遺傳的分子學(xué)基礎(chǔ)（醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)檢驗(yàn)課件）

遺傳的分子學(xué)基礎(chǔ)一二三遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能基因基因突變四人類(lèi)基因組與基因組計(jì)劃第三節(jié)基因突變一基因突變的概念廣義：是指遺傳物質(zhì)發(fā)生的可遺傳的變異。包括染色體突變和基因突變。突變（mutation）狹義：基因突變是指基因內(nèi)的堿基或順序發(fā)生了可遺傳的改變，并且能導(dǎo)致表型的改變。二.突變的誘變的因素誘發(fā)突變:（inducedmutation）物理因素、化學(xué)因素、生物因素等誘變劑。自發(fā)突變:（spontaneousmutation）由于自然界中誘變劑的作用或由于偶然的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、修復(fù)時(shí)的堿基配對(duì)錯(cuò)誤所產(chǎn)生的突變。特點(diǎn)：(1)人類(lèi)單基因病大都為自發(fā)突變的結(jié)果；

(2)自發(fā)突變頻率（突變率）很低；

(3)基因突變并非隨機(jī)；三基因突變特性1.多向性：指同一基因可發(fā)生多次獨(dú)立突變，形成復(fù)等位基因（指在群體中，同一基因座位上存在3個(gè)或3個(gè)以上的等位基因）。2.可逆性：指野生型基因可以突變?yōu)橥蛔冃突颍ㄕ蛲蛔儯蛔冃突蛞部梢曰貜?fù)突變?yōu)橐吧突颍ɑ貜?fù)突變）。3.有害性：大部分基因突變是有害的，也有少數(shù)基因突變是無(wú)害的（如同義突變），甚至是有利的。4.稀有性：基因突變普遍存在于自然界，從病毒、細(xì)菌到人類(lèi)都在不斷地發(fā)生基因突變，但在自然條件下，基因突變的頻率是很低的。5.可重復(fù)性：對(duì)于一個(gè)個(gè)體的任何一個(gè)基因座位來(lái)說(shuō)，突變以一定的頻率反復(fù)發(fā)生；同種生物中相同基因的突變可在不同個(gè)體間重復(fù)出現(xiàn)。這稱(chēng)為基因突變的可重復(fù)性。6.隨機(jī)性和突變熱點(diǎn)：基因突變的發(fā)生是隨機(jī)的，但生殖細(xì)胞的突變率高于體細(xì)胞。突變部位并非隨機(jī)分布，存在突變熱點(diǎn)。突變熱點(diǎn)：DNA分子上的各個(gè)部位有不同的突變率，即DNA分子某些部位的突變率大大高于平均數(shù)，這些部位稱(chēng)之。四.基因突變的機(jī)制堿基置換突變同義突變錯(cuò)義突變無(wú)義突變終止密碼突變抑制基因突變移碼突變整碼突變?nèi)旧w錯(cuò)誤配對(duì)和不等交換堿基置換突變定義:一個(gè)堿基被另一堿基取代而造成的突變ATGC轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換顛換顛換分類(lèi):1.根據(jù)堿基的性質(zhì):-----轉(zhuǎn)換------顛換2.根據(jù)堿基置換后的結(jié)果:導(dǎo)致蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)氨基酸組成的改變而影響蛋白質(zhì)或酶的生物功能，可分為：錯(cuò)義突變:AAA賴(lài)氨酸ACA蘇氨酸但不一定影響蛋白質(zhì)的功能，因而不表現(xiàn)出明顯的表型效應(yīng)：中性突變同義突變:

蛋白質(zhì)無(wú)變化GCG

CGA精氨酸CT無(wú)義突變：終止密碼子（UAG、UAA、UGA）延長(zhǎng)突變:終止密碼突變當(dāng)DNA分子中的一個(gè)終止密碼突變，成為編碼氨基酸的密碼子時(shí)，多肽鏈的合成將繼續(xù)進(jìn)行下去，肽鏈延長(zhǎng)直至遇到下一個(gè)終止密碼子時(shí)方停止。抑制基因突變:當(dāng)基因內(nèi)部不同位置上的不同堿基發(fā)生了兩次突變，其中一次抑制了另一次突變的遺傳效應(yīng)。移碼突變（frame一shiftmutation）是指DNA鏈上插入或丟失1個(gè)、2個(gè)甚至多個(gè)堿基（但不是三聯(lián)體密碼子及其倍數(shù)），在讀碼時(shí)，由于原來(lái)的密碼子移位，導(dǎo)致在插入或、丟失堿基部位以后的編碼都發(fā)生改變，結(jié)果翻譯出的氨基酸順序也發(fā)生了相應(yīng)改變。整碼突變?cè)贒NA鏈的密碼子之間插入或丟失一個(gè)或幾個(gè)密碼子，則合成的肽鏈將增加域減少一個(gè)或幾個(gè)氨基酸，但插入或丟失部位的前后氨基酸順序不變，稱(chēng)密碼子插入或丟失。染色體錯(cuò)誤配對(duì)和不等交換染色體發(fā)生大片段的不等交換，減數(shù)分裂期間，同源染色體間的同源部分發(fā)生聯(lián)會(huì)和交換，如果聯(lián)會(huì)時(shí)配對(duì)不精確，會(huì)發(fā)生不等交換，造成一部分基因缺失和部分重復(fù)。五、基因突變的后果1、中性突變2、生化組成差異3、突變優(yōu)勢(shì)4、產(chǎn)生遺傳易感性5、引起遺傳性疾病6、致死突變?cè)斐伤捞ミz傳的分子學(xué)基礎(chǔ)一二三遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能基因基因突變四人類(lèi)基因組與基因組計(jì)劃第四節(jié)人類(lèi)基因組與基因組計(jì)劃基因組是指某物種單倍體細(xì)胞（配子）DNA分子上的全部基因總和。人類(lèi)基因組包括核基因組和線粒體基因組一.人類(lèi)基因組（一）細(xì)胞核基因組功能分類(lèi)：編碼序列、調(diào)控序列、“自私”DNA序列結(jié)構(gòu)分類(lèi)：從信息學(xué)的角度來(lái)看，核基因組是單倍體細(xì)胞所具有的遺傳信息；從細(xì)胞遺傳學(xué)的角度來(lái)看，核基因組是人體細(xì)胞中的24條不同的染色體，即1-22號(hào)染色體、X染色體和Y染色體的總和；從分子遺傳學(xué)的角度來(lái)看，核基因組是指構(gòu)成24條染色體的24個(gè)DNA分子所含的3X109個(gè)核苷酸。單一序列重復(fù)序列假基因高度重復(fù)序列中度重復(fù)序列基因家族和基因簇約占60%~65%，一般僅有單個(gè)或幾個(gè)拷貝，大多數(shù)編碼蛋白質(zhì)和酶的基因?qū)儆诖祟?lèi)。在基因家族中的某些成員并不產(chǎn)生有功能的基因產(chǎn)物。染色體結(jié)構(gòu)的維持，不能轉(zhuǎn)錄。在基因調(diào)控中起重要作用。來(lái)源相同，結(jié)構(gòu)相似，功能相關(guān)的基因。1.單一序列

占基因組的60%～65%，由800∽1000bP組成，屬于結(jié)構(gòu)基因。人類(lèi)基因組大約3～4萬(wàn)個(gè)結(jié)構(gòu)基因,是造成遺傳病的重要原因.2.重復(fù)序列占人基因組30%以上，存在多拷貝．包括：

高度重復(fù)序列

中度重復(fù)序列

3.多基因家族和基因簇

基因家族：真核基因組中有許多來(lái)源相同、結(jié)構(gòu)相似、功能相關(guān)的基因，這組基因稱(chēng)基因家族。

按基因產(chǎn)物可將基因家族分為:

編碼RNA與編碼蛋白質(zhì)兩類(lèi).

基因簇

指集中成簇，緊密排列在某條染色體特定區(qū)域的的基因家族成員。這些成員的序列雖有些不同，但是它們編碼的是一組關(guān)系密切的蛋白質(zhì)。4.假基因

是指基因家族中，不能產(chǎn)生功能性基因產(chǎn)物的基因結(jié)構(gòu)。5.超基因家族：

是指一組由多基因家族及單基因組成的更大的基因家族。（二）線粒體基因組1.mtDNA的基因組成

是獨(dú)立于細(xì)胞核染色體外的又一基因組，能自我復(fù)制，由

16569bp組成的環(huán)狀雙鏈結(jié)構(gòu)，分重鏈（H）和輕鏈（L），含37個(gè)基因（包括編碼13種蛋白質(zhì)、22種tRNA和2種rRNA）

2.兩條鏈均有編碼功能，其中H鏈編碼12種多肽鏈、14種tRNA、2種rRNA；L鏈編碼1種多肽鏈、8種tRNA;

2.mtDNA的結(jié)構(gòu)遺傳特征

1.mtDNA結(jié)構(gòu)緊湊，無(wú)內(nèi)含子，僅含與復(fù)制轉(zhuǎn)錄有關(guān)的非編碼區(qū).3.mtDNA突變率高，且無(wú)DNA損傷的修復(fù)系統(tǒng)4.mtDNA為高效利用DNA；有5個(gè)閱讀框架，缺少終止密碼子，僅以U