遗传学课件13第十三章基因组学

10,176,690 7,786,251
10,245,835 7,939,540
9,885,888
7,858,951
8,408,717
6,586,041
8,798,965
6,806,553
8,406,890
6,481,193
8,053,814
6,167,537
6,490,254
5,007,866
6,482,385
图13-1 水稻全基因组物理图(www.tigr.com)
水稻基因组
Chr Total
A
1
45,038,604
12,167,826
2
36,792,247
10,187,212
3
37,312,367
10,234,484
4
36,060,865
9,912,964
5
30,073,438
8,379,831
6
32,124,789
2、真核生物与原核生物基因组特点
真核生物核基因组一般含有数目不等的线性DNA分子，而且 DNA分子都与蛋白质结合形成染色体。
所有真核生物都具有环状的线粒体DNA，植物细胞还含有环 状的叶绿体DNA。
复杂性较高的生物基因组的结构大都比较松驰，在整个基因 组内分布了大量重复顺序。Biblioteka Baidu基因组重复顺序较少，大基 因组重复顺序急剧扩増。最突出的例子是玉米基因组，它 比人类基因组还大1000 Mb，其中绝大部分为重复顺序 （85%）。
原核生物细胞的基因数目比真核生物少得多。原核生物基因 组比低等真核生物基因组更为紧凑，基因组中一般不存在 内含子。所有基因的编码顺序都是连续的。除古细菌中的 一些种属外，原核生物基因组中一般都没有断裂基因，而
且基因组中重复顺序极少。
水稻是第一个完成基因组全序列测定的农作物，其基因 组精细物理图于2005年完成，全部核基因组含有12条染 色体，总长约389Mb，比双子叶植物拟南芥基因组约大 260Mb。其中1号染色体最大为43.2Mb，10号染色体最小 仅有22.6Mb（图13-1）。全基因组预测约含有4万个基 因。除核基因组外，水稻还有大小为491kb的双链闭环 线粒体基因组和134.5kb的叶绿体基因组。
遗传学课件13第十三章基因组学
第一节 基因组学概述
一、基因组学的概念
基因组(Genome)：又称染色体组，是指一个物种 单倍体的染色体数目，也就是生物体全部遗传物 质的总和。
基因组学(Genomics)：是指对生物体所有基因进行 基因组作图(包括遗传图谱、物理图谱、转录图 谱)、核苷酸序列分析、基因定位和基因功能分析 的一门科学。基因组学研究的最终目标就是获得 生物体全部基因组序列，注解基因组所含的全部 基因，鉴定所有基因的功能及基因间相互作用关 系，并阐明基因组的复制及进化规律。
（一） 人类基因组
• 人类基因组主要由核基因组和细胞质线粒体基因 组两部分组成。
• 核基因组DNA的总长约3×109bp，含有24条长短 不一的线性DNA分子，最长的有250 Mb，最短的 55 Mb。
• 线粒体基因组是长度为16,569 bp的环状DNA分 子，每个细胞平均含有800个线粒体，每个线粒 体含10个基因组拷贝。
基因组大小（bp） 2.0×105 4.2×106 1.5×107 1.0×108 1.0×108
1.65×108
水稻 Oryza sativa 小鼠 Mus musculus 人类Homo sapiens 玉米 Zea mays 小麦Triticum aestivum
4.3×108 3.0×109 3.3×109 2.4×109 1.6×1010
Total 382,788,128 105,196,101 105,191,586 81,217,153 81,188,534 9,994,754 43.6
小麦基因组测序
• 乌拉尔图小麦（AA） • 粗山羊草（DD） • 普通小麦（AABBDD）
（三） C值悖理和N值悖理
1、C值悖理 （C value paradox）
（二） 其他生物基因组
1、原核生物基因组 大肠杆菌在原核生物的基因定位、分离、结构和功
能及表达调控等方面曾起到重要作用，是最早启 动基因组测序的原核生物之一。1997年完成了 K12菌株基因组的全序列测定，大肠杆菌基因组 是双链环状DNA，全长4.6×106bp。含有4230个 基因，编码蛋白的序列占基因组的87.7%，非编 码的重复序列占0.7%，剩下的11.6%可能起调控 作用。
8,808,970
7
30,357,780
8,389,550
8
28,530,027
8,048,431
9
23,895,721
6,501,538
10 23,703,430
6,460,082
11 31,219,694
8,255,641
12 27,679,166
7,849,572
T
G
12,151,804 9,460,032
N 1,790,400 860,100 941,100 548,322 120,901 897,849 630,604 90,000 891,109 766,868 2,306,289 151,212
GC (%) 43.8 43.3 43.7 44.2 43.9 43.6 43.5 43.4 43.5 43.6 42.9 43.0
C值是指一个单倍体基因组中DNA的总量，一 个特定的种属具有特定的C值。不同生物基因 组DNA含量差异很大，如最小的原核生物支原 体（mycoplasma）基因组小于106 bp, 某些植 物和两栖类基因组大于1011 bp。
表13-1 不同生物基因组大小
生物
T4噬菌体 T4 phage 大肠杆菌 Escherichia coli 酵母 Sccharomyces cereviside 拟南芥 Arabidopsis thaliana 线虫 Caenorhbditis elegans
果蝇 Drosophila melanogaster
4,989,060
8,251,667
6,209,029
7,838,677
5,925,100
C 9,468,542 7,781,994 7,951,408 7,854,740 6,577,948 6,812,452 6,449,543 6,170,245 5,004,954 5,005,035 6,197,068 5,914,605