遺傳細(xì)胞分子基礎(chǔ)

關(guān)于遺傳細(xì)胞分子基礎(chǔ)第一節(jié)遺傳的細(xì)胞基礎(chǔ)第2頁,共89頁，2024年2月25日，星期天一、染色質(zhì)與染色體(一)染色質(zhì)的組成：是指染色質(zhì)的化學(xué)組分彼此之間的關(guān)系、形

成的構(gòu)筑。

1882，F(xiàn)lemming

染色質(zhì)DNA蛋

白

質(zhì)少量RNA組

蛋

白：H1、H2A、H2B、H3、H4

非組蛋白第3頁,共89頁，2024年2月25日，星期天1.組蛋白：組蛋白的某些特征H1、H2A、H2B、H3、H4；含量高

組蛋白

:

DNA

1:1

組蛋白

分子量

（KD)氨基酸組成

種類的變異

H120富含賴氨酸

廣泛

H2A137精、賴氨酸含量中等

相當(dāng)保守

H2B137精、賴氨酸含量中等

相當(dāng)保守

H3157富含精氨酸

高度保守

H4112富含精氨酸

高度保守功能：參與染色體的構(gòu)建；維持染色體結(jié)構(gòu)。抑制

DNA的復(fù)制和轉(zhuǎn)錄。第4頁,共89頁，2024年2月25日，星期天2.非組蛋白：酸性蛋白質(zhì)，富含天門冬氨酸、谷氨酸等酸性氨基酸。功能：1.參與染色體的構(gòu)建2.啟動基因復(fù)制3.調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄3.DNA：染色質(zhì)中重要的化學(xué)成分，為遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)。人類體細(xì)胞中有46個DNA分子就有46條細(xì)絲——染色質(zhì)細(xì)絲。4.RNA:tRNA、rRNA、mRNA、HnRNA（核不均一RNA）、

snRNA（核內(nèi)小RNA）；含量不到DNA量的10%。核蛋白：5.其它：少量的水、無機(jī)鹽、脂類（磷脂+蛋白質(zhì)

脂蛋白）。核內(nèi)核酸（DNA和RNA）與蛋白質(zhì)結(jié)合形成的超大分子復(fù)合物稱核蛋白。第5頁,共89頁，2024年2月25日，星期天（二）染色質(zhì)的螺旋化和染色體的形成1.一級結(jié)構(gòu)：核小體是染色質(zhì)的基本組成單位，為染色質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)，

10nm。球狀組蛋白核心

H4DNA雙螺旋(140-160bp、1.75圈）H3H4H3H2AH2AH2BH2BH4H3H3H4H2AH2AH2BH2B

10nm

連接DNA（50-60bp）

H1

H1

核小體核心部連接部DNA分子：140-160bp、1.75圈組

蛋

白：2（H2A、H2B、H3、H4）

組

蛋

白：H1DNA分子：50—60bp八聚體核小體將DNA分子長度壓縮1/7。第6頁,共89頁，2024年2月25日，星期天

10nm

2

.二級結(jié)構(gòu)：螺旋管是染色質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)，6個核小體纏繞一圈形成的中空性管.

外30nm;

內(nèi)10nm,組蛋白H1位于螺旋管內(nèi)側(cè)。將串珠狀小體長度壓縮5/6；DNA分子長度壓縮1/42，螺旋管即為30nm的染色質(zhì)纖維。

內(nèi)10nm

外30nm組蛋白第7頁,共89頁，2024年2月25日，星期天3

.三級結(jié)構(gòu)：超螺旋管為染色質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)，它是由螺旋管進(jìn)一步盤曲而形成。將螺旋管長度壓縮39/40。4

.四級結(jié)構(gòu)：超螺旋管進(jìn)一步折疊又被壓縮4/5~5/6成為四級結(jié)構(gòu)—染色單體。（DNA分子長度壓縮至1/800~1/10

000）。袢環(huán)模型（loopmodel）染色體支架（非組蛋白）袢環(huán)（

30nm螺旋管）123456789101112131415161718微

帶總長520nm

30

000~100

000萬個bp一條染色單體約有106個微帶。染色單體著絲點著絲點絲第8頁,共89頁，2024年2月25日，星期天第9頁,共89頁，2024年2月25日，星期天（三）人體染色體數(shù)目、結(jié)構(gòu)和形態(tài)

染色單體次縊痕短臂（p）長臂（q）隨體常染色質(zhì)區(qū)異染色質(zhì)區(qū)主縊痕（初級縊痕）第10頁,共89頁，2024年2月25日，星期天染色體的四種類型：1/2~5/8中央著絲粒染色體5/8~7/8亞中著絲粒染色體7/8

近端著絲粒染色體中部亞中部近端部端部

——末端處第11頁,共89頁，2024年2月25日，星期天（四）、正常人類染色體核型（顯帶、非顯帶

）

核型：一個體細(xì)胞（somaticcell）中的全部染色體稱為核型（Karyotype）

。確切的說核型是指是一個體細(xì)胞內(nèi)的全部染色體按其大小和形態(tài)特征排列所構(gòu)成的圖像。對這種圖像進(jìn)行分析稱為核型分析。

核型描述：按國際標(biāo)準(zhǔn)，正常核型的描述包括兩部分：第一部分為染色體總數(shù)，第二部分為性染色體組成，兩者之間用“，”隔開。如正常男性的核型為46，XY。異常核型的描述除包括以上兩部分外，還包括畸變情況，也是用“，”與前面部分隔開。

第12頁,共89頁，2024年2月25日，星期天人類體細(xì)胞的正常核型（Denver體制）

組

染色體號

主要特征A組B組

C組D組E組F組G組

123亞中著絲粒染色體中央著絲粒染色體4

——

5亞中著絲粒染色體、無隨體6

——12、X亞中著絲粒染色體大小13

——15近端著絲粒染色體、有隨體161718亞中著絲粒染色體中央著絲粒染色體19

——20中央著絲粒染色體21——22、Y近端著絲粒染色體、有隨體Y染色體略大、長臂平行伸展、無隨體第13頁,共89頁，2024年2月25日，星期天正常男性：46，XY

正常女性：46，XX第14頁,共89頁，2024年2月25日，星期天染色體（chromosome）與染色質(zhì)（chromatin）染色質(zhì)

常染色質(zhì)（euchromatin）

異染色質(zhì)（heterochromatin）結(jié)構(gòu)異染色質(zhì)異染色質(zhì)（constitutiveheterochromatin）

兼性異染色質(zhì)

(facultativeheterochromatin).二、常染色質(zhì)(euchromatin)和異染色質(zhì)(heterochromatin)第15頁,共89頁，2024年2月25日，星期天第16頁,共89頁，2024年2月25日，星期天染色質(zhì)異染色質(zhì)（濃縮染色質(zhì)、非功能性染色質(zhì)）常染色質(zhì)（伸展染色質(zhì)

、功能性染色質(zhì)）高度螺旋和盤曲、染色深、功能上不很活躍、重復(fù)順序DNA、復(fù)制時間晚。無明顯螺旋和盤曲、染色淺、功能上活躍、單一順序DNA。結(jié)構(gòu)異染色質(zhì)：在各種細(xì)胞中總處于凝縮

狀態(tài)，一般為

高度重復(fù)DNA序列，無轉(zhuǎn)錄活性，見

于著絲粒、端粒NOR等區(qū)。

異染色質(zhì)兼性異染色質(zhì)：在特定細(xì)胞或發(fā)育階段，由常染色質(zhì)轉(zhuǎn)

變的在濃縮時，無轉(zhuǎn)錄功能，松散時，

變?yōu)槌Ｈ旧|(zhì)，又有轉(zhuǎn)錄活性，如x染

色質(zhì)。

第17頁,共89頁，2024年2月25日，星期天三、性染色質(zhì)(一)X染色質(zhì)

1949，Barr，在雌貓神經(jīng)細(xì)胞核中發(fā)現(xiàn)濃縮小體，即x染色質(zhì)，后在正常女性間期核中見到緊貼核膜內(nèi)緣、染色深，1um的小體即為～。正常男性則無。

Lyon假說要點：1、雌性哺乳動物細(xì)胞內(nèi)僅有一條Ｘ染色體有活性，另一條在遺傳上是失活的，在間期核中螺旋化異固縮為X染色質(zhì)。2、失活發(fā)生在胚胎早期，人胚16天左右

。3、X染色體的失活是隨機(jī)的,但也是恒定的。

第18頁,共89頁，2024年2月25日，星期天(二)Y染色質(zhì)

正常男性在間期細(xì)胞，用熒光染料染色后，在核內(nèi)出現(xiàn)一強(qiáng)熒光小體，直徑0.3um，稱Y染色質(zhì)。第19頁,共89頁，2024年2月25日，星期天四、人類性別決定機(jī)制－－性染色體學(xué)說男性46，XY。異型性染色體女性46，XX。同型性染色體這種性別決定方式為XY型性別決定，

Y染色體決定睪丸的形成，其短臂上有睪丸決定因子（TDF）基因，SRY（Y染色體性別決定區(qū)）是TDF最佳候選基因，其產(chǎn)物為SRY蛋白決定睪丸的形成。第20頁,共89頁，2024年2月25日，星期天五、配子發(fā)生與減數(shù)分裂（一）細(xì)胞周期（cellcycle）（二）有絲分裂(mitosis)（三）減數(shù)分裂(miosis)第21頁,共89頁，2024年2月25日，星期天

（一）細(xì)胞周期（cellcycle）

細(xì)胞周期即細(xì)胞增殖周期，是指細(xì)胞從一次分裂結(jié)束開始，到下一次分裂結(jié)束時為止所經(jīng)歷的全過程。細(xì)胞周期包括間期和有絲分裂期.

間期分裂期細(xì)胞周期

第22頁,共89頁，2024年2月25日，星期天G0期細(xì)胞周期間期絲裂期（M期）DNA合成前期（G1期）DNA合成期（S期）DNA合成后期（G2期）前期中期后期末期細(xì)胞周期中的細(xì)胞G1期G2期S期M期第23頁,共89頁，2024年2月25日，星期天間期前

期中

期后

期末

期（二）、有絲分裂第24頁,共89頁，2024年2月25日，星期天第25頁,共89頁，2024年2月25日，星期天（二）有絲分裂(mitosis）

分為4個時期：

(1)前期(prophase)(2)中期(metaphase)(3)后期(anaphase)(4)末期telophase)

經(jīng)過一次有絲分裂過程，DNA復(fù)制一次，細(xì)胞分裂一次，染色體同時也分裂了一次，并平均分配到兩個子細(xì)胞中。這樣保證了新的子細(xì)胞具有與母細(xì)胞相同的全套遺傳物質(zhì)，從而保證了所有細(xì)胞的染色體數(shù)目的恒定性。第26頁,共89頁，2024年2月25日，星期天（三）、減數(shù)分裂減數(shù)分裂：是有性生殖個體的生殖細(xì)胞在形成過程中所進(jìn)行的特

殊分裂方式。細(xì)胞連續(xù)分裂兩次，DNA只復(fù)制一次結(jié)果產(chǎn)生染色體數(shù)目減半的生殖細(xì)胞（配子：精子或卵子）。減數(shù)分裂第一次減數(shù)分裂第二次減數(shù)分裂前期中期后期末期前期中期后期末期細(xì)線期偶線期粗線期雙線期終變期第27頁,共89頁，2024年2月25日，星期天

1、減數(shù)分裂

I間期前期I(細(xì)線期)前期I(偶線期)

1.同源染色體配對

聯(lián)會2.二價體形成同源染色體：大小形態(tài)相同、結(jié)構(gòu)相似、一條來自父親一條來自母親，上面載有等位基因的一對染色體前期I(粗線期)1.二價體

四分體

2.非姐妹染色單體之間出現(xiàn)交叉。前期I(雙線期)1.聯(lián)會復(fù)合體消失2.同源染色體某些部分分離前期I(終變期)中期I后期I1.同源染色體分離（四分體

二分體）

2.非同源染色體隨機(jī)組合末期I第28頁,共89頁，2024年2月25日，星期天2、

減數(shù)分裂

II中期

II后期

II1.姐妹染色單體分離（二分體

單分體）

2.非姐妹染色單體隨機(jī)組合。

末期

II前期

II第29頁,共89頁，2024年2月25日，星期天總結(jié)1、減數(shù)分裂過程中，細(xì)胞經(jīng)過兩次連續(xù)的分裂，而DNA只復(fù)制一次，即染色體只復(fù)制一次。造成了染色體減半，產(chǎn)生單倍體的生殖細(xì)胞。精卵結(jié)合后又重新形成二倍體細(xì)胞，維持了各物種染色體的恒定。2、減數(shù)分裂過程中，同源染色體的聯(lián)會配對，可使非姐妹染色體之間對稱位置發(fā)生片段交換，即是父源和母源染色體之間發(fā)生遺傳物質(zhì)交換。從而產(chǎn)生遺傳物質(zhì)的重新組合，形成生物個體的多樣性。這種交換使染色體上連鎖在一起的基因發(fā)生重組，這是連鎖和互換率的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)。3、在減數(shù)分裂I中，同源染色體分離，分別進(jìn)入不同子細(xì)胞，是分離率的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)。非同源染色體之間隨機(jī)組合進(jìn)入子細(xì)胞，這正是自由組合的率的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)。第30頁,共89頁，2024年2月25日，星期天精子的發(fā)生

第31頁,共89頁，2024年2月25日，星期天卵子的發(fā)生

第32頁,共89頁，2024年2月25日，星期天第二節(jié)遺傳的分子基礎(chǔ)第33頁,共89頁，2024年2月25日，星期天人類基因組的組織結(jié)構(gòu)

第34頁,共89頁，2024年2月25日，星期天1、高度重復(fù)序列2、中度重復(fù)序列3、多基因家族4、假基因一、染色體的分子組成（一）、單一序列(uniquesequence)：30－40

％（二）、重復(fù)序列(repetitivesequence)：60－70％人類基因組：每個基因組（genome)含3.0×109bp

第35頁,共89頁，2024年2月25日，星期天單一序列（uniquesequence）：重復(fù)序列（repetitivesequence）：10%－30%1次或很少幾次拷貝、由800－1000bp組成、結(jié)構(gòu)基因一個基因組中，約有10萬個結(jié)構(gòu)基因(3－3.5萬)基因組計劃：17、19、22號基因多，4、18、x少占基因組的70%－90％。DNA序列在基因組中有多個拷貝，可有幾十份，幾百份，甚至幾十萬份

有些重復(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。第36頁,共89頁，2024年2月25日，星期天1、高度重復(fù)序列106以上20%(hightrepetitivesequence)衛(wèi)星DNA（隨體DNA）：

反向重復(fù)序列：

復(fù)雜重復(fù)序列：

2~10bp，用梯度離心法將它與主體DNA分開，其序列成串排列,簡單重復(fù)，集中分布在染色體的隨體上，5%-6%。微衛(wèi)星DNA，2~6bp為重復(fù)單位，長度10~60bp，高度重復(fù)，表現(xiàn)為高度多態(tài)。DNA分子雙鏈的某些部分，堿基排列呈反向序列相同現(xiàn)象。如：

靈長類動物特有，重復(fù)順序由交替變化嘌呤、嘧啶組成多種重復(fù)結(jié)構(gòu)共存的的重復(fù)順序。第37頁,共89頁，2024年2月25日，星期天2、中度重復(fù)序列102~10410%(intermediaterepetitivesequence)短分散元件(SINEs)：

長分散元件(LINEs)：

平均長度小于500bp，兩個片段間隔約1000bp的單拷貝序列例如人類Alu家族（Alufamily），占人類基因組的3％－6％，由300bp構(gòu)成，在第170位附近都AGCT順序，可被內(nèi)切酶AluⅠ。重復(fù)達(dá)30－50萬次，平均5kbDNA就有一個Alu順序。

重復(fù)序列長度大于1000bp重復(fù)序列之間間隔10~30bp單拷貝序列。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。

第38頁,共89頁，2024年2月25日，星期天3、多基因家族(multigengfamily)：

一個祖先基因(ancestralgene)經(jīng)過重復(fù)和變異所形成的一組基因?；蚣易逡簿褪钦婧嘶蚪M中有許多來源相同、結(jié)構(gòu)相似、功能相關(guān)的基因稱為基因家族（genefamily）?；蚣易宓某蓡T可以分布于幾條不同染色體上，也可集中于一條染色體上。集中成簇的一組基因稱為基因簇（genecluster）。

第39頁,共89頁，2024年2月25日，星期天直向同源（ortholog):不同物種，甚至真核生物與原核生物之間。結(jié)構(gòu)相似、功能相關(guān)的基因，起源于同一祖先。橫向同源（paralog):同一生物體內(nèi)。結(jié)構(gòu)相似、功能相關(guān)的基因，源于基因的復(fù)制。4、假基因（pseudogene)：在基因家族中，不能表達(dá)或表達(dá)的基因產(chǎn)物沒有活性稱為假基因常用ψ表示。

第40頁,共89頁，2024年2月25日，星期天exonintronTATAboxCAATboxGCboxAATAAA二、真核基因的分子結(jié)構(gòu)特征

enhancerTATAAATATHognessboxGT—AGlawGCboxGGCGGGCAATbox

GGCAATCACT第41頁,共89頁，2024年2月25日，星期天GC框：調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄的活動。CAAT框增強(qiáng)子尾部區(qū)內(nèi)含子1（I1）內(nèi)含子2（I2）外顯子

3（E3）

105146

外顯子

2

（E2）

31104

5

3

轉(zhuǎn)錄起始點

TATA框RNA聚合酶結(jié)合決定轉(zhuǎn)錄起始點

CAAT框RNA聚合酶結(jié)合控制轉(zhuǎn)錄頻率

外顯子

1（E1）

130

AATAAA

回文順序

結(jié)構(gòu)基因編

碼

區(qū)非編碼區(qū)調(diào)

控

區(qū)外顯子：具有編碼意義內(nèi)含子：無編碼意義（

5‘GT、

3’AG；

GT

-AG法則前導(dǎo)區(qū)啟動子終止子TATA框mRNA裂解信號(AATAAA)回文結(jié)構(gòu)GC框

GC框

轉(zhuǎn)錄終止信號第42頁,共89頁，2024年2月25日，星期天GT—AG法則：

在內(nèi)含子和外顯子之間，有一個接頭區(qū)，是一段高度保守的共有序列，每個內(nèi)含子5端均以GT開始，在3端以AG結(jié)束，這是RNA剪切內(nèi)含子的識別信號。第43頁,共89頁，2024年2月25日，星期天側(cè)翼須序（調(diào)控順序）：在結(jié)構(gòu)基因編碼區(qū)（即外顯子和內(nèi)含子所在區(qū)域）的兩側(cè)，都有不被轉(zhuǎn)錄的非編碼區(qū)域，稱為側(cè)翼順序，其中功能區(qū)又稱調(diào)控順序，包括啟動子、增強(qiáng)子、終止子。啟動子：常位于基因轉(zhuǎn)錄起點上游的100bp范圍，是RNA聚合酶結(jié)合部位，包括3個區(qū)。

第44頁,共89頁，2024年2月25日，星期天

TATA框：由TATAA（T）AA7個堿基組成，是RNA酶結(jié)合處，決定轉(zhuǎn)錄起始點的選擇。啟動子：CAAT框：由GGT（C）CAATCT9個堿基組成，促進(jìn)轉(zhuǎn)錄。

GC島：由GGCGGG組成，有兩個拷貝，分別位于CAAT兩側(cè)有激活、增強(qiáng)轉(zhuǎn)錄效率作用。

第45頁,共89頁，2024年2月25日，星期天

增強(qiáng)子：在真核基因轉(zhuǎn)錄起始點的上游或下游，一般都有增強(qiáng)子（enhancer）,不受方向限制，可以是5’——3’，也可以是3’——5’。它不能啟動一個基因的轉(zhuǎn)錄，但有增強(qiáng)轉(zhuǎn)錄的作用。

第46頁,共89頁，2024年2月25日，星期天終止子在一個基因的末端往往有一段特定順序，它具有轉(zhuǎn)錄終止的功能，這段終止信號的順序稱為終止子（termianator）。終止子的共同順序特征是在轉(zhuǎn)錄終止點之前有一段回文順序，約7-20核苷酸對。

5’——CCCACAGCCGCCAGTTCCGCTGGCGGCATTTTAAC——3’

3’——GGGTGTCGGCGGTCAAGGCGACCGCCGTAAAATTG——5’

轉(zhuǎn)錄

5’——CCCACAGCCGCCAGUUCCGCUGGCGGCAUUUU——3’

在回文順序的下游有6-8個A-T對，因此，這段終止子轉(zhuǎn)錄后形成的RNA具有發(fā)夾結(jié)構(gòu)，并具有與A互補(bǔ)的一串U，因為A-U之間氫健結(jié)合較弱，因而RNA/DNA雜交部分易于拆開，這樣對轉(zhuǎn)錄物從DNA模板上釋放出來是有利的，也可使RNA聚合酶從DNA上解離下來，實現(xiàn)轉(zhuǎn)錄的終止。

第47頁,共89頁，2024年2月25日，星期天

5’——CCCACAGCCGCCAGUUCCGCUGGCGGCAUUUU——3’

回文序列自行堿基互補(bǔ)成發(fā)卡結(jié)構(gòu)可終止轉(zhuǎn)錄

UCCUG

G——CA——UC——GC——GG——CC——GC——GG——C

5’——CCCACAAUUUU——3’

第48頁,共89頁，2024年2月25日，星期天三、DNA的復(fù)制

DNA復(fù)制(replication

):

DNA分子合成一個與自己相同的DNA分子的過程。其結(jié)果DNA含量增加一倍。第49頁,共89頁，2024年2月25日，星期天T—AA—TG—CC—GT—AA-TA-TA—TC—GG—CG—CA-TTATAATCGGCTATAAA

C

G

CTTGCG一.半保留復(fù)制（semi-conservative

replication)1解旋

2條單鏈

2

CGGCATATAA

C

G

CTTGCG分別以2條單鏈為模板按堿基配對原則形成與親代DNA分子相同的兩條子鏈。每條子鏈中一條多核苷酸鏈?zhǔn)怯H代DNA分子即模板鏈，另一條是互補(bǔ)合成的。A—TG—C

A

A

A-T

A-TA—TC—GC—GG—CG—C

A—TT

T

A—T

G—CC—GA-TA-T

A—T

C—GG—C

G—CA-TA—TG—CT—AC—GT—AA-TA-TA—TC—GG—CG-C第50頁,共89頁，2024年2月25日，星期天1、半保留復(fù)制：2、半不連續(xù)復(fù)制：

先導(dǎo)鏈、后隨鏈；岡崎片段3、復(fù)制子：復(fù)制叉第51頁,共89頁，2024年2月25日，星期天5

3

5

3

復(fù)制起始點復(fù)制叉5

3

5

3

5

3

5

3

復(fù)制起始點復(fù)制叉先導(dǎo)鏈后導(dǎo)鏈（延遲鏈）RNA引物崗崎片段二.半不連續(xù)復(fù)制與復(fù)制子

第52頁,共89頁，2024年2月25日，星期天四、基因的表達(dá)復(fù)制復(fù)制逆轉(zhuǎn)錄DNARNA蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄翻譯基因表達(dá)：DNA序列所攜帶的遺傳信息，通過轉(zhuǎn)錄和翻譯形成具有生物活性的蛋白質(zhì)的過程。第53頁,共89頁，2024年2月25日，星期天對于任一個特定的基因，DNA雙鏈分子中只有一條鏈帶有遺傳信息，稱為編碼鏈(codingstrand)，與之互補(bǔ)的稱為反編碼鏈(anticodingstrand)。轉(zhuǎn)錄(transcription)：在RNA聚合酶的催化下，以DNA的反編碼鏈為模板，按照堿基互補(bǔ)配對原則，以dNTPs為原料合成RNA的過程。(一)轉(zhuǎn)錄第54頁,共89頁，2024年2月25日，星期天編碼鏈：5'-ATGAAACGAGTCTTATGA-3'反編碼鏈mRNA：3'-TACTTTGCTCAGAATACT-5'5'-AUGAAACGAGUCUUAUGA

-3'第55頁,共89頁，2024年2月25日，星期天DNA的初始轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物是mRNA的前體，比成熟的mRNA大4~5倍，稱為核內(nèi)異質(zhì)RNA(hnRNA)。hnRNA需要經(jīng)過轉(zhuǎn)錄后加工才能成為成熟的mRNA。過程：剪切、戴帽、加尾第56頁,共89頁，2024年2月25日，星期天1、剪接：細(xì)胞核內(nèi)小RNA長約250個核苷酸，是所有真核胞高度保守的成分，因富含U，稱U族RNA，已知有U1、U2、U3、U4、U5、U6數(shù)種，這些，snRNA與約十種Pr，結(jié)合形成SnRNP，其通過RNA－RNA互補(bǔ)，可識別內(nèi)含子中RNA的特定序列，各種SnRNP在剪接過程中，形成剪接體，使內(nèi)含子被切掉。第57頁,共89頁，2024年2月25日，星期天UACUGACE1

1

30

AGE2

31

104

GUU1/U23

E2

31

104

I1

GUUACUGACAGE1

1

30

5

U1U2U3UACUGA

AGGUCE2

31

104

E1

1

30

UACUGA

E1

1

30

AGE2

31

104

GUC（2）、切除內(nèi)含子、內(nèi)含子5’端的外顯子和3’端的外顯子連接起來，內(nèi)含子3’端剪接部位斷裂，將內(nèi)含子形成的套索式結(jié)構(gòu)切掉。（1）、在內(nèi)含子3’端UACUGAC中第6位的A攻擊剪接部位，使之?dāng)嗔?，?nèi)含子5’端G斷裂后折回，與內(nèi)含子3端第6位A經(jīng)5’－2’磷酸二酯鍵相連接。第58頁,共89頁，2024年2月25日，星期天2.戴帽：在hnRNA的5'端接上一個甲基化帽，即7-甲基鳥嘌呤核苷酸(m7‘GpppX)。1）.有效地封閉RNA5‘端，使之不再接加核苷酸，2）不受磷酸酶和水解酶的消化，增強(qiáng)了mRNA的穩(wěn)定性。3）為核糖體提供識別mRNA的信號，促進(jìn)mRNA和核糖體小亞基的結(jié)合。第59頁,共89頁，2024年2月25日，星期天5′—5′2、戴帽：首先，RNA5’端起始核苷酸的P與鳥苷三磷酸形成5’－5’鍵。然后，在鳥苷酸7位N上甲基化，完成戴帽(帽O(jiān))在真核生物中、下一個Ａ的2’－0位甲基化，形成帽1。第60頁,共89頁，2024年2月25日，星期天3、加尾：在戴帽同時，3’端在在腺苷酸聚合酶作用下加接一連串PolyA，成尾，這過程稱多聚腺苷酸化反應(yīng)。多聚腺苷酸化是在AAVAAA下游開始的，但在加尾前，需修建3’末端，水解掉10－15個核苷酸后，再加100－200個A。作用：可能是使得mRNA3’末端穩(wěn)定，不受酶的破壞，并可促使mRNA由核運轉(zhuǎn)到質(zhì)中。第61頁,共89頁，2024年2月25日，星期天內(nèi)含子1（I1）內(nèi)含子2（I2）外顯子

3（E3）

105

146

外顯子

2

（E2）

31

104

5

3

TATA框RNA聚合酶結(jié)合決定轉(zhuǎn)錄起始點

CAAT框RNA聚合酶結(jié)合控制轉(zhuǎn)錄頻率

外顯子

1（E1）

1

30

AATAAA

回文順序

內(nèi)含子1（I1）內(nèi)含子2（I2）外顯子

3（E3）

105

146

外顯子

2

（E2）

31

104

5

3

外顯子

1（E1）

1

30

AATAAA

回文順序

內(nèi)含子1（I1）內(nèi)含子2（I2）

內(nèi)含子1（I1）內(nèi)含子2（I2）

內(nèi)含子1（I1）內(nèi)含子2（I2）

外顯子

3（E3）

105146

外顯子

2

（E2）

31104

外顯子

1（E1）

130

AATAAA回文順序

外顯子

3（E3）

105

146

外顯子

2

（E2）

31

104

5

3

外顯子

1（E1）

1

30

AATAAAAAAAAAAAAAAA

A

mGmGDNA轉(zhuǎn)錄剪接帶帽加尾成熟的mRNA

hnRNA加工

第62頁,共89頁，2024年2月25日，星期天轉(zhuǎn)錄及其加工過程

第63頁,共89頁，2024年2月25日，星期天（二）翻譯（translation）：是以mRNA為模板指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的過程。蛋白質(zhì)合成是在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的核糖體上進(jìn)行的。第64頁,共89頁，2024年2月25日，星期天遺傳密碼：在DNA的脫氧核苷酸長鏈上，每三個相鄰的堿基序列構(gòu)成一個三聯(lián)體，每個三聯(lián)體密碼能編碼某種氨基酸，所以三聯(lián)體（triplet）是遺傳信息的具體表現(xiàn)形式。因而三聯(lián)體又稱三聯(lián)體密碼（tripletcode）、遺傳密碼（geneticcode）或密碼子（codon）。第65頁,共89頁，2024年2月25日，星期天

第一堿基（5′端）

第二堿基

第三堿基（3′端）UCAGU苯丙氨酸苯丙氨酸亮氨酸亮氨酸絲氨酸絲氨酸絲氨酸絲氨酸酪氨酸酪氨酸終止密碼終止密碼半胱氨酸半胱氨酸終止密碼色氨酸UCAGC亮氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸組氨酸組氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸UCAGA異亮氨酸異亮氨酸異亮氨酸甲硫氨酸＋起始信號蘇氨酸蘇氨酸蘇氨酸蘇氨酸天冬酰胺天冬酰胺賴氨酸賴酰胺絲氨酸絲氨酸精氨酸精氨酸UCAGG纈氨酸纈氨酸纈氨酸纈氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸天冬氨酸天冬氨酸谷氨酸谷氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸UCAG

第66頁,共89頁，2024年2月25日，星期天翻譯過程－－蛋白質(zhì)的合成：

A、肽鏈合成的起始：

a、在各種起始因子作用下，由小亞基＋mRNA＋大亞基形成完整的轉(zhuǎn)譯復(fù)合體。

b、氨基酸激活：aa—tRNAaa+ATP+氨基酰-tRNA合成酶→[酶·aa·AMP]+PP。v[酶-aa·AMP]十tRNA一→aa·tRNA+AMP+酶氨基酰-tRNA合成酶具有高度特異性,它既能識別特定的氨基酸,,從而將特定的氨基酸轉(zhuǎn)移給特定的tRNA。

第67頁,共89頁，2024年2月25日，星期天RNA編輯（RNAediting）是導(dǎo)致形成的mRNA分子在編碼區(qū)的核苷酸序列不同于它的DNA模板相應(yīng)序列的過程，屬遺傳信息加工。三種形式：①U的加入和刪除；②C－U，A－G或G-A的堿基的轉(zhuǎn)換；③C－G，G－C或U－A的堿基巔換；（三）RNA編輯及意義第68頁,共89頁，2024年2月25日，星期天意義1、對中心法則的一個重要補(bǔ)充；2、極大的增加mRNA的遺傳信息量；第69頁,共89頁，2024年2月25日，星期天（四）、遺傳印記

不同性別的親本傳給子代的同一染色體或基因，當(dāng)發(fā)生改變時可引起不同的表型，這種現(xiàn)象稱為遺傳印記（geneticimprinting)或基因組印記（genomicimprinting)親代印記(parentalimprinting)。第70頁,共89頁，2024年2月25日，星期天遺傳印記的實驗證據(jù)孤雄生殖父源孤雌生殖母源一套父源一套母源父親遺傳信息對維持胎盤和胎膜是十分必要的母親遺傳信息對受精卵的早期發(fā)育是很關(guān)鍵的。一些基因的甲基化及其表達(dá)與該基因的親體來源（經(jīng)父系傳遞或母系傳遞）有關(guān)。第71頁,共89頁，2024年2月25日，星期天這是由于基因在生殖細(xì)胞分化過程中受到不同修飾的結(jié)果。換言之,遺傳印記是一種依賴于配子起源的某些等位基因的修飾現(xiàn)象.一些基因在精子生成過程中被印記，另一些基因在卵子生成過程中被印記，被印記了的基因，它們的表達(dá)受到抑制。

第72頁,共89頁，2024年2月25日，星期天

已在哺乳動物和人類中確認(rèn)，但對印記現(xiàn)象的機(jī)理仍了解很少。據(jù)推測DNA的甲基化可能是遺傳印記的分子機(jī)理之一。在精子和卵子中一些基因甲基化程度不同，高度甲基化（被印記）的基因不表達(dá)或表達(dá)程度降低，當(dāng)胚胎發(fā)育過程中發(fā)生去甲基化時，這些基因即開始表達(dá)?？傊虻挠∮浻绊懙叫誀罨蛟S多遺傳病和腫瘤的發(fā)生，影響發(fā)病年齡、外顯率、表現(xiàn)度，甚至遺傳方式。在對某些不能用經(jīng)典孟德爾定律解釋的遺傳現(xiàn)象時，用遺傳印記可以得到合理解釋。

遺傳印記現(xiàn)象第73頁,共89頁，2024年2月25日，星期天

例如，Prader-Willi綜合征（PWS）和Angelman綜合征（AS）是兩種不同的遺傳病，但都有共同的15q11-13缺失。

父源染色體缺失時臨床上為PWS，智力低下、過度肥胖、身才矮小、小手足；

母源染色體缺失時表現(xiàn)為AS，特殊容貌、大嘴、呆笑、紅面頰、步態(tài)不穩(wěn)、癲癇、嚴(yán)重智力低下。

提示來源不同的等位基因有不同的表達(dá)

第74頁,共89頁，2024年2月25日，星期天例如：慢性進(jìn)行性舞蹈病患者發(fā)病年齡一般在30-50歲。

患者致病基因若由父親遺傳，患者在20歲以前發(fā)病，且病情嚴(yán)重。

患者致病基因由母親遺傳，患者發(fā)病年齡多在40-50歲。

某些常染色體顯性遺傳病的發(fā)病年齡和病情輕重似乎與傳遞基因親本有關(guān)。第75頁,共89頁，2024年2月25日，星期天

已發(fā)現(xiàn)某些CF患者的二條7號染色體均來自母親，即單親二體性（uniparentaldisomy,UPD）。

單親二體性是指來自父母一方的染色體片段被另一方的同源部分取代，或者是一個個體的兩條同源染色體都來自同一親體。

人類的胚胎發(fā)育也有類似現(xiàn)象

：擁有父源兩套染色體的受精卵發(fā)育成葡萄胎,

擁有母源兩套染色體的發(fā)育成卵巢畸胎瘤。

例如：囊性纖維化（cysticfibrosis,CF）是一種AR病第76頁,共89頁，2024年2月25日，星期天五基因突變突變

染色體畸變（chromosomeaberration）：染色體數(shù)目和結(jié)構(gòu)的改變。

基因突變（genemutation）：狹義的突變，是指基因在結(jié)構(gòu)上發(fā)生堿基對組成或排列順序的改變。第77頁,共89頁，2024年2月25日，星期天(一)、基因突變的分類突變在個體發(fā)育的階段

體細(xì)胞突變生殖細(xì)胞突變突變的部位核基因突變線粒體基因突變編碼區(qū)非編碼區(qū)結(jié)構(gòu)基因的突變第78頁,共89頁，2024年2月25日，星期天引起突變的因素

誘發(fā)突變（inducedmutation）

自發(fā)突變（spontaneousmutation）

突變的方向正向突變（forwardmutation）

負(fù)向突變（suppresormutation）

對外界環(huán)境的依賴

非條件型突變（nonconditionalmutation）

條件型突變（conditionalmutation）

DNA序列改變

多點突變：堿基序列的改變

點突變：堿基置換

轉(zhuǎn)換

顛換

缺失

插入

第79頁,共89頁，2024年2月25日，星期天(二)突變的結(jié)