生物的遺傳和變異

1、第五章 生物的遺傳本章內(nèi)容遺傳學(xué)基本定律基因是一段DNA序列DNA的半保留復(fù)制DNA作為遺傳物質(zhì)的功能基因的表達(dá)與調(diào)控人類基因組計(jì)劃基因工程的操作和應(yīng)用一、遺傳學(xué)基本定律孟德?tīng)枺?Mendel, 18221884），奧地利修道士，現(xiàn)代遺傳學(xué)的奠基人。從 1856 年起開(kāi)始豌豆試驗(yàn)。孟德?tīng)柕幕痉椒ㄊ请s交。他挑選了七對(duì)性狀。花色、花著生位置、株高、果莢形狀、 果莢顏色、籽粒顏色、籽粒形狀。經(jīng)過(guò)近 10 年的潛心研究，孟德?tīng)柊l(fā)表了他的研究報(bào)告植物雜交實(shí)驗(yàn)。其內(nèi)容可概括兩個(gè)定律。為什么選擇豌豆？豌豆是嚴(yán)格的自花受粉植物，市場(chǎng)出售的種子都是純種。當(dāng)時(shí)已有一些不同品系的豌豆種子，由不同品系種子培育出的植

2、株具有明顯易于比較的性狀差別。豌豆的花比較大，便于人工除去原有的雄蕊，并利用另一植株的花粉做人工異花授粉，進(jìn)行雜交實(shí)驗(yàn)。每次雜交后，產(chǎn)生的后代完全可育，可以追蹤觀察特定性狀在雜交后代的分離情況，總結(jié)出遺傳規(guī)律。 1、孟德?tīng)柕谝欢煞蛛x律用一對(duì)性狀雜交，子一代全為顯性性狀。子一代之間自交，子二代為：顯性性狀：隱性性狀3：1對(duì)子二代顯隱性的分離比孟得爾提出了一種模式予以解釋：獨(dú)立分配定律。 孟德?tīng)柼岢龅乃膫€(gè)假設(shè)生物體存在決定遺傳性狀的不同形式的基因。一個(gè)生物個(gè)體中每一遺傳性狀都對(duì)應(yīng)著兩個(gè)基因，分別來(lái)自兩個(gè)親本，稱為等位基因。精子和卵子（配子）只帶有決定性狀的一個(gè)等位基因。配子在形成中，兩個(gè)等位基因

3、發(fā)生分離。兩個(gè)不同形式的等位基因，當(dāng)一個(gè)可以完全表達(dá)，另一個(gè)在生物體上不表現(xiàn)出明顯的效應(yīng)時(shí)，分別稱為顯性等位基因和隱性等位基因。孟德?tīng)柗蛛x律成對(duì)的等位基因在配子形成時(shí)彼此分離，每個(gè)雌配子或雄配子只獲得一個(gè)等位基因。配子受精時(shí)重新結(jié)合形成等位基因?qū)Α?、孟德?tīng)柕诙勺杂山M合律用兩對(duì)性狀雜交，子一代全為顯性性狀，子一代之間雜交，子二代出現(xiàn)四種性狀，其數(shù)量比例為9：3：3：1。在配子形成時(shí)，一對(duì)遺傳因子的分離獨(dú)立于另一對(duì)遺傳因子?；蛘哒f(shuō)，非等位基因之間的重組是隨機(jī)的。孟德?tīng)栕杂山M合律 在配子形成時(shí)，每對(duì)等位基因都是自由分離的。非等位基因之間的重組是隨機(jī)的。一種特性的遺傳對(duì)別的特性的遺傳沒(méi)有影響。個(gè)

4、體的基因型是可以預(yù)測(cè)和檢測(cè)的?；蛐?、表型測(cè)交是一種對(duì)未知基因型個(gè)體進(jìn)行遺傳分析的方法。測(cè)交基因型分析孟德?tīng)柖傻难由觳煌耆@性復(fù)等位基因多基因遺傳基因多效性環(huán)境的作用基因在染色體上顯微鏡技術(shù)與染色技術(shù)的發(fā)展，使人們注意到，細(xì)胞分裂時(shí)，尤其是減數(shù)分裂中，染色體的行為和孟德?tīng)柼岢龅牡任换虻姆蛛x規(guī)律相當(dāng)一致。所以，確定基因在細(xì)胞核中，在染色體上。遺傳的染色體學(xué)說(shuō)遺傳因子及其獨(dú)立分離與自由組合特性與染色體的行為特性有平行性。染色體和基因成對(duì)存在；形成配子時(shí)每對(duì)染色體每對(duì)基因分離；在配子中，只有每對(duì)染色體一個(gè)染色單體，也只有每對(duì)等位基因中一個(gè)基因。同源染色體和等位基因同源染色體分別帶著控制同一性狀的

5、兩個(gè)等位基因。等位基因可以是純合的，也可以是雜合的。純合等位基因的兩個(gè)基因完全相同；雜和等位基因的兩個(gè)基因則不同。3. 遺傳學(xué)第三定律連鎖和互換定律20世紀(jì)初，美國(guó)著名的實(shí)驗(yàn)胚胎學(xué)家摩爾根(Morgan) 及其同事通過(guò)果蠅的雜交試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)。同一染色體上的基因連在一起一同遺傳的現(xiàn)象，叫連鎖（linkage）。兩個(gè)同源染色體上基因的相互交換的現(xiàn)象，叫互換（crossing over）。遺傳學(xué)第三定律連鎖和互換定律結(jié)論1：Lg連鎖（灰色與短翅連在一起）；lG連鎖（黑色與長(zhǎng)翅連在一起）。結(jié)論2：在配子形成過(guò)程中，基因可以發(fā)生重組。該實(shí)驗(yàn)中，重組的頻率是 。17%基因的連鎖和交換基因重組服從這樣的規(guī)則：兩

6、個(gè)基因在染色體離得越遠(yuǎn)，重組頻率越高；兩個(gè)基因在染色體上離得越近，重組頻率越低。根據(jù)連鎖圖譜可以繪制出遺傳圖譜。伴性遺傳試驗(yàn)野生果蠅眼睛為紅色。偶然發(fā)現(xiàn)一只雄性白眼（突變）。P: 紅眼（雌） 白眼（雄） F1: 全部紅眼 （自交）F2: 紅眼 : 白眼（3 : 1）雌：全紅； 雄：紅眼/白眼（1/1）結(jié)論：控制眼色的基因位于染色體X上，紅眼基因是顯性的，白眼基因是隱性的，而在染色體Y上沒(méi)有等位的基因。（雌：XX 雄：XY）性別的決定性染色體決定性別單倍體決定性別環(huán)境決定性別基因決定性別性染色體決定性別XY型：人類，哺乳動(dòng)物，果蠅等；雄性有兩個(gè)異型性染色體。雌性：XX；雄性：XY。ZW型：鳥(niǎo)類，

7、蝴蝶等；雌性有兩個(gè)異型性染色體。雌性：ZW；雄性：ZZ。XO型：蝗蟲(chóng)等；雄性比雌性少一條性染色體。雌性：16XX；雄性：16X。人類的一些單基因遺傳病類型常染色體隱性常染色體顯性X-染色體隱性特征父母均攜帶缺陷基因，子女才可能發(fā)病。父母一方有病癥，子女發(fā)病的機(jī)率為50%。母、女常是基因攜帶者，病癥更多出現(xiàn)在兒子身上。病例苯丙酮尿癥鐮刀狀貧血癥亨廷頓氏癥家族性高膽固醇血癥血友病紅綠色盲常染色體顯性基因遺傳病患者一般攜帶一個(gè)致病基因；子代的患病概率為1:1；傳代過(guò)程中與性別無(wú)關(guān)，男女患病率一致。常染色體隱性基因遺傳病患者的一對(duì)等位基因都是致病基因；若患者雙親健康，則均為攜帶者雜合子；患者的兄弟姐妹

8、中的患病概率為1:3；患病概率和傳代過(guò)程與性別無(wú)關(guān)，男女患病率一致。性染色體上基因的遺傳伴性遺傳：決定性狀的基因位于性染色體上。連鎖的遺傳連鎖的顯性遺傳連鎖的隱性遺傳Y連鎖的遺傳 (限雄遺傳)X連鎖的隱性遺傳色盲控制某形狀的基因位于染色體X上，且為隱性。女性在純合下表現(xiàn)癥狀 XaXa；男性在 XaY 時(shí)表現(xiàn)癥狀；病癥的人大都是男性；男性患者的子女都正常，但是其外孫可能發(fā)病。多基因遺傳病有的病受幾對(duì)基因控制，這類遺傳病發(fā)病與否，不但取決遺傳，也在很大程度上受環(huán)境影響。相當(dāng)一部分常見(jiàn)病或多發(fā)病，如：糖尿病、高血壓、神經(jīng)分裂癥、支氣管哮喘等，都屬多基因遺傳病。因?yàn)橛协h(huán)境因素的影響，包括：飲食、妊娠

9、、創(chuàng)傷、情緒等，于是，遺傳的影響程度不一，被稱為“遺傳易感性”。人類一些性狀與疾病的遺傳率性狀遺傳率（%）疾病遺傳率（%）身高81唇裂+腭裂76體重78糖尿病75智商80精神分裂癥80語(yǔ)言能力68哮喘80計(jì)算能力12高血壓62二、 基因是一段DNA序列1928年英國(guó)，Griffith的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)。結(jié)果說(shuō)明：加熱殺死的S型肺炎球菌中一定有某種特殊的生物分子或遺傳物質(zhì)，可以使無(wú)害的R型肺炎球菌轉(zhuǎn)化為有害的S型肺炎球菌。這種生物分子或遺傳物質(zhì)是什么呢？紐約洛克非勒研究所 Avery從加熱殺死的S型肺炎球菌將蛋白質(zhì)、核酸、多糖、脂類分離出來(lái)，分別加入到無(wú)害的R型肺炎球菌中。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，惟獨(dú)只有核

10、酸可以使無(wú)害的R型肺炎球菌轉(zhuǎn)化為有害的S型肺炎球菌。1944年 結(jié)論：DNA是生命的遺傳物質(zhì)更有說(shuō)服力的噬菌體實(shí)驗(yàn) 1952年，Hershey 和 Chase 病毒（噬菌體）放射性同位素35S標(biāo)記病毒的蛋白質(zhì)外殼，32P標(biāo)記病毒的DNA內(nèi)核，感染細(xì)菌。新復(fù)制的病毒，檢測(cè)到了32P標(biāo)記的DNA，沒(méi)有檢測(cè)到35S標(biāo)記的蛋白質(zhì)。結(jié)論：DNA在病毒和其它生物體復(fù)制或繁殖中起到關(guān)鍵作用。證實(shí)半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn) 1958，Meselson和Stahl大腸桿菌 15NH4Cl為唯一氮源的培養(yǎng)液中生長(zhǎng)若干代；被15N標(biāo)記的大腸桿菌轉(zhuǎn)入14NH4Cl為唯一氮源的培養(yǎng)液；完成第一代和第二代繁殖時(shí)，分離DNA進(jìn)行密度

11、梯度離心；被15N標(biāo)記的親代雙鏈DNA（記作15N/15N）密度大，在下部；14N/14N密度小，在上部；15N/14N在中間。DNA的復(fù)制是以親代的一條DNA為模板，按照堿基互補(bǔ)的原則，合成另一條具有互補(bǔ)堿基的新鏈。因此，細(xì)胞中DNA 的復(fù)制被稱為半保留復(fù)制。三、DNA的半保留復(fù)制DNA的半保留復(fù)制DNA的復(fù)制發(fā)生在細(xì)胞周期的S期，在解旋酶的作用下，首先雙螺旋的DNA可以同時(shí)在許多DNA復(fù)制的起始位點(diǎn)局部解螺旋并拆開(kāi)為兩條單鏈，如此在一條雙鏈上可形成許多“復(fù)制泡”，解鏈的叉口處稱為“復(fù)制叉”。DNA復(fù)制的特點(diǎn) 半保留復(fù)制DNA的兩條單鏈分別作為模板復(fù)制與之互補(bǔ)的單鏈；DNA的復(fù)制具有極性，只

12、能從53；DNA的兩條單鏈非對(duì)稱性復(fù)制：3鏈為連續(xù)復(fù)制，5鏈為間斷復(fù)制；DNA的復(fù)制必需先在復(fù)制起始點(diǎn)合成一段引物。四、DNA作為遺傳物質(zhì)的功能貯藏遺傳信息的功能；傳遞遺傳信息的功能；表達(dá)遺傳信息的功能。由此，克里克提出中心法則，確定遺傳信息由 DNA 通過(guò) RNA 流向蛋白質(zhì)的普遍規(guī)律。中心法則DNA DNARNA蛋白質(zhì)遺傳信息儲(chǔ)存在核酸中；遺傳信息由核酸流向蛋白質(zhì)。1、基因的轉(zhuǎn)錄發(fā)生在細(xì)胞核中，以DNA分子為模板，按照堿基互補(bǔ)的原則，合成一條單鏈的RNA即mRNA，DNA分子攜帶的遺傳信息被轉(zhuǎn)移到RNA分子中。其過(guò)程與DNA的復(fù)制基本相同。從DNA到蛋白質(zhì)由DNA控制的蛋白質(zhì)合成涉及兩個(gè)基

13、本過(guò)程：第一步，DNA的遺傳信息轉(zhuǎn)錄到mRNA中，發(fā)生在細(xì)胞核中；第二步，將mRNA的信息翻譯成蛋白質(zhì)的氨基酸序列，在細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行。原核生物中遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯則簡(jiǎn)單一些。真核生物細(xì)胞成熟mRNA的形成過(guò)程內(nèi)含子：不能編碼蛋白質(zhì)的核苷酸片段；外顯子：編碼蛋白質(zhì)的核苷酸片段；轉(zhuǎn)錄后新合成的mRNA是未成熟的mRNA，需要在特定部位剪接，最后形成較短的有功能的RNA。原核生物中，DNA鏈上不存在內(nèi)含子。2、蛋白質(zhì)的合成細(xì)胞中蛋白質(zhì)的合成是一個(gè)嚴(yán)格按照mRNA上密碼子的信息指導(dǎo)氨基酸單體合成為多肽鏈的過(guò)程，這一過(guò)程稱為mRNA的翻譯。mRNA的翻譯需要有mRNA、tRNA、核糖體、多種氨基酸和多種

14、酶等的共同參與。翻譯過(guò)程(即多肽鏈的合成)包括起始、多肽鏈延長(zhǎng)和翻譯終止3個(gè)基本階段。翻譯過(guò)程翻譯過(guò)程中，由于每一個(gè)氨基酸是嚴(yán)格按照mRNA模板的密碼序列被逐個(gè)合成到肽鏈上，因此，mRNA上的遺傳信息被準(zhǔn)確地翻譯成特定的氨基酸序列。原核生物中，DNA鏈上不存在內(nèi)含子。細(xì)胞質(zhì)中，翻譯是一個(gè)快速過(guò)程，一段mRNA可以相繼與多個(gè)核糖體相結(jié)合，同時(shí)連續(xù)進(jìn)行多條同一種新肽鏈的合成。遺傳信息流由DNARNA蛋白質(zhì)流動(dòng)。某些情況下，有RNA的自我復(fù)制或反轉(zhuǎn)錄。3、遺傳密碼的破譯1966年，Nirenberg和Khorana確認(rèn)全部遺傳密碼字典：總共64個(gè)密碼子；61個(gè)負(fù)責(zé)20種氨基酸翻譯；3個(gè)無(wú)義密碼子。為

15、此成果，兩人獲得1968年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。遺傳密碼字典的特征通用：所有生物采用同一套密碼字典。簡(jiǎn)并：數(shù)個(gè)密碼子編碼同一個(gè)氨基酸。搖擺：密碼子的第3個(gè)堿基可選擇不同堿基配對(duì)。偏愛(ài)：搖擺密碼子的使用頻率不同。偏離：在不同場(chǎng)合同一密碼子含義不同。擴(kuò)展：現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)第21、第22個(gè)氨基酸的密碼。五、基因表達(dá)和調(diào)控“gene”一詞的出現(xiàn)：1905年，Johson首創(chuàng)“gene”一詞，用以表示可在后代重復(fù)出現(xiàn)的遺傳因子?；虻亩x：經(jīng)典遺傳學(xué)：決定表型性狀的獨(dú)立的遺傳單位。分子遺傳學(xué)：組成一個(gè)完整轉(zhuǎn)錄單元的DNA順序?；虻慕Y(jié)構(gòu)基因的上游區(qū)含有控制基因表達(dá)調(diào)控的順序, 通常將這些順序稱之為反式因子?；?/p>

16、的轉(zhuǎn)錄區(qū)包含：外顯子：在轉(zhuǎn)錄加工后輸出細(xì)胞核的順序，即編碼 mRNA的順序。內(nèi)含子：在轉(zhuǎn)錄加工后被切除的順序，非編碼順序。mRNA的順序組成：5非翻譯區(qū)：可調(diào)控翻譯起始。3非翻譯區(qū)：可調(diào)控翻譯終止。多肽鏈編碼區(qū)(密碼子組成區(qū)，或稱開(kāi)放讀框，open reading frame, ORF)。轉(zhuǎn)錄時(shí)以負(fù)鏈(-)或無(wú)義鏈為模板，按堿基配對(duì)法則合成與編碼鏈或正鏈(+)順序相同的RNA。2、基因突變細(xì)胞中核酸序列的改變通過(guò)基因表達(dá)有可能導(dǎo)致生物遺傳特征的變化。這種核酸序列的變化稱為基因突變(mutation)?；蛲蛔兛梢允荄NA序列中單個(gè)核苷酸或堿基發(fā)生改變，也可以是一段核酸序列的改變。DNA序列中涉

17、及單個(gè)核苷酸或堿基的變化稱為點(diǎn)突變。在一個(gè)基因內(nèi)發(fā)生的點(diǎn)突變通常有兩種情況：一是一種堿基或核苷酸被另一種堿基或核苷酸所替換；二是一個(gè)堿基的插入和缺失。點(diǎn)突變替換一種堿基被另一種替換。同義突變：不改變相應(yīng)的氨基酸序列（密碼子的簡(jiǎn)并性）；錯(cuò)義突變：改變了氨基酸序列。錯(cuò)義突變的例子鐮狀細(xì)胞貧血癥編碼血紅蛋白肽鏈上一個(gè)決定谷氨酸的密碼子GAA變成了GUA，使得肽鏈上的谷氨酸變成了纈氨酸，引起了血紅蛋白的結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生了根本的改變。點(diǎn)突變插入或缺失造成翻譯過(guò)程中其下游的三聯(lián)密碼子都被錯(cuò)讀，產(chǎn)生完全錯(cuò)誤的肽鏈或肽鏈合成提前終止。移碼突變加長(zhǎng)或縮短蛋白鏈的突變?nèi)蛉恼麛?shù)倍核苷酸的插入或缺失，僅僅添加或去除

18、一些密碼子或者間隔開(kāi)原來(lái)相鄰密碼子，不影響閱讀框。神經(jīng)退行性疾病亨廷頓氏病，串聯(lián)重復(fù)序列5-CAG-3的不正常擴(kuò)增。正常人中有1035個(gè)拷貝，病人中36120個(gè)拷貝?；蛲蛔兊脑蜃园l(fā)突變DNA復(fù)制錯(cuò)誤造成堿基的替換、插入或缺失等自發(fā)突變；DNA聚合酶的錯(cuò)誤：E. coli 中的錯(cuò)誤率10-7；堿基的酮式和烯醇式互變異構(gòu)；DNA損傷或突變的修復(fù)機(jī)制。E. coli 基因組復(fù)制的總體錯(cuò)誤率為10-10到10-11，相當(dāng)于每拷貝1000次出現(xiàn)一次未校正的復(fù)制錯(cuò)誤。DNA修復(fù)缺陷導(dǎo)致人類的疾?。褐愿善ぐY?；蛲蛔兊脑蛘T發(fā)突變外界因素如某些化學(xué)物質(zhì)誘變劑、電離輻射等也可能誘導(dǎo)基因突變的發(fā)生。紫外

19、線和其它電離輻射：白血病和皮膚癌；芳香烴類：皮膚癌；黃曲霉素：肝癌；亞硝胺：肝癌、食道癌、鼻咽癌；吸煙：肺癌?；蛲蛔兊姆e極意義利用基因突變進(jìn)行生物育種：如：傳統(tǒng)抗生素高產(chǎn)菌種的誘變篩選，可采用紫外線、Co60照射、NTG處理等。菌種產(chǎn)量（單位/ml）野生型青霉菌產(chǎn)生菌20突變型青霉菌產(chǎn)生菌(經(jīng)過(guò)X射線，紫外線照射等)5000060000染色體的畸變?nèi)旧w數(shù)目的變異：整倍體變異：多倍體、單倍體；非整倍體變異：三體、缺體；染色體結(jié)構(gòu)的變異：缺失（deletion）重復(fù)（duplication）易位（translocation）倒位（invertion）3、原核生物基因的表達(dá)和調(diào)控DNA轉(zhuǎn)錄和RN

20、A翻譯，即遺傳信息從基因流向RNA又流向蛋白質(zhì)的過(guò)程總稱為基因表達(dá)。在高度復(fù)雜的生物細(xì)胞及其多種多樣的代謝過(guò)程中，基因的表達(dá)是高度有序的?；虮磉_(dá)可以在不同的水平上進(jìn)行調(diào)控，影響和控制轉(zhuǎn)錄和翻譯等都屬于基因表達(dá)的調(diào)控。如：控制基因轉(zhuǎn)錄的開(kāi)啟、關(guān)閉；翻譯速率的調(diào)節(jié)；基因表達(dá)產(chǎn)物（蛋白質(zhì)）的活性的控制。大腸桿菌對(duì)乳糖的利用乳糖操縱子學(xué)說(shuō)法國(guó)科學(xué)家Monod和Jacob發(fā)現(xiàn)，大腸桿菌在不含乳糖的葡萄糖培養(yǎng)基中不會(huì)分泌-半乳糖苷酶（參與乳糖降解代謝的主要酶）；相反，含有乳糖時(shí)，會(huì)合成 -半乳糖苷酶，使乳糖水解。經(jīng)過(guò)一系列的實(shí)驗(yàn)后，他們又發(fā)現(xiàn)，大腸桿菌在沒(méi)有乳糖的環(huán)境中不產(chǎn)生編碼-半乳糖苷酶的mRNA。

21、1961年，他們提出了一種模型即乳糖操縱子學(xué)說(shuō)。乳糖操縱子學(xué)說(shuō)操縱子（operon）：由啟動(dòng)子、操縱基因和結(jié)構(gòu)基因共同構(gòu)成的基因簇單位，稱為原核生物的操縱子。啟動(dòng)子：RNA聚合酶結(jié)合的位點(diǎn)；操縱基因：轉(zhuǎn)錄的開(kāi)關(guān)，決定RNA聚合酶能否轉(zhuǎn)錄；結(jié)構(gòu)基因：編碼-半乳糖苷酶（Z）、透性酶（Y）和硫半乳糖苷乙酰轉(zhuǎn)移酶（A）的基因；調(diào)節(jié)基因：在操縱子上游，其表達(dá)產(chǎn)物為阻遏蛋白；乳糖+阻遏蛋白，改變阻遏蛋白的形狀。4、真核生物基因的表達(dá)和調(diào)控原核生物操縱子，真核生物？真核生物基因表達(dá)與調(diào)控的復(fù)雜性：真核生物具有由核膜包被的細(xì)胞核，其基因的轉(zhuǎn)錄發(fā)生在細(xì)胞核中，而翻譯則發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)中。真核生物基因數(shù)目比原核生物多

22、，大多數(shù)基因除了有不起表達(dá)作用的內(nèi)含子，另外還有更多調(diào)節(jié)基因表達(dá)的非編碼序列，真核生物所轉(zhuǎn)錄的前體mRNA必須經(jīng)過(guò)加工成熟后才進(jìn)入表達(dá)階段。真核生物染色質(zhì)由DNA與5種組蛋白結(jié)合組成，它們折疊和纏繞形成核小體，核小體及染色質(zhì)進(jìn)一步折疊纏繞形成超級(jí)結(jié)構(gòu)狀態(tài)的細(xì)胞分裂中期染色體。染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)對(duì)基因的表達(dá)起總體控制作用。真核生物基因表達(dá)的調(diào)控可發(fā)生在不同水平上染色質(zhì)水平的調(diào)控X染色體部分失活；轉(zhuǎn)錄水平的控制；前體mRNA的加工；mRNA跨核膜的運(yùn)輸調(diào)控；細(xì)胞質(zhì)中mRNA的穩(wěn)定性；mRNA的選擇性翻譯；蛋白質(zhì)產(chǎn)物的活化和后加工。5、基因與人類疾病精妙的基因表達(dá)和調(diào)控機(jī)制，保證了細(xì)胞中DNA的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄

23、、翻譯和各種代謝反應(yīng)的高效和有序性，從而保證了生命的健康。由于環(huán)境因素，或遺傳因素，或環(huán)境與遺傳因素的相互作用等，都可能導(dǎo)致基因突變的發(fā)生，也可能導(dǎo)致基因表達(dá)調(diào)控的失常。其結(jié)果便造成了某些與基因相關(guān)的人類疾病的發(fā)生。從分子水平來(lái)解釋某些與基因表達(dá)相關(guān)的人類重大疾病為基因診斷和治療提供了依據(jù)。癌癥癌癥和心血管疾病成為威脅人類健康的兩大惡魔。癌是細(xì)胞生長(zhǎng)與分裂失控引起的疾病，其根源是體細(xì)胞中調(diào)節(jié)細(xì)胞生長(zhǎng)與分裂的基因異常表達(dá)。癌癥的發(fā)生是環(huán)境和遺傳因素共同決定的。腫瘤發(fā)生的家族聚集現(xiàn)象；種族間的差異；遺傳易感性。癌癥發(fā)生的機(jī)理癌細(xì)胞的最大特點(diǎn)是細(xì)胞的分裂失去控制，導(dǎo)致無(wú)規(guī)律的增生。這一過(guò)程在本質(zhì)上是

24、控制細(xì)胞分裂的基因發(fā)生了突變。癌變通常發(fā)生在必需不斷更新的組織細(xì)胞，由于頻繁復(fù)制可積累突變。這些必需不斷更新的組織細(xì)胞由于接觸和受到許多物理化學(xué)因素的影響，易受損傷和發(fā)生遺傳變異。癌癥發(fā)生相關(guān)的基因可分為兩大類：致癌基因（oncogenes），它們能促進(jìn)細(xì)胞的生長(zhǎng)和增殖；腫瘤抑制基因（tumor-suppresor gene）或抑癌基因，它們能調(diào)節(jié)細(xì)胞的生長(zhǎng)和分化而抑制腫瘤的發(fā)生。六、人類基因組計(jì)劃1988年，美國(guó)國(guó)家衛(wèi)生院和能源部：當(dāng)時(shí)為止在生命科學(xué)領(lǐng)域最宏大的研究計(jì)劃人類基因組計(jì)劃。主要內(nèi)容是完成人體23對(duì)染色體的全部基因的遺傳作圖和物理作圖，完成23對(duì)染色體上30億個(gè)堿基的序列測(cè)定。以美

25、國(guó)為主、包括英國(guó)、法國(guó)、日本和中國(guó)多國(guó)科學(xué)家參加的國(guó)際合作計(jì)劃。背景：基因組基因組（genome ）是一個(gè)細(xì)胞內(nèi)基因的總和，它分為核基因組、線粒體基因組與葉綠體基因組。基因組內(nèi)包括編碼序列與非編碼序列。人類基因組就是人體中（人細(xì)胞中）全部 DNA。1、概況人類基因組計(jì)劃主要應(yīng)用了4方面相互配合與補(bǔ)充的研究方法和技術(shù)：用RFLP等標(biāo)記出包含大約1 Mb的超大片段進(jìn)行定位作圖；用RFLP把超大片段分割成10多個(gè)包含100 kb的大片段，作出它們的物理圖；用酵母人工染色體(YACs）或其他載體構(gòu)建包含其中小片段的一系列重疊的克隆，約0.51.0 Mb；對(duì)小片段逐個(gè)進(jìn)行測(cè)序，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)染色體的測(cè)序

26、和作圖。人類基因組計(jì)劃進(jìn)展1992年，酵母3號(hào)染色體DNA的全部315,357個(gè)堿基序列的測(cè)定，這是人類完成的第一條真核生物染色體DNA的全序列。1995年，科學(xué)家們獲得了人類第3、第16和第22號(hào)染色體的高密度物理圖。1996年，科學(xué)家們完成酵母其他15條染色體的堿基序列測(cè)定。1997年，大腸桿菌基因組序列測(cè)定宣告完成。1999年12月1日，科學(xué)家們宣布，人類第22號(hào)染色體，含3.34107個(gè)堿基序列的測(cè)定已經(jīng)全部完成，這是人類完成的第一條人類自身染色體的全序列測(cè)定。2000年6月26日，人類基因組工作框架圖完成，標(biāo)志著功能基因組時(shí)代的到來(lái)。2003年4月14日，宣布人類基因組計(jì)劃任務(wù)全部完

27、成。未來(lái)：健康領(lǐng)域、基礎(chǔ)科學(xué)研究領(lǐng)域中國(guó)在計(jì)劃中的角色1999. 9.，在國(guó)際第五次人類基因組測(cè)序戰(zhàn)略會(huì)議上，中國(guó)正式承擔(dān) 1% 的測(cè)序任務(wù)。3 號(hào)染色體上 3 107 b；估計(jì)有 750 1100 個(gè)基因；有中國(guó)特色，與鼻炎癌、肺癌、卵巢癌有關(guān)的基因。2、人類基因組作圖遺傳學(xué)圖（genetic map）選擇遺傳標(biāo)記以cM（摩爾根重組單位）為圖距單位。人的基因組巳有7,000多個(gè)信息豐富的遺傳標(biāo)記，分辨率巳達(dá)0.7 cM（1cM=1,000Kb）。人類基因組作圖物理學(xué)圖（physical map）以堿基對(duì)數(shù)為圖距單位，由已知序列作為基因的物理圖標(biāo)，現(xiàn)分辨率巳達(dá)到200Kb以內(nèi)。主要有以下幾種：

28、細(xì)胞遺傳學(xué)圖；限制圖；STS圖。基因組測(cè)序：具體分析測(cè)定人類24條染色體的全部基因組的堿基序列。兩種傳統(tǒng)的DNA測(cè)序方法：Sanger 雙脫氧鏈終止法Maxam-Gilbert化學(xué)修飾法3、模式生物和病源物全基因組測(cè)定完成的基因組：676。其中：古細(xì)菌：48細(xì)菌：552真核生物：76物種全基因組完成年份釀酒酵母1.2 107 bp1996枯草桿菌4.2 106 bp1997幽門(mén)螺桿菌1.6 106 bp1997梅毒螺旋體1.13 106 bp19984、后基因組計(jì)劃基因克隆計(jì)劃：克隆和鑒定人的3萬(wàn)個(gè)基因?；蚪M多樣性計(jì)劃：群體多樣化的研究；代表基因組到個(gè)體基因組的研究；cDNA計(jì)劃：目標(biāo)是建立不同組織、不同基因在不同時(shí)期的表達(dá)“目錄”，即個(gè)體基因表達(dá)的時(shí)空?qǐng)D。蛋白組計(jì)劃：HGP的基因序列可以馬上轉(zhuǎn)化為信息的和物質(zhì)的蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)。仿照HGP從單一的蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)向大規(guī)模的種類、結(jié)構(gòu)和功能的研究。細(xì)胞計(jì)劃：從分子水平到細(xì)胞水平的研究。5、人類基因組計(jì)劃帶來(lái)的深遠(yuǎn)影響推動(dòng)醫(yī)學(xué)和生物技術(shù)的飛躍發(fā)展巨大的商機(jī)和利潤(rùn)對(duì)社會(huì)倫理的沖擊(1)