《基因和基因组》PPT课件

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1、第4章基因和基因组的结构和功能4.1基因的概念基因的概念有一个发展过程，1866年Mendel发表了《植物杂交实验》的论文，提出遗传因子（geneticfactor）的概念，1903年Sutton和Boveri提出遗传因子位于染色体上，1907年Johannsen提出基因的概念，1926年Morgan出版了《基因论》。1941年Beadlr和Tatum提出一个基因一个酶的学说，1955年Benzer用T4噬菌体为材料，提出顺反子的概念。1961年Jacob和Moned提出操纵子学说，提出结构基因、调节基因、操纵基因等概念，1977年Sanger测定了ΦX174的序

2、列，发现了重叠基因，同年，Jacp发现了假基因，Sharp和Robert发现了断裂基因。现时可将基因定义为DNA分子中最小的功能单位，为RNA或蛋白质编码的基因称结构基因，只有调节功能，不转录生成RNA的称调节基因。4.2基因的命名基因的命名在不同的生物有不同的规则。顺反子通过顺反试验确定，如两个位点可以互补，则不属于一个顺反子；如两个位点不可以互补，则属于同一个顺反子。上图为突变发生在相同基因无互补，下图为突变发生在不同基因，图中蓝条表示基因，红点表示突变位点。4.3基因组4.3.1基因组的概念某生物体所含的全部遗传物质称该生物体的基因组。“真核生物基因组”这个

3、词是一个有多重含义的概念。众多的不同基因存在于构成细胞核基因组的各种类型的DNA序列中，也存在于细胞器所含相对较少的DNA序列中。广义的基因组包含细胞器的DNA序列，但由于真核生物最本质的特征是由分隔在细胞核内的核基因组决定的，通常说的基因组指的是核基因组，细胞器中的DNA可分别称作线粒体基因组和叶绿体基因组。某条染色体的基因的总和可称作某染色体基因组。4.3.2基因组的大小和C值矛盾1.基因组的大小2.基因组的大小和C值矛盾某生物单倍体的DNA总量称C值，C值与生物的进化程度不完全对应。4.4病毒基因组4.4.1病毒基因组的特点1.病毒核酸大小差别很大，3×10

4、3～3×106bp.2.病毒基因组可以由DNA或RNA组成，但每种病毒只含有一种核酸。3.除逆转录病毒外，病毒基因都是单拷贝的，基因组的大部分序列是用来编码蛋白质的，基因之间的间隔序列很短。4.功能相关的基因常串联在一起，由共同的调控原件调控，并转录成同一mRNA分子，可指导多种蛋白质的合成。5.真核病毒基因有内含子，而噬菌体（感染细菌的病毒）基因中无内含子。6.有重叠基因，即一段核酸序列可以编码多个肽链，这样现象在噬菌体中较普遍。80年代中期之前，普遍认为重叠基因主要存在于病毒，但以后的研究发现，重叠基因在生物界是普遍存在的，在包括人类在内的脊椎动物中，重叠基因

5、可能超过基因总量的10%。重叠基因的生物学意义有待深入研究。4.4.2病毒的核酸病毒的核酸可以是单链或双链，闭合环状或线状分子。病毒的DNA多数是双链分子，少数为单链分子。线状DNA有末端重复序列，复制时可以环化。不少病毒以RNA为遗传物质，称作RNA病毒，可分为正链病毒（positivestrandvirus）、负链病毒（negativestrandvirus）、双链病毒（double-strandvirus）、逆转录病毒（reversetranscriptionvirus）4类。HIV的结构及其与宿主细胞的附着4.4.3噬菌体基因组1.λ噬菌体λ噬菌体的基因

6、组长达50Kb，共61个基因，其中38个较重要。当细菌处于溶原化状态时，细胞质中有一些λCI基因的产物CI蛋白,阻止λ左、右两个早期启动子的转录，使之不能产生一些用于复制及细胞裂解的蛋白，λ的DNA随着宿主的染色体复制而复制。但在UV诱导下Rec蛋白可降解CI蛋白，诱导90％的细胞裂解。有时λ也可自发地从宿主的染色体上游离出来，进行复制，最终导致宿主细胞的裂解。游离在细胞质中的λ可以进行滚环复制，产生多个拷贝，并合成头部和尾部蛋白，包装成完整的λ噬菌体，使细胞裂解，释放出λ噬菌体再感染新的细胞。在λ噬菌体DNA两端各有一条由12个核苷酸组成的互补粘性末端。当进入寄

7、主细胞后，线性DNA分子通过粘性末端的碱基配对而结合，形成环状DNA分子。这种由粘性末端结合形成的双链区段为cos位点（cohesive-endsite）。1951年J.Lederberg的妻子EstherLederberg证明了J.Lederberg和Tatum用来杂交的K12中有原噬菌体，并命名为λ，经10年的研究搞清了溶原化的实质。λ噬菌体的50个基因组成4个操纵子，即阻遏蛋白操纵子，左右两个早期操纵子和晚期操纵子，左向转录的为L链，右向转录的为R链，当λ噬菌体侵入宿主细胞后，前早期和后早期的基因首先表达，随后，若晚期基因表达，噬菌体进入裂解循环，若合成阻遏

8、蛋白，则进