遗传的分子基础-1课件

INTRODUCTIONTOGENETICS第四章生命的遗传与变异遗传学真是一块神秘的领地在生殖过程中亲代和子代之间或者子代个体之间相似的现象称为遗传。亲子之间或子代个体之间的差异称为变异。第一节遗传的分子基础第二节遗传的细胞基础第三节遗传的基本规律第四节遗传与人类疾病INTRODUCTIONTOGENETICS第四章生命的遗传与变异一、DNA结构特征及其生物学意义(DNAstructureanditsbiologicalfunction)MolecularBasisofInheritance第一节遗传的分子基础基因是由什么物质组成的？一、DNA结构特征及其生物学意义(DNAstructureanditsbiologicalfunction)*在Mendel和Morgan时代，他们使用的实验材料主要是豌豆和果蝇等，它们都是一些非常复杂的多细胞生物，最初在人们不知道遗传基因是由什么物质组成的时候，不可能从这些复杂的生命形式中获得线索和证据。*在20世纪的前40年，困扰科学家的两个最基本的问题依然没有解决：①基因是由什么物质组成的？②基因是如何工作的？1、基因是由什么物质组成的一、DNA结构特征及其生物学意义*在对细菌和病毒这些极其简单的生命形式的研究中，科学家才发现了遗传物质的蛛丝马迹。事实再一次证明，从简单到复杂是科学的研究方法。更有说服力的噬菌体实验1952年Hershey和Chase用专门感染细菌的病毒（噬菌体）为实验材料，利用放射性同位素标记完成了噬菌体实验。1951年Watson23岁丹麦的哥本哈根

Wilkins教授英国剑桥大学Cavendish实验室Crick，31岁伦敦大学King’s实验室女科学家FranklinWilkins教授Randall教授DNA应该是双螺旋A与T、C与G巧妙连接符合X衍射数据DNA的复制1953年2月28日，Watson和Crick用金属线制出了新的DNA模型，他们为自然科学树立了一座闪闪发光的里程碑。Watson（左）和Crick（右）DNA双螺旋结构（1）DNA分子是由两条脱氧核糖核苷酸长链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。（2）每条链上磷酸和脱氧核糖交替连接，位于双螺旋结构外侧，构成基本骨架，碱基排列在内侧。（3）两条链上的碱基按照碱基互补配对原则彼此配对，通过氢键连接成碱基对。碱基互补配对原则：A-T，G-CDNA双螺旋结构理论是现代分子生物学的理论基础

1、遗传信息储存在DNA的碱基排列顺序中。2、碱基互补是DNA复制和修复的基础。3、碱基互补是DNA分析技术的基础。DNA双螺旋结构的生物学意义：5’-ATTGCCA-3’3’-TAACGGT-5’ReversetranscriptionCentraldogma中心法则ReversetranscriptionCentraldogma中心法则遗传信息的转递及维护遗传信息的表达geneticsgenomicsdevelopmentalbiologyreplicationrecombinationrepairtranscriptiontranslationgeneticexpression3RHumangenomeproject二、人类基因组TheHumanGenome*线粒体基因组mitochondrialgenome*核基因组nucleargenome1、线粒体基因组mitochondrialgenome1894年,Altmann发现动物细胞中线粒体。1981年，Barrell发表了人mtDNA全长序列结果。（剑桥序列）1963年，M.Nass和S.Nass首次在鸡卵母细胞中发现线粒体中存在有DNA。1、线粒体基因组mitochondrialgenomemtDNA:双链环状的DNA分子、裸露不与组蛋白结合,分散在线粒体基质中，长约5um、含16569个碱基对。外环为重链（H）富含G

内环为轻链（L）富含C

mtDNA结构16569bpmtDNA共有37个基因2个rRNA(12S和16S）基因22个tRNA基因13个蛋白质基因12种多肽链12SrRNA16SrRNA14种tRNA1种多肽链8种tRNA重链（H）轻链（L）mtDNA与nDNA不同:①无内含子，唯一非编码区为D-环区。②无核苷酸结合蛋白，缺少组蛋白的保护。

③mtDNA易发生突变，并容易得到保存。④每个线粒体内含有2～10个拷贝的mtDNA分子。⑤每个细胞可具有数千个mtDNA分子。⑥母系遗传。2、核基因组nucleargenomeThehumanchromosomesgenome3.0×109bp*单一序列uniquesequence*重复序列repetitivesequence2、核基因组nucleargenome单一序列uniquesequence：60%-70%-----ATTGCCA-----GCGATT---------GCGCGC-----GCGCGC----2、核基因组nucleargenome*单一序列uniquesequence*重复序列repetitivesequence高度重复序列highlyrepetitivesequence中度重复序列intermediaterepetitive2、核基因组nucleargenome*单一序列uniquesequence*重复序列repetitivesequence高度重复序列highlyrepetitivesequence:2bp–200bp,106小卫星DNAminisatelliteDNA：6bp–25bp。微卫星DNAmicrosatelliteDNA:2bp–5bp。短串联重复序列shorttandemrepeat,STR端粒重复序列:5’-TTAGGG-3’，长度在5~15Kb之间卫星DNADNA在CsCl密度梯度离心中，由于GC的含量少于AT，当重复序列的GC与AT的比率有差异时，可在DNA主峰旁形成卫星DNA。卫星DNA构成着丝粒，端粒和Y染色体长臂上的异染色质区。称为卫星DNA。2、核基因组nucleargenome*单一序列uniquesequence*重复序列repetitivesequence高度重复序列highlyrepetitivesequence:2bp–200bp,106中度重复序列intermediaterepetitivesequence：＞200bp，102~106短分散元件shortinterspersingelement，SINE300bp–500bp,106。Alu长分散元件longinterspersingelement,LINE5000bp–7000bp，102

–104。Kpn2、核基因组nucleargenome*多基因家族multigenefamily*单一序列uniquesequence*重复序列repetitivesequence一类是一个基因的多次拷贝成簇排列在同一条染色体上，形成一个基因簇。人类组蛋白基因家族histonegenefamily一类是一个多基因家族中的不同成员成簇分布于几条不同的染色体上，这些成员的序列虽然有些不同，但是编码一组关系密切的蛋白质。珠蛋白基因家族globingenefamily

2、核基因组nucleargenome*多基因家族multigenefamily*单一序列uniquesequence*重复序列repetitivesequence假基因三、断裂基因的基本结构Genestructure*断裂基因splitgene外显子exon

内含子intron侧翼序列regulatorsequence基因gene：合成一条多肽链或RNA分子的一段DNA序列。蛋白质基因RNA基因1、外显子exon

内含子intron断裂基因splitgeneE1E2E3I1I25’3’GTAGGT-AG法则PHF1（NCBI）5423bp断裂基因splitgeneE1E2E3I1I25’3’GTAG启动子promoter增强子enhancer终止子terminator2、侧翼序列regulatorsequenceTranscriptionstartsitesTranscriptionstopsites断裂基因splitgene启动子promoter

增强子enhancer终止子terminator2、侧翼序列regulatorsequenceE1E2E3I1I25’3’GTAGTranscriptionstartsitesTranscriptionstopsites-20-70+1TATAboxCAATboxGCboxTATAAAATTGGCAATCACTE1E2E3I1I25’3’GTAGTranscriptionstartsitesTranscriptionstopsitesTATAboxCAATboxGCbox-20-70+1enhancer断裂基因splitgene启动子promoter增强子enhancer

终止子terminator2、侧翼序列regulatorsequenceenhancer断裂基因spli