原核生物和真核生物 基因组的差别

原核生物DNA结构特点
大多数为双螺旋结构,少数以单链形式存在, 核苷酸大多数为环状,少数为线状·有些细菌 有染色体外遗传因子,即质粒DNA。
真核生物基因组
真核生物的遗传物质集中在细胞核中,并与 某些特殊的蛋白质组成核蛋白,形成一种致 密的染色体结构。且染色体数量多,结构复 杂。由几个或几十个更多的双链DNA分子 组成。 基因组大,结构复杂，DNA有多个复制起 点，每个基因组中含有数万个基因。
真核生物DNA结构特点
• 都是双链双螺旋结构,核苷酸分子多数为线 状。含有与原核生物不同的染色体外遗传 因子。 • 如细胞器基因,线粒体DNA, 叶绿体DNA
重叠基因
• 重叠基因：一些细菌同一段DNA能携带不 同的蛋白质信息，即同一段DNA片段能够 编码两种甚至三种蛋白质分子
重复序列
• 真核生物的蛋白质编码基因往往位于基因 组DNA单拷贝序列中，除单拷贝序列外还 存在大量重复序列，其拷贝数可高达百万 份以上， • 如人的基因组中，至少有二十份拷贝的 DNA，占总DNA30% • ,
原核生物的基因表达调控
• 原核生物不同于真核生物的基因结构,存在 转录单元,即操纵子·原核生物的转录受操纵 子控制,任何开启和关闭操纵子的因素都会 影响基因的转录,从而控制基因的表达。
操纵子
• 定义：基因表达的一个协调单位，包括在功能上 相关的几个结构基因和由启动子和操纵基因组成 的控制部位。 • 原核生物基因组中,功能相关的基因常丛集在基因 组的一个或几个特定部位,形成一个功能单位或转 录单元,其活性受到同步调控,它们可被转录为多个 mRNA分子,叫多顺反子。操纵子是最具典型的模 式, • 如大肠杆菌中含2584个已知和推知的操纵子。
核小体
真核生物存在以核小体为单位的染色质结 构,染色质的基本结构是核小体。 核小体是双螺旋DNA以左手螺旋绕在4对组 蛋白H2A，H2B, H3, H4所组成的八聚体核 心外1.75周,形成的结构。并与组蛋白H1构 成的连接区相连起来形成串珠样结构。
转录和翻译的位置不同
• 原核生物无细胞核，故转录和翻译位置无 明显区别； • 真核生物转录在细胞核中而翻译在细胞质 中；
• 真核生物存在DNA和染色质的调控作用, 即以核 小体为单位的核蛋白结构。只有当紧密压缩的异 染色质转变为松疏、伸展形式的常染色质,在基因 控制区改变结构,产生DNaseⅠ超敏感区,使基因激 活,才能促进转录。 • 组蛋白与DNA结合阻止DNA上基因的转录,去除组 蛋基因又能够转录。DNA碱基修饰变化,甲基化可 能阻碍转录因子与DNA特定部位的结合从而影响 转录
重复序列的发现
• 通过对基因组的复性动力学和密度梯度离 心研究,真核生物与原核生物的DNA复性很 不相同。真核生物DNA复性时, 其复性曲线 与原核生物DNA部分相似,还有一部分很快 地复性。 • 复性快的部分就是重复序列
重复序列分类
• 单拷贝序列:只有一个拷贝, 占基因组的40%~70%; • 少量重复序列:重复次数大约2~10拷贝·组成串联 重复基因; • 中度重复序列:一般是分散的, 重复次数大约十个 到数百个拷贝; • 高度重复序列；一般不分散的,大部分集中在异染 色体中,特别是在中心粒和端粒的附近。 如卫星DNA,占基因组的1%~30%,同一拷贝序列的 重复次数达十万到数百万次。果蝇的一种 drosophila virils有三个卫星DNA区带,序列重复达 107·
• 基因组小,结构简单,DNA一般只有单一复制起点. 基因组中含有数百个至数千个基因,基因组内核苷 酸大多数序列用于编码多肽以及tRNA,rRNA等,仅 少量的非编码核苷酸序列构成调控元件,如启动子。 基因的编码序列通常是连续的,中间无非编码成分。 • 如大肠杆菌基因组共有4639221个bp,全序列中 87·8%编码蛋白质,0·8%编码稳定性RNA,0.7%是 没有功能的重复序列,其余11%为调节序列或具有 其它的功能·
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真核生物基因表达调控
• 断裂基因：真核生物无操纵子,基因是不连续的,同 一基因的编码序列被数量不等的非编码序列间隔 隔成多个较小的片段。 • 编码蛋白的片段叫外显子(exon),非编码蛋白的片 段叫内含子(intron)。基因组中不编码的区域多于 编码区域,因此真核基因被称为断裂基因。内含子 虽然不被翻译,但特定的核苷酸序列对RNA的精确 剪接加工是不可缺少的。 • 如已经发现血红蛋白α链的内含子突变会引起剪 接差错,使合成α链结构异常而导致地中海贫血症。
原核生物和真核生物 基因组的差别
基因组的概念
• 基因组(genome)是构成、经营和调节生物 体并且传递生命到下一代的整套遗传指令, 包括有机体的全部遗传特征。 • 分为原核生物基因组和真核生物基因组 • 由于二者的细胞结构不同,它们的基因组及 其基因表达调控差异明显
原核生物的基因组
原核生物没有细胞核,遗传物质分散于整个 细胞中,有时虽有相对的集中的区域,但并无 核膜包围。且染色体数量少，一般只有一 条染色体,即一个核苷酸分子,无细胞核。