基因基因组和基因组学.docx

第二章基因、基因组和基因组学
1.基因的结构与功能
基因(gene)：是指携带有遗传信息的DNA或RNA序列，也称为遗传因子，是控制性状的基本遗传单位。
基因是合成有功能的蛋白质或RNA所必需的全部DNA，包括编码蛋白质或RNA的核酸序列，也包括为保证转录所必需的调控序列。
=1\*GB2⑴基因的分类：
基因按其功能可分为：
=1\*GB3①结构基因(structuralgenes)：可被转录形成mRNA，并转译成多肽链，构成各种结构蛋白质，催化各种生化反应的酶和激素等。
=2\*GB3②调节基因(regulatorygenes)：指某些可调节控制结构基因表达的基因。其突变可影响一个或多个结构基因的功能，或导致一个或多个蛋白质(或酶)量的改变。
常见的调节基因microRNAs，siRNAs，piRNAs……
=3\*GB3③rRNA基因与tRNA基因：这类基因只转录产生相应的RNA而不翻译成多肽链。
(ribosomalRNAgenes&transferRNAgenes)
真核生物的RNA聚合酶(3种)：RNA聚合酶I，II，III。
种类=1\*ROMANI=2\*ROMANII=3\*ROMANIII分布核仁核基质核基质产物rRNAmRNA,microRNA5SrRNA,tRNA,siRNA=2\*GB2⑵基因的结构

开放阅读框架(openreadingframe,ORF)：在DNA链上，由蛋白质合成的起始密码开始，到终止密码为止的一个连续编码序列。

断裂基因(splitgene)

转录方向

hnRNA的选择性剪接

任一链上的可读框(ORF)方向总是由5，→3，。
按照3个核苷酸决定一个氨基酸的理论，在序列中的同一个核苷酸有3种编码ORF的可能性，即密码子有可能重复利用。
=3\*GB2⑶基因的功能
基因有控制遗传性状和活性调节的功能。
基因通过复制把遗传信息传递给下一代，控制生物的个体性状表现。
2.基因组的结构与功能
基因组(genome)：是指一个细胞内的全部遗传信息，包括染色体基因组和染色体外基因组。
基因组中的DNA包括编码序列和非编码序列。部分病毒基因组---RNA。
C值(C-value)：一种生物体单倍体基因组DNA的总量，用以衡量基因组的大小。
通常，进化程度越高的生物其基因组越大，但从总体上说，生物基因组的大小同生物在进化上所处地位的高低无关。存在C-valueparadox(C值悖理)。生物复杂性越高，其基因的密度越低。如：
toadXenopusandhumanbeinghavegenomesofessentiallythesamesize.Butweassumethathumanismorecomplexintermsofgeneticdevelopment!
表2-1不同生物体基因组中基因的比较
物种基因组大小/Mb大致的基因数目基因密度/(个/Mb)原核生物肺炎链球菌2.223001060大肠杆菌4.64400950根瘤农杆菌5.75400960真核生物真菌酿酒酵母125800480粟酒裂殖酵母124900410原生生物四膜虫220>20000>90无脊椎动物美丽线虫9719000200果蝇1801370080东亚飞蝗5000不确定不确定脊椎动物人类2900270009.3小鼠25002900012植物拟南芥12525500200水稻430>45000>100玉米2200>45000>20郁金香120000不确定不确定

=1\*GB2⑴病毒基因组的结构与功能
病毒基因组的结构特点：
=1\*GB3①病毒基因组可以由DNA或RNA组成：
病毒基因组的多样性：
PropertyParametersNucleicacidDNA
RNA
BothDNAandRNA(atdifferentstagesinthelifecycle)ShapeLinear
Circular
SegmentedStrandednessSingle-stranded
Double-stranded
Double-strandedwithregionsofsingle-strandedness=2\*GB3②病毒基因组的大小：
与细菌或真核细胞相比，病毒的基因组很小。但不同的病毒之间基因组大小相差很大。如乙肝病毒DNA只有3kb，只能编码4种蛋白质；而痘病毒的基因组有300kb，可以编码几百种蛋白质。病毒基因组的大小通常与其对宿主的依赖程度有关，基因组越大，依赖性越小。
=3\*GB3③RNA病毒基因组编码序列具有节段性：
有些病毒的基因组RNA由不连续的几条核酸链组成