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1、一、基因组与基因组学,Genome and Genomics,1. 基因组的概念,一种生物或一种遗传系统的所有基因 （遗传物质）的组合 染色体组（chromosome set） 基因组（genome）,2. 基因组的种类与结构特点,（1）种类 类核基因组（nucleoid genome） 即原核基因组（prokaryotic genome） 核基因组（nuclear genome） 即真核基因组（eukaryotic genome） 细胞器基因组（organelle genome） 线粒体基因组（mitochondrial genome） 叶绿体基因组（chloroplast genome）,
2、2. 基因组的种类与结构特点,其他 病毒基因组（virus genome） 质粒DNA（plasmid DNA），又称染色体 外DNA（extrachromosomal DNA）,2. 基因组的种类与结构特点,（2）大小 基因组大小（genome size）一般以单倍体基因组的核酸量来衡量，单位有pg（10-12 g）、Dalton（道尔顿）、bp 或 kb 、Mb等 1 pg = 6.02 x 1011 Daltons = 9.8 x 108 bp,生物的复杂程度与基因组大小的关系,生物的基因组大小及其变化,原核生物的genome size一般都比较小，且变化范围也不大（最大/最小约为20）
3、。细菌基因组一般可含500 8000个基因。由于原核生物基因组中的非基因DNA（non-genic DNA）的含量较少，因此它们的基因组大小与其所含的基因数目是相对应的 真核生物的genome size一般要比原核生物的大很多，且变化范围也很大（最大/最小可达8万）,真核生物C值佯谬（C-value paradox）,基因组中基因数目与基因组大小无关 Eukaryotes Genome size: 80,000-fold Gene content: 40 50-fold “C” stands for “constant” or “characteristics”,2. 基因组的种类与结构特点,
4、（3）类核基因组和核基因组的结构特点 类核基因组 环状，较小；通常由单拷贝或低拷贝（low-copy）的DNA序列组成；基因排列紧密，较少非编码序列 “streamlined” 核基因组 多线状；大小一般要比类核基因组大好几个数量级，且变化范围很大；有大量的非编码序列（重复序列、内含子等）,2. 基因组的种类与结构特点,（4）非编码序列（non-coding sequences） 非编码的重复序列（核基因组） 局部分布的重复序列（localized repeated sequences） 串联式（tandem）的高度重复序列（highly repeated sequences）：重复单位的长度
5、从几bp到几百bp，可重复几十万次或更多，常见于着丝粒、端粒和异染色质区域,2. 基因组的种类与结构特点,（4）非编码序列（non-coding sequences） 非编码的重复序列（核基因组） 散布的重复序列（dispersed repeated sequences） 短的散布式重复序列（short interspersed elements, SINEs）：500 bp以下，可重复105次或更多，很多SINEs都是反转录转座子（retroposon） 长的散布式重复序列（long interspersed elements, LINEs）：5 kb以上，可重复104次或更多，很多LINE
6、s也是与反转录转座子相关的序列,2. 基因组的种类与结构特点,（4）非编码序列（non-coding sequences） 内含子（intron） I 类（group I intron） II 类（group II intron） III 类（group III intron） 核mRNA内含子（nuclear mRNA intron），即剪接体内含子（spliceosomal intron） 核tRNA内含子（nuclear tRNA intron） 古细菌内含子（archaebacterial intron）,各类内含子在不同生物中的分布,2. 基因组的种类与结构特点,（5）细胞器基因组
7、线粒体基因组 在不同类型的生物（多细胞动物、高等植物、原生动物、藻类、真菌）中变化很大 多细胞动物：细小、致密，没有或很少非编码序列 高等植物：复杂、不均一，比动物的大得多 原生动物、藻类、真菌：或偏向于动物型，或偏向于植物型，但又有其各自的独特之处,2. 基因组的种类与结构特点,（5）细胞器基因组 线粒体基因组 在不同类型的生物（多细胞动物、高等植物、原生动物、藻类、真菌）中变化很大 多细胞动物：细小、致密，没有或很少非编码序列 高等植物：复杂、不均一，比动物的大得多 原生动物、藻类、真菌：或偏向于动物型，或偏向于植物型，但又有其各自的独特之处,2. 基因组的种类与结构特点,（5）细胞器基因组 叶绿体基因组 比较均一，85 292 kb（大部分都在120 160 kb之内）； 特例：伞藻属（Acetabularia），2000 kb,IR: Inverted Repeat SSC: Small Single Copy region LSC: Large Single Copy region,2. 基因组的种类与结构特点,（5）细胞器基因组 叶绿体基因组 比较均一，85 292 kb（大部分都在120 160 kb之内）； 特例：伞藻属（Acetabularia），2000 kb,Acetabularia,