1．基因和基因组

    基因(gene)是DNA分子中携带有特定遗传信息的核酸片段，是遗传信息的zui小功能单位。它能够表达出一个有功能的肽链或功能RNA分子。对于编码蛋白质的结构基因来说，基因是决定一条多肽链的DNA片段。根据其是否具有翻译功能可以把基因分为两类：*类是编码蛋白质的基因，它具有转录和翻译功能，包括编码酶和结构蛋白的结构基因以及编码阻遏蛋白的调节基因；第二类是只有转录功能而没有翻译功能的基因，包括tRNA基因和rRNA基因。细胞真核生物与原核生物的基因结构存在明显区别。

    多数真核生物的基因为不连续基因。所谓不连续基因就是基因的编码顺序在DNA分子上是不连续的，被非编码顺序所隔开，这种基因又称为割裂基因(split gene)。编码的顺序称为外显子(exon)，是一个基因表达为多肽链的部分；非编码顺序称为内含子(intron)，又称插入顺序(intervening sequence，IVS)。内含子只转录，在前体mRNA(pre-mRNA)成熟加工过程中被剪切掉。如果一个基因有几个内含子，一般总是把基因的外显子分隔成n十1部分。内含子的核苷酸数量一般比外显子多许多倍。在*个外显子和zui末一个外显子的外侧是一段不被翻译的非编码区，称为侧翼顺序(flanking sequence)。在基因的5ˊ末端的侧翼顺序中，转录起始位点上游往往含有一个启动子(promoter)，它能够启动基因的转录过程。另外，在转录起始点的上游或下游，一般还有增强子(enhanter)．它不能启动一个基因的转录，但有增强转录的作用。zui后，在基因的末端往往有一段特定顺序．它具有转录终止的功能，这段终止信号的顺序称为终止子(terminator)。因此，一个典型的真核生物结构基因包括四个区域：①前导区，位于编码区上游，相当于RNA的5ˊ末端非编码区(非翻译区)；②编码区，包括外显子与内含子；③尾部区，相当于RNA的3ˊ末端非编码区(非翻译区)；④调控区，包括启动子、增强子和终止子等，主要分布于基因的侧翼顺序区域。与真核生物相比，原核生物基因较短，它的编码区都是连续的，没有内含子，其他结构与真核生物类似。

    基因组(genome)是一个细胞中遗传物质的总和。真核细胞常为二倍体，所以其基因组是指细胞中的单套染色体上的遗传物质的总和。真核生物的基因组结构复杂，基因数庞大，除基因内含子序列外，在基因间也存在大量的不编码序列，如基因间隔区(spacer)和重复序列等，这些序列高达90%以上。间隔区是指基因间不编码的部分，有的转录称转录间隔区，有的不转录称为-非转录间隔区。在一个基因组中，真核生物的大多数基因在单倍体中是单拷贝的。然而有些基因或者基因间隔区的部分DNA在基因组上存在大量的重复序列。根据DNA重复序列的多少，可分为轻度重复序列(2~10个拷贝)、中度重复序列(10至数百个拷贝)和高度重复序列(数百至数千个拷贝)。尽管对这些非编码区域的功能了解较少，但存在如此大量的这些序列应与真核生物在进化上的复杂性密切相关。另外，基因组中有许多来源相同、结构相似、功能相关的基因，它们可串联在一起，也可相距很远，这样的一组基因称为基因家族(gene family)。其中大部分有功能的家族成员之间相似程度很高，但也有些家族成员间的差异很大，甚至还有无功能的假基因。基因组内还存在着可转移的DNA片段，称为转座因子(transfer factor)。转座因子可在同一细胞的染色体和同一染色体的不同位点之间转移，产生多种遗传效应。

    原核生物一般只有一个环状的染色体DNA分子，其上所含有的基因为一个基因组。原核生物的基因组相对较小，但可以编码基因的DNA序列高达75％左右。正是因为小的基因组上含有的核酸数量有限，原核生物基因在基因组上的排列存在着一种非常特别的结构——操纵子(transcriPtional operon)。其中的结构基因为多顺反子(polycistron)，即数个功能相关的结构基因串联在一起，受同一个调节区的调节。数个操纵子还可以由一个共同的调节基因(regulatory gene)即调节子(regulon)所调控。还有些基因共用同一段DNA区域，称为重叠基因(overlapping gene)。这样可更经济地利用有限的基因组。与真核生物一样，原核生物基因组上也存在转座因子。特别值得一提的是，几乎所有的细菌还存在着一些小的染色体外遗传物质——质粒。质粒DNA上常携带有一些特殊的基因，如抗生素的抗性基因、寄主致病基因等，赋予细菌一些特殊的功能性状。这些质粒具有自身独立复制的能力。正因如此，它们被用来作为基因工程的运载工具——载体。细胞