基因和基因组 PPT课件

目 录第 29章 基因和基因组 第 30章 DNA的生物合成 第 31章 DNA重组 第 32章 RNA的生物合成 第 33章 蛋白质的生物合成 第 34章 基因表达调控 第 14章 激素与细胞信号传导第 35章 相关技术 遗传信息传递目 录第 29章基因、基因组的结构目 录第一节 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：l 携带生物体遗传信息的结构单位。l 控制一个特定性状的功能单位。l 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目 录顺反子 (cistron) 即结构基因，为决定一条多肽链合成的功能单位。 顺反子的概念来自 遗传学 中的顺反重组试验，是确定交换片段究竟在一个基因内还是属于两个基因的试验 . 简言之，顺反子在一定条件下与 基因 同义，单顺反子是一个基因，多顺反子是多个基因。目 录基因的生物学定义 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 ”。目 录基因的定义基因 (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。目 录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。目 录模式生物基因组大小基因组大小物种 基因组大小 基因数人 H.sapiens 30亿 30000实验小鼠 M.musculus 26亿 30000拟南芥 A.thaliana 1亿 25000圆线虫 C.elegans 0.97亿 19000果蝇 D.melanogaster 1.37亿 13000酵母 S.cerevisiae 0.12亿 6000大肠杆菌 E.coli 460万 3200支原体 M.genesis 58万 480乙肝病毒 HBV 3200 4目 录一个典型的真核基因 编码序列 ：外显子 (exon) 插入外显子之间的 非编码序列 ：内合子 (intron) 5-端和 3-端 非翻译区 (UTR) 调控序列 (可位于上述三种序列中 )目 录基因组 (genome) 是指一种生物体中的整套遗传信息，一般为一个单倍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。目 录人的 23对染色体目 录C值 (C-Value)与 C值矛盾目 录C-value:生物单倍体 基因组 中 DNA总量，以基因组的 碱基对 来表示。每个细胞中以皮克 (pg)水平表示。在 真核生物 中，每种生物的单倍体基因组的 DNA总量是恒定的，称之为 C值， C值是每种生物的一个特性。不同物种的 C值差别很大。C值反常现象 :C值一般随生物进化而增加 , 但也存在某些低等生物的 C值比高等生物大 , 即 C值反常现象。最简单的多细胞生物秀丽隐杆线虫 8*107bp，是酵母的 4倍。目 录第二节 原核基因组目 录 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。目 录一 病毒基因组的结构特点目 录目 录 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。 目 录 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l 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。目 录 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。目 录二 细菌基因组细菌含有染色体和染色体外的 DNA 质粒目 录 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。目 录u 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 4.7106bp构成，分子量2.64109D，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。目 录（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）。目 录 按复制机理分类 l 严密控制型质粒l 松弛控制型质粒（用于基因工程克隆） 按质粒功能分类 l F质粒（性质粒）l R质粒（抗药性质粒） （用于基因工程删选）l Col质粒（大肠杆菌素因子）目 录pBR322是 E.coli中的质粒，长4367bp，是分子生物学研究中最初常用的质粒。通常使用的质粒载体还有pUC18/pUC19等目 录第三节 真核基因组 真核生物的基因组由核内染色体 DNA和核外细胞器 DNA（线粒体 DNA和叶绿体DNA）两类，我们只介绍前者。目 录一、真核生物基因组的特点：1. 体细胞内的基因组为二倍体。2. 基因组远远大于原核生物的基因组，具有多 复制起点。3. 基因组中不编码的区域多于编码区域。4. 大部分基因含有内含子，因此，基因是不连续的（断裂基因）。5. 真核细胞基因转录产物为单顺反子。一个结构基因经过转录和翻译生成一个 mRNA分子和一条多肽链。6. 单一序列为主，存在大量重复序列。7.某些有一定同源性而又不完全相同的基因簇组成一个基因家族目 录二 . 人类基因组结构 人类基因组结构非常复杂，基因组 DNA总长度约 3.2109bp，包含约 34万个蛋白编码基因，分