《医学遗传学》遗传的分子基础.ppt

Chapter 3第三章第三章 遗传的分子基础遗传的分子基础The molecular basis of geneticThe molecular basis of geneticChapter 3第一节第一节 基基 因因 的的 概概 念念Chapter 3•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 也随着学科的发展不断深化Chapter 3“基因”概念的发展•19世纪60年代初，孟德尔提出“遗传因子”（genetic factor ） •1909年，Johansen提出了“基因”（gene）•1910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，又是一个功能单位（重组单位和突变单 位）——遗传的染色体理论•1941年，Beadle和Tatum提出了“一个基因一个酶”的学说•1944年，Avery证明DNA是遗传物质 •1953年，Watson和Crick提出了DNA双螺旋结构模型，明确了 DNA在活体内的复制方式•1957年，Crick提出中心法则，并于1961年提出三联遗传密码Chapter 3“基因”概念的发展•1955年，Benzer提出顺反子（cistor）、突变子（muton）、重组子（recon）概念 •50年代初-60年代末，提出跳跃基因（jumping gene） •70年代后期，发现断裂基因（split gene） •1978年，发现重叠基因（overlapping genes）•1961年，J,acob和Monod提出操纵子模型学说（operon theory）。

Chapter 3一个基因不仅包括编码蛋白质多肽链或一个基因不仅包括编码蛋白质多肽链或RNARNA的的核酸序列，而且包括为保证转录所必需的调核酸序列，而且包括为保证转录所必需的调 控序列vv基因基因（（genegene））：：是编码蛋白质多肽链是编码蛋白质多肽链或或 功能功能RNARNA所必需的全部核苷酸序列所必需的全部核苷酸序列 Chapter 3基因分为基因分为3 3类：类：1 1、结构基因（、结构基因（structural structural genesgenes）与调节基）与调节基 因（因（regulatory genesregulatory genes）） 2 2、核糖体、核糖体RNARNA基因（基因（rRNArRNA基因）与转运基因）与转运RNARNA基基 因（因（tRNAtRNA基因）基因） 3 3、启动子（、启动子（promoterpromoter）和操纵基因（）和操纵基因（ operatoroperator）） vv基因基因（（genegene））：：是编码蛋白质多肽链是编码蛋白质多肽链 或功能或功能RNARNA所必需的全部核苷酸序列所必需的全部核苷酸序列。

Chapter 3第二节第二节 人人 类类 基基 因因 组组 DNADNAChapter 3vv一、基因组的概念一、基因组的概念vv人类基因组（人类基因组（genomegenome））：：是指人类细是指人类细 胞的胞的DNADNA分子所包含的储藏有人类全部分子所包含的储藏有人类全部 遗传信息的一整套基因包括遗传信息的一整套基因包括核基因核基因 组组和和线粒体基因组线粒体基因组 Chapter 3 二、基因组二、基因组DNADNA的存在形式的存在形式Chapter 3ØØ是指基因组中仅有单个或少数拷贝的（仅出现一是指基因组中仅有单个或少数拷贝的（仅出现一 次或少数几次的）次或少数几次的）DNADNA序列，一般由序列，一般由800bp800bp～～ 1000bp1000bp组成组成 ，约占基因组的，约占基因组的60%-65%60%-65%ËË功能：功能：1 1、构成结构基因（编码蛋白和酶的基因）构成结构基因（编码蛋白和酶的基因）2 2、大部分单一序列的功能尚不清楚、大部分单一序列的功能尚不清楚 一）（一）单一序列单一序列 Chapter 3ØØ重复序列是在基因组中重复出现的重复序列是在基因组中重复出现的DNADNA序列，占序列，占 30%30%以上。

包括高度重复序列、中度重复序列和以上包括高度重复序列、中度重复序列和 反向重复序列反向重复序列二）（二）重复序列重复序列 Chapter 31 1、高度重复序列、高度重复序列由很短的碱基序列重复而成，长度由很短的碱基序列重复而成，长度300 300 bpbp以下，重复次数以下，重复次数10106 6～～10108 8在个体间高度变在个体间高度变 异，体现了人类基因组的遗传多态性异，体现了人类基因组的遗传多态性ËË功能：功能：高度重复顺序不转录，主要参与染色高度重复顺序不转录，主要参与染色 体结构的维持、形成结构基因的间隔并可能体结构的维持、形成结构基因的间隔并可能 在减数分裂过程中同染色体的联会有关在减数分裂过程中同染色体的联会有关 （二）（二）重复序列重复序列 Chapter 3如：卫星如：卫星DNA(satelliteDNA(satellite DNA) DNA)串联排列，约占基因组的串联排列，约占基因组的5%-6%5%-6%如（如（GTGT））n n、（、（CACA））n n、（、（GATAGATA））n n Chapter 3小卫星小卫星DNADNA (minisatellite DNA) (minisatellite DNA) 十几个～几百个碱基对重复组成，又称可变十几个～几百个碱基对重复组成，又称可变 数目串联重复序列（数目串联重复序列（VNTRVNTR），有多态性。

有多态性 微卫星微卫星DNADNA (microsatellite DNA) (microsatellite DNA)2-62-6碱基对，重复成百上千次，又称为碱基对，重复成百上千次，又称为短串短串 联重复（联重复（STRSTR））具有高度多态性具有高度多态性 卫星卫星DNA(satelliteDNA(satellite DNA) DNA)Chapter 3以散在的或成簇的形式存在于基因组中，序列的以散在的或成簇的形式存在于基因组中，序列的 长度和拷贝数很不一致，长度为长度和拷贝数很不一致，长度为300-7000bp300-7000bp，拷，拷 贝数几十个至贝数几十个至10105 5个 2 2、中度重复序列、中度重复序列 ØØ短分散序列短分散序列 ØØ长分散序列长分散序列Chapter 33 3、反向重复序列、反向重复序列 (inverted repeat sequence)(inverted repeat sequence)由两个顺序互补的拷贝在同一条由两个顺序互补的拷贝在同一条DNADNA链上反向排列链上反向排列 而成1 1）十字结构）十字结构 （（2 2）回文结构（）回文结构（palindromepalindrome）） Chapter 3多基因家族多基因家族（（multigenemultigene familyfamily））是指是指 由一个祖先基因经过重复和变异形成的一组由一个祖先基因经过重复和变异形成的一组 来源相同、结构相似、功能相关的基因。

来源相同、结构相似、功能相关的基因三）多基因家族（三）多基因家族Chapter 3vv在基因组中的分布分类在基因组中的分布分类 ：：ØØ2 2、超基因（、超基因（super super genegene）：）：一个多基因家族中一个多基因家族中 的不同成员的不同成员成簇分布于几条不同的染色体上，成簇分布于几条不同的染色体上，这这 些成员的序列虽然有些不同，但它们编码一组关些成员的序列虽然有些不同，但它们编码一组关 系密切的蛋白质系密切的蛋白质例如珠蛋白基因家族例如珠蛋白基因家族 ØØ1 1、基因簇（、基因簇（gene gene clustercluster）：）：也称串联重复基也称串联重复基 因，是指由一个基因产生的多次拷贝，具有几乎因，是指由一个基因产生的多次拷贝，具有几乎 相同的序列，相同的序列，成簇地排列于同一条染色体的特定成簇地排列于同一条染色体的特定 区域区域如组蛋白基因家族就成簇地集中在如组蛋白基因家族就成簇地集中在7q32-7q32- q36q36三）多基因家族（三）多基因家族Chapter 3组蛋白基因家族7q32-q367q32-q36Chapter 3珠蛋白基因家族Chapter 3（四）假基因（四）假基因假基因假基因 (pseudogene)(pseudogene)也称拟基因，是指也称拟基因，是指 在在多基因家族中，某些成员与有功能的基因多基因家族中，某些成员与有功能的基因 在核苷酸顺序组成上非常相似，在进化过程在核苷酸顺序组成上非常相似，在进化过程 中中丧失了产生蛋白产物的能力丧失了产生蛋白产物的能力。

常用常用ψψ表示表示 Chapter 3Chapter 3第三节第三节 基因的结构和功能基因的结构和功能（自学复习）Chapter 3第四节第四节 基基 因因 突突 变变Chapter 3基因突变基因突变（（gene gene mutationmutation）：基因内部碱基对组）：基因内部碱基对组 成或排列顺序发生改变成或排列顺序发生改变点突变点突变（（point point mutationmutation）：基因）：基因( (或或DNADNA链链) )中一中一 个或一对碱基的改变个或一对碱基的改变突变基因突变基因（（mutant mutant genegene）：基因突变后在原有基）：基因突变后在原有基 因座上出现的新基因因座上出现的新基因vv基因突变的相关概念基因突变的相关概念突变体突变体（（mutantmutant）：带有突变基因的细胞或个体带有突变基因的细胞或个体Chapter 3一、基因突变的特性一、基因突变的特性• •（（1 1）稀有性）稀有性• •（（2 2）重演性）重演性 • •（（3 3）可逆性）可逆性 • •（（4 4）多向性）多向性• •（（5 5）有害性和有利性）有害性和有利性 • •（（6 6）突变的时期）突变的时期Chapter 3 稀有性•突变率（mutation rate）：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 概率。

表3-1人类中某些遗传病的基因突变频率遗传病 突变频率 白化病 28×10-6 苯丙酮尿症 25×10-6 血友病 27×10-6 色盲 28×10-6鱼鳞病 11×10-6 肌肉退化症 43×10-6 小眼球症 5×10-6Chapter 3一、基因突变的特性一、基因突变的特性• •（（1 1）稀有性）稀有性• •（（2 2）重演性）重演性 • •（（3 3）可逆性）可逆性 • •（（4 4）多向性）多向性• •（（5 5）有害性和有利性）有害性和有利性 • •（（6 6）突变的时期）突变的时期Chapter 3重演性• 重演性：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•一种生物不同群体中发生同一基因突变 的频率相近Chapter 3一、基因突变的特性一、基因突变的特性• •（（1 1）稀有性）稀有性• •（（2 2）重演性）重演性 • •（（3 3）可逆性）可逆性 • •（（4 4）多向性）多向性• •（（5 5）有害性和有利性）有害性和有利性 • •（（6 6）突变的时期）突变的时期Chapter 3可逆性野生型突变型正向突变反向突变 （回复突变， 很少发生）Chapter 。