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基因組
生物體所有遺傳物質(zhì)的總和
在分子生物學(xué)和遺傳學(xué)領(lǐng)域，基因組是指生物體所有遺傳物質(zhì)的總和。這些遺傳物質(zhì)包括DNA或RNA（病毒RNA）。
簡介
在生物學(xué)中，一個生物體的基因組是指包含在該生物的DNA（部分病毒是RNA）中的全部遺傳信息，又稱基因體（genome）?；蚪M包括基因和非編碼DNA。1920年，德國漢堡大學(xué)植物學(xué)教授漢斯·溫克勒（HansWinkler）首次使用基因組這一名詞。
更精確地講，一個生物體的基因組是指一套染色體中的完整的DNA序列。例如，生物個體體細(xì)胞中的二倍體由兩套染色體組成，其中一套DNA序列就是一個基因組?；蚪M一詞可以特指整套核DNA（例如，核基因組），也可以用于包含自己DNA序列的細(xì)胞器基因組，如線粒體基因組或葉綠體基因組。當(dāng)人們說一個有性生殖物種的基因組正在測序時(shí)，通常是指測定一套常染色體和兩種性染色體的序列，這樣來代表可能的兩種性別。即使在只有一種性別的物種中，“一套基因組序列”可能也綜合了來自不同個體的染色體。通常使用中，“遺傳組成”一詞有時(shí)在交流中即指某特定個體或物種的基因組。對相關(guān)物種全部基因組性質(zhì)的研究通常被稱為基因組學(xué)，該學(xué)科與遺傳學(xué)不同，后者一般研究單個或一組基因的性質(zhì)。
種類
原核
原核生物和真核生物基因組由DNA組成。古細(xì)菌有一個環(huán)狀染色體組成的DNA基因組。大多數(shù)細(xì)菌也有一個環(huán)狀染色體，然而，一些細(xì)菌物種含有線性染色體或多個染色體。大多數(shù)原核生物基因組中不含有重復(fù)DNA。一些共生細(xì)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(zhì)。一些細(xì)菌基因組還含有輔助遺傳物質(zhì)，它們在質(zhì)粒中存在。為此，基因組這個詞不應(yīng)該用作染色體的同義詞。
真核
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(shù)量差異很大，杰克跳線螞蟻和無性線蟲的基因組每個只有一對染色體，而蕨類物種有720對染色體。人類細(xì)胞具有22對常染色體和1對性染色體。
除了細(xì)胞核中的染色體外，真核生物的細(xì)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(zhì)體基因組”的說法。與它們來源的細(xì)菌一樣，線粒體和葉綠體都含有環(huán)狀染色體。
攜帶合成蛋白質(zhì)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，并且復(fù)雜真核生物中非重復(fù)DNA的比例隨著基因組大小的增加而減少。簡單的真核生物如秀麗隱桿線蟲和果蠅中，編碼DNA比例高于重復(fù)DNA，而更復(fù)雜真核生物基因組則往往主要由重復(fù)DNA組成。一些植物和兩棲動物基因組中重復(fù)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(nèi)含子，非編碼RNA的序列，調(diào)控DNA和重復(fù)DNA。人類基因組的98%屬于非編碼序列?；蚪M的重復(fù)DNA有串聯(lián)重復(fù)序列和分散重復(fù)序列。
轉(zhuǎn)座子（TEs）是具有特定結(jié)構(gòu)的DNA序列，它們可以在基因組中跳動，位置不固定。I類TE通過復(fù)制和粘貼機(jī)制跳動位置，II類TE從基因組中切除并插入新位置。
TE的運(yùn)動是真核生物基因組進(jìn)化的驅(qū)動力，因?yàn)樗鼈兊牟迦肟梢云茐幕蚬δ?，TE之間的同源重組可以導(dǎo)致基因的復(fù)制，TE還可以將外顯子和調(diào)節(jié)序列改組到新的位置。
反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子可以轉(zhuǎn)錄成RNA，然后在另一個位點(diǎn)被復(fù)制到基因組中。反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子可分為長末端重復(fù)序列（LTR）和非長終端重復(fù)序列（非LTR）兩大類反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子。
進(jìn)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(chǎn)物的特征。
復(fù)制在基因組的塑造過程中起了重要作用。復(fù)制的范圍包括短串聯(lián)重復(fù)序列的延伸、基因簇的復(fù)制、整個染色體甚至整個基因組的復(fù)制。這種復(fù)制可能是創(chuàng)造遺傳新性狀的基礎(chǔ)。
遺傳變異
基因組
盡管這個概念看上去與直覺相抵觸，其實(shí)這與說沒有任何一個特定的形狀是印度豹的形狀是相同的概念。印度豹形狀各異，它們的基因組序列也并不相同。然而各動物個體和它們的序列都有共性，因此可以從單一實(shí)例中來了解印度豹和“豹性”。
最小基因組
基因組計(jì)劃
人類基因組計(jì)劃旨在對人類基因組繪制物理圖譜并測序。其他基因組計(jì)劃包括小鼠，水稻，擬南芥，河豚和細(xì)菌（如大腸桿菌）等。通過各種基因組計(jì)劃，許多基因組已被測序。測序費(fèi)用一直在降低，可能最終測序單個基因組只需要幾千美元。
大小的比較
特點(diǎn)
真核生物、原核生物和病毒的基因組有不同的特點(diǎn)。
真核生物
1.基因組較大。真核生物的基因組由多條線形的染色體構(gòu)成，每條染色體有一個線形的DNA分子，每個DNA分子有多個復(fù)制起點(diǎn)；
6.功能相關(guān)基因構(gòu)成各種基因家族。
原核生物
1.基因組較小，通常只有一個環(huán)形或線形的DNA分子；
4.存在可移動的DNA序列；
5.基因密度非常高，基因組中編碼區(qū)大于非編碼區(qū)；
7.重復(fù)序列很少，重復(fù)片段為轉(zhuǎn)座子；
9.基因組的大部分序列是用來編碼蛋白質(zhì)的，基因之間的間隔序列很短；
10.功能相關(guān)的序列常串連在一起，由共同的調(diào)控元件調(diào)控，并轉(zhuǎn)錄成同一mRNA分子，可指導(dǎo)多種蛋白質(zhì)的合成，這種結(jié)構(gòu)稱操縱子。
研究
2015年3月，中科院昆明動物所和深圳華大基因國家基因庫的研究人員成功破譯了高山倭蛙基因組，這是迄今為止破譯的全世界首個現(xiàn)代蛙類基因組，也是目前破譯的全世界第二個兩棲動物的基因組。此次研究為兩棲動物進(jìn)化研究提供了新線索，相關(guān)研究成果在美國科學(xué)院院刊(PNAS)雜志在線發(fā)表。
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