分子基础ppt课件.ppt

1 医学遗传学 2 一 DNA组成与结构二 真核生物基因的分子结构三 DNA复制四 基因表达五 基因突变 3 脱氧核糖核酸 DNA 4 5 HO NH N 糖苷键 磷酸酯键 脱氧核苷 脱氧核苷酸 腺嘌呤脱氧核苷酸 dAMP 鸟嘌呤脱氧核苷酸 dGMP 胞嘧啶脱氧核苷酸 dCMP 胸腺嘧啶脱氧核苷酸 dTMP 6 一级结构 糖苷键 磷酸酯键 3 5 磷酸二酯键 DNA分子中脱氧核苷酸的排列顺序 7 二级结构 8 二级结构 DNA双螺旋结构模型要点 2 向右盘旋呈双螺旋结构 4 双螺旋表面形成深沟和浅沟 9 10 染色体组 chromosomeset 核基因组 单倍体细胞核内的全部DNA分子 基因组 genome 配子中所包含的染色体总和 线粒体基因组 是一个线粒体所包含的全部 DNA分子 11 由46条染色体上的全部遗传信息构成 线状双螺旋约2 2 5万个基因DNA与组蛋白结合构成染色体自主复制具有DNA损伤修复酶系统存在多基因家族 人类核基因组及其主要特征 12 根据核基因组DNA的碱基排列顺序重复出现的次数的不同 单一序列 重复序列 高度重复序列中度重复序列 13 第三章遗传的分子基础 14 原位杂交技术证明卫星DNA位于着丝点和端粒处 15 单一序列 约占核基因组的60 65 大多数基因为单一序列 约占核基因组的10 有编码意义的序列 约占核基因组的1 3 16 多基因家族 multigenefamily 指由某一祖先基因经过重复和变异所产生的一组基因 来源相同结构相似功能相关 特点 17 多基因家族 multigenefamily 类型 18 人类 和 珠蛋白基因簇在不同发育阶段的表达 19 多基因家族 multigenefamily 具有与某些功能基因结构相似但没有表达功能的基因 常用 表示 假基因 pseudogene 如 珠蛋白基因簇 与 基因结构相似 但因基因突变失去了内含子 基因不再具有编码蛋白质的功能 20 结构基因 外显子 编码序列 内含子 非编码序列 断裂基因 断裂基因 结构基因 侧翼序列 21 外显子 exon 结构基因中编码序列 内含子 intron 结构基因中非编码序列 断裂基因 splitgene 在基因中 编码序列被非编码序列间隔开 形成断裂式排列 称断裂基因 22 翻译 转录 不同的断裂基因包含的外显子和内含子数目不同 外显子和内含子可转录 但内含子不编码氨基酸 GTAG GTAG 断裂基因特点 mRNA1 蛋白质1 mRNA mRNA 断裂基因 I2 mRNA3 mRNA2 蛋白质2 蛋白质3 e2 e1 e3 外显子和内含子接头 GT AG法则 外显子和内含子不是固定不变的 23 侧翼序列由若干个调控序列组成 启动子增强子终止子 增强子 增强子 终止子 启动子 24 转录因子 能够结合在某基因上游特异核苷酸序列上的蛋白质 启动和调控基因表达 5 上游 3 下游 基因 25 TATA CAAT GC GC 启动子 RNA聚合酶识别 结合部位 TATAbox识别转录起始点 RNA聚合酶 GCbox激活转录 增强转录效率 SP1 CAATbox促进转录功能 bp CTF 结合 作用部位 bp TF 26 TATA CAAT GC GC 增强子 增强子 增强转录效率 作用方向 无明显作用反向 功能 增强转录活性 特性 具有组织特异性 27 AATAAA ployAMP附加信号反向重复序列 RNA聚合酶停止工作信号 AATAAA GCCGCCAG TCCG CTGGCGGC ATTTTT 反向重复序列 28 编码链 信息链 反编码链 模板链 转录 RNA 1 转录 RNA 2 第三章遗传的分子基础 29 以DNA为膜板合成DNA的过程 第三章遗传的分子基础 基本条件 模板链 DNA 四种脱氧核苷酸 dNTP 酶 DNA聚合酶DNA连接酶DNA解旋酶 RNA引物 拓扑异构酶 引物酶 DNA解链酶 30 第三章遗传的分子基础 PPi DNA聚合酶 DNA连接酶 DNA解旋酶 连接单核苷酸 外切酶 内切酶 连接DNA片段 解开氢键 切断DNA链 也可重新连接DNA 引物酶 催化RNA引物合成 四种脱氧核苷酸 dNTP 拓扑异构酶 磷酸酶 31 第三章遗传的分子基础 解旋酶 32 第三章遗传的分子基础 拓扑异构酶 解松超螺旋 拓扑异构酶 物理变性 切后面的双链 在前面将断头封口 33 多个复制起始点 无终止点 真核生物基因复制特点 双向复制 形成复制叉 以复制子作为复制单位 复制子 5 3 3 5 起始点 复制子 起始点 34 第三章遗传的分子基础 35 5 3 3 5 起始点 3 5 3 5 3 5 3 3 3 3 5 5 5 冈奇片段 5 前导链 后随链 半不连续复制 第三章遗传的分子基础 36 复制起始点 复制叉 复制起始点 复制叉 前导链 后随链 延迟链 RNA引物 岗崎片段 DNA复制的过程 37 4 半保留复制 semi onservativereplication 第三章遗传的分子基础 38 基因携带遗传信息 mRNA 蛋白质 遗传性状 转录 翻译 控制 基因表达 转录 以DNA为模板 合成RNA的过程 翻译 在mRNA指导下合成蛋白质的过程 第三章遗传的分子基础 39 转录 transcription 真核生物基因转录 第三章遗传的分子基础 合成原料 ATP GTP CTP UTP PPi 40 戴帽hnRNA5 端戴帽 氮上甲基化GTP 加尾hnRNA3 端加尾加上多聚ATP polyA 成熟的mRNA 剪接 以DNA反编码链为摸板 转录起始点开始 合成hnRNA 对hnRNA加工 第三章遗传的分子基础 真核生物基因转录特点 41 断裂基因 启动子 增强子 ATTTTT TTCCG GCCGCCAGCTGGCGGC 模板链 5 编码链 3 hnRNA 转录 AUUUUU GCCGCCAGCUGGCGGC UUCCG GCCGCCAG CGGCGGUC U U C C G e1e2e3 e1e2e3 e1e2e3 e1e2e3 加工 mGTP AAAAAAA mRNA 5 3 剪切 带帽 加尾 5 5 5 5 3 3 3 3 5 3 UUUUUA 42 5 5 戴帽 首先 DNA5 端起始核苷酸的P与鸟苷三磷酸形成5 5 键 CH3 在鸟苷酸7位N上甲基化 在原第一个核苷酸的5 OH位上甲基化 完成戴帽 43 1 转录 transcription 2 翻译 translation DNA RNA Protein transcription translation 核苷酸 核苷酸 核苷酸 核苷酸 脱氧单核苷酸 脱氧单核苷酸 脱氧单核苷酸 脱氧单核苷酸 氨基酸 氨基酸 氨基酸 氨基酸 第三章遗传的分子基础 44 遗传密码表 45 tRNA 第三章遗传的分子基础 二级结构 三级结构 46 tRNA mRNA 第三章遗传的分子基础 47 5 3 mRNA A部位 P部位 G因子 T因子 核糖体的四个活性部位 T因子 肽基转移酶 G因子 转位酶 氨基酸 氨基酸 氨基酸 氨基酸 氨基酸 48 ACUUAG 49 多聚核糖体 第三章遗传的分子基础 50 多聚核糖体 75 000 51 蛋白质合成过程 氨酰 tRNA的合成 细胞质 肽链合成的起始 核糖体 肽链的延长 核糖体 肽链的终止和释放 核糖体 蛋白质合成后的加工修饰 52 氨酰 tRNA的合成 细胞质 肽链合成的起始 核糖体 肽链的延长 核糖体 氨基酸 tRNA 氨酰 tRNA 氨酰 tRNA 小亚基 起始因子 mRNA 大亚基结合 GTP水解释放起始因子 A位点空出 第二个氨酰 tRNA进入 第二个氨酰 tRNA退出P位点 第三个氨酰 tRNA进入A位点 在T因子作用下 缬氨酸连到精氨酸上 肽链的终止和释放 核糖体 遇到终止密码子 终止因子与终止密 码子结合 之后大小亚基解离 多肽链释放出来 53 蛋白质合成后的加工修饰 新生肽链的折叠 一级结构 空间结构 肽链的修饰 54 55 胰岛素的三级结构 血红蛋白质的四级结构 56 第三章遗传的分子基础 RNA编辑及意义 是RNA的又一种加工修饰的方式 意义 方式 57 突变 是指遗传物质发生的可遗传的变异 突变 染色体畸变 chromosomeaberration 染色体数目和结构的改变 基因突变 genemutation 指基因的碱基对组成或排列顺序发生改变 第三章遗传的分子基础 58 基因突变 自发突变诱发突变 突变可发生 突变可发生 体细胞性细胞 编码序列非编码序列 第三章遗传的分子基础 59 物理化学生物 基因突变的特征 基因突变的因素 稀有性 10 6 10 4 生殖细胞 代 人类 多向性 人类的ABO血型可逆性 突变方向可逆有害性 遗传病 第三章遗传的分子基础 60 1 碱基替换 转换颠换 2 移码突变 3 动态突变 第三章遗传的分子基础 61 1 碱基替换 一个碱基被另一碱基取代而造成的突变 转换 transition 颠换 transversion 嘌呤 嘌呤 嘧啶 嘧啶 嘌呤 嘧啶 嘧啶 嘌呤 同义突变错义突变无义突变终止密码突变 几种不同的生物学效应 第三章遗传的分子基础 62 第三章遗传的分子基础 编码链GCAGCG 突变 Pr丙氨酸丙氨酸 mRNAGCAGCG 同义突变 63 第三章遗传的分子基础 编码链GAAAAA 突变 mRNAGAAAAA Pr谷氨酸赖氨酸 错义突变 64 第三章遗传的分子基础 编码链TACTAA 突变 mRNAUACUAA Pr酪氨酸终止密码子 无义突变 65 第三章遗传的分子基础 编码链TAATAC 突变 mRNAUAAUAC Pr终止密码酪氨酸 终止密码突变 66 DNA分子中增加或减少一个或几个碱基对 造成缺失点或插入点以下的DNA编码框架全部改变 TGGAAC TGGGAAC DNA ACCTTG ACCCTTG mRNA UGGAAC UGGGAAC Pr 色氨酸 门冬氨酸 色氨酸 谷氨酸 2 移码突变 第三章遗传的分子基础 67 移码突变 68 3 动态突变 人类基因组中 出现三核苷酸重复序列在一代代传递过程中重复次数发生明显增加 从而导致遗传病的发生 正常AGTCAGCAGTTT 正常人CAG拷贝数在6 35范围内 突变AGTCAGCAGCAGCAG 患者CAG拷贝数在35 100范围 第三章遗传的分子基础 69 第三章遗传的分子基础 如 慢性进行性舞蹈病 4p16 3 Huntington病 基因的动态突变 正常人 5 端编码区CAG重复9 34次患者 5 端编码区CAG重复37 100次 70 第三章遗传的分子基础 如 脆性X染色体综合症 Xq27 3处的脆性X综合征基因 FMR 1 正常人重复出现6 50次携带者重复出现52 200次患者重复序列拷贝数 230次 FMR 1基因的5 端非编码区CGG三核苷酸多次重复出现 71 第三章遗传的分子基础 如 肌强直性肌萎缩 CTG三核苷酸多次重复出现 以远端肌萎缩合并肌强直为主要症状 7q35处基因突变 72 基因突变的表型效应 无害遗传多态现象遗传性疾病肿瘤 第三章遗传的分子基础 73 中性基因突变 mRNA改变 蛋白质或酶改变 有害基因突变 异常mRNA 酶结构异常 DNA分子多态性无有害效应 遗传病 蛋白质结构异常 分子病 代谢过程中断或紊乱 先天性代谢缺陷 第三章遗传的分子基础 74 镰形细胞贫血症 编码链 mRNA 氨基酸 GAG GTG GUG GAG 谷氨酸 缬氨酸 第三章遗传的分子基础 正常人 异常人 75 镰型细胞贫血症 76 蛋白质 苯丙氨酸 酪氨酸 3 4 二羟苯丙氨酸 黑色素 对羟苯丙酮酸 尿黑酸 乙酰CoACO2H2O 苯丙酮酸症白化病尿黑病 E1 E5 E2 E3 E4 苯丙氨酸代谢 E6 第三章遗传的分子基础 77 苯丙酮尿症患者 白化病患者 第三章遗传的分子基础 78 思考题 1 DNA的组成 结构模型要点 2 DNA双螺旋结构在分子水平上解决了 哪两个问题 3 什么是基因组 染色体组 4 根据基因组DNA序列重复