基因与基因组结构

关于基因与基因组结构基因组（genome）：

细胞或生物体中，一套完整单倍体的遗传物质的总和。如人：22常+X，Y，+线粒体基因组基因组的结构：指不同的基因功能区域在核酸分子中的分布和排列情况。基因组的功能：贮存和表达遗传信息。第2页,共27页，2024年2月25日，星期天第一节：病毒基因组一、病毒基因组核酸的主要类型双链RNA单链负股RNA

单链正股RNA分类DNARNA

双链DNA：HBV

单链DNA：M13噬菌体正股(+)：序列与mRNA相同的链负股(-)：序列与mRNA互补的链第3页,共27页，2024年2月25日，星期天二、病毒基因组的特点1．基因组大小相差很大：HBV：3.2kb痘病毒：300kb2．核酸结构多样性：DNA或RNA单链或双链合环状分子或线性分子3．基因组有连续的，有不连续的大多数连续流感病毒：8条单链RNA4．编码序列>90%(基因组)第4页,共27页，2024年2月25日，星期天5.多为单拷贝,即每个基因只出现一次6..基因有连续的和间断的

(有内含子)7.相关基因丛集:功能上相关的基因排列在一起8.有重叠基因9.含有不规则结构基因基因之间无间隔区.mRNA５＇端无帽子结构.

结构基因本身无翻译起始序列第5页,共27页，2024年2月25日，星期天三、典型病毒基因组介绍1.SV40病毒基因组第6页,共27页，2024年2月25日，星期天双链环状DNA：5243bp早期转录区：一个基因（2个蛋白质t，T）调控区（

400bp）：复制起始点，启动子，增强子晚期转录区：先转录出一个多顺反子mRNAVP1mRNAVP2mRNAVP3mRNAVP3比VP2N端少1/3AUG位于VP2和VP3内第7页,共27页，2024年2月25日，星期天UAA内含子1内含子2前体mRNA剪接方式1：去除内含子1剪接方式2：去除内含子2T-mRNAt-mRNAT-抗原t-抗原分布于核内：100KD分布于胞浆内：18KDT-抗原和t-抗原mRNA前体的不同剪接方式UAA第8页,共27页，2024年2月25日，星期天2、逆转录病毒(retroviruses)（1）一般特征

病毒(+)股RNA为2个拷贝,基本结构为:５＇帽－R－U5－PB－－DLS－

－gag－pol－env－(onc－)－C－PB＋－U3－R－poly(A)n病毒颗粒中有两条相同的正股RNA+两条来自宿主细胞的tRNA第9页,共27页，2024年2月25日，星期天A：编码区:所有逆转录病毒均含有3个基本结构基因gag:病毒衣壳蛋白pol:肽链内切酶,一个逆转录酶,一个与前病毒整合相关的酶env:包膜蛋白B：非编码区:与基因组复制和基因表达有关A:R区:两端的重复序列,与cDNA合成有关B:引物结合区(primerbindingsite,PB)C:U区:U3含强启动子,起始转录RNA.U5与转录终止和加polyA有关D:DLS-

-C区:DLS:两条病毒(+)RNA链结合位点

:包装信号:RNA装入病毒颗粒

C:调控区.第10页,共27页，2024年2月25日，星期天（2）前病毒基因组的转录和翻译A：逆转录病毒基因组的复制和转录都需要经过DNA中间体才能完成.RNA病毒DNA前病毒RNA病毒(cDNA)末端形成新的重复序列(U3-R-U5)称长末端重复序列(LTR)longterminalrepeatB：翻译多顺反子mRNAgag-------------------pol(无起始密码子)第11页,共27页，2024年2月25日，星期天90%形成gag蛋白

10%形成gag-pol蛋白剪接后形成envmRNA第12页,共27页，2024年2月25日，星期天第二节原核生物基因组一、原核生物基因组结构的特点：1、基因组为环状双链DNA分子2、只有一个复制起始点.3、具有操纵子结构指数个功能上相关的基因串联在一起,连同上游的调控区和下游的转录终止信号构成基因的表达单位.4、一般无重叠基因.5、基因是连续的,无内含子6、编码区在基因组中的比例>>真核基因组<<病毒基因组第13页,共27页，2024年2月25日，星期天7、基因组中重复序列很少8、具有编码同工酶的基因(isogene)9、存在可移动DNA序列10、分子中有多功能识别区域复制、转录起始区复制、转录终止区二、质粒（plasmid）是细菌内携带的染色体以外的DNA分子是共价闭合环状DNA（covalentclosedcircularDNA，cccDNA）1、最大特点:可独立复制2、质粒的遗传控制第14页,共27页，2024年2月25日，星期天(1).复制控制系统:控制质粒的拷贝数

复制起始点(ori)Rep基因:Rep蛋白结合于ori,促进复制过量可抑制复制

Cop基因:抑制复制(2).分配系统:使质粒在细菌分裂时精确分配到子细胞中.(3).细胞分裂抑制系统:控制细胞分裂,使细胞分裂与质粒复制协调(4).位点特异重组系统:多聚体单体(细菌内)(分裂时)(5)质粒的不相容性:具有相同复制起始点和分配区的两种质粒不能共存于一个宿主,这种现象称

.第15页,共27页，2024年2月25日，星期天

共存一宿主两种质粒不共存一宿主另:凡经改建作为基因克隆载体的质粒必须包括三种共同的组成成分:复制基因(replicator)

选择性标记克隆位点第16页,共27页，2024年2月25日，星期天三、转位因子(transposableelement)指可移动的DNA

或＂跳跃基因(jumpinggene)＂分子内分子间1940s,美国冷泉港实验室(ColdSpringHarberLab)的女科学家B.McClintock(荣获1983年若贝尔生物医学奖)在玉米中首次发现.1.分类及特征插入序列(insertionsequence,IS):转位(座)子(transposon,Tn)噬菌体Mu和D108第17页,共27页，2024年2月25日，星期天(1)插入序列:较小,分子量<2000bp

首先在细菌中发现共同特征:A:两末端均有一段反向重复序列(IR,长度不一定相同.B:一般只编码一种转位酶.C:插入后可在两侧形成顺向重复序列.D:可双向插入:正向,反向.第18页,共27页，2024年2月25日，星期天(2).转座子(Tn):较大的可移动成分,分子量>2000bp

含转座基因(转座酶)

决定宿主遗传性状的基因特征:A:复合型:一个基因+两侧臂(IS

或类IS序列)(图3-5)方向可相同可相反不可单独存在第19页,共27页，2024年2月25日，星期天B:TnA族两侧无IS.(如(Tn3)).反向重复反向重复转座酶（TnpA）阻遏和解离蛋白（TnpR）

-内酰胺酶内解离区Tn3的分子结构C：接合型:G(+)球菌中发现,可在不同细菌间移动.无末端反向重复序列第20页,共27页，2024年2月25日，星期天2、转位作用的机制(图3-7)单纯转座(简单转座)复制型转座第21页,共27页，2024年2月25日，星期天第22页,共27页，2024年2月25日，星期天第三节真核生物基因组一、特点1、.体细胞:两套基因组性细胞:一套基因组2、基因组结构复杂,数目庞大,多个复制起始点3、mRNA为单顺反子.4、含大量重复序列.5、非编码序列占90%以上.6、基因间有间隔区(spacerDNA),基因为断裂基因(splitgene)即内含子,外显子.7、功能相关的基因串联在一起形成基因家族第23页,共27页，2024年2月25日，星期天8、存在可移动成分.类似细菌的:如玉米中发现的.类似逆转录病毒的:转位机制需RNA介导(图3-8)第24页,共27页，2024年2月25日，星期天二、基因家族（genefamily）或多基因家族指结构相似，功能相关的一组基因,由同一祖先进化而来。假基因:进化中死亡的基因(无功能),用

表示如:组蛋白基因家族:5个成员:H1,H2A,H2B,H3,H45个基因串联排列形成一个重复单位,但不同生物中排列不同海胆:H1-H4-H2B-H3-H2A果蝇:H2B-H2A-H4-H3-H1水螈:H1-H3-H2B-H2A-H4第25页,共27页，20