第五章真核生物基因组结构
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第二讲真核生物基因组真核生物的基因组比较庞大,并且不同生物种间差异很大,例如人的单倍体基因组由3.16×109 bp组成。
在人细胞的整个基因组中实际上只有很少一部份(约占2%~3%)的DNA序列用以编码蛋白质。
第一节真核生物基因组特点真核生物体细胞内的基因组分细胞核基因组与细胞质基因组,细胞核基因组是双份的(二倍体,diploid),即有两份同源的基因组;细胞质基因组可有许多拷贝。
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。
细胞核基因组存在重复序列,重复次数可达百万次以上,大多为非编码序列;因此,基因组中不编码的区域多于编码区域。
大部分基因含有内含子,因此,基因是不连续的。
真核生物基因组远远大于原核生物的基因组,具有许多复制起点,但每个复制子的长度较小。
一、细胞核基因组与细胞质基因组(一)细胞核基因组细胞核基因组的DNA与蛋白质结合形成染色体(chromosome)。
除配子细胞外,体细胞有两个同源染色体,因此基因组有两份同源的基因组。
染色体储存于细胞核内,是基因组遗传信息的载体。
(二)线粒体基因组线粒体基因组DNA(mitochondrial DNA,mtDNA)为双链环状超螺旋分子,类似于质粒DNA,分子量小,大多在1~200×106之间,如人类mtDNA仅由16569bp组成。
mtDNA的复制属于半保留复制,可以是θ型复制,或滚环复制,或D环复制,由线粒体DNA聚合酶催化完成。
线粒体基因组主要编码与生物氧化有关的一些蛋白质和酶,如:呼吸链中的细胞色素氧化酶有七个亚基,其中三个亚基由mtDNA编码,其余四个亚基由细胞核DNA编码;细胞色素还原酶有七个亚基,基中的一个亚基由mtDNA编码;ATP酶含有十个亚基,其中四个亚基由mtDNA编码。
线粒体基因组可能还包括一些抗药性基因。
此外,线粒体基因组有自己的rRNA,tRNA,核糖体等系统,因此线粒体本身的一些蛋白质基因也可以在线粒体内独立地进行表达。
简述真核生物基因组的结构特点
真核生物基因组的结构特点总结归纳如下:
1真核基因组庞大,一般都远大于原核生物的基因组。
2真核基因组存在大量的重复序列。
3真核基因组的大部分为非编码序列,占整个基因组序列的90%以上,该特点是真核生物与细菌和病毒之间最主要的区别。
4真核基因组的转录产物为单顺反子。
5真核基因是断裂基因,有内含子结构。
6真核基因组存在大量的顺式作用元件,包括启动子、增强子、沉默子等。
7真核基因组中存在大量的DNA多态性。
DNA多态性是指DNA序列中发生变异而导致的个体间核苷酸序列的差异,主要包括单核苷酸多态性和串联重复序列多态性。
8真核基因组具有端粒结构。
简述高等真核生物基因组序列组成
高等真核生物的基因组序列由 DNA 组成,其中包含两万到五万个基因,这些基因控制着细胞的生长、分化、代谢等生物学过程。
基因组序列由 DNA 分子组成,DNA 分子由核苷酸组成,核苷酸由碱基构成。
碱基包括腺嘌呤 (A)、鸟嘌呤 (G)、胞嘧啶 (C) 和胸腺嘧啶 (T)。
基因组序列还包括基因序列、非编码 DNA 序列以及转录因子结合位点等。
基因是基因组序列中的重要组成部分,控制着细胞的生长、分化、代谢等生物学过程。
每个基因由一个或多个基因单元组成,基因单元包括编码区、非编码区和调控区等。
编码区包含了基因的氨基酸序列,决定了蛋白质的结构和功能。
非编码区包括启动子、增强子、终止子等区域,可以影响基因的表达。
调控区可以控制基因的转录和翻译。
除了基因序列外,高等真核生物的基因组序列还包括非编码 DNA 序列。
这些序列包括转录因子结合位点、反转录转座子、插入序列等。
转录因子结合位点可以影响基因的表达,反转录转座子可以插入到基因组序列中,影响基因的结构和功能,插入序列则可以影响基因组的结构和稳定性。
高等真核生物的基因组序列非常复杂,包含了大量的基因、非编码 DNA 序列和调控区域。
对这些序列的研究可以为疾病诊断和治疗、基因编辑、生物合成等提供重要线索。