基因组的结构特点精选PPT.ppt
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1、关于基因组的结构特点第1页,讲稿共75张,创作于星期日第二章第二章 原核生物基因组原核生物基因组第2页,讲稿共75张,创作于星期日第一节 原核生物基因组的一般特征1.原核生物的基因组为原核生物的基因组为DNA分子分子只有一个复制起始点只有一个复制起始点.较小,在较小,在106-107之间之间通常为一条环状双链通常为一条环状双链DNA分子分子 基因组基因组DNA与支架蛋白和与支架蛋白和RNA结合,形成类核结合,形成类核.第3页,讲稿共75张,创作于星期日大肠杆菌类核结构照片图大肠杆菌类核结构照片图第4页,讲稿共75张,创作于星期日 原核生物类核结构示意图原核生物类核结构示意图n类核结构由中央和外
2、围组成类核结构由中央和外围组成第5页,讲稿共75张,创作于星期日原核生物的类核结构原核生物的类核结构n n类核(类核(类核(类核(nucleoid)原核生物基因组原核生物基因组DNA位于细胞的中央区,与支位于细胞的中央区,与支架蛋白和架蛋白和RNA结合在一起,以复合体的形式存在,经结合在一起,以复合体的形式存在,经高度盘旋聚集形成一个较为致密的区域,称为类核。高度盘旋聚集形成一个较为致密的区域,称为类核。第6页,讲稿共75张,创作于星期日2.广泛存在广泛存在操纵子操纵子结构结构指数个功能上相关的基因串联在一起,连同上游的调控区和 下游的转录终止信号,构成一个基因的表达单位.乳糖操纵子 阿拉伯糖
3、操纵子 色氨酸操纵子第7页,讲稿共75张,创作于星期日乳糖操纵子乳糖操纵子(lac operon)的结构的结构 调控区调控区CAP结合位点结合位点启动序列启动序列操纵序列操纵序列 结构基因结构基因Z Z:-半乳糖苷酶半乳糖苷酶半乳糖苷酶半乳糖苷酶Y Y:透酶透酶透酶透酶A A:乙酰基转移酶:乙酰基转移酶:乙酰基转移酶:乙酰基转移酶ZYAOPDNA第8页,讲稿共75张,创作于星期日原核生物的多顺反子原核生物的多顺反子真核生物的单顺反子真核生物的单顺反子非编码序列非编码序列核蛋白体结合位点核蛋白体结合位点起始密码子起始密码子终止密码子终止密码子编码序列编码序列PPP5 3 蛋白质蛋白质PPPmG-
4、5 3 蛋白质蛋白质目目 录录第9页,讲稿共75张,创作于星期日3.原核生物的结构基因原核生物的结构基因.基因是连续的基因是连续的,无内含子无内含子编码区在基因组中的比例编码区在基因组中的比例 真真核核基基因因组组 1O5)(二二)中度中度重复序列重复序列(重复次数:重复次数:1O 1O5)第32页,讲稿共75张,创作于星期日Types of repeat第33页,讲稿共75张,创作于星期日重复序列重复序列(一一)高度重复序列(重复次数高度重复序列(重复次数lO5)约占约占10-60,在人基因组中约占,在人基因组中约占20 1.卫星卫星DNA(Satellite DNA)2.反向重复反向重复D
5、NA:回文结构:回文结构:GGTACC CCATGG 常见于基因的调控区和特异蛋白结合区。常见于基因的调控区和特异蛋白结合区。第34页,讲稿共75张,创作于星期日卫星卫星DNA(Satellite DNA)第35页,讲稿共75张,创作于星期日卫星卫星DNA(satellite DNA)1大大卫星卫星DNA(macro-satellite DNA)重复单位重复单位5100bp;2小小卫星卫星DNA(mini-satellite DNA)重复单位重复单位670bp;VNTR 3微微卫星卫星DNA(micro-satellite DNA)重复单位重复单位26bp;STR第36页,讲稿共75张,创作于
6、星期日可变数目串联重复序列可变数目串联重复序列Variable number tandem repeat,VNTR 又称小卫星又称小卫星DNA(minisatellite DNA)短重复单位短重复单位(6-70bp)串联重复串联重复(6-100次以上次以上)VNTR多态性多态性分子标记分子标记DNA指纹图(指纹图(fingerprint)第37页,讲稿共75张,创作于星期日微卫星微卫星DNA(microstallite DNA)重复单位:重复单位:2-6个核苷酸;串联重复个核苷酸;串联重复(10-60次次次次),两,两侧为特异的单拷贝序列。侧为特异的单拷贝序列。短串联重复:短串联重复:Shor
7、t tandem repeat,STRSTR双核苷酸重复:(双核苷酸重复:(AC)n、(、(TGTG)n新一代遗传标记,人类基因组研究,肿瘤,遗传新一代遗传标记,人类基因组研究,肿瘤,遗传病病 第38页,讲稿共75张,创作于星期日(二二)中度重复序列中度重复序列 1中度重复序列的特点中度重复序列的特点 重复单位较大,重复次数:重复单位较大,重复次数:1O 1O5 散在分布于基因组中散在分布于基因组中 常与单拷贝基因间隔排列常与单拷贝基因间隔排列 一般具有种属特异性,可作一般具有种属特异性,可作DNA标记标记 第39页,讲稿共75张,创作于星期日(二二)中度重复序列中度重复序列 2中度重复序列的
8、分类中度重复序列的分类中度重复序列的分类中度重复序列的分类 long interspersed repeated segmentslong interspersed repeated segments,LINES,长分散片长分散片段段 长度长度1000bp(1000bp(可达可达7Kb)7Kb),拷贝数,拷贝数,拷贝数,拷贝数104 4-10-105,如人,如人,如人,如人Kpn I Short interspersed repeated segments,SINESSINES,短分短分短分短分散片段散片段散片段散片段 长度长度长度长度500bpl00copyrRNArRNA基因簇基因簇(重复
9、单元重复单元18S-5.8S-28S RNA18S-5.8S-28S RNA)第43页,讲稿共75张,创作于星期日四、基因家族四、基因家族(gene family)一组功能相似、核苷酸序列具有同源性的一组功能相似、核苷酸序列具有同源性的基因基因可能由某一共同祖先基因经重复和突变产可能由某一共同祖先基因经重复和突变产生。生。第44页,讲稿共75张,创作于星期日基因家族的特点:基因家族的特点:基因家族的成员可以基因家族的成员可以串联排列在一起串联排列在一起,形成基因簇,形成基因簇,形成基因簇,形成基因簇(gene cluster)或串联重复基因,如组蛋白的基因;或串联重复基因,如组蛋白的基因;或串
10、联重复基因,如组蛋白的基因;或串联重复基因,如组蛋白的基因;有些基因家族的成员也可有些基因家族的成员也可有些基因家族的成员也可有些基因家族的成员也可位于不同的染色体上位于不同的染色体上位于不同的染色体上位于不同的染色体上,如珠蛋,如珠蛋,如珠蛋,如珠蛋白基因;白基因;白基因;白基因;与具正常功能的基因序列相似,但与具正常功能的基因序列相似,但与具正常功能的基因序列相似,但与具正常功能的基因序列相似,但无转录功能或转录产物无转录功能或转录产物无转录功能或转录产物无转录功能或转录产物无功能无功能无功能无功能的基因称为假基因的基因称为假基因(Pseudogene)(Pseudogene)a1a1表示
11、与表示与a1相似的假基因相似的假基因第45页,讲稿共75张,创作于星期日组蛋白基因家族组蛋白基因家族 5个成员:H1,H2A,H2B,H3,H45个基因串联排列形成一个重复单位,但不同生物中排列不同第46页,讲稿共75张,创作于星期日线粒体线粒体DNA的结构的结构 人线粒体人线粒体DNA模式图模式图第47页,讲稿共75张,创作于星期日线粒体基因组的特点线粒体基因组的特点1.1.人线粒体基因组为人线粒体基因组为人线粒体基因组为人线粒体基因组为1616,569bp569bp的双链闭环分子,一的双链闭环分子,一条链为重链条链为重链(H链链链链),一条链为轻链,一条链为轻链,一条链为轻链,一条链为轻链
12、(L链链链链),两条链均,两条链均有编码功能,每个有编码功能,每个mtDNAmtDNA分于编码分于编码13种蛋白质和种蛋白质和种蛋白质和种蛋白质和2424种结构种结构种结构种结构RNA(22rRNA,2tRNA)2tRNA)2.2.线粒体线粒体线粒体线粒体DNADNA为母系遗传为母系遗传第48页,讲稿共75张,创作于星期日线粒体基因组的特点线粒体基因组的特点3.结构基因不含内含子,部分区域有基因重叠,因结构基因不含内含子,部分区域有基因重叠,因此病理性此病理性mtDNAmtDNA突变更易发生突变更易发生4.mtDNA4.mtDNA突变频率更高突变频率更高5.线粒体线粒体DNA突变的表型表达与核
13、突变的表型表达与核突变的表型表达与核突变的表型表达与核DNADNA不同。不同。第49页,讲稿共75张,创作于星期日真核生物基因组与原核生物基因组的真核生物基因组与原核生物基因组的主要区别主要区别(1)真核生物基因组)真核生物基因组DNA与蛋白质结合形成染色体,储存于与蛋白质结合形成染色体,储存于细胞核内,除配子细胞外,体细胞内的基因组是双份的细胞核内,除配子细胞外,体细胞内的基因组是双份的(即双倍体)。细菌染色体基因组通常由一条环状双链(即双倍体)。细菌染色体基因组通常由一条环状双链DNA分子组成,染色体形成类核,无核膜与胞浆分开。分子组成,染色体形成类核,无核膜与胞浆分开。(2)基因组远远大
14、于原核生物的基因组,具有许多复制起点,)基因组远远大于原核生物的基因组,具有许多复制起点,而每个复制子的长度较小。而每个复制子的长度较小。(3)真核细胞基因转录产物为单顺反子。一个结构基因经过)真核细胞基因转录产物为单顺反子。一个结构基因经过转录和翻译生成一个转录和翻译生成一个mRNA分子和一条肽链。原核生物基因转分子和一条肽链。原核生物基因转录产物为多顺反子,功能上相关的几个基因往往在一起组成操纵录产物为多顺反子,功能上相关的几个基因往往在一起组成操纵子结构。子结构。第50页,讲稿共75张,创作于星期日真核生物基因组与原核生物基因组的真核生物基因组与原核生物基因组的主要区别主要区别(4)真核
15、基因组大部分基因含有内含子,因此,基因是不)真核基因组大部分基因含有内含子,因此,基因是不连续的,称为断裂基因,需要进行转录后加工;原核基连续的,称为断裂基因,需要进行转录后加工;原核基因组没有内含子结构,不需进行转录后剪接加工。因组没有内含子结构,不需进行转录后剪接加工。(5)真核基因组中不编码的区域多于编码区域。原核基因组大部)真核基因组中不编码的区域多于编码区域。原核基因组大部分为编码序列,不编码区域仅占一小部分。分为编码序列,不编码区域仅占一小部分。(6)真核生物基因组存在重复序列,重复次数可达百万次以)真核生物基因组存在重复序列,重复次数可达百万次以上基因组远远大于原核生物的基因组。
16、上基因组远远大于原核生物的基因组。(7)真核生物基因组存在基因家族和假基因。)真核生物基因组存在基因家族和假基因。第51页,讲稿共75张,创作于星期日第四章第四章 病毒基因组病毒基因组 Viral genome 第52页,讲稿共75张,创作于星期日n病毒(病毒(virus)的概念)的概念n n比较原始的、有生命特征的比较原始的、有生命特征的比较原始的、有生命特征的比较原始的、有生命特征的n n能够自我复制的能够自我复制的n n严格严格严格严格细胞内寄生细胞内寄生的非细胞生物的非细胞生物的非细胞生物的非细胞生物n n是结构最简单、最微小的生命形式是结构最简单、最微小的生命形式第53页,讲稿共75
17、张,创作于星期日n病毒的四种基本结构成份病毒的四种基本结构成份n病毒基因组病毒基因组n衣壳衣壳n包膜包膜n其它内容物:酶、核酸结其它内容物:酶、核酸结合蛋白及金属离子等。合蛋白及金属离子等。第54页,讲稿共75张,创作于星期日病毒基因组的一般特征一、一、病毒基因组的病毒基因组的组成和分类组成和分类双链双链RNA单链单链RNA:正链:正链:序列与序列与mRNA相同相同 负链:负链:序列与序列与mRNA互补互补DNARNA 双链双链DNA:HBV 单链单链DNA:M13噬菌体噬菌体病毒基因组核酸的类型病毒基因组核酸的类型一个核酸分子一个核酸分子;数个核酸分子(数个核酸分子(分段分段基因组)基因组)
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