動物基因組與植物基因組基本差異


植物vs動物總結版:

簡述高等植物基因組(可以以擬南芥和水稻基因組為例)與高等動物基因組(可以以人類、果蠅等基因組為例)在基因結構層面展示出來的基本差異。

 

高等植物基因組與高等動物基因組在基因結構上的基本差異主要是生命組學的第一困境,即復制-轉錄負載困境。

機制:

1.從平衡流看,

1.1高等植物基因組以復制負載為主,由單細胞祖先就決定,即高等植物的重復序列位於基因間區,只復制不轉錄,這種情況的重復序列在水稻中占50%,在小麥中占95%,相對於復制負擔而言,其轉錄能量負擔則會減少 50%(擬南芥和水稻)到 95%(大麥和小麥,這些多出來的能量顯然會用於其它生物大分子的合成,如淀粉、纖維素、半纖維素、木質素和其它植物特異的次生代謝產物。即高等植物的能量大部分用於復制。

1.2高等動物基因組以轉錄負載為主,由單細胞祖先決定,即高等動物的重復序列位於基因內含子中,只轉錄不翻譯,這種情況的重復序列在人中占90%,即高等動物物的能量大部分用於轉錄。

 

2.操作流角度來看,高等植物有多倍體化,而高等動物特別是脊椎動物就沒有多倍體化。

 

  1. 操作流角度來看,高等植物有較復雜的DNA修復機制,而高等動物有較為復雜的剪切機制。

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3.1主體上,操作流中的不同剪接子決定所剪接的內含子大小,高等動物和高等植物中都有通用剪接子和自身獨有的剪接子。對於特異剪接子來說,高等植物的特異剪接子比高等動物簡單,這是因為增強子的緣故。增強子用於幫助剪切,高等植物的在intron中,而高等動物的增強子在exon中,所以高等植物的內含子比高等動物短。即高等動物允許比較大的內含子。

3.2因為等動物允許比較大的內含子,所以在機制上,從信息流的角度來說,高等動物允許重復序列插入內含子。

所以信息流上現象是:

3.2.1就最小內含子的大小來說,高等植物比高等植物小,比如擬南芥比果蠅的最小內含子小

3.2.2就基因空間來說,高等植物比高等植物小,比如水稻的基因空間大小為50%,其中基因間區成為基因組序列主體;而人類的基因空間大小為90%,其中內含子成為基因組序列主體。

 

綜上,本質來說,生命起源於基因,基因起源於操作和平衡。

 

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