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。
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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。