生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座

生命科學(xué)縱橫理學(xué)院生命科學(xué)與生物工程研究院生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第1頁遺傳學(xué)生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第2頁遺傳：生物世代間延續(xù)變異：生物個(gè)體間差異遺傳學(xué)：碩士物遺傳與變異學(xué)科遺傳學(xué)概念生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第3頁生殖和遺傳細(xì)胞基礎(chǔ)遺傳模式基因分子生物學(xué)基因調(diào)控DNA技術(shù)遺傳學(xué)與健康：遺傳性疾病本章內(nèi)容生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第4頁細(xì)胞繁殖完成什么任務(wù)細(xì)胞繁殖，或細(xì)胞分裂（celldivision）：（1）細(xì)胞分裂取代損失或被破壞細(xì)胞，保持著成長(zhǎng)個(gè)體細(xì)胞總數(shù)相對(duì)穩(wěn)定。比如，你身體內(nèi)，每秒鐘就有數(shù)百萬個(gè)細(xì)胞必須分裂，以保持細(xì)胞總數(shù)約為6×1013個(gè)。（2）生長(zhǎng)。對(duì)于單細(xì)胞生物，它是無性生殖方式。對(duì)于多細(xì)胞生物，它使得一個(gè)細(xì)胞能夠成長(zhǎng)為一個(gè)生物體。生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第5頁將基因從細(xì)胞轉(zhuǎn)移到細(xì)胞：

細(xì)胞分裂時(shí)，所產(chǎn)生兩個(gè)“子”細(xì)胞通常在遺傳上是完全相同，與“親代”細(xì)胞也是完全相同。細(xì)胞繁殖完成什么任務(wù)生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第6頁生物生殖：無性生殖：不包含卵被精子受精過程。單親及其后代都有完全相同基因。有性生殖：需要精子給卵子受精。減數(shù)分裂。生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第7頁細(xì)胞周期和有絲分裂一些哺乳動(dòng)物細(xì)胞中染色體數(shù)量染色體：細(xì)胞分裂主要演員生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第8頁真核細(xì)胞周期。即一系列有次序事件，從細(xì)胞首次出現(xiàn)起直到分裂為止。細(xì)胞周期生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第9頁減數(shù)分裂—有性生殖基礎(chǔ)Likebegetslike.嚴(yán)格地講，“相同相生”僅適合用于無性生殖。無性生殖中，后代遺傳了單親全部DNA，是單親確實(shí)切遺傳復(fù)制品，后代彼此之間也是復(fù)制品，它們外貌非常相同。生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第10頁減數(shù)分裂—有性生殖基礎(chǔ)有性生殖每一個(gè)后代遺傳是雙親基因一個(gè)獨(dú)特組合，而基因這種組合又編碼一個(gè)獨(dú)特性狀組合。結(jié)果是，有性生殖能夠在后代中產(chǎn)生極多變異。有性生殖決定于減數(shù)分裂和受精作用細(xì)胞過程。生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第11頁同源染色體成正確同源染色體生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第12頁配子和有性生物生命周期人生命周期生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第13頁減數(shù)分裂怎樣使染色體數(shù)目減半減數(shù)分裂過程生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第14頁減數(shù)分裂I中期染色體不一樣排列結(jié)果例子：二倍體生物4條染色體可遺傳變異起源染色體自由組合生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第15頁可遺傳變異起源染色體自由組合：配子數(shù)目/2n,其中n為單倍體數(shù)目。（223/800萬種）隨機(jī)受精：800萬×800萬﹦64×1012交換（crossingover）：在減數(shù)分裂前期I中發(fā)生兩條同源染色體間交換，同源染色體單體片段交換使得由有性生殖所產(chǎn)生變異性又增多了。生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第16頁減數(shù)分裂中交換結(jié)果生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第17頁當(dāng)減數(shù)分裂出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)唐氏綜合征（Downsyndrom，因1866年首次描述此病癥JohnLangdonDown而得名）：額外21染色體。21三體和唐氏綜合征生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第18頁當(dāng)減數(shù)分裂出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)大多數(shù)情況下，染色體數(shù)目不正常胚胎會(huì)在出生之前很早就自然流產(chǎn)。每700個(gè)出生嬰兒中大約有一個(gè)為21三體，它是美國(guó)最常見染色體數(shù)目異常和最常見嚴(yán)重新生兒缺點(diǎn)。唐氏綜合征患者壽命通常較正常人短。生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第19頁母親體內(nèi)發(fā)生了不分離后受精作用？什么會(huì)引發(fā)21三體減數(shù)分裂中意外事故怎樣影響染色體數(shù)目生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第20頁遺傳模式可遺傳變異和遺傳模式孟德爾定律擴(kuò)展遺傳染色體基礎(chǔ)性染色體和性連鎖基因生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第21頁可遺傳變異和遺傳模式喬治·孟德爾。1866年孟德爾發(fā)表論文中指出，親代將決定遺傳性狀顆粒性（discrete）因子傳遞給子代。他還強(qiáng)調(diào)說，不論怎樣混雜和暫時(shí)遮蓋，遺傳因子（基因）在各代間保持各自特征。生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第22頁豌豆花結(jié)構(gòu)。圖中豌豆花除去了一片花瓣，以顯示豌豆生殖器官——雄蕊和心皮。心皮產(chǎn)生卵細(xì)胞，雄蕊產(chǎn)生花粉，花粉內(nèi)含有精子。生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第23頁孟德爾豌豆異花授粉方法。①孟德爾在雄蕊產(chǎn)生花粉前除去雄蕊，預(yù)防自花授粉。除去雄蕊植株作為試驗(yàn)用母本。②將另一株花粉蘸到母本植株心皮上進(jìn)行異花授粉。③人工授粉后，心皮發(fā)育為豆莢，里面有豌豆種子。④種子種下后，成長(zhǎng)為子代植株。生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第24頁概率法則概率范圍從0到1。必定事件發(fā)生概率為1，不可能事件發(fā)生概率為0。一個(gè)事件全部可能結(jié)果概率之和為1。復(fù)合事件概率等于獨(dú)立事件概率乘積——兩枚硬幣都向上概率為：1/2×1/2＝1/4，這稱為乘法法則（ruleofmultiplication）。遺傳學(xué)與拋硬幣含有一樣規(guī)律。生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第25頁等位基因分離和受精都是概率事件生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第26頁把概率法則應(yīng)用于分離定律和自由組合定律，能夠處理許多復(fù)雜遺傳學(xué)問題。AaBbCc→aabbcc?（1）Aa×Aa：子代為aa概率為1/4（2）Bb×Bb：子代為bb概率為1/4（3）Cc×Cc：子代為cc概率為1/4（4）aabbcc：1/4×1/4×1/4=1/64我們能夠經(jīng)過64棋盤格得到三因子雜交一樣結(jié)論，但繪制棋盤格不但浪費(fèi)時(shí)間，而且會(huì)占很大篇幅。概率法則生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第27頁家族系譜遺傳學(xué)上，顯性并不意味著表型正常或比隱性表型出現(xiàn)幾率大；野生型（自然界中最常見）性狀并不一定是由顯性基因控制。在遺傳學(xué)上，顯性是指帶有顯性基因雜合體（Aa）表現(xiàn)出性狀，而隱性基因表型僅在純合（aa）時(shí)才表現(xiàn)出來。人類隱性性狀更為常見，比如無雀斑者占多數(shù)。家族樹—家族系譜是了解人類性狀遺傳方式主要方法。生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第28頁美國(guó)Martha’sVineyard島上耳聾遺傳家族系譜。字母D代表聽力正常等位基因，d表示控制耳聾隱性等位基因，家系中首位耳聾患者是JonathanLambert。帶有單個(gè)隱性致病基因拷貝個(gè)體并不表現(xiàn)癥狀，稱為該疾病攜帶者（carrier）。生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第29頁單基因控制人類遺傳病人們當(dāng)前發(fā)覺單基因座位控制、以顯隱性方式遺傳人類疾病已經(jīng)有一千各種。隱性疾病：白化病、囊性纖維化、半乳糖血、鐮狀細(xì)胞病顯性疾?。很浌前l(fā)育不全、阿爾茨海默氏病、高膽固醇血癥生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第30頁單基因控制人類遺傳病隱性遺傳病：人類大多數(shù)遺傳病是隱性基因控制，引發(fā)疾病從危險(xiǎn)性不大白化病（缺乏色素）到致死性疾病不一。雙親都是隱性疾病攜帶者時(shí)，預(yù)測(cè)子代情況生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第31頁顯性遺傳病:盡管多數(shù)有害等位基因是隱性，但人類有些疾病是由顯性等位基因引發(fā)。顯性致死等位基因?qū)嶋H上遠(yuǎn)比隱性少，其中一個(gè)原因是，雜合體不可能攜帶顯性致死等位基因而不受其影響。然而，顯性致死等位基因假如在中年前不引發(fā)死亡，該基因就能夠保留下來。到癥狀表現(xiàn)顯著時(shí)，早已將致死性基因傳給子代（亨廷頓氏病）。單基因控制人類遺傳病生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第32頁孟德爾定律擴(kuò)展植物和人不完全顯性復(fù)等位基因和血型基因多效性和鐮狀細(xì)胞貧血病多基因遺傳環(huán)境作用生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第33頁控制ABO血型復(fù)等位基因復(fù)等位基因和血型生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第34頁血型復(fù)等位基因和血型生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第35頁許多情況下，一個(gè)基因會(huì)影響幾個(gè)性狀，這種單個(gè)基因影響多個(gè)性狀現(xiàn)象稱為基因多效性。鐮狀細(xì)胞貧血病等位基因直接效應(yīng)是使紅細(xì)胞形成異常血紅蛋白分子。當(dāng)血液中氧濃度因?yàn)楹０翁?、過分勞累或呼吸道疾病而低于正常值時(shí)，異常血紅蛋白分子會(huì)形成結(jié)晶，并使紅細(xì)胞變形為帶有鋸齒狀邊緣鐮刀狀。基因多效性和鐮狀細(xì)胞貧血病生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第36頁在美國(guó)，鐮狀細(xì)胞貧血病在黑人中是十分常見遺傳病，美籍非洲孩子中每500人就有1人患病，10個(gè)美籍非洲人中約有1個(gè)是雜合體。非洲熱帶地域，鐮狀細(xì)胞貧血病十分流行，致死性疾病瘧疾也十分猖獗。貧血病基因攜帶者不會(huì)感染瘧疾，在非洲大部分地域，他們壽命普通比易感瘧疾非攜帶者要長(zhǎng)。從進(jìn)化角度而言，只要瘧疾依然含有危害性，鐮狀細(xì)胞貧血病等位基因個(gè)體就會(huì)有選擇優(yōu)勢(shì)?；蚨嘈院顽牋罴?xì)胞貧血病生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第37頁膚色多基因控制模型多基因遺傳多基因遺傳是指許多性狀是兩個(gè)或多個(gè)基因累加效應(yīng)作用于同一表型。生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第38頁因?yàn)榄h(huán)境原因，單卵雙生也會(huì)有很大不一樣。環(huán)境作用人許多特征是遺傳和環(huán)境共同產(chǎn)物。眼睛顏色：幾乎完全是由遺傳決定。身高：有很大環(huán)境成分。指甲長(zhǎng)短、音樂愛好等：大約與遺傳無關(guān)而完全是環(huán)境影響。生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第39頁遺傳染色體基礎(chǔ)遺傳染色體學(xué)說認(rèn)為，基因定位于染色體上，減數(shù)分裂和受精過程中染色體行為能夠解釋遺傳模式。實(shí)際上，正是染色體在減數(shù)分裂過程中自由組合和分離解釋了孟德爾定律。生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第40頁連鎖基因和交換。染色體上座位很近基因稱為連鎖基因（linkedgenes），連鎖基因能夠一起遺傳?；蜻B鎖生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第41頁連鎖基因和交換。重組后代占總體百分率稱為重組頻率，染色體上兩個(gè)基因間距離越遠(yuǎn)，它們之間交換頻率就越高。生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第42頁托馬斯·摩爾根試驗(yàn)和結(jié)果遺傳重組：交換和連鎖圖生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第43頁交換能產(chǎn)生重組配子生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第44頁性染色體和性連鎖基因人和果蠅性別決定性連鎖基因人類性連鎖疾病生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第45頁人類性別決定。Y染色體上SRY基因能夠刺激睪丸發(fā)育。人和果蠅性別決定生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第46頁基因分子生物學(xué)DNA結(jié)構(gòu)和復(fù)制從DNA到RNA再到蛋白質(zhì)遺傳信息流病毒：包裝基因生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第47頁DNA多核苷酸結(jié)構(gòu)。多核苷酸形成核苷酸鏈，每個(gè)核苷酸包含含氮堿基、糖鏈和磷酸基團(tuán)三部分。DNA結(jié)構(gòu)和復(fù)制生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第48頁雙螺旋發(fā)覺。（a）JamesWatson（左）和FrancisCrick利用Franklin資料推測(cè)DNA螺旋是兩條相互纏繞多聚核苷酸鏈，分子內(nèi)部存在堿基對(duì)形成氫鍵。（b）RosalindFranklin所做X射線晶體衍射試驗(yàn)揭示了DNA分子螺旋本質(zhì)。生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第49頁雙螺旋繩梯模型。兩邊繩子代表糖-磷酸骨架，每層梯級(jí)表示一對(duì)堿基形成氫鍵。生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第50頁DNA復(fù)制模板模型生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第51頁真核細(xì)胞內(nèi)遺傳信息流：回顧從DNA到RNA再到蛋白質(zhì)遺傳信息流生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第52頁基因型和表型生物體基因型，即遺傳組成，是指DNA上堿基排列次序；表型是生物體獨(dú)特特征，它分子基礎(chǔ)是不一樣功效蛋白質(zhì)，比如，結(jié)構(gòu)蛋白能夠輔助生物體組建，酶含有催化代謝活性?！耙粋€(gè)基因指導(dǎo)某種特異酶合成”→“一個(gè)基因—一個(gè)蛋白質(zhì)”→“一個(gè)基因—一條多肽鏈”。生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第53頁密碼子轉(zhuǎn)錄和翻譯從核苷酸序列到氨基酸序列生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第54頁遺傳密碼遺傳密碼詞典（RNA密碼子）生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第55頁轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄起始：DNA上起始轉(zhuǎn)錄核苷酸序列稱為開啟子（promoter），定位在基因上游。RNA鏈延伸：轉(zhuǎn)錄第二個(gè)階段稱為延伸，RNA鏈在該階段延長(zhǎng)。轉(zhuǎn)錄終止：轉(zhuǎn)錄第三個(gè)階段是終止，此時(shí)RNA聚合酶碰到DNA模板上終止子（terminator）。生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第56頁真核生物RNA加工一類RNA加工是在RNA端部添加額外核苷酸，稱為帽（cap）和尾（tail）。預(yù)防細(xì)胞內(nèi)酶降解，有利于核糖體識(shí)別mRNA。另一類RNA加工是針對(duì)在真核生物中存在于編碼序列中非編碼核苷酸序列。大部分基因都含有非編碼核苷酸片段，人們稱之為內(nèi)含子（intron）?；騼?nèi)編碼區(qū)域（能夠表示區(qū)域）稱為外顯子（exon）。在RNA離開細(xì)胞核前，需要將內(nèi)含子剪切掉，使外顯子連接成連續(xù)編碼序列，這一過程稱為RNA拼接（splicing）。生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第57頁信使RNA（mRNA）轉(zhuǎn)移RNA（tRNA）核糖體翻譯:譯員生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第58頁mRNA分子翻譯:過程

翻譯三個(gè)階段：起始、延伸、終止生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第59頁突變DNA上核苷酸序列任何改變，都稱為突變（mutation）?；蛲蛔兡軌蚍譃閮深悾簤A基置換和堿基插入或刪除。生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第60頁突變突變形成，即誘變過程含有各種方式。DNA復(fù)制錯(cuò)誤和重組錯(cuò)誤引發(fā)突變，以及一些不明原因造成突變，稱為自發(fā)突變。另一個(gè)突變是由物理和化學(xué)試劑，即誘變劑誘發(fā)。生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第61頁病毒：包裝基因病毒在生命和非生命分界限上。病毒像生物，有基因和有組織結(jié)構(gòu)，但又與生物不一樣，它沒有細(xì)胞，也不能靠本身繁殖。在許多情況下，病毒只是包裝著基因，包裝在蛋白質(zhì)外殼中一點(diǎn)點(diǎn)核酸。病毒只有侵入活細(xì)胞時(shí)才能存活。生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第62頁煙草花葉病毒植物病毒生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第63頁流感(Flu)病毒動(dòng)物病毒RNA病毒:引發(fā)傷寒、流行性腮腺炎、麻疹、艾滋病、脊髓灰質(zhì)炎病毒。DNA病毒：引發(fā)肝炎、水痘和皰疹病毒。生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第64頁病毒對(duì)身體損傷程度，與身體免疫系統(tǒng)應(yīng)答速度和損傷組織自我修復(fù)能力有一定關(guān)系。對(duì)于造成永久損傷病毒，普通采取疫苗防治辦法?？股仡愃幤纺軌蛑委熂?xì)菌引發(fā)感染，不過對(duì)病毒感染無效。抗病毒類藥品研制進(jìn)展遲緩，因?yàn)闃O難找到一個(gè)殺死病毒而不殺死宿主細(xì)胞方法。未來還得依靠遺傳學(xué)研究尤其是分子生物學(xué)方面進(jìn)展，來尋求控制病毒方法。生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第65頁值得思索問題：新病毒是怎樣出現(xiàn)？現(xiàn)有病毒發(fā)生突變是主要原因。現(xiàn)有病毒對(duì)新宿主物種感染。必須注意：病毒性疾病最初可能在一小群人中發(fā)病，然后突然傳輸。生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第66頁基因調(diào)控從卵到生物體：基因怎樣被調(diào)整以及為何被調(diào)整基因表示調(diào)控同源異型基因生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第67頁不一樣細(xì)胞類型有不一樣基因嗎？體內(nèi)每一個(gè)體細(xì)胞都是從配子開始經(jīng)過重復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)有絲分裂產(chǎn)生。因?yàn)橛薪z分裂是準(zhǔn)確地（或非?？拷跍?zhǔn)確地）復(fù)制基因組，所以你身體內(nèi)許多不一樣之類細(xì)胞中，每一個(gè)都含有像合子中一樣相同DNA。生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第68頁細(xì)胞為何會(huì)變成彼此不一樣呢？含有相同遺傳信息細(xì)胞能發(fā)育成結(jié)構(gòu)和功效不一樣細(xì)胞唯一路徑就是基因活性被調(diào)整。調(diào)控機(jī)制必須以某種方式確定在特定細(xì)胞內(nèi)一些基因被開啟而一些基因仍是關(guān)閉。生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第69頁基因表示調(diào)控細(xì)菌中基因表示真核細(xì)胞中基因調(diào)整細(xì)胞質(zhì)中調(diào)控細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第70頁大腸桿菌lac操縱子。由編碼利用乳糖酶3個(gè)基因和2個(gè)控制序列，即開啟子和操縱基因共同組成。細(xì)菌中基因表示生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第71頁真核細(xì)胞中基因調(diào)整調(diào)控DNA包裝轉(zhuǎn)錄起始DNA加工生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第72頁X染色體失活：玳瑁貓毛皮上斑紋。玳瑁色基因在X染色體上，玳瑁色表型要求有兩個(gè)不一樣等位基因，一個(gè)是橙色毛，另一個(gè)是非橙色（黑色）。調(diào)控DNA包裝生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第73頁真核基因開啟模型。與細(xì)菌操縱子中基因不一樣，每一個(gè)真核基因經(jīng)常有它本身開啟子和其它控制序列。阻遏物少見而激活因子（activator）常見，激活因子是與DNA結(jié)合而使基因開啟蛋白質(zhì)（激活因子使RAN聚合酶更易于與開啟子結(jié)合。）轉(zhuǎn)錄起始生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第74頁從同一個(gè)基因產(chǎn)生兩種不一樣mRNA可變RNA剪接方式是細(xì)胞對(duì)于一些基因表示進(jìn)行差異控制一個(gè)方法。DNA加工生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第75頁細(xì)胞中大分子再循環(huán)細(xì)胞質(zhì)中調(diào)控mRNA分解：mRNA分子壽命是細(xì)胞調(diào)整其所產(chǎn)生各種蛋白質(zhì)數(shù)量主要原因。生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第76頁有活性胰島素分子合成翻譯調(diào)整蛋白質(zhì)改變蛋白質(zhì)分解生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第77頁使基因開啟細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)到路徑。多細(xì)胞生物體內(nèi)細(xì)胞活動(dòng)協(xié)調(diào)依賴于細(xì)胞與細(xì)胞間信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，它幫助調(diào)整基因。細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第78頁DNA技術(shù)重組DNA技術(shù)DNA指紋和法學(xué)基因組學(xué)人基因治療安全和倫理問題生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第79頁人類基因組計(jì)劃

（HumanGenomeProject，HGP）1、HGP介紹2、HGP主要任務(wù)3、HGP對(duì)人類主要意義4、HGP進(jìn)展與未來5、我國(guó)對(duì)人類基因組計(jì)劃貢獻(xiàn)6、后基因組時(shí)代生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第80頁人類基因組計(jì)劃開啟：人類基因組計(jì)劃是由美國(guó)科學(xué)家于1985年率先提出，于1990年正式開啟。美國(guó)、英國(guó)、法國(guó)、德國(guó)、日本和我國(guó)科學(xué)家共同參加了該計(jì)劃。目是對(duì)30多億個(gè)堿基對(duì)組成人類基因組準(zhǔn)確測(cè)序，發(fā)覺全部些人類基因并搞清其在染色體上位置，破譯人類全部遺傳信息。1、HGP介紹生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第81頁人體基因組特征1.人體基因組大小:

人類DNA30億個(gè)堿基正確序列。2.人體基因組結(jié)構(gòu)：

人體基因組中含有大量重復(fù)次序和高度重復(fù)次序。非重復(fù)次序約只占總基因組54-58％。

3.人體基因特征：基因數(shù)目為3-5萬；95％以上基因含有內(nèi)含子結(jié)構(gòu)，平均外顯子數(shù)為7個(gè)；平均基因長(zhǎng)度為16.3kb。生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第82頁為何選擇人類基因組進(jìn)行研究？人類是在“進(jìn)化”歷程上最高級(jí)生物認(rèn)識(shí)本身掌握生老病死規(guī)律疾病診療和治療了解生命起源在人類基因組計(jì)劃中，包含對(duì)五種生物基因組研究：大腸桿菌、酵母、線蟲、果蠅和小鼠，稱之為人類五種“模式生物”。生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第83頁HGP誕生1984年12月Utah州Alta,WhiteR受美國(guó)能源部委托，主持召開了一個(gè)小型會(huì)議，討論DNA重組技術(shù)發(fā)展及測(cè)定人類整個(gè)基因組DNA序列意義。1985年6月，在美國(guó)加州舉行了一次會(huì)議，美國(guó)能源部提出了“人類基因組計(jì)劃”初步草案。1986年6月，在新墨西哥州討論了這一計(jì)劃可行性。隨即美國(guó)能源部宣告實(shí)施這一草案。1987年初，美國(guó)能源部與國(guó)家醫(yī)學(xué)研究院（NIH）為“人類基因組計(jì)劃”下?lián)芰碎_啟經(jīng)費(fèi)約550萬美元，1987年總額近1.66億美元。同時(shí)，美國(guó)開始籌建人類基因組計(jì)劃試驗(yàn)室。1989年美國(guó)成立“國(guó)家人類基因組研究中心”。諾貝爾獎(jiǎng)金取得者J.Waston出任第一任主任。1990年，歷經(jīng)5年辯論之后，美國(guó)國(guó)會(huì)同意美國(guó)“人類基因組計(jì)劃”于10月1日正式開啟。美國(guó)人類基因組計(jì)劃總體規(guī)劃是：擬在內(nèi)最少投入30億美元，進(jìn)行對(duì)人類全基因組分析。生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第84頁1990年，人類基因組計(jì)劃在美國(guó)正式開啟。1991年，美國(guó)建立第一批基因組研究中心。1993年，桑格研究中心在英國(guó)劍橋附近成立。1997年，法國(guó)國(guó)家基因組測(cè)序中心成立。1998年，中國(guó)在北京和上海設(shè)置國(guó)家基因組中心。1999年，中國(guó)獲準(zhǔn)加入人類基因組計(jì)劃，負(fù)擔(dān)1％測(cè)序任務(wù)。年，人類基因組“工作框架圖”和人類基因組工作草圖繪制成功。年2月，6國(guó)科學(xué)家聯(lián)合在學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表人類基因組“工作框架圖”及初步分析結(jié)果。8月，人類基因組“中國(guó)卷”繪制工作宣告完成。年，中、美、日、德、法、英等6國(guó)科學(xué)家宣告人類基因組序列圖繪制成功，人類基因組計(jì)劃全部目標(biāo)全部實(shí)現(xiàn)。已完成序列圖覆蓋人類基因組所含基因區(qū)域99%，準(zhǔn)確率到達(dá)99.99%。年10月，人類基因組完成圖公布。年，人類X染色體測(cè)序工作基本完成，并公布了該染色體基因草圖。年10月，人類1號(hào)染色體，也是最終一條染色體基因測(cè)序完成。年5月，美國(guó)“454生命科技企業(yè)”完成了沃森基因組測(cè)序工作。沃森成為世界第一份完全破譯“個(gè)人版”基因組圖譜擁有者。年10月，我國(guó)科學(xué)家成功繪制完成第一個(gè)完整中國(guó)人基因圖譜（又稱“炎黃一號(hào)”），這也是第一個(gè)亞洲人全基因序列圖譜。HGP研究大事記生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第85頁HGP目標(biāo)說明人類基因組30億個(gè)堿基正確序列，發(fā)覺全部些人類基因，并搞清其在染色體上位置。破譯人類全部遺傳信息，使人類第一次在分子水平上全方面地認(rèn)識(shí)自我。解碼生命和了解生命起源，了解生命體生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律。認(rèn)識(shí)種屬之間和個(gè)體之間存在差異起因，認(rèn)識(shí)疾病產(chǎn)生機(jī)制以及長(zhǎng)壽與衰老等生命現(xiàn)象，為疾病診治提供科學(xué)依據(jù)。生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第86頁遺傳圖譜物理圖譜轉(zhuǎn)錄圖譜序列圖譜2、HGP主要任務(wù)生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第87頁遺傳圖譜（geneticmap）--孟德爾“新生”

也稱連鎖圖譜（linkagemap），指經(jīng)過測(cè)量不一樣性狀一起遺傳頻率而建立反應(yīng)基因遺傳效應(yīng)圖譜，即經(jīng)過計(jì)算連鎖遺傳標(biāo)識(shí)重組率，以重組率大小反應(yīng)遺傳標(biāo)志間相對(duì)距離繪制遺傳圖譜。遺傳圖譜建立為基因識(shí)別和完成基因定位創(chuàng)造了條件。多態(tài)性標(biāo)識(shí)：第一代：限制性酶切片段長(zhǎng)度多態(tài)性（RFLP）第二代：簡(jiǎn)單序列長(zhǎng)度多態(tài)性（SSLP）第三代：?jiǎn)魏塑账岫鄳B(tài)性（SNP）生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第88頁

物理圖譜是采取分子生物學(xué)技術(shù)直接將DNA分子標(biāo)識(shí)、基因或克隆標(biāo)定在基因組實(shí)際位置所構(gòu)建位置圖。

也就是指相關(guān)組成基因組全部基因排列和間距信息，它是經(jīng)過對(duì)組成基因組DNA分子進(jìn)行測(cè)定而繪制。繪制物理圖譜目標(biāo)是把相關(guān)基因遺傳信息及其在每條染色體上相對(duì)位置線性而系統(tǒng)地排列出來。包含限制性酶切圖譜、DNA克隆片段重合群圖、序列標(biāo)簽圖以及表示基因特征性序列標(biāo)識(shí)圖等。物理圖譜是進(jìn)行DNA分析和基因組結(jié)構(gòu)研究基礎(chǔ)。物理圖譜（physicalmap）--路標(biāo)與路軌生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第89頁

限制性酶圖譜利用限制性內(nèi)切酶繪制圖譜。對(duì)于DNA分子長(zhǎng)度<50Kb片段，普通沒有什么困難。對(duì)于>50KbDNA分子，可選取稀有內(nèi)切酶位點(diǎn)酶切DNA。

熒光原位雜交經(jīng)過熒光標(biāo)識(shí)探針與DNA分子雜交，使染色體上雜交信號(hào)（位置就是探針DNA在染色體上圖譜位點(diǎn)）在顯微鏡下可直接觀察。

序列標(biāo)簽位點(diǎn)利用某一已知序列為標(biāo)簽位點(diǎn)(sequencetaggedsites，STS)作探針，與基因組DNA雜交，繪制物理圖譜。構(gòu)建物理圖譜三條路徑：生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第90頁物理圖譜反應(yīng)是DNA序列上兩點(diǎn)之間實(shí)際距離，而遺傳圖譜則反應(yīng)這兩點(diǎn)之間連鎖關(guān)系。在DNA交換頻繁區(qū)域，兩個(gè)物理位置相距很近基因或DNA片段可能含有較大遺傳距離，而兩個(gè)物理位置相距很遠(yuǎn)基因或DNA片段則可能因該部位在遺傳過程中極少發(fā)生交換而含有很近遺傳距離。

遺傳圖譜與物理圖譜比較：生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第91頁轉(zhuǎn)錄圖譜（transcriptionalmap）--生命樂譜又稱表示圖譜（expressionmap），是一個(gè)依據(jù)細(xì)胞中可表示序列標(biāo)簽（expressedsequencetags，EST）繪制分子遺傳圖譜。轉(zhuǎn)錄圖譜是在識(shí)別基因組所包含蛋白質(zhì)編碼序列基礎(chǔ)上繪制結(jié)合相關(guān)基因序列、位置及表示模式等信息圖譜。

表示序列標(biāo)簽是指從cDNA文庫(kù)中隨機(jī)挑取克隆，用載體引物進(jìn)行測(cè)序所取得部分cDNA5′或3′端核酸序列，普通長(zhǎng)為300-500bp左右。轉(zhuǎn)錄圖譜是依據(jù)各編碼次序間距離繪成特殊物理圖譜，它直接指示了基因在染色體上分布，是定位克隆工具圖，為基因功效研究提供了有價(jià)值信息。生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第92頁

對(duì)基因轉(zhuǎn)錄表示產(chǎn)物mRNA互補(bǔ)cDNA進(jìn)行大規(guī)模測(cè)序是序列標(biāo)簽位點(diǎn)主要起源，并以此構(gòu)建人類基因組轉(zhuǎn)錄圖（基因圖）。生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第93頁

序列圖譜是在遺傳圖譜和物理圖譜基礎(chǔ)上，精細(xì)分析各克隆物理圖譜，將其切割成易于操作小片段，構(gòu)建YAC或BAC文庫(kù)，得到DNA測(cè)序模板，測(cè)序得到各片段堿基序列，再依據(jù)重合核苷酸次序?qū)⒁褱y(cè)定序列依次排列，取得人類全基因組序列圖譜。人類基因組計(jì)劃最終目標(biāo)是獲取人類基因組完整DNA序列。伴隨遺傳圖譜和物理圖譜完成，測(cè)序就成為重中之重工作。DNA序列分析技術(shù)是一個(gè)包含制備DNA片段化及堿基分析、DNA信息翻譯多階段過程。經(jīng)過測(cè)序得到基因組序列圖譜。

序列圖譜（sequencemap）--重中之重生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第94頁大規(guī)模測(cè)序基本策略逐一克隆法：對(duì)連續(xù)克隆系中排定BAC克隆逐一進(jìn)行亞克隆測(cè)序并進(jìn)行組裝（公共領(lǐng)域測(cè)序計(jì)劃）全基因組鳥槍法：在一定作圖信息基礎(chǔ)上，繞過大片段連續(xù)克隆系構(gòu)建而直接將基因組分解成小片段隨機(jī)測(cè)序，利用超級(jí)計(jì)算機(jī)進(jìn)行組裝（美國(guó)Celera企業(yè)）生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第95頁

HGP對(duì)醫(yī)學(xué)影響：發(fā)覺新致病基因。發(fā)展一些復(fù)雜疾病早期基因診療方法，如“腫瘤基因組解剖計(jì)劃”。經(jīng)過基因治療處理傳統(tǒng)方法無法處理疑難雜癥。疾病易感基因識(shí)別及對(duì)風(fēng)險(xiǎn)人群進(jìn)行生活方式、環(huán)境因子干預(yù)。人類基因組多樣性與個(gè)體化醫(yī)學(xué)。3、HGP對(duì)人類主要意義生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第96頁全部疾病，都能夠說是基因病

“基因病”概念：基因相關(guān)論：全部疾病都與人類基因相關(guān)?；蛐揎椪摚喝克幤范际墙?jīng)過修飾基因本身結(jié)構(gòu)、改變基因表示調(diào)控、影響基因產(chǎn)物功效而起作用?；蛲庹{(diào)性?；蚨鄳B(tài)性。生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第97頁人類疾病相關(guān)基因是人類基因組中結(jié)構(gòu)和功效完整性至關(guān)主要信息。單基因?。?"定位克隆"和"定位候選克隆"全新思緒，造成了亨廷頓舞蹈病、遺傳性結(jié)腸癌和乳腺癌等一大批單基因遺傳病致病基因發(fā)覺，為這些疾病基因診療和基因治療奠定了基礎(chǔ)。生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第98頁多基因疾?。盒难芗膊　⒛[瘤、糖尿病、神經(jīng)精神類疾?。ɡ夏晷园V呆、精神分裂癥）、本身免疫性疾病，是當(dāng)前疾病基因研究重點(diǎn)。健康相關(guān)研究是人類基因組計(jì)劃主要組成部分，并于1997年相繼提出了："腫瘤基因組解剖計(jì)劃"“環(huán)境基因組學(xué)計(jì)劃"生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第99頁HGP對(duì)生物技術(shù)影響：基因工程藥品：分泌蛋白（多肽激素，生長(zhǎng)因子，趨化因子，凝血和抗凝血因子等）及其受體。診療和研究試劑產(chǎn)業(yè)：基因和抗體試劑盒、診療和研究用生物芯片、疾病和篩藥模型。對(duì)細(xì)胞、胚胎、組織工程推進(jìn)：胚胎和成年期干細(xì)胞、克隆技術(shù)、器官再造。生命科學(xué)縱橫北交大遺傳學(xué)專家講座第100頁篩選新藥和藥品靶點(diǎn)，分析藥理