醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)分子基礎(chǔ)

1、第三章第三章 遺傳的分子基礎(chǔ)遺傳的分子基礎(chǔ)第一節(jié)第一節(jié) 染色體的化學(xué)組成和分子結(jié)構(gòu)染色體的化學(xué)組成和分子結(jié)構(gòu)一、染色體的化學(xué)組成一、染色體的化學(xué)組成染色質(zhì)染色質(zhì)d n ad n a蛋蛋 白白 質(zhì)質(zhì)少量少量rnarna組組 蛋蛋 白：白：h h1 1、h h2 2a a、h h2 2b b、h h3 3、h h4 4非組蛋白非組蛋白核酸的基本單位核酸的基本單位單核苷酸單核苷酸nucleotidenucleotide戊糖戊糖 脫氧核糖脫氧核糖磷酸磷酸含氮有機(jī)堿含氮有機(jī)堿嘌呤：嘌呤：（堿基）（堿基）（一）（一） dna(deoxyribonucleic acid)dna(deoxyribonucle

2、ic acid)嘧啶：嘧啶：嘧嘧 啶啶嘌嘌 呤呤胞嘧啶胞嘧啶 c ccytosine cytosine 胸腺嘧啶胸腺嘧啶 t tthyminethymine鳥嘌呤鳥嘌呤 g gguanineguanine腺嘌呤腺嘌呤 a aadenineadenine堿堿 基基核糖核糖脫氧脫氧糖苷鍵糖苷鍵核苷核苷酯酯 鍵鍵單單 核核 苷苷 酸酸3535磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵5 5 3 3 （二）組蛋白與非組蛋白（二）組蛋白與非組蛋白 組蛋白：染色體中約組蛋白：染色體中約1/31/3是組蛋白，是組蛋白，已知有已知有5 5種，賴氨酸和精氨酸含量比例不種，賴氨酸和精氨酸含量比例不同為堿性蛋白；同為堿性蛋白；h h1

3、1、h h2 2a a、h h2 2b b、 h h3 3、h h4 4 多多數(shù)帶正電荷；與數(shù)帶正電荷；與dnadna構(gòu)成核小體。構(gòu)成核小體。 非組蛋白：酸性蛋白，種類很多，有非組蛋白：酸性蛋白，種類很多，有一類小分子與基因調(diào)控有關(guān)。一類小分子與基因調(diào)控有關(guān)。（三）（三）dnadna分子中的遺傳信息分子中的遺傳信息 dnadna的兩條多核苷酸鏈以相反方向的兩條多核苷酸鏈以相反方向纏繞，依賴成對(duì)堿基的氫鍵連接，纏繞，依賴成對(duì)堿基的氫鍵連接，a at t、g g，其互補(bǔ)原則是，其互補(bǔ)原則是dnadna復(fù)制，轉(zhuǎn)錄，復(fù)制，轉(zhuǎn)錄，逆轉(zhuǎn)錄的分子基礎(chǔ)。逆轉(zhuǎn)錄的分子基礎(chǔ)。 一個(gè)一個(gè)dnadna上如有上如有n

4、n個(gè)核苷酸，其組個(gè)核苷酸，其組合幾乎為無限：合幾乎為無限：4 4n n( (人為人為4 43 310109 9) )，蘊(yùn)藏，蘊(yùn)藏大量遺傳信息，現(xiàn)已了解，大量遺傳信息，現(xiàn)已了解，mrnamrna上每上每三個(gè)相鄰堿基構(gòu)成一個(gè)密碼子。三個(gè)相鄰堿基構(gòu)成一個(gè)密碼子。 dna的雙鏈形成的雙鏈形成u c a g遺遺 傳傳 密密 碼碼 表表第一堿基第一堿基(5,)ucag第第 二二 堿堿 基基第三堿基（第三堿基（3，）ucagucagucagucag苯丙氨酸苯丙氨酸 絲氨酸絲氨酸 酪酪 氨氨 酸酸 半胱氨酸半胱氨酸苯丙氨酸苯丙氨酸 絲氨酸絲氨酸 酪酪 氨氨 酸酸 半胱氨酸半胱氨酸亮亮 氨氨 酸酸 絲氨酸絲氨酸

5、 終止密碼終止密碼 終止密碼終止密碼亮亮 氨氨 酸酸 絲氨酸絲氨酸 終止密碼終止密碼 色色 氨氨 酸酸亮亮 氨氨 酸酸 脯氨酸脯氨酸 組組 氨氨 酸酸 精精 氨氨 酸酸亮亮 氨氨 酸酸 脯氨酸脯氨酸 組組 氨氨 酸酸 精精 氨氨 酸酸亮亮 氨氨 酸酸 脯氨酸脯氨酸 谷氨酰胺谷氨酰胺 精精 氨氨 酸酸亮亮 氨氨 酸酸 脯氨酸脯氨酸 谷氨酰胺谷氨酰胺 精精 氨氨 酸酸異亮氨酸異亮氨酸 蘇氨酸蘇氨酸 天冬酰胺天冬酰胺 絲絲 氨氨 酸酸異亮氨酸異亮氨酸 蘇氨酸蘇氨酸 天冬酰胺天冬酰胺 絲絲 氨氨 酸酸異亮氨酸異亮氨酸 蘇氨酸蘇氨酸 賴賴 氨氨 酸酸 精精 氨氨 酸酸 甲硫氨酸甲硫氨酸 *+合成起步信號(hào)

6、合成起步信號(hào) 蘇氨酸蘇氨酸 賴賴 氨氨 酸酸 精精 氨氨 酸酸 纈纈 氨氨 酸酸 丙氨酸丙氨酸 天冬氨酸天冬氨酸 甘甘 氨氨 酸酸纈纈 氨氨 酸酸 丙氨酸丙氨酸 天冬氨酸天冬氨酸 甘甘 氨氨 酸酸纈纈 氨氨 酸酸 丙氨酸丙氨酸 谷谷 氨氨 酸酸 甘甘 氨氨 酸酸纈纈 氨氨 酸酸 丙氨酸丙氨酸 谷谷 氨氨 酸酸 甘甘 氨氨 酸酸1.1.基因組基因組狹義：單倍體細(xì)胞中的全套染色體狹義：單倍體細(xì)胞中的全套染色體（人：（人：2222條常染色體條常染色體+x+x，y+y+線粒體線粒體dnadna）。）。 某物種單倍體細(xì)胞所具有的遺傳信某物種單倍體細(xì)胞所具有的遺傳信息的總和。息的總和。廣義：一物種的全部遺

7、傳物質(zhì)及其攜廣義：一物種的全部遺傳物質(zhì)及其攜帶的遺傳信息。帶的遺傳信息。二、染色體的分子組成二、染色體的分子組成 大小：從幾大?。簭膸譳bkb幾個(gè)幾個(gè)mbmb；結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：1 1、非編碼序列很少；、非編碼序列很少；2 2、編碼序列是連續(xù)的；、編碼序列是連續(xù)的；3 3、多數(shù)編碼序列以操作子的形式排列；、多數(shù)編碼序列以操作子的形式排列；4 4、細(xì)菌染色體具有擬核結(jié)構(gòu)；、細(xì)菌染色體具有擬核結(jié)構(gòu)；5 5、從功能上可以把編碼序列分為核心基、從功能上可以把編碼序列分為核心基因組（因組（core genomecore genome）和附加成分。）和附加成分。2 2、原核生物基因組的基本結(jié)構(gòu)、原核生物

8、基因組的基本結(jié)構(gòu)核心基因組中的編碼序列為細(xì)菌生活核心基因組中的編碼序列為細(xì)菌生活周期所必須；周期所必須；附加成分是細(xì)菌基因組中一些與細(xì)菌附加成分是細(xì)菌基因組中一些與細(xì)菌生活周期沒有關(guān)系的編碼序列，主要生活周期沒有關(guān)系的編碼序列，主要有毒力島有毒力島（pathogenicity islandspathogenicity islands）、）、可移動(dòng)成分等；可移動(dòng)成分等；毒力島：毒力島： 近年來近年來,隨著分子生物學(xué)研究的不斷深入隨著分子生物學(xué)研究的不斷深入,在細(xì)菌學(xué)在細(xì)菌學(xué)領(lǐng)域出現(xiàn)了一些新的概念領(lǐng)域出現(xiàn)了一些新的概念,毒力島毒力島(pathogenicity island)為其中之一。為其中之一

9、。,一組編碼細(xì)菌毒力相關(guān)基因的基因簇；一組編碼細(xì)菌毒力相關(guān)基因的基因簇；分子質(zhì)量比較大長度在分子質(zhì)量比較大長度在20100 kb；兩側(cè)一般具有重復(fù)序列和插入元件兩側(cè)一般具有重復(fù)序列和插入元件,也可以沒有；也可以沒有；具有附加成分特點(diǎn)（非必需具有附加成分特點(diǎn)（非必需, gc含量，密碼使用含量，密碼使用頻率，不穩(wěn)定可移動(dòng)）頻率，不穩(wěn)定可移動(dòng)）基因產(chǎn)物多為分泌性蛋白或表面蛋白基因產(chǎn)物多為分泌性蛋白或表面蛋白.毒力島具有以下特點(diǎn)毒力島具有以下特點(diǎn):1. 編碼細(xì)菌毒力基因簇的一個(gè)相對(duì)分子質(zhì)量較大的編碼細(xì)菌毒力基因簇的一個(gè)相對(duì)分子質(zhì)量較大的(20100kb左右左右)染色體染色體dna片段；片段；2.一些毒

10、力島的兩側(cè)具有重復(fù)序列和插入元件一些毒力島的兩側(cè)具有重復(fù)序列和插入元件, 但是也可以沒有；但是也可以沒有；3.毒力島往往位于細(xì)菌染色體的毒力島往往位于細(xì)菌染色體的trna基因位點(diǎn)內(nèi)或附近基因位點(diǎn)內(nèi)或附近, 或者位于與噬菌或者位于與噬菌體整合有關(guān)的位點(diǎn)；體整合有關(guān)的位點(diǎn)；4.毒力島毒力島dna片段的片段的g+c mol % 、密碼使用和宿主細(xì)菌染色體有明顯差、密碼使用和宿主細(xì)菌染色體有明顯差異，異， 有的比宿主細(xì)胞的有的比宿主細(xì)胞的g+c mol% 明顯高，明顯高， 有的明顯低；有的明顯低； 5.毒力島編碼的基因產(chǎn)物許多是分泌性蛋白和細(xì)胞表面蛋白毒力島編碼的基因產(chǎn)物許多是分泌性蛋白和細(xì)胞表面蛋白

11、, 如溶血素、菌如溶血素、菌毛和血紅素結(jié)合因子，毛和血紅素結(jié)合因子， 一些毒力島編碼細(xì)菌的分泌系統(tǒng)（如一些毒力島編碼細(xì)菌的分泌系統(tǒng)（如型分泌系型分泌系統(tǒng)）、信息傳導(dǎo)系統(tǒng)和調(diào)節(jié)系統(tǒng)；統(tǒng)）、信息傳導(dǎo)系統(tǒng)和調(diào)節(jié)系統(tǒng)； 6. 一種病原菌可以有一個(gè)或幾個(gè)毒力島；一種病原菌可以有一個(gè)或幾個(gè)毒力島； 7. 部分學(xué)者認(rèn)為部分學(xué)者認(rèn)為, 細(xì)菌的毒力島應(yīng)該包括位于噬菌體和質(zhì)粒上的、與細(xì)菌細(xì)菌的毒力島應(yīng)該包括位于噬菌體和質(zhì)粒上的、與細(xì)菌的毒力有關(guān)、其的毒力有關(guān)、其g+c百分比和密碼使用與宿主細(xì)胞明顯不同的百分比和密碼使用與宿主細(xì)胞明顯不同的dna片段；片段；8.毒力島可能與新發(fā)現(xiàn)的病原性細(xì)菌有關(guān)毒力島可能與新發(fā)現(xiàn)的

12、病原性細(xì)菌有關(guān); 3 3、質(zhì)粒、質(zhì)粒染色體外遺傳物質(zhì)染色體外遺傳物質(zhì)雙鏈雙鏈dnadna分子，幾分子，幾kbkb幾百幾百kbkb；位置相對(duì)游離；位置相對(duì)游離；獨(dú)立復(fù)制（松弛與嚴(yán)謹(jǐn)）；獨(dú)立復(fù)制（松弛與嚴(yán)謹(jǐn)）；攜帶致育基因和耐藥基因；攜帶致育基因和耐藥基因；f f因子（接合性質(zhì)因子（接合性質(zhì)粒）粒）質(zhì)粒的不相容性：在沒有選擇壓力的情況下兩質(zhì)粒的不相容性：在沒有選擇壓力的情況下兩種質(zhì)粒不能共存于同一個(gè)宿主細(xì)胞內(nèi)的現(xiàn)象種質(zhì)粒不能共存于同一個(gè)宿主細(xì)胞內(nèi)的現(xiàn)象 斷裂基因；斷裂基因；主要由大量的非編碼序列和少量主要由大量的非編碼序列和少量的編碼序列構(gòu)成；的編碼序列構(gòu)成；存在多基因家族。存在多基因家族。含有多

13、種類型的重復(fù)序列；含有多種類型的重復(fù)序列；4、人類基因組的基本特點(diǎn)、人類基因組的基本特點(diǎn)人類基因組概況人類基因組概況最長的染色體最長的染色體2 2（240 mbp240 mbp）最短的染色體最短的染色體y y（19mbp19mbp）基因最多的染色體基因最多的染色體1 1（24532453）基因最少的染色體基因最少的染色體y y（104104）基因密度最大的染色體基因密度最大的染色體1919（23/mb23/mb）基因密度最小的染色體基因密度最小的染色體1313，y y（5/mb5/mb）重復(fù)序列含量最高的染色體重復(fù)序列含量最高的染色體1919（57%57%）重復(fù)序列含量最低的染色體重復(fù)序列含量

14、最低的染色體2 2，8 8，1010，1313，1818（36%36%） 每個(gè)基因組（每個(gè)基因組（genome)含含3.0109bp, 根據(jù)基因組根據(jù)基因組dnadna堿基排列順序重復(fù)出現(xiàn)堿基排列順序重復(fù)出現(xiàn)的的 程度不同，把基因組程度不同，把基因組dnadna序列分為序列分為單一序列，重復(fù)序列。單一序列，重復(fù)序列。基因組基因組dnadna單一序列單一序列（unique sequence）：）：重復(fù)序列重復(fù)序列（repetitive sequence）：）： 60%65%單拷貝或很少幾次的序列單拷貝或很少幾次的序列、由由8001000bp組成、結(jié)構(gòu)基因組成、結(jié)構(gòu)基因,一一個(gè)基因組中，約有個(gè)基因

15、組中，約有10萬個(gè)結(jié)構(gòu)基萬個(gè)結(jié)構(gòu)基因因(33.5萬萬) 30%以上。以上。 dna序列在基因組中有多個(gè)拷貝，可序列在基因組中有多個(gè)拷貝，可有幾十份，幾百份，甚至幾十萬份有幾十份，幾百份，甚至幾十萬份有有些重復(fù)序列與染色體結(jié)構(gòu)有關(guān)，大多些重復(fù)序列與染色體結(jié)構(gòu)有關(guān)，大多數(shù)生物學(xué)功能有待進(jìn)一步研究。數(shù)生物學(xué)功能有待進(jìn)一步研究。重復(fù)序列重復(fù)序列高度重復(fù)序列：高度重復(fù)序列：中度重復(fù)序列：中度重復(fù)序列： 由很短的堿基序列組成，由很短的堿基序列組成，長度長度2200bp，重復(fù)次數(shù)，重復(fù)次數(shù)106108。一般占一般占dna堿基對(duì)的堿基對(duì)的10%30%。由一些短的由一些短的dna序列呈串聯(lián)重復(fù)序列呈串聯(lián)重復(fù)排列

16、。排列。 在長度和拷貝數(shù)目上有很在長度和拷貝數(shù)目上有很大差別。重復(fù)次數(shù)大差別。重復(fù)次數(shù)10104,一般占一般占dna堿基對(duì)的堿基對(duì)的10%,有些中度重復(fù)序有些中度重復(fù)序列列dna具有編碼功能具有編碼功能;大多數(shù)無編大多數(shù)無編碼功能，主要是一些分散重復(fù)碼功能，主要是一些分散重復(fù)dna序列序列 .v高度重復(fù)序列高度重復(fù)序列衛(wèi)星衛(wèi)星dnadna 小衛(wèi)星小衛(wèi)星dnadna 微衛(wèi)星微衛(wèi)星dnadna 回文序列回文序列 衛(wèi)星衛(wèi)星dnadna 浮力密度浮力密度主帶主帶 衛(wèi)星帶衛(wèi)星帶1.701 1.6901.701 1.690吸光度吸光度衛(wèi)星衛(wèi)星dnadna小衛(wèi)星小衛(wèi)星dnadna指端粒指端粒dnadna和高

17、變小衛(wèi)星和高變小衛(wèi)星dnadna兩種。兩種。a.a.在染色體末端由在染色體末端由6bp6bp序列序列(ttaggg)(ttaggg)重復(fù)串重復(fù)串聯(lián)組成的聯(lián)組成的101015kbdna15kbdna序列稱為端粒序列稱為端粒dnadna。它是在端粒酶作用下加到染色體末端，它是在端粒酶作用下加到染色體末端，保持染色體的完整性。保持染色體的完整性。b.b.高變小衛(wèi)星高變小衛(wèi)星dnadna是由是由9 964bp64bp序列重復(fù)串序列重復(fù)串聯(lián)組成的，每個(gè)小衛(wèi)星區(qū)重復(fù)序列的拷聯(lián)組成的，每個(gè)小衛(wèi)星區(qū)重復(fù)序列的拷貝數(shù)是高度可變的，因此常用貝數(shù)是高度可變的，因此常用dnadna指紋技指紋技術(shù)作個(gè)體鑒定。術(shù)作個(gè)體鑒

18、定。 1231/2121122小鼠衛(wèi)星小鼠衛(wèi)星dna的的ecorii切割的電泳掃描圖切割的電泳掃描圖 微衛(wèi)星微衛(wèi)星dnadna微衛(wèi)星微衛(wèi)星dnadna重復(fù)單位序列最短，只有重復(fù)單位序列最短，只有1 15bp5bp，串聯(lián)成簇長度，串聯(lián)成簇長度5050100bp100bp的微的微衛(wèi)星序列。衛(wèi)星序列。人類基因組至少有人類基因組至少有3000030000個(gè)不同的微衛(wèi)個(gè)不同的微衛(wèi)星位點(diǎn)，具高度微衛(wèi)星多態(tài)性，不同星位點(diǎn)，具高度微衛(wèi)星多態(tài)性，不同個(gè)體間有明顯差別，但在遺傳上卻是個(gè)體間有明顯差別，但在遺傳上卻是高度保守的，因此可作為重要的遺傳高度保守的，因此可作為重要的遺傳標(biāo)志，用于基因定位的連鎖分析。標(biāo)志，

19、用于基因定位的連鎖分析。 回文序列回文序列是兩個(gè)順序相同的互補(bǔ)拷貝在同一條是兩個(gè)順序相同的互補(bǔ)拷貝在同一條dna鏈上反向排列而成的，形成鏈內(nèi)鏈上反向排列而成的，形成鏈內(nèi)堿基配對(duì)，形成發(fā)夾結(jié)構(gòu)。堿基配對(duì)，形成發(fā)夾結(jié)構(gòu)。5agaccaccagtacaacgttattgtactggaacaag33tctggtggtcatgttgcaataacatgaccttgttc5 t g tc attgtactgg aacaag3 a a c a t g a c c5 agaccag t c a a3tctggt g g t c a t g t t ttgttc5ccagtacaa短分散元件短分散元件(sine

20、s(sines) )：長度：長度300300500bp500bp，散在分，散在分布在基因組中，拷貝數(shù)目可達(dá)到布在基因組中，拷貝數(shù)目可達(dá)到10105 5以上，兩個(gè)以上，兩個(gè)片段間隔約片段間隔約1000bp1000bp的單拷貝序列的單拷貝序列. . 例如人類例如人類alualu家族，占人類基因組的家族，占人類基因組的3 36 6，由，由300bp300bp構(gòu)成，構(gòu)成，在第在第170170位附近都位附近都agctagct順序，可被內(nèi)切酶順序，可被內(nèi)切酶alualu。重復(fù)達(dá)重復(fù)達(dá)30307070萬次，平均萬次，平均4kbdna4kbdna就有一個(gè)就有一個(gè)alualu順順序。序。長分散元件長分散元件(l

21、ines(lines) )：長度：長度100010007000bp7000bp，重復(fù)，重復(fù)次數(shù)為次數(shù)為101010104 4, ,重復(fù)序列之間間隔重復(fù)序列之間間隔10-30bp10-30bp單拷單拷貝序列。在人類基因組可重復(fù)幾十次串聯(lián)在一貝序列。在人類基因組可重復(fù)幾十次串聯(lián)在一起形成基因簇有稱串聯(lián)重復(fù)基因起形成基因簇有稱串聯(lián)重復(fù)基因, ,如如kpnikpni家族。家族。v中度重復(fù)序列中度重復(fù)序列人類基因組中的散布重復(fù)序列人類基因組中的散布重復(fù)序列多基因家族多基因家族( (multigeng family) ) 一個(gè)祖先基因一個(gè)祖先基因(ancestral gene)(ancestral gen

22、e)經(jīng)過重復(fù)和經(jīng)過重復(fù)和變異所形成的一組基因?；蚣易逡簿褪亲儺愃纬傻囊唤M基因?；蚣易逡簿褪欠Q為基因家族。稱為基因家族。一類是一個(gè)基因的多次拷貝成簇排列一類是一個(gè)基因的多次拷貝成簇排列在同一條染色體上，形成一個(gè)基因簇在同一條染色體上，形成一個(gè)基因簇（gene clustergene cluster） ；另一類是一個(gè)多基因家族中的不同成另一類是一個(gè)多基因家族中的不同成員成簇分布于幾條不同的染色體上，員成簇分布于幾條不同的染色體上，這些成員的序列雖然有些不同，但是這些成員的序列雖然有些不同，但是編碼一組關(guān)系密切的蛋白質(zhì)。編碼一組關(guān)系密切的蛋白質(zhì)。直向同源直向同源（ortholog): :不同物

23、種，甚不同物種，甚 至真核生物與原核生物之至真核生物與原核生物之 間。結(jié)構(gòu)相似、功能相關(guān)間。結(jié)構(gòu)相似、功能相關(guān) 的基因，起源于同一祖先。的基因，起源于同一祖先。橫向同源橫向同源（paralog): :同一生物體內(nèi)。同一生物體內(nèi)。 結(jié)構(gòu)相似、功能相關(guān)的基結(jié)構(gòu)相似、功能相關(guān)的基 因，源于基因的復(fù)制因，源于基因的復(fù)制 。假基因假基因 在多基因家族中，某些成員不產(chǎn)生有功在多基因家族中，某些成員不產(chǎn)生有功能的基因產(chǎn)物，這類基因成為假基因。能的基因產(chǎn)物，這類基因成為假基因。假基因的核苷酸順序與相應(yīng)的活性基因假基因的核苷酸順序與相應(yīng)的活性基因極為相似，但不能表達(dá)，不具有正常功極為相似，但不能表達(dá)，不具有正常

24、功能。能。它們與有功能的基因有同源性，起初可它們與有功能的基因有同源性，起初可能是有功能的基因，以后由于發(fā)生突變，能是有功能的基因，以后由于發(fā)生突變，失去了活性，變成了無功能的基因。失去了活性，變成了無功能的基因。 gc框：調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄的活動(dòng)?？颍赫{(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄的活動(dòng)。caat框框增強(qiáng)子增強(qiáng)子尾部區(qū)尾部區(qū)第二節(jié)第二節(jié) 真核基因的分子結(jié)構(gòu)真核基因的分子結(jié)構(gòu)人類人類 珠蛋白基因結(jié)構(gòu)圖珠蛋白基因結(jié)構(gòu)圖內(nèi)含子內(nèi)含子1（i1）內(nèi)含子內(nèi)含子2（i2）外顯子外顯子 3（e3）105 146外顯子外顯子 2 （e2）31 1045 3 轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn) tata框框rna聚合酶結(jié)合聚合酶結(jié)合決定轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)決定轉(zhuǎn)錄起

25、始點(diǎn)caat框框rna聚合酶結(jié)合聚合酶結(jié)合控制轉(zhuǎn)錄頻率控制轉(zhuǎn)錄頻率外顯子外顯子 1 （e1）1 30aataaa 回文順序回文順序 結(jié)構(gòu)基因結(jié)構(gòu)基因編編 碼碼 區(qū)區(qū)非編碼區(qū)非編碼區(qū)調(diào)調(diào) 控控 區(qū)區(qū)外顯子：具有編碼意義外顯子：具有編碼意義內(nèi)含子：無編碼意義（內(nèi)含子：無編碼意義（ 5gt、 3ag； gt -ag法則）法則）前導(dǎo)區(qū)前導(dǎo)區(qū)啟動(dòng)子啟動(dòng)子終止子終止子tata框框mrna裂解信號(hào)裂解信號(hào)(aataaa)回文結(jié)構(gòu)回文結(jié)構(gòu)gc框框 gc框框 轉(zhuǎn)錄終止信號(hào)轉(zhuǎn)錄終止信號(hào)5agaccaccagtacaacgttattgtactggaacaag33tctggtggtcatgttgcaataacatga

26、ccttgttc53agaccaccaguacaacguuauuguacuggaacaag5 u g uc auuguacugg aacaag5 a a c a u g a c c3 agacca第 三 節(jié)第 三 節(jié) d n ad n a 的 復(fù) 制的 復(fù) 制 dna dna復(fù)制復(fù)制(replication ): dna(replication ): dna分子合分子合成一個(gè)與自己相同的成一個(gè)與自己相同的dnadna分子的過程。其結(jié)分子的過程。其結(jié)果果dnadna含量增加一倍。含量增加一倍。t ta aa at tg gc cc cg gt ta aa-ta-ta-ta-ta at tc cg

27、 gg gc cg gc ca-ta-tt t a at t a aa a t t c c g gg g c ct t a at t a aaaaac cg gc cttttgcgcg g一一. .半保留復(fù)制（半保留復(fù)制（semi-conservative replication) ) 解旋解旋2 2條單鏈條單鏈c c g gg g c ca a t ta a t taaaac cg gc cttttgcgcg g 分別以分別以2 2條單鏈為模板按堿條單鏈為模板按堿基配對(duì)原則形成與親代基配對(duì)原則形成與親代dnadna分子分子相同的兩條子鏈。每條相同的兩條子鏈。每條子鏈中一條多核苷酸鏈?zhǔn)怯H子鏈中

28、一條多核苷酸鏈?zhǔn)怯H代代dnadna分子即模板鏈，另一分子即模板鏈，另一條是互補(bǔ)合成的。條是互補(bǔ)合成的。a at tg gc ca aa aa a-t-ta-a-t ta at tc cg gc cg gg gc cg gc ca at tt tt ta at tg gc cc cg ga-a-t ta a-t-ta at tc cg gg gc cg gc ca a -t-ta at tg gc ct ta ac cg gt ta aa-ta-ta-ta-ta at tc cg gg gc cg-cg-c二二. dna. dna復(fù)制的過程復(fù)制的過程復(fù)制起點(diǎn)、方式和方向復(fù)制起點(diǎn)、方式和方向復(fù)制起

29、點(diǎn)（復(fù)制起點(diǎn)（origin oriorigin ori或或 o o 復(fù)制原復(fù)制原點(diǎn)）復(fù)制開始處點(diǎn)）復(fù)制開始處dnadna分子的特定位置分子的特定位置 原核生物（原核生物（prokaryoteprokaryote）：單復(fù)制起點(diǎn)即）：單復(fù)制起點(diǎn)即整個(gè)染色體只有一個(gè)復(fù)制單位整個(gè)染色體只有一個(gè)復(fù)制單位 復(fù)制子（復(fù)制子（repliconreplicon）；）；又稱復(fù)制單位又稱復(fù)制單位 或復(fù)制元或復(fù)制元 真核生物（真核生物（eukaryoteeukaryote）: :多復(fù)制起點(diǎn)多復(fù)制起點(diǎn)即一個(gè)即一個(gè)genomegenome中有多個(gè)復(fù)制單位中有多個(gè)復(fù)制單位dnadna中含有一定復(fù)制起點(diǎn)和復(fù)制終點(diǎn)的復(fù)制單位中

30、含有一定復(fù)制起點(diǎn)和復(fù)制終點(diǎn)的復(fù)制單位1.31.3萬萬9090萬不等萬不等5 3 5 3 復(fù)制起始點(diǎn)復(fù)制起始點(diǎn)復(fù)制體（復(fù)制體（replisomereplisome）復(fù)制叉處的許多酶）復(fù)制叉處的許多酶和蛋白組成的復(fù)合體，協(xié)同動(dòng)作合成和蛋白組成的復(fù)合體，協(xié)同動(dòng)作合成dnadna復(fù)制叉復(fù)制叉 富含富含at “at “呼吸作用呼吸作用”十分明顯十分明顯, ,許多酶的結(jié)許多酶的結(jié)合位點(diǎn)合位點(diǎn), , 發(fā)夾結(jié)構(gòu)也有同樣作用發(fā)夾結(jié)構(gòu)也有同樣作用 300bp300bp真核生物的復(fù)制原點(diǎn)真核生物的復(fù)制原點(diǎn)at rich 復(fù)制眼（復(fù)制眼（replication eyereplication eye）：電子顯微）：電子

31、顯微鏡下觀察正在復(fù)制的鏡下觀察正在復(fù)制的dnadna，復(fù)制的區(qū)域形如一只，復(fù)制的區(qū)域形如一只眼睛眼睛5 3 5 3 5 3 5 3 復(fù)制起始點(diǎn)復(fù)制起始點(diǎn)復(fù)制叉復(fù)制叉先導(dǎo)鏈先導(dǎo)鏈后導(dǎo)鏈（延遲鏈）后導(dǎo)鏈（延遲鏈）rna引物引物崗崎片段崗崎片段復(fù)制方式復(fù)制方式三三.dna.dna復(fù)制所需的引物、酶和某些蛋白復(fù)制所需的引物、酶和某些蛋白dnadna復(fù)制所需的引物復(fù)制所需的引物rnarna引物：長度一般為引物：長度一般為4 41212個(gè)核苷酸。引物的出個(gè)核苷酸。引物的出現(xiàn)可能提高現(xiàn)可能提高dnadna復(fù)制的無差錯(cuò)性。復(fù)制的無差錯(cuò)性。(1)(1)、引發(fā)酶和引發(fā)體：引發(fā)酶作用：催化、引發(fā)酶和引發(fā)體：引發(fā)酶作

32、用：催化rnarna引物的合成。引發(fā)酶催化前要與多種蛋引物的合成。引發(fā)酶催化前要與多種蛋白質(zhì)結(jié)合共同構(gòu)成一個(gè)復(fù)合體白質(zhì)結(jié)合共同構(gòu)成一個(gè)復(fù)合體引發(fā)體。引發(fā)體。引發(fā)體有三種蛋白質(zhì)引發(fā)體有三種蛋白質(zhì)dnaadnaadnabdnabdnacdnacdnadna復(fù)制所需的酶和蛋白質(zhì)復(fù)制所需的酶和蛋白質(zhì)dnadna復(fù)制簡單起始過程復(fù)制簡單起始過程 a a、涉及主要酶系：、涉及主要酶系： dnaadnaa、rnapolrnapol是必不可少的，此外涉及到是必不可少的，此外涉及到 dnabdnab（解旋酶）、（解旋酶）、dnacdnac、huhu、gyrasegyrase、sbsb、 dnagdnag、top

33、top和和 dnapoldnapol 全酶全酶簡單步驟：簡單步驟：* * 轉(zhuǎn)錄激活轉(zhuǎn)錄激活* * dnaa dnaa 識(shí)別并結(jié)合復(fù)制起點(diǎn)，識(shí)別并結(jié)合復(fù)制起點(diǎn)，dnabdnabdnacdnac六聚體六聚體與與oricoric 形成預(yù)引發(fā)體形成預(yù)引發(fā)體* * dnagdnag加入形成引發(fā)體（加入形成引發(fā)體（oricoric引發(fā)體），合成引引發(fā)體），合成引物物rnarna* * 引物合成后，引物合成后，dnapoldnapol 組裝到引發(fā)的組裝到引發(fā)的rnarna上，完上，完成復(fù)制體的組裝成復(fù)制體的組裝dna雙鏈雙鏈大腸桿菌大腸桿菌dnadna復(fù)制的起始復(fù)制的起始atp. dnaa300c300c

34、atp300c dnab dnac atp200c(2)(2)、dnadna聚合酶：作用是將脫氧核苷酸連接聚合酶：作用是將脫氧核苷酸連接成成dnadna。聚合反應(yīng)：聚合反應(yīng)： 底物底物dntpdntppoly(poly(核苷酸核苷酸)n)n3 3 -oh -oh dntpdntp poly(poly(核苷酸核苷酸)n+1)n+13 3 -oh -oh 2pi2pidnadna聚合酶活性條件模板、引物聚合酶活性條件模板、引物大腸桿菌大腸桿菌 聚合聚合酶酶dnadnadnadna聚合酶聚合酶i idnadna聚合酶聚合酶iiiidnadna聚合酶聚合酶iiiiii：將崗崎片段：將崗崎片段5 5 端

35、上的端上的rnarna引物切除。此外對(duì)引物切除。此外對(duì)dnadna復(fù)制復(fù)制起校正作用，并在起校正作用，并在dnadna損傷損傷修復(fù)中也起重要作用。修復(fù)中也起重要作用。：作用機(jī)制不詳。：作用機(jī)制不詳。：dnadna復(fù)制所必須的酶，復(fù)制所必須的酶， dnadna鏈的延長，作用除與鏈的延長，作用除與dnadna聚合酶聚合酶 i i有類似作用有類似作用外，還有一些其它獨(dú)特的外，還有一些其它獨(dú)特的機(jī)能。機(jī)能。dnadna復(fù)制校正作用復(fù)制校正作用免錯(cuò)機(jī)制免錯(cuò)機(jī)制改錯(cuò)機(jī)制（失配修復(fù)機(jī)制）改錯(cuò)機(jī)制（失配修復(fù)機(jī)制） 免錯(cuò)機(jī)制免錯(cuò)機(jī)制: :的代表是與的代表是與dnadna聚合酶連接的核聚合酶連接的核酸外切校對(duì)酶。

36、酸外切校對(duì)酶。dnadna復(fù)制時(shí)首先復(fù)制時(shí)首先dnadna聚合酶進(jìn)行聚合酶進(jìn)行“核苷酸選擇核苷酸選擇”，但并非，但并非100100選擇正確，有選擇正確，有十萬分之一選擇錯(cuò)誤，核酸外切校對(duì)酶可清除十萬分之一選擇錯(cuò)誤，核酸外切校對(duì)酶可清除選擇錯(cuò)誤的核苷酸。如果還有錯(cuò)誤級(jí)既使用改選擇錯(cuò)誤的核苷酸。如果還有錯(cuò)誤級(jí)既使用改錯(cuò)機(jī)制。錯(cuò)機(jī)制。 改錯(cuò)機(jī)制（失配修復(fù)機(jī)制）：在新合成的改錯(cuò)機(jī)制（失配修復(fù)機(jī)制）：在新合成的核苷酸中找出錯(cuò)配的核苷酸并將其清除。核苷酸中找出錯(cuò)配的核苷酸并將其清除。哺乳動(dòng)物哺乳動(dòng)物 聚合酶聚合酶dnadnadnadna聚合酶聚合酶 dnadna聚合酶聚合酶 dnadna聚合酶聚合酶 dn

37、adna聚合酶聚合酶 dnadna聚合酶聚合酶 ：dnadna復(fù)制時(shí)所需要的酶。復(fù)制時(shí)所需要的酶。： dnadna損傷修復(fù)時(shí)起作用。損傷修復(fù)時(shí)起作用。：存在線粒體，線粒體：存在線粒體，線粒體dnadna復(fù)制復(fù)制起作用。起作用。：作用機(jī)制不詳。：作用機(jī)制不詳。 在復(fù)制的在復(fù)制的dnadna鏈中如何辨別親本鏈和新合鏈中如何辨別親本鏈和新合成的鏈。親本鏈順序上甲基化程度較高，新合成的鏈。親本鏈順序上甲基化程度較高，新合成順序則無。成順序則無。延伸過程延伸過程 進(jìn)入的標(biāo)志：進(jìn)入的標(biāo)志：dnapoldnapol 把第一個(gè)核苷把第一個(gè)核苷酸加到引物的酸加到引物的3 3 ohoh端端后隨鏈合成的起始（前體片

38、段的起始）后隨鏈合成的起始（前體片段的起始） 后隨鏈的第一個(gè)岡崎片段起始于后隨鏈的第一個(gè)岡崎片段起始于 先導(dǎo)鏈進(jìn)入延伸之后先導(dǎo)鏈進(jìn)入延伸之后 x174 phagex174 phage后隨鏈的起始后隨鏈的起始 （負(fù)鏈合成、不連續(xù)合成）（負(fù)鏈合成、不連續(xù)合成）(3)(3)、dnadna連接酶連接酶: :能催化一段能催化一段dnadna鏈的鏈的5 5 磷酸根與另一段磷酸根與另一段dnadna的的3 3 ohoh形成磷酸二酯形成磷酸二酯鍵，使兩段鍵，使兩段dnadna連接起來。此外，在連接起來。此外，在dnadna修復(fù)中亦起重要作用。修復(fù)中亦起重要作用。(4)(4)、dnadna解鏈酶：解開解鏈酶：解

39、開dnadna雙鏈。解鏈時(shí)雙鏈。解鏈時(shí)需需atpatp供能。供能。(5)(5)、單鏈、單鏈dnadna結(jié)合蛋白（結(jié)合蛋白（ssbssb）: :與被解與被解開的開的dnadna單鏈結(jié)合，使其不再纏結(jié)而便單鏈結(jié)合，使其不再纏結(jié)而便于作模板于作模板去螺旋穩(wěn)定蛋白（去螺旋穩(wěn)定蛋白（hdp)hdp)。與復(fù)制有關(guān)的另外兩種酶與復(fù)制有關(guān)的另外兩種酶拓?fù)洚悩?gòu)酶拓?fù)洚悩?gòu)酶端粒酶（端粒末端轉(zhuǎn)移酶）端粒酶（端粒末端轉(zhuǎn)移酶）拓?fù)洚悩?gòu)酶拓?fù)洚悩?gòu)酶i i拓?fù)洚悩?gòu)酶拓?fù)洚悩?gòu)酶iiii：切斷：切斷dnadna雙鏈中的一雙鏈中的一股股, ,使使dnadna解鏈旋轉(zhuǎn)時(shí)不解鏈旋轉(zhuǎn)時(shí)不致纏結(jié)，待張力解除后致纏結(jié)，待張力解除后又把切口

40、封閉。又把切口封閉。：穩(wěn)定螺旋結(jié)構(gòu)；當(dāng)：穩(wěn)定螺旋結(jié)構(gòu)；當(dāng)復(fù)制完畢時(shí)，使著絲復(fù)制完畢時(shí)，使著絲粒處連鎖著的兩個(gè)粒處連鎖著的兩個(gè)dnadna分子分離。分子分離。：保證真核細(xì)胞內(nèi)線：保證真核細(xì)胞內(nèi)線性性dnadna的復(fù)制進(jìn)行得的復(fù)制進(jìn)行得徹底和完善。徹底和完善。5 3 3 5 大腸桿菌大腸桿菌 復(fù)制叉中各種酶和蛋白質(zhì)的作用模型復(fù)制叉中各種酶和蛋白質(zhì)的作用模型dna解鏈酶解鏈酶解鏈酶解鏈酶3 5 解鏈酶解鏈酶3 5 引發(fā)體引發(fā)體引發(fā)酶引發(fā)酶ssbssbssbssbrna引物聚合酶聚合酶ii3 5 聚合酶聚合酶ii解鏈酶解鏈酶3 5 聚合酶聚合酶ii3 ssbssbssbssb5 rna引物引發(fā)體引發(fā)體

41、引發(fā)酶引發(fā)酶rna引物ssbssbssbssb聚合酶聚合酶iidna聚合酶聚合酶i和連接酶和連接酶復(fù)制終止復(fù)制終止1 1、環(huán)形、環(huán)形dnadna復(fù)制的終止復(fù)制的終止a a、終止序列、終止序列 e.coli 有兩個(gè)終止區(qū)域，分別結(jié)合專一有兩個(gè)終止區(qū)域，分別結(jié)合專一性的終止蛋白性的終止蛋白序列一：序列一：tere terd teratere terd tera序列二：序列二：terf terb tercterf terb terc每個(gè)區(qū)域只對(duì)一個(gè)方向的復(fù)制叉起作用每個(gè)區(qū)域只對(duì)一個(gè)方向的復(fù)制叉起作用 b b、專一性終止蛋白、專一性終止蛋白 e.coli 中由中由tus gene 編碼編碼（termi

42、nus utilization substance） 通過抑制通過抑制dnadna螺旋酶而發(fā)揮終止作用螺旋酶而發(fā)揮終止作用, ,每次復(fù)每次復(fù)制時(shí)只使用一個(gè)終止位點(diǎn)制時(shí)只使用一個(gè)終止位點(diǎn)ter 線性線性dnadna的末端復(fù)制的問題的末端復(fù)制的問題? ? 環(huán)狀環(huán)狀dnadna復(fù)制是否存在這樣的問題復(fù)制是否存在這樣的問題, ,為什么為什么? ?線狀線狀dnadna的復(fù)制的復(fù)制55末端短縮的解決模式末端短縮的解決模式a a、從開始就采取環(huán)化的形式、從開始就采取環(huán)化的形式 噬菌體噬菌體b b、象、象t7t7噬菌體一樣采取連環(huán)分子的形式利噬菌體一樣采取連環(huán)分子的形式利用自身線性用自身線性dnadna末端的

43、重復(fù)序列通過末末端的重復(fù)序列通過末端互補(bǔ)形成連環(huán)分子端互補(bǔ)形成連環(huán)分子c c、最直接的辦法引入蛋白質(zhì)直接從末、最直接的辦法引入蛋白質(zhì)直接從末端起始復(fù)制如腺病毒端起始復(fù)制如腺病毒2 2、phagephage2929、脊髓灰質(zhì)炎病毒脊髓灰質(zhì)炎病毒d d、痘病病毒的末端由發(fā)夾結(jié)構(gòu)連接復(fù)制完、痘病病毒的末端由發(fā)夾結(jié)構(gòu)連接復(fù)制完成后錯(cuò)切連接成后錯(cuò)切連接?二聚體二聚體3-ohatcgtagcatcgtagc3-oht7噬噬菌菌體體的的末末端端復(fù)復(fù)制制專一性核專一性核酸內(nèi)切酶酸內(nèi)切酶 腺病毒（腺病毒（adnovirus-2） dna的復(fù)制的復(fù)制 35937 bp tp c g ir 103-162 ir ;

44、 ir ; 包括包括 50bp50bp的復(fù)制原點(diǎn)、富含的復(fù)制原點(diǎn)、富含a/ta/t、有一個(gè)高、有一個(gè)高 度保守的度保守的g gc c對(duì)對(duì)ptpptp ; ; 末端蛋白的前體末端蛋白的前體 80 kd tp 55 kdssb ; ssb ; 單鏈單鏈dnadna結(jié)合蛋白結(jié)合蛋白 72 kd ad2 dna polymerase ; ad2 dna polymerase ; 140 kd 復(fù)制起始復(fù)合體復(fù)制起始復(fù)合體 引發(fā)復(fù)制引發(fā)復(fù)制 （不需引物）（不需引物） 避免避免5-end shortent ptp-ser-dcmp cg 過程過程 ssb + atp dna 末端解鏈末端解鏈 tp ptp

45、-ser + dctp ptp-ser-dcmp 3 oh腺病毒腺病毒 dna dna 復(fù)制起始復(fù)制起始girir長的發(fā)長的發(fā)夾結(jié)構(gòu)夾結(jié)構(gòu) 痘病病毒末端復(fù)制的解決方式痘病病毒末端復(fù)制的解決方式真核生物染色體真核生物染色體 dnadna末端補(bǔ)齊模式末端補(bǔ)齊模式 (1) 端粒端粒dna (telomer(telomer) ) ttgggg(t2g4)序列高度重復(fù)的末端序列高度重復(fù)的末端 5 ttggggttggggttggggttgggg 3 (富含富含 g 鏈鏈) 3 aacccc aacccc aacccc 5 (富含富含 c 鏈鏈) 端粒酶端粒酶（ telomerase）四膜蟲：四膜蟲：te

46、lomerase 將將t t2 2g g4 4 末端重復(fù)延伸末端重復(fù)延伸 游撲蟲：游撲蟲：telomerase = rna caaaacccc鏈鏈 + + 末端末端結(jié)合蛋白結(jié)合蛋白 （tbptbp）端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶a a、核蛋白、核蛋白（ ribonucleoprotein rnp）b b、含約長、含約長150nt150nt的的rnarna，其中含，其中含 1 15 5 拷貝拷貝的的cxaycxay重復(fù)序列，是合成端粒重復(fù)序列，是合成端粒t t2 2g g4 4的模板的模板c c、延長的、延長的3-t3-t2 2g g4 4端（端（一段一段cdnacdna）作為）作為5-5-端端d

47、nadna合成的模板合成的模板補(bǔ)齊過程補(bǔ)齊過程 通過通過tgtg鏈的回折形鏈的回折形成發(fā)夾結(jié)構(gòu)（成發(fā)夾結(jié)構(gòu)（g gg g氫氫鍵）尺蠖模鍵）尺蠖模型型實(shí)現(xiàn)端粒酶位實(shí)現(xiàn)端粒酶位置的調(diào)整置的調(diào)整 g g hoogsteen 氫鍵氫鍵 三螺旋三螺旋dna g鏈鏈 t2g4-ttgggg ttggggttggggttggggttgggg c鏈鏈-a2c4- g鏈鏈 t2g4-ttgggg t t g g g g t t gc鏈鏈-a2c4- aaccccaa g g g g t tgggprimaseaaccccaaccccaaccccaaccccaacccdna polorg鏈鏈 t2g4-ttggg

48、g ttggggttggggttggggttgggg c鏈鏈-a2c4- 人體細(xì)胞通過監(jiān)測失去的端粒的重復(fù)數(shù)而計(jì)數(shù)人體細(xì)胞通過監(jiān)測失去的端粒的重復(fù)數(shù)而計(jì)數(shù)細(xì)胞分裂次數(shù)，當(dāng)端粒長度下降到細(xì)胞分裂次數(shù)，當(dāng)端粒長度下降到某一臨界值某一臨界值時(shí)，細(xì)胞終止分裂衰老、死亡時(shí)，細(xì)胞終止分裂衰老、死亡“多莉多莉”的衰老的衰老研究端粒丟失的速率，預(yù)測人類的壽命研究端粒丟失的速率，預(yù)測人類的壽命 xx xy why?xx xy why?研究推測端粒酶與腫瘤的關(guān)系研究推測端粒酶與腫瘤的關(guān)系復(fù)制忠實(shí)性的保證復(fù)制忠實(shí)性的保證1 1、dnapoldnapol的的3355外切酶活性外切酶活性 2 2、dnapoldnapo

49、l只能從引物的只能從引物的33 端延伸端延伸dnadna（需要需要rnarna引物引物） a a、堿基配對(duì)協(xié)同性導(dǎo)致最初幾個(gè)堿基、堿基配對(duì)協(xié)同性導(dǎo)致最初幾個(gè)堿基錯(cuò)配率高，且不易校正錯(cuò)配率高，且不易校正 b b、rnarna引物最終被降解而避免錯(cuò)誤引物最終被降解而避免錯(cuò)誤3 3、后隨鏈的不連續(xù)合成、后隨鏈的不連續(xù)合成: :因其有利于錯(cuò)因其有利于錯(cuò)配堿基的校正配堿基的校正 第四節(jié)第四節(jié) dnadna分子中信息的表達(dá)分子中信息的表達(dá) 基因表達(dá)基因表達(dá): :是指生物體基因組種結(jié)構(gòu)基是指生物體基因組種結(jié)構(gòu)基因所攜帶的遺傳信息經(jīng)過轉(zhuǎn)錄及翻譯等一因所攜帶的遺傳信息經(jīng)過轉(zhuǎn)錄及翻譯等一系列過程，合成特定的蛋白質(zhì)

50、，進(jìn)而發(fā)揮系列過程，合成特定的蛋白質(zhì)，進(jìn)而發(fā)揮其特定生物學(xué)功能的全過程。其特定生物學(xué)功能的全過程。v基因表達(dá)產(chǎn)物基因表達(dá)產(chǎn)物: :各種各種rna(trnarna(trna、mrnamrna和和rrnarrna) )以及蛋白質(zhì)、多肽。以及蛋白質(zhì)、多肽。 一、轉(zhuǎn)錄一、轉(zhuǎn)錄 轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄 ：指：指dnadna合成合成rnarna的過程的過程（ dna dna 分子的分子的3 35 5 為模板鏈也叫反編為模板鏈也叫反編碼鏈；碼鏈；5 5 3 3 鏈叫編碼鏈）。鏈叫編碼鏈）。dnadna復(fù)制復(fù)制轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄rnarna翻譯翻譯蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)逆轉(zhuǎn)錄逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物信息信息rna(mrnarna(mrna) )

51、轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)運(yùn)rna(trnarna(trna) )核糖體核糖體rna(rrnarna(rrna) )核仁以外的核仁以外的常染色質(zhì)轉(zhuǎn)常染色質(zhì)轉(zhuǎn)錄的。錄的。核仁內(nèi)的常染核仁內(nèi)的常染色質(zhì)轉(zhuǎn)錄的。色質(zhì)轉(zhuǎn)錄的。轉(zhuǎn)錄的階段轉(zhuǎn)錄的階段粗轉(zhuǎn)錄階段粗轉(zhuǎn)錄階段加工階段加工階段內(nèi)含子內(nèi)含子1（i1）內(nèi)含子內(nèi)含子2（i2）外顯子外顯子 3（e3）105 146外顯子外顯子 2 （e2）31 1045 3 tata框框rna聚合酶結(jié)合聚合酶結(jié)合決定轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)決定轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)caat框框rna聚合酶結(jié)合聚合酶結(jié)合控制轉(zhuǎn)錄頻率控制轉(zhuǎn)錄頻率外顯子外顯子 1 （e1）1 30aataaa 回文順序回文順序 內(nèi)含子內(nèi)含子1（i1）內(nèi)含

52、子內(nèi)含子2（i2）外顯子外顯子 3（e3）105 146外顯子外顯子 2 （e2）31 1045 3 外顯子外顯子 1 （e1）1 30aataaa 回文順序回文順序 內(nèi)含子內(nèi)含子1（i1）內(nèi)含子內(nèi)含子2（i2） 內(nèi)含子內(nèi)含子1（i1）內(nèi)含子內(nèi)含子2（i2） 內(nèi)含子內(nèi)含子1（i1）內(nèi)含子內(nèi)含子2（i2） 5 3 外顯子外顯子 3（e3）105 146外顯子外顯子 2 （e2）31 104外顯子外顯子 1 （e1）1 30aataaa回文順序回文順序 外顯子外顯子 3（e3）105 146外顯子外顯子 2 （e2）31 1045 3 外顯子外顯子 1 （e1）1 30aataaaaaaaaaaa

53、aaaaamgmgdna轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄剪剪接接帶帶帽帽加加尾尾成熟的成熟的mrna hnrna加工加工 ( (一一) )剪接：剪接： 細(xì)胞核內(nèi)小細(xì)胞核內(nèi)小rnarna長約長約250250個(gè)核個(gè)核苷酸，是所有真核，高度保守的成分，苷酸，是所有真核，高度保守的成分，因富含因富含u u，稱，稱u u族族rnarna，已知有，已知有u u1 1、u u2 2、u u3 3、u u4 4、u u5 5、u u6 6數(shù)種，這些，數(shù)種，這些，snrnasnrna與約十種與約十種prpr，結(jié)，結(jié)合形成合形成snrnpsnrnp，其通過，其通過rnarnarnarna互補(bǔ)，可識(shí)互補(bǔ)，可識(shí)別內(nèi)含子中別內(nèi)含子中rnarn

54、a的特定序列，各種的特定序列，各種snrnpsnrnp在在剪接過程中，形成剪接體，使內(nèi)含子被切剪接過程中，形成剪接體，使內(nèi)含子被切掉。掉。uacugace11 30age231 104g uu1/ u23 e231 104i1guuacugacage11 305 u1 u2 u3uacugaagg uce231 104e11 30uacugae11 30age231 104g uc2 2、切除內(nèi)含子、內(nèi)含子、切除內(nèi)含子、內(nèi)含子55端的外顯子和端的外顯子和33端的外顯子連接起端的外顯子連接起來，內(nèi)含子來，內(nèi)含子33端剪接部位斷裂，將內(nèi)含子形成的套索式結(jié)構(gòu)切端剪接部位斷裂，將內(nèi)含子形成的套索式結(jié)構(gòu)

55、切掉。掉。1 1、在內(nèi)含子、在內(nèi)含子33端端uacugacuacugac中第中第6 6位的位的a a攻擊剪接部位，使之?dāng)嗔眩艏艚硬课?，使之?dāng)嗔?，?nèi)含子內(nèi)含子55端端g g斷裂后折回，與內(nèi)含子斷裂后折回，與內(nèi)含子3 3端第端第6 6位位a a經(jīng)經(jīng)5522磷酸二磷酸二酯鍵相連接。酯鍵相連接。5 5首先，首先，rna5rna5端起始核苷酸的端起始核苷酸的p p與鳥苷三與鳥苷三磷酸形成磷酸形成5 5 5 5 鍵。鍵。然后，在烏苷酸然后，在烏苷酸7 7位位n n上甲基化，完成戴帽上甲基化，完成戴帽( (帽帽o)o)在真核生物中、下一個(gè)的在真核生物中、下一個(gè)的2 2 0 0位甲基位甲基化，形成帽化，形

56、成帽1 1。(二二)戴帽：戴帽：戴帽作用：戴帽作用： (1)(1)戴帽可有效地封閉戴帽可有效地封閉rna5rna5 末端，末端，使它不再接核苷酸。使它不再接核苷酸。 (2)(2)同時(shí)可保護(hù)同時(shí)可保護(hù)5 5 末端，使其不受砼酸末端，使其不受砼酸酶和核酸酶的消化作用，從而增加其穩(wěn)酶和核酸酶的消化作用，從而增加其穩(wěn)定性。定性。 (3)(3)帽還能被核糖體小亞基識(shí)別，促帽還能被核糖體小亞基識(shí)別，促使使mrnamrna與核糖體結(jié)合。與核糖體結(jié)合。( (三三) )加尾：加尾： 在戴帽同時(shí)，在戴帽同時(shí)，33端在在腺苷酸聚合酶作端在在腺苷酸聚合酶作用下加接一連串用下加接一連串polyapolya，成尾，這過程

57、稱多聚，成尾，這過程稱多聚腺苷酸化反應(yīng)。腺苷酸化反應(yīng)。 多聚腺苷酸化是在多聚腺苷酸化是在aavaaaaavaaa下游開始的，但下游開始的，但在加尾前，需修建在加尾前，需修建33末端，水解掉末端，水解掉10101515個(gè)個(gè)核苷酸后，再加核苷酸后，再加100100200200個(gè)個(gè)a a。作用：作用： 可能是使得可能是使得mrna3mrna3末端穩(wěn)定，不受末端穩(wěn)定，不受酶的破壞，并可促使酶的破壞，并可促使mrnamrna由核運(yùn)轉(zhuǎn)到質(zhì)中。由核運(yùn)轉(zhuǎn)到質(zhì)中。二、二、翻譯翻譯組成性與誘導(dǎo)性組成性與誘導(dǎo)性組成性基因始終表達(dá)的基因，如能量代謝；組成性基因始終表達(dá)的基因，如能量代謝；誘導(dǎo)性基因誘導(dǎo)表達(dá)的基因，如細(xì)

58、胞因子誘導(dǎo)性基因誘導(dǎo)表達(dá)的基因，如細(xì)胞因子正調(diào)控和負(fù)調(diào)控正調(diào)控和負(fù)調(diào)控阻遏：基因表達(dá)受到抑制的過程和狀態(tài)；脫阻阻遏：基因表達(dá)受到抑制的過程和狀態(tài)；脫阻遏被阻遏的基因重新表達(dá)。遏被阻遏的基因重新表達(dá)。靜息：基因長期不表達(dá)的狀態(tài)。靜息：基因長期不表達(dá)的狀態(tài)。調(diào)控的水平調(diào)控的水平轉(zhuǎn)錄前，轉(zhuǎn)錄水平，轉(zhuǎn)錄后轉(zhuǎn)錄前，轉(zhuǎn)錄水平，轉(zhuǎn)錄后第五節(jié)第五節(jié) 基因的調(diào)控基因的調(diào)控v基因表達(dá)的特異性基因表達(dá)的特異性（一）時(shí)間特異性（一）時(shí)間特異性 往往與細(xì)胞或個(gè)體的特定分化、發(fā)育階段往往與細(xì)胞或個(gè)體的特定分化、發(fā)育階段相適應(yīng)，又稱階段特異性。相適應(yīng)，又稱階段特異性。（二）空間特異性（二）空間特異性 由細(xì)胞在各組織器官的分

59、布差異所決定的，由細(xì)胞在各組織器官的分布差異所決定的，故又稱為細(xì)胞特異性或組織特異性。故又稱為細(xì)胞特異性或組織特異性。v基因表達(dá)的方式基因表達(dá)的方式（一）組成性表達(dá)（一）組成性表達(dá) 管家基因管家基因: :生命全過程都是必需的、且在一生命全過程都是必需的、且在一個(gè)生物個(gè)體的幾乎所有細(xì)胞中持續(xù)表達(dá)的基因。個(gè)生物個(gè)體的幾乎所有細(xì)胞中持續(xù)表達(dá)的基因。 組成性基因表達(dá)組成性基因表達(dá): :管家基因較少受環(huán)境因素管家基因較少受環(huán)境因素的影響，在個(gè)體發(fā)育的任一階段都能在大多數(shù)的影響，在個(gè)體發(fā)育的任一階段都能在大多數(shù)細(xì)胞中持續(xù)表達(dá)。細(xì)胞中持續(xù)表達(dá)。誘導(dǎo)表達(dá)：特定環(huán)境信號(hào)刺激下，誘導(dǎo)表達(dá)：特定環(huán)境信號(hào)刺激下，基因

60、表現(xiàn)為開放或增強(qiáng)，表達(dá)產(chǎn)基因表現(xiàn)為開放或增強(qiáng)，表達(dá)產(chǎn)物增加。物增加。阻遏表達(dá)：在特定環(huán)境信號(hào)刺激阻遏表達(dá)：在特定環(huán)境信號(hào)刺激下，基因被抑制，從而使表達(dá)產(chǎn)下，基因被抑制，從而使表達(dá)產(chǎn)物減少。物減少。協(xié)調(diào)表達(dá)：在一定機(jī)制控制下，協(xié)調(diào)表達(dá)：在一定機(jī)制控制下，功能相關(guān)的一組基因，協(xié)調(diào)一致，共同功能相關(guān)的一組基因，協(xié)調(diào)一致，共同表達(dá)。表達(dá)。一、原核細(xì)胞的基因表達(dá)調(diào)控一、原核細(xì)胞的基因表達(dá)調(diào)控 負(fù)調(diào)節(jié)負(fù)調(diào)節(jié): :負(fù)調(diào)節(jié)蛋白（阻遏物）將基負(fù)調(diào)節(jié)蛋白（阻遏物）將基因關(guān)閉，使其不能轉(zhuǎn)錄的調(diào)節(jié)方式。因關(guān)閉，使其不能轉(zhuǎn)錄的調(diào)節(jié)方式。大腸桿菌乳糖操縱子大腸桿菌乳糖操縱子lacz（ 半乳糖苷酶）半乳糖苷酶）3510bp