医学分子生物学
基因和基因组
基因是遗传的基本单位
基因：能够表达和产生蛋白质或RNA的DNA序列，是决定 遗传性状的功能单位。
Gene: The basic unit of heredity. Contains the information for making one RNA and, in most cases, one polypeptide
多顺反子，即数个结构基因联在一起，受同一调节区调节，即具 有操纵子结构（包括功能上相关的几个蛋白质基因和一个共同的 基因调控区组成的一段DNA）
4.基因组中非编码区远多于编码区。 5.真核基因多是不连续的（断裂基因），由外显子和内含子镶嵌排
列而成。1977, Broker&Sharp RNA剪接：1993年Noble Prize 外显子(exon)不仅包括基因中编码蛋白质氨基酸的DNA顺序，而
5’
3’
结构基因没有翻译起始序列
Splicing
DNA病毒 RNA过程
HBV 基因结构
原核生物基因组
模式生物: 大肠杆菌 (E.coli)
细菌的遗传物质
Genome DNA
plasmid
Transposable element
原核生物基因组结构与功能特点*
1、为一条环状双链DNA(无典型染色体结构,拟核) 2、只有一个复制起点（Ori） 3、具有操纵子结构 4、重复序列少:绝大部分基因为单拷贝（99.7%） 5、可表达基因约50%，真核生物，病毒 6、基因一般是连续的，无内含子（古细菌除外） 7 、编码顺序一般不重叠
真核生物基因组
模式生物：酵母、线虫、果蝇、小鼠、大 鼠
真核生物基因组结构与功能特点*
1.真核生物基因组远大于原核生物基因组，结构复杂， 基因数庞大，具有多个复制起点。
2.基因组DNA与蛋白质结合形成染色体，储存于细胞核内 3.真核基因为单顺反子，而细菌和病毒的结构基因为多
顺反子。
单顺反子，一个结构基因经转录和翻译生成一个mRNA分子或一条 多肽链。
且包括mRNA中的5`前导顺序和3`端非翻译顺序。 内含子(intron)则是指插入到编码序列之中的非编码序列 断裂基因的表达必须要以代表基因组顺序的RNA前体中精确地除
去内含子，产生一系列外显子组成的成熟RNA，此过程称为RNA剪 接。
hnRNA
Splicing
mRNA
6.存在大量重复序列 轻度重复：2-10 copies, 组蛋白及酵母tRNA基因 中度重复：10-105 copies,一般为非编码序列，起调控作用
结构基因:基因中编码RNA或蛋白质的DNA序列
调控序列:启动子/增强子/加尾信号
基因组(Genome)
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
细胞或生物体 一套完整单倍体的遗传物质的总和。
人
（Homo Sapien）
常染色体：22 性染色体：X,Y 线粒体
基因组储存了生物体整套的遗传信息 不同生物基因组蕴含的遗传信息量有着巨大的
差别 不同生物基因组的结构与组织形似也明显不同
操纵子*
原核基因组特有的结构 数个功能上相关联的结构基因串联在一起,构
成信息区,连同其上游的调控区(包括启动子和 操纵基因)以及下游的转录终止信号所构成的 基因表达单位。 所转录的RNA为多顺反子。 操纵基因并非一个基因，而是一段能被特异阻 遏蛋白识别和结合的DNA序列。
质粒DNA*
细菌染色体外的遗传物质。共价、闭合、环状结构 的DNA分子（cccDNA），能独立复制。非细菌生 长所必须，但能赋予细菌特定的遗传性状。
C：Covalent C：Closed C: Circular Drug resistant(R), Fertility(F), Colicin(Col)
转位因子
可移动的基因成分，能够在一个DNA分子内部 或两个DNA分子之间移动的DNA片段。
在细菌中，指可在质粒和染色体之间或在质粒 和质粒之间移动的DNA片段。
¶具有不规则结构基因: 结构基因的编码区无间隔; 有些病毒的mRNA没有5’端帽结构—发卡结构的翻译增强子; 结构基因本身不具有翻译起始序列
病毒不规则结构基因 基因编码区无间隔：通过宿主及病毒本身蛋白酶酶切
Translation Protease Cleavage
5’端无帽状结构：翻译增强子
Hairpin
转位也是DNA重组的一种形式。 细菌的转位因子包括：插入序列（IS），转座
子及可转座的噬菌体
细菌转位因子
IS：转位酶+（双侧）反向重复序列 Transposon：转座酶+反向重复序列+特定编码基因
Ap Kan Tet Hg Transposable phage: 具备转座功能的溶源噬菌体
Mu噬菌体：温和致突变噬菌体
病毒基因组结构与功能的特点*
¶ 种类单一：DNA or RNA ¶ 形式多样：单链、双链、分节段、环状、线状 ¶单倍体基因组：每个基因在病毒中出现一次(特例:Retrovirus 双倍体) ¶ 大小不一：2x103----2x105bp ¶ 基因重叠：高效资源利用 ¶ 动物病毒与真核细胞基因组相似:有的含内含子—间断;细菌病毒(噬 菌体)与原核细胞基因组相似—连续 ¶ 编码基因>90%
基因组的大小
1. C值：单倍体基因组 的DNA总量
2. 对原核生物和低等 真核生物而言，单 倍体基因组DNA的 量和形态复杂性相 关
C值矛盾：指一个 有机体的C值和其 编码能力缺乏相 关性。
如：
爪蟾的基因组大小 和人类相似;
两栖类最小的基因 组和最大的基因组 之间相差约100倍
C值矛盾在进化中的原 因和机制尚不清楚
病 毒：动物病毒 原核生物：E. Coli 真核生物: 哺乳动物
病毒基因组
病毒基因组
病毒基因组核酸的主要类型
1、双链DNA 多数动物病毒，如腺病毒、疱疹病毒、痘病 毒，环形、线形。
2、单链DNA 动物病毒中仅微小病毒为单链病毒；噬菌体 中仅含单链DNA。
RNA病毒基因组所携带的遗传信息一般在同一条链上， 序列与mRNA相同的为正股（+），与mRNA互补的 为负股（－） 3、双链RNA 以负链RNA为模板转录出mRNA，如呼肠 孤病毒及噬真菌体。 4、单链负股RNA 5、单链正股RNA： 如逆转录病毒