6原核、真核生物基因组
第五章真核生物基因组结构
外显子：具有编码意义
结
转录单位
内含子：无编码意义（ 5′GT、
构
基 因
非编码区
3′AG；GT -AG法则） TATA框 前导区 启动子 CAAT框 尾部区 增强子 GC框：调节转录活动。 调控 区 mRNA裂解信号 终止子 回文结构
00:28
21
Interrupted gene
00:28
43
核小体的结构组成
每个核小体含有约200bp的DNA，核心
组蛋白H2A、H2B、H3和H4各2份拷贝， 1份拷贝的H1组蛋白位于核小体外侧。
微球菌核酸酶(micrococcal nuclease) 处理染色体可得到单个核小体。
00:28 44
八聚体 染色质小体 (～166bp) 核小体 (～200bp) DNA 连接区 (常为 32～34bp) 图 10-10 核小体的组成 DNA H1
28
内含子(Intron)
选择性剪接：同一基因的转录产物
由于不同的剪接方式形成不同mRNA。
00:28
29
PS DNA
外显子 S
PL外显子 L来自外显子 2外显子 3
50b
2800bp
161bp
4500bp
205bp 327bp
初始转录本： 在唾腺中转录 成熟 mRNA： 1663nt 初始转录本： 在肝中转录 成熟 mRNA： 1773nt 图 18-57 小鼠淀粉酶(amy) 基因利用不同启动子产生两个不同的 mRNA
00:28
染色体（ 1400nm，2个染色单体， 每个染 色体单体含10个螺旋圈）
51
染色质和染色体的概念
染色质(chromatin)：是指细胞周期间期细胞核内由 因其易被碱性染料染色而得名。
分子生物学大题
分子生物学大题一、原核生物和真核生物基因组各自的特点：原核生物基因组：1.基因组通常仅由一条环状双链DNA分子组成；2.结构基因与调控序列以操纵子的形式组织在一起；3.基因组中重复序列很少；4.结构基因多为单拷贝；5.基因是连续的；6.编码序列一般不会重叠；7.编码区在基因组中所占的比例远远大于真核基因组而小于病毒基因组；8.细菌基因组中存在可移动DNA序列。
真核生物基因组：1.DNA为双链线状且往往不是一条；2结构基因为.断裂基因，并受一系列顺式作用元件调控；3.结构基因转录产物为单顺反子；4.非编码序列远多于编码区；5.含有大量重复序列和基因家族；6.DNA末端具有端粒结构；7.还包括细胞器基因组。
二、核酸分子杂交技术1. Southern 印迹（检测 DNA）首先通过限制性核酸内切酶降解样品中DNA，再经凝胶电泳分离，将分离后的DNA片段从凝胶转移到硝酸纤维素薄膜等上并固定，再用标记过的探针进行杂交，以检测目的DNA。
2.Northern 印迹（检测 RNA）应用DNA探针检测特异mRNA的一种杂交技术，主要用于分析mRNA的转录或mRNA分子大小。
其方法类似于Southern印迹杂交。
3.Western印迹（检测蛋白质）将待检测蛋白质（或酶）经PAGE电泳并染色后，转移到滤膜上固定，再用“抗体-抗原”免疫反应或“DNA-protein”结合反应鉴别滤膜上的蛋白质。
三、PCR扩增技术1.基本原理：DNA的半保留复制。
2.反应体系的基本成分：（1）模板：包括DNA和RNA。
（2）特异性引物：是一段与模板DNA链互补的寡核甘酸片段。
（3）热稳定的DNA聚合酶：耐热的Taq DNA聚合酶。
（4）dNTP：包括 dATP、dGTP、dTTP、dCTP。
（5）二价阳离子：常用MgCl，调节DNA聚合酶活性，影响引物退火、PCR的特性。
（6）缓冲液：一般使用Tris-Cl，调节pH值，使反应体系偏碱性；（7）一价阳离子：一般为KCl，促进引物退火，高浓度KCl抑制Taq DNA聚合酶活性。
关于原核生物和真核生物的知识点总结
关于原核生物和真核生物的知识点总结原核生物与真核生物是生物界的两种不同的类别，分别拥有不同的结
构和功能。
原核生物是指具有原核基因组和三种核酸（DNA、RNA和蛋白质）的单细胞生物，如细菌和古细菌，它们是最早出现的基本细胞类型。
真核生物是指拥有真核细胞基因组的具有多细胞结构的复杂生物，包括植物、动物、真菌和几种原生动物。
首先，原核生物和真核生物的最大区别是其基因组的组成。
原核生物
拥有一个原核基因组，其中包含DNA，RNA和蛋白质。
真核生物拥有一个
更丰富的真核基因组，其中包含DNA，RNA和蛋白质，还有一种叫做核糖
核酸（rRNA）的物质。
这种物质的存在使得真核生物可以更有效地使用基因，从而实现更精细的生物功能。
其次，原核生物和真核生物在形态结构上也有较大的差异。
原核生物
是单细胞生物，具有细胞膜、核仁、线粒体等细胞组织。
真核生物拥有更
多的细胞组织，如细胞膜、核仁、线粒体、胞浆和液泡，形成多细胞组织，并且有不同的细胞组织可以完成不同的功能。
此外，真核生物还有可以进
化的进化过程，从而实现更多的生物功能。
此外，原核生物和真核生物之间还有一个重要的差异是其能量代谢途
径的不同。
简述真核生物基因组的结构特点
简述真核生物基因组的结构特点
真核生物基因组的结构特点总结归纳如下：
1真核基因组庞大，一般都远大于原核生物的基因组。
2真核基因组存在大量的重复序列。
3真核基因组的大部分为非编码序列，占整个基因组序列的90%以上，该特点是真核生物与细菌和病毒之间最主要的区别。
4真核基因组的转录产物为单顺反子。
5真核基因是断裂基因，有内含子结构。
6真核基因组存在大量的顺式作用元件，包括启动子、增强子、沉默子等。
7真核基因组中存在大量的DNA多态性。
DNA多态性是指DNA序列中发生变异而导致的个体间核苷酸序列的差异，主要包括单核苷酸多态性和串联重复序列多态性。
8真核基因组具有端粒结构。
原核、真核生物基因及表达调控
原核、真核生物基因及表达调控引言现代生物学中“基因”一词甚为流行，细胞学、遗传学、生物化学等，以及各种生物学课本中，都涉及到“基因”一词。
甚至象典型的宏观生物学科——生态学，也把一片森林称为一个“基因库”[1]。
现代生物学已经完全证明，DNA 分子是由称为核普酸的有机分子线性聚合而成。
基因就是核普酸按一定顺序排列而成的DNA分子片段，它携带着遗传信息。
基因表达(gene expression)是指细胞在生命过程中，把储存在DNA顺序中遗传信息经过转录和翻译，转变成具有生物活性的蛋白质分子。
其实质就是遗传信息的转录和翻译。
在个体生长发育过程中，生物遗传信息的表达按一定的时序发生变化（时序调节），并随着内外环境的变化而不断加以修正（环境调控）[2]。
原核生物和真核生物的基因及表达过程有着差异。
随着世界分子生物学研究不断深入，基因表达技术有了很大的提高。
迄今为止，人们已经研究开发出多种原核和真核表达系统用以生产重组蛋白[3]。
一．原核、真核生物基因结构原核生物基因分为编码区与非编码区，所谓的编码区就是能转录为相应的信使RNA，进而指导蛋白质的合成，非编码区位于编码区的上游及下游。
[4]在调控遗传信息表达的核苷酸序列中最重要的是位于编码区上游的RNA聚合酶结合位点。
RNA聚合酶是催化DNA转录为RNA，能识别调控序列中的结合位点，并与其结合。
真核生物基因结构见图1：图1 真核生物基因结构二．原核、真核生物基因结构的区别最主要的在于真核基因是不连续的,而原核基因是连续的。
所谓真核基因的不连续，即一个基因的编码序列也叫外显子，被一个或多个非编码序列，又叫内含子所间隔。
[5]这些内含子和外显子同属一个转录单位，转录形成前体。
经过转录的加工，即切去内含子，重新连按外显子，从而得到成熟。
而绝大多数的原核基因是连续的，没有内含子的间隔，转录产生成熟。
不仅如此，而且凡在代谢途径上功能有关的多个基因可能紧密相联，与它们的调控基因一起组成一个操纵子，转录到一条链。
原核生物与真核生物的基因结构
①使目的基因在受体细胞中稳定存在并
遗传给子代。
②同时使目的基因能表达和发挥作用。
IMN
2. 一个表达载体组成：
复制原点+目的基因+启动子+终止子+标记基因
（1）启动子：是一段有特殊结构的______，位于基因的_____，是 ________识别和结合的部位，能驱动基因转录出____，最终获得所 需的______。 （2）终止子：也是一段有特殊结构的_____ ，位于基因的______。 （3）标记基因的作用：是为了鉴定受体细胞中________，从而将 含有_______的细胞筛选出来。常用的标记基因是___________。 （4）复制原点：复制的起点
相同 点
原则 条件
碱基互补配对 模板、原料（dCTP、dATP、dGTP、dTTP）、能量、酶、引物等
解旋方 式
氢键在高温下断 裂，双链全部解
开
解旋酶催化氢键逐步断裂
场所
体外
主要在细胞核中
不同 点
引物 酶
DNA
热稳定DNA聚合酶
（Taq酶）
RNA 解旋酶、DNA聚合酶、DNA连接酶等
结果
在短时间内形成 大量的DNA片段
一、原核生物与真核生物的基因结构
1、原核生物基因结构
非编码区
编码区
非编码区
…A‥………ATGTGCACGTAGTTA………‥G… …T‥启…动…子 …TACACGTGCATCAAT……终…止子‥C…
编码区上游
编码蛋白质
编码区下游
调控遗传信息的表达 （调控程序）
（1）编码区和非编码区
能编码蛋白质的区段叫做编码区； 不能编码蛋白质的区段叫做非编码区， 在非编码区上有调控遗传信息表达的核苷酸序列
原核生物基因组和真核生物基因组比较区别
、真核生物基因组指一个物种地单倍体染色体组()所含有地一整套基因.还包括叶绿体、线粒体地基因组.原核生物一般只有一个环状地分子，其上所含有地基因为一个基因组.、原核生物地染色体分子量较小，基因组含有大量单一顺序（），仅有少量地重复顺序和基因.个人收集整理勿做商业用途真核生物基因组存在大量地非编码序列.包括：.内含子和外显子、.基因家族和假基因、重复序列.真核生物地基因组地重复顺序不但大量，而且存在复杂谱系.个人收集整理勿做商业用途、原核生物地细胞中除了主染色体以外，还含有各种质粒和转座因子.质粒常为双链环状，可独立复制，有地既可以游离于细胞质中，也可以整合到染色体上.转座因子一般都是整合在基因组中.个人收集整理勿做商业用途真核生物除了核染色体以外，还存在细胞器，如线粒体和叶绿体地，为双链环状，可自主复制.有地真核细胞中也存在质粒，如酵母和植物.个人收集整理勿做商业用途、原核生物地位于细胞地中央，称为类核（）.真核生物有细胞核，序列压缩为染色体存在于细胞核中.、真核基因组都是由序列组成，原核基因组还有可能由组成，如病毒.原核生物和真核生物区别（从细胞结构、基因组结构和遗传过程分析）主要差别由真核细胞构成地生物.包括原生生物界、真菌界、植物界和动物界.真核细胞与原核细胞地主要区别是：【从细胞结构】.真核细胞具有由染色体、核仁、核液、双层核膜等构成地细胞核；原核细胞无核膜、核仁，故无真正地细胞核，仅有由核酸集中组成地拟核个人收集整理勿做商业用途.真核细胞有内质网、高尔基体、溶酶体、液泡等细胞器，原核细胞没有.真核细胞有发达地微管系统，其鞭毛（纤毛）、中心粒、纺锤体等都与微管有关，原核生物则否..真核细胞有由肌动、肌球蛋白等构成地微纤维系统，后者与胞质环流、吞噬作用等密切相关；而原核生物却没有这种系统，因而也没有胞质环流和吞噬作用.个人收集整理勿做商业用途真核细胞地核糖体为型，原核生物地为型，两者在化学组成和形态结构上都有明显地区别. .原核细胞功能上与线粒体相当地结构是质膜和由质膜内褶形成地结构，但后者既没有自己特有地基因组，也没有自己特有地合成系统真核生物地植物含有叶绿体，它们亦为双层膜所包裹，也有自己特有地基因组和合成系统.与光合磷酸化相关地电子传递系统位于由叶绿体地内膜内褶形成地片层上.原核生物中地蓝细菌和光合细菌，虽然也具有进行光合作用地膜结构，称之为类囊体，散布于细胞质中，未被双层膜包裹，不形成叶绿体.个人收集整理勿做商业用途【从基因组结构】.真核生物中除某些低等类群（如甲藻等）地细胞以外，染色体上都有种或种组蛋白与结合，形成核小体；而在原核生物则无.个人收集整理勿做商业用途.真核生物中除某些低等类群（如甲藻等）地细胞以外，染色体上都有种或种组蛋白与结合，形成核小体；而在原核生物则无.个人收集整理勿做商业用途.真核细胞含有地线粒体，为双层被膜所包裹，有自己特有地基因组、核酸合成系统与蛋白质合成系统，其内膜上有与氧化磷酸化相关地电子传递链个人收集整理勿做商业用途【从遗传过程】.真核细胞地转录在细胞核中进行，蛋白质地合成在细胞质中进行，而原核细胞地转录与蛋白质地合成交联在一起进行.个人收集整理勿做商业用途.真核细胞地有丝分裂是原核细胞所没有地..真核细胞在细胞周期中有专门地复制期（期）；原核细胞则没有，其复制常是连续进行地. 最原始地真核生物地直接祖先很可能是一种异常巨大地原核生物，体内具有由质膜内褶而成地象内质网那样地内膜系统和原始地微纤维系统，能够作变形运动和吞噬.以后内膜系统地一部分包围了染色质，于是就形成了最原始地细胞核.内膜系统地其他部分则分别发展为高尔基体、溶酶体等细胞器.按照美国学者.马古利斯等重新提出地“内共生说”（见细胞起源），线粒体起源于胞内共生地能进行氧化磷酸化地真细菌，而叶绿体则起源于胞内共生地能进行光合作用地蓝细菌.个人收集整理勿做商业用途原核生物和真核生物区别原核生物和真核生物:由原核细胞构成原核生物,如:蓝藻,细菌和放线菌;由真核细胞构成真核生物,如:真菌,植物和动物. 原核细胞与真核细胞地主要区别是有无成形地细胞核,也可以说是有无核膜,因为有核膜就有成形地细胞核. 个人收集整理勿做商业用途显微镜下能观测到有无核膜.原核生物：原核生物是由原核细胞组成地生物，包括蓝细菌、细菌、古细菌、放线菌、立克次氏体、螺旋体、支原体和衣原体等.原核生物具有以下地特点：①核质与细胞质之间无核膜因而无成形地细胞核；②遗传物质是一条不与组蛋白结合地环状双螺旋脱氧核糖核酸（）丝，不构成染色体（有地原核生物在其主基因组外还有更小地能进出细胞地质粒）；③以简单二分裂方式繁殖，无有丝分裂或减数分裂;④没有性行为，有地种类有时有通过接合、转化或转导，将部分基因组从一个细胞传递到另一个细胞地准性行为（见细菌接合）；⑤没有由肌球、肌动蛋白构成地微纤维系统，故细胞质不能流动，也没有形成伪足、吞噬作用等现象；⑥鞭毛并非由微管构成，更无“”地结构，仅由几条螺旋或平行地蛋白质丝构成；⑦细胞质内仅有核糖体而没有线粒体、高尔基器、内质网、溶酶体、液泡和质体（植物）、中心粒(低等植物和动物)等细胞器；⑧细胞内地单位膜系统除蓝细菌另有类囊体外一般都由细胞膜内褶而成，其中有氧化磷酸化地电子传递链（蓝细菌在类囊体内进行光合作用，其他光合细菌在细胞膜内褶地膜系统上进行光合作用；化能营养细菌则在细胞膜系统上进行能量代谢）；⑨在蛋白质合成过程中起重要作用地核糖体散在于细胞质内，核糖体地沉降系数为;⑩大部分原核生物有成分和结构独特地细胞壁等等.总之原核生物地细胞结构要比真核生物地细胞结构简单得多.个人收集整理勿做商业用途原核生物地基因组一般都是由单拷贝序列组成地.相对于原核生物，真核生物基因组显得比较复杂，除了单拷贝序列外，还包括其他简单重复序列、中度和高度重复序列等等，这些不同地序列在真核生物中起着不同地作用，各自担当不同地角色. 个人收集整理勿做商业用途真核细胞与原核细胞地主要区别是：①真核细胞具有由染色体、核仁、核液、双层核膜等构成地细胞核；原核细胞无核膜、核仁，故无真正地细胞核，仅有由核酸集中组成地拟核.个人收集整理勿做商业用途②真核细胞地转录在细胞核中进行，蛋白质地合成在细胞质中进行，而原核细胞地转录与蛋白质地合成交联在一起进行.个人收集整理勿做商业用途③真核细胞有内质网、高尔基体、溶酶体、液泡等细胞器，原核细胞没有.④真核生物中除某些低等类群（如甲藻等）地细胞以外，染色体上都有种或种组蛋白与结合，形成核小体；而在原核生物则无.个人收集整理勿做商业用途⑤真核细胞在细胞周期中有专门地复制期（期）；原核细胞则没有，其复制常是连续进行地.⑥真核细胞地有丝分裂是原核细胞所没有地.⑦真核细胞有发达地微管系统，其鞭毛（纤毛）、中心粒、纺锤体等都与微管有关，原核生物则否.⑧真核细胞有由肌动、肌球蛋白等构成地微纤维系统，后者与胞质环流、吞噬作用等密切相关；而原核生物却没有这种系统，因而也没有胞质环流和吞噬作用.个人收集整理勿做商业用途⑨真核细胞地核糖体为型，原核生物地为型，两者在化学组成和形态结构上都有明显地区别.⑩真核细胞含有地线粒体，为双层被膜所包裹，有自己特有地基因组、核酸合成系统与蛋白质合成系统，其内膜上有与氧化磷酸化相关地电子传递链.个人收集整理勿做商业用途。
原核生物基因组和真核生物基因组比较区别
原核生物基因组和真核生物基因组的区别：1、真核生物基因组指一个物种的单倍体染色体组(1n)所含有的一整套基因。
还包括叶绿体、线粒体的基因组。
原核生物一般只有一个环状的DNA分子，其上所含有的基因为一个基因组。
2、原核生物的染色体分子量较小，基因组含有大量单一顺序（unique-sequences），DNA仅有少量的重复顺序和基因。
真核生物基因组存在大量的非编码序列。
包括：.内含子和外显子、.基因家族和假基因、重复DNA序列。
真核生物的基因组的重复顺序不但大量，而且存在复杂谱系。
3、原核生物的细胞中除了主染色体以外，还含有各种质粒和转座因子。
质粒常为双链环状DNA，可独立复制，有的既可以游离于细胞质中，也可以整合到染色体上。
转座因子一般都是整合在基因组中。
真核生物除了核染色体以外，还存在细胞器DNA，如线粒体和叶绿体的DNA，为双链环状，可自主复制。
有的真核细胞中也存在质粒，如酵母和植物。
4、原核生物的DNA位于细胞的中央，称为类核（nucleoid）。
真核生物有细胞核，DNA序列压缩为染色体存在于细胞核中。
5、真核基因组都是由DNA序列组成，原核基因组还有可能由RNA组成，如RNA病毒。
原核生物和真核生物区别（从细胞结构、基因组结构和遗传过程分析）主要差别由真核细胞构成的生物。
包括原生生物界、真菌界、植物界和动物界。
真核细胞与原核细胞的主要区别是：【从细胞结构】1.真核细胞具有由染色体、核仁、核液、双层核膜等构成的细胞核；原核细胞无核膜、核仁，故无真正的细胞核，仅有由核酸集中组成的拟核2.真核细胞有内质网、高尔基体、溶酶体、液泡等细胞器，原核细胞没有。
真核细胞有发达的微管系统，其鞭毛（纤毛）、中心粒、纺锤体等都与微管有关，原核生物则否。
3.真核细胞有由肌动、肌球蛋白等构成的微纤维系统，后者与胞质环流、吞噬作用等密切相关；而原核生物却没有这种系统，因而也没有胞质环流和吞噬作用。
真核细胞的核糖体为80S型，原核生物的为70S型，两者在化学组成和形态结构上都有明显的区别。
基因组的名词解释
基因组的名词解释1. 基因组是指一个生物体或个体所携带的所有基因的集合。
它是生物遗传信息的总和，是生物形态、生理特征和功能的基础。
基因组是由DNA分子构成的，DNA分子是基因的物质基础。
2. 基因是生物遗传信息的基本单位，是决定生物性状的遗传因子。
基因由DNA分子序列编码，决定了蛋白质的合成和功能。
基因组中的基因数量、顺序和结构不同，决定了不同生物的遗传特征和多样性。
3. 基因组的大小和复杂性因生物的种类而异。
在原核生物中，基因组相对较小且比较简单，主要由细菌和古细菌组成。
在真核生物中，基因组相对较大且比较复杂，包括动物、植物和真菌等。
4. 基因组可以分为核基因组和线粒体基因组。
核基因组在细胞核中，包含着大部分的基因信息。
线粒体基因组在线粒体中，主要编码用于细胞的能量产生的蛋白质。
5. 基因组研究的重要性不言而喻。
通过对不同生物基因组的比较和分析，我们可以揭示生物的进化关系、动态变化和适应能力等。
同时，基因组学也为人类疾病的研究和治疗提供了重要的基础。
6. 近年来，随着高通量测序技术的发展，基因组学取得了重大突破。
研究人员可以更加深入地了解基因组的组成、结构和功能。
这为解决生物学中的许多重要问题提供了新的途径和方法。
7. 总结而言，基因组是一个生物体或个体所携带的全部基因的集合。
通过研究基因组，我们可以更好地了解生物的遗传特征和多样性，揭示生物的进化关系和适应能力。
基因组研究对于人类疾病的治疗和预防也具有重要意义。
随着技术的不断发展，基因组学将在未来发展中发挥更加重要的作用。
分子生物学(2)
名词解释基因：产生一条多肽链或功能RNA所需的全部核苷酸序列。
基因组：生物有机体的单倍体细胞中的所有DNA，包括核中的染色体DNA和线粒体、叶绿体等亚细胞器的DNA。
基因组大小：是指一个基因组中所拥有的DNA含量，一般以重量计算，单位通常是皮克（10-12克），写成pg；有时也用道耳顿；或是以核苷酸碱基对的数量表示，单位为百万计，写成Mb或Mbp。
1pg等于978Mb。
C值矛盾：也称C值反常现象，C值谬误。
C值，通常是指一种生物单倍体基因组DNA的总量，以每细胞内的皮克（pg）数表示。
而C值矛盾则是C值往往与种系的进化复杂性不一致的现象，即基因组大小与遗传复杂性之间没有必然的联系，某些低等的生物C值却很大，如一些两栖动物的C值甚至比哺乳动物还大。
核型：是指染色体组在有丝分裂中期的表型, 是染色体数目、大小、形态特征的总和。
在对染色体进行测量计算的基础上, 进行分组、排队、配对, 并进行形态分析的过程叫核型分析。
CpG岛：C pG双核苷酸在人类基因组中的分布很不均一，而在基因组的某些区段，CpG保持或高于正常概率，GC含量大于50%,长度超过200bp。
卫星DNA：又称随机DNA。
因为真核细胞DNA的一部分是不被转录的异染色质成分，其碱基组成与主体DNA不同，因而可用密度梯度沉降技术如氯化铯梯度离心将它与主体DNA分离。
卫星DNA通常是高度串联重复的DNA。
基因簇：指基因家族中的各成员紧密成簇排列成大串的重复单位，定于染色体的的特殊区域。
基因簇少则可以是由重复产生的两个相邻相关基因所组成，多则可以是几百个相同基因串联排列而成。
他们属于同一个祖先的基因扩增产物。
也有一些基因家族的成员在染色体上排列并不紧密，中间还含有一些无关序列。
但总体是分布在染色体上相对集中的区域。
基因家族：在基因组进化中，一个基因通过基因重复产生了两个或更多的拷贝，这些基因即构成一个基因家族，是具有显著相似性的一组基因，编码相似的蛋白质产物。
基因组的特点
基因组的特点真核生物基因组的特点：1.基因组较大。
真核生物的基因组由多条线形的染色体构成，每条染色体有一个线形的DNA分子，每个DNA分子有多个复制起点；2.不存在操纵子结构。
真核生物的同一个基因簇的基因，不会像原核生物的操纵子结构那样，转录到同一个mRNA上；3.存在大量的重复序列。
真核生物的基因组里存在大量重复序列，通过其重复程度可将其分成高度重复序列、中度重复序列、低度重复序列和单一序列；4.有断裂基因。
大多数真核生物为蛋白质编码的基因都含有“居间序列”，即不为多肽编码，其转录产物在mRNA前体的加工过程中被切除的成分；5.真核生物基因转录产物为单顺反子；6.功能相关基因构成各种基因家族。
原核生物基因组的特点：1.基因组较小，通常只有一个环形或线形的DNA分子；2.通常只有一个DNA复制起点；3.非编码区主要是调控序列；4.存在可移动的DNA序列；5.基因密度非常高，基因组中编码区大于非编码区；6.结构基因没有内含子，多为单拷贝，结构基因无重叠现象；7.重复序列很少，重复片段为转座子；8.有编码同工酶的等基因；9.基因组的大部分序列是用来编码蛋白质的，基因之间的间隔序列很短；10.功能相关的序列常串连在一起，由共同的调控元件调控，并转录成同一mRNA分子，可指导多种蛋白质的合成，这种结构称操纵子。
病毒基因组的特点：1.不同病毒基因组大小相差较大；2.不同病毒基因组可以是不同结构的核酸；3.除逆转录病毒外，通常为单倍体基因组；4.有的病毒基因组是连续的，有的病毒基因组分节段；5.有的基因有内含子；6.病毒基因组大部分为编码序列；7.基因重叠，即同一段DNA片段能够编码两种或两种以上的蛋白质分子，这种现象在其他生物细胞中仅见于线粒体和质粒DNA。
阐述真核生物基因组结构特点
真核生物是一类拥有真正的细胞核的生物。
它们的基因组结构与原核生物不同，具有以下几个特点：1.基因组大小不一：真核生物的基因组大小不一，从数百万到数十亿个碱基对不等。
这是因为真核生物的基因组中不仅包含编码蛋白质的基因，还包含其他功能基因，如调控基因、功能未知基因等。
2.基因组有组织结构：真核生物的基因组呈现出组织结构，分布在染色体上。
染色体是由DNA 和蛋白质构成的，在细胞核内进行染色体分离和细胞分裂过程中发挥重要作用。
3.基因组中含有多种基因：真核生物的基因组中含有多种基因，包括编码蛋白质的基因、调控基因、功能未知基因等。
这些基因在基因组中的分布不均匀，有的集中在染色体的某些区域，有的分布在整个基因组的各个部分。
4.基因组中含有冗余信息：真核生物的基因组中含有大量冗余信息，即同一基因的多个副本。
这是因为真核生物的基因组经常经历染色体重组，使得同一基因的多个副本分布在染色体的不同位置，从而增加了基因组的冗余度。
冗余信息在基因组的稳定性中起着重要作用，可以在基因组遭受损伤时提供替代品。
5.基因组中含有跨基因区：真核生物的基因组中含有跨基因区，即与编码蛋白质无关的DNA 序列。
这些序列可能具有调控基因表达的功能，也可能是遗传信息的载体。
跨基因区在基因组的结构和功能中发挥着重要作用。
总的来说，真核生物的基因组结构具有复杂性和多样性，与原核生物相比具有较大的差异。
这些差异决定了真核生物的生物学特征，如多倍体、染色体分离、细胞分裂、发育等。
研究真核生物的基因组结构，不仅有助于我们了解真核生物的生物学特征，还能为我们提供重要的基础知识，帮助我们解决生物学问题。
原核生物与真核生物基因表达的区别
原核生物与真核生物基因表达的区别最佳答案原核生物的机体能在基因表达过程的任何阶段进行调控，如调控可在转录阶段、转录后加工阶段和翻译阶段进行。
转录的调控主要发生在起始阶段，这样可避免浪费能量合成不必要的转录产物。
通常不在转录延伸阶段进行调控，但可在终止阶段进行调控，终止可以防止越过终止子而进行下一个基因的转录。
RNA的初级转录产物本身是一个受调控的靶分子，转录物作为一个整体其有效性可以受到调控，例如，它的稳定性可以决定它是否保存下来用于翻译。
此外，初级转录产物转变为成熟分子的加工能力可决定最后mRNA分子的组成和功能。
在真核细胞中，还可对RNA从核到胞浆中的转运进行调控。
但是在细菌中，mRNA只要一合成，就可用于翻译。
翻译也像转录一样，在起始阶段和终止阶段进行调控。
DNA转录的起始和RNA翻译的起始路线也很相似。
真核生物基因表达的调控要比原核生物复杂得多，特别是高等生物，不仅由多细胞构成，而且具有组织和器官的分化。
细胞中由核膜将核和细胞质分开，转录和翻译并不是偶联，而是分别在核和细胞质中进行的，基因组不再是环状或线状近于裸露DNA，而是由多条染色体组成，染色体本身结构是以核小体为单位形成的多极结构，真核生物的个体还存在着复杂的个体发育和分化，因此说真核生物的基因表达调控是多层次的，从DNA到RNA到有功能蛋白质多途径进行调控的。
主要的调控途径有如下几个方面：①DNA和染色体水平上的调控：基因的拷贝数扩增或丢失和基因重排，DNA修饰，在染色体上的位置，染色体结构（包括染色质、异染色质、核小体）都可影响基因表达。
②转录水平上的调控：转录起始的控制和延伸的弱化对mRNA前体的水平都会产生影响。
③转录后RNA加工过程和运送中的调控：真核基因转录出的mRNA前体，要经过加工才能成熟为mRNA，包括切割、拼接、编辑、5`和3`末端修饰等，成熟的mRNA再运出细胞核。
④翻译水平上的调控：5`端前导序列形成茎环结构降低翻译水平或抑制蛋白结合5`端，阻止mRNA的翻译。
原核基因组和真核基因组的功能特点
原核基因组和真核基因组的功能特点
原核基因组的功能特点：
1. 原核基因组通常较小，一般只包含单一的环状染色体或线性染色体。
它们的基因组大小通常在数百万到数千万碱基对之间。
2. 原核生物的基因组通常具有高度的致密性，基因之间很少存在非编码区域。
3. 原核基因组中的基因通常是连续编码的，没有内含子（非编码区域）。
4. 原核基因组中的基因数量相对较少，一般数千个到数万个基因。
5. 原核基因组中的基因通常具有高度保守性，即它们在物种间的序列相似性较高。
真核基因组的功能特点：
1. 真核生物的基因组通常较大，可以包含多个染色体。
人类基因组就由23对染色体组成。
2. 真核基因组中的基因通常具有较大的非编码区域，这些区域可以包含调控元素、转录因子结合位点等。
3. 真核基因组中的基因通常具有内含子（非编码区域），它们需要通过剪接作用来产生功能性的mRNA分子。
4. 真核基因组中的基因数量通常比原核生物多得多，人类基因
组估计有大约2万个基因。
5. 真核基因组中的基因序列相对较为多样，存在较高的基因序列变异性。
这些功能特点反映了原核生物和真核生物的基因组在结构和功能上的差异，反映了它们在基因调控和基因表达方面的适应性差异。
真核生物基因组的特点 -回复
真核生物基因组的特点 -回复
真核生物基因组的特点有以下几个方面：
1. 基因组大小：真核生物的基因组通常比原核生物和病毒的基因组要大。
真核生物基因组的大小范围广泛，从几万个碱基对到几十亿个碱基对不等。
2. 基因密度：相比于原核生物，真核生物的基因密度较低。
真核生物的基因通常具有较多的非编码区域和间隔序列。
3. 基因副本数：真核生物的基因组中存在许多基因家族，即多个亲缘关系密切的基因。
这些基因可能会经历基因重复、基因家族扩张等过程。
4. 内含子：真核生物基因组的基因通常具有内含子，即非编码序列片段，它们在基因转录后会被剪切掉。
5. 组蛋白修饰：真核生物基因组的DNA通常被染色质蛋白修饰，以调控基因的表达。
这些修饰包括DNA甲基化、组蛋白乙酰化、甲基化等。
6. 染色体结构：真核生物的基因组通常以染色体的形式存在，染色体是DNA与蛋白质组成的复杂结构，能够保护和组织基因。
总的来说，真核生物基因组相比于原核生物基因组更为复杂。
这些特点反映了真核生物对更高级的基因调控和功能的需求。
第三章 基因组(医学分子生物学,2011.9,2011级研究生)
6. 原核生物基因组中的基因密度非常高，基因 组序列中编码区所占的比例较大（约为50% 左右），非编码区内主要是一些调控序列。 7. 结构基因是连续的，没有内含子 8. 基因组中重复序列很少。编码蛋白质的结构 基因常为单拷贝(占99.7%) ，但编码rRNA 的 基因往往是多拷贝的。 9. 具有编码同工酶的同基因 10. 不同的原核生物基因组中的GC含量变化很 大，其范围从25%~75%。因此测量基因组 的GC含量可以用来识别细菌种类。
重复序列
单拷贝序列或低重复序列：在整个基因组
中仅出现一次或少数几次，大部分为编码蛋白 质的结构基因
34
P17
反向重复序列： 两个顺序相同的拷贝在DNA
链上呈反向排列。①两个反向排列的拷贝之间隔 着一段间隔序列；②两个拷贝反向串联在一起， 中间没有间隔序列，又称为回文结构。
串联重复序列： 重复序列 编码区串联重复： 人类5种组蛋白基因密集在
27
第四节
真核生物基因组
28
一、真核生物基因组远大于原核生物基因组
真核生物基因组复杂性体现在两个方面:
具有复杂多样的结构形式
具有复杂精细的基因表达调控机制
真核生物基因组结构庞大，人类单倍 体基因组DNA约3.3109 bp ，约有3~3.5万 个基因。大肠杆菌基因组只有4.6106 bp。
真核基因组中非编码序列(non-coding sequence， NCS) 占90%以上。人类基因组中，编码序列仅占 3%左右。这是真核生物与细菌、病毒的重要区别， 在一定程度上也是生物进化的标尺。 基因的内含子、调控序列等
非编码序列
重复序列
＞90%
约占DNA 总量50%
32
编码序列：rRNA、tRNA、组蛋白、 免疫球蛋白的结构基因
原核生物和真核生物 基因组的差别
核小体
真核生物存在以核小体为单位的染色质结 构,染色质的基本结构是核小体。 核小体是双螺旋DNA以左手螺旋绕在4对组 蛋白H2A，H2B, H3, H4所组成的八聚体核 心外1.75周,形成的结构。并与组蛋白H1构 成的连接区相连起来形成串珠样结构。
转录和翻译的位置不同
• 原核生物无细胞核，故转录和翻译位置无 明显区别； • 真核生物转录在细胞核中而翻译在细胞质 中；
原核生物的基因表达调控
• 原核生物不同于真核生物的基因结构,存在 转录单元,即操纵子·原核生物的转录受操纵 子控制,任何开启和关闭操纵子的因素都会 影响基因的转录,从而控制基因的表达。
操纵子
• 定义：基因表达的一个协调单位，包括在功能上 相关的几个结构基因和由启动子和操纵基因组成 的控制部位。 • 原核生物基因组中,功能相关的基因常丛集在基因 组的一个或几个特定部位,形成一个功能单位或转 录单元,其活性受到同步调控,它们可被转录为多个 mRNA分子,叫多顺反子。操纵子是最具典型的模 式, • 如大肠杆菌中含2584个已知和推知的操纵子。
• 基因组小,结构简单,DNA一般只有单一复制起点. 基因组中含有数百个至数千个基因,基因组内核苷 酸大多数序列用于编码多肽以及tRNA,rRNA等,仅 少量的非编码核苷酸序列构成调控元件,如启动子。 基因的编码序列通常是连续的,中间无非编码成分。 • 如大肠杆菌基因组共有4639221个bp,全序列中 87·8%编码蛋白质,0·8%编码稳定性RNA,0.7%是 没有功能的重复序列,其余11%为调节序列或具有 其它的功能·
真核生物DNA结构特点
• 都是双链双螺旋结构,核苷酸分子多数为线 状。含有与原核生物不同的染色体外遗传 因子。 • 如细胞器基因,线粒体DNA, 叶绿体DNA
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2.1 在原核生物基因组中，基因是如何组织的 在原核生物基因组中，
• 原核生物基因组具有 紧密的基因编排，基因间几 原核生物基因组具有紧密的基因编排， 紧密的基因编排 乎没有间隔，因此利用ORF扫描来定位基因相对 乎没有间隔，因此利用 扫描来定位基因相对 容易。 容易。 • 在已测序的大肠杆菌的基因组中也存在非编码 DNA，但只占 ，但只占11%，以小片段的形式分布于整个 ， 小片段的形式分布于整个 基因组，基因组几乎不存在其它被浪费的空间。 基因组，基因组几乎不存在其它被浪费的空间。
1. 原核生物基因组的物理特征
1.1 原核生物的染色体
A. 有关原核生物基因组的传统观点 • 在典型的原核生物中 ， 基因组包含于单一的环状 在典型的原核生物中， DNA分子中，这个分子位于拟核中。 分子中， 拟核中 分子中 这个分子位于拟核 • 原核生物细胞具有原始的核，没有核膜 ，更没有核 原核生物细胞具有原始的核， 没有核膜， 细胞具有原始的核 结构简单， 仁 ，结构简单 ，为了与真核细胞中典型的细胞核有 所别，称为拟核 所区别，称为拟核 (nucleoid)。 。
1.1 原核生物的染色体
A. 有关原核生物基因组的传统观点 • 和真核生物基因组一样 ， 原核生物基因组也必须 和真核生物基因组一样， 压缩到一个相对微小的体积，也需要在DNA结合 压缩到一个相对微小的体积 ， 也需要在 结合 蛋白的帮助下， 以一定的有序形式包装 起来（ 包装起来 蛋白的帮助下 ， 以一定的有序形式 包装 起来 （ 大 肠杆菌环状染色体总长1.6 mm，而大肠杆菌细胞 肠杆菌环状染色体总长 ， 只有1x2 µm）。 只有 ） • 目前已知的有关拟核中 目前已知的有关拟核中DNA组织排布情况大多来 组织排布情况大多来 自于对大肠杆菌的研究。 在大肠杆菌基因组中， 自于对大肠杆菌的研究 。 在大肠杆菌基因组中 ， 环状DNA分子是以超螺旋形式存在于细胞中的。 分子是以超螺旋形式存在于细胞中的。 环状 分子是以超螺旋形式存在于细胞中的
Chapter 6 Genomes of Prokaryotes and Eukaryotic Organelles
内 容
1. 原核生物基因组的物理特征 2. 原核生物基因组的遗传学特征 3. 真核生物细胞器基因组
• 原核生物指细胞缺少广泛的内部间隔区的生物。 原核生物指细胞缺少广泛的内部间隔区的生物。 指细胞缺少广泛的内部间隔区的生物 • 根据其遗传和生化特征可分为两组： 根据其遗传和生化特征可分为两组： • (1)细菌：包括了常见的绝大多数原核生物。如革兰 细菌：包括了常见的绝大多数原核生物。 细菌 氏阴性菌（如大肠杆菌） 革兰氏阳性菌（ 氏阴性菌（如大肠杆菌）、革兰氏阳性菌（如枯草 芽孢杆菌） 藻青菌（如鱼腥藻） 芽孢杆菌）、藻青菌（如鱼腥藻）等。 • (2)古生菌：研究较少，主要见于一些极端环境，如 古生菌：研究较少，主要见于一些极端环境， 古生菌 温泉、盐水池和缺氧的湖底。 温泉、盐水池和缺氧的湖底。
大肠杆菌拟核的结构模型
大肠杆菌DNA附着在一个蛋白质核心上，形成40-50个超螺旋的放射 附着在一个蛋白质核心上 形成 个超螺旋的放射 大肠杆菌 附着在一个蛋白质核心 个超螺旋的 伸向细胞中，每个环含有大约100kb的超螺旋 的超螺旋DNA。图中 有一个 环伸向细胞中 ， 每个环含有大约 的超螺旋 。 图中有一个 螺旋呈环形，说明这段DNA存在一个断口，导致超螺旋的丧失。 螺旋呈环形，说明这段 存在一个断口，导致超螺旋的丧失。 存在一个断口
乳糖操纵子
52bp 64bp
乳糖通透酶 乳糖通透酶
将乳糖转到细胞内
β-半乳糖苷酶 半乳糖苷酶
乙酰基转移酶 乙酰基
将乳糖分解成半乳糖和葡萄糖
色氨酸操纵子 基因排列更加紧密
有一个核苷酸重叠
分支酸
色氨酸
• 在一些古生菌如 甲烷球菌和超嗜热菌 中也存在操纵 在一些古生菌如甲烷球菌和 超嗜热菌中也存在操纵 甲烷球菌 子 ， 但操纵子中的基因却几乎没有生理生化功能上 的联系。 的联系。
• 大多数 多细胞动物的 线 大多数多细胞动物的 多细胞动物 基因组较小， 粒体基因组较小 粒体 基因组较小 ， 结构 紧密， 紧密 ， 基因间几乎没有 间隔， 间隔 ， 如人类线粒体基 因组。 因组。
呼吸复合物基因
人类线粒体基因组
• 一些低等真核 生物(如酿酒酵 生物 如酿酒酵 母 )和开花植物 和开花植物 的线粒体基因 组较大且较疏 松，大量基因 具有内含子 内含子。 具有内含子。
不同原核生物的基因组大小与基因数
细菌
8x
8.8x
古生菌
大肠杆菌K12和生殖道支原体的部分基因目录 和生殖道支原体的部分基因目录 大肠杆菌
一种专性寄生菌 生殖道支原体 氨基酸生物合成 辅助因子生物合成 能量代谢
从环境中摄取分子 p237
3. 真核生物细胞器基因组
• 20世纪 年代有人提出真核生物中一些基因可能 世纪50年代有人提出真核生物中一些基因可能 世纪 位于核外，并称之为染色体外基因 染色体外基因。 位于核外，并称之为染色体外基因。 • 20世纪 年代早期， 人们公认了独立于核基因组 世纪60年代早期 世纪 年代早期， 外的线粒体 叶绿体基因组的存在 线粒体和 基因组的存在， 外的线粒体 和叶绿体 基因组的存在 ，而且它们的 特征与真核生物核基因组不同。 特征与真核生物核基因组不同。
• 已测序的原核生物基因组大小的范围是： 491kb~9.1Mb，但大多数都不超过 ，但大多数都不超过5Mb。 。 • 大多数原核生物基因组都按照类似于大肠杆菌的 方式紧密排布，因此基因组大小和基因数目是成 方式紧密排布， 因此基因组大小和基因数目是成 比例的 平均每1Mb含有约 个基因。 含有约950个基因 个基因。 比例的，平均每 含有约
呼吸复合物基因
酿酒酵母线粒体基因组
线粒体和叶绿体基因组大小
线粒体基因组
叶绿体基因组
水稻叶绿体基因组 • 许多基因含有 内含子。 内含子。 • 不连续基因中 含有几个编码 tRNA的基因 ， 的基因， 的基因 这是虽然tRNA 这是虽然 大小都相似， 基因长 但 tRNA基因 长 基因 度却不同的原 因。
1.1 原核生物的染色体
B. 一些细菌含有线性或多个分离的基因组 • 虽然绝大多数细菌和古生菌染色体是单个环状的 DNA分子 ， 但人们发现了越来越多的 线性基因组 。 分子， 线性基因组。 分子 但人们发现了越来越多的线性基因组 如在链球菌 根癌农杆菌中都有发现 链球菌和 中都有发现。 如在链球菌和根癌农杆菌中都有发现。 • 与大肠杆菌更大程度上不同的是，在一些原核生物中 与大肠杆菌更大程度上不同的是， 存在多个分离的基因组 多个分离的基因组， 存在多个分离的基因组，即基因组被分成两个或两个 以上的DNA分子（主染色体部分和质粒部分）。 分子（ 以上的 分子 主染色体部分和质粒部分） • 质粒是一小段DNA， 常以环状 形式与主染色体共存 质粒是一小段 ， 常以 环状形式与主染色体共存 环状 在细菌中。 在细菌中。
• 一些质粒可以整合 到宿主基因组中， 到宿主基因组中， 一些质粒则永远是 独立的。 独立的。 • 质粒一般不包含在 基因组概念中。 基因组概念中。 • 质粒所含的基因通常在宿主染色体中不存在，这些基 质粒所含的基因通常在宿主染色体中不存在， 通常在宿主染色体中不存在 因对细菌来说是非必需 非必需的 因对细菌来说是非必需的，但它们可以帮助细菌在外 界环境不适宜的条件下存活。如编码抗生素抗性。 界环境不适宜的条件下存活。如编码抗生素抗性。 • 许多质粒能从一个细胞转到另一个细胞，所以可以用 许多质粒能从一个细胞转到另一个细胞， 克隆载体。 作克隆载体。
大肠杆菌K12基因组 基因组 大肠杆菌
外环基因按顺时针 方向转录； 方向转录；内环基 因按逆时针方向转 录。
2.1 在原核生物基因组中，基因是如何组织的 在原核生物基因组中，
A. 大肠杆菌基因组中的基因排布 • 以一个典型的 以一个典型的50kb片段为例来分析大肠杆菌基因组 片段为例来分析大肠杆菌基因组 中的基因排布特征 基因排布特征： 中的基因排布特征： • (1)单位长度片段内基因较多，基因间间隔较少（43 单位长度片段内基因较多，基因间间隔较少（ 单位长度片段内基因较多 个基因，占片段总长度的85.9%）。 个基因，占片段总长度的 ） • (2)基因中没有内含子。 基因中没有内含子。 基因中没有内含子 • (3)重复序列比较少见。 重复序列比较少见。 重复序列比较少见
大肠杆菌基因组中的一段 50kb的片段 的片段
插入序列（ ）：是一种可移动元件， ）：是一种可移动元件 插入序列（IS）：是一种可移动元件，它不仅能在某一生物体 的基因组中移动，还能从一个生物体转到另一个生物体。 的基因组中移动，还能从一个生物体转到另一个生物体。
2.1 在原核生物基因组中，基因是如何组织的 在原核生物基因组中，
典型质粒的特征和功能
抗性 繁殖 杀伤性 降解 毒性
抗生素抗性 细菌间结合和DNA转移 转移 细菌间结合和 合成毒素， 合成毒素，杀死其他细菌 代谢罕见分子的酶 致病性
原核生物基因组结构举例
大肠杆菌 霍乱弧菌
耐辐射奇球菌
p232
原核生物基因组结构举例
布氏疏螺旋体
2. 原核生物基因组的遗传学特征
3. 真核生物细胞器基因组
3.3 细胞器基因组的遗传组成
• 细胞器基因组比细胞核基因组小得多， 其所含的基因 细胞器基因组比细胞核基因组小得多， 数目也很有限。 数目也很有限。 • 线粒体基因组的基因数目为5~92个，表现出很大的可 线粒体基因组的 基因数目为 个 变性。 变性。 • 所有线粒体基因组都含有 所有线粒体基因组都含有rRNA基因和一部分编码 呼 基因和一部分编码呼 基因和一部分编码 吸链组分蛋白的基因 的基因。 吸链组分蛋白的基因。 • 大多数叶绿体基因组含有大约 大多数叶绿体基因组含有大约 个基因， 叶绿体基因组含有大约200个基因，编码 个基因 编码rRNA 、tRNA、核糖体蛋白以及参与光合作用的蛋白质。 、核糖体蛋白以及参与光合作用的蛋白质。