分子生物学第二章基因组与基因组学.pptx
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1、第二章 基因组与基因组学生物化学与分子生物学教研室生物化学与分子生物学教研室张向阳张向阳学习目标学习目标掌握:掌握:1原核生物基因组和真核生物基因组的特点原核生物基因组和真核生物基因组的特点。2基因组学的研究内容基因组学的研究内容。熟悉:熟悉:1病毒基因组的特点病毒基因组的特点。2人类基因组的结构特点,人类基因组计人类基因组的结构特点,人类基因组计划的研究内容划的研究内容。3基因组学的基因组学的分类。分类。了解:了解:1基因组学在现代医药学上的应用基因组学在现代医药学上的应用。第一节第一节 基因组基因组基因组(基因组(genome),又称染色体组,是物种遗),又称染色体组,是物种遗传信息的传信
2、息的“总词典总词典”、控制发育的、控制发育的“总程序总程序”、生物进化历史的生物进化历史的“总档案总档案”。一般一般的定义是单倍体细胞中的全套染色体为一个的定义是单倍体细胞中的全套染色体为一个基因组,或是单倍体细胞中的全部基因为一个基基因组,或是单倍体细胞中的全部基因为一个基因组因组。 基因组基因组DNA测序的结果研究发现,基因编码序列只占整个基因测序的结果研究发现,基因编码序列只占整个基因组序列的很小一部分。因此,基因组应定义为单倍体细组序列的很小一部分。因此,基因组应定义为单倍体细胞中全部的核苷酸序列(包括编码序列和非编码序列)胞中全部的核苷酸序列(包括编码序列和非编码序列)。RNA病毒不
3、含有病毒不含有DNA,其遗传信息的携带者为,其遗传信息的携带者为RNA,因,因此,基因组也可指此,基因组也可指RNA病毒颗粒中的全部病毒颗粒中的全部RNA分子。分子。一、病毒基因组的特点一、病毒基因组的特点病毒是最简单的生物,完整的病毒颗粒包括病毒是最简单的生物,完整的病毒颗粒包括外壳蛋白和内部的基因组外壳蛋白和内部的基因组DNA或或RNA。病毒病毒不能独立地复制,必需进入宿主细胞中不能独立地复制,必需进入宿主细胞中借助细胞内的一些酶类和细胞器才能使病毒借助细胞内的一些酶类和细胞器才能使病毒得以复制得以复制。病毒基因组的特点病毒基因组的特点1病毒基因组病毒基因组较小。较小。 与与细菌或真核细胞
4、基因组细菌或真核细胞基因组相比,病毒基因组很小相比,病毒基因组很小。且不同病毒的基因组相。且不同病毒的基因组相差很大差很大,如乙肝病毒,如乙肝病毒DNA只有只有3kb,只能,只能编码编码4种种蛋白质,而痘病毒的基因组有蛋白质,而痘病毒的基因组有300kb,可编码,可编码几几百种蛋白质,主要为病毒复制百种蛋白质,主要为病毒复制酶类基因酶类基因病毒基因组的特点病毒基因组的特点2病毒基因组为病毒基因组为DNA或或RNA。每每种病毒颗粒中只种病毒颗粒中只含有一种含有一种 核酸,或为核酸,或为DNA或为或为RNA,两者一般不,两者一般不共共存。病毒基因组存。病毒基因组DNA或或RNA可以是单可以是单链也
5、链也可以是双可以是双链,链,可以是可以是闭环,闭环,也可以是线性分子也可以是线性分子。大多数。大多数DNA病毒的基因组是双链病毒的基因组是双链DNA分子,而大多数分子,而大多数RNA病毒病毒的基因组是单链的基因组是单链RNA分子。分子。病毒基因组的特病毒基因组的特点点病毒基因组的特点病毒基因组的特点3RNA病毒基因组为一条或多条病毒基因组为一条或多条RNA。多数多数RNA病病毒的基因组只有一条核糖核酸链,但也有些病毒的毒的基因组只有一条核糖核酸链,但也有些病毒的基因组基因组RNA含有多条核酸链。如禽流感病毒的基因含有多条核酸链。如禽流感病毒的基因组组RNA分子是节段性的,由分子是节段性的,由8
6、条条RNA分子构成,每条分子构成,每条RNA分子都含有编码蛋白质分子的分子都含有编码蛋白质分子的信息信息禽流感病毒的基因组禽流感病毒的基因组RNA病毒基因组的特点病毒基因组的特点4病毒基因组含有基因重叠病毒基因组含有基因重叠 。基因基因重叠是指同一重叠是指同一段段DNA片段含有片段含有2种以上编码蛋白质的核苷酸序列。种以上编码蛋白质的核苷酸序列。这种现象在其它的生物细胞中仅见于线粒体和质粒这种现象在其它的生物细胞中仅见于线粒体和质粒DNA。这种这种结构使较小的基因组能够携带较多的遗结构使较小的基因组能够携带较多的遗传信息。传信息。 基因重叠基因重叠基因重叠是基因重叠是1977年年Sanger在
7、研究在研究X174时发现的。时发现的。X174是一种单链是一种单链DNA病毒,宿主为大肠杆菌,因病毒,宿主为大肠杆菌,因此,又称为噬菌体。它感染大肠杆菌后共合成此,又称为噬菌体。它感染大肠杆菌后共合成11个个蛋白质分子,相当于蛋白质分子,相当于6078个核苷酸所编码的个核苷酸所编码的2381个个氨基酸的蛋白质信息量。而该病毒氨基酸的蛋白质信息量。而该病毒DNA本身只有本身只有5386个核苷酸,最多能编码个核苷酸,最多能编码1795个氨基酸个氨基酸。X174基因重叠基因重叠基因重叠基因重叠基因重叠基因重叠有有3种情况种情况: 完全重叠,一个基因完全被包含在另一个基因完全重叠,一个基因完全被包含在
8、另一个基因里面。里面。 部分重叠,两个基因只有部分核苷酸序列共部分重叠,两个基因只有部分核苷酸序列共用。用。两个基因只有一个核苷酸的两个基因只有一个核苷酸的重叠。重叠。基因重叠基因重叠重叠基因重叠基因尽管它们的尽管它们的DNA大部分相同,大部分相同,但由但由于于将将mRNA翻译成蛋白质时的读码框翻译成蛋白质时的读码框不同,不同,产生不同的产生不同的蛋白质蛋白质分子。分子。病毒基因组的特点病毒基因组的特点5病毒基因组几乎全部为编码序列病毒基因组几乎全部为编码序列 。病毒基因病毒基因组组的大部分是用来编码蛋白质的,只有非常小的一部的大部分是用来编码蛋白质的,只有非常小的一部分不被分不被翻译。翻译。
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- 分子生物学 第二 基因组