甘肃农业大学：《分子生物学》课程教学资源（课件讲稿）第四章 基因与基因组的结构与功能

第四章基因与基因组的结构与功能 甘肃装业大学

第四章 基因与基因组的结构与功能

基因、基因组的概念 o基因：是原核、真核生物以及病毒的DNA和 RNA分子中具有遗传效应的核苷酸序列，是 遗传的基本单位和突变单位以及控制性状的 功能单位。 基因组：是指生物体或者细胞中，一套完整 单体遗传物质的总和。 。不同生物的基因组大小及复杂性不同。生物 的复杂性与基因组内的基因数量有关。进化 程度越高，基因组越复杂。 甘肃装少大学

基因、基因组的概念 基因：是原核、真核生物以及病毒的DNA和 RNA分子中具有遗传效应的核苷酸序列，是 遗传的基本单位和突变单位以及控制性状的 功能单位。 基因组：是指生物体或者细胞中，一套完整 单体遗传物质的总和。 不同生物的基因组大小及复杂性不同。生物 的复杂性与基因组内的基因数量有关。进化 程度越高，基因组越复杂

比如人基因组的全长为大约3X10对碱基， 编码3-4万个蛋白分子 Human family Human cel Nuclear genome Mitochondrial genomes 83 甘萧装业大学

比如人基因组的全长为大约3 X 109对碱基， 编码 3-4万个蛋白分子

oC值（C-value)：在真核生物中，每种生物的单倍 体基因组的DNA总量总是恒定的，称为C值 C-value is the quantity of DNA in the genome(per haploid set of chromosomes). 。C值是每种生物的一个特征，不同生物之间差别很大 。低等真核生物中与形态学复杂程度相关，但高等真 核生物中变化很大 甘萧装业大学

 C值（C-value）：在真核生物中，每种生物的单倍 体基因组的DNA总量总是恒定的，称为C-值 【C-value is the quantity of DNA in the genome(per haploid set of chromosomes).】  C值是每种生物的一个特征，不同生物之间差别很大 低等真核生物中与形态学复杂程度相关，但高等真 核生物中变化很大

oC值悖理：是指真核生物中DNA含量的反常现象。 表现为： 。C值不随生物的进化程度和复杂性而增加，如肺 鱼的C值为112.2，而人的C值是3.2，与牛的相近 。关系密切的生物C值相差甚大，如豌豆为14，蚕 豆为2，相差7倍 。真核生物DNA的量远远大于编码蛋白质等物质所 需的量。 甘薪装业大学

 C值悖理：是指真核生物中DNA含量的反常现象。 表现为：  C值不随生物的进化程度和复杂性而增加，如肺 鱼的C值为112.2，而人的C值是3.2，与牛的相近 关系密切的生物C值相差甚大，如豌豆为14，蚕 豆为2，相差7倍 真核生物DNA的量远远大于编码蛋白质等物质所 需的量

例：人类与E.co编码基因数目的比较研究 E.coli.4X10 bp DNA约编码3000种基因 人类29X108bp的DNA是大肠杆菌的700多倍 有上百万个基因？？？

例：人类与E.coli编码基因数目的比较研究 E.coli. 4 X 106bp DNA 约编码3000种基因 人类29 X 108 bp 的DNA 是大肠杆菌的700多倍 有上百万个基因？？？

不同生物种类的C值分布范围 Flowerng plants Birds 植物 Mamm als Reptiles Amphibians Bomy fish 动物 araC门ous fish Echinoderms Crustaceans Insects Molds Algae 条商 ©ram+】bacteria Gram()bactena 细菌 Mycoplasma 1010101010U10 甘萧袭业大学

动物 真菌 等 细菌 植物 不同生物种类的C值分布范围

噬菌体（PHAGE) 1、ΦX174噬菌体：很小的E.coli噬菌体 oDNA为单链环状，有5386个核苷酸 (Frederick Sanger-于1977分析测定，为此荣获第二次 诺贝尔奖) 2、ΦX174噬菌体基因排列更加体现经济原则 a、11个蛋白质基因，转录成三个mRNA b、DNA分子绝大部分用来编码蛋白质，不翻 译部分只占4% 甘萧装业大学

噬菌体（PHAGE ） 1、ΦX174噬菌体：很小的E.coli噬菌体  DNA为单链环状，有5386个核苷酸 （Frederick Sanger于1977分析测定，为此荣获第二次 诺贝尔奖 ） 2、ΦX174噬菌体基因排列更加体现经济原则 a、11个蛋白质基因，转录成三个mRNA b、DNA分子绝大部分用来编码蛋白质，不翻 译部分只占4％

C、显著的特点是有重叠基因 mRNA 噬菌体链DNA合成 (overlapping genes或嵌套 H 基因nested genes). 。重叠基因有以下几种情况： A mRNA *一个基因完全在另一个基因 G 中X174 内部 如：B和A* E和D 互补链DNA合成 其读码结构互不相同 mRNA F -ATG--∥---AATGCC--∥--TAACG--∥-TAA-- A* ATGCCN----NNATAA B 甘萧装业大学

C、显著的特点是有重叠基因 （overlapping genes 或嵌套 基因 nested genes）  重叠基因有以下几种情况： * 一个基因完全在另一个基因 内部 如：B和A＊ E和D 其读码结构互不相同 ---ATG-----//------AATGCC ----//---ATAACG---//--TAA---- A* B ATGCCN----NNATAA

mRNA *部分重叠 K和C 噬菌体链DNA合成 H A *两个基因共用少数碱基对 A mRNA G 如：A*和CD和J 中X174 K B 互补链DNA合成 C Start codon mRNA F -----ATGA------- E A* Stop codon D Stop codon -------TAATG------- J Start codon 甘萧袭业大学

* 部分重叠 K和C * 两个基因共用少数碱基对 如：A *和C D和J -------ATGA------- C Start codon -------TAATG------- A* Stop codon D Stop codon J Start codon