雙語醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)第二章人類基因

《雙語醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)第二章人類基因》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《雙語醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)第二章人類基因（41頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、1,第二章 人類基因 human gene,溫州醫(yī)學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院生物系 唐霄雯,2,第二章 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,3,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（deoxyribonucleic acid，DNA）化學(xué)形式存在于染色體上。,4,第一節(jié) 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，還包括對這個(gè)特定產(chǎn)物

2、表達(dá)所需的鄰接DNA序列。,5,第二節(jié) 基因的化學(xué)本質(zhì),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)。,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（orthophosphoric acid ） 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。,,7,一、DNA分子組成,8,二、DNA分子結(jié)構(gòu),9,二、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，

3、鏈很長， 堿基排列無限多， 種類繁多藏世界。,10,第三節(jié) 人類基因和基因組的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),一、基因的結(jié)構(gòu) （一）、分類 （二）、斷裂基因（split gene） 二、基因組的組成 （一）、單拷貝序列 （二）、重復(fù)多拷貝序列,人類基因組的組織結(jié)構(gòu),12,一、基因的結(jié)構(gòu)（一）基因的分類,單一基因 基因家族 擬基因 串聯(lián)重復(fù)基因,珠蛋白基因家族和假基因,,13,一、基因的結(jié)構(gòu)（二）斷裂基因,真核生物基因的編碼序列往往被非編碼序列所分割，呈現(xiàn)斷裂狀的結(jié)構(gòu)，故而也稱斷裂基因（split gene）。 編碼序列稱為外顯子（exon），間隔的非編碼序列稱為內(nèi)含子（intron）。,14,一、基因的結(jié)構(gòu)（二

4、）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,15,二、基因組的組成,（一）單拷貝序列(single-copy sequence） （二）重復(fù)多拷貝序列 簡單序列DNA（simple-sequence DNA） 衛(wèi)星DNA（satellite DNA） 小衛(wèi)星DNA（minisatellite DNA） 微衛(wèi)星DNA（microsatellite DNA） 中度重復(fù)DNA（intermediate repeat DNA）和可動(dòng)DNA因子 短分散元件（short interspersed elemen

5、t）:Alu family 長分散元件（long interspersed element）:Kpn family,,,16,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,17,一、遺傳信息的儲(chǔ)存單位,（一）遺傳密碼（genetic code）,18,一、遺傳信息的儲(chǔ)存單位,（二）遺傳密碼的特性 通用性 簡并性 起始密碼和終止密碼： 起始密碼子（initiation codon）：AUG 終止密碼子（stop codon）：UAA、UAG、UGA,19,二、基因通過自我復(fù)制保持遺傳的連續(xù)性（一）,基因具有自

6、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。,20,二、基因通過自我復(fù)制保持遺傳的連續(xù)性（二）,DNA自我復(fù)制的過程,21,二、基因通過自我復(fù)制保持遺傳的連續(xù)性（三）,DNA自我復(fù)制的特點(diǎn)：“五性” 互補(bǔ)性 半保留性 反向平行性 不對稱性 不連續(xù)性,22,三、基因表達(dá)gene expression,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）的過程。,23

7、,三、基因表達(dá)gene expression,轉(zhuǎn)錄（transcription） 以DNA為模板轉(zhuǎn)錄合成mRNA。 翻譯（translation） 以mRNA為模板指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的過程，在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的核糖體上進(jìn)行。,24,轉(zhuǎn)錄,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)配對原則（當(dāng)RNA以U和DNA的A配對，其余配對形式與復(fù)制時(shí)一致），以三磷酸核苷酸（NTP）為原料合成RNA的過程。,25,轉(zhuǎn)錄的過程,起始階段 RNA聚合酶與啟動(dòng)子結(jié)合，啟動(dòng)RNA轉(zhuǎn)錄 側(cè)翼序列（flanking sequence） 延伸過程 RNA聚合酶由全酶構(gòu)型變?yōu)橹髅?/p>

8、構(gòu)型，沿著模板鏈的3 5方向移動(dòng)，并精確地按照堿基互補(bǔ)原則，以三磷酸核苷酸（UTP、CTP、GTP和ATP）為底物，在3端逐個(gè)添加核苷酸，使mRNA不斷延伸； 終 止 RNA聚合酶在DNA模板上移動(dòng)到達(dá)終止信號(hào)時(shí)，RNA合成的停止。,26,轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的加工和修飾,,“加帽” 5端加“7-甲基鳥嘌吟核苷酸”； “加尾” 3端加“多聚腺苷酸” （poly A） “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，形成成熟的mRNA分子。,27,轉(zhuǎn)錄及其加工過程,28,翻譯translation,translation是以mRNA為模板知道蛋白質(zhì)合成的過程。 mR

9、NA 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)合成的場所 蛋白質(zhì)合成通常包括三個(gè)階段：起始、延長和終止。,29,RNA編輯（RNA editing）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 5,30,RNA編輯（RNA editing）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) 編輯信息來源于DNA儲(chǔ)存的遺傳信息,31,四、 基

10、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)育過程。 真核生物基因的表達(dá)調(diào)控是經(jīng)過多階段水平實(shí)現(xiàn)的。,32,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。,33,第五節(jié) 人類基因組計(jì)劃Human genome project，HGP,“人類基因組計(jì)劃（human genome project, HGP）”是20世紀(jì)90年代初開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是美國科學(xué)家在1985年率先提出的，旨在闡明人類基因組D

11、NA3.2109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。,34,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。,35,,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-測序”的基礎(chǔ)上鑒定人類的基因，繪出人類的基因圖。,36,一、結(jié)構(gòu)基因組學(xué)structure genomics,（一）遺傳圖 genetic m

12、ap （二）物理圖 physical map （三）轉(zhuǎn)錄圖 transcription map （四）序列圖 sequence map,37,二、后基因組時(shí)代post-genome era,后基因組計(jì)劃（post-genome era）。它主要研究基因組的功能，即功能基因組學(xué)。 人類基因組多樣性計(jì)劃（human genome diversity project，HGDP） 比較基因組學(xué)（comparative genomics） 工業(yè)基因組學(xué)（industrial genomics） 藥物基因組學(xué)（pharmacogenomics） 疾病基因組學(xué)（morbid genomics） 蛋白質(zhì)組學(xué)（

13、protemics）,38,1、功能基因組學(xué) 在基因組層次上，以“轉(zhuǎn)錄圖”為基礎(chǔ)，研究所有基因的表達(dá)、調(diào)控和功能，最后建立起“基因表達(dá)圖”，來揭示個(gè)體發(fā)育中、各個(gè)器官組織中的基因組功能的三維動(dòng)態(tài)變化。 2、比較基因組學(xué) 是指在基因組的層次上，比較不同基因組之間的異同，包括不同物種基因組比較和人類不同基因組比較兩方面。 3、工業(yè)基因組學(xué) 研究基因組學(xué)的工業(yè)應(yīng)用的學(xué)科。比如以轉(zhuǎn)基因動(dòng)物為“原料”的動(dòng)物反應(yīng)器來生產(chǎn)人類生物制品（事物和藥物），提供人體器官，培育新的動(dòng)植物品種等。,39,,4、藥物基因組學(xué)：研究與藥物代謝有關(guān)的基因；研究所有與藥物作用有關(guān)的基因。 （1）尋找藥物相關(guān)基因； （2）基因芯片（chip）及蛋白質(zhì)分析技術(shù) 5、疾病基因組學(xué)：疾病基因的分離、定位、克隆和鑒定及其發(fā)病機(jī)制 6、蛋白質(zhì)組學(xué)：研究細(xì)胞或組織中基因組所表達(dá)的全部蛋白質(zhì)。,40,課后作業(yè)：,掌握英語名詞： 1. gene 2split gene 3 genome 4genomics 5 gene family 問答題： 1簡述人類基因和基因組的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。 2簡述基因的生物學(xué)特性。,41,,the end！,