三大基因组特点概述
真核生物基因组的特点
六、基因重叠(gene overlapping)
指基因组DNA中某些序列被两个或两个以上的基 因所共用。线粒体基因组DNA具有基因重叠现象。
七、端粒与端粒酶 (一)端粒的结构 端粒是位于染色体3’末端的一段富含G的DNA重复序 列，端粒和端粒结合蛋白组成核蛋白复合物。不同种 类细胞的端粒重复单位不同，大多数长 5～8bp，由这 些重复单位组成的端粒，突出于其互补链12～16个核 苷酸内。人类端粒由5′TTAGGG3′的重复单位构成， 长度在5～15kb范围。端粒的功能是可以为染色体加 “帽”,防止染色体发生降解、融合、重组和丢失,维 持染色体的稳定性。
四 多基因ene)
具有相似功能的基因成簇或分散在基因组中，构成 基因家族。多基因家族是指由某一祖先基因经过重复和 变异所产生的一组同源基因。分为两类：一类是一个基 因的多次拷贝、序列高度同源、成簇地排列在同一条染 色体上，形成一个基因簇；如α-珠蛋白基因簇由7个相 关基因组成，排列在16号染色体。另一类是一个基因家 族的不同成员成簇地分布不同染色体上，它们序列有些 不同，但编码一类功能相关的蛋白。 假基因是指基因家族中因突变而失去功能的基因， 不能产生具有生物活性的蛋白。没有启动子而不能表达。
真核生物基因组特点 一 单顺反子结构 二 断裂基因 三 重复序列 四 多基因家族与假基因 五 多态性 六 基因重叠 七 端粒与端粒酶
一 单顺反子结构(monocistron)
一个编码基因转录生成一个mRNA分子，经翻译产 生一条多肽链。
二 断裂基因(splite gene)
真核结构基因两侧存在有不被转录的非编码序列， 往往是基因表达的调控区。在编码基因内部尚有一些 不为蛋白质编码的间隔序列，称内含子(intron)，而编 码序列称外显子(exon)，因此真核基因是不连续的。 内含子与外显子相间排列，同时被转录。
基因组
1.细菌基因组的一般特点•基因组通常仅由一条环形或线形双链DNA分子构成•只有一个复制起点•有操纵子串联在一起，受同一调控区调节，合成多顺反子mRNA。
•编码蛋白质的结构基因为拷贝的，但rRNA 基因一般是多拷贝的。
•非编码DNA所占比例少，类似于病毒基因组•基因组DNA具有多种调控区，如复制起始区.复制中止区，转录启动子等特殊序列，以及还有重复序列。
•与真核生物基因组类似，也具有可移动的DNA序列。
2.细菌染色体基因组大肠杆菌染色体基因组指存在于E.coli染色体上的全部基因。
E.coli染色体组相对聚集形成致密类核，但无核膜，类核中央由RNA的支架蛋白组成，外围是双链闭环的DNA超螺旋。
其双链环状的DNA分子约4.2*106bp.相对.如果将每个基因长度定为1000bp。
则大肠杆菌基因组有3000~4000个基因组。
它的蛋白质结构基因都为单拷贝，功能相关的基因大多集中在一起组成操纵子，其中结构基因为多顺反子。
与复制有关的酶和蛋白质基因分散排列在整个染色体的不同区域中,rRNA基因是多拷贝的。
由16S.23S.5SrRNA基因组成一个转录单位。
其间有的还插有tRNA基因。
tRNA基因有单，双拷贝的形式。
基因组中有多种功能识别区。
从大肠杆菌中已经分离到了几种表面类似于真核细胞染色体蛋白样的DNA结合蛋白，又被称为类组蛋白。
含量最多的是HU蛋白二聚体，它是一种能使DNA密集凝缩的DNA结合蛋白。
另一种二聚体蛋白是宿主整合因子(IHF),其复合物能使有活性的DNA序列定位在细胞内的特异位点。
H1蛋白是一种中性的单体蛋白质，能与DNA序列非共价，但更倾向与结合到空间弯曲的DNA链上，参与DNA的拓扑异构化和个各种基因表达调控。
E.coli细胞内的DNA形成大量的双链环状结构，每个环底部固定在蛋白质上，形成独立的结构域。
每个环平均4.0kb，整个基因组DNA约有100个小结构域，结构域内都有超螺旋结构，每个结构域两端被蛋白质固定，因此每个小结构域相对独立。
解析三大基因组
产
养
殖 Βιβλιοθήκη ３ ４ 卷 （ Ｌ ｏ ｐ ｈ ｏ ｔ ｒ ｏ ｃ ｈ ｏ ｚ ｏ ａ ｎ ｓ ） 的基 因组数量 增加 了一倍 以上 冠轮 动 物是 一种 种 类繁 多的动 物类群 ， 包 括 软体 动 物（ 如蜗牛、 蛤类和章鱼） 以及 环 节 动 物（ 如 水 蛭和 蚯 蚓 。像 人类和 所有其 他动 物一样 ， 冠轮 动物 的进
两侧就像 是彼 此 的镜 中像 。当你 聚焦所 有 的两侧对
称 物 种 时， 可 以将 它们 分 为 三个 大 群 ， 即 生物 学 家 所 谓 的分支 （ ｃ ｌ ａ ｄ ｅ ） ” 。“ 冠 轮 动物是 其 中的一个 分
了完整规 范 的繁 育体 系。 目前 ， 全 县共 有 海参 育 苗
种 海洋 蠕 虫 （ Ｃ ａ ｐ ｉ ｔ ｅ ｌ ｌ ａ ｔ ｅ ｌ ｅ ｔ ａ ） ， 一 种 淡 水 水 蛭
（ Ｈ ｅ ｌ ｏ ｂ ｄ ｅ ｌ ｌ ａ ｒ ｏ ｂ ｕ ｓ ｔ ａ ）和 一 种 大 型 的海 洋 软 体 动物
（ Ｌ ｏ ｔ ｔ ｉ ａ ｇ ｉ ｇ ａ ｎ ｔ ｅ ａ ｎ ） 。
支， 当我们 查 看 所有 已经 测 序 的基 因组 时 ， 发 现 只 有 两种 动物是冠 轮 动物。这在 遗传 记录上 留下 了一 个 大缺 口， 我们 开展这 项 研 究 的 目的在于 填 补这 一
空 白区中的一 些缺 口。”
证， 同时也 延长 了海参 产业 的链 条 ， 从单 一 的养 殖 ， 逐 步走 向繁育 、 养殖 、 加工、 销 售 一体化产 业格局 。
方 面加 大 管理 力度 ， 严格 实行养 殖和 苗 种 生产许 可
证 制度 、 市场 准 入制度 、 药 品抽检 制度 ， 加强 海参 关 键 技 术和 新模 式研 发 ，健全 海参 养 殖 病 害 防 治体 系， 建 设 海 参 良种 场 ， 形 成 具 有 良种 培 育 、 苗 种 繁
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。
1.5基因及基因组的结构与特点
基因及基因组的结构与特点§1 基因与基因组一. 基因基因是DNA分子中含有特定遗传信息的一段核苷酸序列，是遗传物质的最小功能单位。
根据基因是否具有转录和翻译功能分为：二. 基因组（genome）基因组是指含有一个生物体生存、发育、活动和繁殖所需要的全部遗传信息的整套核酸。
基因组中不同的区域具有不同的功能，有些是编码蛋白质的结构基因，有些是复制及转录的调控信号，有些区域的功能尚不清楚。
功能基因组是指由表达基因构成的基因组。
基因组结构是指不同功能区域在整个DNA分子中的分布情况。
1. C值不同生物体的基因组大小和复杂程度各不相同，进化程度越高的生物体一般基因组越大也越复杂单倍基因组DNA含量（haploid DNA content）称为C值。
C值矛盾：人类基因组的C值只有3×109bp，肺鱼的C值比人高10多倍；亲缘关系相近的物种间，C值仍然相差很大：两栖类的不同物种间C值可相差100倍，被子植物不同物种间C值相差达1000倍，藻类5000倍，鱼类350倍，节肢动物250倍。
在原生动物不同物种间C值相差竟高达5800倍。
C值的大小并不说明遗传复杂性的高低，而只说明基因组中自私DNA（selfish DNA）的多少。
2. 基因结构一个基因组的核酸可分为编码区和非编码区两类序列。
（1）编码区：为mRNA、rRNA、tRNA以及其他各种RNA编码。
（2）非编码区：又可分为信号序列和非信号序列两类。
大都是一些大量的重复序列，它们或集中成簇，或分散在基因之间，可能在DNA复制、调控中具有重要意义，并与生物进化、种族特异性有关。
1）信号序列包括：复制起点、增强子、启动子、终止子及一切由调节蛋白识别和结合的序列。
2）非信号序列是指间隔区：间隔区并非不含有信息，有时信息不表现为核苷酸的顺序，而表现为序列的长度。
∙MS2外壳蛋白结构基因上游的非编码序列不得少于30nt，否则翻译效率降低10倍；∙真核基因的内含子并非编码序列，但其中含有重要信息，如5’剪接位点、3’剪接位点等；一些内含子的位置在不同物种之间保守，甚至其序列也有程度不同的保守。
基因组的结构特点
5. 具有编码同工酶的不同基因。
6. 基因组编码区占50﹪左右。 7. 存在多种功能的识别区，常以反向重复序列存在。 8. 存在可移动成分。
第三章 真核生物基因组
第一节
真核生物染色体基因组
一、真核生物染色体基因组的一般特征
二、单拷贝基因
三、重复序列
四、基因家族
五、端粒和端粒酶 六、基因移动 七、果蝇基因组概述
基因转移的方式
1.细菌的接合(conjugation) 又称“细菌杂交”，是遗传物质 通过细胞间的直接接触而进行的 转移和重组。 2.细菌的转化(transformation) 受体菌直接吸收来自供体菌的 DNA片段，通过交换将其整合到 自身的基因组中，从而获得供体 菌部分遗传性状的现象。
3.转导(transduction)是以 噬菌体为媒介把细菌的基因 从一个细菌细胞转移到另一 个细菌细胞的过程。
原核生物的多顺反子
5 PPP 3
蛋白质 真核生物的单顺反子
5 mG - PPP
3
蛋白质
非编码序列 核蛋白体结合位点 编码序列 起始密码子 终止密码子
目录
三、真核生物基因组的重复序列
(一) 高度重复序列(重复次数：>1O5) (二) 中度重复序列(重复次数： 1O －1O5)
一、真核生物染色体基因组的一般特征
1. 基因组庞大
2. 线状双链DNA和二倍体
3. 非编码区远多于编码区 4. 断裂基因（split gene） 5. 存在大量重复序列
二、单拷贝基因
单拷贝基因：基因组中仅出现一次的基因
特点：
（一）单顺反子
（二）断裂基因：内含子（intron），外显子（e构成一个基
细菌基因组的主要结构特点
细菌基因组的主要结构特点细菌的基因组结构是细菌细胞内重要性状之一，是细菌遗传信息的大本营。
细菌基因组是细菌细胞内的DNA组成的，DNA以环形或线性形式存在于细菌细胞内，通过细胞质内的核糖体和鞭毛等基因表达结构进行基因表达。
细菌基因组主要结构特点如下：1. 基因组大小：细菌基因组相对较小，一般在500,000bp到10,000,000bp之间，与真核生物相比较为简单。
细菌基因组的大小在一定程度上决定了细菌的表型特征和适应环境的能力。
2.基因密度：细菌基因组的基因密度较高，基因数量相对较多。
相邻基因间没有或很少的非编码区域。
这种高密度的基因组结构可确保细菌能够以高效率表达其遗传信息。
3.编码区域和非编码区域：细菌基因组的一部分区域是编码区域，包含编码特定蛋白质的基因序列。
其余区域是非编码区域，可以是调控序列、重复序列、插入序列等。
编码区域和非编码区域的比例在不同的细菌中存在差异。
4.多重复序列：细菌基因组中普遍存在重复序列。
这些重复序列可能是直接重复（位于同一链上）或倒置重复（位于不同链上）。
重复序列的存在会给基因组结构的稳定性和整合性带来挑战，但也提供了基因组发生进化的机会。
5.移动性基因元件：细菌基因组中包含一些移动性基因元件，如转座子、整合子和质粒等。
这些移动性基因元件可以在细菌基因组中的不同位置进行插入和删除，并可以在不同细菌之间进行水平基因转移，从而使细菌具有适应多样环境的能力。
6.质粒：一些细菌基因组中还带有额外的质粒，这些质粒是独立于核心基因组存在的环形DNA分子。
质粒中含有多个基因，这些基因可以提供一些与环境适应性和毒性有关的特征，比如抗生素抗性和毒素合成等。
7.基因组可变性：细菌基因组的主要特点之一是其可变性。
细菌基因组中的基因片段可以通过重组、突变和水平基因转移等方式进行改变。
这种可变性使细菌具有适应环境变化、快速进化和抵抗抗生素等选择压力的能力。
总的来说，细菌基因组具有相对较小、高基因密度、含有重复序列、具有移动性基因元件和可变性等特点。
基因组概论
1994年人类基因组遗传图谱发表。 人类基因组工作框架已于2000年6月由人类基因组计划国际合作组完成。 在此基础上经整理、分类和排列后，人类基因组图谱及其初步分析结果于2001年2月12日正式公布。 2004年10月发表了人类基因组常染色质全序列，（人类基因组的常染色质部分中）其中99%的序列已被确定，
基因组计划是指以获得某物种基因组全序列为主要目标的科学计划。 如人类基因组计划（human genome project，HGP），小鼠基因组计划，家狗基因组计划，细菌基因组
计划等。
主要任务
一、修正后的HGP主要内容 HGP主要任务及内容
内容
物理图 遗传图
序列图
确定染色体DNA上诸如限制性内切酶识别 位点，或序列标志点（STSs）等的位置图 确定标志位点在染色体DNA上的线性排列 顺序。标志位点间的图距以遗传学（重组 ）距离表示、单位为厘摩尔根（cM） 测定人类24条染色体的、由3×109个核苷 酸组成的全部DNA序列，绘制人类基因组序 列图谱
第四节 基因组学
基因组学（Genomics） 指对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。
基因组学研究包括两亚领域 以全基因组测序为目标的结构基因组学（structural genomics） 以基因功能鉴定为目标的功能基因组学（functional genomics)又称为后基因组学 （postgenome）研究。
基因的特点
三大特点： 自我复制（半保留复制）：是生物得以繁衍，保证物种稳定，保持生物的基本特征。 基因决定性状： 能够突变
蛋白/酶
能够突变
致死突变 非致死突变
基因组的种类与结构特点
最大 / 最小 20 12 7 4 3
1,600 ~ 4,100
3
23,500 ~ 686,000,000 98,000 ~ 2,350,000 23,500 ~ 8,620,000
35,300 ~ 686,000,000
29,191 24 367
19,433
8,800 ~ 1,470,000
167
• 1 pg = 6.02 x 1011 Daltons = 9.8 x 108 bp
生物的复杂程度与基因组大小的关系
生物种类 真细菌
革兰氏阴性菌 革兰氏阳性菌 蓝细菌 枝原体
古细菌
原生生物 眼虫（裸藻） 纤毛虫 变形虫
真菌
各类生物中基因组大小的变化范围
基因组大小范围（kb） 650 ~ 13,200 650 ~ 7,800 1,600 ~ 11,600 3,100 ~ 13,200 650 ~ 1,800
（5）细胞器基因组 • 线粒体基因组
在不同类型的生物（多细胞动物、高等植物、原生动 物、藻类、真菌）中变化很大
多细胞动物：细小、致密 高等植物：复杂、不均一 原生动物、藻类、真菌：或偏向于动物型， 或偏向于植物型，但又有其各自的独特之处
（5）细胞器基因组
• 叶绿体基因组
比较均一，85 ~292 kb 特例：伞藻属（Acetabularia），2000 kb
环状；基因排列紧密，较少非编码序列： “streamlined”
• 核基因组
多线状；大小变化范围很大；有大量的非编 码序列（重复序列、内含子等）
（4）非编码序列（non-coding sequences）
• 非编码的重复序列（核基因组）
(a) 局部分布的重复序列（localized repeated sequences）
真核生物基因组的特点
真核生物基因组的特点
x
一、真核生物基因组的特点
1、复杂的基因组
真核生物基因组通常非常复杂，其中含有各种各样的基因、控制序列和非编码序列。
真核生物基因组中存在的基因分布是非常分散的，而且基因的编码信息也相当复杂，所以被称为复杂的基因组。
2、高度信息密度
真核生物基因组的高度信息密度可以满足细胞机能的复杂性和
多样性。
真核生物基因组中的基因可作为特定机能的关键，其在基因组中的位置也很重要，因为基因的表达在基因组的某个特定位置受到其他一些基因的控制。
3、高基因重复率
真核生物基因组中存在一定水平的基因重复，这些重复序列的存在大大提高了基因组的复杂性和密度。
这些基因重复也可以用来检测基因定位因子及其功能。
4、特定的基因组结构
真核生物基因组的结构一般按照特定的模式进行组织，以适应生物体的特定需求。
这种结构使基因组中的基因能够更有效地执行其功能，这样就可以保证生物体的正常运行。
5、动态平衡
真核生物基因组具有非常复杂的结构，但它们之间仍然具有一定
程度的动态平衡。
这种动态平衡使得基因组能够不断地随着环境和活动变化进行改变和调节，从而保证生物体的正常运行和进化。
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。
论述植物三大基因组的起源和研究价值
论述植物三大基因组的起源和研究价值内容摘要：本文主要论述植物三大基因组织的各自的起源，植物的三大基因组织分别包括细胞核基因组织、线粒体基因组织、叶绿体基因组织。
我们通过研究植物三大基因组织各自的起源及其发展进化的过程，我们可以了解到他们各自的特点及其功能，进而知道它们都具有哪些研究价值。
关键词：细胞核基因组、线粒体基因组、叶绿体基因组、起源、研究价值基因组是指生物体的一套完整的单倍体遗传信息。
原核生物和真核生物的基因组是DNA 包括：染色体基因组核染色体外基因组对基因组起源的研究，是探究生命起源的重要组成部分。
根据现代基因组在细胞中的地位及功能，可以把它们分为自主性的核基因组、处于细胞器中半自主性的线粒体基因组和叶绿体基因组。
从进化的角度看，这三种基因都是源于一种原始的基因组。
因此，对现代各种基因组的结构进行深入的分析，找出原始基因组的“遗迹”及其变化趋势，是研究基因组起源的有效途径。
1核基因组的结构植物细胞的核基因组一般多线状，再形成染色体或或间期核的高级结构，其变化的范围很大，在结构组成上，核基因组以普遍存在大量非编码序列为特点，其中重复的序列一般占基因组的，在有些植物核基因组中甚至可达90%，2线粒体基因组的结构【1】植物细胞的线粒体基因组的大小不等，大约在1815～55kb之间，呈环状、线状、或由大环和小环组成的网状结构，具有高度的复杂性。
1992年，第一个陆生植物地钱的线粒体基因组测序完成。
大部分由非编码的DNA序列组成，且具有许多短的同源序列，同源序列之间的DNA重组会产生较小的亚基因组环状DNA，与完整的“主”基因组共存于细胞内。
线粒体基因组可以单独的进行复制转录及合成蛋白质参考文献：[1]中国教育网。
基因组结构特点
(1)通常仅有一个DNA分子组成，多数呈环状，少数为线状；一般为双链，也有单链结构。
(2)基因组中只有一个复制起点，基因数目少，体积小。
(3)具有类核结构，类核存在于胞浆内，无核膜，其中央部分由RNA和支架蛋白组成，外围是双链闭环的DNA超螺旋扭结成许多花瓣状结构。
类核中80%为DNA，其余为RNA 和蛋白质。
(4)具有操纵子结构，所谓操作子即指数个功能上相关联的结构基因串联在一起，构成信息区，连同其上游的调控区以及下游的转录终止信号所构成的基因表达单位。
(5)结构基因通常为单拷贝，表现为没有内含子。
(6)无重叠基因现象。
(7)具有编码同工酶的基因，指一类结构上不完全相同，而表达产物功能相同的基因。
(8)编码区在基因组中的比例约为50%，远远大于真核生物基因组，但又远远小于病毒基因组。
(9)基因组中存在反向重复序列。
(10)基因组中存在可移动的DNA序列，包括插入序列和转座子，也包括质粒。
(整理)分子生物学总结
第一章基因与基因组一、基因与基因组特点(重点)1.Gene：a gene includes the entire nucleic acid sequence necessary for the expression of its product (peptide or RNA).2.Genome(基因组):细胞内所携带的全部遗传信息DNA的总和。
3.C值(C-value): 单倍体DNA所包含的全部DNA量。
4.C值矛盾(C-value Paradox)：物种的C值和它进化复杂性之间没有严格的对应关系。
5.真核生物基因组的特点：（1）基因组较大（2）往往有很多染色体，多复制起始位点(ori)（3）DNA与蛋白质结合，形成核小体(nucleosome) ，再缠绕成染色质chromatin （染色体chromosome ）（4）转录和翻译在时间和空间上是分隔的。
（5）转录产物为单顺反子（mono-cistron）（6）有可移动的DNA序列（7）有大量的重复序列、基因家族(gene family)、不连续基因(discontinuous gene) （真核生物基因组三大特点）6.真核生物基因组的序列类型:高度重复序列、中度重复序列、单拷贝序列。
7.基因家族（gene family）：基因组中来源相同、结构相似、功能相关的一组基因。
产生机理（理解）：不对等交换、几种基因家族：Alu基因家族、rRNA基因家族、组蛋白基因家族、珠蛋白基因家族疾病：Thalassemia(地中海贫血)8.珠蛋白基因家族α2β2，α型亚基基因在16号染色体上，β型亚基基因在11号染色体上，珠蛋白基因以基因家族的形式排列。
9.基因簇（gene cluster）：同一家族中的成员有时紧密地排列在一起，成为一个基因簇。
10.假基因(pseudogene)：具有与功能基因相似的序列, 却不具正常功能的基因。
11.不连续基因(discontinuous gene) 或断裂基因（split gene）:基因的编码序列在DNA分子上是不连续的,为不编码的序列所隔开。
三大基因组特点概述
实质：两个基因虽共用一段核苷酸序列，但其读码结构 互不相同，编码不同的蛋白质。
SV40DNA基因组中，编码三个外壳蛋白VP1、VP2、VP3基因之间 有122个碱基的重叠，但密码子的读框不一样。而小t抗原完全在大
意义：DNA的利用率提高，是基因表达调控的方式之一。
T抗原基因里面，它们有共同的起始密码子。
利于核糖体的快速组装，短时间内合成大量核糖体。
3. 非编码序列相对较少； 4. 多顺反子结构；
nucleoid ； nuclear region / body； chromatin body
大肠杆菌的类核结构
Bacterial nucleoid-associated proteins, nucleoid structure and gene expression Shane C. Dillon & Charles J. Dorman Nature Reviews Microbiology 8, 185-195 (March 2010)
• 证据 1.R—环结构 2.限制性内切酶分析
鸡的卵清蛋白基因用EcoRⅠ和HindⅢ两种酶切， 可得到3或4个片段，把该基因的mRNA逆转录产 物cDNA（双链）用以上两种酶切，发现cDNA不 能被这两种酶切。
mRNA 酶切 cDNA 酶切 DNA
（不能被酶切）
DNA中有的序列在mRNA中丢失, 且丢失部分不 影响基因功能, 酶切位点在内含子中。
真核生物核基因组
1.基因组较大，
重楼百合 1.5X 10e11
•低等真核生物：107-108 bp,较原核生物大10倍；
•高等真核生物：5X108-1010 bp，某些植物和两栖生物 可达1011 bp； •哺乳类生物大于2X109它们可编码100万个基因。
简述真核基因组的特点
简述真核基因组的特点
1. 包含多个线性或环形染色体：真核生物的基因组由多个线性或环形染色体组成，每个染色体都包含一些基因序列。
2. 多态性：由于基因组中的染色体数量和长度在物种之间不同，所以基因组的大小和结构也会有很大的差异。
3. 含有非编码DNA：真核基因组中的非编码DNA占据较大比例，其中包括起调控作用的微小RNA和长链非编码RNA等。
4. 转录后修饰：真核生物的核糖体需要在转录后修饰RNA分子才能参与蛋白质的合成。
这样的修饰包括剪切、剪接、降解等过程。
5. 含有不连续基因：真核基因组中的基因序列通常不是连续的，而是由多个内含子和外显子组成，其中外显子的序列会被翻译成蛋白质序列。
6. 具有单倍性：真核细胞中的每个染色体都是来自配子的一个单倍体，在合子中形成双倍体。
这种单倍性也是真核基因组的一个重要特点。
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。
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amphibians
reptiles birds
The human genome is thought to contain ~25,000 to 30,000 genes. 104 105 106 107
mammals
108 109 1010 1011来自病毒基因组 核基因组 原核生物基因组 真核生物基因组 线粒体DNA 核外遗传物质 叶粒体DNA 质粒DNA 非独立的基因组： 转位因子—能在基因组DNA中移动的 DNA序列，不能独立存在，需插入核或核 外DNA中。
3. Genomic DNA, Genes 基因gene——具有遗传功能的DNA片段 1969分离到。 基因组genome——细胞内所携带的全部遗 传信息DNA的总和；对多倍体生物指单倍体 DNA的总和。 编码蛋白的结构基因 基因组DNA 复制转录的调控序列 功能尚不清楚的区域
Genome sizes in nucleotide pairs (base-pairs)
基因家族 gene family
1.概念 基因组中来源相同、结构相似、功能相关的一 组基因成为基因家族（gene family）。一些基 因彼此靠近，成串地排列在一起，这种基因排列 结构叫基因簇（gene cluster）。在基因家族结 构中经常会看到基因簇结构。
基因簇——多顺反子结构
分类： • 串联重复多基因家族 组蛋白、tRNA rRNA • 分散重复多基因家族 Alu 家族 • 不同组织、细胞类型、发育时期表达的多基因 家族 同工酶（珠蛋白）
利于核糖体的快速组装，短时间内合成大量核糖体。
3. 非编码序列相对较少； 4. 多顺反子结构；
nucleoid ； nuclear region / body； chromatin body
大肠杆菌的类核结构
Bacterial nucleoid-associated proteins, nucleoid structure and gene expression Shane C. Dillon & Charles J. Dorman Nature Reviews Microbiology 8, 185-195 (March 2010)
真核生物核基因组
1.基因组较大，
重楼百合 1.5X 10e11
•低等真核生物：107-108 bp,较原核生物大10倍；
•高等真核生物：5X108-1010 bp，某些植物和两栖生物 可达1011 bp； •哺乳类生物大于2X109它们可编码100万个基因。
2.真核生物核DNA与蛋白质结合，形成核小体， 再缠绕成染色质（染色体）；
• 证据 1.R—环结构 2.限制性内切酶分析
鸡的卵清蛋白基因用EcoRⅠ和HindⅢ两种酶切， 可得到3或4个片段，把该基因的mRNA逆转录产 物cDNA（双链）用以上两种酶切，发现cDNA不 能被这两种酶切。
mRNA 酶切 cDNA 酶切 DNA
（不能被酶切）
DNA中有的序列在mRNA中丢失, 且丢失部分不 影响基因功能, 酶切位点在内含子中。
3. 基因组一般为双倍体（diploid）; 4. 基因组中非编码序列多于编码序列，有大量的 冗余DNA； 5. 存在大量重复序列，重复次数可高达百万倍； 6. 基因为单顺反子。一个基因单独转录，一个基 因 一条mRNA, 翻译成一条多肽链； 7. 大部分基因有内含子，因此基因不连续； 8. 具有基因家族。 真核生物基因组的特点： 重复性、基因家族、不连续性。
• 2多，2少，2duan，单-重
原核生物
A, B, 衣原体 C, D, 支原体 E, 肺炎支原体 F, G, H立克次氏体
原核生物包括：三菌（细菌，放线菌，蓝细菌），三体
核基因组之二 原核生物基因组 细菌基因组的结构特点： 1. 拟核（类核）结构； 2. 除rRNA基因外，基本是单一拷贝的；
实质：两个基因虽共用一段核苷酸序列，但其读码结构 互不相同，编码不同的蛋白质。
SV40DNA基因组中，编码三个外壳蛋白VP1、VP2、VP3基因之间 有122个碱基的重叠，但密码子的读框不一样。而小t抗原完全在大
意义：DNA的利用率提高，是基因表达调控的方式之一。
T抗原基因里面，它们有共同的起始密码子。
5S rRNA 基因家族 在所有染色体上都有，分布频率较高。 一般由120bp组成每个重复单元由 5sRNA基因和和转录区前的非转录区组成， 重复串联形成基因簇。 非洲爪蟾卵母细胞的5sRNA基因：富含 A-T的序列，由不同的15bp序列重复而成， （CAAAGTTTGAGTTTT）这段序列的串 连数不同，非转录的间隔区的长度会有所 改变。
Carsonella ruddii---artifical life
• It was once proposed that the smallest bacteria would need at least 300 genes. Yet, Carsonella ruddii only has 182 genes. The DNA of C. ruddii is only 160 kb.
病毒与其他微生物的区别
不具有细胞结构；也不进行蛋白质、糖和脂类 的代谢活动。 只含有一种核酸成分，要么DNA，要么RNA。 特殊的繁殖方式。缺乏完整的酶系统，不具备 生物产能所需的遗传信息。 绝对的细胞内寄生物。 对一般抗生素和作用于微生物代谢途径的药物 不敏感。 绝大多数病毒在不同程度上对干扰素敏感。
线粒体拟核
大肠杆菌基因组结构：
1. 基因组DNA在4000kb，估计有3500个基因， 每个基因平均长度1kb；已确定的基因有900个， 已确定有260个基因具有操纵子（75个)结构; 2. 已确定的基因中，多数是与代谢有关的酶、核 糖体蛋白； 3. 大多数基因是随机分布的，两条单链作为模板 的概率基本相等； 4. 多数基因是单拷贝。
Nucleosome structure
Nucleosome core (left) • 146 bp DNA; 1 3/4 turns of DNA • DNA is negatively supercoiled • two each: H2A, H2B, H3, H4 (histone octomer) Nucleosome (right) • ~200 bp DNA; 2 turns of DNA plus spacer • also includes H1 histone
4
Alu 6
(the other product is not shown)
2. rRNA基因家族
串联重复，有转录活性
大多数真核生物rRNA基因家族 集中分布 通常编码区较为保守，内间区具有种间特
异性，常被用作物种种类鉴定及进化分析。
在一条或几条染色体上，以核仁区含量最高。
rRNA基因家族（gene cluster）
plasmids viruses bacteria fungi plants algae insects mollusks bony fish
The size of the human genome is ~ 3 X 109 bp; almost all of its complexity is in single-copy DNA.
Nucleofilament structure Video
DNA包装
• 人体 DNA 的总长度大约为3.5米，细胞核直径仅有
0.01毫米。按比例放大，相当于将150公里的长绳
硬塞进一个足球里。
• Wapl 控制 cohesin 与 DNA 结合紧密程度。
• Vermicelli （意，小虫子）骨架，维持染色体的形
6.非编码序列较少<5%；
• 7.基因断裂 • 8.分段基因组 : 病毒基因组不是由一个，
而是由数个不同的核酸分子组成，这些 核酸片段具有不同的遗传功能。目前没 有发现节段性的DNA分子构成的病毒基 因组
• 9.有的病毒基因组中具有宿主细胞基 因组的结构特点；(帽子和ploy(A)结构;
启动子和增强子;内含子 )
基因重叠现象
单链环状DNA X174 Genomic 5386nt
1795 aa
分子量 197kD
实际分子量262 kD?
1 kb of DNA = 333 aa of coding capacity = 37 kD
定义：核苷酸序列彼此重叠的2个基因为重 叠基因overlapping genes，或称嵌套基因 nested genes。 类型： ① 一个基因的核苷酸序列完全包含在另一个 基因中； ②两个基因的核苷酸序列部分重叠； ③两个基因的核苷酸序列的末端密码子相互 重叠。
状。
• Antonio Tedeschi, et al. Wapl is an essential regulator of chromatin structure and chromosome segregation. Nature, 25 August 2013; doi:10.1038/nature12471
病毒基因组的特点： 1.基因组较小，大小差异较大；
乙肝病毒DNA 3kb，编码4种蛋白质 痘病毒DNA 300kb，编码几百种蛋白 基因组越小，对寄主依赖性越大。
2.化学组成多样；
DNA病毒、RNA病毒 单链、双链 线状、环状
• 3. 除反转录病毒外，病毒基因组只 有单一拷贝；
• 4.基因重叠现象
Ebola virus
• 以非洲刚果民主共和国的埃博拉河命名 • 生物安全四级，视为生物恐怖主义工具
•
SARS
dengue fever
HIV
显微镜下的HIV病毒
感染HIV病毒的T细胞
急性传染病中70%是病毒病，200次
• 柏林病人
费城故事
1966年