真核生物基因组结构与功能的特点

三、真核生物基因组结构与功能的特点

真核生物基因组的结构和功能远比原核生物复杂。真核生物细胞具有细胞核,而且前体mRNA转录后需要经过一系列加工过程,才能成为具有翻译模板功能的成熟mRNA。因此基因的转录和翻译过程是在细胞的不同空间位置、不同时序先后进行的:转录在细胞核内完成,翻译在胞浆内完成。除了染色体基因组外,真核生物还具有线粒体基因组,植物细胞中的叶绿体内也具有叶绿体基因组,这些都是真核生物基因组的组成部分。

1.真核生物基因组庞大、复杂

真核生物基因组具有庞大、复杂的结构,基因组的倍性随染色体的倍性变化而变化,一倍体生物就含有两份同源的基因组。

相较于原核生物基因组,真核生物基因组的结构更为复杂,基因数更为庞大。每一种真核生物都有特定的染色体数目,除了配子(精子和卵子)为单倍体外,体细胞一般为偶数的整倍体,例如,人类为二倍体生物,即含两份同源的基因组,小麦为异源六倍体生物,含有AABBDD六份部分同源的ABD三套基因组,而原核生物基因组则是单拷贝的。

2.真核生物基因组含有大量的重复序列

真核生物基因组内非编码序列占绝大部分,其中含有大量重复序列。一般而言,非编码序列约占基因组的90%以上。例如在拥有30亿个核苷酸的人类基因组中,反转录转座子等就占45%的序列,内含子占24%的序列。在基因组中,非编码序列所占比例也是真核生物与细菌、病毒的重要区别,且在一定程度上也是生物进化的标志。非编码序列还具有广泛的重复性,这些重复的功能相关的基因可串联在一起,亦可相距很远,从而构成各种不同类型的基因家族。但在基因家族内,即使串联在一起的成簇基因也是各自分别转录。

3.真核生物基因组的结构基因为单顺反子结构,存在选择性剪接

真核生物的结构基因多为单顺反子结构,由编码序列与相关的调控序列组成,转录生成的mRNA,通常只能翻译成一种蛋白质。大多数真核生物的结构基因是具有内含子结构的断裂基因,有些基因转录后的前体RNA还存在着选择性剪接过程,从而产生多种不同的mRNA序列,合成同源异型蛋白。而原核生物基因因不含内含子序列,也就无选择性剪接过程。