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1、石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程基因组学基因组学（genomics ）石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程概念基因（基因（基因（基因（genegenegenegene） 是核酸的中贮存遗传信息的遗传单位，是贮存有功能的蛋白是核酸的中贮存遗传信息的遗传单位，是贮存有功能的蛋白质多肽链或质多肽链或RNARNA序列信息及表达这些信息所必需的全部核苷酸序序列信息及表达这些信息所必需的全部核苷酸序列。列。 从生化学上来说从生化学上来说指的是一段指的是一段DNADNA或或RNARNA（病毒）顺序，该顺序（病毒）顺序，该顺序可以产生或影响某种表型，可以由于突变生成等位基因变异体。可以产生
2、或影响某种表型，可以由于突变生成等位基因变异体。 从遗传学上来说从遗传学上来说代表代表1 1个遗传单位个遗传单位、1 1个功能单位、个功能单位、1 1个交换单个交换单位或位或1 1个突变单位。个突变单位。 石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程表型和基因型表型和基因型表型和基因型表型和基因型 1 1、某一机体可以观察到的特征称为表型（、某一机体可以观察到的特征称为表型（phenotypephenotype），），2 2、与表型相应的基因组成称为基因型（、与表型相应的基因组成称为基因型（genotypegenotype）。）。 等位基因等位基因等位基因等位基因 二倍体细胞有二倍体细胞有2
3、2套基因，一套来自父本，另一套套基因，一套来自父本，另一套来自母本，每个细胞的全部基因均由来自母本，每个细胞的全部基因均由2 2套基因组成，每一对基因套基因组成，每一对基因称做等位基因。称做等位基因。 石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程基因的基本结构基因的基本结构基因的基本结构基因的基本结构55、AGCCGACTATGTCGAAGCTTAGCCGACTATGTCGAAGCTT、GCTTGACTATAAGACAGCTTGACTATAAGACA、3333、TCGGCTGATACAGCTTCTAATCGGCTGATACAGCTTCTAA、CGAACTGATATTCTGTCGAACTGATA
4、TTCTGT、55转录调控区转录调控区 贮存贮存RNARNA或蛋白质结构信息区或蛋白质结构信息区 转录终止区转录终止区石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程基因组（基因组（基因组（基因组（genomegenomegenomegenome）细胞或生物中，一套完整单倍体遗传特质的总和（包括一种细胞或生物中，一套完整单倍体遗传特质的总和（包括一种细胞或生物中，一套完整单倍体遗传特质的总和（包括一种细胞或生物中，一套完整单倍体遗传特质的总和（包括一种生物所需的全套基因及间隔序列）称为基因组。生物所需的全套基因及间隔序列）称为基因组。生物所需的全套基因及间隔序列）称为基因组。生物所需的全套基因及间
5、隔序列）称为基因组。基因组的功能是贮存和表达遗传信息。基因组的功能是贮存和表达遗传信息。人类基因组包含常染色体和人类基因组包含常染色体和XYXY两条性染色体上的全部遗传物两条性染色体上的全部遗传物质（核基因组）以及线粒体上的遗传物质（线粒体基因组）质（核基因组）以及线粒体上的遗传物质（线粒体基因组）。* * * * 1 1 1 1个配对（精子或卵子），个配对（精子或卵子），个配对（精子或卵子），个配对（精子或卵子），1 1 1 1个单倍体细胞或个单倍体细胞或个单倍体细胞或个单倍体细胞或1 1 1 1个病毒所包个病毒所包个病毒所包个病毒所包含的全套基因，称为基因组含的全套基因，称为基因组含的全套
6、基因，称为基因组含的全套基因，称为基因组。石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程第一节第一节 原核基因组原核基因组ProkaryoticProkaryotic genome genome 以细菌为代表讲述，有称以细菌为代表讲述，有称bacteria bacteria genomegenome。nucleoidnucleoid质粒质粒plasmid石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程第一节第一节 原核基因组原核基因组细菌对分子生物学有重要贡献，是基因工程研究的主要材料之一。细菌对分子生物学有重要贡献，是基因工程研究的主要材料之一。因为：因为：1 1 1 1. . . .结构简单，取
7、材便利，易于培养结构简单，取材便利，易于培养结构简单，取材便利，易于培养结构简单，取材便利，易于培养。2.2.2.2.与人类有一些共同的生物学规律，如与人类有一些共同的生物学规律，如与人类有一些共同的生物学规律，如与人类有一些共同的生物学规律，如： （1 1）遗传物质都是）遗传物质都是DNADNA； （2 2）主要的功能分子都是蛋白质；）主要的功能分子都是蛋白质； （3 3）基因密码是通用的等。）基因密码是通用的等。3.3.3.3.尤其是尤其是尤其是尤其是E.coli,E.coli,E.coli,E.coli,是分子克隆是分子克隆是分子克隆是分子克隆 “ “ “ “明星明星明星明星“, , ,
8、 ,基因工程主要的工程菌，因为基基因工程主要的工程菌，因为基基因工程主要的工程菌，因为基基因工程主要的工程菌，因为基因工程的主要工作是克隆基因在原核系统中表达。因工程的主要工作是克隆基因在原核系统中表达。因工程的主要工作是克隆基因在原核系统中表达。因工程的主要工作是克隆基因在原核系统中表达。石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程一、原核生物基因组结构与功能的特点一、原核生物基因组结构与功能的特点一、原核生物基因组结构与功能的特点一、原核生物基因组结构与功能的特点 蛋白质蛋白质核心核心超螺旋超螺旋DNADNA环环石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程一、原核生物基因组结构与功能的特点
9、一、原核生物基因组结构与功能的特点一、原核生物基因组结构与功能的特点一、原核生物基因组结构与功能的特点1.1.基因组通常仅由基因组通常仅由一条环状双链一条环状双链一条环状双链一条环状双链DNADNADNADNA分子组成。分子组成。分子组成。分子组成。2 2. .基因组中基因组中只有只有只有只有1 1 1 1个复制起点个复制起点个复制起点个复制起点。大肠杆菌大肠杆菌4000K4000K3000K3000K2000K2000K1000K1000K0 0C-Value: 4.6106bp石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程一、原核生物基因组结构与功能的特点一、原核生物基因组结构与功能的特点一
10、、原核生物基因组结构与功能的特点一、原核生物基因组结构与功能的特点3 3. .具有操纵子结构。具有操纵子结构。具有操纵子结构。具有操纵子结构。 操纵子（操纵子（operonoperon） 是指数个功能相关的结构基因串联是指数个功能相关的结构基因串联在一起，构成信息区，连同其上游的调控区（包括启动和操在一起，构成信息区，连同其上游的调控区（包括启动和操纵区）及其下游的转录终止信号构成的基因表达单位。纵区）及其下游的转录终止信号构成的基因表达单位。乳糖操纵子乳糖操纵子 lac operontayz opstructural genepromoterterminatoroperator-galact
11、osidase半乳糖苷酶半乳糖苷酶 z-galactoside permease透酶透酶 y -galactoside transacetylase半乳糖苷乙酰转移酶半乳糖苷乙酰转移酶 a 石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程一、原核生物基因组结构与功能的特点一、原核生物基因组结构与功能的特点一、原核生物基因组结构与功能的特点一、原核生物基因组结构与功能的特点4 4. .结构基因几乎无重叠现象，结构基因几乎无重叠现象，结构基因几乎无重叠现象，结构基因几乎无重叠现象，基因组中任何一段基因组中任何一段DNADNA不会不会用于编码用于编码2 2种蛋白质。种蛋白质。5.5.基因序列是连续的，无
12、内含子结构。基因序列是连续的，无内含子结构。基因序列是连续的，无内含子结构。基因序列是连续的，无内含子结构。 50kb石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程6.6.编码区和非编码区在基因组中约各占编码区和非编码区在基因组中约各占编码区和非编码区在基因组中约各占编码区和非编码区在基因组中约各占50%50%50%50%。7.7.基因组中的基因组中的重复序列重复序列很少。很少。编码蛋白质结构基因多为单拷编码蛋白质结构基因多为单拷贝，但编码贝，但编码rRNArRNA的基因往往是多拷贝的的基因往往是多拷贝的。8.8.具有编码同功酶的基因（具有编码同功酶的基因（具有编码同功酶的基因（具有编码同功酶的
13、基因（isogeneisogeneisogeneisogene） 。9.9.9.9.细菌基因组中存在可移动的细菌基因组中存在可移动的细菌基因组中存在可移动的细菌基因组中存在可移动的DNADNADNADNA序列，包括插入序列和转座序列，包括插入序列和转座序列，包括插入序列和转座序列，包括插入序列和转座子。子。子。子。10.10.原核基因的基本结构特点：原核基因的基本结构特点：原核基因的基本结构特点：原核基因的基本结构特点： 启动子（启动子（promoterpromoter）、操纵基因（）、操纵基因（operatoroperator）、调控）、调控序列、结构基因（序列、结构基因（structure
14、 genestructure gene）、终止子）、终止子（terminatorterminator）。）。石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程tayz opstructural gene原核生物基因的调控序列原核生物基因的调控序列promoter启动子启动子 promoterterminator终止子终止子 terminatoroperator操纵元件操纵元件 operator石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程GACCGCCGCUGGCGGCA U U U U-OH 35UUCGG5GCCGCCAGUUCGGCUGGCGGCAUUUU3RNA5GCCGCCAGTTCGGCT
15、GGCGGCATTTT 3DNA终止子：终止子： 强终止子：有反向重复顺序，强终止子：有反向重复顺序，可形成可形成茎环结构茎环结构，其后面为，其后面为poly(T)poly(T)结构，转录终止无需结构，转录终止无需因子。因子。GCGC丰富区、丰富区、ATAT丰富区丰富区石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程二、染色体外的遗传物质二、染色体外的遗传物质二、染色体外的遗传物质二、染色体外的遗传物质质粒质粒质粒质粒石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程二、染色体外的遗传物质二、染色体外的遗传物质二、染色体外的遗传物质二、染色体外的遗传物质质粒质粒质粒质粒（一）概念（一）概念 1 1 1
16、1. . . .质粒（质粒（质粒（质粒（plasmidplasmidplasmidplasmid） 是独立于许多细菌及某些真核细胞染是独立于许多细菌及某些真核细胞染色体外共价闭合环状的色体外共价闭合环状的DNADNA分子（分子（covalantcovalant closed closed circular,cccDNAcircular,cccDNA），能独立复制的最小遗传单位。），能独立复制的最小遗传单位。 2.2.2.2.质粒是双链的质粒是双链的质粒是双链的质粒是双链的DNADNADNADNA分子，大小在分子，大小在分子，大小在分子，大小在1200kb1200kb1200kb1200kb之间
17、。之间。之间。之间。石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程 从生化学来说，从生化学来说，从生化学来说，从生化学来说，除酵母的杀伤质粒（除酵母的杀伤质粒（killer plasmidkiller plasmid）是是RNARNA外，其余质粒是染色体外的外，其余质粒是染色体外的cccDNAcccDNA分子。分子。 从遗传学来说，从遗传学来说，从遗传学来说，从遗传学来说，质粒是与宿主染色体有别的复制子（真质粒是与宿主染色体有别的复制子（真核细胞分裂过程中，核细胞分裂过程中，DNADNA分成许多复制单位，该单位称为复分成许多复制单位，该单位称为复制子）。在细胞分裂时能恒定传递给子代细胞的独立遗传
18、因制子）。在细胞分裂时能恒定传递给子代细胞的独立遗传因子或能在胞内寄生和复制的复制子。子或能在胞内寄生和复制的复制子。石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程3.3.质粒与宿主细胞的关系质粒与宿主细胞的关系（1 1）质粒对宿主的生存不是必需的。）质粒对宿主的生存不是必需的。（2 2）质粒离开宿主就无法生存。）质粒离开宿主就无法生存。（3 3）质粒经常为宿主执行一些适当的遗传功能。）质粒经常为宿主执行一些适当的遗传功能。（4 4）质粒赋于宿主各种有利的表型。）质粒赋于宿主各种有利的表型。如抗生素抗性基因：如抗生素抗性基因：AmpAmpr r 酶，水解酶，水解-内酰胺环内酰胺环, ,解除氨关毒
19、性解除氨关毒性, ,使细菌抗氨。使细菌抗氨。TetTetr r 膜蛋白膜蛋白, ,可阻止四环素进入细胞可阻止四环素进入细胞, ,使细菌抗四环素。使细菌抗四环素。石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程4.4.质粒发现和研究意义质粒发现和研究意义 1 1 1 1）理论意义）理论意义）理论意义）理论意义 质粒能够复制、传递和表达遗传信息，从分子质粒能够复制、传递和表达遗传信息，从分子遗传学观点来看是一种有机体，是比病毒更原始的生命形式。遗传学观点来看是一种有机体，是比病毒更原始的生命形式。 2 2 2 2）实践意义）实践意义）实践意义）实践意义 是基因工程的重要载体（是基因工程的重要载体（是基
20、因工程的重要载体（是基因工程的重要载体（vectorvectorvectorvector），），），），能把外源能把外源能把外源能把外源基因基因基因基因（目的基因）送到宿主细胞中去克隆扩增或克隆表达。目的基因）送到宿主细胞中去克隆扩增或克隆表达。目的基因）送到宿主细胞中去克隆扩增或克隆表达。目的基因）送到宿主细胞中去克隆扩增或克隆表达。 质粒是可以改造的，可以剪切、剪接的，质粒是可以改造的，可以剪切、剪接的，质粒是可以改造的，可以剪切、剪接的，质粒是可以改造的，可以剪切、剪接的，基因工程的重要基因工程的重要任务之一就是严格改造质粒的同时，控制质粒不传递，若一个任务之一就是严格改造质粒的同时，控
21、制质粒不传递，若一个致癌质粒可以传递就会传到处都是。致癌质粒可以传递就会传到处都是。 石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程作为基因工程载体的作为基因工程载体的作为基因工程载体的作为基因工程载体的3 3 3 3个特点：个特点：个特点：个特点： A.A. 独立自主的复制；独立自主的复制； B.B. 便利地加以检测（抗生素抗性）；便利地加以检测（抗生素抗性）； C.C. 容易引进宿主细胞中去，也易从宿主细胞中分离纯化容易引进宿主细胞中去，也易从宿主细胞中分离纯化（提质粒）。（提质粒）。 质粒符合上述质粒符合上述3 3个条件。个条件。 基因工程中主要使用人工构建的质粒。基因工程中主要使用人工构
22、建的质粒。石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程（二）质粒的分类（二）质粒的分类 1.1.1.1.按质粒的复制机理，分为按质粒的复制机理，分为按质粒的复制机理，分为按质粒的复制机理，分为2 2 2 2类类类类：1 1 1 1）严谨控制型（）严谨控制型（）严谨控制型（）严谨控制型（stringent stringent stringent stringent contrdcontrdcontrdcontrd type type type type） 2 2 2 2）松弛控制型（）松弛控制型（）松弛控制型（）松弛控制型（relaxed contro
23、l typerelaxed control typerelaxed control typerelaxed control type） (1)(1)拷贝数少，一般拷贝数少，一般1010个，分子量大；个，分子量大； (1)(1)拷贝数多，拷贝数多，10-20010-200个，分子量小；个，分子量小； (2)(2)复制受限，受细菌宿主复制受限，受细菌宿主DNADNA复制系复制系 (2)(2)复制不受细菌复制不受细菌DNADNA复制系统限制，复制系统限制， 统的控制；统的控制； 仅需仅需DDDPIDDDPI，其拷贝数可至，其拷贝数可至1000- 1000- 3000 3000之多，该性质对基因工程十
24、分有利。之多，该性质对基因工程十分有利。 ( (3) 3) 特点是这类质粒可以自传递；特点是这类质粒可以自传递； 3 3）分子量小，不具备自传递能力；）分子量小，不具备自传递能力； ( (4)4)严谨控制机理（低拷贝原因），严谨控制机理（低拷贝原因）， 4 4）基因工程使用松弛型（高拷贝数）基因工程使用松弛型（高拷贝数） 质粒，以获得列多的基因产物。质粒，以获得列多的基因产物。 * *拷贝数（拷贝数（copy number)copy number)细胞所含的按每细胞所含的按每基因组计算的某种质粒或基因的数目。基因组计算的某种质粒或基因的数目。石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程2.2.
25、2.2.按分子量大小，分为按分子量大小，分为按分子量大小，分为按分子量大小，分为2 2 2 2类类类类1 1 1 1）小型质粒，小型质粒，小型质粒，小型质粒，15kb15kb15kb15kb15kb15kb15kb小型质粒，无接合和自传递能力，小型质粒，无接合和自传递能力， 多属接合型或自传递型，大型质粒只多属接合型或自传递型，大型质粒只也可心通过转化作用进入受体细胞也可心通过转化作用进入受体细胞 能通过细菌的接合作用由一个细菌能通过细菌的接合作用由一个细菌，这类质粒种类较多，几乎每种细菌，这类质粒种类较多，几乎每种细菌 传到另一个细菌。（如传到另一个细菌。（如F F质粒）。质粒）。都可以含有
26、都可以含有2 2种以上。种以上。基因工程一般用小型质粒。基因工程一般用小型质粒。基因工程一般用小型质粒。基因工程一般用小型质粒。石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程3.3.3.3.按质粒转移方式，分为按质粒转移方式，分为按质粒转移方式，分为按质粒转移方式，分为3 3 3 3类类类类1 1 1 1）接合型质粒）接合型质粒）接合型质粒）接合型质粒（conjugaativeconjugaative plasmid plasmid）带有效接触基因质粒，）带有效接触基因质粒，只能使只能使只能使只能使细菌接合细菌接合细菌接合细菌接合，本身不被传递，本身不被传递. .2 2 2 2）可移动质粒）可移
27、动质粒）可移动质粒）可移动质粒（mobiliableplasmidmobiliableplasmid）可以被传递，但不能使细菌接合可以被传递，但不能使细菌接合可以被传递，但不能使细菌接合可以被传递，但不能使细菌接合，细菌与可移动质粒性共存时，能传递可移动质粒。细菌与可移动质粒性共存时，能传递可移动质粒。3)3)3)3)自传递质粒自传递质粒自传递质粒自传递质粒（selftranselftran missiblemissible plasmid plasmid）兼具兼具兼具兼具1 1 1 1）2 2 2 2）两种功能，因）两种功能，因）两种功能，因）两种功能，因而可以自传递而可以自传递而可以自传递
28、而可以自传递，如，如F F质粒。质粒。 * *转化作用（转化作用（transformationtransformation）这是涉及细菌摄入外源这是涉及细菌摄入外源DNADNA而实现基因转而实现基因转移一种机制。移一种机制。石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程（三）质粒的功能（三）质粒的功能 质粒的功能主要通过质粒本身携带的基因编码蛋白质表现出来。质粒的功能主要通过质粒本身携带的基因编码蛋白质表现出来。携带质粒的宿主细胞可表现出相应表型。携带质粒的宿主细胞可表现出相应表型。1.1.1.1.性质粒性质粒性质粒性质粒 即雄性细菌即雄性细菌F F质粒，它本身转到质粒，它本身转到F F- -宿
29、主细胞时，使后宿主细胞时，使后者变成者变成F F+ +，改变宿主细菌性别。，改变宿主细菌性别。2.2.2.2.抗生素抗性抗生素抗性抗生素抗性抗生素抗性 抗药性（抗药性（R R）质粒使细菌产生抗生素抗性，这种）质粒使细菌产生抗生素抗性，这种抗药性抗性基因也可以转移到缺乏这种抗药基因的细菌体内，使抗药性抗性基因也可以转移到缺乏这种抗药基因的细菌体内，使之产生抗药性。之产生抗药性。3.3.3.3.产生毒素的质粒产生毒素的质粒产生毒素的质粒产生毒素的质粒 如如colcol质粒能产生大肠杆菌素因子质粒能产生大肠杆菌素因子（colicincolicin），杀死不合该毒素的亲缘细菌。），杀死不合该毒素的亲缘
30、细菌。4.4.4.4.降解复杂的有机化合物作为能源。降解复杂的有机化合物作为能源。降解复杂的有机化合物作为能源。降解复杂的有机化合物作为能源。5.5.5.5.产生限制和修饰酶。产生限制和修饰酶。产生限制和修饰酶。产生限制和修饰酶。石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程（四）质粒的基本特性（四）质粒的基本特性 1.1.1.1.自主复制自主复制自主复制自主复制 质粒的复制是自主调节的，不受染色体复制调节因素的质粒的复制是自主调节的，不受染色体复制调节因素的质粒的复制是自主调节的，不受染色体复制调节因素的质粒的复制是自主调节的，不受染色体复制调节因素的影响影响影响影响。 2 2 2 2. .
31、. .质粒的不相容性质粒的不相容性质粒的不相容性质粒的不相容性 利用相同复制系统的质粒不能共存于同一个细利用相同复制系统的质粒不能共存于同一个细利用相同复制系统的质粒不能共存于同一个细利用相同复制系统的质粒不能共存于同一个细胞内胞内胞内胞内。3 3 3 3. . . .质粒的转移性质粒的转移性质粒的转移性质粒的转移性 在自然条件下，在些质粒可以通过细菌接合作用在在自然条件下，在些质粒可以通过细菌接合作用在细菌细胞间传递。细菌细胞间传递。 基因工程中常用的质粒载体缺乏转移所需的基因，但可采用人工方基因工程中常用的质粒载体缺乏转移所需的基因，但可采用人工方法转化到细菌细胞中。法转化到细菌细胞中。石
32、河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程三三三三. . . .转位因子转位因子转位因子转位因子 转位因子（转位因子（转位因子（转位因子（transposable elementtransposable elementtransposable elementtransposable element） 即可移动的即可移动的基因成分（可移动基因，基因成分（可移动基因，movable movable genegene），是指能够在一），是指能够在一个个DNADNA分子内部或两上分子内部或两上DNADNA分子之间移动的分子之间移动的DNADNA片段。在细菌片段。在细菌中指在质粒和染色体之间或在质粒和质
33、粒之间移动的中指在质粒和染色体之间或在质粒和质粒之间移动的DNADNA片片段（也称段（也称跳跃基因跳跃基因，jumping genejumping gene）。转位也是）。转位也是DNADNA重组的重组的一种形式。一种形式。 石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程 移动基因最早由美国冷泉港实验室（移动基因最早由美国冷泉港实验室（cold spring Harbor cold spring Harbor LaboratoryLaboratory）的女科学家）的女科学家B.MClintockB.MClintock于上个世纪于上个世纪4040年代晚期年代晚期在玉米中首次发现的。在玉米中首次发现
34、的。6060年代，为年代，为J.A.ShapircJ.A.Shapirc研究大肠杆菌研究大肠杆菌高效突变实验证实。高效突变实验证实。19831983年荣获诺贝尔生物学医学奖。年荣获诺贝尔生物学医学奖。石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程Barbara McClintock 1902-1992石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程可转座的噬菌体（可转座的噬菌体（transposable phagetransposable phage）(1)(1)包括包括包括包括MuMuMuMu和和和和D108D108D108D108两种噬菌体，是一类温和噬菌体。两种噬菌体，是一类温和噬菌体。(2)
35、(2)感染细菌后，可以整合到细菌染色体中，插入位点是随感染细菌后，可以整合到细菌染色体中，插入位点是随机的，可以插到结构基因内部，引起突变，机的，可以插到结构基因内部，引起突变，MuMu即即MutatorMutator( (突突变子变子) )因此得名。因此得名。(3)(3) 插入时，一个拷贝留在原位，新合成的拷贝插入新的部插入时，一个拷贝留在原位，新合成的拷贝插入新的部位。位。石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程* *噬菌体（噬菌体（phagephage）是侵袭细菌的病毒，主要由蛋白质和核酸是侵袭细菌的病毒，主要由蛋白质和核酸组成。组成。噬菌的生活周期分为噬菌的生活周期分为溶菌周期和溶
36、菌周期和溶原周期。溶原周期。溶原性噬菌体（温和噬菌体）溶原性噬菌体（温和噬菌体）宿主菌宿主菌将自身将自身DNADNA整合到细整合到细菌染色体中菌染色体中和细菌染色体一起复制和细菌染色体一起复制随细菌增殖传到细菌子随细菌增殖传到细菌子代中去，不产生子代代中去，不产生子代Phage.Phage.石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程转位的遗传效应转位的遗传效应1.1.基因重排基因重排 可能产生可能产生1 1个新的蛋白分子等，基因重排是进化个新的蛋白分子等，基因重排是进化的动力。的动力。2.2.基因突变基因突变 插入到基因内部，可引起插入失活。插入到基因内部，可引起插入失活。3.3.插入位点引
37、入新的基因插入位点引入新的基因 如引进抗药基因。如引进抗药基因。石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程细菌有限制细菌有限制修饰系统修饰系统 细菌的限制细菌的限制修饰系统是分别由特定的基因编码的限制酶修饰系统是分别由特定的基因编码的限制酶和修饰酶组成的二元系统。和修饰酶组成的二元系统。 1.1.防御外源性防御外源性DNADNA入侵。入侵。 2.2.构成细菌种属和菌株之间交叉繁殖屏障，但又允许外源构成细菌种属和菌株之间交叉繁殖屏障，但又允许外源DNADNA有某些遗漏，利于物种进化。有某些遗漏，利于物种进化。 3.3.基因工程重要的工具酶。基因工程重要的工具酶。甲基化酶甲基化酶 1.1.保护自
38、身保护自身DNADNA不受限制酶切割（限制）。不受限制酶切割（限制）。 2.2.影响影响DNADNA分子构象，利于基因表达调控。分子构象，利于基因表达调控。限制酶和甲基化酶辩证关系。限制酶和甲基化酶辩证关系。石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程第二节第二节第二节第二节 真核生物基因组真核生物基因组真核生物基因组真核生物基因组 DNAmRNA前体前体RNA剪接剪接成熟成熟mRNA石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程人类基因组染色体人类基因组染色体核小体核小体第二节第二节第二节第二节 真核生物基因组真核生物基因组真核生物基因组真核生物基因组 石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品
39、课程第二节第二节第二节第二节 真核生物基因组真核生物基因组真核生物基因组真核生物基因组 一一一一. . . .真核生物基因组的结构真核生物基因组的结构真核生物基因组的结构真核生物基因组的结构( (一一) )真核基因的基本结构真核基因的基本结构1.1.结构基因、内含和外显子、断裂基因。结构基因、内含和外显子、断裂基因。（1 1）结构基因（结构基因（结构基因（结构基因（structural genestructural genestructural genestructural gene）指能转录成为指能转录成为mRNAmRNA、rRNArRNA或或tRNAtRNA的的DNADNA顺序。顺序。（2
40、 2）内含子和外显子内含子和外显子内含子和外显子内含子和外显子 真核生物的结构基因是不连续的，编码序列真核生物的结构基因是不连续的，编码序列被非编码序列打断，在编码序列之间的序列称为内含子被非编码序列打断，在编码序列之间的序列称为内含子（intronintron），编码序列称为外显子（），编码序列称为外显子（extronextron）。）。（3 3）断裂基因（断裂基因（断裂基因（断裂基因（split genesplit genesplit genesplit gene） 在真核类结构基因组中，编码顺序被在真核类结构基因组中，编码顺序被许多称为内含子的非编码区分割成几段称之。许多称为内含子的非编
41、码区分割成几段称之。石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程鸡卵清蛋白基因鸡卵清蛋白基因DNA与其与其mRNA杂交图杂交图石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程剪接剪接: 前体前体RNA中由内含子转录下来的序列去除，并中由内含子转录下来的序列去除，并把由外显子转录的把由外显子转录的RNA序列连接起来的过程。序列连接起来的过程。割裂基因割裂基因前体前体mRNAIntrons 去除去除Exons 连接连接剪接剪接石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程2.2.顺式调控元件顺式调控元件 顺式调控元件（顺式调控元件（顺式调控元件（顺式调控元件（ciscisciscisacting ele
42、mentsacting elementsacting elementsacting elements） 指与结构基指与结构基因表达调控相关，能够被基因调控蛋白特异性识别和结合的因表达调控相关，能够被基因调控蛋白特异性识别和结合的DNADNA序列。序列。 能与顺式作用元件结合调节基因转录活性的蛋白质因子能与顺式作用元件结合调节基因转录活性的蛋白质因子称为称为反式作用因子反式作用因子反式作用因子反式作用因子（transacting transacting factorsfactors）。）。石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程顺式调控元件有：顺式调控元件有：（1 1）启动子（）启动子（pr
43、omoterpromoter） 概念：概念：概念：概念：启动子是促进启动子是促进DNADNA转录的转录的DNADNA序列，是序列，是DNADNA分子上可分子上可与与RNA RNA polpol 特异性识别结合并使之转录的部位，但启动子本特异性识别结合并使之转录的部位，但启动子本身不被转录。身不被转录。 功能特点：功能特点：功能特点：功能特点：启动子位于结构基因上游启动子有方向性启动子位于结构基因上游启动子有方向性启动子位于结构基因上游启动子有方向性启动子位于结构基因上游启动子有方向性决决决决定转录方向及那一条定转录方向及那一条定转录方向及那一条定转录方向及那一条DNADNADNADNA链作模板
44、转录链作模板转录链作模板转录链作模板转录（以信息链的互补链以信息链的互补链作模板转录，转录的作模板转录，转录的mRNAmRNA与信息链一致）。与信息链一致）。 真核生物的启动子元件是真核生物的启动子元件是真核生物的启动子元件是真核生物的启动子元件是TATA boxTATA boxTATA boxTATA box TATA TATA盒与盒与TATATATA因子因子的转录因子结合后即成为完整的启动子。的转录因子结合后即成为完整的启动子。石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程（2 2）上游启动子元件（）上游启动子元件（upstream promoter upstream promoter el
45、ementselements） UPSUPS是是TATATATA盒上游的一些特定的盒上游的一些特定的DNADNA序列。序列。 反式作用因子可与这些元件结合，通过调节反式作用因子可与这些元件结合，通过调节TATATATA因子因子与与TATA boxTATA box的结合、的结合、RNA RNA polpol与启动子结合及转录起始复合与启动子结合及转录起始复合物形式来调控基因转录效率。物形式来调控基因转录效率。石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程（3 3）反应元件（）反应元件（response elementsresponse elements） 一些信息分子的受体被细胞外信息分子激活后，
46、能一些信息分子的受体被细胞外信息分子激活后，能与特异的与特异的DNADNA序列结合，调控基因的表达。序列结合，调控基因的表达。 这种这种这种这种DNADNADNADNA序列实际上也是顺式元件序列实际上也是顺式元件序列实际上也是顺式元件序列实际上也是顺式元件，由于能介导基，由于能介导基因对细胞外的某种信号产生反应，被称为反应元件。因对细胞外的某种信号产生反应，被称为反应元件。 反应元件都具有较短的保守序列。这些无件通常位反应元件都具有较短的保守序列。这些无件通常位于启动子附近和增强子内，有不少是回文序列。于启动子附近和增强子内，有不少是回文序列。石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程（4
47、4）增强子（）增强子（enhancerenhancer）和沉默子（）和沉默子（silencersilencer） 增强子是一段增强子是一段DNADNA序列，其中含有多个能被反式作序列，其中含有多个能被反式作用因子识别与结合的顺式作用元件。反式作用因子与这用因子识别与结合的顺式作用元件。反式作用因子与这些元件结合后些元件结合后, ,通常为增强邻近基因的转录。增强子一通常为增强邻近基因的转录。增强子一般位于转录起始点上游般位于转录起始点上游-100-100-300bp-300bp处，但在基因之外处，但在基因之外或某些内含子中也有增强子序列。或某些内含子中也有增强子序列。 增强子作用特点：增强子作用
48、特点：可在可在5 5端或端或3 3端发挥作用；端发挥作用；不受序列方向制约；不受序列方向制约；通过增强启动子发挥作用。通过增强启动子发挥作用。沉默子沉默子 负调控序列、负增强子；负调控序列、负增强子；石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程（5 5）加尾信号）加尾信号 在结构基因的最后一个外显子中有一个保守的在结构基因的最后一个外显子中有一个保守的AATAAAAATAAA序列，此位点下游有一段序列，此位点下游有一段GTGT丰富区或丰富区或T T丰富区，这丰富区，这两部分序列共同构成两部分序列共同构成poly(A)poly(A)加尾信号。加尾信号。 mRNAmRNA转录到此部位后，产生转录到
49、此部位后，产生AAUAAAAAUAAA和随后的和随后的GUGU（或（或U U）丰富区。与）丰富区。与RNApolRNApol结合的延长因子可以识别这种结构结合的延长因子可以识别这种结构并与之结合，然后在并与之结合，然后在AAuAAAAAuAAA下游下游10-3010-30个碱基的部位切断个碱基的部位切断RNA,RNA,并加上并加上poly(Apoly(A) )尾尾. .石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程( (二二) )基因家族基因家族(gene family)(gene family) 基因家族基因家族 是指核苷酸序列或编码产物具有一定程度同源是指核苷酸序列或编码产物具有一定程度同源
50、性的一组基因性的一组基因. . 基因家族基因家族 中各个基因之间的关系中各个基因之间的关系: : 1. 1.家族中各家族中各基因的核苷酸序列相同基因的核苷酸序列相同基因的核苷酸序列相同基因的核苷酸序列相同这些基因族也被称为这些基因族也被称为单纯单纯单纯单纯多基因家庭多基因家庭多基因家庭多基因家庭( (如如rRNA,tRNArRNA,tRNA家族家族) )和复合多基因家族和复合多基因家族( (如组蛋白基如组蛋白基因家族因家族).). tRNAtRNA基因基因: : 人类基因约有人类基因约有13001300个个tRNAtRNA基因，编码基因，编码5050多种多种tRNAtRNA。每种。每种tRNA
51、tRNA可有十可有十几百个基因拷贝。同种几百个基因拷贝。同种tRNAtRNA往往串联在一起形往往串联在一起形成基因簇，但基因间有非转录间隔区分隔，常常比结构基因长成基因簇，但基因间有非转录间隔区分隔，常常比结构基因长近近1010倍。倍。石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程(二二)基因家族基因家族(gene family) 组蛋白基因家族组蛋白基因家族 非洲爪蟾的非洲爪蟾的5SRNA5SRNA基因结构基因结构 5SRNA5SRNA基因基因 非转录空隔区非转录空隔区石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程2.2.家族中各基因家族中各基因核苷酸序列高度同源核苷酸序列高度同源核苷酸序列高度
52、同源核苷酸序列高度同源（1 1）人类生长激素基因家族）人类生长激素基因家族 包括人生长激素（包括人生长激素（hGhhGh）、人胎盘促乳素和催乳素（）、人胎盘促乳素和催乳素（prolactinprolactin）。）。它们之间的同源性很高，尤其是它们之间的同源性很高，尤其是hGhhGh和和hcshcs之间，蛋白质氨基酸序列有之间，蛋白质氨基酸序列有85%85%的同源性，的同源性，mRNAmRNA上序列上有上序列上有92%92%的同源性，说明它们是来自一个共的同源性，说明它们是来自一个共同祖先基因。同祖先基因。3 3种基因并不都排列在一起，种基因并不都排列在一起，hGhhGh和和hcshcs基因位
53、于第基因位于第1717号号染色体长臂，催乳素基因位于第染色体长臂，催乳素基因位于第6 6号染色体。号染色体。（2 2）-株蛋白和株蛋白和-株蛋白基因家族株蛋白基因家族 这些基因家族的各个成员在这些基因家族的各个成员在DNADNA分子上的排列顺序按照发育的不同分子上的排列顺序按照发育的不同阶段先后次序排列，阶段先后次序排列，故也称故也称“发育控制复合多基因家族发育控制复合多基因家族”。石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程3.3.家族中各基因编码的家族中各基因编码的蛋蛋白质有高度的同源性白质有高度的同源性，但基因的核苷酸序但基因的核苷酸序但基因的
54、核苷酸序但基因的核苷酸序列可能不同。列可能不同。列可能不同。列可能不同。如如srcsrc癌基因家族癌基因家族 src,abl,fes,fgr,fps,fym,kck,lyn,ros,tkl,yessrc,abl,fes,fgr,fps,fym,kck,lyn,ros,tkl,yes此家族中各基因的此家族中各基因的DNADNA序列没有明显的同源性。序列没有明显的同源性。但每个基因产物都含有但每个基因产物都含有250250个氨基酸顺序的同源蛋白激酶结构域。个氨基酸顺序的同源蛋白激酶结构域。4.4.家族各基因编码的家族各基因编码的蛋白质中具有很小的保守基序蛋白质中具有很小的保守基序蛋白质中具有很小的
55、保守基序蛋白质中具有很小的保守基序（conserved conserved motif)motif)。如如DEAD boxDEAD box基因家族。基因家族。DEAD boxDEAD box：Asp-Asp-GluGlu-Ala-Asp.-Ala-Asp. 此家族中各基因的此家族中各基因的DNADNA序列没有明显的同源性，但所有的表达序列没有明显的同源性，但所有的表达产物都具有解旋酶的功能，都具有同样的保守基序（产物都具有解旋酶的功能，都具有同样的保守基序（DEADDEAD盒），盒），DEADDEAD是酶活性的关键结构。是酶活性的关键结构。石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程5.5.基
56、因超家族（基因超家族（gene gene superfamilysuperfamily） 基因超家族基因超家族 是指一组由多基因家族及单基因家族组成的更大的基因是指一组由多基因家族及单基因家族组成的更大的基因是指一组由多基因家族及单基因家族组成的更大的基因是指一组由多基因家族及单基因家族组成的更大的基因家族。家族。家族。家族。它们的结构有程度不等的同源性，因此它们可能起源于相同的祖先它们的结构有程度不等的同源性，因此它们可能起源于相同的祖先基因，但是它们的功能并不一定相同，这一点正是与多基因家族的差别所基因，但是它们的功能并不一定相同，这一点正是与多基因家族的差别所在。这些基因在进化上也有亲缘
57、关系，但亲缘关系较远，故将其称为基因在。这些基因在进化上也有亲缘关系，但亲缘关系较远，故将其称为基因超家族。如：超家族。如：（1 1 1 1）免疫球蛋白超基因家族）免疫球蛋白超基因家族）免疫球蛋白超基因家族）免疫球蛋白超基因家族 表达产物都有免疫球蛋白样的结构域结表达产物都有免疫球蛋白样的结构域结构。有构。有2 2个微球蛋白、个微球蛋白、MHCIMHCI类抗原的类抗原的链链,类抗原的类抗原的链和链和链链,Thy,Thy1 1、CD4CD4、CD8CD8等与免疫有关的分子。等与免疫有关的分子。在后又陆续发现了许多免疫系统内以及与免疫无关的家族成员。在后又陆续发现了许多免疫系统内以及与免疫无关的家
58、族成员。石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程（2 2 2 2）丝氨酸蛋白酶基因超家族）丝氨酸蛋白酶基因超家族）丝氨酸蛋白酶基因超家族）丝氨酸蛋白酶基因超家族 其基因产物都有一个特殊的功其基因产物都有一个特殊的功能区，具有酶的功能。功能区中丝氨酸是活性中心关键氨基酸残基。能区，具有酶的功能。功能区中丝氨酸是活性中心关键氨基酸残基。 现有很多新成员加进去，如载脂蛋白（现有很多新成员加进去，如载脂蛋白（apolipoproteinapolipoprotein），），它们只是转移胆因醇蛋白颗粒中的成分而不具备任何水解蛋白质的它们只是转移胆因醇蛋白颗粒中的成分而不具备任何水解蛋白质的酶功能。酶功
59、能。（3 3）信号传递途径中的小）信号传递途径中的小GTPGTP接合蛋白，现在称为接合蛋白，现在称为rasras超家族，包超家族，包括括rasras家族、家族、rhorho家族、家族、rabrab家族，大约已有家族，大约已有3030个蛋白质基因被确定个蛋白质基因被确定为该家族成员。为该家族成员。石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程（三）假基因（三）假基因（pseudogenepseudogene) )假基因假基因假基因假基因 在多基因家族中某些与正常功能基因在核苷酸序列上在多基因家族中某些与正常功能基因在核苷酸序列上在多基因家族中某些与正常功能基因在核苷酸序列上在多基因家族中某些与正常
60、功能基因在核苷酸序列上相似，但不能转录或转录后生成无功能基因产物的相似，但不能转录或转录后生成无功能基因产物的相似，但不能转录或转录后生成无功能基因产物的相似，但不能转录或转录后生成无功能基因产物的DNADNADNADNA序列，被序列，被序列，被序列，被称为假基因。称为假基因。称为假基因。称为假基因。 假基因与有功能的基因同源假基因与有功能的基因同源, ,原来也可以是有功能的基因原来也可以是有功能的基因, ,由由于发生缺失于发生缺失(deletion)(deletion)、倒位、倒位(inversion)(inversion)或点突变（或点突变（point point mutaionmutai
61、on）等，成为无功能的基因，即形成了假基因，哺乳动物）等，成为无功能的基因，即形成了假基因，哺乳动物基因组中的基因组中的1/41/4基因为假基因，可能为进化的痕迹。基因为假基因，可能为进化的痕迹。 石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程（三）假基因（三）假基因（pseudogenepseudogene) ) G A 21Alu10 kb珠蛋白基因簇中的假基因珠蛋白基因簇中的假基因 石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程（四）编码序列（四）编码序列 真核生物基因组编码序列只占真核生物基因组编码序列只占DNADNA总总量的量的5%5%，但由于其基因组非常大，故其基因数量就原核生，但由于
62、其基因组非常大，故其基因数量就原核生物基因组要大得多（几十倍）。物基因组要大得多（几十倍）。石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程（五）真核基因组中的转座子（五）真核基因组中的转座子 在真核基因组中，编码序列在染色体中的位置相对比较稳定，在真核基因组中，编码序列在染色体中的位置相对比较稳定，在真核基因组中，编码序列在染色体中的位置相对比较稳定，在真核基因组中，编码序列在染色体中的位置相对比较稳定，但一些中度重复序列往往是可移动的但一些中度重复序列往往是可移动的但一些中度重复序列往往是可移动的但一些中度重复序列往往是可移动的。 在些可移动成分的结构与原核基因组的转位因子相似，在些可移动成分
63、的结构与原核基因组的转位因子相似，是通过是通过是通过是通过DNADNADNADNA介导的。介导的。介导的。介导的。 而另外一些中度重复序列的转移成分，要先转录成而另外一些中度重复序列的转移成分，要先转录成而另外一些中度重复序列的转移成分，要先转录成而另外一些中度重复序列的转移成分，要先转录成RNARNARNARNA，再逆，再逆，再逆，再逆转录生成转录生成转录生成转录生成cDNAcDNAcDNAcDNA, , , ,然后重新整合到基因组中，这种逆转录旁路的转移然后重新整合到基因组中，这种逆转录旁路的转移然后重新整合到基因组中，这种逆转录旁路的转移然后重新整合到基因组中，这种逆转录旁路的转移成分称
64、为逆转录座子（成分称为逆转录座子（成分称为逆转录座子（成分称为逆转录座子（retroposonretroposonretroposonretroposon），是），是），是），是RNARNARNARNA介导的。介导的。介导的。介导的。石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程( (六六) )重复序列（重复序列（repeat sequencerepeat sequence） 重复序列中，除了编码重复序列中，除了编码重复序列中，除了编码重复序列中，除了编码rRNArRNArRNArRNA 、tRNAtRNAtRNAtRNA 、组蛋白及免、组蛋白及免、组蛋白及免、组蛋白及免疫球蛋白的结构基因外，大
65、部分是非编码序列。疫球蛋白的结构基因外，大部分是非编码序列。疫球蛋白的结构基因外，大部分是非编码序列。疫球蛋白的结构基因外，大部分是非编码序列。 它们的功能它们的功能 主要与基因组的结构稳定性，组织形主要与基因组的结构稳定性，组织形式以及基因表达调控有关。式以及基因表达调控有关。 目前已发现一些重复目前已发现一些重复目前已发现一些重复目前已发现一些重复序列的特征与遗传有密切联系序列的特征与遗传有密切联系, ,因此可以通过测定重复次数而协助遗传病的诊断。因此可以通过测定重复次数而协助遗传病的诊断。 石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程据出现的频率不同可将据出现的频率不同可将DNADNA序
66、列分为序列分为3 3类：类： 1.1.高度重复序列高度重复序列 在基因组中的重复次数在基因组中的重复次数 10105 5 2. 2.中度重复序列中度重复序列 在基因组中的重复次数为在基因组中的重复次数为 10101 1-10-105 5 3. 3.单拷贝序列单拷贝序列 出现出现1 1次或少数几次（次或少数几次（10100 0-10-101 1） 石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程（七）端粒（七）端粒（telommeretelommere） 以线性染色体形式存在的真核基因组以线性染色体形式存在的真核基因组以线性染色体形式存在的真核基因组以线性染色体形式存在的真核基因组DNADNADNA
67、DNA的末端都有一种特殊的结构，的末端都有一种特殊的结构，的末端都有一种特殊的结构，的末端都有一种特殊的结构，称为端粒。称为端粒。称为端粒。称为端粒。（形式上膨大成粒状而得名）。（形式上膨大成粒状而得名）。结构结构结构结构 1.1.是染色体末端是染色体末端DNADNA和蛋白质构成复合体。仅在真核细胞染色体末端和蛋白质构成复合体。仅在真核细胞染色体末端存在。存在。 2.2.其其DNADNA序列相当保守，一般由多个串联在一起的短寡核苷酸（序列相当保守，一般由多个串联在一起的短寡核苷酸（5-5-8bp8bp）序列构成。）序列构成。 3.3.碱基成分因种属而异，重复次数在不同生物中变化较大，如小鼠碱基
68、成分因种属而异，重复次数在不同生物中变化较大，如小鼠的端粒的端粒DNADNA达达150kb,150kb,人类的端粒人类的端粒DNADNA约约5-15kb5-15kb。功能功能功能功能 1.1.保护线性保护线性DNADNA的完整复制的完整复制 2.2.保护染色体末端及决定细胞的寿命等。保护染色体末端及决定细胞的寿命等。石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程二二. .人类基因组中的重复顺序人类基因组中的重复顺序（一）反向重复顺序（一）反向重复顺序（inverted inverted repeats,IRrepeats,IR）ATTAGC GCTAAT ATTAGC GGAT GCTAATAT
69、TAGC GCTAAT ATTAGC GGAT GCTAATTAATCG CGATTA TAATCG CCTA CGATTATAATCG CGATTA TAATCG CCTA CGATTA1.1.连续的反向重复顺序，这种结构又称连续的反向重复顺序，这种结构又称回文结构（回文结构（回文结构（回文结构（palindrome)palindrome)palindrome)palindrome)，是指，是指一段一段DNADNA顺序，在两条链上，正读与反读意义相同。顺序，在两条链上，正读与反读意义相同。2.2.不连续的反向重复顺序之间含有间隔顺序。不连续的反向重复顺序之间含有间隔顺序。1.21.2占人类基
70、因组占人类基因组5%5%，可能与复制、转录调控有关。，可能与复制、转录调控有关。石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程（二）串联重复顺序（二）串联重复顺序（tandem repeatstandem repeats）1.1.1.1.编码区串联重复顺序编码区串联重复顺序编码区串联重复顺序编码区串联重复顺序 如组蛋白基因、如组蛋白基因、5srRNA5srRNA基因等。基因等。其意义在于快速大量合成相应基因的其意义在于快速大量合成相应基因的mRNA.mRNA.2.2.2.2.非编码区串联重复顺序非编码区串联重复顺序非编码区串联重复顺序非编码区串联重复顺序 通常存在于间隔通常存在于间隔通常存在于间
71、隔通常存在于间隔DNADNADNADNA* *和内含子内，和内含子内，是组成卫得是组成卫得DNA*DNA*的基础。卫星的基础。卫星DNADNA可分为三类，大卫星可分为三类，大卫星DNADNA、小卫星小卫星DNADNA和微卫星和微卫星DNADNA。石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程* *间隔间隔DNA(spacerDNA(spacer DNA) DNA)真核基因组中，在基因之间也有一真核基因组中，在基因之间也有一些非编码顺序将它们隔开，一般些非编码顺序将它们隔开，一般称为间隔称为间隔称为间隔称为间隔DNADNA，是和内含子，是和内含子性质不同的插入顺序。性质不同的插入顺序。* *卫星卫
72、星DNADNA（satellite DNA satellite DNA sat -DNAsat -DNAsat -DNAsat -DNA）又称随体又称随体DNADNA。这部分这部分DNADNA是在用是在用Cscl密度梯度离心时发现的。密度梯度离心时发现的。石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程 大肠杆菌大肠杆菌DNADNA剪切成若干片段后离心只得到剪切成若干片段后离心只得到1 1个峰，而个峰，而且且DNADNA在主峰旁边还有在主峰旁边还有1 1个小峰，其中所含个小峰，其中所含DANDAN称称sat-DNA.sat-DNA.Sat-DNASat-DNA的的A+T/G+CA+T/G+C比值不
73、同于主峰比值不同于主峰DNADNA的比值，因而其密的比值，因而其密度也不同于主峰度也不同于主峰DNADNA。比值改变原因是它们含有大量的重。比值改变原因是它们含有大量的重复顺序而使某段复顺序而使某段DNADNA分子（分子（A+TA+T）或（）或（G+CG+C） 偏低或偏高。偏低或偏高。（下图因比值远远大于主峰（下图因比值远远大于主峰DNADNA，导致密度较低所致）。，导致密度较低所致）。石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程 人类人类DNADNA非编码区主要串联重复序列的类别非编码区主要串联重复序列的类别 类别类别 重复单位大小（重复单位大小（
74、bpbp） 主要的染色体分布与功能主要的染色体分布与功能大卫星大卫星DNADNA ( (缠绕无活性控制染色体的运动缠绕无活性控制染色体的运动) )（区块长度常为（区块长度常为100kb-100kb-几个几个MbMb）卫星序列卫星序列2 2和和3 5 3 5 几乎所有染色体几乎所有染色体卫星序列卫星序列1 1 25-48 25-48 大多数染色体着丝粒区异染色质和其它异染区大多数染色体着丝粒区异染色质和其它异染区DNADNA 171 171 所有染色体着丝粒区异染色质所有染色体着丝粒区异染色质(sau3A(sau3A家族家族) 68 ) 68 主要在主要在1 1、9 9、1313、1414、15
75、15、2121、2222和和Y Y的着丝粒区异染色质的着丝粒区异染色质小卫星小卫星DNADNA( (区块长度常常为区块长度常常为0.1kb20kb)0.1kb20kb)端粒家族端粒家族 6 6 所有端粒（端粒的功能、前述）所有端粒（端粒的功能、前述）高度可变家族高度可变家族 9-24 9-24 所有染色体，常靠近端粒所有染色体，常靠近端粒微卫星微卫星DNADNA 1-4 1-4 所有染色体，功能不清楚所有染色体，功能不清楚( (区块长常小于区块长常小于150bp)150bp)石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程（三）散在重复顺序（三）散在重复顺序（intersprersedinters
76、prersed repeats repeats） 散在重复顺序散在重复顺序是人类基因组中非串联非反向的重复顺序是人类基因组中非串联非反向的重复顺序是人类基因组中非串联非反向的重复顺序是人类基因组中非串联非反向的重复顺序，包括少数活跃的转包括少数活跃的转包括少数活跃的转包括少数活跃的转位因子位因子位因子位因子，根据重复序列的长度可将该家族分为根据重复序列的长度可将该家族分为2 2 2 2个主要类型个主要类型个主要类型个主要类型，短散在核元件和长，短散在核元件和长散在核元件。散在核元件。1.SINEs1.SINEs1.SINEs1.SINEs(shat interspersed nuclear e
77、lements) (shat interspersed nuclear elements) 2.LINES2.LINES2.LINES2.LINES( ( ( (long interspersed nuclear elements)long interspersed nuclear elements) 代表代表 AluAluAluAlu家族家族家族家族( ( ( (逆转录转座子逆转录转座子逆转录转座子逆转录转座子) ) ) ) KpnIKpnIKpnIKpnI家族家族家族家族（1 1）序列中含）序列中含AluAlu限制酶位点限制酶位点 （1 1）序列中含）序列中含KpnKpn限制酶位点限制酶位
78、点（2 2）基因组中重复数）基因组中重复数3-5103-5105 5 （2 2）全长）全长6-7kb6-7kb（3 3）AluAlu顺序之间间隔顺序之间间隔:3-5kb :3-5kb （3 3）KnpKnp 消化后可见消化后可见4 4条带条带（4 4）相对集中在染色体）相对集中在染色体R R带带 （4 4）集中分布在染色体）集中分布在染色体G G或或Q Q带带 逆转来转座子逆转来转座子 RNARNA介导转座介导转座 , ,合成合成cDNAcDNA基因组基因组石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程三三. .人类基因组人类基因组DNADNA多态性多态性 某一机体可以观察到的特征某一机体可以观
79、察到的特征, ,称为表型称为表型称为表型称为表型( ( ( (phenotype),phenotype),phenotype),phenotype),与与表型相应的基因组成称为表型相应的基因组成称为基因型基因型基因型基因型(genotype).(genotype).(genotype).(genotype).人类个体之间人类个体之间所以表现为千差万别所以表现为千差万别, ,其物质基础在于基因组其物质基础在于基因组DNADNA的差异的差异. . DNA DNA序列的多态性就是这些差异中十分重要的序列的多态性就是这些差异中十分重要的1 1种种,DNA,DNA序序列多态性可分为位点的多态性和串联重复
80、顺序多态性列多态性可分为位点的多态性和串联重复顺序多态性, ,前者前者又可造成限制性长段长度多态性又可造成限制性长段长度多态性. .石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程( (一一)DNA)DNA位点多态性位点多态性(DNA site polymorphism)(DNA site polymorphism) DNADNADNADNA位点多态性位点多态性位点多态性位点多态性 是由于等位基因间在特定位点上是由于等位基因间在特定位点上DNADNA序列存在差异造成的序列存在差异造成的. .在各种在各种DNADNA位点多态性系统中位点多态性系统中, ,HLA(HLA(HLA(HLA(人人人人类白细
81、胞抗原类白细胞抗原类白细胞抗原类白细胞抗原) ) ) )是最复杂的一种是最复杂的一种是最复杂的一种是最复杂的一种. . . . 就其表型而言就其表型而言, ,从理论上来说从理论上来说, ,已远远超过了现有地球人已远远超过了现有地球人口口, ,人类为远交群体人类为远交群体, ,因此要在无血缘关系人群找到因此要在无血缘关系人群找到HLAHLA表型表型完全相同的个体几乎是不可能的完全相同的个体几乎是不可能的.(.(见分子免疫学见分子免疫学).).石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程( (二二) )限制性中段长度多态性限制性中段长度多态性( (restictionrestiction frag
82、ment length fragment length polymorplism,RFLPpolymorplism,RFLP) )1.DNA1.DNA1.DNA1.DNA位点的多态性可影响限制酶的切割位点，造成限制片段位点的多态性可影响限制酶的切割位点，造成限制片段位点的多态性可影响限制酶的切割位点，造成限制片段位点的多态性可影响限制酶的切割位点，造成限制片段长度多态性，即用同一种限制酶消化不同个体长度多态性，即用同一种限制酶消化不同个体长度多态性，即用同一种限制酶消化不同个体长度多态性，即用同一种限制酶消化不同个体DNADNADNADNA时，会得到时，会得到时，会得到时，会得到长度各不相同的
83、片段类型长度各不相同的片段类型长度各不相同的片段类型长度各不相同的片段类型。 是是DNADNA多态性的一种特别有用的形式，当多态性的一种特别有用的形式，当DNADNA分子由于中分子由于中分子由于中分子由于中性突变，使某种限制酶切点数增加，减少或移位，导致限制性突变，使某种限制酶切点数增加，减少或移位，导致限制性突变，使某种限制酶切点数增加，减少或移位，导致限制性突变，使某种限制酶切点数增加，减少或移位，导致限制性片段长度发生改变（也称为性片段长度发生改变（也称为性片段长度发生改变（也称为性片段长度发生改变（也称为RFLPRFLPRFLPRFLP），），），），就会得到不同限制性就会得到不同限制
84、性片段类型，这样的位点称为多态性位点。片段类型，这样的位点称为多态性位点。石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程GAATTCCTTAAGGAATTCCTTAAG(1)(2)EcoRIEcoRIEcoRIEcoRI石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程( (三三) )重复顺序长度多态性重复顺序长度多态性1.1.小卫星小卫星DNADNA多态性很复杂，个体之间的差异极高。多态性很复杂，个体之间的差异极高。2.2.微卫星微卫星DNADNA多态性多态性, ,功能不太清楚功能不太清楚. .( ( ( (四四四四) DNA) DNA) DNA) DNA位点的多态性可以作为遗传标记，用于基因诊位点
85、的多态性可以作为遗传标记，用于基因诊位点的多态性可以作为遗传标记，用于基因诊位点的多态性可以作为遗传标记，用于基因诊断或个体鉴定，其与疾病的相关研究正在进行之中断或个体鉴定，其与疾病的相关研究正在进行之中断或个体鉴定，其与疾病的相关研究正在进行之中断或个体鉴定，其与疾病的相关研究正在进行之中。 石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程第三节第三节 病毒基因组病毒基因组 基因组（基因组（genomegenome） 1 1个配（精子或卵子），个配（精子或卵子），1 1个单倍体个单倍体细胞或细胞或1 1个病毒所包含的全套基因。病毒核酸或为个病毒所包含的全套基因。病毒核酸或为DNADNA或为或为R
86、NARNA，可以统称为病毒染色体。，可以统称为病毒染色体。 完整的病毒颗粒具有蛋白质外壳，以保护病毒核酸不受完整的病毒颗粒具有蛋白质外壳，以保护病毒核酸不受核酸酶的破坏，并能识别和侵袭特定的宿主。类病毒例外，核酸酶的破坏，并能识别和侵袭特定的宿主。类病毒例外，它是一类植物病毒，为很小的单链闭环它是一类植物病毒，为很小的单链闭环RNARNA（250-400250-400碱基）。碱基）。 石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程 病毒核酸与所有的原、真核生物的核酸组比较，病毒核酸与所有的原、真核生物的核酸组比较，最为最为最为最为突出的特点是每种病毒颗粒只含突出的特点是每种病毒颗粒只含突出的特点
87、是每种病毒颗粒只含突出的特点是每种病毒颗粒只含1 1 1 1种核酸种核酸种核酸种核酸，或，或DNADNA或或RNARNA，两者不共存于两者不共存于1 1种病毒颗粒中，据此，病毒可以分成两组，种病毒颗粒中，据此，病毒可以分成两组，即即DNADNA病毒和病毒和RNARNA病毒。病毒。 病毒核酸分子量大小：病毒核酸分子量大小：RNARNA病毒小病毒小10106 6-10-107 7D D，DNADNA病毒大；病毒大；10107 7-10-108 8D D 基因数：基因数：3-3-几百个几百个石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程烈性病毒（烈性病毒（烈性病毒（烈性病毒（virulent viru
88、svirulent virusvirulent virusvirulent virus）几个时相的生活周期）几个时相的生活周期）几个时相的生活周期）几个时相的生活周期：（1 1）吸附；（）吸附；（2 2）核酸进入细胞；）核酸进入细胞；（3 3）转录、翻译和复制；（）转录、翻译和复制；（4 4）病毒颗粒成熟；）病毒颗粒成熟；（5 5）释放病毒颗粒。）释放病毒颗粒。 典型的生活周期为典型的生活周期为6-486-48小时，噬菌体为小时，噬菌体为20-6020-60分钟。分钟。 病毒对宿主细胞的有如下病毒对宿主细胞的有如下病毒对宿主细胞的有如下病毒对宿主细胞的有如下3 3 3 3个类型：个类型：个类型
89、：个类型：（1 1）抑制宿主）抑制宿主RNARNA和和DNADNA的合成。的合成。（2 2）核糖体合成受损。）核糖体合成受损。（3 3）蛋白质合成受抑制是普遍现象。）蛋白质合成受抑制是普遍现象。石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程一一一一. . . .病毒核酸的分类（病毒的病毒核酸的分类（病毒的病毒核酸的分类（病毒的病毒核酸的分类（病毒的BatimoreBatimoreBatimoreBatimore分类）分类）分类）分类）（一）据核酸性质、基因组结构及复制特点，病毒核酸分为以下（一）据核酸性质、基因组结构及复制特点，病毒核酸分为以下6 6种类型：种类型：类别类别 基因组核酸性质基因组
90、核酸性质 复制特点复制特点 复制互补链性质复制互补链性质 实例实例1. 1. ds()DNAds()DNA 基因组基因组DNADNADNADNA复制复制基因组基因组DNADNA ds()DNAds()DNA 绝大多数绝大多数DNA-VDNA-V ds()DNAds()DNA 基因组基因组DNADNA转录转录RNARNA逆转录逆转录基因组基因组DNA DNA HBV(HBV(乙肝病毒乙肝病毒) )2. 2. ss()DNAss()DNA 基因组基因组DNADNADNADNA复制复制基因组基因组DNA DNA ds()DNAds()DNA 如如M13M13等某些噬菌体等某些噬菌体3. 3. ds(
91、)RNAds()RNA 基因组基因组RNARNARNARNA复制复制基因组基因组RNA RNA ds()RNAds()RNA reo-v(reo-v(呼肠孤病呼肠孤病 毒毒) )及所有噬真菌体及所有噬真菌体4. 4. ss(+)RNAss(+)RNA 基因组基因组RNARNARNARNA复制复制基因组基因组RNA RNA ssss(-)RNA (-)RNA 脊髓灰白质尖病毒脊髓灰白质尖病毒5. 5. ssss(-)RNA (-)RNA 基因组基因组RNARNARNARNA复制复制基因组基因组RNA RNA ss(+)RNAss(+)RNA flu-v flu-v 狂犬病毒狂犬病毒6. 6. z
92、ss(+RNAzss(+RNA) ) 基因组基因组RNARNA逆转录逆转录cDNAcDNA转录转录基因组基因组RNA RNA retro-vretro-v石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程 （二）病毒有（十）链（二）病毒有（十）链RNARNA和（一）链和（一）链RNARNA之分。之分。 （十）（十）（十）（十）RNARNARNARNA病毒病毒病毒病毒 （一）（一）（一）（一）RNARNARNARNA概念概念概念概念 极性和极性和mRNAmRNA极性相同，极性相同， 与与mRNAmRNA极性相反或与（十）极性相反或与（十）RNARNA 碱基顺序也相同。碱基顺序也相同。 互补的互补的RN
93、ARNA。 作用作用作用作用 1.1.作为模板（与作为模板（与mRNAmRNA一样）一样） 必须依赖必须依赖 翻译出病毒多肽或蛋白质。翻译出病毒多肽或蛋白质。 RNARNA的的RNARNA 2. 2.作为模板，合成（一）作为模板，合成（一）RNARNA， polpol合成（十）合成（十） 可以以（一）可以以（一）RNARNA为模板为模板 RNARNA（mRNAmRNA） 合成子代病毒合成子代病毒RNARNA。 才能翻译出才能翻译出 3.3.作为模板合成作为模板合成cDNAcDNA. . 病毒病毒 （即以（即以mRNAmRNA为模板反转录合成为模板反转录合成DNADNA）。）。 蛋白质。蛋白质。
94、石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程单股正链单股正链RNARNA病毒病毒SARSSARS冠状病毒冠状病毒 SARS SARS coronaviruscoronavirus 包膜蛋白包膜蛋白膜蛋白膜蛋白核衣壳核衣壳蛋白蛋白刺突刺突蛋白蛋白 病毒病毒RNARNA聚合酶聚合酶石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程.禽流感病毒禽流感病毒(H5N1) avian influenza A virus单股负链单股负链RNARNA病毒病毒8 8节段节段- -ssRNAssRNA血凝素（血凝素（HAHA）神经氨酸酶（神经氨酸酶（N)N)石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程呼肠孤病毒呼肠孤病
95、毒 reovirusreovirus双链双链RNARNA病毒病毒1111节段节段dsRNAdsRNA内衣内衣壳蛋壳蛋白白外衣壳外衣壳蛋白蛋白石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程 逆转录病毒逆转录病毒( (retrovirusretrovirus) )核心蛋白核心蛋白 逆转录酶逆转录酶 膜蛋白膜蛋白poly(A)poly(A)CapCap人类免疫缺陷病毒（人类免疫缺陷病毒（HIVHIV） 石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程 线性双链线性双链DNADNA病毒病毒 早期蛋白（早期蛋白（E E） 晚期蛋白（晚期蛋白（L L） 腺病毒腺病毒 adenovirusadenovirusE1
96、A E1BE3E4E2BE2A0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100%L2L3L4L5L1ITRITRITRITR ITR: ITR: 反向末端重复序列反向末端重复序列石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程乳头瘤病毒乳头瘤病毒 papillomaviruspapillomavirus URR 双链环状双链环状DNADNA病毒病毒衣壳衣壳蛋白蛋白DNA复制复制膜信号蛋白膜信号蛋白组装与释放组装与释放 中断细胞生长周期中断细胞生长周期上游调节区上游调节区转录转录 与复制与复制石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程 单链环状单链环状DNADNA病毒病毒5387n
97、t噬菌体噬菌体phiX174phiX174基因重叠基因重叠5387 5387 ntnt 编码编码2500 AA2500 AA1977，Sanger石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程乙型肝炎病毒（乙型肝炎病毒（HBVHBV） 开环部分双链开环部分双链DNADNA病毒病毒 聚合酶聚合酶HBsAgHBcAg石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程乙型肝炎病毒（乙型肝炎病毒（HBVHBV）逆转录酶逆转录酶HBsAgHBcAgHBeAg开环部分双链开环部分双链DNA病毒病毒石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程二二二二. . . .病毒基因组结构功能特点病毒基因组结构功能特点病毒基因
98、组结构功能特点病毒基因组结构功能特点（一）病毒核酸可以是（一）病毒核酸可以是（一）病毒核酸可以是（一）病毒核酸可以是ssDNAssDNAssDNAssDNA、dsDNAdsDNAdsDNAdsDNA或或或或RNARNARNARNA分子分子分子分子，分子结构有发，分子结构有发夹、环状、线型、节段型。以夹、环状、线型、节段型。以SSDNA,dsRNASSDNA,dsRNA最为突出。最为突出。（二）基因重叠（二）基因重叠（二）基因重叠（二）基因重叠 同一段基因可以编码同一段基因可以编码同一段基因可以编码同一段基因可以编码2 2 2 2种或以上的基因产物种或以上的基因产物种或以上的基因产物种或以上的基
99、因产物 这种现象在其它生物细胞仅见于线粒体和质体这种现象在其它生物细胞仅见于线粒体和质体DNA.DNA.所以是所以是病毒核酸较为独特结构能使小小病毒携带较多的遗传信息，原病毒核酸较为独特结构能使小小病毒携带较多的遗传信息，原因是病毒基因阅读框可以错位（因是病毒基因阅读框可以错位（SV40SV40）。）。石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程（三）（三）连续的和不连续的基因连续的和不连续的基因连续的和不连续的基因连续的和不连续的基因 病毒基因结构特征往往与其病毒基因结构特征往往与其病毒基因结构特征往往与其病毒基因结构特征往往与其宿主细胞基因结构相似。宿主细胞基因结构相似。宿主细胞基因结构相
100、似。宿主细胞基因结构相似。 原核病毒（如噬菌体）基因是连续的，没有内含子；原核病毒（如噬菌体）基因是连续的，没有内含子； 真核病毒（如多瘤病毒）基因是不连续的，有内含子。真核病毒（如多瘤病毒）基因是不连续的，有内含子。 除了（除了（+ +）RNARNA病毒外，真核病毒基因都是先转成病毒外，真核病毒基因都是先转成mRNAmRNA前前体，再经过剪接等步骤能成为成熟的体，再经过剪接等步骤能成为成熟的mRNA.mRNA.石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程( ( ( (四四四四) ) ) )节段性基因节段性基因节段性基因节段性基因 大部分病毒核酸都是由一条双链或单链大部分病毒核酸都是由一条双链
101、或单链构成，少数病毒核酸由数个片段构成。这类病毒一般为构成，少数病毒核酸由数个片段构成。这类病毒一般为RNARNA病病毒。毒。( ( ( (五五五五) ) ) )除了除了除了除了retro-vretro-vretro-vretro-v外，所有的病毒基因都是单倍体基因外，所有的病毒基因都是单倍体基因外，所有的病毒基因都是单倍体基因外，所有的病毒基因都是单倍体基因。即每即每个基因在某个病毒颗粒中只出现一次，即只有个基因在某个病毒颗粒中只出现一次，即只有1 1套基因。套基因。( ( ( (六六六六) ) ) )编码区编码区编码区编码区 非编码区（非编码区（非编码区（非编码区（95%/5%95%/5%
102、95%/5%95%/5%）。）。）。）。病毒核酸大多数顺序都用病毒核酸大多数顺序都用来编码蛋白质。来编码蛋白质。石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程( ( ( (七七七七) ) ) )基因常常成簇排列基因常常成簇排列基因常常成簇排列基因常常成簇排列，没有间隔序列或间隔序列很小。功没有间隔序列或间隔序列很小。功能相关蛋白质基因在基因组的能相关蛋白质基因在基因组的1 1个或几个特定部位，丛集成个或几个特定部位，丛集成簇被转录成多顺反子，然后加工成各种蛋白质的簇被转录成多顺反子，然后加工成各种蛋白质的mRNAmRNA模板。模板。如腺病毒晚期基因。如腺病毒晚期基因。( ( ( (八八八八) )
103、 ) )不规则的结构基因不规则的结构基因不规则的结构基因不规则的结构基因1.1.几个结构基因的编码区不规则，因此有些结构基因无翻译几个结构基因的编码区不规则，因此有些结构基因无翻译起始序列。起始序列。2.2.有的有的mRNAmRNA（=gene=gene）没有）没有55帽子，但有翻译增强子。帽子，但有翻译增强子。( ( ( (九九九九)DNA)DNA)DNA)DNA或或或或RNA 1RNA 1RNA 1RNA 1种病毒基因组只是种病毒基因组只是种病毒基因组只是种病毒基因组只是1 1 1 1种核酸。种核酸。种核酸。种核酸。石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程三、典型病毒基因组三、典型病毒
104、基因组三、典型病毒基因组三、典型病毒基因组（一）（一）SV40SV40病毒基因组病毒基因组 SV40SV40（simian sarcom avirus40 simian sarcom avirus40 猴肉瘤病毒猴肉瘤病毒) ) 是最是最小的小的DNADNA病毒之一。它可长期潜伏于猴肾细胞，对新生仓鼠病毒之一。它可长期潜伏于猴肾细胞，对新生仓鼠有致癌性，体外试验还可使多种属细胞恶性转化。有致癌性，体外试验还可使多种属细胞恶性转化。 石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程1 1、基因组结构特点、基因组结构特点 （1 1 1 1）双链环状）双链环状）双链环状）双链环状DNADNADNADNA
105、分子、分子、分子、分子、MW3103KDMW3103KD，长，长52436p,52436p,与与4 4种组蛋种组蛋白（白（H2AH2A、H2BH2B、H3H3及及H4H4）综合综合综合综合，与真核染色质区别在于不含与真核染色质区别在于不含与真核染色质区别在于不含与真核染色质区别在于不含H1H1H1H1。 （2 2 2 2）基因组由早期基因、调控区和晚期基因构成）基因组由早期基因、调控区和晚期基因构成）基因组由早期基因、调控区和晚期基因构成）基因组由早期基因、调控区和晚期基因构成。 早期基因含有早期基因含有2 2个重叠基因，编码个重叠基因，编码T T和和t t（T=tumor)T=tumor)抗
106、原抗原 晚期基因含晚期基因含3 3个重叠基因，编码个重叠基因，编码VP1VP1（主），（主），VP2VP2和和VP3VP3（次）（次）3 3种衣壳蛋白种衣壳蛋白 调控区位早、晚期基因之间，长约调控区位早、晚期基因之间，长约4006p4006p包括复制起点，包括复制起点，启动子和增强子，可调节基因组的复制及早、晚期基因的转录。启动子和增强子，可调节基因组的复制及早、晚期基因的转录。石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程2 2、SV40SV40病毒基因的表达病毒基因的表达 （1 1 1 1）启动子位于调控区复制起点上游）启动子位于调控区复制起点上游
107、）启动子位于调控区复制起点上游）启动子位于调控区复制起点上游，其中含有，其中含有RNA RNA pdIIpdII识别位点位于识别位点位于-21-26bp-21-26bp之间的之间的TATATATA盒盒可启动可启动可启动可启动RNARNARNARNA转录转录转录转录起始准确位起始准确位置，一般相差置，一般相差1010个核苷酸。个核苷酸。 （2 2 2 2）增强子）增强子）增强子）增强子 在在106-250106-250位是位是2 2个串联的含有个串联的含有72bp72bp的完全重的完全重复顺序，即为增强子，复顺序，即为增强子，能增强能增强能增强能增强SV40SV40SV40SV40及异源基因的表
108、达及异源基因的表达及异源基因的表达及异源基因的表达。 （3 3）早期基因转录的）早期基因转录的mRNAmRNA前体选择剪接形成不同的前体选择剪接形成不同的mRNAmRNA（TmRNATmRNA、t-mRNA)t-mRNA)石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程3 3、病毒基因组的复制及基因表达调控、病毒基因组的复制及基因表达调控 T T T T抗原控制病毒的复制，启动晚期基因转录抗原控制病毒的复制，启动晚期基因转录抗原控制病毒的复制，启动晚期基因转录抗原控制病毒的复制，启动晚期基因转录。 （1 1）早期基因）早期基因T T及及t t的表达受的表达受T T抗原的反馈阻遏，表现一抗原的反馈阻
109、遏，表现一种自我调节作用。种自我调节作用。 （2 2）晚期基因表达需要）晚期基因表达需要T T抗原及抗原及SVSV4040DNADNA本身的复制。本身的复制。 一般过程是，感染早期合成一般过程是，感染早期合成T T、t t抗原抗原T-T-方面抑制早方面抑制早期期mRNAmRNA进一步合成；另一方激活多种与进一步合成；另一方激活多种与DNADNA复制有关的酶，复制有关的酶，引发病毒的复制引发病毒的复制进而推动晚期进而推动晚期RNARNA的合成，产生的合成，产生VpVp蛋白蛋白（12h)V-DNA+VP12312h)V-DNA+VP123病毒颗粒。病毒颗粒。石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品
110、课程石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程（二）二）HBVHBV基因组基因组 HBVHBV是乙肝的病原体，它可造成持续性感染，引起急、慢是乙肝的病原体，它可造成持续性感染，引起急、慢性肝炎，部分患者可发生肝硬化，性肝炎，部分患者可发生肝硬化，HBVHBV原发性肝癌发生密切相关，原发性肝癌发生密切相关，我国我国我国我国HBSAgHBSAgHBSAgHBSAg携带者高达携带者高达携带者高达携带者高达10%10%10%10%，因而我国特别重视，因而我国特别重视HBVHBV的研究。的研究。 石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程1 1、HBVHBV基本结构基本结构 （1 1 1 1）电镜下
111、观察）电镜下观察）电镜下观察）电镜下观察 呈园球形，直径约呈园球形，直径约42nm42nm，称，称DaneDane颗粒（以发现者命名）；颗粒（以发现者命名）； 中间含中间含1 1个致密的内核（个致密的内核（core)core)，直径约，直径约27nm27nm； 外为外为1 1层约层约14nm14nm外壳（外壳（capsidcapsid) )。 （2 2）表面有表面有表面有表面有HBsAgHBsAgHBsAgHBsAg（hepatitis B hepatitis B virhsvirhs surface surface antigen)antigen)； 核心有核心有核心有核心有HBcAgHBc
112、AgHBcAgHBcAg和和和和HBeAgHBeAgHBeAgHBeAg； 含含含含DNA DNA DNA DNA polpolpolpol、proreinprorein kinasekinase( ( ( (蛋白激酶）蛋白激酶）蛋白激酶）蛋白激酶）和和reverse transcriptasereverse transcriptasereverse transcriptasereverse transcriptase（逆转录酶），（逆转录酶），（逆转录酶），（逆转录酶），后者与病毒复制特点后者与病毒复制特点有关。有关。石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程2 2、HBVHBV基因组结构
113、基因组结构 （1 1 1 1） ds(ds(ds(ds( )DNA)DNA)DNA)DNA组成的环状结构，开环不封闭。侵入细胞后组成的环状结构，开环不封闭。侵入细胞后组成的环状结构，开环不封闭。侵入细胞后组成的环状结构，开环不封闭。侵入细胞后借助胞内借助胞内借助胞内借助胞内DNADNADNADNA修复机制转变成修复机制转变成修复机制转变成修复机制转变成cccDNAcccDNAcccDNAcccDNA分子分子分子分子（共价闭合环状超螺旋）（共价闭合环状超螺旋）。 （2 2 2 2）基因组双链）基因组双链）基因组双链）基因组双链DNADNADNADNA长短不一长短不一长短不一长短不一，外长内短，长
114、负（链）短正外长内短，长负（链）短正（链），长链（链），长链2/32/3是双链，是双链，1/31/3是单链。两链间隙由是单链。两链间隙由DNApolDNApol填充。填充。 （3 3 3 3）长链（负链）基因重叠是转录）长链（负链）基因重叠是转录）长链（负链）基因重叠是转录）长链（负链）基因重叠是转录mRNAmRNAmRNAmRNA的模板链的模板链的模板链的模板链. .石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程不同毒株均含有不同毒株均含有4 4个开放性阅读框（个开放性阅读框（openreadingopenreading frame, frame, ORF)S.C.P.XORF)S.C.P.X
115、，其中，其中P P区与区与S.C.X.S.C.X.互相重叠互相重叠50%50%以上，故多个以上，故多个ORFORF可读码可读码2 2次以上，编码次以上，编码2 2个以上蛋白质。其中：个以上蛋白质。其中： S S区区 编码主要蛋白为编码主要蛋白为HBsAgHBsAg C C区区 编码编码HBcAgHBcAg等。等。 P P区区 编码编码DNApolDNApol是依赖是依赖RNARNA的的DNApolDNApol（逆转录酶）。（逆转录酶）。 X X区区 蛋白功能不详。蛋白功能不详。石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程3 3、HBV DNAHBV DNA复制复制形成子病毒出芽胞外。形成子病毒
116、出芽胞外。石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程4 4、HBVHBV与肝癌的关系与肝癌的关系 现在普遍认为，现在普遍认为，HBVHBV感染与原发性肝癌关系密切，流行病感染与原发性肝癌关系密切，流行病学及分子病毒学的证据如下：学及分子病毒学的证据如下：（1 1）原发性肝癌（肝细胞性肝癌）原发性肝癌（肝细胞性肝癌）HBSAgHBSAg高达高达85%85%，其他肿瘤，其他肿瘤患者仅为患者仅为15%15%；（2 2）培养肝癌细胞株，不断释放出）培养肝癌细胞株，不断释放出HBsAgHBsAg(+)(+)；（3 3）cDNAcDNA 探针检查到探针检查到HBVHBV已整合到肝癌细胞已整合到肝癌细胞D
117、NADNA中去；中去；（4 4）肝癌病人的癌基因，如）肝癌病人的癌基因，如Ki-rasKi-ras、Ha-Ha-rasras、mycmyc被激活。被激活。石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程（三）脊髓灰质炎病毒基因组（三）脊髓灰质炎病毒基因组（ss(+)RNAss(+)RNA) ) 1 1、基因组结构特点基因组结构特点 （1 1）ss(+)RNAss(+)RNA，MW2.5X106MW2.5X106。 （2 2）5 5端无帽，端无帽，3 3端有端有poly(A)poly(A)尾。尾。 5 5端端2 2个个uuuu总是总是 VPGVPG蛋白，病毒入胞后被水蛋白，病毒入胞后被水解，解，5
118、5端形成翻译增强子结构，结合核糖体开始翻译。端形成翻译增强子结构，结合核糖体开始翻译。 （3 3）基因组基因组7 7个基因编码区无间隔，编码个基因编码区无间隔，编码RNARNA复制酶、复制酶、蛋白酶和衣壳蛋白。蛋白酶和衣壳蛋白。 连接石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程2 2、基因组信息传递的特点、基因组信息传递的特点 （1 1）RNARNA复制的引物不是复制的引物不是RNARNA或或DNADNA，而是，而是VPG-VPG-uuuu (+)RNA (+)RNA （一）（一）RNA RNA 新的（新的（+ +）RNARNA （2 2）新合成（）新合成（+ +）RNA3RNA3种功用（新合
119、成种功用（新合成poly(A)poly(A)尾是直接尾是直接复制出来的）：复制出来的）： 作为作为mNAmNA翻译病毒蛋白质；翻译病毒蛋白质； 作为模板复制（一）作为模板复制（一）RNARNA； 作为子代病毒作为子代病毒RNARNA，与蛋白质包装成病毒颗粒。，与蛋白质包装成病毒颗粒。RNA复制酶 RNA复制酶 石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程( (四四) )逆转录病毒逆转录病毒 1.1.逆转录病毒一般分类逆转录病毒一般分类 逆转录病毒可以说就是逆转录病毒可以说就是逆转录病毒可以说就是逆转录病毒可以说就是RNARNARNARNA肿瘤病毒。肿瘤病毒。肿瘤病毒。肿瘤病毒。 第一个被发现的
120、第一个被发现的RNARNA肿瘤病毒是劳氏肉瘤病毒（肿瘤病毒是劳氏肉瘤病毒（Rous Sarcoma Rous Sarcoma vivusvivus, RSV, 1911), RSV, 1911)。至今为止所发现的。至今为止所发现的retro-vretro-v都能使动物致癌。都能使动物致癌。 （1 1）肉瘤病毒）肉瘤病毒 （2 2）白血病病毒）白血病病毒( (leuremialeuremia virus) virus) （3 3）乳腺瘤病毒）乳腺瘤病毒( (mammazymammazy tumor virus) tumor virus)和淋巴瘤病毒，如鸟类髓和淋巴瘤病毒，如鸟类髓细胞瘤病毒（细胞
121、瘤病毒（avian avian myelocytomamyelocytoma, AMV), AMV) （4 4）人类嗜）人类嗜T T细胞逆转录病毒（细胞逆转录病毒（human T-human T-lymphotropiclymphotropic retro-v, retro-v, HTLV)HTLV)HTLV-IIIHTLV-IIIHTLV-IIIHTLV-III现称人类免疫缺陷综合症病毒现称人类免疫缺陷综合症病毒现称人类免疫缺陷综合症病毒现称人类免疫缺陷综合症病毒（human human immunodeficiency virus, immunodeficiency virus, HIV)
122、HIV)HIV)HIV)或或或或AIDSAIDSAIDSAIDS病毒病毒病毒病毒。石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程2.2.逆转录病毒基结构特征逆转录病毒基结构特征(1)(1)是是是是RNARNARNARNA的复合体的复合体的复合体的复合体 2 2条条(+)RNA(+)RNA单体正向平行单体正向平行, ,携带所有的遗传信息携带所有的遗传信息, ,而且完全相同而且完全相同, , 。 2 2条条tRNAtRNA较小，是宿主较小，是宿主tRNA(RSVtRNA(RSV是是tRNAtRNAtrptrp），），+RNA+RNA对于复制位置是对于复制位置是至关重要。至关重要。(2)5(2)5(2
123、)5(2)5端有端有端有端有m7Gpppm7Gpppm7Gpppm7Gppp帽帽帽帽,3,3,3,3端有端有端有端有PolyPolyPolyPoly（A A A A）尾。）尾。）尾。）尾。石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程(3)(3)(3)(3)编码区（反式功能区）从编码区（反式功能区）从编码区（反式功能区）从编码区（反式功能区）从55553333 非编码区（顺序功能区，调控区非编码区（顺序功能区，调控区非编码区（顺序功能区，调控区非编码区（顺序功能区，调控区)5)5)5)5，3333都有都有都有都有gag(groupantigengag(groupantigen) )编码衣壳蛋编码
124、衣壳蛋 R R区区 逆转录合成逆转录合成cDNAcDNA必须区域必须区域Pov(PolyrmerasePov(Polyrmerase) ) 逆转录酶逆转录酶 PBPB区区 引物结合区引物结合区env(envelopenv(envelop) ) 包膜蛋白包膜蛋白 U U区区 U3U3含启动子，含启动子，U5U5与转录终止加尾有关与转录终止加尾有关*ONC(oncogeneONC(oncogene) ) 癌基因癌基因 (包装信号包装信号),DLS(),DLS(氢链结合位点氢链结合位点) ) 如如RSVRSV是是SRC CSRC C为调控区为调控区* *有的有的retro-Vretro-V有有ONC
125、ONC。石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程3.3.逆转录病毒生活周期逆转录病毒生活周期 （1 1 1 1）吸附）吸附）吸附）吸附 可能所有的动物病毒受体都是表面糖蛋白（可能所有的动物病毒受体都是表面糖蛋白（可能所有的动物病毒受体都是表面糖蛋白（可能所有的动物病毒受体都是表面糖蛋白（MLVMLVMLVMLV的受体是的受体是的受体是的受体是左旋氨基酸转运蛋白，受体与基因治疗）。左旋氨基酸转运蛋白，受体与基因治疗）。左旋氨基酸转运蛋白，受体与基因治疗）。左旋氨基酸转运蛋白，受体与基因治疗）。 （2 2 2 2）入胞）入胞）入胞）入胞 逆转录，转录，翻译。逆转录，转录，翻译。逆转录，转录，翻
126、译。逆转录，转录，翻译。 逆转录逆转录逆转录逆转录前病毒基因组（前病毒基因组（前病毒基因组（前病毒基因组（cDNAcDNAcDNAcDNA) ) ) )的形成的形成的形成的形成 RNA+RNA+逆转录酶逆转录酶宿主胞浆宿主胞浆逆转录逆转录（RNARNA为模板，为模板，+RNA+RNA为引物）为引物）cDNAcDNA（见第四章）（见第四章）进入核进入核随机整合宿主染色体随机整合宿主染色体形成前病毒。形成前病毒。( (phagphag仅注入核酸）仅注入核酸） cDNAcDNA形成新的重复形成新的重复(U3-R-U5)(U3-R-U5)称称LTR(longLTR(long terminal repe
127、at terminal repeat 长末长末端重复顺序）。端重复顺序）。cDNAcDNA含有含有RNARNA全部信息且较全部信息且较RNARNA长。长。 石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程 逆转录酶除了逆转活性外，还至少还有逆转录酶除了逆转活性外，还至少还有3 3种活性：即种活性：即RNaseHRNaseH活性，内切核酸酶活性（特异地切断基因组活性，内切核酸酶活性（特异地切断基因组33端端RNA,RNA,作为作为“+”+”链链DNADNA的引物）和以的引物）和以“-”-”链链DNADNA为模板合为模板合成成“+”+”链链DNADNA的活性。的活性。石河子大学研究生生物化学与分子生物
128、学精品课程石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程转录转录转录转录病毒基因组的形成病毒基因组的形成病毒基因组的形成病毒基因组的形成 U3U3区启动子启动前病毒基因组转录出从区启动子启动前病毒基因组转录出从5 5区至区至3 3R R区的区的RNARNA。翻译翻译翻译翻译gaggaggaggag、envenvenvenv、polpolpolpolgag gag 全长全长RNARNA能直接作为能直接作为gaggag基因基因mRNAmRNA，进行翻译。但有，进行翻译。但有90%90%的的mRNAmRNA只译出只译出gaggag多蛋白质，经肽链加工裂解为衣壳蛋白。多蛋白质，经肽链加工裂解为衣壳蛋白。
129、polpol RNA RNA序列有干扰序列有干扰gaggag终止码的序列，使约终止码的序列，使约10%mRNA10%mRNA在翻译过程中，直至在翻译过程中，直至polpol的终止码，经翻译后加工裂解，形成衣壳蛋白，逆转录酶和整合酶的终止码，经翻译后加工裂解，形成衣壳蛋白，逆转录酶和整合酶( (integraseintegrase) )。envenv 一部分全长一部分全长mRNAmRNA经过转录后的剪接，使经过转录后的剪接，使envenv编码区与病毒编码区与病毒RNA5RNA5端帽子连端帽子连接在一起接在一起envenv mRNA mRNA 包膜糖蛋白。包膜糖蛋白。石河子大学研究生生物化学与分子
130、生物学精品课程（3 3）病毒颗粒成熟）病毒颗粒成熟包装包装 （基因治疗）（基因治疗） RNA5RNA5端端PBPB- -区与宿主区与宿主tRNAtRNA以氢链相连形成复合体以氢链相连形成复合体包装包装病毒颗粒。病毒颗粒。（4 4）释放子病毒）释放子病毒感染其它细胞。感染其它细胞。石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程4.4.4.4.逆转录病毒引起白血病的逆转录病毒引起白血病的逆转录病毒引起白血病的逆转录病毒引起白血病的3 3 3 3种机理种机理种机理种机理.(.(.(.(以此说明以此说明RNARNA肿瘤病毒的致癌作用与基肿瘤病毒的致癌作用与基因组类型因组类型.).) (1)1)急性逆转录
131、病毒急性逆转录病毒 (2)(2)慢性逆转录病毒慢性逆转录病毒 (3)HTlV(3)HTlV(人类嗜人类嗜T T细胞逆转录病毒细胞逆转录病毒) )含含onconc* * 不含不含onconc 含含tattat的的HTLVHTLV可在数周内使培养可在数周内使培养 不能转化不能转化, ,但但V V感染感染 含使培养细胞转化含使培养细胞转化, ,机理和机理和1 1、2 2不同。不同。细胞发生转化细胞发生转化. . 整体动物潜伏数月致癌整体动物潜伏数月致癌. . onconc插到宿主插到宿主DNADNA中中 前前V V整合到整合到proto-proto-onconc 反式调控作用，反式调控作用，tott
132、ot插入插入去产生致癌去产生致癌mRNAmRNA癌基癌基 前前, ,病毒病毒LTRLTR启动子增强启动子增强 转录转录mRNAtatmRNAtat蛋白作用于蛋白作用于因产物转化细胞致癌因产物转化细胞致癌. .子启动增强子启动增强c-oncc-onc表达表达, TGF-1, TGF-1等等使细胞增殖永生使细胞增殖永生 改变细胞生长特性改变细胞生长特性. . 化。化。石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程abc石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程（五）人类免疫缺陷病毒基因组（五）人类免疫缺陷病毒基因组（HIVHIV） 获得性免疫缺陷综合征获得性免疫缺陷综合征（AIDSAIDSAIDS
133、AIDS）1981198119811981年在美国首先发现年在美国首先发现年在美国首先发现年在美国首先发现，其，其病原是一种破坏人免疫系统的病原是一种破坏人免疫系统的retro-V.retro-V.retro-V.retro-V.1986198619861986年命名为年命名为年命名为年命名为HIVHIVHIVHIV。 HIVHIV特异性侵犯并损耗特异性侵犯并损耗T T细胞造成机体免疫缺陷，最后并发各细胞造成机体免疫缺陷，最后并发各种严重感染和恶性肿瘤，成为艾滋病。因该病无特效治疗，病死种严重感染和恶性肿瘤，成为艾滋病。因该病无特效治疗，病死率几乎为率几乎为100%100%。1.HIV1.HI
134、V感染的流行病学（节选）感染的流行病学（节选）（1 1）我国流行特征：）我国流行特征： 发现较早发现较早, ,流行仍属低下，但呈明显上升趋势。流行仍属低下，但呈明显上升趋势。 分布地区广，表现形式多。分布地区广，表现形式多。 年龄范围广，以青壮年为主，男女比为年龄范围广，以青壮年为主，男女比为11.5/111.5/1。 感染途径多，但通过性传播日显重要。感染途径多，但通过性传播日显重要。 感染者的发现比重明显从外籍人员转向国内居民。感染者的发现比重明显从外籍人员转向国内居民。石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程（2 2 2 2）HIVHIVHIVHIV感染的危险因素增加感染的危险因素增
135、加感染的危险因素增加感染的危险因素增加性传播疾病发生率有增无减性传播疾病发生率有增无减. .流行人口增加流行人口增加, ,估计全国流动人口达估计全国流动人口达1200012000万万, ,年龄年龄20-29,20-29,正处于性正处于性活跃期。活跃期。性观念性观念, ,性行为改变性行为改变. .吸毒、贩毒剧增，吸毒者往往有性乱，女性则卖淫。吸毒、贩毒剧增，吸毒者往往有性乱，女性则卖淫。医源性传播控制工作及宣传防治工作薄弱。医源性传播控制工作及宣传防治工作薄弱。 专家认为中国大陆专家认为中国大陆HIVHIV疫情持续上升，如超过一定数量，将出疫情持续上升，如超过一定数量，将出现暴发流行。现暴发流行
136、。HIVHIV为分为为分为HIV-1HIV-1和和HIV-2HIV-2两个型。两个型。HIV-1HIV-1是感染的主要毒株，一旦感染，终身带毒，进展快，预后差。是感染的主要毒株，一旦感染，终身带毒，进展快，预后差。HIV-2HIV-2感染的潜伏期长，致病性低。感染的潜伏期长，致病性低。中国存在中国存在HIV-1AHIV-1A、B B、BB、C C、E E五个亚型。五个亚型。石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程2.HIV2.HIV的生物学特性（见分子病毒学）的生物学特性（见分子病毒学）3.HIV3.HIV基因组结构和功能基因组结构和功能（1 1 1 1）HIVHIVHIVHIV基因组为基
137、因组为基因组为基因组为SSSSSSSS（+ + + +）RNARNARNARNA，HIV-1 9.3kbHIV-1 9.3kb，HIV-2 9.7kbHIV-2 9.7kb，55端有帽，端有帽，33端端poly(Apoly(A）尾含）尾含3 3个结构基因，至少个结构基因，至少6 6个调节基因。个调节基因。（2 2 2 2）LTRLTRLTRLTR与结构基因与结构基因与结构基因与结构基因。LTR LTR 含启动子、增强子、负调节元件及哺乳动物组胺转录因子结合位含启动子、增强子、负调节元件及哺乳动物组胺转录因子结合位点等。点等。gag gag 编码病毒核心结构蛋白编码病毒核心结构蛋白polpol
138、编码逆转录酶、整合酶、蛋白酶。编码逆转录酶、整合酶、蛋白酶。envenv 编码包膜蛋白编码包膜蛋白石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程（3 3 3 3）HIVHIVHIVHIV调节基因调节基因调节基因调节基因 tat tat 反式激活转录基因反式激活转录基因 rev rev 病毒蛋白表达调节因子病毒蛋白表达调节因子 vifvif 病毒侵染性因子病毒侵染性因子 nefnef 负调节子负调节子 vprvpr 病毒蛋白病毒蛋白R R vpuvpu病毒蛋白病毒蛋白U U vpxvpx病毒蛋白病毒蛋白X X 仅存于仅存于HIV-2HIV-2中中. .石
139、河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程石河子大学研究生生物化学与分子生物学精品课程原核基因组、真核基因组、病毒基因组比较（供参考）原核基因组、真核基因组、病毒基因组比较（供参考） 原核基因组原核基因组 真核基因组真核基因组 病毒基因组病毒基因组1.生物学特征生物学特征 类核、无核膜转录、翻译类核、无核膜转录、翻译 有核膜有核膜,录在核录在核,译在浆译在浆 DNA或或RNA不共存不共存1个个V颗粒颗粒(一一 同一个同一个compt进行进行 般利用宿主机制转录、翻译般利用宿主机制转录、翻译)2.染色体数目染色体数目 单倍体单倍体 配子为单倍体、体细胞双倍体配子为单倍体、体细胞双倍体 单倍体、逆
140、转录病毒除外单倍体、逆转录病毒除外3.核酸分子结构核酸分子结构 双链环状双链环状DNA分子分子 双链线型双链线型 以以ssDNA，dsRNA突出突出4.基因组大小基因组大小 5000多个基因（多个基因（E.coli） 510万（万（2.8万）万） 3几百个几百个5.核酸类型核酸类型 DNA DNA DNA或或RNA6.核酸数目核酸数目 中（中（ ） 多（多（ ） 少（少（ ）7.结构基因连续性结构基因连续性 无内含子，连续基因无内含子，连续基因 有内含子、断裂基因有内含子、断裂基因 真核病毒不连续、原核连续真核病毒不连续、原核连续8.重叠基因重叠基因 无无 无无有有9.操纵子结构操纵子结构 有，多顺反子有，多顺反子 无操纵子结构、单顺反子无操纵子结构、单顺反子 无操纵子结构无操纵子结构10.重复顺序重复顺序 大量重复顺序大量重复顺序 有、少有、少 有、少有、少11.编码区编码区/非编码区非编码区 50%，50% 5%、95% 95%、5%12.基因家簇基因家簇 （ ） （ ）13.假基因假基因 （ ） （ ）14.可移动基因可移动基因 （ ）15.端粒端粒 （ ）16.复制方式复制方式 半保留半保留 半保留半保留 多样多样
