第一讲基因与基因组.ppt

Gene, Genome and Genomics; 内 容;基因（GENE）*;一个基因不仅包括编码蛋白质或RNA的核酸序列，还应包括为保证转录所必需的调控序列 ;人类对基因概念认识的发展变化;什么是基因？;寻找基因实体—萨顿-鲍维里假想;Gene;基因的线性排列;DNA双螺旋;什么是基因？;1955年，Benzer提出顺反子、突变子、重组子。如果两个突变单位在同一个基因内部，顺式和反式表型是不一样的。 60年代，遗传密码破译：一个顺反子决定一个多肽链。;结构基因;小分子RNA;原核生物：;真核生物：;操纵子与调节基因;断裂基因;选择性剪接产生不同mRNA；翻译出不同多肽链。;5’;重叠基因;转座子/跳跃基因;插入序列;;假基因;假基因来自于mRNA的猜想？;基因的现代分子生物学解释;基 因; 内 容;基因组（genome）;原核细胞和噬菌体：基因组是单个的环状染色体所含的全部基因。;RNA病毒/DNA病毒，单链/双链，线性/环状;核外遗传物质：真核细胞线粒体、叶绿体中分别含有线粒体DNA或叶绿体DNA;生物物种越高级，基因组越复杂;;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，与蛋白质以复合物形式存在。 2.类核（nucleoid） 细菌染色体DNA在胞内形成一个致密区域，无核膜将之与胞浆分开。 3.基因组中只有1个复制起点。 4.具有操纵子结构：启动子、操纵基因、调控序列、结构基因、终止子。;5.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？ 6.基因序列是连续的，无内含子结构。 7.结构基因所占比例较大（70%以上） 8.基因组中的重复序列很少。编码蛋白质结构基因多为单拷贝，但编码rRNA的基因往往是多拷贝的，这有利于核糖体的快速组装。;9.具有编码同功酶的基因（isogene） 这是一类结构不完全相同，而功能相同的基因。 10.细菌基因组中存在可移动的DNA序列，包括插入序列和转座子。 11.细菌有限制—修饰系统，限制酶和甲基化酶构成的自我保护系统。 ;1.基因重排 可能产生1个新的蛋白分子等，基因重排是进化的动力。 2.基因突变 插入到基因内部，可引起插入失活。 3.插入位点引入新的基因 如引进抗药基因。; 是独立于许多细菌及某些真核细胞染色体外共价闭合环状的DNA分子，能独立复制的最小遗传单位。;特点：; 1）理论意义 质粒能够复制、传递和表达遗传信息，从分子遗传学观点来看是一种有机体，是比病毒更原始的生命形式，是生命起源研究的一块重要基石。 ;2）实践意义 是基因工程的重要载体（vector），能把外源基因（目的基因）送到宿主细胞中去克隆扩增或克隆表达。 ①质粒是可以改造的，可以剪切、剪接的， ②作为基因工程载体的3个特点： A.都能独立自主的复制； B.都能便利的加以检测（抗生素抗性）； C.都能容易引进宿主细胞中去，也易从宿主细胞中分离纯化（提质粒）。;1.按质粒转移方式，分为3类 1）接合型质粒（conjugaative plasmid） 带有效接触基因质粒，只能使细菌接合，本身不被传递. 2）可移动质粒（mobiliableplasmid） 可以被传递，但不能使细菌接合，接合型与可移动型共存时，能传递可移动质粒。 3)自传递质粒（selftran missible plasmid） 兼具1）2）两种功能因而可以自传递，如F质粒。 ;2.按质粒的复制机理，分为2类： 1）严谨型（strigent type） (1)拷贝数少，一般10个，分子量大； (3)可以自传递； 2）松弛型（relaxed type） （1）拷贝数多，10-200个，分子量小； （2）分子量小，不具备自传递能力； （3）基因工程使用松弛型（高拷贝数）质粒，以获得列多的基因产物。;3.按分子量大小，分为2类 1）小型质粒，15kb 可移动型，无接合和自传递能力，也可心通过转化作用进入受体细胞，种类较多，几乎每种细菌都可以含有2种以上，基因工程一般用小型质粒。 2)大型质粒15kb 多属接合型或自传递型，只能通过细菌的接合作用从一个细菌传到另一个细菌。（如F质粒）。;真核生物基因组;真核基因组结构特点;2.序列组成类型丰富;（1）单顺反子 （2）断裂基因（split gene） 含有内含子和外显子 ，内含子又称为间隔序列。 （3）结构基因所占比例小，约5%;顺式作用元件;（4）增强子（enhancer） 为增强邻近基因的转录。增强子一般位于转录起始点上游-100～-300bp处通过增强启动子发挥作用 （5）沉默子（silencer） （6）加尾信号 3’端有一个