第一章 3、基因组特征[分子生物学]

分子生物学-有关基因组、原核生物基因组及真核生物基因组

基因组

• 定义
  • 细胞中一套完整单体的遗传物质的总和。
  • 原核生物：单个染色体上所含的全部基因（包括质粒）
  • 真核生物：维持配子或配子体正常功能的最基本的一套染色体及其所携带的全部基因。
  • 人类基因组：22条常染色体+X、Y两条性染色体+线粒体的全部基因
• 基因组结构特征
  • 定义：不同的基因功能区域在核酸分子中的分布和排列情况。
  • 原核生物基因组
  • 真核生物基因组
• 真核生物基因组
  • 真核基因都由一个结构基因与相关的调控区组成，转录产物为单顺反子mRNA。
    • 基因
      • 编码区
        • 内含子：基因内编码区的非编码序列，被转录，mRNA加工时切除
        • 外显子：被内含子隔开的编码序列
      • 非编码区：基因内编码区上下游的非编码序列，不转录，调控作用
    • 基因间隔区：基因之间的非编码序列
  • 基因组中有大量重复序列
    • 重复序列：相同或相似的碱基序列。
  • 存在多拷贝基因，形成基因家族和超基因家族
    • 基因家族
      • 定义：具有显著相似性的一组基因，来源相同，结构相似，编码相似的蛋白质产物。
      • 各家族成员可分散亦或串联在一起，都分别转录
      • 假基因：指基因家族中不能产生有功能基因产物的基因。
    • 超基因家族：来源相同，结构大致相同但功能却不尽相似的一大批基因。这一大批基因属于不同的基因家族，总称为一个超基因家族。
  • 基因组内非编码的DNA序列占90%以上，基因密度低（生物体的复杂程度与基因密度之间存在大致负相关的关系）
  • 绝大多数真核基因为断裂基因
    • 指基因的编码序列由不连续的非编码序列隔开（外显子由内含子隔开）
  • 双链线状DNA，染色体末端有端粒
    • 端粒使其不被核酸酶降解
  • 有细胞器基因组，线粒体基因组和叶绿体基因组
• 原核生物基因组
  • 功能上密切相关的基因构成操纵子
    • 操纵子定义：原核生物基因组上由几个功能相似的结构基因及其调控区组成的一个基因表达的协同单位。
    • 操纵子组成
      • 结构基因
      • 调控区：
        • 调节基因(编码阻遏蛋白)、启动子(结合RNA聚合酶)、操纵基因(结合阻遏蛋白)
    • 操纵子分类
      • 诱导操纵子：即诱导基因，能够因为环境中某些物质的出现而被活化，如负责糖分解代谢的基因。
      • 阻遏操纵子：即阻遏基因，表达产物的大量出现会抑制结构基因的表达，如合成氨基酸的操纵子。
    • 意义：操纵子是原核生物的组织形式和表达调控的单位，有利于维持转录起始位点在基因组中的最小比例。
  • 多顺贩子mRNA：含有多个基因序列的mRNA
  • 蛋白质基因通常以单拷贝形式存在
  • RNA基因常是多拷贝：编码rRNA的基因为多拷贝，有利于核糖体的款速组装。
  • 结构基因连续：转录产物mRNA一般不需加工，可直接翻译。
  • 绝大多数DNA用于编码蛋白质和结构RNA，基因密度高
  • 结构基因重复序列少
  • 一般是单个“染色体”呈环状，DNA不与蛋白质固定结合：一条环装双链DNA分子。