真核和原核生物基因组功能特点
6原核、真核生物基因组
2.1 在原核生物基因组中，基因是如何组织的 在原核生物基因组中，
• 原核生物基因组具有 紧密的基因编排，基因间几 原核生物基因组具有紧密的基因编排， 紧密的基因编排 乎没有间隔，因此利用ORF扫描来定位基因相对 乎没有间隔，因此利用 扫描来定位基因相对 容易。 容易。 • 在已测序的大肠杆菌的基因组中也存在非编码 DNA，但只占 ，但只占11%，以小片段的形式分布于整个 ， 小片段的形式分布于整个 基因组，基因组几乎不存在其它被浪费的空间。 基因组，基因组几乎不存在其它被浪费的空间。
1. 原核生物基因组的物理特征
1.1 原核生物的染色体
A. 有关原核生物基因组的传统观点 • 在典型的原核生物中 ， 基因组包含于单一的环状 在典型的原核生物中， DNA分子中，这个分子位于拟核中。 分子中， 拟核中 分子中 这个分子位于拟核 • 原核生物细胞具有原始的核，没有核膜 ，更没有核 原核生物细胞具有原始的核， 没有核膜， 细胞具有原始的核 结构简单， 仁 ，结构简单 ，为了与真核细胞中典型的细胞核有 所别，称为拟核 所区别，称为拟核 (nucleoid)。 。
1.1 原核生物的染色体
A. 有关原核生物基因组的传统观点 • 和真核生物基因组一样 ， 原核生物基因组也必须 和真核生物基因组一样， 压缩到一个相对微小的体积，也需要在DNA结合 压缩到一个相对微小的体积 ， 也需要在 结合 蛋白的帮助下， 以一定的有序形式包装 起来（ 包装起来 蛋白的帮助下 ， 以一定的有序形式 包装 起来 （ 大 肠杆菌环状染色体总长1.6 mm，而大肠杆菌细胞 肠杆菌环状染色体总长 ， 只有1x2 µm）。 只有 ） • 目前已知的有关拟核中 目前已知的有关拟核中DNA组织排布情况大多来 组织排布情况大多来 自于对大肠杆菌的研究。 在大肠杆菌基因组中， 自于对大肠杆菌的研究 。 在大肠杆菌基因组中 ， 环状DNA分子是以超螺旋形式存在于细胞中的。 分子是以超螺旋形式存在于细胞中的。 环状 分子是以超螺旋形式存在于细胞中的
分子生物学思考题答案
1.原核生物DNA具有哪些不同于真核生物DNA的特征？真核生物：①真核基因组庞大。
②存在大量的重复序列。
③大部分为非编码序列(>90％)。
④转录产物为单顺反子。
⑤是断裂基因，有内含子结构。
⑥存在大量的顺式作用元件(启动子、增强子、沉默子)。
⑦存在大量的DNA多态性。
⑧具有端粒(telomere)结构原核生物：①基因组很小，大多只有一条染色体，且DNA含量少。
②主要是单拷贝基因，只有很少数基因〔如rRNA基因〕以多拷贝形式存在。
③整个染色体DNA几乎全部由功能基因与调控序列所组成；④几乎每个基因序列都与它所编码的蛋白质序列呈线性对应状态1.试述基因克隆载体进化过程。
①pSC101质粒载体，第一个基因克隆载体②ColE1质粒载体，松弛型复制控制的多拷贝质粒③pBR322质粒载体，具有较小的分子量（4363 bp）。
能携带6-8 kb的外源DNA片段，操作较为便利④pUC质粒载体，具有更小的分子量和更高的拷贝数⑤pGEM-3Z质粒，编码有一个氨苄青霉素抗性基因和一个lacZ'基因⑥穿梭质粒载体，由人工构建的具有原核和真核两种不同复制起点和选择标记，可在不同的寄主细胞内存活和复制的质粒载体⑦pBluescript噬菌粒载体，一类从pUC载体派生而来的噬菌粒载体2.试述PCR扩增的原理和步骤。
对比DNA体内复制的差异。
原理：首先将双链DNA分子在临近沸点的温度下加热分离成两条单链DNA分子，DNA聚合酶以单链DNA为模板并利用反应混合物中的四种脱氧核苷三磷酸、合适的Mg2+浓度和实验中提供的引物序列合成新生的DNA分子。
步骤：①将含有待扩增DNA样品的反应混合物放置在高温（>94℃）环境下加热1分钟，使双链DNA变性，形成单链模板DNA②降低反应温度（退火，约50℃），约1分钟，使寡核苷酸引物与两条单链模板DNA结合在靶DNA区段两端的互补序列位置上③将反应混合物的温度上升到72℃左右保温1-数分钟，在DNA聚合酶的作用下，从引物的3'-端加入脱氧核苷三磷酸，并沿着模板分子按5'→3'方向延伸，合成新生DNA互补链与体内复制的差别：①PCR不产生冈崎片段②在高温条件下反应，不需要DNA解旋酶③PCR可经过多个循环④在体外进行，可调控第六章1.基因敲除原理：又称基因打靶，通过外源DNA与染色体DNA之间的同源重组，进行精确的定点修饰和基因改造，具有专一性强、染色体DNA可与目的片段共同稳定遗传等特点方法：高等动物基因敲除技术，植物基因敲除技术2.完全基因敲除和条件型基因敲除完全基因敲除是指通过同源重组法完全消除细胞或者动植物个体中的靶基因活性，条件型基因敲除是指通过定位重组系统实现特定时间和空间的基因敲除3.基因定点突变原理：通过改变基因特定位点核苷酸序列来改变所编码的氨基酸序列，用于研究某个（些）氨基酸残基对蛋白质的结构、催化活性以及结合配体能力的影响，也可用于改造DNA 调控元件特征序列、修饰表达载体、引入新的酶切位点等方法：重叠延伸技术和大引物诱变法第七章1.乳糖操纵子的正负调控（—）阻遏蛋白的负调控①当细胞内有诱导物时，诱导物结合阻遏蛋白，此刻聚合酶与启动子形成开放式启动子复合物转录乳糖操纵子结构基因。
原核生物与真核生物DNA复制转录和翻译的特征比较
蛋白质翻译是一个循环进行的过称，每一个循 环包括大、小亚基之间及其与mRNA的结合， 翻译mRNA，然后各自分离。
肽链的延伸：没有区别。
2、翻译的不同点
①氨基酸的活化： 原核起始氨基酸是甲酰甲硫氨酸， 真核是从生成甲硫氨酰-tRNAi开始的。
4）原核生物中有DNA聚合酶Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、 Ⅳ、Ⅴ五种聚合酶，DNA聚合酶Ⅲ起最主要 作用。
真核生物中有α、β、γ、ε、δ五种聚合酶。聚 合酶α、δ是DNA合成的主要酶，分别控制不 连续的后随链以及前导链的生成。聚合酶β可 能与DNA修复有关，聚合酶γ则是线粒体中发 现的唯一一种DNA聚合酶。
5）染色体端体的复制不同。原核生物的染色相同点 2、DNA复制的不同点
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1、DNA复制的相同点
④蛋白质前体的加工，蛋白质的折叠，蛋 白质的合成抑制这三步过程过于复杂，因 具体物种而异
谢谢 观看
RNA合成方向都是从5’到3’，以DNA双链中 的反义链为模版，在RNA聚合酶催化下，以4 种三磷酸腺苷为原料，根据碱基互补配对原则 ，各核苷酸之间通过形成磷酸二酯键，不需要 引物的参与，合成的RNA带有与DNA编码链相 同的序列。转录的基本过程包括模版识别、转 录起始、通过启动子及转录的延伸和终止。
都是半保留复制、半不连续复制 、双向复制，在复制中需要的原 料、模板、引物都相同，都有前 导链和后随链，都分为起始、延 伸、终止三个过程。
关于原核生物和真核生物的知识点总结
关于原核生物和真核生物的知识点总结原核生物与真核生物是生物界的两种不同的类别，分别拥有不同的结
构和功能。
原核生物是指具有原核基因组和三种核酸（DNA、RNA和蛋白质）的单细胞生物，如细菌和古细菌，它们是最早出现的基本细胞类型。
真核生物是指拥有真核细胞基因组的具有多细胞结构的复杂生物，包括植物、动物、真菌和几种原生动物。
首先，原核生物和真核生物的最大区别是其基因组的组成。
原核生物
拥有一个原核基因组，其中包含DNA，RNA和蛋白质。
真核生物拥有一个
更丰富的真核基因组，其中包含DNA，RNA和蛋白质，还有一种叫做核糖
核酸（rRNA）的物质。
这种物质的存在使得真核生物可以更有效地使用基因，从而实现更精细的生物功能。
其次，原核生物和真核生物在形态结构上也有较大的差异。
原核生物
是单细胞生物，具有细胞膜、核仁、线粒体等细胞组织。
真核生物拥有更
多的细胞组织，如细胞膜、核仁、线粒体、胞浆和液泡，形成多细胞组织，并且有不同的细胞组织可以完成不同的功能。
此外，真核生物还有可以进
化的进化过程，从而实现更多的生物功能。
此外，原核生物和真核生物之间还有一个重要的差异是其能量代谢途
径的不同。
第一篇 分子生物学基本原理(共57张PPT)
第二节 真核生物基因组
一、真核生物染色质DNA的高级结构 • DNA高级结构中的蛋白质
组蛋白与非组蛋白
• DNA与蛋白质的结 合与染色体的组装
二、真核生物核基因组结构和功能特点
• 基因组大，编码蛋白质多，一般编码蛋白都 超过1万个以上。在DNA复制时，有多个复制 起始点。 • 真核生物的结构基因都是单顺反子。 • 真核生物的基因组中含有大量的重复序列 (45%)。 • 真核生物的基因组中存在大量的非编码区。
⒑含有多种功能的识别区域，如复制起始区、复制终止区、 转录起动区和终止区等。
大肠杆菌染色体基因组的结构和功能
大肠杆菌染色体基因组是研究最清楚的基因组。估计
大肠杆菌基因组含有3500个基因，已被定位的有900个左
右。在这900个基因中，有260个基因已查明具有操纵子结
构，定位于75个操纵子中。在已知的基因中8％的序列具
• 真核基因为断裂基因，在它的结构基 因中含有外显子和内含子。
• 真核生物的基因组中存在着各种基因 家族。
• 真核生物基因组中也存在移动基因。
•基因组中结构基因所占区域远小于非 编码区。
三、真核生物基因组的结构
㈠结构基因
• 断裂基因(split gene)：真核生物的结构基 因是不连续的编码氨基酸的序列被非编码 序列所打断，因此被称为断裂基因。
是指一组由多基因家族及单基因组成的更大基因 家族。其代表为免疫球蛋白基因超家族
㈣重复序列(repeat sequence):
在真核生物基因组存在着的大量的碱基序列重复出 现的情况。
重复序列中，除了编码RNA、RNA和组蛋白的结构基 因外，大部分是非编码序列。但对它们的功能还不十分清楚。
原核生物基因组结构特点
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。
原核生物与真核生物DNA复制过程及异同点
原核生物与真核生物DNA复制共同的特点:1底物成分：亲代DNA分子为模板，四种脱氧三磷酸核苷（dNTP）为底物，多种酶及蛋白质：DNA拓扑异构酶、DNA解链酶、单链结合蛋白、引物酶、DNA 聚合酶、RNA酶以及DNA连接酶等；2过程：分为起始、延伸、终止三个过程；3聚合方向：5'T3'；4化学键：3'，5'磷酸二酯键；5遵从碱基互补配对规律；6一般为双向复制、半保留复制、半不连续复制。
原核生物与真核生物DNA复制不同的特点：1真核生物为线性DNA，具有多个复制起始位点，形成多个复制叉，DNA聚合酶的移动速度较原核生物慢。
，具有单一复制起始位点。
2真核生物DNA复制只发生在细胞周期的S期，一次复制开始后在完成前不再进行复制，原核生物多重复制同时进行。
3真核生物复制子大小不一且并不同步。
4原核生物有9-mer和13-mer的重复序列构成的复制起始位点，而真核生物的复制起始位点无固定形式。
5真核生物有五种DNA聚合酶，需要Mg+。
主要复制酶为DNA聚合酶8（£），引物由DNA聚合酶a合成。
原核生物只有三种，主要复制酶为DNA聚合酶III。
6真核生物末端靠端粒酶补齐，而原核生物以多联体的形式补齐。
7真核生物冈崎片段间的RNA引物由核酸外切酶MF1去除，而原核生物冈崎片段由DNA聚合酶I去除。
8真核生物DNA聚合酶Y负责线粒体DNA合成。
9真核生物DNA聚合酶8的高前进能力来自于RF-C蛋白与PCNA蛋白的互相作用。
原核生物DNA聚合酶III的前进能力来自与Y复合体（夹钳装载机）与B 亚基二聚体（B夹钳）的'相互作用。
10原核生物的聚合酶没有5T3外切酶活性，需要一种FEN1的蛋白切除5端引物，原核生物DNA聚合酶工具有5T3外切酶活性。
11原核的DNAPol—II复制时形成二聚体复合物，而真核生物的聚合酶保持分离状态。
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。
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真核和原核生物基因组功能特点
真核生物基因组是一组有组织的多个线性染色体，而原核生物基因组则是一个圆形染色体。
真核生物基因组呈现出较大的基因密度，其中大部分基因具有组织特异性表达，多基因家族代表性较高。
原核生物基因组较小，基因密度较高，具有较高的基因致密度。
真核生物基因组经历了大规模的基因重复事件，导致了基因数量的增加和分化。
此外，染色体上还含有非编码RNA，RNA加工和RNA剪接事件发生于真核生物的细胞核内的细胞器内。
原核生物缺乏核、线粒体和其他过程的复杂性，利用相对较简单的RNA加工和转录机制实现基因表达。