遺傳學(xué)人類基因

遺傳學(xué)人類基因前言基因的概念基因的化學(xué)本質(zhì)人類基因和基因組的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)基因的生物學(xué)特性人類基因組計(jì)劃第2頁(yè),共44頁(yè)，2024年2月25日，星期天前言基因（gene）是細(xì)胞內(nèi)遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能單位，它以脫氧核苷酸（deoxyribonucleicacid，DNA）化學(xué)形式存在于染色體上。第3頁(yè),共44頁(yè)，2024年2月25日，星期天第一節(jié)基因的概念第4頁(yè),共44頁(yè)，2024年2月25日，星期天基因的概念一個(gè)基因決定一種酶→→一個(gè)基因一種蛋白質(zhì)→→一個(gè)基因一條多肽鏈現(xiàn)代遺傳學(xué)認(rèn)為，基因（gene）是決定一定功能產(chǎn)物的DNA序列。一個(gè)基因的結(jié)構(gòu)除了編碼特定功能產(chǎn)物的DNA序列外，還包括對(duì)這個(gè)特定產(chǎn)物表達(dá)所需的鄰接DNA序列。第5頁(yè),共44頁(yè)，2024年2月25日，星期天第二節(jié)基因的化學(xué)本質(zhì)第6頁(yè),共44頁(yè)，2024年2月25日，星期天

在整個(gè)生物界中，絕大部分生物（包括人類）基因的化學(xué)本質(zhì)是DNA。在某些含有RNA和蛋白質(zhì)的病毒，其RNA是遺傳物質(zhì)。第7頁(yè),共44頁(yè)，2024年2月25日，星期天

Composedasa"doublehelix"-twolinkedchemicalstrands.第8頁(yè),共44頁(yè)，2024年2月25日，星期天JamesWatsonandFrancisCrickdisplaytheirnewlydiscoveredmodelofDNA,themolecularbasisofgenetics.

第9頁(yè),共44頁(yè)，2024年2月25日，星期天一、DNA分子組成基本單位：脫氧核苷酸（dNMP）每個(gè)脫氧核苷酸由：磷酸（orthophosphoricacid）脫氧核糖（deoxyribose）含氮堿基（A、G、C、T）組成。dNMP的排列是DNA遺傳的核心。第10頁(yè),共44頁(yè)，2024年2月25日，星期天二、DNA分子結(jié)構(gòu)（雙螺旋結(jié)構(gòu)模型）DNA，雙螺旋，正反向，互補(bǔ)鏈。堿基排列各不同。深溝淺溝兩凹槽，識(shí)別調(diào)節(jié)最厲害。DNA，鏈很長(zhǎng)，堿基排列無(wú)限多，種類繁多藏世界。第11頁(yè),共44頁(yè)，2024年2月25日，星期天第三節(jié)人類基因和基因組的

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)第12頁(yè),共44頁(yè)，2024年2月25日，星期天一、基因的結(jié)構(gòu)（一）分類（二）割裂基因（splitgene）二、基因組的組成（一）單拷貝序列（二）重復(fù)多拷貝序列第13頁(yè),共44頁(yè)，2024年2月25日，星期天一、基因的結(jié)構(gòu)

（一）基因的分類單一基因（solitarygene）基因家族（genefamily）假基因（擬基因）串聯(lián)重復(fù)基因（tandemrepetitivesequence）只有一個(gè)祖先基因經(jīng)過(guò)重復(fù)和變異所組成的一組基因。第14頁(yè),共44頁(yè)，2024年2月25日，星期天一、基因的結(jié)構(gòu)

（二）割裂基因真核生物的結(jié)構(gòu)基因是斷裂基因（splitgene），由編碼序列稱外顯子（exon）和非編碼序列稱內(nèi)含子（intron）組成，兩者相間排列。第15頁(yè),共44頁(yè)，2024年2月25日，星期天第16頁(yè),共44頁(yè)，2024年2月25日，星期天一、基因的結(jié)構(gòu)

（三）斷裂基因特點(diǎn)：真核生物基因的表達(dá)中，一個(gè)基因的內(nèi)含子成為另一個(gè)基因的外顯子，產(chǎn)生基因的差別表達(dá)外顯子－內(nèi)含子接頭（GT-AG）第17頁(yè),共44頁(yè)，2024年2月25日，星期天二、基因組的組成（一）單拷貝序列(single-copysequence）（二）重復(fù)多拷貝序列簡(jiǎn)單序列DNA（simple-sequenceDNA）

衛(wèi)星DNA（satelliteDNA）小衛(wèi)星DNA（minisatelliteDNA）微衛(wèi)星DNA（microsatelliteDNA）中度重復(fù)DNA（intermediaterepeatDNA）和可動(dòng)DNA因子

短分散元件（shortinterspersedelement）:Alufamily

長(zhǎng)分散元件（longinterspersedelement）:Kpnfamily第18頁(yè),共44頁(yè)，2024年2月25日，星期天第19頁(yè),共44頁(yè)，2024年2月25日，星期天第四節(jié)基因的生物學(xué)特性一、遺傳信息的儲(chǔ)存單位二、基因通過(guò)自我復(fù)制保持遺傳的連續(xù)性三、基因表達(dá)四、基因表達(dá)的調(diào)控第20頁(yè),共44頁(yè)，2024年2月25日，星期天DNA分子中堿基對(duì)的排列順序蘊(yùn)藏著遺傳信息，決定了基因的基本功能和特性?；驈?fù)制與表達(dá)構(gòu)成了基因的主要功能。第21頁(yè),共44頁(yè)，2024年2月25日，星期天一、遺傳信息的儲(chǔ)存單位（一）遺傳密碼（geneticcode）

DNA的脫氧核苷酸長(zhǎng)鏈上每3個(gè)相鄰堿基序列構(gòu)成一個(gè)三聯(lián)體（triplet），每個(gè)三聯(lián)體密碼能編碼某種氨基酸，故三聯(lián)體是遺傳信息的具體表現(xiàn)形式，又稱三聯(lián)體密碼、遺傳密碼或密碼子。第22頁(yè),共44頁(yè)，2024年2月25日，星期天第23頁(yè),共44頁(yè)，2024年2月25日，星期天一、遺傳信息的儲(chǔ)存單位（二）遺傳密碼的特性通用性簡(jiǎn)并性起始密碼和終止密碼起始密碼子（initiationcodon）：AUG

終止密碼子（stopcodon）：UAA、UAG、UGA第24頁(yè),共44頁(yè)，2024年2月25日，星期天二、基因通過(guò)自我復(fù)制保持

遺傳的連續(xù)（一）基因具有自我復(fù)制（self-replication）的重要特性復(fù)制發(fā)生在細(xì)胞分裂周期的S期，DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)解旋為兩條單股的多核苷酸鏈，以DNA分子自身的每一股單鏈為模板進(jìn)行自我復(fù)制合成新的DNA分子。第25頁(yè),共44頁(yè)，2024年2月25日，星期天

二、

基因通過(guò)自我復(fù)制保持遺傳的連續(xù)性（二）DNA自我復(fù)制的過(guò)程第26頁(yè),共44頁(yè)，2024年2月25日，星期天二、基因通過(guò)自我復(fù)制保持遺傳的連續(xù)性（三）互補(bǔ)性半保留性反向平行性不對(duì)稱性不連續(xù)性“五性”第27頁(yè),共44頁(yè)，2024年2月25日，星期天三、基因表達(dá)GeneExpression把基因所儲(chǔ)存的遺傳信息轉(zhuǎn)變?yōu)橛商囟ǖ陌被岱N類和序列構(gòu)成的多肽鏈，再由多肽鏈構(gòu)成蛋白質(zhì)或酶分子，從而決定生物各種性狀（表型）的過(guò)程。第28頁(yè),共44頁(yè)，2024年2月25日，星期天轉(zhuǎn)錄（transcription）

DNA-------mRNA翻譯（translation）

mRNA-------蛋白質(zhì)場(chǎng)所：細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的核糖體三、基因表達(dá)GeneExpression第29頁(yè),共44頁(yè)，2024年2月25日，星期天轉(zhuǎn)錄（transcription）轉(zhuǎn)錄是在RNA聚合酶的催化下，以DNA3′→5′單鏈（反編碼鏈）為模板，按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則（當(dāng)RNA以U和DNA的A配對(duì)，其余配對(duì)形式與復(fù)制時(shí)一致），以三磷酸核苷酸（NTP）為原料合成RNA的過(guò)程。第30頁(yè),共44頁(yè)，2024年2月25日，星期天轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的加工和修飾

“加帽”

5′端加“7-甲基鳥(niǎo)嘌吟核苷酸”；“加尾”

3′端加“多聚腺苷酸”（polyA）“剪接”按GT-AG法則將內(nèi)含子切除，再將外顯子由連接酶逐段連接起來(lái)，形成成熟的mRNA分子。第31頁(yè),共44頁(yè)，2024年2月25日，星期天第32頁(yè),共44頁(yè)，2024年2月25日，星期天轉(zhuǎn)錄及其加工過(guò)程第33頁(yè),共44頁(yè)，2024年2月25日，星期天翻譯translation翻譯是以mRNA為模板指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的過(guò)程。mRNA——合成蛋白質(zhì)的模板，攜帶遺傳信息tRNA——轉(zhuǎn)運(yùn)活化的氨基酸和識(shí)別mRNA分子上的遺傳密碼核糖體——蛋白質(zhì)合成的場(chǎng)所蛋白質(zhì)合成通常包括三個(gè)階段：起始、延長(zhǎng)和終止。第34頁(yè),共44頁(yè)，2024年2月25日，星期天RNA編輯（RNAediting）及其意義定義：

導(dǎo)致形成的mRNA分子在編碼區(qū)的核苷酸序列不同與它的DNA模板相應(yīng)序列的過(guò)程。內(nèi)容：尿嘧啶核苷酸的加入或刪除堿基轉(zhuǎn)換：C→U,A→G或G→A堿基顛換：C→G,G→C或U→A方向：3′→5′第35頁(yè),共44頁(yè)，2024年2月25日，星期天RNA編輯（RNAediting）及其意義生物學(xué)意義：翻譯活性通讀性調(diào)節(jié)翻譯活性與生物進(jìn)化有關(guān)編輯信息來(lái)源于DNA儲(chǔ)存的遺傳信息第36頁(yè),共44頁(yè)，2024年2月25日，星期天四、基因的表達(dá)調(diào)控特點(diǎn)：能在特定的時(shí)間和特定的細(xì)胞中激活特定的基因，從而實(shí)現(xiàn)“預(yù)定”的有序的分化發(fā)育過(guò)程。真核生物基因的表達(dá)調(diào)控是經(jīng)過(guò)多階段水平實(shí)現(xiàn)的。第37頁(yè),共44頁(yè)，2024年2月25日，星期天人類基因組人類基因組（genome）是人的所有遺傳信息的總和。它包括兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立而相互關(guān)聯(lián)的基因組：核基因組與線粒體基因組。通常人類基因組指的是核基因組。第38頁(yè),共44頁(yè)，2024年2月25日，星期天第五節(jié)人類基因組計(jì)劃

(Humangenomeproject，HGP)“人類基因組計(jì)劃（humangenomeproject,HGP）”是20世紀(jì)90年代初開(kāi)始的全球范圍的全面研究人類基因組的重大科學(xué)項(xiàng)目。HGP是美國(guó)科學(xué)家在1985年率先提出的，旨在闡明人類基因組DNA3.2×109核苷酸的序列，發(fā)現(xiàn)所有人類基因并闡明其在染色體的位置，破譯人類全部遺傳信息，使得人類第一次在分子水平上全面地認(rèn)識(shí)自我。第39頁(yè),共44頁(yè)，2024年2月25日，星期天整體目標(biāo)：闡明人類遺傳信息的組成和表達(dá)，為人類遺傳多樣性的研究提供基本數(shù)據(jù)；揭示人類單基因異常和嚴(yán)重危害人類健康的多基因病的致病基因或者疾病易感基因，建立對(duì)各種基因病新的診治方法；從而推動(dòng)整個(gè)生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域發(fā)展。第40頁(yè),共44頁(yè)，2024年2月25日，星期天基本任務(wù)：建立人類基因組的結(jié)構(gòu)圖譜，即遺傳圖、物理圖、轉(zhuǎn)錄圖與序列圖，并在“制圖-測(cè)序”的基礎(chǔ)上鑒定人類的基因，繪出人類的基因圖。第41頁(yè),共44頁(yè)，2024年2月25日，星期天一、結(jié)構(gòu)基因組學(xué)

structuregenomics（一）遺傳圖geneticmap（二）物理圖physicalmap（三）轉(zhuǎn)錄圖transcriptionmap（四）序列