基因組檢視原始碼討論檢視歷史
基因組在分子生物學和遺傳學領域，基因組是指生物體所有遺傳物質的總和。這些遺傳物質包括DNA或RNA（病毒RNA）。
基因組包括編碼DNA和非編碼DNA、線粒體DNA和葉綠體DNA。
研究基因組的科學稱為基因組學。
中文名:基因組
外文名:Genome
組 成:DNA 和RNA（病毒
類 型:生物遺傳
簡介
在分子生物學和遺傳學領域，基因組指生物體所有遺傳物質的總和。這些遺傳物質包括DNA或RNA（病毒RNA）。
基因組DNA包括編碼DNA和非編碼DNA、線粒體DNA和葉綠體DNA。
基因組這個術語由德國漢堡大學植物學教授Hans Winkler於1920年創建。
研究基因組的科學稱為基因組學。
分類
病毒基因組
病毒基因組可以由RNA或DNA組成。 RNA病毒的基因組包含單鏈或雙鏈RNA，也包含一種或多種單獨的RNA分子。 DNA病毒基因組可以是單鏈或雙鏈DNA。大多數DNA病毒基因組由單個線性DNA分子組成，但有些由DNA病毒基因組由環狀DNA分子組成 [1] 。
原核基因組
原核生物和真核生物基因組由DNA組成。古細菌有一個環狀染色體組成的DNA基因組 ；[2] 。大多數細菌也有一個環狀染色體，然而，一些細菌物種含有線性染色體 [3] 或多個染色體。大多數原核生物基因組中不含有重複DNA ；[4] 。一些共生細菌基因組種含有高比例的假基因，例如Serratia symbiotica基因組種只有約40%的DNA編碼蛋白質 [5] 。 一些細菌基因組還含有輔助遺傳物質，它們在質粒中存在。為此，基因組這個詞不應該用作染色體的同義詞。
真核基因組
真核基因組由一條或多條線性DNA染色體組成。組成真核生物基因組的染色體的數量差異很大，傑克跳線螞蟻和無性線蟲的基因組每個只有一對染色體 ；[6] ，而蕨類物種有720對染色體 。人類細胞具有22對常染色體和1對性染色體。
除了細胞核中的染色體外，真核生物的細胞器如葉綠體和線粒體都有自己的DNA和染色體，因此，也有「線粒體基因組」和「質體基因組」的說法。與它們來源的細菌一樣，線粒體和葉綠體都含有環狀染色體。[7]
與原核生物不同，真核生物具有蛋白質編碼基因的外顯子 -內含子組織和一定數量的重複DNA。哺乳動物和植物基因組的大多數由重複DNA組成 。
編碼序列
攜帶合成蛋白質遺傳信息的DNA序列是編碼序列。不同物種中編碼序列占基因組的比例差異很大。較大的基因組不一定含有更多的基因，並且複雜真核生物中非重複DNA的比例隨着基因組大小的增加而減少 。簡單的真核生物如秀麗隱杆線蟲和果蠅中，編碼DNA比例高於重複DNA ，而更複雜真核生物基因組則往往主要由重複DNA組成。一些植物和兩棲動物基因組中重複DNA的比例超過80% 。同樣，人類基因組中只有2%編碼DNA。
非編碼序列
非編碼序列包括內含子，非編碼RNA的序列，調控DNA和重複DNA。人類基因組的98%屬於非編碼序列。基因組的重複DNA有串聯重複序列和分散重複序列 ；[8] 。
轉座子
轉座子（TEs）是具有特定結構的DNA序列，它們可以在基因組中跳動，位置不固定 [[9] 。I類TE通過複製和粘貼機制跳動位置，II類TE從基因組中切除並插入新位置。
TE的運動是真核生物基因組進化的驅動力，因為它們的插入可以破壞基因功能，TE之間的同源重組可以導致基因的複製，TE還可以將外顯子和調節序列改組到新的位置 ；[10] 。
反轉錄轉座子
反轉錄轉座子可以轉錄成RNA，然後在另一個位點被複製到基因組中 ；[11] 。反轉錄轉座子可分為長末端重複序列（LTR）和非長終端重複序列（非LTR）兩大類反轉錄轉座子 。
基因組大小
基因組大小是一個拷貝的單倍體基因組中DNA鹼基對的總數。
基因組大小與原核生物和低等真核生物的形態複雜性呈正相關 。然而，在軟體動物和上述所有其它高等真核生物之後，這種相關性已不再存在 ，主要是因為重複DNA的緣故。
基因組改變
生物體所有細胞都源自同一個單細胞，因此它們應該具有相同的基因組。但是，在某些情況下，細胞間會出現差異。細胞分裂期間的DNA複製和環境誘變劑的作用都可導致體細胞發生突變。在某些情況下，這種突變會導致癌症，因為它們會導致細胞更快地分裂並侵入周圍組織。 在減數分裂期間，二倍體細胞分裂兩次以產生單倍體生殖細胞。在此過程中，重組導致遺傳物質從同源染色體重新洗牌，因此每個配子具有獨特的基因組。
基因組進化
基因組不僅僅是生物體基因的總和，基因組還含有其它可以考慮特定基因及其產物的特徵。
複製在基因組的塑造過程中起了重要作用。複製的範圍包括短串聯重複序列的延伸、基因簇的複製、整個染色體甚至整個基因組的複製。這種複製可能是創造遺傳新性狀的基礎。
視頻
人類基因組的奧秘
參考文獻
- ↑ | The University of Texas Medical Branch at Galve
- ↑ [Samson, R.Y., Bell, S.D ．Archaeal chromosome biology：Journal of Molecular Microbiology and Biotechnology ，2014：24 (5–6), 420–427. doi:10.1159/000368854]
- ↑ [Chaconas, G., Chen, C.W．Replication of Linear Bacterial Chromosomes: No Longer Going Around in Circles：The Bacterial Chromosome，2005：525–540]
- ↑ [Koonin, E.V., Wolf, Y.I．Constraints and plasticity in genome and molecular-phenome evolution：Nature Reviews Genetics，2010：11 (7), 487–98. doi:10.1038/nrg2810]
- ↑ [Land, M., Hauser, L., Jun, S.R., Nookaew, I., Leuze, M.R., Ahn, T.H., Karpinets, T., Lund, O., Kora, G., Wassenaar, T., Poudel, S., Ussery, D.W．Insights from 20 years of bacterial genome sequencing ：Functional & Integrative Genomics，2015：15 (2)，141–161. doi:10.1007/s10142-015-0433-4.]
- ↑ [Khandelwal, S．Chromosome evolution in the genus Ophioglossum L：Botanical Journal of the Linnean Society，1990：102 (3), 205–217. doi:10.1111/j.1095-8339.1990.tb01876.x]
- ↑ [Lewin．Genes VIII (8th ed.)．Upper Saddle River, NJ：Pearson/Prentice Hall，2004：ISBN 978-0-13-143981-8]
- ↑ [Stojanovic, N (ed.) ．Computational genomics : current methods．Wymondham：Horizon Bioscience ，2007：ISBN 978-1-904933-30-4]
- ↑ [Padeken, J., Zeller, P., Gasserm S,M．Repeat DNA in genome organization and stability：Current Opinion in Genetics & Development，2015：31, 12–19. doi:10.1016/j.gde.2015.03.009]
- ↑ [Kazazian, H.H ．Mobile elements: drivers of genome evolution：Science，2004：303 (5664), 1626–1632. doi:10.1126/science.1089670]
- ↑ [Deininger, P.L., Moran, J.V., Batzer, M.A., Kazazian, H.H．Mobile elements and mammalian genome evolution：Current Opinion in Genetics & Development，2003：13 (6), 651–658. doi:10.1016/j.gde.2003.10.013]