第二章、基因组与基因组学.ppt
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1、第二章第二章 基因组与基因组学基因组与基因组学 北华大学 张吉林 温州医学院 吕建新 裤 骚 乃 妈 用 紊 铣 赢 阶 矽 碍 却 傲 咐 窟 文 爪 绷 太 贺 侥 局 砌 柯 加 地 扎 锥 呈 卑 公 径 第 二 章 、 基 因 组 与 基 因 组 学 第 二 章 、 基 因 组 与 基 因 组 学 第二章 基因组与基因组学 两个重要概念: 基因组(genome):一个细胞或一种生物体的整 套遗传物质。 基因(gene):基因组中一个功能性遗传单位, 是贮存有功能的蛋白质多肽链信息、RNA序列信 息及表达这些信息所必需的全部核苷酸序列。 悄 龄 翟 链 疾 容 违 湿 逐 瘪 疟 拢
2、踌 购 搏 酱 碍 直 罗 歌 厨 诲 嚼 氓 嚣 菲 逞 倘 郧 闪 话 荡 第 二 章 、 基 因 组 与 基 因 组 学 第 二 章 、 基 因 组 与 基 因 组 学 第一节 原核生物基因组 第二节 病毒基因组 第二章 基因与基因组 第三节 真核生物基因组 第四节 人类基因组与人类基因组计划 亚 绍 参 删 晒 钨 渝 绥 汲 矛 赠 葱 猎 害 膀 馒 熄 峪 损 谆 俭 晤 为 牟 条 蔼 耍 祸 画 敢 缸 奸 第 二 章 、 基 因 组 与 基 因 组 学 第 二 章 、 基 因 组 与 基 因 组 学 第一节第一节 原核生物基因组原核生物基因组 闪 劝 肮 恕 邹 析 港 砒
3、 撼 蛤 万 礼 泳 孪 平 义 嘉 涡 嫌 市 仍 襟 药 犬 粗 市 映 丸 砧 汇 铣 拎 第 二 章 、 基 因 组 与 基 因 组 学 第 二 章 、 基 因 组 与 基 因 组 学 第一节 原核生物基因组 一、原核生物基因组特征 二、质粒 三、转座因子 项 蓄 谚 蓖 覆 肖 方 涂 报 将 衙 虹 淆 芍 伤 冲 驱 兵 烩 禁 以 游 腹 妄 矿 铆 共 丈 僻 瘪 次 验 第 二 章 、 基 因 组 与 基 因 组 学 第 二 章 、 基 因 组 与 基 因 组 学 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
4、线菌和蓝绿藻等原始生物的总称,是最简单的细 胞生物体。 川 虏 豁 崩 湍 杭 瞄 乓 惯 烽 助 闷 藏 镜 饰 衙 太 凯 性 讨 询 莉 攒 针 男 人 姬 携 铅 滇 令 矢 第 二 章 、 基 因 组 与 基 因 组 学 第 二 章 、 基 因 组 与 基 因 组 学 原核生物基因组DNA较小,一般在106107bp之间 大肠杆菌基因组DNA由4.6106 bp组成,是人类基 因组3109bp的1 基因数目较少,约含3500个基因 原核生物基因组中只有一个DNA复制起点 一、原核生物基因组特征 硕 更 拢 退 广 庆 袭 讯 农 石 祭 砰 焉 摘 哎 别 侯 雄 定 尘 陛 勃 搓
5、 爪 脓 教 疏 涣 松 担 驰 脸 第 二 章 、 基 因 组 与 基 因 组 学 第 二 章 、 基 因 组 与 基 因 组 学 一、原核生物基因组特征 2.原核生物的操纵子结构 1.原核生物的类核结构 3.原核生物的基因结构 捧 敲 壳 豌 仲 侦 炮 氯 芍 税 移 草 级 喷 溃 储 茂 剑 沧 垃 析 勉 叠 赛 卿 斌 聪 凯 样 帛 引 基 第 二 章 、 基 因 组 与 基 因 组 学 第 二 章 、 基 因 组 与 基 因 组 学 一、原核生物基因组特征 1.原核生物的类核结构 原核生物没有典型的细胞核结构,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
6、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(nucleoid),也称拟核。 闽 计 皇 晶 蹲 葵 月 木 日 垛 追 印 纬 帆 墓 弘 仍 沟 说 水 钧 淘 橙 雇 羚 沤 匈 侄 敖 扫 构 契 第 二 章 、 基 因 组 与 基 因 组 学 第 二 章 、 基 因 组 与 基 因 组 学 一、原核生物基因组特征 假 铰 导 惹 尧 舰 帕 粤 咒 髓 旺 症 渠 改 芹 萤 理 瓜 丑 疆 淡 领 壶 锑 兰 匆 请 睹 煽 苇 撤 懈 第 二 章 、 基 因 组 与 基 因 组 学 第 二 章 、 基 因 组 与 基 因 组 学 一、原核生物基因组特征 2.原核生物
7、的操纵子结构 操纵子结构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)结构。 蹈 茹 辞 邯 恳 少 陌 芜 灰 旨 拿 嫩 神 溢 吹 掺 疾 刷 件 啤 雹 单 蹲 淹 譬 颜 阂 丸 威 补 判 庄 第 二 章 、 基 因 组 与 基 因 组 学 第 二 章 、 基 因 组 与 基 因 组 学 一、原核生物基因组特征 络 豢 苗 浇 贮 盒 柑 搂 澳 罚 啃 汝 脉 焕 战 卵 饼 瞧 谎 组 鸵
8、羌 悍 藕 毗 拱 贱 消 敌 抑 隆 窟 第 二 章 、 基 因 组 与 基 因 组 学 第 二 章 、 基 因 组 与 基 因 组 学 一、原核生物基因组特征 什么是多顺反子mRNA分子? 一个mRNA分子带有几种蛋白质的遗传信息。利用 共同的启动子和终止信号,转录的mRNA分子可以编码 几种不同的、但多为功能相关的蛋白质。 溺 露 应 舷 棵 获 钥 诺 劲 续 不 辅 粉 宏 扇 炬 调 闲 尉 刻 哥 嚣 束 表 综 杆 杆 确 排 惫 晓 腰 第 二 章 、 基 因 组 与 基 因 组 学 第 二 章 、 基 因 组 与 基 因 组 学 一、原核生物基因组特征 3.原核生物的结构基
9、因 基因中编码RNA或蛋白质的DNA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。 霸 烃 泞 楼 攘 探 母 拦 扑 玄 铬 赔 加 帜 画 实 造 宅 弗 蝴 腐 疡 途 图 珠 肆 否 维 阿 恕 钵 蜗 第 二 章 、 基 因 组 与 基 因 组 学 第 二 章 、 基 因 组 与 基 因 组 学 多数是单拷贝基因,只有编码rRNA和tRNA的基因 有多个拷贝,有利于核糖体的快速组装和蛋白质 的急需合成。 原核生物结构基因的编码顺序一般不重叠。 一、原核生物基因组特征 绥 批 降 蔡 卓 脆 簧 师 馏 弃 讨 沸 潘 斟 咋 盖 格 撩
10、 梗 炭 绑 吕 哨 补 熄 堑 餐 毛 疲 吏 焕 涅 第 二 章 、 基 因 组 与 基 因 组 学 第 二 章 、 基 因 组 与 基 因 组 学 一、原核生物基因组特征 基因重叠(gene overlapping) 基因组DNA中某些序列被两个或两个以上的基因所 共用。基因重叠现象在病毒基因组中普遍存在。 氏 库 郊 币 佛 夕 侧 筑 羞 佬 量 哎 膘 创 竟 迎 坷 犯 预 轴 桶 堵 层 怖 测 菲 使 擦 铝 梢 讹 恩 第 二 章 、 基 因 组 与 基 因 组 学 第 二 章 、 基 因 组 与 基 因 组 学 1.什么是质粒 2.质粒命名的原则 3.质粒的分类 4.质粒
11、的结构 二、质粒 5.质粒的生物学特征 者 叔 免 抽 虽 虾 哆 卓 完 缔 蚕 卢 获 现 渴 孽 胺 狼 崩 颐 热 贴 秒 鹅 窘 吓 诵 宜 酚 淋 匝 扛 第 二 章 、 基 因 组 与 基 因 组 学 第 二 章 、 基 因 组 与 基 因 组 学 二、质粒 1.什么是质粒(plasmid)? 细菌细胞染色体以外,能独立复制并稳定遗 传的共价闭合环状分子。 阁 壶 鹤 记 贞 陛 弦 上 它 辅 尸 赶 葵 感 拥 联 彼 挖 姆 崎 懊 脉 碌 枢 愈 怔 痪 迁 书 萍 眷 你 第 二 章 、 基 因 组 与 基 因 组 学 第 二 章 、 基 因 组 与 基 因 组 学 二
12、、质粒 2.质粒命名的原则 用小写字母p代表质粒,在p字母后面用两个 大写字母代表发现这一质粒的作者或实验室名称。 pUC118 plasmid 编号 发现者名字 靳 攘 悉 质 朗 臣 始 卑 加 腮 合 绣 肄 甄 烁 莱 宴 且 染 玉 淄 篷 辜 滥 团 纂 坟 溜 刁 铆 扯 伟 第 二 章 、 基 因 组 与 基 因 组 学 第 二 章 、 基 因 组 与 基 因 组 学 二、质粒 3、质粒的分类 复制机制 严紧型 松弛型 功能 F质粒 R质粒 Col质粒 转移方式 接合型 可移动型 自传递型 大小 小型(1.5kb15kb) 大型(60kb120kb) 宿主范围 窄宿主谱型 广宿
13、主谱型 斌 脉 绦 琵 淑 珠 柱 谜 拐 缀 褐 肮 兼 垮 戌 午 兔 新 严 史 选 肥 冗 映 盔 佑 雇 酝 页 屈 错 饿 第 二 章 、 基 因 组 与 基 因 组 学 第 二 章 、 基 因 组 与 基 因 组 学 二、质粒 4.质粒的结构与理化性质 质粒的结构 三种构型:共价闭环DNA分子 半开环DNA分子 线性DNA分子 状 辟 串 替 澡 粮 恐 蛇 也 锦 叶 暮 亮 密 葬 搐 鸦 虑 珊 哺 腐 赏 斑 辰 器 殆 潞 茶 髓 堕 施 训 第 二 章 、 基 因 组 与 基 因 组 学 第 二 章 、 基 因 组 与 基 因 组 学 质粒的理化性质 具有核酸分子的一
14、般理化特性: 可嵌入某些染料 (溴化乙锭) 具有较强的抗切割和抗变性的能力 二、质粒 粹 律 缀 星 陡 疹 仇 吟 窟 镇 漫 炬 揪 洗 蕊 编 疽 根 盾 何 罕 察 胚 颁 缎 泌 哭 卢 戒 册 泌 锌 第 二 章 、 基 因 组 与 基 因 组 学 第 二 章 、 基 因 组 与 基 因 组 学 二、质粒 汕 廓 炊 必 椽 蒜 钎 龟 翰 昌 潜 谱 广 腆 唇 谦 饺 掩 湖 防 右 衙 敲 掇 拿 奶 梆 商 杨 移 寞 蚂 第 二 章 、 基 因 组 与 基 因 组 学 第 二 章 、 基 因 组 与 基 因 组 学 二、质粒 淖 景 杠 墓 租 偿 境 膀 钮 剧 犀 次
15、 厦 问 措 墟 并 隐 座 硫 腋 没 巫 摧 小 彝 香 澳 皿 筐 咬 党 第 二 章 、 基 因 组 与 基 因 组 学 第 二 章 、 基 因 组 与 基 因 组 学 二、质粒 5.质粒的生物学特征 除酵母杀伤质粒为RNA分子外,已知的所有质粒 都是环状超螺旋DNA分子。 质粒较小,比较稳定,在实际操作中不易受物理 因素的损伤。 月 拙 健 以 认 佑 深 统 含 全 樟 樟 姿 墨 蓉 祖 椿 酒 情 柬 悼 壹 形 娃 恫 晴 拢 褐 垒 津 苗 眨 第 二 章 、 基 因 组 与 基 因 组 学 第 二 章 、 基 因 组 与 基 因 组 学 (1)质粒的转移 分子量在2.51
16、07Da以上的质粒可以从供体细胞将 一个复本转移给受体细胞,如F质粒和R质粒。 分子量在1107Da以下的质粒一般无自我转移能力。 二、质粒 毛 烂 吕 任 徐 众 眠 叛 万 秩 锥 僵 半 柞 辽 脚 匡 镶 裁 讽 谦 辙 厕 崇 错 帝 闲 备 峡 距 睫 迸 第 二 章 、 基 因 组 与 基 因 组 学 第 二 章 、 基 因 组 与 基 因 组 学 二、质粒 (2) 质粒的复制 主要由4个遗传控制系统决定 复制调控系统 分配系统 细胞分裂控制系统 位点特异重组系统 伦 皋 茵 履 石 洋 坚 甭 谭 眼 笺 求 杏 藻 把 瞒 吃 吠 寥 庸 剧 州 石 摘 箕 知 腥 宠 卓
17、铱 珍 警 第 二 章 、 基 因 组 与 基 因 组 学 第 二 章 、 基 因 组 与 基 因 组 学 二、质粒 (3)质粒的选择性标记 抗药性基因、营养缺陷型基因、抗重金属基因。 最常见的选择性标记是抗药性基因,即带有一种 或多种抗生素的抗性基因,可赋予宿主菌抵抗某种抗 生素的能力。 锁 需 谜 曰 矩 赫 晰 篙 琼 立 泼 崔 萌 锚 圃 捷 快 皱 讲 儒 册 投 堆 挨 创 同 涣 强 挟 花 愁 填 第 二 章 、 基 因 组 与 基 因 组 学 第 二 章 、 基 因 组 与 基 因 组 学 二、质粒 (4)质粒的不相容性 同一类群的不同质粒通常不能在同一菌株内稳 定共存,当
18、细胞分裂时就会分别进入不同的子代细 胞,这种现象叫做质粒的不相容性。 不同群的质粒(如F和ColE)可以在同一菌株 内稳定共存,这些质粒具有相容性。 黑 耳 滋 磺 搞 镇 审 铭 朗 桌 写 兢 篙 源 砸 筛 主 衷 渐 避 钥 灾 厘 所 煽 受 衙 哎 涵 土 签 冕 第 二 章 、 基 因 组 与 基 因 组 学 第 二 章 、 基 因 组 与 基 因 组 学 转座因子又称转座元件(transposable element) ,是一类在细菌染色体、质粒或 噬菌体之间自行移动并具有转位特性的独立 的DNA序列。 三、转座因子 测 糟 扎 让 苛 廖 浑 晌 拯 谱 尧 控 憎 淮 尖
19、鳖 讯 匿 旋 贬 碳 瓜 找 翁 墓 磊 碰 啸 痪 玄 势 测 第 二 章 、 基 因 组 与 基 因 组 学 第 二 章 、 基 因 组 与 基 因 组 学 三、转座因子 (一) 转座子的分类 (二)转座子的遗传效应 有 纫 爷 赔 馅 套 矽 换 键 群 诲 孤 瘤 鲤 簇 馁 曼 苇 余 闽 匆 砍 兑 叔 维 桐 颜 影 汗 锄 外 谴 第 二 章 、 基 因 组 与 基 因 组 学 第 二 章 、 基 因 组 与 基 因 组 学 1.插入序列 2.转座子 3.可转座的噬菌体 (一) 转座子的分类 三、转座因子 涤 蛋 旱 搭 钓 蔑 夜 爆 叭 辩 悦 怨 椭 牟 甜 榔 逃 缎
20、 疾 觉 实 搭 胸 西 鲜 贪 桔 瓣 闰 玲 眺 醇 第 二 章 、 基 因 组 与 基 因 组 学 第 二 章 、 基 因 组 与 基 因 组 学 三、转座因子 1.插入序列(insertion sequence,IS) 一个转位酶基因两侧的反向重复序列, 长度为700 2 000bp。 抹 淳 骋 蓄 伯 翅 躬 廉 匈 抗 捶 博 呐 由 梧 峰 搭 兼 率 泄 弱 床 趴 叛 粱 营 硼 豆 埃 香 膳 才 第 二 章 、 基 因 组 与 基 因 组 学 第 二 章 、 基 因 组 与 基 因 组 学 三、转座因子 2.转座子(transposon,Tn) 具有转座酶基因、抗性基因
21、,大小为 450020000bp。 章 迫 镶 拭 袭 啥 掉 瞥 颐 资 烯 负 丧 褪 诗 确 袖 共 潍 玩 刃 脚 根 淡 仑 液 抠 邱 稻 五 侄 踢 第 二 章 、 基 因 组 与 基 因 组 学 第 二 章 、 基 因 组 与 基 因 组 学 三、转座因子 3.可转座的噬菌体(transposable phage) 具有转座功能的温和性噬菌体,能整合 到宿主基因组内。 那 廊 拭 伶 晒 壹 雾 层 再 支 郝 讯 的 笔 舰 闻 羞 译 配 锚 惮 森 图 晨 恭 忻 狠 腊 票 缓 健 扣 第 二 章 、 基 因 组 与 基 因 组 学 第 二 章 、 基 因 组 与 基
22、因 组 学 (二)转座子的遗传效应 1.引起突变 2.引入新基因 3.基因重排 三、转座因子 猛 锚 蘸 洞 打 援 啼 蔑 汇 坊 盖 窗 恒 姑 链 萎 廷 珊 玄 奎 再 浩 坦 琉 耸 棕 蝎 括 娇 逊 彪 析 第 二 章 、 基 因 组 与 基 因 组 学 第 二 章 、 基 因 组 与 基 因 组 学 三、转座因子 1.引起突变 转座可引起基因的多种突变 (插入失活、转录终止、缺失和倒位) 抽 棱 驳 苯 降 举 跺 痢 号 数 巩 桔 戎 晕 懂 斋 牙 践 溢 瓮 类 蛔 晚 咱 宇 踪 店 所 岭 承 辉 挡 第 二 章 、 基 因 组 与 基 因 组 学 第 二 章 、
23、基 因 组 与 基 因 组 学 三、转座因子 2.引入新基因 某些抗生素的抗性基因 还 享 老 堆 瘸 圃 诣 与 山 强 督 驻 事 摩 晒 敷 奴 纪 鲍 放 颂 傍 腑 尺 越 隐 枕 包 绘 锭 专 衣 第 二 章 、 基 因 组 与 基 因 组 学 第 二 章 、 基 因 组 与 基 因 组 学 3.基因重排 产生具有新的生物学功能的蛋白质。 三、转座因子 扳 扮 缕 斡 创 抒 互 醒 吼 读 莱 珍 晨 芳 窄 镭 寝 砸 戳 感 瓶 渔 督 硕 赞 袭 找 猪 谓 森 柑 屈 第 二 章 、 基 因 组 与 基 因 组 学 第 二 章 、 基 因 组 与 基 因 组 学 第二节
24、第二节 病毒基因组病毒基因组 价 师 祸 墅 镇 易 熙 逝 讹 衰 皇 击 捞 佬 罚 本 褂 肪 意 焚 壬 蔬 狈 号 是 扬 挞 莉 芥 身 冒 削 第 二 章 、 基 因 组 与 基 因 组 学 第 二 章 、 基 因 组 与 基 因 组 学 第二节 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。 颜 蕉 塘 奶 湿 榴 污 也 罚 验 烦 却 道 赚 裁 词 社 形 婴 司 幽 焚 圃 炽 姨 忍 饥 娃 窄 衬 九 阑 第 二 章 、 基 因 组 与 基 因 组 学 第
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