02遗传的细胞分子基础070911研究生A

1、molecular geneticsmolecular genetics遗传的细胞分子基础遗传的细胞分子基础 cellular and molecular basis of hereditycellular and molecular basis of heredity新乡医学院基础医学院 杨保胜 等2007e-mail: tel:3029960(o)molecular geneticsmolecular genetics杨保胜 新乡医学院基础医学院 2molecular geneticsmolecular genetics杨保胜 新乡医学院基础医学院 3molecular geneticsm

2、olecular genetics杨保胜 新乡医学院基础医学院 4 异molecular geneticsmolecular genetics杨保胜 新乡医学院基础医学院 5 异molecular geneticsmolecular genetics杨保胜 新乡医学院基础医学院 6二、染色体二、染色体 long molecule of dna 46 human chromosomes 23 pair inherit 23 from each parent 染色体（染色体（chromosomechromosome） 是遗传物质(基因)的载体。它由dna和蛋白质等构成，具有储存和传递遗传信息的作用

3、。molecular geneticsmolecular genetics杨保胜 新乡医学院基础医学院 7molecular geneticsmolecular genetics杨保胜 新乡医学院基础医学院 8 core histones h2a, h2b, h3, and h4 in nucleosome, h1 with spacer dna. 30 nm solenoid fiber is the form found in interphase. during mitosis, chromatin condenses into 300 nm fiber, which is coiled

4、 into mitotic chromsomome, 700 nm (700 x 10-9 m) in diameter.chromosome structurechromatin packingmolecular geneticsmolecular genetics杨保胜 新乡医学院基础医学院 9dnanucleosome structure 染色质由无数个重复的核小体（nucleosome）亚单位构成的。 核小体是4种组蛋白（h2a、h2b、h3、h4各2个分子） 组成的八聚体核心表面围以长约146bp的dna双螺旋所构成的。 组蛋白h1位于相邻的两个核小体的连接区dna表面 。molec

5、ular geneticsmolecular genetics杨保胜 新乡医学院基础医学院 molecular geneticsmolecular genetics杨保胜 新乡医学院基础医学院 11molecular geneticsmolecular genetics杨保胜 新乡医学院基础医学院 12molecular geneticsmolecular genetics杨保胜 新乡医学院基础医学院 13molecular geneticsmolecular genetics杨保胜 新乡医学院基础医学院 14molecular geneticsmolecular genetics杨保胜 新乡

6、医学院基础医学院 15 xq上的srvx基因可抑制sry，5q、9q上的转录因子sra可激活sry。molecular geneticsmolecular genetics杨保胜 新乡医学院基础医学院 16molecular geneticsmolecular genetics杨保胜 新乡医学院基础医学院 17molecular geneticsmolecular genetics杨保胜 新乡医学院基础医学院 182 .2 .减数分裂减数分裂 i i间期间期细线期偶线期1.同源染色体配对联会2.二价体形成粗线期1.二价体四分体2.非姐妹染色单体之间出现交叉。双线期1.联会复合体消失2.同源染色

7、体某些部分分离终变期前期前期 i i偶线期粗线期双线期molecular geneticsmolecular genetics杨保胜 新乡医学院基础医学院 19molecular geneticsmolecular genetics杨保胜 新乡医学院基础医学院 20molecular geneticsmolecular genetics杨保胜 新乡医学院基础医学院 213 . 3 . 减数分裂减数分裂 ii ii前期前期 ii ii后期后期 ii ii1.姐妹染色单体分离（二分体单分体）2.非姐妹染色单体随机组合(可见互换结果)末期末期 ii ii中期中期 ii iimolecular gen

8、eticsmolecular genetics杨保胜 新乡医学院基础医学院 221. 1. 维持各个物种的稳定性维持各个物种的稳定性减数分裂 精子 (n)卵子 (n)合子(2n)生物体受精减数分裂的生物学意义减数分裂的生物学意义2.2.自由组合和交换形成生物个体的多样性自由组合和交换形成生物个体的多样性 体细胞 (2n)自由组合: 223; 同源染色体间的交换molecular geneticsmolecular genetics杨保胜 新乡医学院基础医学院 23 一、一、dnadna的化学组成和分子结构的化学组成和分子结构核苷酸核苷酸（一）（一）dnadna的化学组成的化学组成糖苷糖苷键键核

9、核苷苷酯酯 键键单单 核核 苷苷 酸酸35磷磷酸二酸二酯键酯键5 3 molecular geneticsmolecular genetics杨保胜 新乡医学院基础医学院 25 基因组中含有大量基因组中含有大量重复顺序重复顺序和和基因家族基因家族。 （二）真核细胞基因组序列的多样性（二）真核细胞基因组序列的多样性molecular geneticsmolecular genetics杨保胜 新乡医学院基础医学院 26molecular geneticsmolecular genetics杨保胜 新乡医学院基础医学院 27g g t t c cc c t t g g a a c cc c g g

10、 t t g g t t c c a a g gg g a a t tc c a a g g g g a a c c t t g gg g c c a a c c a a g g t t c cc c t t a ag g t t c cc c t t g g a a c c g g t t c c a a g gg g a a t tc c a a g g g g a a c c t t g g c c a a g g t t c cc c t t a apalindromemolecular geneticsmolecular genetics杨保胜 新乡医学院基础医学院 28 高度重复序

11、列参与复制调节、基因表达调控和染色体配高度重复序列参与复制调节、基因表达调控和染色体配对等。对等。molecular geneticsmolecular genetics杨保胜 新乡医学院基础医学院 29variation at minisatellite dna loci molecular geneticsmolecular genetics杨保胜 新乡医学院基础医学院 30molecular geneticsmolecular genetics杨保胜 新乡医学院基础医学院 31molecular geneticsmolecular genetics杨保胜 新乡医学院基础医学院 32mol

12、ecular geneticsmolecular genetics杨保胜 新乡医学院基础医学院 33 （三）多基因家族与假基因（三）多基因家族与假基因 真核生物基因组内功能相关的基因构成各种基因真核生物基因组内功能相关的基因构成各种基因家族，它们可串联在一起，亦可相距很远，但即使串家族，它们可串联在一起，亦可相距很远，但即使串联在一起的成簇的基因也是分别转录的。联在一起的成簇的基因也是分别转录的。 molecular geneticsmolecular genetics杨保胜 新乡医学院基础医学院 34molecular geneticsmolecular genetics杨保胜 新乡医学院基

13、础医学院 35molecular geneticsmolecular genetics杨保胜 新乡医学院基础医学院 36 真核生物基因组中也存在一些可移动的遗传因子(mobile genetic elements)，这些 dna片段并无明显生物学功能，似乎为自己的目的而组织，故有自私dna(selfish dna)之称，其移动多被rna介导，如在哺乳动物及人类基因组中发现的逆转座子，也有被dna介导的，如在果蝇中发现的dna转座子。 molecular geneticsmolecular genetics杨保胜 新乡医学院基础医学院 37人类基因组人类基因组molecular genetics

14、molecular genetics杨保胜 新乡医学院基础医学院 38 二、真核生物基因的分子结构二、真核生物基因的分子结构 基因（基因（genegene）是决定一定功能产物的是决定一定功能产物的dnadna序列。这种功能产物主要是蛋白质和序列。这种功能产物主要是蛋白质和rnarna。 一个基因的结构除了编码特定功能产物的一个基因的结构除了编码特定功能产物的dnadna序列外，还包括对这个特定产物表达所需序列外，还包括对这个特定产物表达所需的邻接的邻接dnadna序列。序列。molecular geneticsmolecular genetics杨保胜 新乡医学院基础医学院 39molecul

15、ar geneticsmolecular genetics杨保胜 新乡医学院基础医学院 40regulator sequencecaat boxgc boxaataaaenhancer 终止子终止子(terminator)(terminator)：位于基因的末端，由一段回位于基因的末端，由一段回文序列（反向重复序列）和特定序列文序列（反向重复序列）和特定序列55aataaaaataaa33组成。回文序列为转录终止信号，组成。回文序列为转录终止信号，aataaaaataaa是多聚是多聚腺苷酸（腺苷酸（poly apoly a）附加信号。）附加信号。molecular geneticsmolecu

16、lar genetics杨保胜 新乡医学院基础医学院 41 四、遗传密码与蛋白质的结构与功能四、遗传密码与蛋白质的结构与功能 三、三、dnadna的复制的复制molecular geneticsmolecular genetics杨保胜 新乡医学院基础医学院 42molecular geneticsmolecular genetics杨保胜 新乡医学院基础医学院 43molecular geneticsmolecular genetics杨保胜 新乡医学院基础医学院 44molecular geneticsmolecular genetics杨保胜 新乡医学院基础医学院 45infants a

17、re weak : sucking reflex is poor and feeding is difficultby age 5 - 6, the children become compulsive eatersdue to heterozygosity for deletion of part of the long arm of chromosome 15molecular geneticsmolecular genetics杨保胜 新乡医学院基础医学院 46prader-willi prader-willi children children become extremely bec

18、ome extremely obeseobesemental retardationmental retardationshort statureshort staturepoor sexual poor sexual development in malesdevelopment in malesbehavioral problemsbehavioral problems来自父亲来自父亲del(15)(q11q13)molecular geneticsmolecular genetics杨保胜 新乡医学院基础医学院 47来自母亲来自母亲del(15)(q11q13)molecular gen

19、eticsmolecular genetics杨保胜 新乡医学院基础医学院 48molecular geneticsmolecular genetics杨保胜 新乡医学院基础医学院 49单亲二体（单亲二体（uniparental disomyuniparental disomy） 单亲二体是指来自父母一方的染色体片段被另一方的同源部分取代，或者是一个个体的两条同源染色体都来自一个亲体。 一些染色体区域的单亲二体可能导致胚胎死亡或是生长发育缺陷。雄核二倍体或雌核二倍体的胚胎在胚胎早期都能正常发育，但是，它们的表型的明显差异，最终都将流产死亡。molecular geneticsmolecular

20、 genetics杨保胜 新乡医学院基础医学院 50molecular geneticsmolecular genetics杨保胜 新乡医学院基础医学院 51 1.transcription 2.rna processing 4.translation4.translation5.post-translation3.rna stability5 levels of regulation:molecular geneticsmolecular genetics杨保胜 新乡医学院基础医学院 52molecular geneticsmolecular genetics杨保胜 新乡医学院基础医学院 5

21、3molecular geneticsmolecular genetics杨保胜 新乡医学院基础医学院 54核心组蛋白乙酰化核心组蛋白乙酰化molecular geneticsmolecular genetics杨保胜 新乡医学院基础医学院 55molecular geneticsmolecular genetics杨保胜 新乡医学院基础医学院 565335template strandnon-template strandtata box upstream downstreampromotergeneenhancer35geneenhancertranscription initiation

22、 complexwith enhancer also boundactivatorbends heremolecular geneticsmolecular genetics杨保胜 新乡医学院基础医学院 57molecular geneticsmolecular genetics杨保胜 新乡医学院基础医学院 58helx-turn-helixhth能识别dna大沟的特异碱基序列并与其结合。molecular geneticsmolecular genetics杨保胜 新乡医学院基础医学院 59c2h2 zinc fingers（锌指） 锌指的每个指“尖”部分可进入dna双螺旋的大沟，与rna聚

23、合酶和其他的转录因子相互作用。molecular geneticsmolecular genetics杨保胜 新乡医学院基础医学院 60c2h2 zinc fingerscyscyshishiszn2+cyscyshishiszn2+cyscyshishiszn2+positve loop 12 aac2h2 class eg. tfiia, sp1molecular geneticsmolecular genetics杨保胜 新乡医学院基础医学院 61c c4 4 zinc fingers zinc fingerscyscyscyscyszn2+c4 class eg. glucocorti

24、coid receptor, gal4molecular geneticsmolecular genetics杨保胜 新乡医学院基础医学院 62leucine zipper, bzip）dimerization domainleucine (or ile, val) ever 7th aa + + + + + +hydrophobic linear side-chainsdna bindingdomainamphipathic a helixof 35 aafound in myc, fos, jun, gcn4, c/ebpmolecular geneticsmolecular geneti

25、cs杨保胜 新乡医学院基础医学院 63leucine zippermolecular geneticsmolecular genetics杨保胜 新乡医学院基础医学院 64（helix-loop-helix） 以二聚体的形式作用于顺式作用元件。molecular geneticsmolecular genetics杨保胜 新乡医学院基础医学院 65molecular geneticsmolecular genetics杨保胜 新乡医学院基础医学院 66molecular geneticsmolecular genetics杨保胜 新乡医学院基础医学院 67molecular geneticsm

26、olecular genetics杨保胜 新乡医学院基础医学院 68molecular geneticsmolecular genetics杨保胜 新乡医学院基础医学院 69molecular geneticsmolecular genetics杨保胜 新乡医学院基础医学院 70第四节第四节 基因突变基因突变一、基因突变概述一、基因突变概述molecular geneticsmolecular genetics杨保胜 新乡医学院基础医学院 71二、基因突变类型二、基因突变类型molecular geneticsmolecular genetics杨保胜 新乡医学院基础医学院 72hbs (hb

27、s (镰状细胞贫血镰状细胞贫血) ) 链链 谷氨酸谷氨酸 6 6 缬氨酸缬氨酸 gag gtggag gtgmolecular geneticsmolecular genetics杨保胜 新乡医学院基础医学院 732.2.移码突变移码突变amolecular geneticsmolecular genetics杨保胜 新乡医学院基础医学院 74hb leporehb lepore 非非链链 由由、链连接而成链连接而成（不等交换）。（不等交换）。 g a 1 5 3molecular geneticsmolecular genetics杨保胜 新乡医学院基础医学院 75 lepore反反lepo

28、re hb leporehb lepore 非非链，链，由由、链连接而成。链连接而成。molecular geneticsmolecular genetics杨保胜 新乡医学院基础医学院 76cis-ab血型遗传:aboab ocis-ab空白cis-ab空白o型ab型o型molecular geneticsmolecular genetics杨保胜 新乡医学院基础医学院 77molecular geneticsmolecular genetics杨保胜 新乡医学院基础医学院 78molecular geneticsmolecular genetics杨保胜 新乡医学院基础医学院 79mole

29、cular geneticsmolecular genetics杨保胜 新乡医学院基础医学院 80molecular geneticsmolecular genetics杨保胜 新乡医学院基础医学院 81molecular geneticsmolecular genetics杨保胜 新乡医学院基础医学院 82molecular geneticsmolecular genetics杨保胜 新乡医学院基础医学院 83ageingcancerdiseaseabnormal growth & metabolismphysiological dysfunctioncell deathdecreased

30、cellular proliferationdefective signalling pathwaysimpaired protein/ gene expressiongenomic instabilitydna damage 诱发诱发dna损伤的因素包括环境和内源两类。损伤的因素包括环境和内源两类。环境因素包括物理、化学和生物三类。环境因素包括物理、化学和生物三类。molecular geneticsmolecular genetics杨保胜 新乡医学院基础医学院 84types of dna damage summarisedgactds dna breakmismatchthymidin

31、e dimerap site(apurinic/apyrimidinic sites)covalent linkingss breakc-u deaminationmolecular geneticsmolecular genetics杨保胜 新乡医学院基础医学院 85 molecular geneticsmolecular genetics杨保胜 新乡医学院基础医学院 86excision repair.53355335or5335uvrabc5335pol1533553355335molecular geneticsmolecular genetics杨保胜 新乡医学院基础医学院 87嘧啶

32、二聚体的切除修复示意图 一种特定的核酸内切酶识别损伤位置，在其附近将一条链切断，造成缺口； dna多聚酶以未受伤的互补dna链为模板,合成新dna片段,弥补dna的缺口； 为专一核酸外切酶切除含有二聚体的一段核苷酸链； 为连接酶将缺口封闭，dna恢复原状。molecular geneticsmolecular genetics杨保胜 新乡医学院基础医学院 88参考文献参考文献1. 1.陈陈 竺主编医学遗传学，北京：人民卫生出版社，竺主编医学遗传学，北京：人民卫生出版社，200120012.2.张玉静主编张玉静主编. .分子遗传学分子遗传学. .北京：科学出版社，北京：科学出版社，2000200

33、03.mckusick va(3.mckusick va(罗会元主译罗会元主译). ). 人类孟德尔遗传，第人类孟德尔遗传，第11 11版，北京版，北京：北京医科大学中国协和医科大学联合出版社，：北京医科大学中国协和医科大学联合出版社，199719974.4.徐晋麟，徐沁，陈淳编著徐晋麟，徐沁，陈淳编著. .现代遗传学原理现代遗传学原理. . 科学出版社，科学出版社，200120015.5.陈淳，徐沁等译陈淳，徐沁等译. . 高级分子生物学要义高级分子生物学要义. . 北京：科学出版社北京：科学出版社，2000 2000 6.6.杨保胜，丰慧根主编杨保胜，丰慧根主编. .医学遗传学原理，天津：

34、天津科学医学遗传学原理，天津：天津科学技术出版社，技术出版社，199619967.7.杨保胜，贺艳敏主编杨保胜，贺艳敏主编. .遗传与优生学，中国人口出版社，遗传与优生学，中国人口出版社，200220028.8.冯作化主编医学分子生物学，人民卫生出版社，冯作化主编医学分子生物学，人民卫生出版社，20012001molecular geneticsmolecular genetics杨保胜 新乡医学院基础医学院 89 9. mckusick va. mendelian iheritance in man, 129. mckusick va. mendelian iheritance in man, 12thth ed, ed, joh