基因組教學(xué)講解課件

第二章

基因組與蛋白質(zhì)組GenomeandProteome1第二章基因組與蛋白質(zhì)組GenomeandPrDNARNAProtein基因組學(xué)蛋白質(zhì)組學(xué)轉(zhuǎn)錄組學(xué)代謝組學(xué)2DNARNAProtein基因組學(xué)蛋白質(zhì)組學(xué)轉(zhuǎn)錄組學(xué)代謝組學(xué)

基因

是存在于染色體上的具有特定的遺傳功能的DNA片段，基因可分為三大類(lèi)：mDNA、tDNA、rDNA，就病毒而言，基因也可以是RNA片段。3

基因組

指一個(gè)細(xì)胞或者一種生物體的整套遺傳物質(zhì)。

1920年德國(guó)漢堡大學(xué)植物學(xué)教授HansWinkler提出4基因組真核生物基因組染色體基因組線(xiàn)粒體基因組葉綠體基因組

原核生物基因組染色體基因組質(zhì)粒病毒5真核生物基因組5

基因組學(xué)概念：基因組學(xué)是研究生物基因組的組成、組內(nèi)各基因的精確結(jié)構(gòu)、相互關(guān)系及表達(dá)調(diào)控的科學(xué)，是涉及基因作圖、測(cè)序和整個(gè)基因組功能分析的遺傳學(xué)分支。6基因組學(xué)概念：基因組學(xué)是研究生物

基因組學(xué)分類(lèi)結(jié)構(gòu)基因組學(xué)：以全基因組核苷酸序列測(cè)定為目標(biāo)功能基因組學(xué)：根據(jù)結(jié)構(gòu)基因組學(xué)提供的信息，借助計(jì)算機(jī)分析以高通量、大規(guī)模的實(shí)驗(yàn)方法，系統(tǒng)地對(duì)基因功能進(jìn)行詮釋7基因組學(xué)分類(lèi)7第一節(jié)基因組8第一節(jié)基因組8生物基因組大?。╞p）病毒，噬菌體φ-x1475378（最早）病毒，噬菌體λ5×104細(xì)菌，大腸桿菌4×106變形蟲(chóng)，無(wú)恒變形蟲(chóng)67×1010（最大）植物，貝母13×1010真菌，釀酒酵母2×107昆蟲(chóng)，黑腹果蠅2×108哺乳動(dòng)物，人3×109不同生物基因組大小9生物基因組大?。╞p）病毒，噬菌體φ-x1475378（最早

什么是原核生物（prokaryote）？細(xì)菌、支原體、衣原體、立克次體、螺旋體、放線(xiàn)菌和藍(lán)綠藻等原始生物的總稱(chēng)，是最簡(jiǎn)單的細(xì)胞生物體。一、原核生物基因組10一、原核生物基因組10（一）原核生物基因組的特征1.基因組分子質(zhì)量較小2.環(huán)狀雙鏈DNA分子3.具有類(lèi)核結(jié)構(gòu)4.廣泛存在操縱子結(jié)構(gòu)5.多為單拷貝6.結(jié)構(gòu)基因無(wú)重疊現(xiàn)象7.具有編碼同工酶的不同基因8.具有可移動(dòng)的DNA序列9.非編碼區(qū)內(nèi)主要是一些調(diào)控序列11（一）原核生物基因組的特征1.基因組分子質(zhì)量較小2.環(huán)狀雙鏈1.基因組分子質(zhì)量較小一般在106~107bp之間基因數(shù)目較少，約3500個(gè)2.環(huán)狀雙鏈DNA分子3.具有類(lèi)核結(jié)構(gòu)121.基因組分子質(zhì)量較小一般在106~107bp之間2.環(huán)狀雙

大腸桿菌的類(lèi)核結(jié)構(gòu)模型+RNA松弛DNA環(huán)13大腸桿菌的類(lèi)核結(jié)構(gòu)模型+RNA13

4.廣泛的操縱子結(jié)構(gòu)

操縱子結(jié)構(gòu)是原核生物基因

組的功能單位，是原核生物基因組的一個(gè)突出的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，其中結(jié)構(gòu)基因的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物為多順?lè)醋?44.廣泛的操縱子結(jié)構(gòu)14

操縱子

(operon)概念：在原核生物中，多個(gè)功能相關(guān)的結(jié)構(gòu)基因成簇串聯(lián)排列，與上游共同的調(diào)控區(qū)和下游轉(zhuǎn)錄終止信號(hào)組成的基因轉(zhuǎn)錄單位。15操縱子(operon)AYZII乳糖操縱子(lacoperon)的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)基因Z：β-半乳糖苷酶Y：

透性酶A：

乙?；D(zhuǎn)移酶16AYZII乳糖操縱子(lacoperon)的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)基因乳糖乳糖半乳糖葡萄糖乙酰輔酶A輔酶A乙酰半乳糖+β-半乳糖苷酶乙?；D(zhuǎn)移酶透性酶lacZ基因編碼lacY基因編碼lacA基因編碼17乳糖乳糖半乳糖葡萄糖乙酰輔酶A輔酶A乙酰半乳糖+β-半乳糖苷CAPOPAYZ乳糖操縱子(lacoperon)的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)基因調(diào)控序列終止序列CAP結(jié)合位點(diǎn)IRNAPol.PromoterOperatorCAP:catabolitegeneactivationprotein18CAPOPAYZ乳糖操縱子(lacoperon)的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)

乳糖操縱子的調(diào)節(jié)機(jī)制阻遏蛋白的負(fù)性調(diào)節(jié)CAP的正性調(diào)節(jié)協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)19乳糖操縱子的調(diào)節(jié)機(jī)制阻遏蛋白的負(fù)性調(diào)節(jié)19阻遏蛋白的負(fù)性調(diào)節(jié)

★沒(méi)有乳糖存在★僅有乳糖存在20阻遏蛋白的負(fù)性調(diào)節(jié)20CAPOPAYZ

IGene:OFFNomRNAproducts沒(méi)有乳糖存在時(shí)阻遏蛋白的負(fù)性調(diào)節(jié)RNAPol.21CAPOPAYZIGene:OFF沒(méi)有乳糖存在時(shí)阻遏

Inducer

（半乳糖）CAPOPAYZIRNAPol.RNAPol.僅有乳糖存在時(shí)阻遏蛋白的負(fù)性調(diào)節(jié)？22InducerCAPOPAYZIRNARNA僅有乳糖泄露表達(dá)CAPOPAYZ

解釋23泄露表達(dá)CAPOPAYZ解釋23

葡萄糖

降解產(chǎn)物ATPcAMP5`AMP+_

CAP

（無(wú)活性狀態(tài)）

CAP-cAMP（活性狀態(tài)）腺苷酸環(huán)化酶磷酸二酯酶+24葡萄糖降解產(chǎn)物ATPcAMP5`AMP+_CAPOPAYZIRNAPol.RNAPol.乳糖操縱子的CAP正性調(diào)節(jié)

（PositiveControlofCAP）CAPcAMP25CAPOPAYZIRNARNA乳糖操縱子的CAP正性調(diào)節(jié)CAPOPAYZI

協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)26CAPOPAYZI協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)26

Inducer

（半乳糖）lactoseCAPOPAYZI協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)RNAPol.27InducerlactoseCAPOPAYZI協(xié)調(diào)調(diào)5.除16S、23S、5SrRNA及tRNA外，原核生物的結(jié)構(gòu)基因均為單拷貝基因。結(jié)構(gòu)基因中沒(méi)有內(nèi)含子，RNA合成后不需剪切加工285.除16S、23S、5SrRNA及tRNA外，原核生物的結(jié)6.結(jié)構(gòu)基因無(wú)重疊現(xiàn)象重疊基因:基因組DNA中的某些序列被兩個(gè)或兩個(gè)以上的基因所共有296.結(jié)構(gòu)基因無(wú)重疊現(xiàn)象重疊基因:基因組DNA中的某些序列被兩7.具有編碼同工酶的不同基因結(jié)構(gòu)不完全相同的基因，但表達(dá)產(chǎn)物功能相同。如，在大腸桿菌基因組中有兩個(gè)編碼分支酸變位酶的基因，兩個(gè)編碼乙酰乳酸合成酶的基因。307.具有編碼同工酶的不同基因結(jié)構(gòu)不完全相同的基因，但表達(dá)產(chǎn)物8.具有可移動(dòng)的DNA序列

轉(zhuǎn)座因子：能在基因組中從一個(gè)位點(diǎn)移至另一位點(diǎn)的DNA序列稱(chēng)為轉(zhuǎn)座因子,又稱(chēng)可轉(zhuǎn)座元件。插入序列（insertionsequence）2.轉(zhuǎn)座子（transposons）3.

可轉(zhuǎn)移性噬菌體（transposablephages）美國(guó)冷泉港實(shí)驗(yàn)室的女科學(xué)家B.MClintock318.具有可移動(dòng)的DNA序列轉(zhuǎn)座因子：能在基因組中從一個(gè)位9.非編碼區(qū)主要是一些調(diào)控序列編碼區(qū)所占比例約50%。非編碼區(qū)常有反向重復(fù)序列，可形成特殊結(jié)構(gòu)，具有一定的調(diào)控作用。*IR（反向重復(fù)序列）：TGCGAT

....ACGCTAACGCTA

....TGCGAT

329.非編碼區(qū)主要是一些調(diào)控序列編碼區(qū)所占比例約50%。*IR（二）質(zhì)粒（plasmid）是存在于細(xì)菌、真菌等微生物的細(xì)胞中，獨(dú)立于染色體外，能進(jìn)行自我復(fù)制的遺傳因子。33（二）質(zhì)粒（plasmid）是存在于細(xì)菌、真菌等微生物的細(xì)胞質(zhì)粒的分子結(jié)構(gòu)通常以共價(jià)閉合環(huán)狀的超螺旋雙鏈DNA分子存在于細(xì)胞中也發(fā)現(xiàn)有線(xiàn)型雙鏈DNA質(zhì)粒和RNA質(zhì)粒；34質(zhì)粒的分子結(jié)構(gòu)通常以共價(jià)閉合環(huán)狀的超螺旋雙鏈DNA分子存在于質(zhì)粒與宿主的關(guān)系：質(zhì)粒所含的基因?qū)λ拗骷?xì)胞一般是非必需的；在某些特殊條件下，質(zhì)粒有時(shí)能賦予宿主細(xì)胞以特殊的功能，從而使宿主得到生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)35質(zhì)粒與宿主的關(guān)系：35

質(zhì)粒的命名規(guī)則質(zhì)粒的名稱(chēng)一般由三個(gè)英文字母及編號(hào)組成，第一個(gè)字母一律用小寫(xiě)p表示，質(zhì)粒，plasmid;后兩個(gè)字母應(yīng)大寫(xiě)，可以采用發(fā)現(xiàn)者人名、實(shí)驗(yàn)室名稱(chēng)、表型性狀或其他特征的英文縮寫(xiě)。編號(hào)為阿拉伯?dāng)?shù)字，用于區(qū)分屬于同一類(lèi)型的不同質(zhì)粒，如pUC18和pUC19等。36質(zhì)粒的命名規(guī)則36

質(zhì)粒的分類(lèi)

F質(zhì)粒R質(zhì)粒Col質(zhì)粒功能37質(zhì)粒的分類(lèi)F質(zhì)粒功能37

F質(zhì)粒（fertilityfactor）

又稱(chēng)致育因子或性因子存在于腸細(xì)菌屬、假單胞菌屬、嗜血桿菌、奈瑟氏球菌、鏈球菌等細(xì)菌中，決定性別并有轉(zhuǎn)移功能一種最有代表性的單拷貝的接合型質(zhì)粒62×106D，94.5kb，相當(dāng)于核染色體DNA2%的環(huán)狀雙鏈DNA，其中1/3基因（tra區(qū)）與接合作用有關(guān)。38F質(zhì)粒（fertilityfactor）339394040

R質(zhì)粒（resistancefactor）

又稱(chēng)抗藥性質(zhì)?；蚰退幮再|(zhì)粒具有使宿主菌對(duì)鏈霉素、四環(huán)素等抗生素產(chǎn)生抗藥性的基因群由抗性轉(zhuǎn)移因子（RTF）和抗性決定R因子組成。RTF，11MD，控制質(zhì)?？截悢?shù)及復(fù)制，可使耐藥性自一菌轉(zhuǎn)移至另一菌；R因子大小不固定，幾MD到100MD，含抗性基因。41R質(zhì)粒（resistancefactor）4242又稱(chēng)大腸桿菌素因子大腸桿菌中發(fā)現(xiàn)，含編碼大腸桿菌素的基因大腸桿菌素是由E.coli的某些菌株所分泌的細(xì)菌素，能通過(guò)抑制復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)譯或能量代謝等而專(zhuān)一地殺死其它腸道細(xì)菌。

Col質(zhì)粒（Colplasmid）凡帶Col因子的菌株，由于質(zhì)粒本身編碼一種免疫蛋白，從而對(duì)大腸桿菌素有免疫作用，不受其傷害。43又稱(chēng)大腸桿菌素因子Col因子可分為兩類(lèi)，分別以ColE1和ColIb為代表ColE1分子量小，約為5×106Dalton，無(wú)接合作用，是多copy的；ColE1研究得很多，并被廣泛地用于重組DNA的研究。ColIb分子量大，約為80×106Dalton，它與F因子相似，具有通過(guò)接合作用轉(zhuǎn)移的功能，屬于嚴(yán)緊型控制，只有1-2copy

Col質(zhì)粒（Colplasmid）44Col因子可分為兩類(lèi)，分別以ColE1和ColIb為代表復(fù)制機(jī)制松弛型質(zhì)粒（relaxedplasmid）嚴(yán)緊型質(zhì)粒（stringentplasmid）復(fù)制受到宿主細(xì)胞的嚴(yán)格控制，只在細(xì)胞周期的一定階段進(jìn)行復(fù)制不受到宿主細(xì)胞的嚴(yán)格控制，在整個(gè)細(xì)胞周期隨時(shí)可以復(fù)制45復(fù)制機(jī)制松弛型質(zhì)粒（relaxedplasmid）嚴(yán)緊型轉(zhuǎn)移方式接合型質(zhì)粒：只能使細(xì)菌接合，本身不被傳遞，含自我復(fù)制基因，接合基因可移動(dòng)型質(zhì)粒：可被動(dòng)傳遞，不能使細(xì)菌接合傳遞性質(zhì)粒：兼有接合和可移動(dòng)的雙重性質(zhì)46轉(zhuǎn)移方式接合型質(zhì)粒：只能使細(xì)菌接合，本身不被傳遞，含自我復(fù)制質(zhì)粒的生物學(xué)特性

47質(zhì)粒的生物學(xué)特性47

（一）質(zhì)粒的大小和拷貝數(shù)1.質(zhì)粒的大小：以分子質(zhì)量MD或堿基對(duì)數(shù)kb表示，1MD的雙鏈DNA=1.65kb。質(zhì)粒的大小一般在1-200kb，最大的可達(dá)1400kb(如苜蓿根瘤菌質(zhì)粒pRm141a)48（一）質(zhì)粒的大小和拷貝數(shù)1.質(zhì)粒的大?。阂苑肿淤|(zhì)量M2.質(zhì)粒的拷貝數(shù)（copynumber）：指同一質(zhì)粒在每個(gè)細(xì)胞中的數(shù)量，不同的質(zhì)粒在同一細(xì)胞中的拷貝數(shù)有差異。復(fù)制子復(fù)制起始點(diǎn)+調(diào)控元件是確定某種質(zhì)粒特性的一個(gè)重要參數(shù)復(fù)制子決定其拷貝數(shù)492.質(zhì)粒的拷貝數(shù)（copynumber）：指同一質(zhì)粒在每個(gè)類(lèi)型代表質(zhì)粒大?。╧b）拷貝數(shù)宿主表型特征致育因子F因子95-1001-3大腸桿菌,沙門(mén)氏菌,檸檬酸桿菌性纖毛、接合轉(zhuǎn)移R質(zhì)粒RP4541-3假單胞菌和其它G陰性菌性纖毛、接合轉(zhuǎn)移，抗Ap、Km、Nm、Tc

R1801-3G陰性菌抗Ap、Km、Su、Cm、Sm

R6981-3大腸桿菌,奇異變形桿菌抗Km、Nm、Su、Cm、Sm

R100901-3大腸桿菌,志賀桿菌,沙門(mén)氏菌Cm,Sm,Su,Tc,Hg

pSH621

金黃色葡萄球菌Gm,Tm,Km

pAD225

糞腸球菌Em,Sm,KmCol質(zhì)粒ColE1910-30大腸桿菌產(chǎn)大腸桿菌素E1

ColE2

10-15志賀桿菌產(chǎn)大腸桿菌素E2

ColDF13

陰溝桿菌產(chǎn)大腸桿菌素DF13毒性質(zhì)粒Ent（P307）83

大腸桿菌產(chǎn)腸毒素

K88質(zhì)粒

大腸桿菌粘附抗原

ColV-K302

大腸桿菌攝鐵載體,免疫機(jī)制抗性

pZA1056

金黃色葡萄球菌腸毒素B

Ti200

根癌農(nóng)桿菌誘導(dǎo)腫瘤代謝質(zhì)粒CAM230

假單胞菌樟腦降解

SAL56

假單胞菌水楊酰降解

TOL75

惡臭假單胞菌甲苯降解

pJP4

假單胞菌2,4-二氯苯乙酰降解

pSym

根瘤菌共生固氮

質(zhì)粒大小和類(lèi)型

50類(lèi)型代表質(zhì)粒大?。╧b）拷貝數(shù)宿主表型特征致育因子F因子95

(二)質(zhì)粒轉(zhuǎn)移性概念：指質(zhì)粒能從供體細(xì)胞把它的一個(gè)復(fù)本轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞質(zhì)粒在細(xì)菌間的轉(zhuǎn)移，需要供體和受體細(xì)胞間的直接接觸才能進(jìn)行，即接合作用可以在同種屬也可以不同種屬間轉(zhuǎn)移51(二)質(zhì)粒轉(zhuǎn)移性515252（三）質(zhì)粒的復(fù)制復(fù)制所需的酶類(lèi)和復(fù)制蛋白DNA聚合酶的利用復(fù)制的方向性復(fù)制的終止復(fù)制起始復(fù)制型53（三）質(zhì)粒的復(fù)制復(fù)制所需的酶類(lèi)和復(fù)制蛋白53復(fù)制起點(diǎn)（ori）是一段特定的DNA序列，長(zhǎng)約幾百堿基對(duì)，在其相關(guān)的調(diào)控元件中含有由質(zhì)?；蛩拗魅旧w編碼的、參與DNA合成起始調(diào)控因子的結(jié)合位點(diǎn)。在大多數(shù)質(zhì)粒中，與復(fù)制有關(guān)的蛋白質(zhì)基因位于它們的作用位點(diǎn)——ori序列附近，因此ori位點(diǎn)周?chē)男》秶鶧NA是質(zhì)粒復(fù)制所必需的。如果質(zhì)粒DNA的大部分區(qū)域被去掉，而只保留質(zhì)粒的ori序列，而且質(zhì)粒是環(huán)狀的，則質(zhì)粒仍然能進(jìn)行復(fù)制。分子克隆中利用質(zhì)粒載體的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。54復(fù)制起點(diǎn)（ori）是一段特定的DNA序列，長(zhǎng)約幾百堿基對(duì)，在質(zhì)粒的復(fù)制型

θ型復(fù)制（主）單向復(fù)制雙向復(fù)制滾環(huán)復(fù)制55質(zhì)粒的復(fù)制型55

（四）質(zhì)粒的標(biāo)記選擇標(biāo)記：用于鑒別目標(biāo)DNA(載體)的存在，將成功轉(zhuǎn)化了載體的宿主挑選出來(lái)。抗生素抗性基因是目前使用最廣泛用于將特殊表型的重組子挑選出來(lái)α-互補(bǔ)、插入失活篩選標(biāo)記：56（四）質(zhì)粒的標(biāo)記選擇標(biāo)記：

（五）質(zhì)粒的不相容性

兩個(gè)質(zhì)粒在同一宿主細(xì)胞中不能共存的現(xiàn)象稱(chēng)為質(zhì)粒的不相容性以大腸桿菌的質(zhì)粒為例：ColE1pMB1pSC101p15A57（五）質(zhì)粒的不相容性?xún)蓚€(gè)質(zhì)粒在同一宿主細(xì)胞Virus二、病毒基因組

病毒是一類(lèi)個(gè)體微小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，只含單一核酸（DAN/RNA），嚴(yán)格細(xì)胞內(nèi)寄生并能自我復(fù)制的非細(xì)胞生物。球型子彈型磚型桿型蝌蚪型

形態(tài)58Virus二、病毒基因組病毒是一類(lèi)個(gè)體微小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，只含金黃色葡萄球菌立克次體衣原體流感病毒乙腦病毒痘苗病毒脊髓灰質(zhì)炎病毒噬菌體腺病毒59金黃色葡萄球菌立克次體衣原體流感病毒乙腦病毒痘苗病毒脊髓灰質(zhì)

病毒的結(jié)構(gòu)裸露病毒

包膜病毒60病毒的結(jié)構(gòu)裸露病毒包膜病毒60病毒體結(jié)構(gòu)模式圖殼粒衣殼核酸核衣殼包膜包膜病毒包膜子粒61病毒體結(jié)構(gòu)模式圖殼粒衣殼核酸核衣殼包膜包膜病毒包膜子粒61病毒核衣殼包膜

（基本結(jié)構(gòu)）（非基本結(jié)構(gòu)）衣殼核酸基因組病毒的結(jié)構(gòu)62病核衣殼包膜（基本結(jié)構(gòu)）（非基本結(jié)構(gòu)）衣殼核酸基因組病毒基因組的結(jié)構(gòu)和功能特征Featureofstructureandfunctionaboutirogenome63病毒基因組的結(jié)構(gòu)和功能特征Featureof基因組大小在不同病毒中差異較大與細(xì)菌或真核細(xì)胞相比，病毒基因組很?。ㄒ唬┎《净蚪M的大小相差很大基因組大小編碼蛋白質(zhì)乙肝病毒3.2kb6種痘病毒*300kb幾百種*不僅編碼病毒復(fù)制所需的酶類(lèi)，還編碼核苷酸代謝的酶類(lèi)，所以對(duì)宿主的依賴(lài)性小64基因組大小在不同病毒中差異較大（一）病毒基因組的大小相差很病毒的組成成分（二）病毒基因組的核酸類(lèi)型病毒核酸與所有的原核、真核生物的核酸比較，最為突出的特點(diǎn)是每種病毒顆粒只含1種核酸，據(jù)此，將病毒分為DNA病毒和RNA病毒?；蚪M形狀乳頭瘤病毒DNA雙鏈閉環(huán)腺病毒DNA雙鏈線(xiàn)狀脊髓灰質(zhì)炎病毒RNA單鏈呼腸孤病毒RNA雙鏈大多數(shù)DNA病毒基因組都是雙鏈分子大多數(shù)RNA病毒基因組都是單鏈分子65病毒的組成成分（二）病毒基因組的核酸類(lèi)型病毒核指兩個(gè)或兩個(gè)以上基因的ORF共有一段DNA序列，即某段DNA序列成為兩個(gè)或兩個(gè)以上基因共有的組成部分，參與編碼2-3種蛋白質(zhì)。重疊基因有以下幾種情況：（三）重疊基因66指兩個(gè)或兩個(gè)以上基因的ORF共有一段DNA序列，即某段DNA5′--AUGGCCCUAUGUCAAAAUAATAGC·········UAA--3′完全重疊AUGUAAAAUGUAABABK部分重疊ABUAAUG只有一個(gè)堿基重疊675′--AUGGCCCUAUGUCAAAAUAATAGC··重疊基因盡管其重疊部分的DNA結(jié)構(gòu)相同，但由于將mRNA翻譯成蛋白質(zhì)時(shí)的讀框不一樣，所以產(chǎn)生的蛋白質(zhì)分子并不相同。68重疊基因盡管其重疊部分的DNA結(jié)構(gòu)相同，但由于將mRNA翻譯病毒核酸大多數(shù)順序都用來(lái)編碼蛋白質(zhì)。（四）編碼區(qū)>非編碼區(qū)（95%/5%）RNA-pol結(jié)合位點(diǎn)轉(zhuǎn)錄終止信號(hào)核糖體結(jié)合位點(diǎn)等如φX174DNA中不翻譯的部分只占217/537569病毒核酸大多數(shù)順序都用來(lái)編碼蛋白質(zhì)。（四）編碼區(qū)>非編碼區(qū)（病毒基因組DNA序列中功能上相關(guān)的蛋白質(zhì)的基因或rRNA的基因往往叢集在基因組的一個(gè)或幾個(gè)特定的部位,形成一個(gè)功能單位或轉(zhuǎn)錄單元。可被一起轉(zhuǎn)錄成為含有多個(gè)mRNA的分子，稱(chēng)為多順?lè)醋觤RNA，然后再加工成各種蛋白質(zhì)的模板mRNA。（五）相關(guān)基因叢集70病毒基因組DNA序列中功能上相關(guān)的蛋白質(zhì)的基因或rRNA的基（六）連續(xù)的和不連續(xù)的基因

病毒基因結(jié)構(gòu)特征往往與其宿主細(xì)胞基因結(jié)構(gòu)相似。原核病毒基因是連續(xù)的，沒(méi)有內(nèi)含子；真核病毒基因是不連續(xù)的，有內(nèi)含子。71（六）連續(xù)的和不連續(xù)的基因病毒基因結(jié)構(gòu)特征往往除了反轉(zhuǎn)錄病毒以外，一切病毒基因組都是單倍體，每個(gè)基因在病毒顆粒中只出現(xiàn)一次。反轉(zhuǎn)錄病毒基因組有兩個(gè)拷貝。（七）基因組是單倍體72除了反轉(zhuǎn)錄病毒以外，一切病毒基因組都是單倍體，每個(gè)基因在病毒

概念：指病毒基因組由幾條不同的核酸分子組成，多見(jiàn)于RNA病毒。如流感病毒有8條RNA分子，每條都含有編碼蛋白質(zhì)的信息。含分段基因組的病毒具有以下三個(gè)特點(diǎn)：（1）侵染效率低（2）具有較高的重組率（3）容易產(chǎn)生變異（八）分段基因組73（八）分段基因組73

非洲豬瘟病毒科痘病毒科虹彩病毒科細(xì)小病毒科嗜肝病毒科皰疹病毒科乳頭瘤病毒科腺病毒科多瘤病毒科圓環(huán)病毒科

正粘病毒科砂粒病毒科布尼病毒科反錄病毒科

副粘病毒科

彈狀病毒科波納病毒科絲狀病毒科嵌杯病毒科星狀病毒科微RNA病毒科

冠狀病毒科動(dòng)脈炎病毒科披膜病毒科黃病毒科雙RNA病毒科呼腸孤病毒科74非洲豬瘟病毒科

廣泛存在于人、脊椎動(dòng)物、昆蟲(chóng)體內(nèi)以及多種傳代細(xì)胞系中，每種病毒只能感染一種動(dòng)

物（個(gè)別例外），僅少數(shù)致病。病毒顆粒分空心和實(shí)心兩種狀態(tài)；氯化銫浮力密

度為1.39-1.42，病毒耐熱、耐酸、耐乙醚DNA病毒基因組繁殖及繁殖方式：是專(zhuān)性活細(xì)胞內(nèi)寄生物；它

不可單獨(dú)進(jìn)行繁殖，必須在活細(xì)胞內(nèi)才可。75廣泛存在于人、脊椎動(dòng)物、昆蟲(chóng)體內(nèi)以及多DNA病毒基因組繁DNA病毒基因組特點(diǎn)：1）DNA病毒基因組以雙鏈DNA為多數(shù)，可以是環(huán)狀也可是線(xiàn)狀。2）線(xiàn)形DNA分子末端多含有反向重復(fù)序列。3）真核DNA病毒在宿主細(xì)胞核內(nèi)復(fù)制。4）DNA病毒一般較RNA病毒大，生活周期復(fù)雜。76DNA病毒基因組特點(diǎn)：1）DNA病毒基因組以雙鏈DNA為多數(shù)

雙股線(xiàn)狀DNA病毒痘病毒科(Poxviridae)皰疹病毒科(Herpesviridae)腺病毒科(Adenoviridae)77雙股線(xiàn)狀DNA病毒痘病毒科(Poxviridae)77

末端反向重復(fù)序列invertedterminalrepeat,ITR病毒基因組兩端的反向互補(bǔ)重復(fù)序列ATCGTACGATTAGCATGCTA78末端反向重復(fù)序列inverted臨床分類(lèi)

黏性末端指病毒基因組雙鏈DNA分子兩端具有能夠互補(bǔ)的單鏈DNA部分。79臨床分類(lèi)黏性末端指病毒基因組雙鏈DNA分子兩端具

雙股環(huán)狀DNA病毒多瘤病毒科(Polyomaviridae)乳頭瘤病毒科(Papillomaviridae)80雙股環(huán)狀DNA病毒多瘤病毒科(Polyomavirid單鏈DNA病毒81單鏈DNA病毒81細(xì)小病毒科一般特性：1、直徑18～26nm2、單分子單股線(xiàn)狀DNA，約5.2kb3、20面體對(duì)稱(chēng)的核衣殼4、無(wú)囊膜；5、細(xì)胞核內(nèi)繁殖。突出特點(diǎn)：對(duì)外界因素具有強(qiáng)大的抵抗力；病毒對(duì)氯仿、乙醚以及熱(56℃30分鐘)和酸（pH3.0，60分鐘）均穩(wěn)定。82細(xì)小病毒科一般特性：828383圓環(huán)病毒科一般特性：

1、是目前已知的最小病毒：球狀，直徑：PCV及PBFDV—17nm、CAV—22nm。2、單股環(huán)狀單鏈DNA，1.7～2.3kb（PCV1759bp、PBFDV1993bp、CAV2319bp）。3、20面體對(duì)稱(chēng)核衣殼。4、細(xì)胞核內(nèi)復(fù)制。5、抵抗力很強(qiáng)，60℃30min、pH3～9穩(wěn)定84圓環(huán)病毒科一般特性：84吸附85吸附85穿入（有囊膜病毒）86穿入（有囊膜病毒）86穿入（有囊膜病毒）87穿入（有囊膜病毒）87穿入（有囊膜病毒）88穿入（有囊膜病毒）88H+穿入（有囊膜病毒）89H+穿入（有囊膜病毒）89穿入（無(wú)囊膜病毒）直接通過(guò)胞漿膜90穿入（無(wú)囊膜病毒）直接通過(guò)胞漿膜90穿入（無(wú)囊膜病毒）直接通過(guò)胞漿膜91穿入（無(wú)囊膜病毒）直接通過(guò)胞漿膜91H+92H+92吸附融合內(nèi)吞溶酶體

脫殼93吸附融合內(nèi)吞溶酶體脫殼93DNA病毒的復(fù)制與轉(zhuǎn)錄DNA病毒的復(fù)制：主要是在細(xì)胞核內(nèi)進(jìn)行，利用細(xì)胞核內(nèi)的復(fù)制酶。病毒復(fù)制取決于病毒基因組的大小及編碼病毒蛋白質(zhì)的能力DNA病毒轉(zhuǎn)錄：在細(xì)胞核內(nèi)94DNA病毒的復(fù)制與轉(zhuǎn)錄DNA病毒的復(fù)制：主要是在細(xì)胞核內(nèi)進(jìn)行RNA病毒基因組RNA病毒的遺傳物質(zhì)是RNA繁殖：它不可單獨(dú)進(jìn)行繁殖嗎，必須在活細(xì)胞內(nèi)才可進(jìn)行舉例：艾滋病病毒，煙草花葉病毒，SARS病毒，西班牙流感病毒，甲型H1N1流感病毒，禽流感病毒，95RNA病毒基因組RNA病毒的遺傳物質(zhì)是RNA951）RNA病毒多數(shù)為單鏈，少數(shù)也可以呈雙鏈；2）RNA基因組的遺傳信息一般在一條鏈上；3）RNA病毒的變異率很高4）RNA病毒的復(fù)制和轉(zhuǎn)錄常獨(dú)立于宿主細(xì)胞核RNA病毒的特點(diǎn)：961）RNA病毒多數(shù)為單鏈，少數(shù)也可以呈雙鏈；RNA病毒的特點(diǎn)RNA病毒基因組RNA病毒基因組雙鏈RNA單鏈RNA正鏈RNA病毒負(fù)鏈RNA病毒97RNA病毒基因組RNA病毒雙鏈RNA單鏈RNA正鏈RNA病毒

正鏈RNA病毒98正鏈RNA病毒98

負(fù)鏈RNA病毒99負(fù)鏈RNA病毒99逆轉(zhuǎn)錄病毒——一類(lèi)含有逆轉(zhuǎn)錄酶的單股正鏈RNA病毒逆轉(zhuǎn)錄病毒的共同特性——1、球形，有包膜，80~120nm2、基因組：?jiǎn)喂蒖NA二聚體，核心有逆轉(zhuǎn)錄酶3、復(fù)制通過(guò)DNA中間體，能與宿主細(xì)胞DNA整合逆轉(zhuǎn)錄病毒100逆轉(zhuǎn)錄病毒——逆轉(zhuǎn)錄病毒100含有基因表達(dá)調(diào)控序列（真核生物的啟動(dòng)子和增強(qiáng)子）具有轉(zhuǎn)錄終止作用5′端3′端對(duì)整合后的轉(zhuǎn)錄均起著重要作用作用LTR是（cDNA）前病毒整合到宿主染色體DNA的結(jié)構(gòu)。101含有基因表達(dá)調(diào)控序列（真核生物的啟動(dòng)子和增強(qiáng)子）具有轉(zhuǎn)錄終止依賴(lài)RNA的DNA聚合酶核糖核酸酶H活力依賴(lài)DNA的DNA聚合酶102依賴(lài)RNA的DNA聚合酶核糖核酸酶H活力依賴(lài)DNA的DNA聚103103三、真核生物基因組104三、真核生物基因組104細(xì)胞核基因組（cytoblastgenome）細(xì)胞器基因組（organellegenome）105細(xì)胞核基因組（cytoblastgenome）105由染色體DNA組成：DNA+蛋白質(zhì)=核小體線(xiàn)性雙鏈DNA分子染色體的數(shù)目，絕大多數(shù)真核生物體細(xì)胞都是二倍體基因表達(dá)與染色質(zhì)結(jié)構(gòu)相關(guān)（一）細(xì)胞核基因組106由染色體DNA組成：（一）細(xì)胞核基因組106*M期——染色體形式大部分細(xì)胞周期——染色質(zhì)(彌散狀)107*M期——染色體形式107

DNA染色質(zhì)的電鏡圖像a、常染色質(zhì)：密度較低，一部分基因能被表達(dá)b、異染色質(zhì)：密度較高，不被表達(dá)(著絲粒、端粒)108

DNA：約200bp

組蛋白：H1H2A，H2BH3H4核小體——染色體的基本結(jié)構(gòu)多為109DNA：約200bp

串珠狀核小體結(jié)構(gòu)110串珠狀核小體結(jié)構(gòu)110念珠樣結(jié)構(gòu)不利于基因表達(dá)乙?；M蛋白有利于基因表達(dá)

核小體的細(xì)微結(jié)構(gòu)影響基因表達(dá)111念珠樣結(jié)構(gòu)不利于基因表達(dá)核小體的細(xì)微結(jié)構(gòu)影響基因表達(dá)111細(xì)胞核基因組的特征112細(xì)胞核基因組的特征112真核生物基因組都是由大分子雙鏈線(xiàn)狀DNA構(gòu)成。染色體通常成對(duì)出現(xiàn)（雙倍體）。※真核生物基因組的一般特征2.基因組非常龐大，結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，有多個(gè)復(fù)制起始位點(diǎn)。113真核生物基因組都是由大分子雙鏈線(xiàn)狀DNA構(gòu)成。染色體通常成對(duì)基因組中存在大量的重復(fù)序列以及非編碼序列。真核生物基因組內(nèi)非編碼序列占90%以上，是與細(xì)菌、病毒的重要區(qū)別，在一定程度上也是生物進(jìn)化的標(biāo)尺。功能基因大多不連續(xù)，存在有內(nèi)含子和外顯子；真核生物基因組中也存在一些可移動(dòng)的DNA序列（轉(zhuǎn)座元件）。114基因組中存在大量的重復(fù)序列以及非編碼序列。真核生物基因組內(nèi)非單順?lè)醋咏Y(jié)構(gòu)多數(shù)的真核生物不存在操縱子結(jié)構(gòu)，每一個(gè)基因都單獨(dú)構(gòu)成一個(gè)轉(zhuǎn)錄單位，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生單順?lè)醋觤RNA，及編碼一種蛋白質(zhì)。這是原核生物基因的操縱子結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生多順?lè)醋觤RNA，可編碼多種蛋白質(zhì)。115單順?lè)醋咏Y(jié)構(gòu)多數(shù)的真核生物不存在操縱子結(jié)構(gòu)，每一個(gè)基因都單獨(dú)原核生物的多順?lè)醋诱婧松锏膯雾樂(lè)醋臃蔷幋a序列核蛋白體結(jié)合位點(diǎn)起始密碼子終止密碼子編碼序列PPP5

3

蛋白質(zhì)PPPmG-5

3

蛋白質(zhì)AAA…116原核生物的多順?lè)醋诱婧松锏膯雾樂(lè)醋臃蔷幋a序列核蛋白體結(jié)合位

真核生物結(jié)構(gòu)基因的DNA序列由編碼序列和非編碼序列兩部分交替組成，編碼序列是不連續(xù)的，被非編碼序列分割開(kāi)來(lái)，稱(chēng)為斷裂基因。其包括外顯子和內(nèi)含子。斷裂基因（splitgene）

117真核生物結(jié)構(gòu)基因的DNA序列由編碼序列和非編碼序列兩部分交外顯子（exon）：編碼的DNA序列，即被表達(dá)的DNA區(qū)段內(nèi)含子（intron）：非編碼的DNA序列Gilbert（1978年）提出內(nèi)含子、外顯子概念118外顯子（exon）：編碼的DNA序列，即被表達(dá)的DNA區(qū)段Gβ珠蛋白基因（1700bp）=3個(gè)外顯子+2個(gè)內(nèi)含子。DMD基因（2300kb）=79個(gè)外顯子+78個(gè)內(nèi)含子。（迄今認(rèn)識(shí)的最大的基因）119β珠蛋白基因（1700bp）=3個(gè)外顯子+2個(gè)內(nèi)含子。119

5`GT——AG3`法則在每個(gè)外顯子和內(nèi)含子的接頭區(qū)都是一段高度保守的共有序列，內(nèi)含子的5`端是GT，3端是AG，這種接頭方式稱(chēng)為GT-AG法則，普遍存在于真核生物中，是RNA剪接的識(shí)別信號(hào)，轉(zhuǎn)錄后的前體RAN中的內(nèi)含子剪接位點(diǎn)。1205`GT——AG3`法則在每個(gè)外顯子和內(nèi)含子的接頭區(qū)真核生物內(nèi)含子和外顯子不是完全固定不變的，有時(shí)同一DNA鏈上的某一段DNA序列，當(dāng)它作為編碼某一多肽鏈的基因時(shí)是外顯子，而作為編碼另一多肽鏈時(shí)，則是內(nèi)含子。這樣，同一基因卻可以轉(zhuǎn)錄兩種或兩種以上的mRNA。真核生物某些結(jié)構(gòu)Gene沒(méi)有內(nèi)含子，如組蛋白Gene，干擾素Gene等。它們多以基因簇形式存在，大多數(shù)的酵母結(jié)構(gòu)Gene也沒(méi)有內(nèi)含子。121真核生物內(nèi)含子和外顯子不是完全固定不變的，有時(shí)同一DNAa)

Intron并非“含而不露”酵母細(xì)胞色素b基因IntronII編碼成熟酶斷裂基因概念的相對(duì)性b)

Exon并非“表里如一”人類(lèi)尿激酶原基因ExonI不編碼氨基酸序列c)

Exon也不一定是真核基因特有的T4噬菌體胸腺嘧啶核苷酸合成酶的基因中有一個(gè)1017個(gè)核苷酸的intron122a)

Intron并非“含而不露”酵母細(xì)1）參與基因表達(dá)調(diào)控，對(duì)外顯子的正常表達(dá)起調(diào)控作用2）增大基因長(zhǎng)度，使其更易重組，提高了進(jìn)化的選擇性。3）斷裂基因是基因選擇性剪接的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。選擇性剪接可以使同一個(gè)基因編碼出許多不同的蛋白質(zhì)，是基因表達(dá)調(diào)控的另一種方式。內(nèi)含子的功能1231）參與基因表達(dá)調(diào)控，對(duì)外顯子的正常表達(dá)起調(diào)控作用內(nèi)含子的斷裂基因存在的意義斷裂基因存在是生物進(jìn)化的結(jié)果，是從復(fù)制水平而言，不同的外顯子可分別編碼不同的功能結(jié)構(gòu)域，基因外顯子不同的組合產(chǎn)生新的編碼蛋白質(zhì)，即是外顯子改組。如血紅蛋白和肌紅蛋白均由獨(dú)立的外顯子編碼結(jié)合血紅素的結(jié)構(gòu)域。124斷裂基因存在的意義斷裂基因存在是生物進(jìn)化的結(jié)果，是從復(fù)制水真核生物的重復(fù)序列

重復(fù)序列：多拷貝的相同或近似序列的DNA片段真核生物基因組中通常存在大量的重復(fù)序列，可占整個(gè)基因組DNA的90%以上。按復(fù)性動(dòng)力學(xué)方法可將這些重復(fù)序列分為高度重復(fù)序列，中度重復(fù)序列和低度重復(fù)序列（單拷貝序列）三大類(lèi)。125真核生物的重復(fù)序列重復(fù)序列：多拷貝的相同或近似序列（一）高度重復(fù)序列高度重復(fù)序列在基因組中重復(fù)頻率高，可達(dá)106次，因此復(fù)性速度很快。高度重復(fù)序列在基因組中所占比例隨種屬而異，一般在10～60%范圍內(nèi)。人的高度重復(fù)序列約占整個(gè)基因組的20%左右。126（一）高度重復(fù)序列126是由兩個(gè)相同順序的互補(bǔ)拷貝在同一DNA雙鏈上反向排列而成。高度重復(fù)序列按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為兩種：

反向重復(fù)序列（invertedrepeats）127是由兩個(gè)相同順序的互補(bǔ)拷貝在同一DNA雙鏈上反向排列而成。高反向重復(fù)序列的兩種形式發(fā)卡結(jié)構(gòu)128反向重復(fù)序列的兩種形式發(fā)卡結(jié)構(gòu)128回文結(jié)構(gòu)畫(huà)上荷花和尚畫(huà)書(shū)臨漢字翰林書(shū)129回文結(jié)構(gòu)畫(huà)上荷花和尚畫(huà)129衛(wèi)星DNA（satelliteDNA）在基因組中有一類(lèi)序列的堿基組成不同于其他部分，可用等密度梯度離心法將其與主體DNA分開(kāi)衛(wèi)星DNA的重復(fù)單位一般由2～70bp組成，成串排列。衛(wèi)星DNA占基因組的比例隨種屬而異，在0.5～31%范圍內(nèi)。130衛(wèi)星DNA（satelliteDNA）130衛(wèi)星DNA用等密度梯度離心法從基因組中分離出來(lái)。131衛(wèi)星DNA用等密度梯度離心法從基因組中分離出來(lái)。131人類(lèi)基因組中可分離出三類(lèi)衛(wèi)星：大衛(wèi)星DNA（macrosatelliteDNA）：其重復(fù)單位為5~171bp，主要分布于染色體的著絲粒區(qū)。小衛(wèi)星DNA（minisatelliteDNA）：其重復(fù)單位為15~70bp，存在于常染色體。微衛(wèi)星DNA/短串聯(lián)重復(fù)序列（microsatelliteDNA/shorttandemrepeat,STR）：

其重復(fù)單位為2~5bp，存在于常染色體，常見(jiàn)于內(nèi)含子中。132人類(lèi)基因組中可分離出三類(lèi)衛(wèi)星：132人類(lèi)基因組DNA中平均每6～10kb就有一個(gè)STR位點(diǎn)。不同個(gè)體之間在一個(gè)同源STR位點(diǎn)的重復(fù)次數(shù)不同。由于重復(fù)單位及重復(fù)次數(shù)不同，使其在不同種族，不同人群之間的分布具有很大差異性，構(gòu)成了STR遺傳多態(tài)性。DNA指紋133人類(lèi)基因組DNA中平均每6～10kb就有一個(gè)STR位點(diǎn)。DNA指紋同一種屬中不同個(gè)體的高度重復(fù)順序的重復(fù)次數(shù)不一樣，這可以作為每一個(gè)體的特征，即DNA指紋。STR分析法已經(jīng)成為法醫(yī)學(xué)領(lǐng)域個(gè)體識(shí)別和親權(quán)鑒定的重要分析方法，可應(yīng)用于司法案件調(diào)查，也就是遺傳指紋分析。134DNA指紋同一種屬中不同個(gè)體的高度重復(fù)順序的重復(fù)次數(shù)不一樣，AlecJ.Jeffreys和歷史上第一張DNA指紋圖譜135AlecJ.Jeffreys和歷史上第一張DNA指紋圖譜115-yearoldLyndaMann

15-yearoldDawnAshworth1986年DNA指紋鑒別首次用于司法調(diào)查13615-yearold15-yearold1986年D1802年的一副杰斐遜和莎莉的諷刺畫(huà)像1371802年的一副杰斐遜和莎莉的諷刺畫(huà)像137高度重復(fù)序列的功能參與復(fù)制水平的調(diào)節(jié)參與基因表達(dá)的調(diào)控參與轉(zhuǎn)位與進(jìn)化有關(guān)與個(gè)體特征有關(guān)與染色體減數(shù)分裂時(shí)染色體配對(duì)有關(guān)138高度重復(fù)序列的功能參與復(fù)制水平的調(diào)節(jié)138基因組中重復(fù)次數(shù)<105的重復(fù)順序,重復(fù)單位平均長(zhǎng)度約300bp;復(fù)性速度快于單拷貝順序，慢于高度重復(fù)順序。多與單拷貝基因間隔排列。多為非編碼序列，如Alu序列也有編碼基因產(chǎn)物的，如rDNA、tDNA、組蛋白基因家族,一般往往以基因家族的形式存在。（二）中度重復(fù)序列139基因組中重復(fù)次數(shù)<105的重復(fù)順序,重復(fù)單位平均長(zhǎng)度約300依據(jù)重復(fù)序列的長(zhǎng)度分為：短散在核元件(

shortinterspersednuclearelements,SINEs):平均長(zhǎng)度300bp，如Alu家族長(zhǎng)散在核元件(

longinterspersednuclearelements,LINEs):平均長(zhǎng)度>1000bp，如KpnⅠ家族140依據(jù)重復(fù)序列的長(zhǎng)度分為：140

Alu家族是哺乳動(dòng)物和人類(lèi)基因組中含量最豐富的一種中度重復(fù)序列家族Alu家族每個(gè)成員長(zhǎng)度約為300bp，典型的特征是內(nèi)部有一個(gè)限制性?xún)?nèi)切酶AluⅠ位點(diǎn)（AG/CT），序列被分割成170bp和130bp的兩個(gè)片段，因而稱(chēng)其為Alu序列或Alu家族。具有種特異性141Alu家族是哺乳動(dòng)物和人類(lèi)基因組中含量最豐富的一正向重復(fù)序列170bp130bp+31bp130bp正向重復(fù)序列正向重復(fù)序列正向重復(fù)序列6-20bp6-20bp＞＞＞＞＞＞130bp由兩個(gè)約130bp的正向重復(fù)構(gòu)成的二聚體；第二個(gè)單體中有一個(gè)31bp的插入序列，不同成員之間核苷酸順序相似但不相同；兩側(cè)為6-20bp的正向重復(fù)順序，不同成員的側(cè)翼重復(fù)順序各不相同；人類(lèi)Alu序列特征：AluI142正向重復(fù)序列170bp130bp+31bp130bp正向重復(fù)Alu家族的功能是多方面的，可能參與hnRNA的加工與成熟，也與遺傳重組及染色體不穩(wěn)定性有關(guān)。最近研究表明，Alu順序可能具有轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)作用。143Alu家族的功能是多方面的，可能參與hnRNA的加工與成熟，典型的長(zhǎng)散在核元件（LINEs）是KpnⅠ重復(fù)序列家族，因在其序列中存在限制酶KpnⅠ的切點(diǎn)而得名。KpnⅠ家族的重復(fù)單位一般為6~7kb或更長(zhǎng)，其兩側(cè)也各有一段正向重復(fù)序列，功能上與Alu家族相似。144典型的長(zhǎng)散在核元件（LINEs）是KpnⅠ重復(fù)序列家族，因在（三）低度重復(fù)序列（單拷貝序列）單拷貝序列在基因組中只出現(xiàn)一次或少數(shù)幾次，因此復(fù)性速度很慢。單拷貝序列屬于結(jié)構(gòu)基因，它儲(chǔ)存了巨大的遺傳信息，編碼各種功能不同的蛋白質(zhì)。145（三）低度重復(fù)序列（單拷貝序列）145真核生物基因組中的重復(fù)序列146真核生物基因組中的重復(fù)序列146多基因家族(multigenefamily)：指由某一祖先基因經(jīng)過(guò)重復(fù)和變異所產(chǎn)生的一組基因。DNA序列具有較高的同源性（通常大于50%），并且其編碼產(chǎn)物具有相同或相似生理功能的一組結(jié)構(gòu)基因。多基因家族和假基因147多基因家族(multigenefamily)：指由某一祖先可分為二類(lèi)：一類(lèi)是基因簇，基因家族成員位置相對(duì)集中，成簇地分布在同一染色體上并同時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)錄。如組蛋白基因家族。chromosome7148可分為二類(lèi)：chromosome7148另一類(lèi)是基因家族成員分布在不同的染色體上，分別進(jìn)行轉(zhuǎn)錄，且不同基因編碼的蛋白質(zhì)在功能上相關(guān)，如珠蛋白基因家族。149另一類(lèi)是基因家族成員分布在不同的染色體上，分別進(jìn)行轉(zhuǎn)錄，且不假基因（pseudogene）：在多基因家族中，某些并不產(chǎn)生有功能的基因產(chǎn)物的成員假基因是由于在進(jìn)化過(guò)程中，某些DNA片段發(fā)生了缺失、倒位或點(diǎn)突變，導(dǎo)致調(diào)控基因丟失；或無(wú)剪接加工信號(hào)；或編碼區(qū)出現(xiàn)終止信號(hào)；或編碼無(wú)功能或不完整的基因。

150假基因（pseudogene）：在多基因家族中，某些并不產(chǎn)根據(jù)假基因產(chǎn)生的機(jī)制分類(lèi)：復(fù)制假基因：復(fù)制后基因發(fā)生序列變化而失去功能，這樣產(chǎn)生的假基因帶有內(nèi)含子加工假基因：基因轉(zhuǎn)錄后加工成熟的RNA經(jīng)逆轉(zhuǎn)錄生成互補(bǔ)DNA，后者在整合到基因組中稱(chēng)為加工假基因151根據(jù)假基因產(chǎn)生的機(jī)制分類(lèi)：復(fù)制假基因：復(fù)制后基因發(fā)生序列變化152152

基因簇長(zhǎng)度大于50kb，包括5個(gè)功能性基因（

、2個(gè)

、

和

）和一個(gè)假基因（

）

基因簇知度大于28kb，包含1個(gè)有活性的

基因，1個(gè)參假基因，2個(gè)

基因，2個(gè)

假基因和一個(gè)未知功能的

基因153基因簇長(zhǎng)度大于50kb，包括5個(gè)功能性基因（、2個(gè)、人類(lèi)染色體上的假基因154人類(lèi)染色體上的假基因154基因多態(tài)性（polymorphism）指基因組中某個(gè)基因在同種生物的不同個(gè)體中，同時(shí)和經(jīng)常存在的兩種或兩種以上的變異型或基因型的現(xiàn)象155基因多態(tài)性指基因組中某個(gè)基因在同種生物的不同個(gè)體中，基因多態(tài)性的類(lèi)型：

限制性片段長(zhǎng)度多態(tài)性(RFLP)(restuictionfragmentlenghpolymorphism)

單核苷酸多態(tài)性(SNP)(singlenucleotidepolymorphism)156基因多態(tài)性的類(lèi)型：限制性片段長(zhǎng)度多態(tài)性(RFLP)15RFLP指用某個(gè)限制性核酸內(nèi)切酶來(lái)酶解基因組的某段序列時(shí)，在同種的不同個(gè)體之間該段序列可能被酶解成長(zhǎng)短不等的幾個(gè)DNA片段，這些序列在該種生物的群體中形成多態(tài)性。157RFLP指用某個(gè)限制性核酸內(nèi)切酶來(lái)酶解基因組的某段序列時(shí)，限制性核酸內(nèi)切酶RE是一類(lèi)能識(shí)別和切割雙鏈DNA特定核苷酸序列的核酸水解酶。GGATCCCCTAGGGCCTAGGATCCG+BamHⅠrestrictionendonuclease,RE158限制性核酸內(nèi)切酶RE是一類(lèi)能識(shí)別和切割雙鏈DNA特定核159159160160

RFLP的類(lèi)型1.點(diǎn)的多態(tài)性表現(xiàn)為DNA鏈中發(fā)生單個(gè)堿基的突變，且突變導(dǎo)致一個(gè)原有酶切位點(diǎn)的丟失或形成一個(gè)新的酶切位點(diǎn)。Southern雜交即可診斷。2.序列多態(tài)性①由于DNA順序上發(fā)生突變?nèi)缛笔?、重?fù)、插入所致。②由于高變區(qū)（highlyvariableregion）內(nèi)串聯(lián)重復(fù)順序的拷貝數(shù)不同所產(chǎn)生的，其突出特征是限制性?xún)?nèi)切酶識(shí)別位點(diǎn)本身的堿基沒(méi)有發(fā)生改變，改變的只是它在基因組中的相對(duì)位置。161RFLP的類(lèi)型1.點(diǎn)的多態(tài)性161SNP是指單個(gè)核苷酸變異而形成的DNA分子多態(tài)性162SNP是指單個(gè)核苷酸變異而形成的DNA分子多態(tài)性162163163SNP所表現(xiàn)的多態(tài)性只涉及到單個(gè)堿基的變異，也就是通常說(shuō)的基因的點(diǎn)突變，這種變異可由單個(gè)堿基的轉(zhuǎn)換或顛換所引起。轉(zhuǎn)換是指同型堿基之間替換顛換是指發(fā)生在嘌呤與嘧啶之間替換164SNP所表現(xiàn)的多態(tài)性只涉及到單個(gè)堿基的變異，也就是通

組成DNA的堿基雖然有4種，SNP理論上有四種等位形式，但實(shí)際上某一特定位點(diǎn)的SNP通常只有一種變異形式，即二等位多態(tài)。三等位和四等位多態(tài)很少見(jiàn)。人類(lèi)基因組1SNP/kb，共約300萬(wàn)SNP，是人群中個(gè)體差異最具代表性的DNA多態(tài)性165組成DNA的堿基雖然有4種，SNP理論上有四種等位形式，但根據(jù)SNP在基因組中的位置分為編碼區(qū)SNP

非同義SNP（20-30%）

同義SNP（70-80%）基因周邊區(qū)SNP基因間SNP大多數(shù)SNP位點(diǎn)十分穩(wěn)定，被認(rèn)為是一種能穩(wěn)定遺傳的早期突變166根據(jù)SNP在基因組中的位置分為166SNP的研究意義

SNP的應(yīng)用范圍較微衛(wèi)星標(biāo)記更加寬廣，經(jīng)常被用于基因組作圖、法醫(yī)鑒定、親子鑒定、疾病的連鎖反應(yīng)、群體遺傳學(xué)及生物學(xué)進(jìn)化的研究，此外SNP在個(gè)體化醫(yī)學(xué)及保健中有著廣闊的應(yīng)用前景。

人們希望通過(guò)研究SNP圖譜，更深刻地認(rèn)識(shí)癌癥、糖尿病、血管性疾病和某些精神性疾病等發(fā)病率高的多基因疾病的發(fā)生機(jī)制。167SNP的研究意義SNP的應(yīng)用范圍較微衛(wèi)星標(biāo)記是指真核生物染色體線(xiàn)性DNA分子末端的結(jié)構(gòu)部分，通常膨大成粒狀。端粒(telomere)168是指真核生物染色體線(xiàn)性DNA分子末端的結(jié)構(gòu)部分，通常膨大“端粒之于染色體，好像鞋帶兩頭兒的小塑料套和一根美麗鞋帶的關(guān)系。如果沒(méi)有小塑料套，由幾股繩編起來(lái)的鞋帶兒就要散架；同理，如果沒(méi)有端粒，你的染色體就劈叉兒、磨禿。你說(shuō)這么重要的東西值不值一個(gè)諾貝爾獎(jiǎng)？”----摘自“端粒，好好看住別丟了！”169“端粒之于染色體，好像鞋帶兩頭兒的小塑料套和一根美麗鞋帶的關(guān)FISH（熒光原位雜交）技術(shù)顯示的人染色體端粒170FISH（熒光原位雜交）技術(shù)170端粒由特殊DNA即短的GT豐富區(qū)重復(fù)序列及蛋白質(zhì)組成，覆蓋在染色體兩個(gè)末端。人類(lèi)是5’TTAGGG3’對(duì)保護(hù)染色體及維持染色體線(xiàn)性長(zhǎng)度有重要意義。保證了DNA復(fù)制的完整性。171端粒由特殊DNA即短的GT豐富區(qū)重復(fù)序列及蛋白質(zhì)組成，覆蓋端粒酶(telomerase)：由特殊的RNA及蛋白質(zhì)組成的復(fù)合體，能以自身的RNA為模板，催化端粒的延伸。組成：端粒酶RNA(humantelomeraseRNA,hTR)端粒酶協(xié)同蛋白(humantelomeraseassociatedprotein1,hTP1)端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶(humantelomerasereversetranscriptase,hTRT)

172端粒酶(telomerase)：由特殊的RNA及蛋白質(zhì)組成的端粒酶的爬行模型（動(dòng)畫(huà)演示）173端粒酶的爬行模型（動(dòng)畫(huà)演示）173端粒酶的作用機(jī)制——爬行模型174端粒酶的作用機(jī)制——爬行模型174真核生物線(xiàn)粒體和葉綠體中攜帶遺傳物質(zhì)，能自行復(fù)制和表達(dá)（二）染色體外基因組——線(xiàn)粒體線(xiàn)粒體DNA（mitochondrialDNA,mtDNA）屬于真核細(xì)胞核外遺傳物質(zhì)，可獨(dú)立編碼存在于線(xiàn)粒體中的多肽鏈、rRNA或tRNA。mtDNA為雙鏈環(huán)狀DNA，其分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與原核生物DNA相同。175真核生物線(xiàn)粒體和葉綠體中攜帶遺傳物質(zhì)，能自行復(fù)制和表達(dá)（二

人線(xiàn)粒體基因組共編碼37個(gè)基因2個(gè)RNA---基因16S和12SrRNA22個(gè)tRNA基因13個(gè)蛋白質(zhì)基因

1個(gè)Cytb基因2個(gè)ATP酶亞基的基因-ATPase6和ATPase83個(gè)細(xì)胞色素氧化酶亞基基因-CO1、CO2、CO3

7個(gè)呼吸鏈NADH脫氫酶亞基的基因176人線(xiàn)粒體基因組共編碼37個(gè)基因2個(gè)RNA---基因16S和高等動(dòng)物線(xiàn)粒體基因組的特點(diǎn):

母系遺傳。

mtDNA損傷后不易修復(fù),突變率高。遺傳密碼與通用密碼有差別。半自主性復(fù)制與協(xié)同作用177高等動(dòng)物線(xiàn)粒體基因組的特點(diǎn):母系遺傳。177人類(lèi)基因組humangenome

核基因組

22對(duì)常染色體X、Y性染色體線(xiàn)粒體基因組178人類(lèi)基因組humangenome178人的體細(xì)胞染色體179人的體細(xì)胞染色體179

人類(lèi)基因組計(jì)劃是美國(guó)科學(xué)家于1985年討論醞釀，諾貝爾獲獎(jiǎng)?wù)逺enatoDulbecco于1986年發(fā)表的短文《腫瘤研究的轉(zhuǎn)折點(diǎn):人類(lèi)基因組測(cè)序》中率先提出,于1990年10月1日，HGP正式啟動(dòng)！180人類(lèi)基因組計(jì)劃是美國(guó)科學(xué)家于1985年討論醞釀

人類(lèi)基因組計(jì)劃

旨在測(cè)定人類(lèi)染色體（指單倍體）中所包含的30億個(gè)堿基對(duì)的核苷酸序列，從而繪制人類(lèi)基因組圖譜，并且辨識(shí)其載有的基因及其序列，達(dá)到破譯人類(lèi)遺傳信息的最終目標(biāo)。181人類(lèi)基因組計(jì)劃18120世紀(jì)人類(lèi)科技發(fā)展史上的三大創(chuàng)舉

40年代第一顆原子彈爆炸60年代人類(lèi)首次登上月球90年代人類(lèi)基因組計(jì)劃18220世紀(jì)人類(lèi)科技發(fā)展史上的三大創(chuàng)舉40年代第一顆原子彈爆炸

1992年，一個(gè)國(guó)際合作組完成了對(duì)酵母3染色體DNA的全部315357個(gè)堿基序列的測(cè)定，這是人類(lèi)完成的第一條真核生物染色體DNA的全序列測(cè)定。

人類(lèi)基因組計(jì)劃大事件

1995年，科學(xué)家們獲得了人類(lèi)第3、第16和第22號(hào)染色體的高密度物理圖。1999年12月1日，科學(xué)家們宣布，人類(lèi)第22號(hào)染色體含3.34107個(gè)堿基對(duì)的測(cè)定已經(jīng)全部完成，這是人類(lèi)完成的第一條人類(lèi)自身染色體的全部序列測(cè)定。

2000年6月26日，美國(guó)總統(tǒng)克林頓在白宮宣布：人類(lèi)基因組草圖的繪制工作已經(jīng)完成。1831992年，一個(gè)國(guó)際合作組完成了對(duì)酵母3染色體DNA的全部2001年2月