第一章 基因組概論

第一章基因組概論臨床生物化學(xué)教研室第一節(jié)基因組的功能單位——基因早期的基因概念Morgan等把遺傳性狀與特定的染色體區(qū)段聯(lián)系起來，并提出“一個基因，一個酶”和“一個基因，一條多肽鏈”的概念。分子生物學(xué)的基因概念基因是一段攜帶功能產(chǎn)物（多肽，蛋白質(zhì)，tRNA和rRNA和某些小分子RNA）信息的DNA片段，是控制某種性狀的遺傳單位。一、基因(gene)的概念:基因的特點和鑒別方法

編碼tRNA和rRNA和某些小分子RNA的基因:

我們較易通過核酸序列加以判斷。

蛋白質(zhì)編碼基因:目前可根據(jù)其特點使用五項標準來鑒別但這些標準使用起來卻并不得心應(yīng)手。

1.開放閱讀框（openreadingframe,ORF）*始于起始密碼子并終于終止密碼子的一串密碼子。*從mRNA中找出大的ORF來確定編碼蛋白質(zhì)的基因;*適合于從DNA序列中鑒別原核生物基因和含少量內(nèi)含子的真核基因。*但對于一些短少的基因及一些內(nèi)含子豐富的基因則很難鑒別?；蚧蚪MDNA啟動子等5’非編碼區(qū)3’非編碼區(qū)ATG編碼區(qū)TAAORF2.序列特征——密碼子偏愛和剪接點*密碼子偏愛（codonbias）

指在不同物種的基因中經(jīng)常為某種氨基酸編碼的只是其中的一個密碼子。當鑒別到一個ORF時，密碼子偏愛常常用來確定這個ORF是否是一個基因。*基因的剪接位點（splicesites）

一般有特定的序列特征，計算機程序利用這種序列特征可預(yù)測將近50%的外顯子及20%的完整基因。

3.序列保守性*一個功能在不同物種內(nèi)是保守的基因，大都表現(xiàn)出外顯子的保守性和內(nèi)含子的多變性。*最好是對適當進化距離的物種間序列進行比較。*但保守性序列也可能是非轉(zhuǎn)錄的調(diào)控單元。

*尋找基因的表達產(chǎn)物——RNA或蛋白質(zhì)，是鑒定一個基因的有效方法。*但有些OFR似乎并不轉(zhuǎn)錄，因為檢測不到它們的RNA或蛋白質(zhì)產(chǎn)物。4.轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物除以上鑒定基因的五項標準之外，在實施過程中還有些麻煩的問題，如重疊基因、變通性斷裂基因、假基因等。使基因失活也是確認基因功能的一個方法。但許多編碼序列的失活并不導(dǎo)致一個明顯的表型，因而很難找到鑒定的標準。5.基因失活第二節(jié)基因組基因組（genome）是指一個細胞或生物體的一套完整的單倍體遺傳物質(zhì)。

對二倍體高等生物來說，維持配子正常功能最低數(shù)目的一套染色體遺傳物質(zhì)，構(gòu)成一套基因組。原核生物和真核生物基因組又分染色體基因組與染色體外基因組，后者如原核生物的質(zhì)粒DNA，真核生物的線粒體DNA及葉綠體DNA。人類基因組24個染色體（22+X+Y）約3.0×109bp1.基因組大小與C值佯謬基因組大小在不同生物之間差異很大；如HBV僅3200bp，而某些顯花植物和兩棲類動物可達1011bp。基因組大小用C值（Cvalue）表示；C值大小基本上反映生物進化程度的差異；但這種相關(guān)性并不很精確；這種生物體的進化程度與基因組大小之間不完全成比例的現(xiàn)象稱為C值矛盾（Cvalueparadox）；C值矛盾主要是由于各種生物基因組的結(jié)構(gòu)特征的差異造成的，低等和高等生物差別明顯。GenomicContentsforComparison

支原體 105-6bp(-)細菌 5x106bp(+)細菌 2x106~8x106bp真菌 2x107~5x107bp藻類 5x107~8x107bp霉菌 6x107~9x107bp,蠕蟲 7x107~2x108bp,軟體動物 6x108~7x109bp,昆蟲類 1.5x108~6x109bp,軟骨魚類 3x109~8x109bp,硬骨魚類 6x108~9x109bp,兩棲類 8x108~9x1011bp,爬行類 2x109~5x109bp,鳥類 2x109~9x109bp,哺乳類 3x109~5x109bp,顯花植物 8x108~2x1012bp2.基因總數(shù)與N值佯謬基因總數(shù)（N表示）人類為3萬多個，僅比大腸桿菌大7倍，比低等動物秀麗線蟲大1.6倍，水稻高達5萬。果蠅在進化上比秀麗線蟲高等，基因總數(shù)只有后者的0.6倍?；蚪M中基因數(shù)目與生物進化程度或復(fù)雜程度的不對稱性，稱為N值矛盾（Nvalueparadox