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第三章基因组的结构和功能

基因（gene）
是编码有功能的蛋白质多肽链或RNA所必需的全部核苷酸序列。
一个基因不仅仅包括编码蛋白质肽链或RNA的核酸序列,还包括转录所必需的调控序列及位于编码区5`端上游的非编码序列、内含子和位于编码区3`下游的非编码序列。基因组（gencme）
细胞或生物中，一套完整单倍体遗传物质的总和称为基因组。
人类基因组包含22条染色体和X、Y两条性染色体上的全部遗传物质（核基因组）以及胞浆线粒体上的遗传物质（线粒体基因组）。
不同生物基因组结构与组织形式上有巨大差别，病毒基因组结构简单，所含结构基因很少；原核生物基因组所含基因数量较多，且有了较为完善的表达调控体系；真核生物基因组所含基因数量巨大，表达调节系统也更为精确。第一节病毒基因组
病毒是最简单的生命形式，病毒是不能单独繁殖的生物体，它是一类只能在宿主细胞内进行复制的最小微生物。遗传信息的延续构成了其生命的主要内容。病毒基因组的主要功能就是保证基因组的复制及其向子代传递，整套的基因组所编码的蛋白质都是与基因复制、病毒颗粒包装以及病毒向其它宿主细胞传递密切相关的。
完整的病毒颗粒具有蛋白质外壳，以保护病毒核酸不受核酸酶的破坏，并能识别和侵袭特定的宿主。
（一）病毒基因组可以由DNA组成，也可以是RNA组成，但每一种病毒颗粒只有一种核酸组成。
乳头瘤病毒、乙肝病毒双链环状DNA
腺病毒、疱疹病毒双链线状DNA
脊灰病毒单链RNA
呼肠孤病毒双链RNA
DNA病毒基因组分为以下几种类型第二节原核生物基因组1.基因组通常仅由一条环状双链DNA分子组成。
其DNA是与蛋白质结合，但并不形成染色体结构，只是习惯上将之称为染色体。细菌染色体DNA在胞内形成一个致密区域，即类核（nucleoid），类核无核膜将之与胞浆分开。
2.功能相关的几个结构基因往往串联排列在一起组成操纵子结构，受上游共同的调控区控制。
3.原核生物基因组中基因密度非常高,结构基因是连续的多为单一拷贝。
4.结构基因无重叠现象，基因组中任何一段DNA不会用于编码2种蛋白质。
5.在原核生物基因组中含有编码同工酶的基因。
6.在不同原核生物基因组中GC含量变化很大。
7、在原核生物基因组的非编码区内主要是一些调控序列。
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。
8、细菌基因组中的可移动成分能产生转座现象。
9、除细菌染色体外，还有能自主复制的双链环状DNA分子，称为质粒。
二.转位因子
转位因子（transposableelement）即可移动的基因成分（可移动基因，movablegenemob），是指能够在一个DNA分子内部或两上DNA分子之间移动的DNA片段。在细菌中指在质粒和染色体之间或在质粒和质粒之间移动的DNA片段（文献上有时形象地称其为是跳跃基因，jumpinggene）。转位也是DNA重组的一种形式。
移动基因最早由美国冷泉港实验室（coldspringHarborLaboratory）的女科学家B.MClintock于上个世纪40年代晚期在玉米中首次发现的。60年代，为J.A.Shapirc研究大肠杆菌高效突变实验证实。1983年荣获诺贝尔生物学医学奖。
细菌的转位因子包括插入序列，转座子及可转座的噬菌体。
1.插入序列（insertionsequence,IS）
插入序列是一类较小的没有表型效应的转位因子，长度为700-2000BP，其组成除带有一个与转座作用有关的转位酶基因外，在其两侧有反向重复序列及靶位点。同时IS的转位频率为10-7/拷贝，即在一个传代的107细菌中有一次插入。插入方向可以正向，也可以反向。

Tn是一类较大的可移动成分，长度在2000-20，000bp，除有关转座基因外，至少还含有一个以上与转座无关，但决定宿主菌遗传性状的基因。如抗药基因等。Tn是在研究抗药基因中发现的，由此知道抗药基因可在质粒之间，质粒与染色体之间或质粒与可转座的噬菌体之间来回移动，Tn的转位原理和Is基本相同，转位频率为10-3至10-6/拷贝之间。

3.可转座的噬菌体（transposablephage）
(1)包括Mu和D108两种噬菌体，是一类温和噬菌体。
(2)感染细菌后，可以整合到细菌染色体中，插入位点是随机的（而入phage插入位点是专一的），可以插到结构基因内部，引起突变，Mu即Mutator(突变子)因此得名。
(3)插入时，一个拷贝留在原位，新合成的拷贝插入新的部位。
(4)和IS，Tn相比，Mu末端不含IR，这是可转座成分的一个例外。(二)转位作用的机理2、简单转座机制（三）转座作用的遗传学效应原核生物------大肠杆菌质粒（plasmid）定义
是存在于细菌染色体外的，具有自主复制能力的环状双