《染色体和基因》ppt课件

1、欢 迎第二节 基因v基因的定义v原核生物基因的特征v真核生物基因的特征v基因和顺反子的关系基因的定义基因基因gene)gene)是核酸分子是核酸分子中储存遗传信息的遗传中储存遗传信息的遗传单位，是指储存有功能的单位，是指储存有功能的蛋白质多肽链或蛋白质多肽链或RNARNA序列序列信息及表达这些信息所信息及表达这些信息所必需的全部核苷酸序列。必需的全部核苷酸序列。构造基因构造基因指编码蛋白质或指编码蛋白质或RNARNA的的DNADNA序列。序列。几个定义v重叠基因: 一个基因位于另一个基因中; 部分基因重叠; 只需一个碱基反复.v断裂基因:外显子和内含子v复等位基因:决议血型的基因v假基因:含有

2、与正常基因类似的内含子和外显子,但不能翻译胜利能蛋白,能够是基因突变构成.原核生物基因的特征v功能相关的基因高度集中v编码蛋白质的基因通常以单拷贝的方式存在vRNA的基因通常是多拷贝的v构造基因没有居间序列,是延续的v大部分用于编码蛋白,只需少数不编码v构造基因反复序列少v染色体呈环状,不和蛋白固定结合真核生物基因的特征v基因不延续性v基因家族:真核生物基因组中有许多来源一样、构造类似、功能相关的基因，这样一组基因称为基因家族v超基因家族:由基因家族和单基因组成的较大的基因家族.构造同源性不等.v反复基因构造:中度反复和高度反复v高度反复序列：就是在基因组中存在大量拷贝的序列，其高度反复序列：

3、就是在基因组中存在大量拷贝的序列，其反复次数高达反复次数高达106-108。 通常这些序列是由很短的碱基通常这些序列是由很短的碱基组成的，长度为组成的，长度为2-200bp。包括反向反复序列和卫星。包括反向反复序列和卫星DNAv卫星卫星DNA(satellite DNA)：有些高度反复序列常含有异常高：有些高度反复序列常含有异常高或低的或低的GC含量，当基因组含量，当基因组DNA被切断成数百个碱基对的被切断成数百个碱基对的片段进展氯化铯密度梯度超离心时，这些反复序列片段常片段进展氯化铯密度梯度超离心时，这些反复序列片段常在主要在主要DNA带的前面或后面构成一个次要的带的前面或后面构成一个次要的

4、DNA区带，这区带，这些小的区带就象卫星一样围绕着些小的区带就象卫星一样围绕着DNA主带。主带。v反向反复序列反向反复序列基因与顺反子的关系v在原核和低等的真核生物中，顺反子小于基因。v在高等真核生物中，顺反子等价于构造基因。细胞器基因v包括线粒体和叶绿体当中的基因特征，我们在基因组一节中，细胞器基因组构造特征中向大家引见。亚细胞构造基因特征v此部分已在病毒一节讲过，大家再本人看看书，这里不再重讲。癌基因与抑癌基因v19101910年年RousRous发现鸡肉瘤病毒发现鸡肉瘤病毒(RSV:RNA(RSV:RNA反转录病毒。反转录病毒。v19631963年年DulbecoDulbeco发现正常细

5、胞感染病毒可恶变为癌发现正常细胞感染病毒可恶变为癌细胞。细胞。v19701970年年BaltimoreBaltimore发现病毒感染宿主时，发现病毒感染宿主时，RNARNA经逆转经逆转录酶合成录酶合成DNADNA并整合到宿主并整合到宿主DNADNA，从而导致宿主细胞，从而导致宿主细胞的恶性转化。的恶性转化。v19701970年年MareinMarein证明细胞恶性转化与证明细胞恶性转化与RSVRSV基因组中一基因组中一个特定的基因个特定的基因srcsrc相关，该基因被命名为病毒癌基相关，该基因被命名为病毒癌基因因l 1976 1976年年BishopBishop证明正常细胞中存在与证明正常细胞

6、中存在与v-oncogenev-oncogene同源序列同源序列细胞癌基因细胞癌基因(cellular oncogene, c-onc)(cellular oncogene, c-onc)。l 80 80年代初年代初Weinberg Weinberg 等几个实验室经过等几个实验室经过转染实验证明人体细胞中的癌基因转染实验证明人体细胞中的癌基因H-rasH-ras。l 现已发现现已发现100100多种的多种的oncsoncs。 在致瘤病毒、人体和动物肿瘤中发现的可以导致细胞恶性转化的核酸片断,称为癌基因。根据其来源可以分为两类。 病毒癌基因、细胞癌基因 无论病毒癌基因还是细胞癌基因被激活后均有诱

7、导肿瘤发生的作用，所以有时候我们又将肿瘤细胞中的癌基因称为肿瘤癌基因。癌基因的概念癌基因的概念病毒癌基因病毒癌基因 ( virus-oncogene；v-onco ) 指指病毒核酸可以使细胞恶性转化的片断。病毒核酸可以使细胞恶性转化的片断。原癌基因原癌基因 ( proto-oncogene，pro-onco )即即细胞癌基因细胞癌基因 在人类、哺乳动物如大鼠、在人类、哺乳动物如大鼠、小鼠，乃至酵母、果蝇中发现的与肿瘤小鼠，乃至酵母、果蝇中发现的与肿瘤病毒癌基因的同源顺序。这种基因是正病毒癌基因的同源顺序。这种基因是正常的细胞基因，其表达产物的功能在于常的细胞基因，其表达产物的功能在于维持细胞的

8、正常生长发育。但是，这种维持细胞的正常生长发育。但是，这种基因一旦被某些要素激活就会转变成有基因一旦被某些要素激活就会转变成有转化才干的癌基因。转化才干的癌基因。细胞癌基因概述细胞癌基因概述 细胞癌基因是细胞正常生长、分化所必需细胞癌基因是细胞正常生长、分化所必需的，是生长发育过程中所不可短少的。的，是生长发育过程中所不可短少的。 这些细胞癌基因在发育过程中的一定时间、这些细胞癌基因在发育过程中的一定时间、一定组织中定量的表达，产生生命活动中所必一定组织中定量的表达，产生生命活动中所必需的蛋白质，促进某些生命过程的进展，使生需的蛋白质，促进某些生命过程的进展，使生长发育得以实现。长发育得以实现

9、。 这些细胞癌基因在机体生长发育过程完成这些细胞癌基因在机体生长发育过程完成后多处于封锁形状，即不表达或低表达。后多处于封锁形状，即不表达或低表达。 一旦在错误的时间，不恰当地点，不适量一旦在错误的时间，不恰当地点，不适量表达即能够导致细胞无限制的增长而趋于恶性表达即能够导致细胞无限制的增长而趋于恶性转化。转化。 病毒癌基因与细胞癌基因非常类似，主要不同之处在于： 细胞癌基因：含有内含子或者插入顺序。 病毒癌基因：不含有内含子。 二者在外显子序列中仅有非常微小的差别，他们的外显子在进化过程非常保守，这阐明他们编码的蛋白质产物在进化上的重要性。病毒癌基因与细胞癌基因的差别病毒癌基因与细胞癌基因的

10、差别根据癌基因编码蛋白质功能、性质进展分类。1 . 蛋白激酶类 酪氨酸蛋白激酶： src、fgr、yes。 丝氨酸 / 苏氨酸蛋白激酶： raf、mos、2 . 生长因子类 sis PDGF-2 ； int-2 EGf 的类似物； erb-B EGf 受体3 . GTP结合蛋白类 产物具有GTP酶的活性 ras ( H-ras；K-ras )4 . 核蛋白类 产物与DNA 结合，与复制启动有关 myc ；fos；jun；erb-A癌基因的分类癌基因的分类癌基因的激活机制：癌基因的激活机制：v点突变点突变point mutationv病毒诱导与启动子插入激活病毒诱导与启动子插入激活v基因扩增基因

11、扩增gene amplificationv染色体易位或重排染色体易位或重排v (chromosome translocation or recombination)抗癌基因抗癌基因antioncogenev又名抑癌基因 (tumor suppressor gene TSGs ) 、隐性癌基因。是一种抑制细胞生长和肿瘤构成的基因。在生物 体内与癌基因功能相抵抗，共同坚持生物体内正负信号相互作用的稳定。v已发现10种抗癌基因,如Rb (Retinoblastoma视网膜母细胞瘤),p53蛋白 v 许多TSGs产物是细胞周期调理因子或是生长相关基因的转录抑制子。它的非活性方式能促进肿瘤生长。 第三节

12、 基因组v一、基因组的定义v二、原核生物和真核生物基因组的构造特点v三、遗传图谱、物理图谱、基因图谱v四、人类基因组方案基因组基因组genomegenome指细胞或生物体中，一套完好单倍体的遗传物质的总和。指细胞或生物体中，一套完好单倍体的遗传物质的总和。如人类基因组包含如人类基因组包含2222条染色体和条染色体和X X或或Y Y两条性染色体上的全部遗传物质核基两条性染色体上的全部遗传物质核基因组，以及胞浆线粒体上的遗传物质线粒体基因组。因组，以及胞浆线粒体上的遗传物质线粒体基因组。二、原核生物和真核生物基因组的构造特点v原核生物基因组的构造特点：v1、基因组较小，平均1kb，大小变化不大v2

13、、几乎无蛋白质同核酸结合v3、有支配子构造v4、有单拷贝和多拷贝两种方式v5、有重叠基因v6、多顺反子真核生物基因组的构造特点v1.基因组较大，平均16kb，且变化较大v2.和蛋白质结合，构成染色体v3.有反复序列v4.以单拷贝和多拷贝两种方式存在v5.基因不延续，编码序列中含有内含子v6.单顺反子 线粒体基因组mtDNA1、G、C 含量 较少为A-T型DNA，有A、T、G、C、m5 C五种碱基，大多的线粒体基因组G、C 含量 比A、T少。不同生物比例不同 生物 G、C 含量 生物 G、C含量 人类 41% 鸡 49% 海胆 45% 果蝇 22% 爪蛙 44% 大鼠 41% 脉饱菌 42% 酵

14、母 18% 玉米 48% 烟草 51% 豌豆 38% 鲤鱼 43% 2、浮力密度低(核DNA浮力密度为1.78 由于线粒体基因组中存在GC较少，所以他的浮力 密度较低，当与核DNA在一同离心时，经常位于离 心管中核DNA带的上侧，依此可mtDNA的分别提取 生物 克/厘米3 人类 1.705 海胆 1.704 爪蛙 1.704 蝾螈 1.693 豚鼠 1.702 绵羊 1.703 鸭 1.711 兔子 1.703 果蝇 1.681 蛔虫 1.685 3、存在形状、存在形状 多数生物的线粒体基因组为裸露双链闭合环状，多数生物的线粒体基因组为裸露双链闭合环状， 个别的如一些绿藻类为裸露的线状个别的

15、如一些绿藻类为裸露的线状 4、分子较小、分子较小 动物的线粒体基因组较小，如人类、牛、老鼠等动物的线粒体基因组较小，如人类、牛、老鼠等 都为都为16.5kb。长度约为。长度约为5微米微米 动物基因组大小动物基因组大小 物种类别物种类别 基因组大小基因组大小kb 脊椎动物脊椎动物 15.7-17.5 软体动物软体动物 15.7 昆虫昆虫 14.5-17.9 其他动物其他动物 14.4-17.5 原虫原虫 18.5-40.0 真菌真菌 18.9-95.0 植物线粒体基因组大小植物线粒体基因组大小 植物类别植物类别 基因组大小基因组大小kb 真菌真菌 18.9-90.0 藻类藻类 15.0-80.0

16、 拟南芥拟南芥 380.0 玉米玉米 570.0 小麦小麦 440.0 豌豆豌豆 240.0 蚕豆蚕豆 190.0 西瓜西瓜 330.0 黄瓜黄瓜 1500.0 甜瓜甜瓜 2400.0 胡芦胡芦 2700.0 5 5、数目、数目 动物细胞中线粒体较多，几百个，甚至几万、几动物细胞中线粒体较多，几百个，甚至几万、几 十万个，植物细胞中较少，几百或几千个。十万个，植物细胞中较少，几百或几千个。 一个线粒体中可以有几个或几十个类核区，每个一个线粒体中可以有几个或几十个类核区，每个 类核区含有类核区含有4545个线粒体基因组个线粒体基因组 6、两条链不对称、两条链不对称 密度不同密度不同 mtDNA的

17、两条链一条富含胸腺嘧啶核苷酸的两条链一条富含胸腺嘧啶核苷酸T和和 鸟嘌呤核苷酸鸟嘌呤核苷酸G，叫做重链，叫做重链H一条富含腺一条富含腺 嘌呤核苷酸嘌呤核苷酸A和胞嘧啶核苷酸和胞嘧啶核苷酸C，叫做轻，叫做轻 链链L，二者浮力密度不同，离心时可以把，二者浮力密度不同，离心时可以把 两条链分开两条链分开 7、没有反复序列、没有反复序列 复性动力学研讨测定的分子大小与电镜下测定的复性动力学研讨测定的分子大小与电镜下测定的 分子大小一致，阐明没有反复序列分子大小一致，阐明没有反复序列 8、基因特点、基因特点 基因较小，陈列紧凑基因较小，陈列紧凑 基因间无间隔，并不是每个基因都有启动子基因间无间隔，并不是

18、每个基因都有启动子 两条链上都有基因存在，两条链上都有基因存在， 人类以及脊椎动物的线粒体基因组有人类以及脊椎动物的线粒体基因组有2个个rRNA基基 因，因，22个个tRNA基因基因,13个氧化磷酸化过程中的多个氧化磷酸化过程中的多 肽基因基因肽基因基因 动物线粒体基因无内含子，在酵母、植物线粒动物线粒体基因无内含子，在酵母、植物线粒 体基因中发现有内含子体基因中发现有内含子 某些蛋白质或氨基酸与通用密码子不同某些蛋白质或氨基酸与通用密码子不同 有一个有一个D环，与复制有关。有环，与复制有关。有2个复制起点个复制起点 叶绿体基因组叶绿体基因组(cpDNA(cpDNA 1 1、碱基组成、碱基组成

19、 G G、C C含量为含量为3738%3738%，短少，短少5-5-甲基胞嘧啶甲基胞嘧啶 2 2、浮力密度、浮力密度1.694-1.6981.694-1.698 与核基因组、线粒体基因组有区别，有的与核基因组、线粒体基因组有区别，有的比核基比核基 因组低，有的比核基因组高，如：因组低，有的比核基因组高，如： 小球藻小球藻 核基因组核基因组1.716 1.716 叶绿体基因组叶绿体基因组1.6921.692 衣藻衣藻 1.707 1.695 1.707 1.695 菠菜菠菜 1.694 1.697 1.694 1.697 洋葱洋葱 1.691 1.696 1.691 1.696 3、存在形状 裸

20、露，闭合双链环状构造，缺乏超螺旋 4、分子大小 最小的约85kb,最大的约195kb。普通在121 155kb。长度约4045微米，是线粒体基因组的 89倍。分子量为85.496.7106道尔顿 5、数目 多个拷贝，高等植物每个叶绿体中含3060个拷 贝，如甜菜细胞中有40个叶绿体，每个叶绿体中 有418个类核体，每个类核体有48个拷贝 cpDNA，即每个细胞中约有6000拷贝。单细胞藻 类如衣藻细胞中有5001500个拷贝 细胞器基因组构造特征v1.基因组是环状，并有多个拷贝v2.基因组常以重组产生的序列变异体混合物的方式存在v3.绝大多数细胞器基因都进展基因表达v4.有多个转录起始点，是多顺反子v5.细胞器可以携带基因组外的质粒遗传图谱遗传图谱v遗传图谱遗传图谱genetic mapgenetic map又称连锁图谱又称连锁图谱(linkage (linkage map)map)，它是以具有遗传多态性在一个遗传位点上，它是以具有遗传多态性在一个遗传位点上具有一个以上的等位基因，在群体中的出现频率皆具有一个以上的等位基因，在群体中的出现频率皆高于高于1%1%的遗传标志为的遗传标志为“路标，以遗传学间隔路标，以遗传学间隔在减数分裂事件中两个位点之间进展交换、重组在减数分裂事件中两个位点之间进展交换、重组的百分率，的百分率，1