医学遗传学：第三章 遗传的分子基础

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1、Chapter 3泸州医学院医学生物学与遗传学教研室泸州医学院医学生物学与遗传学教研室Chapter 3泸州医学院医学生物学与遗传学教研室泸州医学院医学生物学与遗传学教研室Chapter 3泸州医学院医学生物学与遗传学教研室泸州医学院医学生物学与遗传学教研室基因是遗传学的一个基本概念，在遗传基因是遗传学的一个基本概念，在遗传学的不同发展时期，人们对基因的理解学的不同发展时期，人们对基因的理解也随着学科的发展不断深化。也随着学科的发展不断深化。Chapter 3泸州医学院医学生物学与遗传学教研室泸州医学院医学生物学与遗传学教研室“基因基因”概念的发展概念的发展1919世纪世纪6060年代初，孟德

2、尔提出年代初，孟德尔提出“遗传因子遗传因子”（genetic factorgenetic factor）19091909年，年，JohansenJohansen提出了提出了“基因基因”（genegene）概）概念念19101910年，摩尔根等证明基因位于染色体上，并年，摩尔根等证明基因位于染色体上，并呈直线排列。基因既是一个结构单位，又是一呈直线排列。基因既是一个结构单位，又是一个功能单位（重组单位和突变单位）个功能单位（重组单位和突变单位）遗传遗传的染色体理论的染色体理论Chapter 3泸州医学院医学生物学与遗传学教研室泸州医学院医学生物学与遗传学教研室“基因基因”概念的发展概念的发展19

3、55年，年，Benzer提出顺反子（提出顺反子（cistor）顺反子本质上与一个基因概念相同，可编码一种多肽顺反子本质上与一个基因概念相同，可编码一种多肽链，但打破了链，但打破了“三位一体三位一体”的概念，把基因具体化为的概念，把基因具体化为DNADNA上特定的一段顺序，即编码特定的遗传信息的功能上特定的一段顺序，即编码特定的遗传信息的功能单位，其内部又是可分的，包含多个突变和重组单位。单位，其内部又是可分的，包含多个突变和重组单位。19611961年年,Jacob,Jacob和和MonodMonod提出操纵子模型提出操纵子模型(operon theory)(operon theory)使基因

4、的概念得到更新和拓展。基因不仅是遗传信息载使基因的概念得到更新和拓展。基因不仅是遗传信息载体，又能调控其他基因的表达。基因不仅能单独发挥作体，又能调控其他基因的表达。基因不仅能单独发挥作用，而且各个基因间还有一个相互制约，反馈调节的网用，而且各个基因间还有一个相互制约，反馈调节的网络。络。Chapter 3泸州医学院医学生物学与遗传学教研室泸州医学院医学生物学与遗传学教研室“基因基因”概念的发展概念的发展50年代初年代初-60年代末，提出跳跃基因（年代末，提出跳跃基因（jumping gene）基因不全都固定在染色体的某个固定位置，在转座酶基因不全都固定在染色体的某个固定位置，在转座酶的作用下

5、转座因子可以从原来的位置切除，插入新的的作用下转座因子可以从原来的位置切除，插入新的位置，也可以由转录成的位置，也可以由转录成的RNARNA反转录产生反转录产生cDNAcDNA插入新的插入新的位置，使转座因子在基因组中增加一个拷贝。位置，使转座因子在基因组中增加一个拷贝。70年代后期，发现断裂基因（年代后期，发现断裂基因（split gene）基因是由表达的外显子镶嵌在沉默的内含子中的一种基因是由表达的外显子镶嵌在沉默的内含子中的一种嵌合体嵌合体 1978年，发现重叠基因（年，发现重叠基因（overlapping genes）大基因中包含小基因；前后两基因首尾重叠；大基因中包含小基因；前后两基

6、因首尾重叠；3 3个基个基因的三重重叠；反向重叠；重叠操纵子因的三重重叠；反向重叠；重叠操纵子Chapter 3泸州医学院医学生物学与遗传学教研室泸州医学院医学生物学与遗传学教研室 Chapter 3泸州医学院医学生物学与遗传学教研室泸州医学院医学生物学与遗传学教研室Chapter 3泸州医学院医学生物学与遗传学教研室泸州医学院医学生物学与遗传学教研室.Chapter 3泸州医学院医学生物学与遗传学教研室泸州医学院医学生物学与遗传学教研室Chapter 3泸州医学院医学生物学与遗传学教研室泸州医学院医学生物学与遗传学教研室Chapter 3泸州医学院医学生物学与遗传学教研室泸州医学院医学生物学

7、与遗传学教研室Chapter 3泸州医学院医学生物学与遗传学教研室泸州医学院医学生物学与遗传学教研室。Chapter 3泸州医学院医学生物学与遗传学教研室泸州医学院医学生物学与遗传学教研室Chapter 3泸州医学院医学生物学与遗传学教研室泸州医学院医学生物学与遗传学教研室Chapter 3泸州医学院医学生物学与遗传学教研室泸州医学院医学生物学与遗传学教研室Chapter 3泸州医学院医学生物学与遗传学教研室泸州医学院医学生物学与遗传学教研室 Chapter 3泸州医学院医学生物学与遗传学教研室泸州医学院医学生物学与遗传学教研室Chapter 3泸州医学院医学生物学与遗传学教研室泸州医学院医学

8、生物学与遗传学教研室短分散序列短分散序列DNA序列长度300 500bp，拷贝数可达105以上，但无编码作用，散在分布于人类基因组中。如：AluAlu家族（家族（AluAlu family family）AluAlu家族（家族（Alu familyAlu family）是人类基因）是人类基因组含量最丰富的中度重复序列，平均间隔组含量最丰富的中度重复序列，平均间隔5kbDNA5kbDNA，就有，就有AluAlu顺序，顺序，在内含子中也发现有在内含子中也发现有Alu Alu 序列。在序列。在AluAlu序列内有一个限制性内切序列内有一个限制性内切酶酶AluAlu的特异性识别位点的特异性识别位点AG

9、CTAGCT，可被，可被AluAlu酶裂解为酶裂解为170bp170bp和和130bp130bp两个片段。其作用可能与转录的调节、两个片段。其作用可能与转录的调节、DNADNA复制的启动和复制的启动和hnRNA hnRNA 的加工有关系。的加工有关系。Chapter 3泸州医学院医学生物学与遗传学教研室泸州医学院医学生物学与遗传学教研室长长300bp，在一个基因组中重复，在一个基因组中重复30万万50万次万次。Chapter 3泸州医学院医学生物学与遗传学教研室泸州医学院医学生物学与遗传学教研室长分散序列长分散序列序列长5 7kb，拷贝数在102-104之间。如：KpnKpn家族（家族（Kpn

10、Kpn family family）Chapter 3泸州医学院医学生物学与遗传学教研室泸州医学院医学生物学与遗传学教研室(Kpn酶）酶）6.4kb 1.2kb 1.5kb 1.8 kb 1.9kb长长6.4kb，拷贝数在，拷贝数在3000 4800个。个。Chapter 3泸州医学院医学生物学与遗传学教研室泸州医学院医学生物学与遗传学教研室Chapter 3泸州医学院医学生物学与遗传学教研室泸州医学院医学生物学与遗传学教研室N NN N C CC C T T G G A A C CC C G G T T G G T T C C A A G GG G N NN NN NN N G G G G

11、A A C C T T G GG G C C A A C C A A G G T T C CC C N NN N十字结构十字结构Chapter 3泸州医学院医学生物学与遗传学教研室泸州医学院医学生物学与遗传学教研室十字结构十字结构GCACCTGACGGACTGCGTN NN NGTCAGGCAGTCCN NN NChapter 3泸州医学院医学生物学与遗传学教研室泸州医学院医学生物学与遗传学教研室N NN N C CC C T T G G A A C CC C G G T T G G T T C C A A G GG G N NN NN NN N G G G G A A C C T T G G

12、G G C C A A C C A A G G T T C CC C N NN NN NN N C CC C T T G G A A C C G G T T C C A A G GG G N NN NN N N N G G G G A A C C T T G G C C A A G G T T C CC C N NN N回文序列回文序列十字结构十字结构Chapter 3泸州医学院医学生物学与遗传学教研室泸州医学院医学生物学与遗传学教研室Chapter 3泸州医学院医学生物学与遗传学教研室泸州医学院医学生物学与遗传学教研室Chapter 3泸州医学院医学生物学与遗传学教研室泸州医学院医学生物学与

13、遗传学教研室组蛋白基因家族组蛋白基因家族Chapter 3泸州医学院医学生物学与遗传学教研室泸州医学院医学生物学与遗传学教研室珠蛋白基因家族珠蛋白基因家族Chapter 3泸州医学院医学生物学与遗传学教研室泸州医学院医学生物学与遗传学教研室Chapter 3泸州医学院医学生物学与遗传学教研室泸州医学院医学生物学与遗传学教研室Chapter 3泸州医学院医学生物学与遗传学教研室泸州医学院医学生物学与遗传学教研室Chapter 3泸州医学院医学生物学与遗传学教研室泸州医学院医学生物学与遗传学教研室卵清蛋白基因及其与卵清蛋白基因及其与cDNA的杂交图的杂交图 Chapter 3泸州医学院医学生物学与

14、遗传学教研室泸州医学院医学生物学与遗传学教研室Chapter 3泸州医学院医学生物学与遗传学教研室泸州医学院医学生物学与遗传学教研室1、编码区、编码区（1）外显子和内含子）外显子和内含子 外显子外显子（exonexon）：断裂基因中编码序列称）：断裂基因中编码序列称为外显子，它是基因中可表达为多肽的部分。为外显子，它是基因中可表达为多肽的部分。内含子内含子（intronintron）：断裂基因中的非编码）：断裂基因中的非编码序列称为内含子。序列称为内含子。（2）外显子与内含子接头）外显子与内含子接头“GTAG法则法则”Chapter 3泸州医学院医学生物学与遗传学教研室泸州医学院医学生物学与遗

15、传学教研室2、侧翼序列、侧翼序列（1）启动子：TATATATA框（框（TATA boxTATA box）、）、CAATCAAT框（框（CAAT boxCAAT box）、）、GCGC框（框（GC boxGC box）（2）增强子：是一段能增强启动子转录效率的特定序列，从而明显地提高基因转录的效率。（3）终止子：是一段倒位重复序列是一段倒位重复序列Chapter 3泸州医学院医学生物学与遗传学教研室泸州医学院医学生物学与遗传学教研室Chapter 3泸州医学院医学生物学与遗传学教研室泸州医学院医学生物学与遗传学教研室Chapter 3泸州医学院医学生物学与遗传学教研室泸州医学院医学生物学与遗传学

16、教研室CAAT boxChapter 3泸州医学院医学生物学与遗传学教研室泸州医学院医学生物学与遗传学教研室GC box G G C G G GCAAT boxGC boxChapter 3泸州医学院医学生物学与遗传学教研室泸州医学院医学生物学与遗传学教研室CAAT boxGC boxEnhancerCore sequence GGTGTGG GChapter 3泸州医学院医学生物学与遗传学教研室泸州医学院医学生物学与遗传学教研室CAAT boxGC boxAATAAAEnhancerChapter 3泸州医学院医学生物学与遗传学教研室泸州医学院医学生物学与遗传学教研室转录转录翻译翻译翻译后加

17、工翻译后加工Chapter 3泸州医学院医学生物学与遗传学教研室泸州医学院医学生物学与遗传学教研室（一）转录前调节（一）转录前调节（二）转录水平调节（二）转录水平调节（三）转录后调节（三）转录后调节（四）翻译水平调节（四）翻译水平调节（五）翻译后调节（五）翻译后调节Chapter 3泸州医学院医学生物学与遗传学教研室泸州医学院医学生物学与遗传学教研室Chapter 3泸州医学院医学生物学与遗传学教研室泸州医学院医学生物学与遗传学教研室Chapter 3泸州医学院医学生物学与遗传学教研室泸州医学院医学生物学与遗传学教研室Chapter 3泸州医学院医学生物学与遗传学教研室泸州医学院医学生物学与遗

18、传学教研室稀有性稀有性突变率（突变率（mutation ratemutation rate）：）：指在特定的条件下指在特定的条件下一个细胞的某一基因在一个世代中发生突变的一个细胞的某一基因在一个世代中发生突变的概率。概率。表表3-13-1人类中某些遗传病的基因突变频率人类中某些遗传病的基因突变频率 遗传病遗传病 突变频率突变频率 白化病白化病 28281010-6-6苯丙酮尿症苯丙酮尿症 25251010-6-6 血友病血友病 27271010-6-6 色盲色盲 28281010-6-6 鱼鳞病鱼鳞病 11111010-6-6肌肉退化症肌肉退化症 43431010-6-6小眼球症小眼球症 5

19、51010-6-6Chapter 3泸州医学院医学生物学与遗传学教研室泸州医学院医学生物学与遗传学教研室Chapter 3泸州医学院医学生物学与遗传学教研室泸州医学院医学生物学与遗传学教研室重演性重演性 重演性：重演性：相同的基因突变可以重复出现相同的基因突变可以重复出现在同一种生物的不同个体上。在同一种生物的不同个体上。一种生物不同群体中发生同一基因突变一种生物不同群体中发生同一基因突变的频率相近。的频率相近。Chapter 3泸州医学院医学生物学与遗传学教研室泸州医学院医学生物学与遗传学教研室Chapter 3泸州医学院医学生物学与遗传学教研室泸州医学院医学生物学与遗传学教研室可逆性可逆性

20、野生型野生型突变型突变型正向突变正向突变 反向突变反向突变（回复突变）（回复突变）Chapter 3泸州医学院医学生物学与遗传学教研室泸州医学院医学生物学与遗传学教研室Chapter 3泸州医学院医学生物学与遗传学教研室泸州医学院医学生物学与遗传学教研室多向性多向性野生型野生型突变型突变型N突变型突变型1突变型突变型2突变型突变型3复复等等位位基基因因Chapter 3泸州医学院医学生物学与遗传学教研室泸州医学院医学生物学与遗传学教研室Chapter 3泸州医学院医学生物学与遗传学教研室泸州医学院医学生物学与遗传学教研室有害性和有利性有害性和有利性基因突变基因突变有害性有害性有利性有利性中性突

21、变中性突变Chapter 3泸州医学院医学生物学与遗传学教研室泸州医学院医学生物学与遗传学教研室Chapter 3泸州医学院医学生物学与遗传学教研室泸州医学院医学生物学与遗传学教研室突变的时期突变的时期基因突变可发生在生物个体发育任何时基因突变可发生在生物个体发育任何时期（体细胞、生殖细胞），突变时期不期（体细胞、生殖细胞），突变时期不同，其表现也不相同。同，其表现也不相同。生殖细胞突变形成突变配子，后代出现生殖细胞突变形成突变配子，后代出现突变型个体；体细胞突变形成突变体细突变型个体；体细胞突变形成突变体细胞，引起组织器官变异。胞，引起组织器官变异。Chapter 3泸州医学院医学生物学与遗

22、传学教研室泸州医学院医学生物学与遗传学教研室碱基类似物碱基类似物碱基的修饰剂碱基的修饰剂DNA插入剂插入剂抗生素抗生素Chapter 3泸州医学院医学生物学与遗传学教研室泸州医学院医学生物学与遗传学教研室 5-5-溴尿嘧啶掺入引起溴尿嘧啶掺入引起DNADNA碱基对的改变碱基对的改变 烯醇式烯醇式Chapter 3泸州医学院医学生物学与遗传学教研室泸州医学院医学生物学与遗传学教研室亚硝酸引起碱基配对错误亚硝酸引起碱基配对错误 次黄嘌呤次黄嘌呤尿嘧啶尿嘧啶Chapter 3泸州医学院医学生物学与遗传学教研室泸州医学院医学生物学与遗传学教研室Chapter 3泸州医学院医学生物学与遗传学教研室泸州医

23、学院医学生物学与遗传学教研室Chapter 3泸州医学院医学生物学与遗传学教研室泸州医学院医学生物学与遗传学教研室例：例：DNA GCG GCA m RNA CGC CGU （精氨酸）（精氨酸）（精氨酸）（精氨酸）Chapter 3泸州医学院医学生物学与遗传学教研室泸州医学院医学生物学与遗传学教研室例：正常血红蛋白例：正常血红蛋白链的第链的第6位氨基酸位氨基酸 GAA或或GAGGUA或或GUG 谷氨酸谷氨酸 缬氨酸缬氨酸 HbA HbS（导致镰形细胞性贫血）（导致镰形细胞性贫血）Chapter 3泸州医学院医学生物学与遗传学教研室泸州医学院医学生物学与遗传学教研室例：例：DNA ATG ATT

24、 m RNAUAC UAA （酪氨酸）（终止信号）（酪氨酸）（终止信号）Chapter 3泸州医学院医学生物学与遗传学教研室泸州医学院医学生物学与遗传学教研室Chapter 3泸州医学院医学生物学与遗传学教研室泸州医学院医学生物学与遗传学教研室Chapter 3泸州医学院医学生物学与遗传学教研室泸州医学院医学生物学与遗传学教研室碱基的插入和缺失碱基的插入和缺失 Chapter 3泸州医学院医学生物学与遗传学教研室泸州医学院医学生物学与遗传学教研室Chapter 3泸州医学院医学生物学与遗传学教研室泸州医学院医学生物学与遗传学教研室碱基的插入和缺失碱基的插入和缺失Chapter 3泸州医学院医学

25、生物学与遗传学教研室泸州医学院医学生物学与遗传学教研室vFra X syndrome （CGG）nn=6 50；normaln=50 200；pre-mutationn=200 230；patientvHuntingtons 舞蹈症舞蹈症（CAG）nv脊髓小脑性共济失调脊髓小脑性共济失调型（型（CAG）nChapter 3泸州医学院医学生物学与遗传学教研室泸州医学院医学生物学与遗传学教研室Chapter 3泸州医学院医学生物学与遗传学教研室泸州医学院医学生物学与遗传学教研室Chapter 3泸州医学院医学生物学与遗传学教研室泸州医学院医学生物学与遗传学教研室 下次课预习要点下次课预习要点 第五章第五章 单基因遗传病单基因遗传病自学：遗传的三大定律自学：遗传的三大定律Chapter 3泸州医学院医学生物学与遗传学教研室泸州医学院医学生物学与遗传学教研室Chapter 3泸州医学院医学生物学与遗传学教研室泸州医学院医学生物学与遗传学教研室Chapter 3泸州医学院医学生物学与遗传学教研室泸州医学院医学生物学与遗传学教研室分离分离S S型死菌的提取液型死菌的提取液分别检测各分离分别检测各分离组分（蛋白质、类脂、多糖、组分（蛋白质、类脂、多糖、RNARNA和和DNADNA）的转化活性的转化活性只有只有DNADNA具有转化因子活性具有转化因子活性