病毒、真核和原核生物的基因组结构特点
病毒、真核和原核生物的基因组结构特点
病毒、真核和原核生物的基因组结构特点病毒基因组结构特点：1.病毒基因组所含核酸类型不同2.不同病毒基因组大小相差较大3.病毒基因组可以是连续的也可以是不连续的4.病毒基因组的编码序列大5.基因可以是连续的也可以是间断的6.病毒基因组都是单倍体和单拷贝7.基因重叠8.病毒基因组功能单位或转录单位9.病毒基因组含有不规则结构基因（1）几个结构基因的编码区无间隔（2）结构基因本身没有翻译起始序列（3） mRNA没有 5’端的帽结构原核生物基因组结构特点：1.细菌等原核生物的基因组是一条双链闭环的DN A分子2.具有操纵子结构3.原核基因组中只有1个复制起点4.结构基因无重叠现象5.基因序列是连续的，无内含子，因此转录后不需要剪切6.编码区在基因组中所占的比例远远大于真核基因组，但又远远小于病毒基因组。
非编码区主要是一些调控序列7.基因组中重复序列很少8.具有编码同工酶的基因9.细菌基因组中存在着可移动的DNA序列，包括插入序列和转座子10.在DNA分子中具有多种功能的识别区域，如复制起始区、复制终止区、转录启动区和终止区等。
这些区域往往具有特殊的序列，并且含有反向重复序列真核生物基因组结构特点：1）真核基因组远远大于原核生物的基因组。
2）真核基因具有许多复制起点，每个复制子大小不一。
每一种真核生物都有一定的染色体数目，除了配子为单倍体外，体细胞一般为双倍体，即含两份同源的基因组。
3）真核基因都出一个结构基因与相关的调控区组成，转录产物的单顺反子，即一分子mR NA只能翻译成一种蛋白质。
4）真核生物基因组中含有大量重复顺序。
5）真核生物基因组内非编码的顺序（NCS）占90%以上。
编码序列占5%。
6）真核基因产断列基因，即编码序列被非编码序列分隔开来，基因与基因内非编码序列为间隔DN A，基因内非编码序列为内含子，被内含子隔开的编码序列则为外显子。
分子生物学课后题
以RNA为模板，以dNTP为原料，在逆转录酶（RDDP）的催化下合成DNA的过程。
选择性转录
指细胞在不同的生长发育阶段，根据生存条件和代谢需要转录不同的基因。
不对称转录
指在一段DNA中只转录模板链，不转录编码链。
启动子
RNA聚合酶识别、结合和启动转录的一段DNA序列，位于转录区上游，其中有两段序列具有高度的保守性和一致性，分别为sextama框和pribnow框。
1、是存在富含G-C的回文序列，可以形成茎环结构；
2、茎环结构之后有一串连续的U。
㈡依赖ρ因子的终止子
ρ因子是一种Pr，可以与RNA结合，具有ATP酶和ATP依赖性解旋酶活性。
原核生物与真核生物转录的不同
真核生物
原核生物
起始
需要转录因子和RNA聚合酶Ⅱ协助
RNA聚合酶结合到DNA模板上，启动RNA的合成。
终止子
位于转录区下游的一段DNA序列，最后才被转录，编码RNA的3′端，包括不依赖ρ因子的终止子茎环结构和依赖ρ因子的终止子。
转录因子
一群能与基因5`端上游特定序列专一性结合，从而保证目的基因以特定的强度在特定的时间与空间表达的蛋白质分子。
密码子
mRNA分子上每三个相邻的三个核苷酸组成的三联体,共64个
真核生物：
1. DNA是线性分子，其末端序列构成端粒。
2.有多个复制起点。
3.真核生物有完整的细胞核、染色体结构。
4.每一种真核生物的染色体数目都是一定的，体细胞一般是二倍体。
5.基因组序列的90%以上是非编码序列。
6.含大量重复序列。
7.是断裂基因。
8.转录产物是单顺反子mRNA。
9.真核生物基因组中存在各种基因家族。
原核生物基因组和真核生物基因组比较区别 (1)
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。
基因组结构
• 低等真核生物和开花植物的线粒体基因组较大且较松散，
大量基因具有内含子；
• 叶绿体基因组大小变化较小，且大多数具有相似的结构
37
人类线粒体基因组：人类 线粒体基因组小而紧密， 极少有浪费的空间，主要 为编码呼吸复合物基因、 编码rRNA和tRNA基因。
38
酵母线粒体基因组中基因之间有较大的空间，有的基因有内含子。 39
恶性疟原虫 莱茵衣藻 小鼠 人
高令细指海葵 黑腹果蝇 皱波角叉菜 构巢曲霉菌 异养鞭毛虫 酿酒酵母 牛肝菌 羽衣甘蓝 拟南芥 玉米 甜瓜
豌豆 地钱 水稻 烟草 莱茵衣藻
线粒体和叶绿体基因组大小
40
细胞器基因组的遗传组成
恶性疟原虫 莱茵衣藻
人
酿酒酵母 拟南芥 异养鞭毛虫
41
• 线粒体基因组中基因数目表现出很大的可变性；
真核生物基因组大小
13
不同真核生物基因组大小和基因数目
• C值悖论——
• C值：单倍体基因组中DNA的总量； • C值悖论：一个有机体的C值与它的编码能力缺乏相关性称
为 C值悖论；
14
人类、酵母、果蝇和玉米的基因组比较
15
• 相比于人类基因组，酵母基因组的特点：
• 酵母基因组中不连续的基因数目相对较少。
拟南芥染色体上的基因密度
8
• 人类基因组12号染色体上一个50 kb片段
9
• 4个基因。
这4个基因都是不连续的，所包含内含子的数目从SYB1的2个到PKP2的8
个不等。
• 88个全基因组范围重复序列。
(genome-wide repeat)
基因组中主要存在4种类型的基因组范围重复序列: 长散布核元件 (long interspersed nuclear element, LINE); 短散布核元件 (short interspersed nuclear element, LINE); 长末端重复元件 (long terminal repeat, LTR element); DNA转座子 (DNA transposon)
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。
图示并比较原核生物与真核生物的基因结构特点的异同
2.图示并比较原核生物与真核生物的基因结构特点的异同。
（1）原核生物基因结构：
真核生物基因结构：
（2）原核生物与真核生物基因结构不同点：
a.原核生物基因编码区是连续的，不断面的。
真核生物
基因编码区是间隔的，不连续的，断面的。
b.原核生物基因编码区不含外显子与内含子，而真核生
物基因编码区则有外显子与内含子。
c.原核生物基因结构较为简单，真核生物基因结构较复
杂且真核生物基因为断裂基因。
d.原核生物基因只有一个复制起点，真核基因为多复制
起点
e.原核生物基因结构含有操纵子，而真核基因一般没有
操纵子
f.原核生物基因为单拷贝基因，而真核基因为多拷贝的。
g.原核生物基因结构一般为环状，而真核基因为链状。
原核生物与真核生物基因结构相同点：
a.均含有编码区和非编码区。
b.均含有转录起点和终点。
c.在非编码区都含有调控遗传信息表达的核苷酸序列，在编码区上游都含有与RNA聚合酶结合的启动子位点。
病毒、真核和原核生物的基因组结构特点
病毒、真核和原核生物的基因组结构特点病毒基因组结构特点：1.病毒基因组所含核酸类型不同2.不同病毒基因组大小相差较大3.病毒基因组可以是连续的也可以是不连续的4.病毒基因组的编码序列大5.基因可以是连续的也可以是间断的6.病毒基因组都是单倍体和单拷贝7.基因重叠8.病毒基因组功能单位或转录单位9.病毒基因组含有不规则结构基因（1）几个结构基因的编码区无间隔（2）结构基因本身没有翻译起始序列（3）mRNA没有5’端的帽结构原核生物基因组结构特点：1.细菌等原核生物的基因组是一条双链闭环的DNA分子2.具有操纵子结构3.原核基因组中只有1个复制起点4.结构基因无重叠现象5.基因序列是连续的，无内含子，因此转录后不需要剪切6.编码区在基因组中所占的比例远远大于真核基因组，但又远远小于病毒基因组。
非编码区主要是一些调控序列7.基因组中重复序列很少8.具有编码同工酶的基因9.细菌基因组中存在着可移动的DNA序列，包括插入序列和转座子10.在DNA分子中具有多种功能的识别区域，如复制起始区、复制终止区、转录启动区和终止区等。
这些区域往往具有特殊的序列，并且含有反向重复序列真核生物基因组结构特点：1）真核基因组远远大于原核生物的基因组。
2）真核基因具有许多复制起点，每个复制子大小不一。
每一种真核生物都有一定的染色体数目，除了配子为单倍体外，体细胞一般为双倍体，即含两份同源的基因组。
3）真核基因都出一个结构基因与相关的调控区组成，转录产物的单顺反子，即一分子mRNA只能翻译成一种蛋白质。
4）真核生物基因组中含有大量重复顺序。
5）真核生物基因组内非编码的顺序（NCS）占90%以上。
编码序列占5%。
6）真核基因产断列基因，即编码序列被非编码序列分隔开来，基因与基因内非编码序列为间隔DNA，基因内非编码序列为内含子，被内含子隔开的编码序列则为外显子。
7）真核生物基因组功能相关的基因构成各种基因家族，它们可串联在一起，亦可相距很远，但即使串联在一起成族的基因也是分别转录的。
原核生物与真核生物的遗传物质与基因组织结构的差异
原核生物与真核生物的遗传物质与基因组织结构的差异按照细胞的结构和遗传物质在细胞内的分布可将生命有机体划分为原核生物和真核生物两大类。
噬菌体和病毒既不是原核生物也不是真核生物它们是一种超分子的亚细胞生命形式它们的遗传物质是DNA或RNA。
特征原核生物真核生物核膜无有不同染色体数目11核小体结构无有核仁无有遗传交换质粒介导单向配子融合DNA是原核生物染色体的主要组成成分含量占染色体的80以上其余为RNA和蛋白质。
原核生物的遗传物质一般为环状DNADNA存在于细胞内相对集中的区域一般称为拟核nucleoid但并无核膜包裹。
拟核当中的DNA只以裸露的核酸分子存在虽与少量蛋白质结合但不形成染色体结构。
当然它还有一些位于拟核之外的遗传物质——质粒和转座因子。
真核生物中也含有转座因子原核生物一般只有一条染色体即一个核酸分子DNA或RNA而且染色体DNA大多数以双链、共价闭和、环状的形式存在。
多少年来一直以为原核生物的单一环状染色体是区别于真核生物中的多条线状染色体的最好标志。
然而越来越多的研究证明除单一环状的染色体外有些细菌具有多条环状染色体还有些细菌具有线状染色体。
如根癌土壤杆菌含有2条染色体其中一条是长度为3.0Mb的环状染色体另一条是长度为2.1Mb的线状染色体原核细胞中含有一些DNA结合蛋白它们与DNA结合后帮助DNA进行高度折叠。
这些参与DNA折叠的蛋白质称为类组蛋白histone-like protein。
除类蛋白外DNA还与其他蛋白质相结合如与复制、转录和加工有关的蛋白质结合在一起这样其环状染色体DNA以紧密缠绕的、致密的、不规则小体形式存在该小体即是拟核。
真核生物基因组与原核生物基因组有很大的差异真核生物基因的结构、基因表达的过程、表达调控等方面都远比原核生物复杂。
真核生物和原核生物的最大差异之一是遗传物质的分布和存在状态。
原核细胞的遗传物质是以裸露DNA或RNA的形式位于拟核之中而真核细胞的遗传物质是以与组蛋白和非组蛋白相结合缠绕成多条染色体的形式集中于细胞核中。
原核生物基因组的特点
一、原核生物基因组结构的特征:1、原核生物的染色体是由一个核酸分子（DNA或RNA）组成的，DNA（RNA）呈环状或线性，而且它的染色体分子量较小。
2、功能相关的基因大多以操纵子形式出现。
如大肠杆菌的乳糖操纵子等。
操纵子是细菌的基因表达和调控的一个完整单位，包括结构基因、调控基因和被调控基因产物所识别的DNA 调控原件（启动子等）。
3、蛋白质基因通常以单拷贝的形式存在。
一般而言，为蛋白编码的核苷酸顺序是连续的，中间不被非编码顺序所打断。
4、基因组较小，只含有一个染色体，呈环状，只有一个复制起点，一个基因组就是一个复制子。
6、重复序列和不编码序列很少。
越简单的生物，其基因数目越接近用DNA 分子量所估计的基因数。
如MS 2 和λ噬菌体，它们每一个基因的平均碱基对数目大约是1300 。
如果扣除基因中的不编码功能区，如附着点attP ，复制起点、黏着末端、启动区、操纵基因等，几乎就没有不编码的序列了。
这点与真核生物明显不同，据估算，真核生物不编码序列可占基因组的90 ％以上。
这些不编码序列，其中大部分是重复序列。
在原核生物中只有嗜盐细菌、甲烷细菌和一些嗜热细菌、有柄细菌的基因组中有较多的重复序列，在一般细菌中只有rRNA 基因等少数基因有较大的重复。
9、功能密切相关的基因常高度集中，越简单的生物，集中程度越高。
例如，除已知的操纵子外，λ噬菌体7 个头部基因和11 个尾部基因都各自相互邻接。
头部和尾部基因又相邻接，又如，有关DNA 复制基因O 、P ；整合和切离基因int ，xis ；重组基因red α、red β；调控基因N 、c Ⅰ、c Ⅱ、c Ⅲ、cro 也集中在一个区域，而且和有关的结构基因又相邻近。
10 DNA绝大部分用于编码蛋白质，结构基因多为单拷贝11、结构基因中无重叠现象（一段DNA序列编码几种蛋白质多肽链）12、基因组中存在可移动的DNA序列，如转座子和质粒等二、原核生物基因组功能的特点：1、染色体不与组蛋白结合。
基因组
乙肝病毒：3.2kb，几种蛋白质 痘病毒：300kb，几百种蛋白质。
2 基因组由DNA或RNA组成 genome consists of DNA or RNA
双链或单链 double strand or single strand 环形或线形 annuli form or filate
3、基因重叠多见 Most of them are overlapping gene 完全重叠 completely overlapping 部分重叠 partial overlapping
可以移动的遗传与元件
一些RNA和DNA病毒还可将基因组整合到真核 生物染色体中 ，如病毒逆转录元件。可以在 基因组转座，但不能从细胞中逃逸DNA序列。 真核生物和一部分原核生物基因组中存在有散 在的重复序列，全基因分布模式是由于转座引 起(内源逆转录病毒)。
人类基因组
基因组稳定性与多样性
生化转运等。
已确认的人类蛋白质编码基因分类
3、基因组中非编码基因占90%以上；大量重复序列 使得对“垃圾基因”的重新认识；基因组研究的 结果，使分子生物学家越来越不敢自信宣布，基 因组哪个部分是不重要的。因目前不知道它们的 潜在功能是什么。
两种类型的重复DNA
4、基因在染色体上的分布存在“热点”和“荒漠”。 基因密度在17、19、22号染色体上最高，X、Y、 4和18、13号染色体相对贫瘠。基因组约1/4的区 域没有基因片段。
稳定性
不同民族、群体、个体具有相同数目的染色体， 相同数量的基因，相同的基因分布以及基本相 同的核苷酸顺序。
Stability :Different nations, folks and individuals have the same number of chromosome and gene, the same distribution of gene, and basically the same nucleotide acid sequence
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。
dna结构特点特征
2) C值反常现象（C-value paradox) C值矛盾 C值是一种生物的单倍体基因组DNA的总量。
真核细胞基因组的最大特点是它含有大量的重复 序列，而且功能DNA序列大多被不编码蛋白质的非 功能DNA所隔开，这就是著名的“C值反常现象”。
简述DNA的C值以及C值矛盾（C Value paradox）. 中科院上海生化所 98 年 上海第二军医大： C值矛盾
（三）染色体的结构和组成 原核生物(prokaryote)
真核生物染色体的组成
{ } 染色体
DNA
核小体
蛋白质 组蛋白： H1 H2A H2B H3 H4
{非组蛋白
1、组蛋白
组蛋白的一般特性： ■ 进化上的保守性 保守程度：H1
H2A、H2B
H3 、H4
上海生化所分子遗传学1998年试题： 在真核生物核内。五种组蛋白（H1 H2A H2B H3 和H4）在进化过程中，H4极为保守，H2A最 不保守（ ）
染色体（chromosome）是细胞在有丝分裂时遗传物质 存在的特定形式，是间期细胞染色质结构紧密包装的结 果。 真核生物的染色体在细胞生活周期的大部分时间里都是 以染色质(chromatin)的形式存在的。
染色质是一种纤维状结构，叫做染色质丝，它是由最基 本的单位—核小体(nucleosome)成串排列而成的。
DNA双螺旋模型是哪年由谁提出的?简述其基本 内容.为什么说该模型的提出是分子生物学发 展史上的里程碑,具有划时代的贡献?
浙江大学医学院2003生物化学（硕士）
2）分类： 右手螺旋：A-DNA，B-DNA 左手螺旋：Z-DNA
B
Z
A
A
B
Z
3、DNA的高级结构
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。
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可以总结为以下几个方面：
1. 基因组大小：真核生物基因组通常比原核生物基因组大得多。
这是因为真核生物具有更复杂的细胞结构和功能，需要更多的基因来编码这些复杂的生物过程。
例如，人类基因组约有3.2亿个碱基对，而大肠杆菌的基因组只有约4.6百万个碱基对。
2. 编码区和非编码区：真核生物基因组中的编码区域指的是能够转录成RNA和编码蛋白质的区域，约占整个基因组的2%左右。
而非编码区域则包括转录调控
元素、间隔区和反义链等。
真核生物基因组中的非编码区域通常比编码区域更大，这些区域在基因的表达调控、染色体结构和稳定性等方面起着重要的作用。
3. 基因的排列方式：真核生物基因组中的基因通常呈现出分散排列的模式，即基因之间有大量的非编码区域。
这与原核生物的连续基因排列方式有所不同。
分散排列的基因组结构使得真核生物基因的表达能够更加灵活，有利于调控基因的表达。
4. 基因的剪接变异：真核生物基因组中的大多数基因存在剪接变异。
剪接是指在转录后的RNA分子中去除部分非编码区域，并将编码区域连接起来形成成熟的mRNA分子。
这种剪接变异使得一个基因可以编码多种不同的蛋白质，增加了基
因组的复杂性和多样性。
总体而言，真核生物基因组具有相对复杂的结构特点，包括基因组大小、编码区和非编码区的比例、基因的排列方式和剪接变异等。
这些结构特点为真核生物提供了更高级的基因调控和表达方式，使其能够适应复杂的生物功能和环境变化。
中南大学 医学分子生物学试题库答案
医学分子生物学习题集（参考答案）第二章基因与基因组一、名词解释1.基因 (gene)：是核酸中储存有功能的蛋白质多肽链或RNA序列信息及表达这些信息所必需的全部核苷酸序列。
2.断裂基因 (split gene)：真核生物基因在编码区内含有非编码的插入序列，结构基因不连续，称为断裂基因。
3.结构基因 (structural gene)：基因中用于编码RNA或蛋白质的DNA序列为结构基因。
4.非结构基因 (non-structural gene)：结构基因两侧一段不编码的DNA片段，含有基因调控序列。
5.内含子 (intron)：真核生物结构基因内非编码的插入序列。
6.外显子 (exon)：真核生物基因内的编码序列。
7.基因间DNA (intergenic DNA)：基因之间不具有编码功能及调控作用的序列。
8.GT-AG 法则 (GT-AG law)：真核生物基因的内含子5′端大多数是以GT开始， 3′端大多数是以AG结束，构成RNA剪接的识别信号。
9.启动子 (promoter)：RNA聚合酶特异识别结合和启动转录的DNA序列。
10.上游启动子元件(upstream promoter element )：TATA合上游的一些特定的DNA序列，反式作用因子，可与这些元件结合，调控基因转录的效率。
11.反应元件 (response element)：与被激活的信息分子受体结合，并能调控基因表达的特异DNA序列。
12.poly(A)加尾信号 (poly(A) signal) ：结构基因末端保守的AATAAA顺序及下游GT或T富含区，被多聚腺苷酸化特异因子识别，在mRNA 3′端加约200个A。
13.基因组 (genome)：细胞或生物体一套完整单倍体的遗传物质的总称。
14.操纵子 (operon)：多个功能相关的结构基因成簇串联排列，与上游共同的调控区和下游转录终止信号组成的基因表达单位。
15.单顺反子 (monocistron)：一个结构基因转录生成一个mRNA分子。
真核生物细胞核基因组的特点
真核生物细胞核基因组的特点
真核生物细胞核基因组与原核生物基因组相比,具有以下主要特点:
1.基因组大小更大
真核生物细胞核基因组的大小通常在几百万到几十亿碱基对之间,大大超过原核生物。
这是由于真核基因组包含大量的非编码DNA序列。
2.线性分子结构
真核生物的DNA分子以线性形式存在于细胞核内,而不是环状结构。
3.含有间隔子
真核基因的编码序列常常被非编码的内含子序列所间隔,需要剪切才能形成成熟mRNA。
而原核基因一般不含内含子。
4.基因组分为多条染色体
真核基因组通常由多条线性染色体DNA分子组成,每条染色体携带成百上千个基因。
5.含有大量重复序列
真核基因组中存在大量的高度重复和中度重复的非编码DNA序列。
6.基因表达受精细调控
真核生物基因的转录和翻译过程受多种调控机制的复杂调节,如染色质重塑、转录因子等。
7.存在序列可移动性
真核基因组中存在转座子和反转录病毒等可移动的DNA序列元件。
8.基因组进化较缓慢
由于真核生物有性生殖,其基因组进化速率较原核生物慢。
总的来说,真核生物细胞核基因组不仅规模大、结构复杂,而且基因表达和进化模式也与原核生物有所不同,反映了真核生物更高级的遗传调控水平。
医学分子生物学复习重点
第二章基因【目的要求】掌握:基因的概念及结构特点;结构基因;基因转录调控相关序列;顺式作用元件;多顺反子,单顺反子。
一、基因:是负责编码RNA或一条多肽链的DNA片段，包括编码序列、编码序列外的侧翼序列及插入序列。
二、结构基因:基因中编码RNA或蛋白质的DNA序列成为结构基因。
三、基因转录调控相关序列:1原核生物基因的调控序列中最基本的是启动子和终止子，有些基因中还有不同的调节蛋白结合位点或操纵元件。
操纵元件:是一段能够被不同基因表达调控蛋白识别和结合的DNA序列，是决定基因表达效率的关键元件。
2真核生物基因中的调控序列一般被称为顺式作用原件，包括启动子和上游启动子元件、增强子、反应元件和poly(A)加尾信号。
启动子和上游启动元件:TATA盒-TFIID-RNA聚合酶复合物(启动转录);CAA盒-CTF(决定转录的效率);GC盒-Sp1(促进转录)。
增强子:可特异性的与转录因子结合，增强转录因子的活性。
四、顺式作用元件:真核生物基因中的调控序列一般被称为顺式作用原件。
包括启动子和上游启动子元件、增强子、反应元件和poly(A)加尾信号。
五、多顺反子:原核生物的结构基因多转录为多顺反子mRNA，即每一个mRNA分子带有几种蛋白质的遗传信息(来自几个结构基因)，利用共同的启动子及终止信号，组成“操纵子”的基因表达调控单元。
转录出来的mRNA分子可以编码几种不同的、但是多为功能相关蛋白质。
六、单顺反子:真核生物结构基因转录为单顺反子mRNA，即一个编码基因转录生成一个mRNA分子、经翻译生成一条多肽链，基本上没有操纵子的结构。
转录生成的mRNA前体中既有编码序列(外显子)，又有间隔序列(内含子)，需要进行转录后的剪切加工以及各种修饰，形成成熟的mRNA。
1熟悉:基因型;表现型;基因突变;;外显子;内含子;选择性剪接。
一、基因型:指逐代传递下去的成对因子的集合，因子中一个来源于父本，另一个来源于母本。
原核生物的基因组结构特点
原核生物的基因组结构特点
原核生物的基因组结构特点主要包括以下几点：
1. 缺乏真核生物常见的细胞器：原核生物的基因组结构通常不包含真核生物中常见的细胞器，如线粒体和叶绿体。
2. 单个环状染色体：大多数原核生物的基因组是由一个单个环状染色体组成的，与真核生物不同，它们一般没有染色体的复杂组织和结构。
3. 缺乏内含子：原核生物的基因组通常不包含内含子，这是与真核生物基因组的重要差异之一。
原核生物的基因通常是连续的，即基因序列直接编码蛋白质。
4. 低复杂度：相比真核生物的基因组，原核生物的基因组通常较小且相对简单。
它们的基因数目相对较少，基因大小较小，缺乏复杂的调控序列和进化常见的重复序列。
总的来说，原核生物的基因组结构特点为单个环状染色体、缺乏内含子、缺乏真核生物常见的细胞器，并具有相对低复杂度。
分子生物学 基因组结构与功能
●卫星DNA：这类DNA在真核生物中发现，占基因组的6%， 在DNA链上串联重复几百万次。常含有一些A· T，A· T浮 力密度小；
将DNA切断成数百 个碱基对的片段进 行等密度超离心时， 常会在主要的DNA 带的上面有一个次 要的DNA带相伴随， 这就是所谓的卫星 DNA（satellite DNA）。
●长分散重复片段
平均长度为3500 bp-5000 bp ●短分散重复片段 平均长度约为300 bp-500 bp，拷贝数 可达10万左右，如Alu，Hinf家族。
●
Alu家族
人基因组平均每5 kb
DNA就有一个Alu序列，长
度约300 bp ，每个单位长
度中有一个限制性内切酶
Alu的切点（AG↓CT），
1.真核基因组结构庞大，DNA是双链线状，与蛋白 质结合形成多条染色体。 2.大多数基因为断裂基因，基因不连续，受顺式作 用元件调控； 3.真核基因组转录产物为单顺反子 4.非编码区较多，多于编码序列(9:1) 5.含有大量重复序列，约35% 6.具有端粒结构 7.含有细胞器基因组：线粒体、叶绿体基因组 8.含有基因家族
乳糖操纵子 lac operon
二、原核生物中的质粒DNA
1.质粒的基本特性
●
质粒的定义
质粒（plasmid）是细菌细胞内的、染色体外的共价闭合的环
状DNA分子（covalent closed circularDNA，cccDNA）
质粒克隆载体
质粒的结构与功能特点
● 能够独立于细胞的染色质DNA而进行复制
在单倍体基因组中只出现一次或数次，单拷贝
序列在人基因组中占60-65％，储存了编码各种不 同功能的蛋白质的遗传信息
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病毒、真核和原核生物的基因组结构特点病毒基因组结构特点：
1.病毒基因组所含核酸类型不同
2.不同病毒基因组大小相差较大
3.病毒基因组可以是连续的也可以是不连续的
4.病毒基因组的编码序列大
5.基因可以是连续的也可以是间断的
6.病毒基因组都是单倍体和单拷贝
7.基因重叠
8.病毒基因组功能单位或转录单位
9.病毒基因组含有不规则结构基因（1）几个结构基因的编码区无间隔（2）结构基因本身没有翻译起始序列（3）mRNA没有5’端的帽结构原核生物基因组结构特点：
1.细菌等原核生物的基因组是一条双链闭环的DNA分子
2.具有操纵子结构
3.原核基因组中只有1个复制起点
4.结构基因无重叠现象
5.基因序列是连续的，无内含子，因此转录后不需要剪切
6.编码区在基因组中所占的比例远远大于真核基因组，但又远远小于病毒基因组。
非编码区主要是一些调控序列
7.基因组中重复序列很少
8.具有编码同工酶的基因
9.细菌基因组中存在着可移动的DNA序列，包括插入序列和转座子
10.在DNA分子中具有多种功能的识别区域，如复制起始区、复制终止区、转录启动区和终止区等。
这些区域往往具有特殊的序列，并且含有反向重复序列真核生物基因组结构特点：
1）真核基因组远远大于原核生物的基因组。
2）真核基因具有许多复制起点，每个复制子大小不
一。
每一种真核生物都有一定的染色体数目，除了配子为单倍体外，体细胞一般为双倍体，即含两份同源的基因组。
3）真核基因都出一个结构基因与相关的调控区组成，转录产物的单顺反子，即一分子mRNA只能翻译成一种蛋白质。
4）真核生物基因组中含有大量重复顺序。
5）真核生物基因组内非编码的顺序（NCS）占90%以上。
编码序列占5%。
6）真核基因产断列基因，即编码序列被非编码序列分隔开来，基因与基因内非编码序列为间隔DNA，基因内非编码序列为内含子，被内含子隔开的编码序列则为外显子。
7）真核生物基因组功能相关的基因构成各种基因家族，它们可串联在一起，亦可相距很远，但即使串联在一起成族的基因也是分别转录的。
8）真核生物基因组中也存在一些可移动的遗传因素，这些DNA顺序并无明显生物学功能，似科为自己的目的而级织，故有自私DNA之称，其移动多被RNA介导，也有被DNA介导的。