基因组(生物体所有遗传物质的总和)
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更新时间:2023-05-19
基因组
生物体所有遗传物质的总和
在分子生物学和遗传学领域,基因组是指生物体所有遗传物质的总和。这些遗传物质包括DNA或RNA(病毒RNA)。
简介
在生物学中,一个生物体的基因组是指包含在该生物的DNA(部分病毒是RNA)中的全部遗传信息,又称基因体(genome)。基因组包括基因和非编码DNA。1920年,德国汉堡大学植物学教授汉斯·温克勒(HansWinkler)首次使用基因组这一名词。
更精确地讲,一个生物体的基因组是指一套染色体中的完整的DNA序列。例如,生物个体体细胞中的二倍体由两套染色体组成,其中一套DNA序列就是一个基因组。基因组一词可以特指整套核DNA(例如,核基因组),也可以用于包含自己DNA序列的细胞器基因组,如线粒体基因组或叶绿体基因组。当人们说一个有性生殖物种的基因组正在测序时,通常是指测定一套常染色体和两种性染色体的序列,这样来代表可能的两种性别。即使在只有一种性别的物种中,“一套基因组序列”可能也综合了来自不同个体的染色体。通常使用中,“遗传组成”一词有时在交流中即指某特定个体或物种的基因组。对相关物种全部基因组性质的研究通常被称为基因组学,该学科与遗传学不同,后者一般研究单个或一组基因的性质。
种类
真核
真核基因组由一条或多条线性DNA染色体组成。组成真核生物基因组的染色体的数量差异很大,杰克跳线蚂蚁和无性线虫的基因组每个只有一对染色体,而蕨类物种有720对染色体。人类细胞具有22对常染色体和1对性染色体。
携带合成蛋白质遗传信息的DNA序列是编码序列。不同物种中编码序列占基因组的比例差异很大。较大的基因组不一定含有更多的基因,并且复杂真核生物中非重复DNA的比例随着基因组大小的增加而减少。简单的真核生物如秀丽隐杆线虫和果蝇中,编码DNA比例高于重复DNA,而更复杂真核生物基因组则往往主要由重复DNA组成。一些植物和两栖动物基因组中重复DNA的比例超过80%。同样,人类基因组中只有2%编码DNA。
非编码序列
非编码序列包括内含子,非编码RNA的序列,调控DNA和重复DNA。人类基因组的98%属于非编码序列。基因组的重复DNA有串联重复序列和分散重复序列。
转座子(TEs)是具有特定结构的DNA序列,它们可以在基因组中跳动,位置不固定。I类TE通过复制和粘贴机制跳动位置,II类TE从基因组中切除并插入新位置。
进化
基因组不仅仅是生物体基因的总和,基因组还含有其它可以考虑特定基因及其产物的特征。
遗传变异
最小基因组
基因组计划
大小的比较
特点
真核生物、原核生物和病毒的基因组有不同的特点。
研究
2015年3月,中科院昆明动物所和深圳华大基因国家基因库的研究人员成功破译了高山倭蛙基因组,这是迄今为止破译的全世界首个现代蛙类基因组,也是目前破译的全世界第二个两栖动物的基因组。此次研究为两栖动物进化研究提供了新线索,相关研究成果在美国科学院院刊(PNAS)杂志在线发表。