华科课件--基因组的结构和功能_PPT幻灯片

抑制自身DNA合成。
3）分子量小，不具备自传递能力；
4）基因工程使用松弛型（高拷贝数）
质粒，以获得列多的基因产物。
*拷贝数（copy number)—细胞所含的按每—基因组计算的某种质粒或基因的数目。
2.按分子量大小，分为2类
1）小型质粒，<15kb
2)大型质粒>15kb
小型质粒，无接合和自传递能力，在按 多属接合型或自传递型，大型质粒只
(2)复制受限，受细菌宿主DNA复制系 (2)复制不受细菌DNA复制系统限制，
统的控制；
仅需DDDPI，当宿主蛋白质合成受抑制
(3) 特点是这类质粒可以自传递； 时（如培养中加入氯要素时），其拷贝
(4)严谨控制机理（低拷贝原因），认 数可猛增至1000-3000之多，该性质对
为是该质粒可以产生阻逼蛋白，反馈 基因工程技术十分有利。
3.质粒与宿主细胞的关系
（1）质粒对宿主的生存不是必需的，只是“友好”的“借居”宿主 细胞中，既不杀伤细胞，对宿主的代谢活动也无影响，宿主离开质粒 照样的生存下去。
（2）质粒离开宿主就无法生存，只有依赖宿主细胞的（酶和蛋白质） 帮助，才能完成自身的复制（扩增）、转录。
（3）质粒经常为宿主执行一些适当的遗传功能，作为对宿主细胞的 补偿（“交房租”）。
化（提质粒）。 质粒符合上述3个条件。 基因工程中主要使用人工构建的质粒。
（二）质粒的分类
1.按质粒的复制机理，分为2类：
1）严谨控制型（stringent contrd type） 2）松弛控制型（relaxed control type）
(1)拷贝数少，一般<10个，分子量大； (1)拷贝数多，10-200个，分子量小；
表型和基因型 某一机体可以观察到的特征称为表型 （phenotype），与表型相应的基因组成称为基因型 （genotype）。如细菌能否合成亮氨酸记为Leu+和Leu-， 相应的基因型为Leu+和Leu-。
等位基因 （1）二倍体细胞有2套基因，一套来自父本，另 一套来自母本，每个细胞的全部基因均由2套基因组成，每一 对基因称做等位基因。
6.编码区和非编码区（主要是调控序列）在基因组中约各占50%。（5%， 95%）
7.基因组中的重复序列很少。编码蛋白质结构基因多为单拷贝，但编码 rRNA的基因往往是多拷贝的，这有利于核糖体的快速组装。（15AA/ 秒，2AA/秒）
8.具有编码同功酶的基因（isogene） 这是一类结构不完全相同，而功 能相同的基因。如E.coli含有2个编码乙酸乳酸合成酶的基因和2个编码分 支酸变位酶同工酶的基因。
2.质粒是双链的DNA分子，大小在1—200kb之间，和病毒 不同，它们没有衣壳蛋白（裸DNA）。
从生化学来说，除酵母的杀伤质粒（killer plasmid）是 RNA外，其余质粒是染色体外的cccDNA分子(真核生物也 有质粒）。
从遗传学来说，质粒是与宿主染色体有别的复制子（真核 细胞分裂过程中，DNA纤维分成许多复制单位，该单位称 为复制子）。在细胞分裂时能恒定传递给交代细胞的独立遗 传因子或能在胞内寄生和复制的复制子。
转录调控区
贮存RNA或蛋白质结构信息区 转胞或生物中，一套完整单倍体遗传特质的总和（包括一种 生物所需的全套基因及间隔序列）称为基因组（P27）。 基因组的结构主要指不同的基因功能区域在核酸分列中的分 布和排布情况，基因组的功能是贮存和表达遗传信息。 人类基因组包含多染色体和XY两条性染色体上的全部遗传 物质（核基因组）以及胞线粒体上的遗传物质（线粒体基因 组）。（X免疫基因，男XY，女XX）。 * 1个配对（精子或卵子），1个单倍体细胞或1个病毒所包 含的全套基因，称为基因组。
（4）质粒赋于宿主各种有利的表型（质粒编码蛋白质或酶），使宿 主获得生存优势，与我们基因工程实验紧密相关的，如抗生素抗性基 因：
Ampr 酶，水解β-内酰胺环,解除氨关毒性,使细菌抗氨关。
Tetr 膜蛋白,可阻止四环素进入细胞,使细菌抗四环素。
4.质粒发现和研究意义
1）理论意义 质粒能够复制、传递和表达遗传信息，从分子 遗传学观点来看是一种有机体，是比病毒更原始的生命形式， 是生命起源研究的起一块体重要基石。
9.细菌基因组中存在可移动的DNA序列，包括插入序列和转座子。
10.原核基因的基本结构特点：
启动子（promoter）、操纵基因（operator）、调控序列、结构 基因（structure gene）、终止子（terminator）。（见第六章）
二、染色体外的遗传物质———质粒
（一）概念
1.质粒（plasmid） 是独立于许多细菌及某些真核细胞染色 体外共价闭合环状的DNA分子（covalant closed circnlar,cccDNA），能独立复制的最小遗传单位。（P35-6）
（2）由于突变作用引起DNA结构变异，所以某一基 因可具有若干种不同的形式，这种同一基因不同的形式互称等 信基因（allele）。
基因的基本结构
5’、、、AGCCGACTATGTCGAAGCTT、、、、、、 GCTTGACTATAAGACA、、、3’
3‘、、、TCGGCTGATACAGCTTCTAA、、、、、、 CGAACTGATATTCTGT、、、5‘
合质粒协助也能转移，也可心通过转化 能通过细菌的接合作用人一个细菌
作用进入受体细胞，这类质粒种类较多， 传到另一个细菌。（如F质粒）。
几乎每种细菌都可以含有2种以上，基因
工程一般用小型质粒。
3.按质粒转移方式，分为3类
1）接合型质粒（conjugaative plasmid）带有效接触基因质粒，只能使细菌接合，本 身不被传递.
2）实践意义 是基因工程的重要载体（vector），能把外源 基因（目的基因）送到宿主细胞中去克隆扩增或克隆表达（见 第八章）。
①质粒是可以改造的，可以剪切、剪接的，基因工程的重要任 务之一就是严格改造质粒的同时，控制质粒不传递，若一个致 癌质粒可以传递就会传到外都是。
②作为基因工程载体的3个特点： A.都能独立自主的复制； B.都能便利的加以检测（抗生素抗性）； C.都能容易引进宿主细胞中去，也易从宿主细胞中分离纯