之大，可以編碼幾百種蛋白質(zhì)，之大，可以編碼幾百種蛋白質(zhì)，不但為病毒復(fù)制所涉及的酶類編碼，甚至為核不但為病毒復(fù)制所涉及的酶類編碼，甚至為核苷酸代謝的酶類編碼，因此，痘病毒對(duì)宿主的苷酸代謝的酶類編碼，因此，痘病毒對(duì)宿主的依賴性較乙肝病毒小得多。依賴性較乙肝病毒小得多。2病毒基因組可以由病毒基因組可以

29、由DNA組成，也可以由組成，也可以由RNA組組成，成，每種病毒顆粒中只含有一種核酸，或?yàn)槊糠N病毒顆粒中只含有一種核酸，或?yàn)镈NA或?yàn)榛驗(yàn)镽NA，兩者一般不共存于同一病毒顆粒中。，兩者一般不共存于同一病毒顆粒中。 組成病毒基因組的組成病毒基因組的DNA和和RNA可以是單鏈的，可以是單鏈的，也可以是雙鏈的，可以是閉環(huán)分子，也可以是線性也可以是雙鏈的，可以是閉環(huán)分子，也可以是線性分子。分子。如乳頭瘤病毒是一種閉環(huán)的雙鏈如乳頭瘤病毒是一種閉環(huán)的雙鏈DNA病毒，病毒，而腺病毒的基因組則是線性的雙鏈而腺病毒的基因組則是線性的雙鏈DNA,脊髓灰質(zhì)脊髓灰質(zhì)炎病毒是一種單鏈的炎病毒是一種單鏈的RNA病毒，而呼腸

30、孤病毒的病毒，而呼腸孤病毒的基因組是雙鏈的基因組是雙鏈的RNA分子。一般說(shuō)來(lái)，大多數(shù)分子。一般說(shuō)來(lái)，大多數(shù)DNA病毒的基因組雙鏈病毒的基因組雙鏈DNA分子，而大多數(shù)分子，而大多數(shù)RNA病毒的基因組是單鏈病毒的基因組是單鏈RNA分子。分子。3 多數(shù)多數(shù)RNA病毒的基因組是由連續(xù)的核病毒的基因組是由連續(xù)的核糖核酸鏈組成，但也有些病毒的基因組糖核酸鏈組成，但也有些病毒的基因組RNA由不連續(xù)的幾條核酸鏈組成。由不連續(xù)的幾條核酸鏈組成。 如流感病毒的基因組如流感病毒的基因組RNA分子是節(jié)段分子是節(jié)段性的，由八條性的，由八條RNA分子構(gòu)成，每條分子構(gòu)成，每條RNA分分子都含有編碼蛋白質(zhì)分子的信息；而呼腸子

31、都含有編碼蛋白質(zhì)分子的信息；而呼腸孤病毒的基因組由雙鏈的節(jié)段性的孤病毒的基因組由雙鏈的節(jié)段性的RNA分分子構(gòu)成，共有子構(gòu)成，共有10個(gè)雙鏈個(gè)雙鏈RNA片段，同樣每片段，同樣每段段RNA分子都編碼一種蛋白質(zhì)。目前，還分子都編碼一種蛋白質(zhì)。目前，還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)有節(jié)段性的沒(méi)有發(fā)現(xiàn)有節(jié)段性的DNA分子構(gòu)成的病毒分子構(gòu)成的病毒基因組。基因組。4 非編碼區(qū)少非編碼區(qū)少,編碼序列大于編碼序列大于90%：病毒基病毒基因組的大部分是用來(lái)編碼蛋白質(zhì)的，因組的大部分是用來(lái)編碼蛋白質(zhì)的，只有非只有非常小的一份不被翻譯，這與真核細(xì)胞常小的一份不被翻譯，這與真核細(xì)胞DNA的冗余現(xiàn)象不同如在的冗余現(xiàn)象不同如在X174中不翻譯的

32、部中不翻譯的部份只占份只占217/5375，G4DNA中占中占282/5577，都不到都不到5。不翻譯的。不翻譯的DNA順序通常是基因順序通常是基因表達(dá)的控制序列。如表達(dá)的控制序列。如X174的的H基因和基因和A基基因之間的序列（因之間的序列（39063973），共），共67個(gè)堿個(gè)堿基，包括基，包括RNA聚合酶結(jié)合位，轉(zhuǎn)錄的終止聚合酶結(jié)合位，轉(zhuǎn)錄的終止信號(hào)及核糖體結(jié)合位點(diǎn)等基因表達(dá)的控制區(qū)。信號(hào)及核糖體結(jié)合位點(diǎn)等基因表達(dá)的控制區(qū)。乳頭瘤病毒是一類感染人和動(dòng)物的病毒，基乳頭瘤病毒是一類感染人和動(dòng)物的病毒，基因組約因組約8.0Kb,其中不翻譯的部份約為其中不翻譯的部份約為1.0kb,該區(qū)同樣也是其

33、他基因表達(dá)的調(diào)控區(qū)該區(qū)同樣也是其他基因表達(dá)的調(diào)控區(qū)5 單倍體基因組單倍體基因組除了反轉(zhuǎn)錄病毒以外，一切病毒基因組都是單除了反轉(zhuǎn)錄病毒以外，一切病毒基因組都是單倍體，每個(gè)基因在病毒顆粒中只出現(xiàn)一次。反轉(zhuǎn)錄倍體，每個(gè)基因在病毒顆粒中只出現(xiàn)一次。反轉(zhuǎn)錄病毒基因組有兩個(gè)拷貝。病毒基因組有兩個(gè)拷貝。6 基因有連續(xù)的和間斷的基因有連續(xù)的和間斷的噬菌體（細(xì)菌病毒）的基因是連續(xù)的；而真核噬菌體（細(xì)菌病毒）的基因是連續(xù)的；而真核細(xì)胞病毒的基因是不連續(xù)的，細(xì)胞病毒的基因是不連續(xù)的，具有內(nèi)含子，除了正具有內(nèi)含子，除了正鏈鏈RNA病毒之外，真核細(xì)胞病毒的基因都是先轉(zhuǎn)錄病毒之外，真核細(xì)胞病毒的基因都是先轉(zhuǎn)錄成成mRNA前體，再經(jīng)加工才能切除內(nèi)含子成為成熟前體，再經(jīng)加工才能切除內(nèi)含子成為成熟的的mRNA。更為有趣的是，有些真核病毒的內(nèi)含子。更為有趣的是，有些真核病毒的內(nèi)含子或其中的一部分，對(duì)某一個(gè)基因來(lái)說(shuō)是內(nèi)含子，而或其中的一部分，對(duì)某一個(gè)基因來(lái)說(shuō)是內(nèi)含子，而對(duì)另一個(gè)基因卻是外顯子。如對(duì)另一個(gè)基因卻是外顯