【生物】第三章 有机体染色体和基因
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低等真核生物中与形态学复杂程度相关，但高等真核生物 中变化很大 DNA content of the haploid genome is related to the morphological complexity of lower eukaryotes, but varies extensively among the higher eukaryotes.
☻ E.coli的基因结构的特点 a、功能相关的几个结构基因以操纵元（operon）的形式存在
其中包括共同的调节基因、启动子（promoter）、操作子 （operator）,在基因转录时协同动作
RegulatoryGene
Operon
i
po
z
y
a
DNA
β -Galactosidase
Permease
真核生物（ Eukaryotes ） ☆ 原核生物（ Prokaryotes ） 遗传物质－－类核或拟核 习惯上也称为染色体
类核或拟核
☆ 真核生物（ Eukaryotes ）
遗传物质集中存 在于核膜包围的 细胞核中,并与 特殊的蛋白质结 合为核蛋白－－ 染色体
☆ 超分子的亚细胞生命形式 繁殖必须在寄主体内进行，因而遗传机制与寄主密切相关
如：病毒（virus 寄主为动、植物） 使用真核生物的遗传法则 噬菌体(phage 细菌病毒) 适应了原核生物的遗传策略
真核细胞和原核细胞的区别：
核膜 核仁 染色质 细胞壁 细胞器
原核细胞
无核膜，故无成形的 细胞核 无
只有裸露的DNA，无 染色质
由粘多糖构成 没有内质网、高尔基 体、线粒体、叶绿体
真核细胞
2、大肠杆菌的遗传物质 （1） 染色体DNA
对数生长期的E.coli （2～4个类核）－－丰富的基因组 DNA ◙ 类核中，染色体DNA成分占80％，其余为RNA和蛋白质
◙ 4.6 x 106bp的基因组DNA 与多种DNA结合蛋白质组装成 E.coli的染色体
◙ 基因组DNA为双链环状，总长度为1100～1400μm，1400 个基因都已定位
m-RNA Protein Transacetylase
b、包括功能相关的RNA基因也串联在一起(rrn 操纵元)， 如：16S rRNA、23S rRNA、5S rRNA基因转录在同一个 转录产物中
c、蛋白质基因通常以单拷贝的形式存在
d、RNA基因多拷贝 大多数的E.coli菌株都含 有七个rrn （其中六个分布在 E.coliDNA的双向复制 起点附近）
1、大肠杆菌在实际工作中 的重要性
经常被当作是所有生物的 原型（archetype）
a、在实验室中容易操作
b、生长迅速，要求营养物质简单，能进行很多生理生化过程 c、其有性生殖的存在使得遗传学的研究成为可能(遗传杂
交、遗传性状 存在性状 ） d、能够供应细菌病毒的生长，使病毒的本性即病毒扩增的
深Leabharlann Baidu研究成为可能
之二： 与预期的编码蛋白质的基因的数量相比，基因组的 DNA含量过多
例：人类与E.coli编码基因数目的比较研究 E.coli. 4 X 106bp DAN 约编码3000种基因 人类29 X 108 bp 的DNA 是大肠杆菌的700多倍 有上百万个基因？？？
此外：根据不同细胞中的 mRNA数目来估算表达基因的方法， 哺乳动物的每种表型的细胞表达的基因约为1 X 104个
46(23) 20(10)
☆ C值（C-value）：在真核生物中，每种生物的单倍体 基因组的DNA总量总是恒定的，称为C-值【Cvalue is the quantity of DNA in the genome (per haploid set of chromosomes).】
C是每种生物的一个特征，不同生物之间差别很大
阴影部分为一个门内C-值的范围
植物
动物
真菌 等 细菌
☆ C值矛盾（C-value paradox C-悖理）：形态学的复杂 程度与C-值的不一致称为C－矛盾
主要有以下几方面的体现
之一：物种之间－－形态学的复杂性和C－值的复杂性不成正相关 a、生物进化程度与C－值的矛盾 两栖类与哺乳类之间 b、亲缘关系相近的生物C-值相差较大 例1：两栖类的C-值范围 例2：一种普通果蝇的基因组为1.4 X108，而一种普 通家蝇的为8.6 X 108
◘ 持家基因（housekeeping gene）：有些基因是在所有的 细胞类型中都表达的，即这些基因的功能为所有细 胞所必须（或称组成型基因 constitutive gene）
◘ 奢侈基因（luxury gene）:仅在某种特定类型的细胞中表 达的基因
※ 这样整个哺乳动物的基因数目要多于每种细胞的表达数， 估计应该有1 X 105个（不同书上有一定偏差） 约为大肠杆菌的30倍，那么90％以上的DNA功能和在？？
（2） 质粒DNA （plasmid DNA） 细菌中另一类遗传物质
环状DNA，存在于染色 体之外，能自我复制
质粒也携带许多基因， 如：抗生素抗性基因
有核膜 有
有染色质 由纤维素构成
细胞器较多
二、相关概念
☆ 基因组（genome）：是指细胞或生物体的全套遗传物 质，即生物体维持配子或配子体正常功能的全套染色体 所含的全部基因（DNA）。
比如人基因组的全长为大约3 X 109对碱基，编码 3-4万个 蛋白分子
细菌或噬菌体、病毒－ －－单个染色体中所含 的全部基因（DNA）
果蝇基因组 的基因 （Genes in Drosophila genome）
第二节 原核生物染色体和基因
一、大肠杆菌（Escherichia coli E.coli ）
1885 Theodor Escherich (德国) 原命名为 Bacterium coli 将其属名改为 Escherichia 是为了纪念发现者
第三章 有机体、 染色体和基因
(3、12)
• 第一节 生命有机体 • 第二节 原核生物染色体和基因 • 第三节 真核生物的染色体 • 第四节 真核生物的基因
第一节 生命有机体
一、生命有机体的划分
按照细胞的结构和遗传物质在细胞内的分布，生命有机体可 大致划分为： 原核生物（ Prokaryotes ）
☻ E.coli的基因结构的特点 a、功能相关的几个结构基因以操纵元（operon）的形式存在
其中包括共同的调节基因、启动子（promoter）、操作子 （operator）,在基因转录时协同动作
RegulatoryGene
Operon
i
po
z
y
a
DNA
β -Galactosidase
Permease
真核生物（ Eukaryotes ） ☆ 原核生物（ Prokaryotes ） 遗传物质－－类核或拟核 习惯上也称为染色体
类核或拟核
☆ 真核生物（ Eukaryotes ）
遗传物质集中存 在于核膜包围的 细胞核中,并与 特殊的蛋白质结 合为核蛋白－－ 染色体
☆ 超分子的亚细胞生命形式 繁殖必须在寄主体内进行，因而遗传机制与寄主密切相关
如：病毒（virus 寄主为动、植物） 使用真核生物的遗传法则 噬菌体(phage 细菌病毒) 适应了原核生物的遗传策略
真核细胞和原核细胞的区别：
核膜 核仁 染色质 细胞壁 细胞器
原核细胞
无核膜，故无成形的 细胞核 无
只有裸露的DNA，无 染色质
由粘多糖构成 没有内质网、高尔基 体、线粒体、叶绿体
真核细胞
2、大肠杆菌的遗传物质 （1） 染色体DNA
对数生长期的E.coli （2～4个类核）－－丰富的基因组 DNA ◙ 类核中，染色体DNA成分占80％，其余为RNA和蛋白质
◙ 4.6 x 106bp的基因组DNA 与多种DNA结合蛋白质组装成 E.coli的染色体
◙ 基因组DNA为双链环状，总长度为1100～1400μm，1400 个基因都已定位
m-RNA Protein Transacetylase
b、包括功能相关的RNA基因也串联在一起(rrn 操纵元)， 如：16S rRNA、23S rRNA、5S rRNA基因转录在同一个 转录产物中
c、蛋白质基因通常以单拷贝的形式存在
d、RNA基因多拷贝 大多数的E.coli菌株都含 有七个rrn （其中六个分布在 E.coliDNA的双向复制 起点附近）
1、大肠杆菌在实际工作中 的重要性
经常被当作是所有生物的 原型（archetype）
a、在实验室中容易操作
b、生长迅速，要求营养物质简单，能进行很多生理生化过程 c、其有性生殖的存在使得遗传学的研究成为可能(遗传杂
交、遗传性状 存在性状 ） d、能够供应细菌病毒的生长，使病毒的本性即病毒扩增的
深Leabharlann Baidu研究成为可能
之二： 与预期的编码蛋白质的基因的数量相比，基因组的 DNA含量过多
例：人类与E.coli编码基因数目的比较研究 E.coli. 4 X 106bp DAN 约编码3000种基因 人类29 X 108 bp 的DNA 是大肠杆菌的700多倍 有上百万个基因？？？
此外：根据不同细胞中的 mRNA数目来估算表达基因的方法， 哺乳动物的每种表型的细胞表达的基因约为1 X 104个
46(23) 20(10)
☆ C值（C-value）：在真核生物中，每种生物的单倍体 基因组的DNA总量总是恒定的，称为C-值【Cvalue is the quantity of DNA in the genome (per haploid set of chromosomes).】
C是每种生物的一个特征，不同生物之间差别很大
阴影部分为一个门内C-值的范围
植物
动物
真菌 等 细菌
☆ C值矛盾（C-value paradox C-悖理）：形态学的复杂 程度与C-值的不一致称为C－矛盾
主要有以下几方面的体现
之一：物种之间－－形态学的复杂性和C－值的复杂性不成正相关 a、生物进化程度与C－值的矛盾 两栖类与哺乳类之间 b、亲缘关系相近的生物C-值相差较大 例1：两栖类的C-值范围 例2：一种普通果蝇的基因组为1.4 X108，而一种普 通家蝇的为8.6 X 108
◘ 持家基因（housekeeping gene）：有些基因是在所有的 细胞类型中都表达的，即这些基因的功能为所有细 胞所必须（或称组成型基因 constitutive gene）
◘ 奢侈基因（luxury gene）:仅在某种特定类型的细胞中表 达的基因
※ 这样整个哺乳动物的基因数目要多于每种细胞的表达数， 估计应该有1 X 105个（不同书上有一定偏差） 约为大肠杆菌的30倍，那么90％以上的DNA功能和在？？
（2） 质粒DNA （plasmid DNA） 细菌中另一类遗传物质
环状DNA，存在于染色 体之外，能自我复制
质粒也携带许多基因， 如：抗生素抗性基因
有核膜 有
有染色质 由纤维素构成
细胞器较多
二、相关概念
☆ 基因组（genome）：是指细胞或生物体的全套遗传物 质，即生物体维持配子或配子体正常功能的全套染色体 所含的全部基因（DNA）。
比如人基因组的全长为大约3 X 109对碱基，编码 3-4万个 蛋白分子
细菌或噬菌体、病毒－ －－单个染色体中所含 的全部基因（DNA）
果蝇基因组 的基因 （Genes in Drosophila genome）
第二节 原核生物染色体和基因
一、大肠杆菌（Escherichia coli E.coli ）
1885 Theodor Escherich (德国) 原命名为 Bacterium coli 将其属名改为 Escherichia 是为了纪念发现者
第三章 有机体、 染色体和基因
(3、12)
• 第一节 生命有机体 • 第二节 原核生物染色体和基因 • 第三节 真核生物的染色体 • 第四节 真核生物的基因
第一节 生命有机体
一、生命有机体的划分
按照细胞的结构和遗传物质在细胞内的分布，生命有机体可 大致划分为： 原核生物（ Prokaryotes ）