基因組與基因組學教案課件

會計學1基因組與基因組學第1頁/共161頁會計學1基因組與基因組學第1頁/共161頁第一節(jié)原核生物基因組第二節(jié)病毒基因組第二章基因與基因組第三節(jié)真核生物基因組第四節(jié)人類基因組與人類基因組計劃第1頁/共161頁第2頁/共161頁第一節(jié)原核生物基因組第二節(jié)病毒基因組第二章基因第一節(jié)原核生物基因組第2頁/共161頁第3頁/共161頁第一節(jié)原核生物基因組第2頁/共161頁第3頁/共161頁第一節(jié)原核生物基因組一、原核生物基因組特征二、質(zhì)粒三、轉座因子

第3頁/共161頁第4頁/共161頁第一節(jié)原核生物基因組一、原核生物基因組特征二、質(zhì)粒三一、原核生物基因組特征

什么是原核生物（prokaryote）？細菌、支原體、衣原體、立克次體、螺旋體、放線菌和藍綠藻等原始生物的總稱，是最簡單的細胞生物體。第4頁/共161頁第5頁/共161頁一、原核生物基因組特征

第4頁/共161頁第5頁/共161頁原核生物基因組DNA較小，一般在106～107bp之間大腸桿菌基因組DNA由4.6×106bp組成，是人類基因組3×109bp的1‰基因數(shù)目較少，約含3500個基因原核生物基因組中只有一個DNA復制起點一、原核生物基因組特征

第5頁/共161頁第6頁/共161頁原核生物基因組DNA較小，一般在106～107bp之間一、原一、原核生物基因組特征

2.原核生物的操縱子結構1.原核生物的類核結構3.原核生物的基因結構第6頁/共161頁第7頁/共161頁一、原核生物基因組特征

2.原核生物的操縱子結構1.原核生物一、原核生物基因組特征1.原核生物的類核結構

原核生物沒有典型的細胞核結構，基因組DNA位于細胞中央的核區(qū)，無核膜將其與細胞質(zhì)隔開，但能在蛋白質(zhì)的協(xié)助下，以一定的組織形式盤曲、折疊包裝，形成類核（nucleoid），也稱擬核。第7頁/共161頁第8頁/共161頁一、原核生物基因組特征1.原核生物的類核結構第一、原核生物基因組特征第8頁/共161頁第9頁/共161頁一、原核生物基因組特征第8頁/共161頁第9頁/共161頁

一、原核生物基因組特征2.原核生物的操縱子結構

操縱子結構是原核生物基因組的功能單位

原核生物的結構基因大多數(shù)按功能相關性成簇地串聯(lián)排列于染色體上。結構基因連同其上游的調(diào)控區(qū)（包括調(diào)節(jié)基因、啟動基因和操縱基因）以及下游的轉錄終止信號，共同組成了一個基因表達單位，即操縱子（operon）結構。第9頁/共161頁第10頁/共161頁

一、原核生物基因組特征2.原核生物的操縱子結構第9一、原核生物基因組特征第10頁/共161頁第11頁/共161頁一、原核生物基因組特征第10頁/共161頁第11頁/共161一、原核生物基因組特征什么是多順反子mRNA分子?一個mRNA分子帶有幾種蛋白質(zhì)的遺傳信息。利用共同的啟動子和終止信號，轉錄的mRNA分子可以編碼幾種不同的、但多為功能相關的蛋白質(zhì)。

第11頁/共161頁第12頁/共161頁一、原核生物基因組特征什么是多順反子mRNA分子?第11頁/一、原核生物基因組特征

3.原核生物的結構基因基因中編碼RNA或蛋白質(zhì)的DNA序列稱為結構基因。結構基因中沒有內(nèi)含子，基因是連續(xù)的，RNA被合成后不需要經(jīng)過剪接加工。

第12頁/共161頁第13頁/共161頁一、原核生物基因組特征第12頁/共161頁第13頁/共1多數(shù)是單拷貝基因，只有編碼rRNA和tRNA的基因有多個拷貝，有利于核糖體的快速組裝和蛋白質(zhì)的急需合成。原核生物結構基因的編碼順序一般不重疊。

一、原核生物基因組特征第13頁/共161頁第14頁/共161頁多數(shù)是單拷貝基因，只有編碼rRNA和tRNA的基因有多個拷貝一、原核生物基因組特征基因重疊（geneoverlapping）基因組DNA中某些序列被兩個或兩個以上的基因所共用?；蛑丿B現(xiàn)象在病毒基因組中普遍存在。第14頁/共161頁第15頁/共161頁一、原核生物基因組特征基因重疊（geneoverlappi1.什么是質(zhì)粒2.質(zhì)粒命名的原則3.質(zhì)粒的分類4.質(zhì)粒的結構二、質(zhì)粒5.質(zhì)粒的生物學特征

第15頁/共161頁第16頁/共161頁1.什么是質(zhì)粒2.質(zhì)粒命名的原則3.質(zhì)粒的分類4.質(zhì)粒的結構二、質(zhì)粒

1.什么是質(zhì)粒(plasmid)?細菌細胞染色體以外，能獨立復制并穩(wěn)定遺傳的共價閉合環(huán)狀分子。

第16頁/共161頁第17頁/共161頁二、質(zhì)粒

1.什么是質(zhì)粒(plasmid)?第二、質(zhì)粒

2.質(zhì)粒命名的原則用小寫字母p代表質(zhì)粒，在p字母后面用兩個大寫字母代表發(fā)現(xiàn)這一質(zhì)粒的作者或實驗室名稱。

pUC118plasmid編號發(fā)現(xiàn)者名字第17頁/共161頁第18頁/共161頁二、質(zhì)粒

2.質(zhì)粒命名的原則pUC118plasmi二、質(zhì)粒

3、質(zhì)粒的分類復制機制嚴緊型松弛型功能F質(zhì)粒R質(zhì)粒Col質(zhì)粒轉移方式接合型可移動型自傳遞型大小小型(1.5kb～15kb)

大型(60kb～120kb)宿主范圍窄宿主譜型廣宿主譜型第18頁/共161頁第19頁/共161頁二、質(zhì)粒

3、質(zhì)粒的分類第18頁/共161頁第19頁/共16二、質(zhì)粒4.質(zhì)粒的結構與理化性質(zhì)質(zhì)粒的結構三種構型:共價閉環(huán)DNA分子半開環(huán)DNA分子線性DNA分子第19頁/共161頁第20頁/共161頁二、質(zhì)粒4.質(zhì)粒的結構與理化性質(zhì)第19頁/共161頁質(zhì)粒的理化性質(zhì)具有核酸分子的一般理化特性：可嵌入某些染料（溴化乙錠）具有較強的抗切割和抗變性的能力二、質(zhì)粒

第20頁/共161頁第21頁/共161頁質(zhì)粒的理化性質(zhì)二、質(zhì)粒

第20頁/共161頁第21頁/共16二、質(zhì)粒第21頁/共161頁第22頁/共161頁二、質(zhì)粒第21頁/共161頁第22頁/共161頁二、質(zhì)粒第22頁/共161頁第23頁/共161頁二、質(zhì)粒第22頁/共161頁第23頁/共161頁二、質(zhì)粒

5.質(zhì)粒的生物學特征除酵母殺傷質(zhì)粒為RNA分子外，已知的所有質(zhì)粒都是環(huán)狀超螺旋DNA分子。質(zhì)粒較小，比較穩(wěn)定，在實際操作中不易受物理因素的損傷。第23頁/共161頁第24頁/共161頁二、質(zhì)粒

5.質(zhì)粒的生物學特征第23頁/共161頁（1）質(zhì)粒的轉移分子量在2.5×107Da以上的質(zhì)粒可以從供體細胞將一個復本轉移給受體細胞，如F質(zhì)粒和R質(zhì)粒。分子量在1×107Da以下的質(zhì)粒一般無自我轉移能力。二、質(zhì)粒

第24頁/共161頁第25頁/共161頁（1）質(zhì)粒的轉移二、質(zhì)粒

第24頁/共161頁第25頁/共1二、質(zhì)粒

(2)質(zhì)粒的復制主要由4個遺傳控制系統(tǒng)決定復制調(diào)控系統(tǒng)分配系統(tǒng)細胞分裂控制系統(tǒng)位點特異重組系統(tǒng)第25頁/共161頁第26頁/共161頁二、質(zhì)粒

第25頁/共161頁第26頁/共161頁二、質(zhì)粒

（3）質(zhì)粒的選擇性標記抗藥性基因、營養(yǎng)缺陷型基因、抗重金屬基因。

最常見的選擇性標記是抗藥性基因，即帶有一種或多種抗生素的抗性基因，可賦予宿主菌抵抗某種抗生素的能力。

第26頁/共161頁第27頁/共161頁二、質(zhì)粒

（3）質(zhì)粒的選擇性標記第26頁/共161二、質(zhì)粒

（4）質(zhì)粒的不相容性同一類群的不同質(zhì)粒通常不能在同一菌株內(nèi)穩(wěn)定共存，當細胞分裂時就會分別進入不同的子代細胞，這種現(xiàn)象叫做質(zhì)粒的不相容性。不同群的質(zhì)粒（如F和ColEⅠ）可以在同一菌株內(nèi)穩(wěn)定共存，這些質(zhì)粒具有相容性。第27頁/共161頁第28頁/共161頁二、質(zhì)粒

（4）質(zhì)粒的不相容性第27頁/共161頁第

轉座因子又稱轉座元件（transposableelement），是一類在細菌染色體、質(zhì)?；蚴删w之間自行移動并具有轉位特性的獨立的DNA序列。三、轉座因子第28頁/共161頁第29頁/共161頁轉座因子又稱轉座元件（transposable三、轉座因子（一）轉座子的分類

（二）轉座子的遺傳效應第29頁/共161頁第30頁/共161頁三、轉座因子（一）轉座子的分類

（二）轉座子的遺傳效應第21.插入序列2.轉座子3.可轉座的噬菌體（一）轉座子的分類

三、轉座因子第30頁/共161頁第31頁/共161頁1.插入序列2.轉座子3.可轉座的噬菌體（一）轉座子的分類三、轉座因子

1.插入序列(insertionsequence，IS)

一個轉位酶基因兩側的反向重復序列，長度為700～

2000bp。第31頁/共161頁第32頁/共161頁三、轉座因子

1.插入序列(insertionse三、轉座因子2.轉座子(transposon，Tn)具有轉座酶基因、抗性基因，大小為4500～20000bp。第32頁/共161頁第33頁/共161頁三、轉座因子2.轉座子(transposon，Tn)三、轉座因子3.可轉座的噬菌體（transposablephage）具有轉座功能的溫和性噬菌體，能整合到宿主基因組內(nèi)。第33頁/共161頁第34頁/共161頁三、轉座因子3.可轉座的噬菌體（transposabl（二）轉座子的遺傳效應1.引起突變2.引入新基因3.基因重排三、轉座因子第34頁/共161頁第35頁/共161頁（二）轉座子的遺傳效應1.引起突變2.引入新基因3.基因重排三、轉座因子

1.引起突變轉座可引起基因的多種突變

(插入失活、轉錄終止、缺失和倒位)第35頁/共161頁第36頁/共161頁三、轉座因子

1.引起突變第35頁/共161頁三、轉座因子

2.引入新基因

某些抗生素的抗性基因第36頁/共161頁第37頁/共161頁三、轉座因子

2.引入新基因

第36頁/共1

3.基因重排

產(chǎn)生具有新的生物學功能的蛋白質(zhì)。三、轉座因子

第37頁/共161頁第38頁/共161頁

3.基因重排

產(chǎn)生具有新的生物學功能的蛋白質(zhì)。三、第二節(jié)病毒基因組第38頁/共161頁第39頁/共161頁第二節(jié)病毒基因組第38頁/共161頁第39頁/共161頁

第二節(jié)病毒基因組病毒自然界普遍存在的一種結構簡單、不能單獨繁殖，只能在宿主細胞內(nèi)進行復制以保證遺傳信息傳遞的微生物。完整的病毒顆粒是由核酸和蛋白質(zhì)組成。

第39頁/共161頁第40頁/共161頁第二節(jié)病毒基因組病毒第39頁/共第二節(jié)病毒基因組一、病毒基因組特征二、DNA病毒三、RNA病毒第40頁/共161頁第41頁/共161頁第二節(jié)病毒基因組一、病毒基因組特征二、DNA病毒三、RN一、病毒基因組特征1.基因組的堿基組成2.基因組核酸類型

3.基因組中有基因重疊現(xiàn)象4.基因組中具有操縱子結構5.病毒基因可連續(xù)也可間斷6.基因組中重復序列少第41頁/共161頁第42頁/共161頁一、病毒基因組特征1.基因組的堿基組成2.基因組核酸類型3一、病毒基因組特征

7.基因組中非編碼區(qū)少

8.基因組是單倍體

9.相關基因叢集10.病毒基因組含有不規(guī)則結構基因，轉錄出多種mRNA分子第42頁/共161頁第43頁/共161頁一、病毒基因組特征7.基因組中非編碼區(qū)少第42頁/共1一、病毒基因組特征

1.基因組的堿基組成病毒基因組結構相對簡單，基因數(shù)少，所含信息量也少，不同病毒的基因組大小有較大差異。第43頁/共161頁第44頁/共161頁一、病毒基因組特征

1.基因組的堿基組成第43頁/共1一、病毒基因組特征

2.基因組核酸類型雙鏈DNA；單鏈DNA

雙鏈RNA；單鏈RNA

環(huán)狀分子；線性分子第44頁/共161頁第45頁/共161頁一、病毒基因組特征

2.基因組核酸類型第44一、病毒基因組特征

什么是正鏈病毒？什么是負鏈病毒？如果基因組序列與mRNA相同，稱為正鏈DNA(+DNA)或正鏈RNA(+RNA)病毒。如果與mRNA互補，則稱為負鏈DNA(-DNA)或負鏈RNA(-RNA)病毒。第45頁/共161頁第46頁/共161頁一、病毒基因組特征

什么是正鏈病毒？什么是負鏈病毒？第45頁單鏈正鏈RNA病毒基因組可直接作為模板功能，翻譯出所編碼的蛋白質(zhì)，并復制出病毒核酸，自我組裝成為成熟的病毒顆粒，感染宿主細胞。一、病毒基因組特征

第46頁/共161頁第47頁/共161頁單鏈正鏈RNA病毒基因組可直接作為模板功能，翻譯出所編碼的蛋

3.基因組中有基因重疊現(xiàn)象這種結構的意義在于使較小的基因組能攜帶較多的遺傳信息，使病毒利用有限的基因，編碼更多的蛋白質(zhì)。一、病毒基因組特征

第47頁/共161頁第48頁/共161頁

3.基因組中有基因重疊現(xiàn)象一、病毒基因組特征

第一、病毒基因組特征第48頁/共161頁第49頁/共161頁一、病毒基因組特征第48頁/共161頁第49頁/共161頁一、病毒基因組特征4.基因組中具有操縱子結構

噬菌體ΦΧ174是單鏈DNA病毒，含A、A*、B、C、D、E、F、G、H、J及K共11個蛋白質(zhì)基因，但這些基因卻只能轉錄成3個mRNA，其中一個從A基因開始，一個從B基因開始，另一個從D基因開始。第49頁/共161頁第50頁/共161頁一、病毒基因組特征4.基因組中具有操縱子結構

二、DNA病毒（一）DNA病毒基因組的一般特點（二）幾種典型的DNA病毒第50頁/共161頁第51頁/共161頁二、DNA病毒（一）DNA病毒基因組的一般特點（二）幾種二、DNA病毒

（一）DNA病毒基因組的一般特點

1.DNA病毒基因組以雙鏈DNA為常見2.DNA病毒的基因組中，不同基因可以不同的鏈作為轉錄模板3.幾乎所有真核DNA病毒都是在活宿主細胞核內(nèi)復制第51頁/共161頁第52頁/共161頁二、DNA病毒

（一）DNA病毒基因組的一般特點

二、DNA病毒

4．較大的雙鏈DNA病毒可引起多種嚴重疾病，而較小的DNA病毒會在宿主體內(nèi)誘發(fā)腫瘤。5．有的DNA病毒不能直接通過DNA復制過程進行基因組復制，必須先轉錄出一個RNA中間體（前基因組），然后通過逆轉錄過程才能完成基因組復制。6．DNA病毒一般比RNA病毒大，生活周期較復雜。

第52頁/共161頁第53頁/共161頁二、DNA病毒

4．較大的雙鏈DNA病毒可引起多種嚴（二）幾種典型的DNA病毒

1.SV40病毒基因組2.腺病毒基因組3.乙型肝炎病毒基因組二、DNA病毒

第53頁/共161頁第54頁/共161頁（二）幾種典型的DNA病毒

1.SV40病毒基因組2.腺病毒二、DNA病毒

1.SV40病毒基因組SV40也稱猿猴病毒40（simianvirus40，SV40）基因組為雙鏈環(huán)狀DNA，由5243bp組成基因組復制依賴于宿主細胞的酶類而完成基因組中含有早期轉錄基因和晚期轉錄基因第54頁/共161頁第55頁/共161頁二、DNA病毒

1.SV40病毒基因組第54頁/共161二、DNA病毒

第55頁/共161頁第56頁/共161頁二、DNA病毒

第55頁/共161頁第56頁/共161頁二、DNA病毒

第56頁/共161頁第57頁/共161頁二、DNA病毒

第56頁/共161頁第57頁/共161頁二、DNA病毒

2.腺病毒基因組腺病毒(adenovirus)顆粒呈球形，直徑70nm～90nm，無包膜核心是線性雙鏈DNA，全長36kb

第57頁/共161頁第58頁/共161頁二、DNA病毒2.腺病毒基因組第57頁/共161頁第二、DNA病毒第58頁/共161頁第59頁/共161頁二、DNA病毒第58頁/共161頁第59頁/共161頁二、DNA病毒

3.乙型肝炎病毒基因組基因組長3.2kb，是帶有部分單鏈區(qū)的環(huán)狀雙鏈DNA分子，兩條鏈長度不等。長鏈為負鏈：L(-)長度固定，攜帶有病毒全部的編碼信息。短鏈為正鏈：S(+)長度不等，約1.6kb～2.8kb。第59頁/共161頁第60頁/共161頁二、DNA病毒3.乙型肝炎病毒基因組第59頁/共1二、DNA病毒第60頁/共161頁第61頁/共161頁二、DNA病毒第60頁/共161頁第61頁/共161頁二、DNA病毒HBVDNA復制周期第61頁/共161頁第62頁/共161頁二、DNA病毒HBVDNA復制周期第61頁/共161頁第6三、RNA病毒（一）基因組的一般特點（二）幾種典型的RNA病毒第62頁/共161頁第63頁/共161頁三、RNA病毒（一）基因組的一般特點（二）幾種典型的RNA病三、RNA病毒

（一）基因組的一般特點1.單鏈或雙鏈，但以單鏈RNA為多見

2.所攜帶的遺傳信息一般都在同一條鏈上，因此病毒RNA鏈有正負之分3.許多哺乳類逆轉錄病毒屬于單正鏈雙體RNA，含有2個相同的(＋)RNA，屬于雙倍體

第63頁/共161頁第64頁/共161頁三、RNA病毒

（一）基因組的一般特點第63頁/共161頁第三、RNA病毒

4.RNA病毒變異率很高，平均每103～104個堿基中有一個突變5.RNA病毒的復制和轉錄常常獨立于宿主細胞核6.盡管不同RNA病毒的復制方式不相同，但均需經(jīng)逆轉錄完成其基因組的復制第64頁/共161頁第65頁/共161頁三、RNA病毒

4.RNA病毒變異率很高，平均每10（二）幾種典型的RNA病毒1.丙型肝炎病毒基因組2.人類免疫缺陷病毒基因組三、RNA病毒第65頁/共161頁第66頁/共161頁（二）幾種典型的RNA病毒1.丙型肝炎病毒基因組2.人類免疫三、RNA病毒1.丙型肝炎病毒基因組病毒呈球型顆粒，直徑約50nm，有脂質(zhì)包膜基因組為單鏈正鏈RNA病毒，鏈長約9.5kb

整個基因組只有一個ORF，編碼3011或3010個氨基酸

第66頁/共161頁第67頁/共161頁三、RNA病毒1.丙型肝炎病毒基因組第66頁/共161頁第6三、RNA病毒HCV基因組的兩個突出特征：5′末端有一個長度和序列非常穩(wěn)定的非編碼區(qū)（UTR），此區(qū)是整個基因組中最保守的區(qū)域3′端UTR長度取決于病毒的來源第67頁/共161頁第68頁/共161頁三、RNA病毒HCV基因組的兩個突出特征：第67頁/共161三、RNA病毒第68頁/共161頁第69頁/共161頁三、RNA病毒第68頁/共161頁第69頁/共161頁三、RNA病毒2.人類免疫缺陷病毒基因組人類免疫缺陷病毒是獲得性免疫缺陷綜合征（AIDS）的病原體，屬于逆轉錄病毒。第69頁/共161頁第70頁/共161頁三、RNA病毒2.人類免疫缺陷病毒基因組第69三、RNA病毒HIV基因組：由2條相同的正鏈RNA在5′端通過氫鍵互相連接形成二聚體單鏈RNA含9749個核苷酸，共有9個基因

3個為結構基因（gag、pol、env）

——編碼病毒毒粒的結構蛋白

6個為調(diào)控基因（tat、rev、nef、vif、vpr、vpu）第70頁/共161頁第71頁/共161頁三、RNA病毒HIV基因組：第70頁/共161頁第71頁/共三、RNA病毒第71頁/共161頁第72頁/共161頁三、RNA病毒第71頁/共161頁第72頁/共161頁第三節(jié)真核生物基因組

第72頁/共161頁第73頁/共161頁第三節(jié)真核生物基因組

第72頁/共161頁第73頁/共1真核生物的基因組比較龐大，不同生物種間差異很大，分為：細胞核基因組細胞質(zhì)基因組第三節(jié)真核生物基因組第73頁/共161頁第74頁/共161頁真核生物的基因組比較龐大，不同生物種間差異很大，第三節(jié)真核生物基因組一、細胞核基因組及其特點二、細胞質(zhì)基因組及其特點三、基因組結構與疾病第74頁/共161頁第75頁/共161頁第三節(jié)真核生物基因組一、細胞核基因組及其特點二、細胞質(zhì)一、細胞核基因組及其特點細胞核基因組的DNA與蛋白質(zhì)結合形成染色體除配子細胞外，體細胞有兩個同源染色體，因此有兩份同源的基因組染色體位于細胞核內(nèi)，是基因組遺傳信息的載體

第75頁/共161頁第76頁/共161頁一、細胞核基因組及其特點細胞核基因組的DNA與蛋白質(zhì)結合形成一、細胞核基因組及其特點第76頁/共161頁第77頁/共161頁一、細胞核基因組及其特點第76頁/共161頁第77頁/共16一、細胞核基因組及其特點（一）單順反子結構（五）不連續(xù)復制（二）斷裂基因（六）多態(tài)性（三）重復序列（七）基因重疊（四）多基因家族與假基因（八）端粒結構

細胞核基因組的特點第77頁/共161頁第78頁/共161頁一、細胞核基因組及其特點（一）單順反子結構（一、細胞核基因組及其特點（一）細胞核基因組的特點——單順反子結構（二）細胞核基因組的特點——斷裂基因（三）細胞核基因組的特點——重復序列（四）多基因家族與假基因（五）基因組多態(tài)性第78頁/共161頁第79頁/共161頁一、細胞核基因組及其特點（一）細胞核基因組的特點——單順反子一、細胞核基因組及其特點真核細胞結構基因為單順反子（monocistron）一個結構基因經(jīng)過轉錄生成一個單順反子mRNA分子，翻譯成一條多肽鏈（一）單順反子結構第79頁/共161頁第80頁/共161頁一、細胞核基因組及其特點真核細胞結構基因為單順反子（mono一、細胞核基因組及其特點真核細胞的基因為斷裂基因（splitgene）

基因組的大部分序列屬于非編碼區(qū)，不編碼具有生物活性的蛋白質(zhì)或多肽編碼區(qū)通常為結構基因，在兩側有非編碼區(qū)，而且在基因內(nèi)部也有許多不編碼蛋白質(zhì)的間隔序列

（二）斷裂基因第80頁/共161頁第81頁/共161頁一、細胞核基因組及其特點真核細胞的基因為斷裂基因（split一、細胞核基因組及其特點第81頁/共161頁第82頁/共161頁一、細胞核基因組及其特點第81頁/共161頁第82頁/共16一、細胞核基因組及其特點1.內(nèi)含子與外顯子2.間隔區(qū)DNA第82頁/共161頁第83頁/共161頁一、細胞核基因組及其特點1.內(nèi)含子與外顯子2.間隔區(qū)DNA第結構基因由內(nèi)含子（intron）和外顯子（exon）間隔排列組成。一、細胞核基因組及其特點1.內(nèi)含子與外顯子第83頁/共161頁第84頁/共161頁結構基因由內(nèi)含子（intron）和外顯子（exon）間隔排列內(nèi)含子是非編碼序列，在mRNA的成熟過程中被剪切，對外顯子的正常表達可能具有調(diào)節(jié)作用。外顯子是編碼序列，在mRNA成熟過程中切去內(nèi)含子后拼接成完整的序列，成為成熟的mRNA指導蛋白質(zhì)的生物合成。

一、細胞核基因組及其特點第84頁/共161頁第85頁/共161頁內(nèi)含子是非編碼序列，在mRNA的成熟過程中被剪切，對外顯子的一、細胞核基因組及其特點2.間隔區(qū)DNA(spacerDNA)真核生物基因之間的編碼空白區(qū)或轉錄空白區(qū)，一般位于單拷貝的結構基因之側翼。基因組愈大，間隔區(qū)DNA所占的比例愈高。

第85頁/共161頁第86頁/共161頁一、細胞核基因組及其特點2.間隔區(qū)DNA(spacerDN一、細胞核基因組及其特點（三）細胞核基因組的特點——重復序列1.高度重復序列2.中度重復序列3.低度重復序列第86頁/共161頁第87頁/共161頁一、細胞核基因組及其特點（三）細胞核基因組的特點——重復序列1.高度重復序列分為反向（倒位）重復序列與衛(wèi)星DNA

重復頻率可達106以上在基因組中所占比例隨種屬而異，約占10%～60％在人類基因組中約占20％復性速率快，復雜度低一、細胞核基因組及其特點第87頁/共161頁第88頁/共161頁1.高度重復序列分為反向（倒位）重復序列與衛(wèi)星DNA反向（倒位）重復序列兩個相同順序的互補拷貝在同一DNA鏈上反向排列而成發(fā)夾式或“+”字形結構回文結構一、細胞核基因組及其特點第88頁/共161頁第89頁/共161頁反向（倒位）重復序列兩個相同順序的互補拷貝在同一DNA一、細胞核基因組及其特點

第89頁/共161頁第90頁/共161頁一、細胞核基因組及其特點

第89頁/共161頁第90頁/共1一、細胞核基因組及其特點

衛(wèi)星DNA（satelliteDNA）一般由2～10bp組成，成串排列堿基序列不同于其他部份，等密度梯度離心可將其與主體DNA分開第90頁/共161頁第91頁/共161頁一、細胞核基因組及其特點

衛(wèi)星DNA（satelliteD高度重復順序的功能參與復制水平的調(diào)節(jié)參與基因表達的調(diào)控參與轉位作用與進化有關與個體特征有關與染色體減數(shù)分裂時染色體配對有關

一、細胞核基因組及其特點

第91頁/共161頁第92頁/共161頁高度重復順序的功能參與復制水平的調(diào)節(jié)一、細胞核基因組及其特2.中度重復序列重復數(shù)十～數(shù)萬次（<105）復性速度快于單拷貝序列，但慢于高度重復序列大多與單拷貝基因間隔排列，少數(shù)在基因組中成串排列在一個區(qū)域依據(jù)重復序列的長度可分為：短分散片段、長分散片段一、細胞核基因組及其特點

第92頁/共161頁第93頁/共161頁2.中度重復序列重復數(shù)十～數(shù)萬次（<105）一、細胞核基因組短分散片段重復序列的平均長度為300bp（一般<500bp）拷貝數(shù)可達10萬左右，如Alu家族、Hinf家族一、細胞核基因組及其特點

第93頁/共161頁第94頁/共161頁短分散片段重復序列的平均長度為300bp（一般<500bp）長分散片段平均長度為3500～5000bp，與單拷貝序列間隔排列。大多不編碼蛋白質(zhì)。有些中度重復序列編碼蛋白質(zhì)或rRNA的結構基因，如HLA基因、rRNA基因、tRNA基因、組蛋白基因、免疫球蛋白基因等。

一、細胞核基因組及其特點

第94頁/共161頁第95頁/共161頁長分散片段平均長度為3500～5000bp，與單拷貝序列間隔3.低度重復序列在單倍體基因組中只出現(xiàn)一次或數(shù)次復性速度慢在基因組中占50%～80%意義：儲存巨大的遺傳信息，編碼各種不同功能的蛋白質(zhì)

一、細胞核基因組及其特點

第95頁/共161頁第96頁/共161頁3.低度重復序列在單倍體基因組中只出現(xiàn)一次或數(shù)次一、細胞核基一、細胞核基因組及其特點（四）多基因家族與假基因多基因家族（multigenefamily）由某一祖先基因經(jīng)過重復和變異所產(chǎn)生的一組基因。假基因（pseudogene）

多基因家族中不產(chǎn)生有功能的基因產(chǎn)物的某些成員。第96頁/共161頁第97頁/共161頁一、細胞核基因組及其特點（四）多基因家族與假基因第96頁/共一、細胞核基因組及其特點（五）基因組多態(tài)性

2.單核苷酸多態(tài)性（singlenucleotidepolymorphism，SNP）

1.限制性片段長度多態(tài)性（restrictionfragmentlengthpolymorphism，RFLP）第97頁/共161頁第98頁/共161頁一、細胞核基因組及其特點（五）基因組多態(tài)性2.單核苷酸多態(tài)一、細胞核基因組及其特點

1.限制性片段長度多態(tài)性多態(tài)性出現(xiàn)在限制性核酸內(nèi)切酶的酶切位點序列中，用某個內(nèi)切酶水解基因組的某段序列時，在同種的不同個體之間該段序列可能被酶解成長短不等的幾個DNA片段。第98頁/共161頁第99頁/共161頁一、細胞核基因組及其特點

1.限制性片段長度多態(tài)性第一、細胞核基因組及其特點

第99頁/共161頁第100頁/共161頁一、細胞核基因組及其特點

第99頁/共161頁第100頁/共一、細胞核基因組及其特點

2.單核苷酸多態(tài)性單個核苷酸的變異，人群中個體差異最具代表性的DNA多態(tài)性人類基因組中每1kb就有一個SNP位點,共約300萬個第100頁/共161頁第101頁/共161頁一、細胞核基因組及其特點

2.單核苷酸多態(tài)性第100頁/共一、細胞核基因組及其特點

變異的4種形式三種顛換：C←→A（G←→T）

C←→G（G←→C）

T←→A（A←→T）一種轉換：C←→T（G←→A）轉換的頻率是顛換的3倍，因此轉換是SNP發(fā)生的主要原因。第101頁/共161頁第102頁/共161頁一、細胞核基因組及其特點

變異的4種形式第101頁一、細胞核基因組及其特點

（六）基因重疊（geneoverlapping）基因組DNA中某些序列被兩個或兩個以上的基因所共用的現(xiàn)象。

第102頁/共161頁第103頁/共161頁一、細胞核基因組及其特點

（六）基因重疊（geneover一、細胞核基因組及其特點

（七）端粒（telomere）

是真核細胞的染色體末端存在著一種由DNA片段和蛋白組成的獨特的結構，對維持染色體的穩(wěn)定性具有重要的作用。第103頁/共161頁第104頁/共161頁一、細胞核基因組及其特點

（七）端粒（telomere）第1組成端粒的DNA是由(TTGGGG)n所組成的非編碼重復序列。組成端粒的蛋白質(zhì)有兩種，一種與單鏈富含G的端粒DNA結合，另一種與雙鏈的端粒DNA結合。

一、細胞核基因組及其特點

第104頁/共161頁第105頁/共161頁組成端粒的DNA是由(TTGGGG)n所組成的非編碼重復序列一、細胞核基因組及其特點

端粒的主要作用維持染色體的穩(wěn)定性，防止染色體的重組及末端被降解。端粒酶（telomerase）

一種核糖蛋白酶，具有逆轉錄酶活性，其本質(zhì)是可催化端粒延長的RNA－蛋白質(zhì)復合物。第105頁/共161頁第106頁/共161頁一、細胞核基因組及其特點

端粒的主要作用二、細胞質(zhì)基因組及其特點

兩類細胞器能夠攜帶遺傳物質(zhì)：線粒體和葉綠體，稱為細胞器基因組

這些遺傳物質(zhì)獨立于細胞核基因組外自行復制和表達，又稱為染色體外基因組。

葉綠體基因組只存在于綠色植物中線粒體基因組存在于幾乎所有的真核生物中。第106頁/共161頁第107頁/共161頁二、細胞質(zhì)基因組及其特點兩類細胞器能夠攜帶遺傳物質(zhì)：第10二、細胞質(zhì)基因組及其特點線粒體基因組DNA（mitochondrialDNA，mtDNA）雙鏈環(huán)狀超螺旋分子人類mtDNA由16569

bp組成編碼:12srRNA，16srRNA22種tRNA13條與細胞氧化磷酸化有關的多肽鏈第107頁/共161頁第108頁/共161頁二、細胞質(zhì)基因組及其特點線粒體基因組DNA（mitochon二、細胞質(zhì)基因組及其特點線粒體基因組的遺傳特點母系遺傳突變率較核DNA高10倍左右遺傳密碼與通用的遺傳密碼有所區(qū)別

mtDNA突變導致的主要疾病

Leber遺傳性視神經(jīng)病、非胰島素依賴性糖尿病氨基糖甙誘發(fā)的耳聾、衰老等

第108頁/共161頁第109頁/共161頁二、細胞質(zhì)基因組及其特點線粒體基因組的遺傳特點第108頁/共三、基因組結構與疾病

基因組結構基因組DNA中不同功能片段的分布基因組結構與染色體數(shù)目、結構和形態(tài)有關第109頁/共161頁第110頁/共161頁三、基因組結構與疾病基因組結構第109頁/共161頁第11三、基因組結構與疾?。ㄒ唬┤祟惾旧w與疾?。ǘ┗蚪Y構與疾病第110頁/共161頁第111頁/共161頁三、基因組結構與疾?。ㄒ唬┤祟惾旧w與疾病（二）基因結構與疾三、基因組結構與疾?。ㄒ唬┤祟惾旧w與疾病核基因組存在于染色體，人類的染色體組（單倍體）約有3萬個結構基因。染色體發(fā)生數(shù)目異?；蛭⑿〉慕Y構改變，會導致相應的基因數(shù)量與結構的異常，而引起疾病。第111頁/共161頁第112頁/共161頁三、基因組結構與疾?。ㄒ唬┤祟惾旧w與疾病第111頁/共16三、基因組結構與疾病

1.染色體數(shù)目、結構和形態(tài)

2.染色體數(shù)目畸變與疾病多倍體和多倍性異倍性或非整倍性三體性和單體性

3.染色體結構異常與疾病第112頁/共161頁第113頁/共161頁三、基因組結構與疾病1.染色體數(shù)目、結構三、基因組結構與疾?。ǘ┗蚪Y構與疾病基因結構異常一般指基因突變，即基因的核苷酸序列或數(shù)目發(fā)生改變，包括點突變，缺失、重復、插入等。第113頁/共161頁第114頁/共161頁三、基因組結構與疾?。ǘ┗蚪Y構與疾病第113頁/共161三、基因組結構與疾?。ǘ┗蚪Y構與疾病1.單基因病2.多基因病3.疾病基因與疾病相關基因第114頁/共161頁第115頁/共161頁三、基因組結構與疾?。ǘ┗蚪Y構與疾病1.單基因病2.多基三、基因組結構與疾病1.單基因病血紅蛋白病、苯丙酮尿癥、原發(fā)性痛風······第115頁/共161頁第116頁/共161頁三、基因組結構與疾病1.單基因病第115頁/共162.多基因病原發(fā)性高血壓、糖尿病、哮喘、實體瘤

······三、基因組結構與疾病第116頁/共161頁第117頁/共161頁2.多基因病三、基因組結構與疾病第116頁/共161頁三、基因組結構與疾病3.疾病基因與疾病相關基因疾病基因該基因的突變可引起某種疾病疾病相關基因與某種疾病相關第117頁/共161頁第118頁/共161頁三、基因組結構與疾病3.疾病基因與疾病相關基因第117頁/共第四節(jié)人類基因組與人類基因組計劃

第118頁/共161頁第119頁/共161頁第四節(jié)人類基因組與人類基因組計劃第118頁/共161頁第第四節(jié)人類基因組與人類基因組計劃一、人類基因組二、人類基因組計劃第119頁/共161頁第120頁/共161頁第四節(jié)人類基因組與人類基因組計劃一、人類基因組二、人類基一、人類基因組

人類基因組包括細胞核內(nèi)的核基因組和細胞質(zhì)內(nèi)的線粒體基因組

正常體細胞（二倍體）基因組包括二個核基因組和多個線粒體基因組

第120頁/共161頁第121頁/共161頁一、人類基因組人類基因組包括細胞核內(nèi)的核基因組和細胞質(zhì)內(nèi)的

人類基因組的組織特點：

功能相似或相關的基因常常散在地分布在不同的染色體上基因組中各個基因之間差異極大一、人類基因組第121頁/共161頁第122頁/共161頁人類基因組的組織特點：一、人類基因組第121頁/共16各個基因的大小差異很大(從數(shù)百個bp到數(shù)百個kb不等)基因組含重復序列，大多為非編碼，與編碼序列相間排列每個結構基因都有單獨的調(diào)控序列一、人類基因組第122頁/共161頁第123頁/共161頁各個基因的大小差異很大(從數(shù)百個bp到數(shù)百個kb不等)一、人二、人類基因組計劃

（humangenomeproject,HGP）

（一）人類基因組計劃的啟動（二）人類基因組計劃的內(nèi)容（三）人類基因組計劃的延伸——后基因組計劃第123頁/共161頁第124頁/共161頁二、人類基因組計劃

（humangenomep二、人類基因組計劃（一）

人類基因組計劃的啟動美國于1990年10月啟動“人類基因組計劃”歐洲、日本、韓國、俄羅斯、澳大利亞和中國相繼加入人類基因組計劃的研究行列第124頁/共161頁第125頁/共161頁二、人類基因組計劃（一）人類基因組計劃的啟動第124頁/共二、人類基因組計劃中國于1994年啟動人類基因組計劃最初的經(jīng)費來源:

國家自然科學基金委員會

“863”高科技計劃最初的研究項目:

中華民族基因組中若干位點基因結構的研究重大疾病相關基因定位、克隆、結構與功能研究第125頁/共161頁第126頁/共161頁二、人類基因組計劃中國于1994年啟動人類基因組計劃第125二、人類基因組計劃1999年9月起，我國承擔了人類基因組1%的測序任務2001年8月26日，人類基因組“中國卷”的繪制工作宣告完成第126頁/共161頁第127頁/共161頁二、人類基因組計劃1999年9月起，我國承擔了人類基因組1%二、人類基因組計劃2003年4月14日，中、美、日、德、法、英等6國科學家宣布人類基因組序列圖繪制成功，人類基因組計劃的所有目標全部實現(xiàn)已完成的序列圖覆蓋人類基因組的99%，精確率達到99.99%，進度比原計劃提前兩年多2004年10月，公布人類基因組完成圖

第127頁/共161頁第128頁/共161頁二、人類基因組計劃2003年4月14日，中、美、日、德、法、二、人類基因組計劃第128頁/共161頁第129頁/共161頁二、人類基因組計劃第128頁/共161頁第129頁/共161二、人類基因組計劃

（二）人類基因組計劃的內(nèi)容1.遺傳圖2.物理圖3.序列圖4.基因圖第129頁/共161頁第130頁/共161頁二、人類基因組計劃

（二）人類基因組計劃的內(nèi)容1.遺傳圖2二、人類基因組計劃

1.遺傳圖

DNA遺傳標志第一代RFLP

第二代VNTR、STR

第三代SNP

第130頁/共161頁第131頁/共161頁二、人類基因組計劃

1.遺傳圖第130頁/共161頁第131二、人類基因組計劃

第二代DNA遺傳標志小衛(wèi)星VNTR微衛(wèi)星STR具高度多態(tài)性，提供更大的信息量第131頁/共161頁第132頁/共161頁二、人類基因組計劃

第二代DNA遺傳標志第131頁/共161二、人類基因組計劃

第三代DNA遺傳標志(SNP）人基因組中，每1000個堿基即會出現(xiàn)單個堿基的變異，由這種方式產(chǎn)生的單堿基變異是一種雙等位基因多態(tài)性標記。第132頁/共161頁第133頁/共161頁二、人類基因組計劃

第三代DNA遺傳標志(SNP）第132頁二、人類基因組計劃

2.物理圖測定人類基因組DNA分子的物理長度描述DNA分子兩個位點或染色體兩個位標之間的實際距離第133頁/共161頁第134頁/共161頁二、人類基因組計劃

2.物理圖第133頁/共161頁第134基本原理：人類基因組DNA打碎拼接圖距：以Mb、kb作為圖距,平均圖距100kb路標：以DNA探針的STS序列為路標

二、人類基因組計劃

第134頁/共161頁第135頁/共161頁基本原理：人類基因組DNA打碎拼接二、人類基因組構建物理圖的主要內(nèi)容:把含有STS對應序列的DNA克隆片段連接成相互重疊的“片段重疊群（contig）”以STS為路標的物理圖與已建的遺傳圖進行對比二、人類基因組計劃

第135頁/共161頁第136頁/共161頁構建物理圖的主要內(nèi)容:二、人類基因組計劃

第135頁/共16二、人類基因組計劃

3.序列圖把龐大的基因組分成若干有路標的區(qū)域后，進行測序分析第136頁/共161頁第137頁/共161頁二、人類基因組計劃

3.序列圖第136頁/共161頁第1二、人類基因組計劃

4.基因圖內(nèi)容：鑒別全部基因的位置、結構與功能人類基因組計劃已經(jīng)確定人類3萬多個基因在23對染色體上的位置及其堿基排列順序第137頁/共161頁第138頁/共161頁二、人類基因組計劃

4.基因圖第137頁/共161頁第138二、人類基因組計劃

（三）人類基因組計劃的延伸

——后基因組計劃第138頁/共161頁第139頁/共161頁二、人類基因組計劃

（三）人類基因組計劃的延伸第138頁/二、人類基因組計劃

后基因組計劃（功能基因組學）序列所起的作用是什么？具有哪一些功能？生命的整體現(xiàn)象是如何形成的？第139頁/共161頁第140頁/共161頁二、人類基因組計劃

后基因組計劃（功能基因組學）第139頁/二、人類基因組計劃

基因組研究的重心將轉向基因功能，從分子整體水平對生物學功能進行研究，在分子層面探索人類健康和疾病的奧秘。第140頁/共161頁第141頁/共161頁二、人類基因組計劃

基因組研究的重心將轉向基因功能，從分子整大規(guī)模的功能基因組、蛋白質(zhì)組以及藥物基因組的研究已經(jīng)成為新的熱點生物信息技術是后基因組時代的核心技術二、人類基因組計劃

第141頁/共161頁第142頁/共161頁大規(guī)模的功能基因組、蛋白質(zhì)組以及藥物基因組的研究已經(jīng)成為新的兩個重要概念：生物信息學：應用計算機技術研究生物信息的一門新生學科將生物遺傳密碼與電腦信息結合，分析核酸、蛋白質(zhì)等生物大分子的序列，揭示遺傳信息通過查詢、搜索、比較、分析生物信息，理解生物大分子信息的生物學意義二、人類基因組計劃

第142頁/共161頁第143頁/共161頁兩個重要概念：生物信息學：二、人類基因組計劃

第142頁/共系統(tǒng)生物學：在經(jīng)典實驗生物學、生物大科學、系統(tǒng)科學和計算數(shù)學等基礎上發(fā)展起來的一門新興交叉學科。主要研究目標：了解生物系統(tǒng)中所有組成成分在特定條件下的相互關系和一定時間內(nèi)該系統(tǒng)的動力學過程。二、人類基因組計劃

第143頁/共161頁第144頁/共161頁系統(tǒng)生物學：二、人類基因組計劃

第143頁/共161頁第14二、人類基因組計劃

（三）后基因組計劃1.功能基因組學2.蛋白質(zhì)組學3.比較基因組學4.環(huán)境基因組學5.藥物基因組學6.基因組多態(tài)性的研究7.模式生物體基因組研究第144頁/共161頁第145頁/共161頁二、人類基因組計劃

（三）后基因組計劃1.功能基因組學2.蛋二、人類基因組計劃

1.功能基因組學從全基因組序列水平研究基因及其產(chǎn)物在不同時間、空間、條件下結構與功能關系及活動規(guī)律。

第145頁/共161頁第146頁/共161頁二、人類基因組計劃

1.功能基因組學第145頁/共1二、人類基因組計劃

2.蛋白質(zhì)組學以蛋白質(zhì)組為研究對象，主要研究細胞內(nèi)蛋白質(zhì)的組成及其活動規(guī)律，建立完整的蛋白質(zhì)文庫。第146頁/共161頁第147頁/共161頁二、人類基因組計劃

2.蛋白質(zhì)組學第146頁/共16二、人類基因組計劃

3.比較基因組學在整個基因組層次上進行跨物種、跨群體的核苷酸序列比較對基因組的大小、數(shù)量，特定基因的存在或缺失，基因的位置及排列順序等進行比較探討物種的進化、基因功能的演變和基因的調(diào)控

第147頁/共161頁第148頁/共161頁二、人類基因組計劃

3.比較基因組學第147頁/共1614.環(huán)境基因組學基因組中環(huán)境應答基因的總和。環(huán)境應答基因人類對環(huán)境暴露的易感性在不同個體中存在遺傳背景的差異，某些基因對環(huán)境因素的作用會產(chǎn)生特定的反應。二、人類基因組計劃

第148頁/共161頁第149頁/共161頁4.環(huán)境基因組學二、人類基因組計劃

第148頁/共16二、人類基因組計劃

研究內(nèi)容：

研究環(huán)境因素對人類疾病的遺傳易感性，闡明環(huán)境暴露對易感人群反應的分子機制。

第149頁/共161頁第150頁/共161頁二、人類基因組計劃

研究內(nèi)容：第149頁/共161頁二、人類基因組計劃

5.藥物基因組學研究影響藥物吸收、轉運、代謝、清除等過程中的基因差異進行疾病相關基因、藥物作用靶點、藥物代謝酶譜、藥物轉運蛋白基因多態(tài)性等方面的研究尋找新的藥物先導物和新的給藥方式，指導臨床用藥

第150頁/共161頁第151頁/共161頁二、人類基因組計劃

5.藥物基因組學第150頁/共161頁第二、人類基因組計劃

6.基因組多態(tài)性的研究不同群體或個體在對疾病的易感性、抗性及其他生物學性狀方面的差別是進化過程中基因組與內(nèi)、外環(huán)境相互作用的結果基因組多態(tài)性的研究對物種的起源、進化、遷徙等具有重要意義第151頁/共161頁第152頁/共161頁二、人類基因組計劃

6.基因組多態(tài)性的研究第151頁/共16二、人類基因組計劃

7.模式生物體基因組研究鑒定基因功能最有效的方法是觀察基因被阻斷或增強后在細胞和整體水平所產(chǎn)生的表型變異利用模式生物基因組與人類基因組之間的同源性，可以克隆人類疾病基因、揭示基因功能和疾病分子機制、闡明物種進化關系第152頁/共161頁第153頁/共161頁二、人類基因組計劃

7.模式生物體基因組研究第152頁/共1二、DNA病毒

4．較大的雙鏈DNA病毒可引起多種嚴重疾病，而較小的DNA病毒會在宿主體內(nèi)誘發(fā)腫瘤。5．有的DNA病毒不能直接通過DNA復制過程進行基因組復制，必須先轉錄出一個RNA中間體（前基因組），然后通過逆轉錄過程才能完成基因組復制。6．DNA病毒一般比RNA病毒大，生活周期較復雜。

第153頁/共161頁第154頁/共161頁二、DNA病毒

4．較大的雙鏈DNA病毒可引起多種嚴二、DNA病毒第154頁/共161頁第155頁/共161頁二、DNA病毒第154頁/共161頁第155頁/共161頁二、DNA病毒第155頁/共161頁第156頁/共161頁二、DNA病毒第155頁/共161頁第156頁/共161頁二、DNA病毒第156頁/共161頁第157頁/共161頁二、DNA病毒第156頁/共161頁第157頁/共161頁2.中度重復序列重復數(shù)十～數(shù)萬次（<105）復性速度快于單拷貝序列，但慢于高度重復序列大多與單拷貝基因間隔排列，少數(shù)在基因組中成串排列在一個區(qū)域依據(jù)重復序列的長度可分為：短分散片段、長分散片段一、細胞核基因組及其特點

第157頁/共161頁第158頁/共161頁2.中度重復序列重復數(shù)十～數(shù)萬次（<105）一、細胞核基因組一、細胞核基因組及其特點（五）基因組多態(tài)性

2.單核苷酸多態(tài)性（singlenucleotidepolymorphism，SNP）

1.限制性片段長度多態(tài)性（restrictionfragmentlengthpolymorphism，RFLP）第158頁/共161頁第159頁/共161頁一、細胞核基因組及其特點（五）基因組多態(tài)性2.單核苷酸多態(tài)一、細胞核基因組及其特點

端粒的主要作用維持染色體的穩(wěn)定性，防止染色體的重組及末端被降解。端粒酶（telomerase）

一種核糖蛋白酶，具有逆轉錄酶活性，其本質(zhì)是可催化端粒延長的RNA－蛋白質(zhì)復合物。第159頁/共161頁第160頁/共161頁一、細胞核基因組及其特點

端粒的主要作用一、細胞核基因組及其特點

端粒的主要作用維持染色體的穩(wěn)定性，防止染色體的重組及末端被降解。端粒酶（telomerase）

一種核糖蛋白酶，具有逆轉錄酶活性，其本質(zhì)是可催化端粒延長的RNA－蛋白質(zhì)復合物。第160頁/共161頁第161頁/共161頁一、細胞核基因組及其特點

端粒的主要作用會計學162基因組與基因組學第1頁/共161頁會計學1基因組與基因組學第1頁/共161頁第一節(jié)原核生物基因組第二節(jié)病毒基因組第二章基因與基因組第三節(jié)真核生物基因組第四節(jié)人類基因組與人類基因組計劃第1頁/共161頁第2頁/共161頁第一節(jié)原核生物基因組第二節(jié)病毒基因組第二章基因第一節(jié)原核生物基因組第2頁/共161頁第3頁/共161頁第一節(jié)原核生物基因組第2頁/共161頁第3頁/共161頁第一節(jié)原核生物基因組一、原核生物基因組特征二、質(zhì)粒三、轉座因子

第3頁/共161頁第4頁/共161頁第一節(jié)原核生物基因組一、原核生物基因組特征二、質(zhì)粒三一、原核生物基因組特征

什么是原核生物（prokaryote）？細菌、支原體、衣原體、立克次體、螺旋體、放線菌和藍綠藻等原始生物的總稱，是最簡單的細胞生物體。第4頁/共161頁第5頁/共161頁一、原核生物基因組特征

第4頁/共161頁第5頁/共161頁原核生物基因組DNA較小，一般在106～107bp之間大腸桿菌基因組DNA由4.6×106bp組成，是人類基因組3×109bp的1‰基因數(shù)目較少，約含3500個基因原核生物基因組中只有一個DNA復制起點一、原核生物基因組特征

第5頁/共161頁第6頁/共161頁原核生物基因組DNA較小，一般在106～107bp之間一、原一、原核生物基因組特征

2.原核生物的操縱子結構1.原核生物的類核結構3.原核生物的基因結構第6頁/共161頁第7頁/共161頁一、原核生物基因組特征

2.原核生物的操縱子結構1.原核生物一、原核生物基因組特征1.原核生物的類核結構

原核生物沒有典型的細胞核結構，基因組DNA位于細胞中央的核區(qū)，無核膜將其與細胞質(zhì)隔開，但能在蛋白質(zhì)的協(xié)助下，以一定的組織形式盤曲、折疊包裝，形成類核（nucleoid），也稱擬核。第7頁/共161頁第8頁/共161頁一、原核生物基因組特征1.原核生物的類核結構第一、原核生物基因組特征第8頁/共161頁第9頁/共161頁一、原核生物基因組特征第8頁/共161頁第9頁/共161頁

一、原核生物基因組特征2.原核生物的操縱子結構

操縱子結構是原核生物基因組的功能單位

原核生物的結構基因大多數(shù)按功能相關性成簇地串聯(lián)排列于染色體上。結構基因連同其上游的調(diào)控區(qū)（包括調(diào)節(jié)基因、啟動基因和操縱基因）以及下游的轉錄終止信號，共同組成了一個基因表達單位，即操縱子（operon）結構。第9頁/共161頁第10頁/共161頁

一、原核生物基因組特征2.原核生物的操縱子結構第9一、原核生物基因組特征第10頁/共161頁第11頁/共161頁一、原核生物基因組特征第10頁/共161頁第11頁/共161一、原核生物基因組特征什么是多順反子mRNA分子?一個mRNA分子帶有幾種蛋白質(zhì)的遺傳信息。利用共同的啟動子和終止信號，轉錄的mRNA分子可以編碼幾種不同的、但多為功能相關的蛋白質(zhì)。

第11頁/共161頁第12頁/共161頁一、原核生物基因組特征什么是多順反子mRNA分子?第11頁/一、原核生物基因組特征

3.原核生物的結構基因基因中編碼RNA或蛋白質(zhì)的DNA序列稱為結構基因。結構基因中沒有內(nèi)含子，基因是連續(xù)的，RNA被合成后不需要經(jīng)過剪接加工。

第12頁/共161頁第13頁/共161頁一、原核生物基因組特征第12頁/共161頁第13頁/共1多數(shù)是單拷貝基因，只有編碼rRNA和tRNA的基因有多個拷貝，有利于核糖體的快速組裝和蛋白質(zhì)的急需合成。原核生物結構基因的編碼順序一般不重疊。

一、原核生物基因組特征第13頁/共161頁第14頁/共161頁多數(shù)是單拷貝基因，只有編碼rRNA和tRNA的基因有多個拷貝一、原核生物基因組特征基因重疊（geneoverlapping）基因組DNA中某些序列被兩個或兩個以上的基因所共用?；蛑丿B現(xiàn)象在病毒基因組中普遍存在。第14頁/共161頁第15頁/共161頁一、原核生物基因組特征基因重疊（geneoverlappi1.什么是質(zhì)粒2.質(zhì)粒命名的原則3.質(zhì)粒的分類4.質(zhì)粒的結構二、質(zhì)粒5.質(zhì)粒的生物學特征

第15頁/共161頁第16頁/共161頁1.什么是質(zhì)粒2.質(zhì)粒命名的原則3.質(zhì)粒的分類4.質(zhì)粒的結構二、質(zhì)粒

1.什么是質(zhì)粒(plasmid)?細菌細胞染色體以外，能獨立復制并穩(wěn)定遺傳的共價閉合環(huán)狀分子。

第16頁/共161頁第17頁/共161頁二、質(zhì)粒

1.什么是質(zhì)粒(plasmid)?第二、質(zhì)粒

2.質(zhì)粒命名的原則用小寫字母p代表質(zhì)粒，在p字母后面用兩個大寫字母代表發(fā)現(xiàn)這一質(zhì)粒的作者或實驗室名稱。

pUC118plasmid編號發(fā)現(xiàn)者名字第17頁/共161頁第18頁/共161頁二、質(zhì)粒

2.質(zhì)粒命名的原則pUC118plasmi二、質(zhì)粒

3、質(zhì)粒的分類復制機制嚴緊型松弛型功能F質(zhì)粒R質(zhì)粒Col質(zhì)粒轉移方式接合型可移動型自傳遞型大小小型(1.5kb～15kb)

大型(60kb～120kb)宿主范圍窄宿主譜型廣宿主譜型第18頁/共161頁第19頁/共161頁二、質(zhì)粒

3、質(zhì)粒的分類第18頁/共161頁第19頁/共16二、質(zhì)粒4.質(zhì)粒的結構與理化性質(zhì)質(zhì)粒的結構三種構型:共價閉環(huán)DNA分子半開環(huán)DNA分子線性DNA分子第19頁/共161頁第20頁/共161頁二、質(zhì)粒4.質(zhì)粒的結構與理化性質(zhì)第19頁/共161頁質(zhì)粒的理化性質(zhì)具有核酸分子的一般理化特性：可嵌入某些染料（溴化乙錠）具有較強的抗切割和抗變性的能力二、質(zhì)粒

第20頁/共161頁第21頁/共161頁質(zhì)粒的理化性質(zhì)二、質(zhì)粒

第20頁/共161頁第21頁/共16二、質(zhì)粒第21頁/共161頁第22頁/共161頁二、質(zhì)粒第21頁/共161頁第22頁/共161頁二、質(zhì)粒第22頁/共161頁第23頁/共161頁二、質(zhì)粒第22頁/共161頁第23頁/共161頁二、質(zhì)粒

5.質(zhì)粒的生物學特征除酵母殺傷質(zhì)粒為RNA分子外，已知的所有質(zhì)粒都是環(huán)狀超螺旋DNA分子。質(zhì)粒較小，比較穩(wěn)定，在實際操作中不易受物理因素的損傷。第23頁/共161頁第24頁/共161頁二、質(zhì)粒

5.質(zhì)粒的生物學特征第23頁/共161頁（1）質(zhì)粒的轉移分子量在2.5×107Da以上的質(zhì)?？梢詮墓w細胞將一個復本轉移給受體細胞，如F質(zhì)粒和R質(zhì)粒。分子量在1×107Da以下的質(zhì)粒一般無自我轉移能力。二、質(zhì)粒

第24頁/共161頁第25頁/共161頁（1）質(zhì)粒的轉移二、質(zhì)粒

第24頁/共161頁第25頁/共1二、質(zhì)粒

(2)質(zhì)粒的復制主要由4個遺傳控制系統(tǒng)決定復制調(diào)控系統(tǒng)分配系統(tǒng)細胞分裂控制系統(tǒng)位點特異重組系統(tǒng)第25頁/共161頁第26頁/共161頁二、質(zhì)粒

第25頁/共161頁第26頁/共161頁二、質(zhì)粒

（3）質(zhì)粒的選擇性標記抗藥性基因、營養(yǎng)缺陷型基因、抗重金屬基因。

最常見的選擇性標記是抗藥性基因，即帶有一種或多種抗生素的抗性基因，可賦予宿主菌抵抗某種抗生素的能力。

第26頁/共161頁第27頁/共161頁二、質(zhì)粒

（3）質(zhì)粒的選擇性標記第26頁/共161二、質(zhì)粒

（4）質(zhì)粒的不相容性同一類群的不同質(zhì)粒通常不能在同一菌株內(nèi)穩(wěn)定共存，當細胞分裂時就會分別進入不同的子代細胞，這種現(xiàn)象叫做質(zhì)粒的不相容性。不同群的質(zhì)粒（如F和ColEⅠ）可以在同一菌株內(nèi)穩(wěn)定共存，這些質(zhì)粒具有相容性。第27頁/共161頁第28頁/共161頁二、質(zhì)粒

（4）質(zhì)粒的不相容性第27頁/共161頁第

轉座因子又稱轉座元件（transposableelement），是一類在細菌染色體、質(zhì)?；蚴删w之間自行移動并具有轉位特性的獨立的DNA序列。三、轉座因子第28頁/共161頁第29頁/共161頁轉座因子又稱轉座元件（transposable三、轉座因子（一）轉座子的分類

（二）轉座子的遺傳效應第29頁/共161頁第30頁/共161頁三、轉座因子（一）轉座子的分類

（二）轉座子的遺傳效應第21.插入序列2.轉座子3.可轉座的噬菌體（一）轉座子的分類

三、轉座因子第30頁/共161頁第31頁/共161頁1.插入序列2.轉座子3.可轉座的噬菌體（一）轉座子的分類三、轉座因子

1.插入序列(insertionsequence，IS)

一個轉位酶基因兩側的反向重復序列，長度為700～

2000bp。第31頁/共161頁第32頁/共161頁三、轉座因子

1.插入序列(insertionse三、轉座因子2.轉座子(transposon，Tn)具有轉座酶基因、抗性基因，大小為4500～20000bp。第32頁/共161頁第33頁/共161頁三、轉座因子2.轉座子(transposon，Tn)三、轉座因子3.可轉座的噬菌體（transposablephage）具有轉座功能的溫和性噬菌體，能整合到宿主基因組內(nèi)。第33頁/共161頁第34頁/共161頁三、轉座因子3.可轉座的噬菌體（transposabl（二）轉座子的遺傳效應1.引起突變2.引入新基因3.基因重排三、轉座因子第34頁/共161頁第35頁/共161頁（二）轉座子的遺傳效應1.引起突變2.引入新基因3.基因重排三、轉座因子

1.引起突變轉座可引起基因的多種突變

(插入失活、轉錄終止、缺失和倒位)第3