第2章基因组与蛋白质组课件.

1、基因组雰类基r病垂基因组因;原核生物基因组组真核生物基因组 -wwwthwnegUeryxofr三、基因组基因组（genome）:是指单倍体细胞中全套的 染色体或全部基因.单倍体细胞中全套的染色体为一个基因组单倍体细胞中全部基因为一个基因组.基因组是单倍体细胞中包括编码序列和非编码 序易在内的全部DNA分子.eww themeQUery torn荃因殂大小rts对)离龟喏曹体-X174;5387 -斤早宪成测序的茗也担笊莓，嗟10沐入5*10°大肠杆苗4X1O8吏於主，无沁吏聲SI (*月0处dubiv67X10*° - 2005曰2月皂知的舟大SfiM楂冷.一柯反弓（&#

2、163;r/?/2iarj, ssyrlca13X10*°2X107疑主"畫期隱杆枝旦8X10t昆虫，套原更規2X108喘乳动恂.人3X109探(Xi (C value):单倍体基因组中的全部DNA量, 也就是基因组的大小.探C值矛盾(C value paradox ):生物体的进化 程度与基因组大小之间不完全成比例的现象称为C 值矛盾，又称C值悖论.LOGO第二节原核生物基因智原核生物基因组一、原核生物基因组特征一、原核生物基因组特征什么是原核生物(prokaryote) ?细菌、支原体、衣原体、立克次体、螺旋体、 放线苗和蓝绿藻等原始生物的总称，是最简单的细 胞生物体.

3、原核细胞与真核细胞的区别原核细胞真核细胞细胞大小扌2小(1-10pm)Rk(10-l(K>pui)染色体一条DNA.不与 蛋白质联结.几条染色体.与妥 白质联结在一起.细胞核核区，无枚膜核仁有械膜和核仁细胞君无有内膜系统简单复杂微柔系统无微皆和微丝细胞分裂二分体，出芽分裂有丝分裂转录和转译同一时间和地点不同时间和地点-原核生物襄函组原核生物基因组DNA较小，一般在106 - 107bp之间郴鲫赛因鲍中只有一个DNA复制起点公甯二礬變色体构成，且为环状双链裸DNA 基因数目较少，约含3500个基因www irmrwgftHqr am一、原核生物基因组特征探 1.类垓的定义原核生物没有典型的

4、细胞核结构，基因组DNA 位于细胞中央的核区，无核膜将其与细胞质隔开， 但能在蛋白质的协助下，以一定的组织形式盘曲、 折叠包装，形成类核，也称拟核.（二）原核生物的操纵子结构驾dk 為轴是原核生物基因组的功能单位原核生物的结构基因大多数按功能相关性成簇地 串联排列于染色体上.结构基因连同其上游的调控区 （包括调节基因.启动基因和操纵基因）以及下游的 转录终止信号，共同组成了一个基因表达单位，即操 纵子（operon） 如：乳糖操纵子（lacopemn）、阿拉伯糖操纵子（ara operon ）及色氨酸操纵子（rp operon） (三) 原核生物的结构基因1 定义基因中编码RNA或蛋白质的DN

5、A序列称为 结构基因.结构基因中没有内含子，基因是连续的, RNA被合成后不需要经过剪接加工.(三)原核生物的结构基因 2.特点-(1)单拷贝，连续排列，多顺反子结构-(2)基因的编码顺序一般不重叠-(3)存在重复序列，多为反向重复序列多顺反子：多个结构基因共用一个启动子和一个 终止子，经过转录共同生成一个mRNA分子，这个 mRNA分子带有几种蛋白质的遗传信息.可以编码 几种不同的、但多为功能相关的蛋白质.原核的mRNA的5,端无帽状结构，3,端也无poly ( A ) 尾，但也有3以及5'非编码区.原核生物基因组十大特征1 仅有一条染色体构成，且为环状双链裸DNAR 2仅有一个DN

6、A复制起点 3类核结构，也称“拟桩”吹4.具有操纵子结构“ 5结构基因为单拷贝、连续排列、多顺反子结构6 无重叠基因现象R 7基因组中存在重复序列 ” 8具有编码同工酶的基因皿9搭在可移动序列a 10.编码区在基因组中占50%LOGO第三节病毒基因组病毒自然界普遍存在的一种结构简单、不能单独 繁殖，只能在宿主细胞内进行复制以保证遗传信 息传递的微生物.完整的病毒颗粒是由核酸和蛋 白质组成.第三节病毒基因组一、病毒基因组特征二I）NA病毒三.RNA病毒一、病毒基因组特征（-）基因组的碱基组成（-）基因组核酸类型（三）基因组中有基因重叠现象（四）基因组中具有操纵子结构（五）病毒基因可连续也可间断（

7、六）基因组中重复序列少一、病毒基因组特征（七）基因组中非编码区少（八）基因组是单倍体（九）相关基因丛集（十）病毒基因组含有不规则结构基因，转录出 多种mRNA分子一、病毒基因组特征一、病毒基因组特征一、病毒基因组特征（一）基因组的碱基组成病毒基因组结构相对简单，基因数少，所含信息量也少，不同病毒的基因组大小有较大差异.(-)基因组核酸类型 双链DNA;单链DNA 双链RNA;单链RNA 环状分子；线性分子一、病毒基因组特征一、病毒基因组特征什么是正链病垂？什么是负链病垂？如果基因组序列与mRN伽同，称为正链DNA (+DNA)或正链RNA (+RNA)病毒.如果与mRNA互补，则称为负链DNA

8、(-DNA)或负链RNA (-RNA)病毒.单链正链RNA病毒基因组可直接作为模板功能，翻 译出所编码的蛋白质，并复制出病毒核酸，自我 组装成为成熟的病毒颗粒，感染宿主细胞.一、病毒基因组特征（三）基因组中有基因重叠现象这种结构的意义在于使较小的基因组能携带较 多的遗传信息，使病毒利用有限的基因，编码更多 的蛋白质.一.病毒基因组特征63一、病毒基因组特征（四）基因组中具有操纵子结构噬菌体ex 174是单链DNA病毒，含A. A B、C> D、E、F、G、H、J及K共11个妥白质基因，但 这些基因却只能转录成3个mRNA,其中一个从A基 因开始，一个从B基因开始，另一个从D基因开始.二D

9、NA病毒m（-） DNA病毒基因组的一般特点皿（二）几种典型的DNA病毒二、DNA病毒（一）DNA病毒基因组的一般待点1. DNA病毒基因组以双链DNA为常见2. DNA病毒的基因组中，不同基因可以不同的链作 为转录模板3. 几乎所有真核DNA病弄都是在活宿主细胞核内复 制二、DNA病毒4. 较大的双链DNA病毒可引起多种严重疾病， 而较小的DNA病毒会在宿主体内诱发肿瘤.5. 有的DNA病毒不能直接通过DNA复制过程进行 基因组复制，必须先转录出一个RNA中间体（前基 因组），然后通过逆转录过程才能完成基因组复 制.6. DNA病毒一般比RNA病毒大，生活周期较复杂二、DNA病毒（二）几种典

10、型的DNA病毒祕1.SV40病毒基因组* 2.腺病毒基因组-3.乙型肝炎病毒基因组二、DNA病毒1.SV40病垂基因组 SV40也称猿猴病弄40 ( simian virus 40, SV40) 基因组为双链环状DNA,由5243bp组成-基因组复制依赖于宿主细胞的酶类而完成基因组中含有早期转录基因和晚期转录基因二、DNA病毒WWWcom2 腺病毒基因组腺病毒(adenovirus)颗粒呈球形，直径70nm90nm,无包膜.核心是线性双链DNA,全长36kb二、DNA病=3.乙型肝炎病毒基因组基因组长3. 2kb,是带有部分单链区的环状双链 DNA分子，两条链长度不等.长链为负链：L长度固定，

11、携带有病毒全部的编码信息.短链为正链：S(+)长度不等，约l6kb28kb二、DNA病垂三.RNA病毒-(-)基因组的一般特点“(二)几种典型的RNA病垂三.RNA病毒探（一）基因组的一般特点1单链或双链，但以单链RNA为多见2所携带的遗传信息一般都在同一条链上，因 此病毒RNA链有正负之分3.许多哺乳类逆转录病毒属于单正链双体RNA, 含有2个相同的（ + ）RNA,属于双倍体三、RNA病毒4. RNA病毒变异率很高，平均毎l（P104个碱基 中有一个突变5. RNA病奉的复制和转录常常独立于宿主细胞核6尽管不同RNA病毒的复制方式不相同，但均需 经逆转录完成其基因组的复制病毒呈球型颗粒，直

12、径约50nm,有脂质包膜基因组为单链正链RNA病毒，链长约9. 5kb-整个基因组只有一个ORF,编码3011或3010个氨基酸三.RNA病毒三.RNA病毒三.RNA病毒人类免疫缺陷病垂是获得性免疫缺陷综合征(AIDS)的病原体，属于逆转录病毒.三、RNA病毒HIV基因组：由2条相同的正链RNA在5，端通过氢键互相连接形成 二聚体单链RNA含9749个核昔酸，共有9个基因3个为结构基因（gag、pol、env ）一编码病毒毒粒的结构蛋白6个为调控基因（tat、rev、nef、vif、vpr、vpu）RNA病毒第四节 真核生物基因%第三节真核生物基因组网一、细胞核基因组及其特点 林二、细胞质基因

13、组及其特点 3三、基因组结构与疾病原核细胞与真核细胞的区别细胞大小 染色体细胞核 细胞器 刃膜系统 微菜系统原核细胞(1-10pm) 一条DNA：不与 蛋白质联结.檢区，无辕膜核仁 无真核细胞 较大(10W0pin) 几条染色体.与妥 白质營有上细胞分裂二分体出芽分裂微管和微丝 有丝分裂不同时问和地点转录和转译同一时间和地&结构基因为单顺反子结 基因组有大量的重复序列中度重复序列一、真核生物细胞核基因组的特征u体细胞为二倍体了!（2线状DNA与组畫白结合形成染色体3,基因为断裂基因，有内含子结松"高度也爼序列染色体末端具有端粒结构（一）体细胞为二倍体二倍事：凡是体细胞中含有两

14、个染色体纽的生物个体，均称为二倍体。可用2N表示。人和几乎全部的高等动物，还有一半以上 的高等植物都是二倍体。砂区正常表达取能具有调节作用（8】隔区DNA （非=7/ 存在的编琦塞白区或 国&网嘶為诞稠側去内含 咯旅为昨购鋼如穫曲®剪切勰工 间隔区DNI外显子H.IE（四）真核细胞的单顺反子结构子,翻 多顺反子成一他RNA分经过转(六)染色体末端具有端粒结构1 端粒的定义是真核细胞的染色体末端存在 着一种由DNA片段和蛋白组成的 独特的结构，对维持染色体的 稳定性具有重要的作用.2 端粒的结构组成端粒的DNA是由(TTGGGG) n所组成的非编码重复序列.组成端粒的妥白质有两

15、种，一种与单链富含G的端粒DNA结合，另一种与双链的端粒DNA结合.3端粒的主要作用-维持染色体的稳定性，防止染色体的重组及末 端被降解.组织培养细胞证明，经过多代培养的老化细胞端粒变短, 染色体也变得不稳定.在新细胞中，细胞毎分裂一次，端粒就缩短一次，当端 粒不能再缩短时，细胞就无法继续分裂了.这时候细胞 就开始死亡.因此，端粒被科学家们视为“生命时钟”4 端粒酶精子和癌细胞内的染色体端粒可以长时间不被缩短?端粒酶一种核糖蛋白酶，具有逆转录酶活性，能维持端粒 长度.端粒和端粒酶与肿瘤、衰老有关.（七）基因组多态性 1 限制性片段长度多态性(restriction fragment lengt

16、h polymorphism,RFLP)祕2 单核苓酸多态性(single nucleotide polymorphism, SNP )1 .限制性片段长度多态性多态性出现在限制性核酸内切酶的酶切位点序 列中，用某个内切酶水解基因组的某段序列时，在 同种的不同个体之间该段序列可能被酶解成长短不 等的几个DNA片段.HcoR I悔切位点5A AGGAATTC<AATTC GUTTC CG 3,3' TCCTTAAGCTTAAGCTTAAG-GC 5I倍切結果AGG AATTCG AATTCG AATTCCGTC TTAA GCrrAA GCTTAA GGC究变位点5Z AGGAAT

17、TCGAATCCGAATTC- G 3'3Z TCCTIAAGCTTAGGCTTAAGC 5zI聲切结采AGG AATTCGAAIC'C-<；AATTC-(；TC CTTAA G - CTTAGG- CTTAAG-一CG变异的4种形式三种颠换：C-f A (G-f T)C一 G (G一 C)T一 A (A一 T)一种转换：C-f T (G-t A)转换的频率是颠换的3倍，因此转换是SNP发生的主要原因线粒体基因组特点基因组DN A为双链环状超螺旋分子线粒体的起源1.内共生学说MC5tral euccryotic cell-i»>H> "MI

18、HD KIKIIMHC线粒体是由共生于原始真核细胞内的细菌演变而来线粒体的起源表表两类细胞器能够携带遗传物质：线粒体和叶绿体，称为细胞器基因组这些遣传物质独立于细胞核基因组外自行复制和表达，又 称为染色体外基因组.叶绿体基因组只存在于绿色植物中线粒体基因组存在于几乎所有的真核生物中三.基因组结构与疾病基因组结构基因组DNA中不同功能片段的分布基因组结构与染色体数目、结构和形态有关三、基因组结构与疾病-(-)人类染色体与疾病-(二)基因结构与疾病三.基因组结构与疾病(-)人类染色体与疾病核基因组存在于染色体，人类的染色体组(单倍体)约 有3万个结构基因。染色体发生数目异常或微小的结构改变，合导致

19、相应的基因数与结构的异常，而引起疾病。三.基因组结构与疾病1染色体数目、结构和形态2.染色体数目畸变与疾病多倍体和多倍性异倍性或非整倍性 三体性和单体性3.染色体结构异常与疾病三.基因组结构与疾病（二）基因结构与疾病基因结构异常一般指基因突变，即基因的核苔酸序列 或数目发生改变.包括点突变，缺失、重复、插入等。三、基因组结构与疾病（二）基因结构与疾病1.单基因病祕 2.多基因病3.疾病基因与疾病相关基因三.基因组结构与疾病1.单基因病血红蛋白病.苯丙80尿注.原发性痛风三、基因组结构与疾病2.多基因病原发性高血压.糖尿病.哮喘、实体瘤三.基因组结构与疾病3.疾病基因与疾病相关基因疾病基因该基因

20、的突变可引起某种疾病疾病相关基因与某种疾病相关LOGO第四节入类基因组与人类基因组计划人类基因组祝二、人类基因组计划I I I 一.人类基因组人类基因组包括细胞核内的核基因组和细胞质内的线粒体基 因组正常体细胞（二倍体）基因组包括二个核基因组和多个线粒 体基因组人类基因组人类基因组的组织特点：功能相似或相关的基因常常敵在地分布在不同的染色体上基因组中各个基因之间差异极大人类基因组各个基因的大小差异很大（从数百个bp到数百个kb不等） -基因组含重复序列，大多为非编码，与编码序列相间排列每个结构基因都有单独的调控序列-（-）人类基因组计划的启动人类基因组计划的内容“（三）人类基因组计划的延伸一后基因组计划二.人类基因组计划（一）人类基因组计划的启动美国于1990年10月启动“人类基因组计划”欧洲、日本.韩国、俄罗斯、澳大利亚和中国相继加入人类基因组计划的硏究行