真核生物基因组结构

真核生物的基因组结构与功能分析真核生物是指在生命进化过程中逐渐形成的一类生物，其基本特征之一是存在真核细胞核。

真核生物的基因组结构较为复杂，包含多个线性染色体和一些质粒。

对基因组结构的分析与理解，对于揭示其生物功能和进化机制是至关重要的。

一、真核生物的基因组结构真核生物的基因组大小较大，同一物种不同个体之间的基因组大小存在较大的差异。

基因组大小与细胞大小和复杂度之间存在着类似关联性。

人类基因组大小约为3亿个碱基对，其中蛋白编码基因仅占大约2%。

真核生物的基因组在基本结构上与细菌大相径庭，主要包括以下几个方面。

1. 染色体染色体是真核生物中最重要、最基本的遗传物质，是基因在生物体内的物质传递介质，是遗传信息的载体。

在精细结构上，真核细胞中存在很多复杂的染色体结构，如核小体、类固醇激素受体、平衡染色体等。

2. 基因组复制真核生物的基因组复制主要包括原核生物和真核生物的不同模式，其中原核生物中存在着DNA单线复制机制，而真核生物则采用DNA复制机器进行自我复制。

与原核生物不同的是，真核生物的DNA复制机器必须满足染色体的线性特性和复杂的三维结构，包括多个酶和蛋白质。

3. 基因只读基因只读是指通过读取基因组中的基因序列，进而达到生物高效功能表达和调节的过程。

真核生物基因组的序列阅读具有高度异质性，不同物种、不同个体之间存在大量的序列差异，这在一定程度上阻碍了对真核生物的功能研究。

二、真核生物的基因组功能分析真核生物的基因组分析主要包括以下几个方面。

1. 蛋白编码基因预测蛋白编码基因是真核生物基因组的重要组成部分，对真核生物的基因组进行蛋白编码基因预测，可以揭示其生物功能和进化机制。

目前，已经建立了多种基于序列、结构、相对位置等的蛋白编码基因预测算法与工具，如Glimmer、InterProScan、Pfam等。

2. 生物信息分析真核生物的基因组分析需要大量的计算资源和分析工具，这就需要借助生物信息学的手段来实现。

真核生物染‎色体基因组的结构和功‎能真核生物的‎基因组一般比较庞‎大，例如人的单‎倍体基因组由3×106bp‎硷基组成，但人细胞中‎所含基因总‎数大概会超‎过3万个。

这就说明在‎人细胞基因组中有许多D‎N A序列并‎不转录成m‎R NA用于‎指导蛋白质‎的合成。

研究发现这‎些非编码区‎往往都是一‎些大量的重‎复序列，这些重复序‎列或集中成‎簇，或分散在基‎因之间。

在基因内部‎也有许多能‎转录但不翻‎译的间隔序‎列（内含子）。

因此，在人细胞的‎整个基因组当中只有很‎少一部份（约占2-3％）的DNA序‎列用以编码‎蛋白质。

真核生物基因组有以下特点‎。

1.真核生物基因组DNA与蛋‎白质结合形‎成染色体，储存于细胞‎核内，除配子细胞‎外，体细胞内的‎基因的基因组是双份的（即双倍体,diplo‎i d），即有两份同‎源的基因组。

2.真核细胞基‎因转录产物‎为单顺反子‎。

一个结构基‎因经过转录‎和翻译生成‎一个mRN‎A分子和一‎条多肽链。

3.存在重复序‎列，重复次数可‎达百万次以‎上。

4.基因组中不编码的‎区域多于编‎码区域。

5.大部分基因‎含有内含子‎，因此，基因是不连‎续的。

6.基因组远远大于原‎核生物的基因组，具有许多复‎制起点，而每个复制‎子的长度较‎小。

高度重复序‎列：高度重复序‎列在基因组中重复频率‎高，可达百万(106)以上。

在基因组中所占比例‎随种属而异‎，约占10-60％，在人基因组中约占20‎％。

高度重复顺‎序又按其结‎构特点分为‎三种（1）反向重复序‎列这种重复顺‎序约占人基因组的5％。

反向重复序‎列由两个相‎同顺序的互‎补拷贝在同‎一DNA链‎上反向排列‎而成。

变性后再复‎性时，同一条链内‎的互补的拷‎贝可以形成‎链内碱基配‎对，形成发夹式‎或“+”字形结构。

反向重复间‎可有一到几‎个核苷酸的‎间隔，也可以没有‎间隔。

没有间隔的‎又称回文结‎构，这种结构约‎占所有反向‎重复的三分‎之一。

原核、真核生物基因及表达调控引言现代生物学中“基因”一词甚为流行，细胞学、遗传学、生物化学等，以及各种生物学课本中，都涉及到“基因”一词。

甚至象典型的宏观生物学科——生态学，也把一片森林称为一个“基因库”[1]。

现代生物学已经完全证明，DNA 分子是由称为核普酸的有机分子线性聚合而成。

基因就是核普酸按一定顺序排列而成的DNA分子片段，它携带着遗传信息。

基因表达(gene expression)是指细胞在生命过程中，把储存在DNA顺序中遗传信息经过转录和翻译，转变成具有生物活性的蛋白质分子。

其实质就是遗传信息的转录和翻译。

在个体生长发育过程中，生物遗传信息的表达按一定的时序发生变化（时序调节），并随着内外环境的变化而不断加以修正（环境调控）[2]。

原核生物和真核生物的基因及表达过程有着差异。

随着世界分子生物学研究不断深入，基因表达技术有了很大的提高。

迄今为止，人们已经研究开发出多种原核和真核表达系统用以生产重组蛋白[3]。

一．原核、真核生物基因结构原核生物基因分为编码区与非编码区，所谓的编码区就是能转录为相应的信使RNA，进而指导蛋白质的合成，非编码区位于编码区的上游及下游。

[4]在调控遗传信息表达的核苷酸序列中最重要的是位于编码区上游的RNA聚合酶结合位点。

RNA聚合酶是催化DNA转录为RNA，能识别调控序列中的结合位点，并与其结合。

真核生物基因结构见图1：图1 真核生物基因结构二．原核、真核生物基因结构的区别最主要的在于真核基因是不连续的,而原核基因是连续的。

所谓真核基因的不连续，即一个基因的编码序列也叫外显子，被一个或多个非编码序列，又叫内含子所间隔。

[5]这些内含子和外显子同属一个转录单位，转录形成前体。

经过转录的加工，即切去内含子，重新连按外显子，从而得到成熟。

而绝大多数的原核基因是连续的，没有内含子的间隔，转录产生成熟。

不仅如此，而且凡在代谢途径上功能有关的多个基因可能紧密相联，与它们的调控基因一起组成一个操纵子，转录到一条链。

真核生物的基因结构
真核生物的基因结构包括编码区和非编码区。

编码区其实是断裂基因结构，也就是不连续基因。

具有蛋白编码功能的不连续DNA 序列称为外显子，
外显子之间的非编码序列为内含子。

每个外显子和内含子接头区都有一段高度保守的一致序列，即内含子5’末端大多数是GT 开始，3’末端大多是AG 结束，称为GT-AG 法则，是普遍存在于真核基因中RNA 剪接的识别信号。

第一个外显子首端和最后一个外显子末端，分别为翻译蛋白的起始密码子和终止密码子。

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首位和末位外显子两侧的区域为非编码区，也可以叫做侧翼序列，侧翼序列中包含一些调控元件，比如启动子、终止子，还可能有增强子。

上游侧翼序列包含启动子区域，启动子区域包含：
列为TATAATAAT，是RNA聚合酶的重要的接触点，它能够使酶准确地识别转录
止密码子之间区域，不编码蛋白质。

miRNA 经常结合于3‘UTR，从而引起mRNA。

原核生物与真核生物的遗传物质与基因组织结构的差异按照细胞的结构和遗传物质在细胞内的分布可将生命有机体划分为原核生物和真核生物两大类。

噬菌体和病毒既不是原核生物也不是真核生物它们是一种超分子的亚细胞生命形式它们的遗传物质是DNA或RNA。

特征原核生物真核生物核膜无有不同染色体数目11核小体结构无有核仁无有遗传交换质粒介导单向配子融合DNA是原核生物染色体的主要组成成分含量占染色体的80以上其余为RNA和蛋白质。

原核生物的遗传物质一般为环状DNADNA存在于细胞内相对集中的区域一般称为拟核nucleoid但并无核膜包裹。

拟核当中的DNA只以裸露的核酸分子存在虽与少量蛋白质结合但不形成染色体结构。

当然它还有一些位于拟核之外的遗传物质——质粒和转座因子。

真核生物中也含有转座因子原核生物一般只有一条染色体即一个核酸分子DNA或RNA而且染色体DNA大多数以双链、共价闭和、环状的形式存在。

多少年来一直以为原核生物的单一环状染色体是区别于真核生物中的多条线状染色体的最好标志。

然而越来越多的研究证明除单一环状的染色体外有些细菌具有多条环状染色体还有些细菌具有线状染色体。

如根癌土壤杆菌含有2条染色体其中一条是长度为3.0Mb的环状染色体另一条是长度为2.1Mb的线状染色体原核细胞中含有一些DNA结合蛋白它们与DNA结合后帮助DNA进行高度折叠。

这些参与DNA折叠的蛋白质称为类组蛋白histone-like protein。

除类蛋白外DNA还与其他蛋白质相结合如与复制、转录和加工有关的蛋白质结合在一起这样其环状染色体DNA以紧密缠绕的、致密的、不规则小体形式存在该小体即是拟核。

真核生物基因组与原核生物基因组有很大的差异真核生物基因的结构、基因表达的过程、表达调控等方面都远比原核生物复杂。

真核生物和原核生物的最大差异之一是遗传物质的分布和存在状态。

原核细胞的遗传物质是以裸露DNA或RNA的形式位于拟核之中而真核细胞的遗传物质是以与组蛋白和非组蛋白相结合缠绕成多条染色体的形式集中于细胞核中。

简述真核基因组的特点
1. 包含多个线性或环形染色体：真核生物的基因组由多个线性或环形染色体组成，每个染色体都包含一些基因序列。

2. 多态性：由于基因组中的染色体数量和长度在物种之间不同，所以基因组的大小和结构也会有很大的差异。

3. 含有非编码DNA：真核基因组中的非编码DNA占据较大比例，其中包括起调控作用的微小RNA和长链非编码RNA等。

4. 转录后修饰：真核生物的核糖体需要在转录后修饰RNA分子才能参与蛋白质的合成。

这样的修饰包括剪切、剪接、降解等过程。

5. 含有不连续基因：真核基因组中的基因序列通常不是连续的，而是由多个内含子和外显子组成，其中外显子的序列会被翻译成蛋白质序列。

6. 具有单倍性：真核细胞中的每个染色体都是来自配子的一个单倍体，在合子中形成双倍体。

这种单倍性也是真核基因组的一个重要特点。

真核生物基因组结构与功能研究真核生物是指一类具有明确细胞结构，细胞包含细胞核的生物。

真核生物基因组是真核细胞中遗传信息的载体，是真核生物重要的研究对象之一。

随着科技的发展，人类对真核生物基因组结构和功能的研究不断深入，相关的研究发展出了许多细分的领域。

一、基因组结构1、基因组大小基因组的大小一般是指DNA的分子量或核苷酸对数，一种真核生物的基因组大小可以与另一种相差数千倍。

例如，两倍体的人类基因组大小约为6.6亿个核苷酸对数，而绿藻的基因组大小约为12,000个核苷酸对数。

基因组大小的不同与个体的进化、物种分化有关。

2、染色质结构真核生物表现出一定的染色质层次结构。

在细胞增殖中，染色质可在溶胶冷冻技术的帮助下得到“锥形积累”形态，这种结构能够精确地显示出染色质所含DNA的分子量大小和相对含量。

基于此，科学家们得以初步探究出细胞核及其内部核仁的自然分子结构。

3、基因名、位置及分类基因的名称，大部分来自生物学专有名词，如Green Fluorescent Protein (GFP)，Cytochrome P450 Family 2 Subfamily E Member 1 (CYP2E1)等。

不同领域的科学家可能有不同的命名风格，这也加大了研究人员的协作难度。

除此之外，染色体、区段标记、转录起始位点等亦属基因命名的一部分。

同时，物种基因组的位置可用miRbase、GenBank、ENSEMBL等数据库中的坐标数字标注。

根据不同的功能、基因序列和其他特性，基因可以进行分类，例如同源基因家族、结构基因以及核心基因等。

二、基因组功能1、基因功能在真核生物基因组中，基因通常指一串DNA序列，包括起始密码子、终止密码子、外显子、内含子、调控序列等。

基因的功能可通过基因敲除、基因序列比对和表达谱技术等手段来探究。

2、基因调控基因调控是指细胞对基因表达的控制，它包括转录因子（TF）的操作、表观遗传学机制（如DNA甲基化、组蛋白修饰）以及非编码RNA的作用等。

真核细胞器基因组概述真核生物细胞器基因组概述中文摘要真核生物的基因组分为细胞核基因组和细胞器基因组。

细胞核基因组，占绝大多数的基因都由核基因组控制；细胞器基因组，与该细胞器功能相关的少数基因由该细胞器自身控制。

它们的基因结构、转录和翻译不一样，核基因组是真核的系统，细胞器基因组类似原核生物的系统。

核基因组占控制地位，它调控细胞器基因组，但后者也可以调节核基因组基因的表达。

本文主要对真核生物细胞器基因组进行描述。

关键字：真核生物基因组细胞器基因组Overview of eukaryotic organelle genomesAbstractEukaryotic genome into the nucleus genome and organelle genomes. Nuclear genome,the majority of genes controlled by the nuclear genome; organelle genomes, cells,functions associated with the small number of genes controlled by the organelle itself.Their gene structure, transcription and translation is not the same, eukaryotic nucleargenome is a system, organelle genomes like prokaryotes system. Total control of thenuclear genome position, which regulate organelle genome, but the latter can also adjustthe nuclear genome gene expression. In this paper, the genome of eukaryotic organellesare described.Keywords:Eukaryotes genomes organelle genomes前言基因组，Genome，一般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因组。