分子遺傳學(xué)新進(jìn)展

1、 分子遺傳學(xué) 遺傳學(xué)遺傳學(xué)（geneticsgenetics）是研究生物的遺傳與變異，研究）是研究生物的遺傳與變異，研究 基因的結(jié)構(gòu)、功能及其變異、傳遞和表達(dá)規(guī)律的學(xué)科?；虻慕Y(jié)構(gòu)、功能及其變異、傳遞和表達(dá)規(guī)律的學(xué)科。 分子遺傳學(xué)分子遺傳學(xué)（ molecular genetics molecular genetics ）是研究基因的）是研究基因的 活動(dòng)和功能的科學(xué)?；顒?dòng)和功能的科學(xué)。 近年來(lái)近年來(lái), ,分子遺傳技術(shù)發(fā)展極為迅速分子遺傳技術(shù)發(fā)展極為迅速, , 并對(duì)其它的生物學(xué)并對(duì)其它的生物學(xué) 領(lǐng)域產(chǎn)生了巨大的影響。領(lǐng)域產(chǎn)生了巨大的影響。 1 1、 19441944年，美國(guó)學(xué)者年，美國(guó)學(xué)者 埃弗里

2、埃弗里等首先在等首先在肺炎雙球肺炎雙球 菌菌中證實(shí)了轉(zhuǎn)化因子是脫中證實(shí)了轉(zhuǎn)化因子是脫 氧核糖核酸氧核糖核酸(dna)(dna)，從而，從而 闡明了闡明了遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)。 2 2、19531953年，年，沃森和克沃森和克 里克里克提出了提出了dnadna分子結(jié)構(gòu)分子結(jié)構(gòu) 的的雙螺旋模型雙螺旋模型，這一發(fā)現(xiàn)，這一發(fā)現(xiàn) 常被認(rèn)為是分子遺傳學(xué)的常被認(rèn)為是分子遺傳學(xué)的 真正真正開(kāi)端開(kāi)端。 3 3、二十世紀(jì)、二十世紀(jì)5050年代初期至年代初期至7070年代初期，是分子年代初期，是分子 遺傳學(xué)迅猛發(fā)展快速進(jìn)步的年代。在這短短的二十遺傳學(xué)迅猛發(fā)展快速進(jìn)步的年代。在這短短的二十 余年間，許多有關(guān)分

3、子遺傳學(xué)的基本原理相繼提出，余年間，許多有關(guān)分子遺傳學(xué)的基本原理相繼提出， 大量的重要發(fā)現(xiàn)不斷涌現(xiàn)。大量的重要發(fā)現(xiàn)不斷涌現(xiàn)。 分子遺傳學(xué)主要研究?jī)?nèi)容分子遺傳學(xué)主要研究?jī)?nèi)容 分子遺傳學(xué)不同于一般的遺傳學(xué)，分子遺傳學(xué)不同于一般的遺傳學(xué)，傳統(tǒng)傳統(tǒng)的的 遺傳學(xué)主要研究遺傳單元在各世代的分布遺傳學(xué)主要研究遺傳單元在各世代的分布 情況情況, ,而而分子遺傳學(xué)分子遺傳學(xué)則著重研究遺傳信息大則著重研究遺傳信息大 分子在生命系統(tǒng)中的儲(chǔ)存、復(fù)制、表達(dá)及分子在生命系統(tǒng)中的儲(chǔ)存、復(fù)制、表達(dá)及 調(diào)控過(guò)程。調(diào)控過(guò)程。 分子遺傳學(xué)研究的對(duì)象是分子水平上的生物學(xué)分子遺傳學(xué)研究的對(duì)象是分子水平上的生物學(xué) 過(guò)程過(guò)程遺傳及變異的過(guò)

4、程。它研究的是動(dòng)態(tài)遺傳及變異的過(guò)程。它研究的是動(dòng)態(tài) 的生命過(guò)程，而不是在試管里或電泳儀上孤立的生命過(guò)程，而不是在試管里或電泳儀上孤立 地研究生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能的簡(jiǎn)單的因果地研究生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能的簡(jiǎn)單的因果 關(guān)系。關(guān)系。 分子遺傳學(xué)最新研究進(jìn)展 、逆轉(zhuǎn)錄酶的發(fā)現(xiàn)；、逆轉(zhuǎn)錄酶的發(fā)現(xiàn)； 、一些工具酶的先后發(fā)現(xiàn)；、一些工具酶的先后發(fā)現(xiàn)； 、斷裂基因的發(fā)現(xiàn)；、斷裂基因的發(fā)現(xiàn)； 、dnadna測(cè)序方法建立；測(cè)序方法建立； 、核酶的發(fā)現(xiàn)；、核酶的發(fā)現(xiàn)； 、pcrpcr技術(shù)建立；技術(shù)建立； 、基因的上游調(diào)控序列發(fā)現(xiàn)；、基因的上游調(diào)控序列發(fā)現(xiàn)； 、顯微注射技術(shù)運(yùn)用；、顯微注射技術(shù)運(yùn)用； 、基因重組技術(shù)

5、發(fā)展、基因治療技術(shù)發(fā)展；基因重組技術(shù)發(fā)展、基因治療技術(shù)發(fā)展； 、人類(lèi)基因組計(jì)劃實(shí)施人類(lèi)基因組計(jì)劃實(shí)施 基因重組技術(shù)基因重組技術(shù) dnadna重組技術(shù)重組技術(shù)是指按照人們的愿望，進(jìn)是指按照人們的愿望，進(jìn) 行嚴(yán)格的設(shè)計(jì)，通過(guò)行嚴(yán)格的設(shè)計(jì)，通過(guò)體外體外dnadna重組技術(shù)重組技術(shù) 和和轉(zhuǎn)基因技術(shù)轉(zhuǎn)基因技術(shù)，賦予生物以新的，賦予生物以新的遺傳特遺傳特 性性，創(chuàng)造出更符合人們需要的，創(chuàng)造出更符合人們需要的生物類(lèi)型生物類(lèi)型 和和生物產(chǎn)品生物產(chǎn)品，又叫，又叫基因工程基因工程；也叫；也叫基因基因 拼接技術(shù)拼接技術(shù)。 dnadna重組技術(shù)重組技術(shù)的基本工具的基本工具 “分子手術(shù)刀分子手術(shù)刀”- “分子縫合針?lè)肿?/p>

6、縫合針”- “分子運(yùn)輸車(chē)分子運(yùn)輸車(chē)”- 限制性核酸內(nèi)切酶限制性核酸內(nèi)切酶 dnadna連接酶連接酶 載體載體 1 1、限制性核酸內(nèi)切酶、限制性核酸內(nèi)切酶“分子手術(shù)刀分子手術(shù)刀” （1 1）來(lái)源：）來(lái)源： 主要是原核生物；主要是原核生物； （2 2）種類(lèi)：）種類(lèi)： （3 3）特點(diǎn)：）特點(diǎn)： （4 4）結(jié)果：）結(jié)果： 約約40004000種；種； 識(shí)別識(shí)別雙鏈雙鏈dnadna分子的某種分子的某種特定的核苷酸特定的核苷酸 序列序列，并且使每一條鏈中，并且使每一條鏈中特定部位特定部位的兩的兩 個(gè)核苷酸之間的個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵（切點(diǎn)）斷磷酸二酯鍵（切點(diǎn)）斷 開(kāi)開(kāi)。( (6 6個(gè)個(gè), ,4 4、5

7、5、8 8個(gè)個(gè)) ) 形成兩種末端形成兩種末端 黏性末端黏性末端 平末端平末端 1 1、種類(lèi)：、種類(lèi)：兩類(lèi)兩類(lèi) e ecolicoli dna dna連接酶連接酶 t4 dnat4 dna連接酶連接酶 2 2、 dnadna連接酶連接酶“分子縫合針?lè)肿涌p合針” 類(lèi)型類(lèi)型 作用部位：雙鏈作用部位：雙鏈dnadna片段之間片段之間 磷酸磷酸 二酯鍵二酯鍵 作為運(yùn)載體必須具備的條件作為運(yùn)載體必須具備的條件 1. 能能夠在受體細(xì)胞中夠在受體細(xì)胞中自我復(fù)制自我復(fù)制并并穩(wěn)定穩(wěn)定地地保存保存。 2.2.具有具有限制酶切點(diǎn)限制酶切點(diǎn)，以便與外源基因連接。，以便與外源基因連接。 3.3.具有某些具有某些標(biāo)記基因

8、標(biāo)記基因，便于進(jìn)行篩選。，便于進(jìn)行篩選。 4.4.必需是安全的，不會(huì)對(duì)受體細(xì)胞有害。必需是安全的，不會(huì)對(duì)受體細(xì)胞有害。 3 3、載體載體“分子運(yùn)輸車(chē)分子運(yùn)輸車(chē)” 最常用的質(zhì)粒是大腸桿菌最常用的質(zhì)粒是大腸桿菌 的質(zhì)粒，其中常含有的質(zhì)粒，其中常含有抗藥基因抗藥基因， 如如四環(huán)素抗性基因四環(huán)素抗性基因。質(zhì)粒的存。質(zhì)粒的存 在與否對(duì)受體細(xì)胞生存沒(méi)有決在與否對(duì)受體細(xì)胞生存沒(méi)有決 定性作用，但定性作用，但復(fù)制只能在受體復(fù)制只能在受體 細(xì)胞內(nèi)完成細(xì)胞內(nèi)完成。 質(zhì)粒是質(zhì)粒是一種裸露的、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、獨(dú)一種裸露的、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、獨(dú) 立于細(xì)菌染色體（即擬核立于細(xì)菌染色體（即擬核dnadna）之外，）之外， 并且具有并且具

9、有自我復(fù)制自我復(fù)制能力的能力的雙雙鏈鏈環(huán)環(huán)狀狀dnadna 分子。分子。 質(zhì)粒是基因工程最常用的載體。質(zhì)粒是基因工程最常用的載體。 人類(lèi)基因組計(jì)劃人類(lèi)基因組計(jì)劃 在文中，杜爾貝科杜爾貝科說(shuō)： “這一計(jì)劃可以與征服宇宙的計(jì)劃相媲美，我們也應(yīng) 該以征服宇宙的氣魄來(lái)進(jìn)行這一工作?！?杜爾貝科（杜爾貝科（1914 ) renatorenato dulbecco dulbecco 美國(guó)病毒學(xué)家 倫敦帝國(guó)癌癥研究基金實(shí)驗(yàn)室 hgphgp基本內(nèi)容基本內(nèi)容 四個(gè)圖譜 遺傳圖譜遺傳圖譜 物理圖譜物理圖譜 序列圖序列圖譜譜 轉(zhuǎn)錄圖譜轉(zhuǎn)錄圖譜 （一）遺傳圖譜（一）遺傳圖譜（genetic mapgenetic ma

10、p） 通過(guò)計(jì)算連鎖的遺傳標(biāo)記之間重組頻率而通過(guò)計(jì)算連鎖的遺傳標(biāo)記之間重組頻率而 確定它們確定它們相對(duì)相對(duì)距離的遺傳圖，一般用厘摩（距離的遺傳圖，一般用厘摩（cmcm） 來(lái)表示，遺傳圖譜確定了來(lái)表示，遺傳圖譜確定了dnadna標(biāo)志在染色體上的標(biāo)志在染色體上的 相對(duì)位置與遺傳距離相對(duì)位置與遺傳距離, ,故又稱(chēng)連鎖圖譜故又稱(chēng)連鎖圖譜 （linkage maplinkage map）。）。 它顯示所知的它顯示所知的遺傳標(biāo)記遺傳標(biāo)記在染色體上的相對(duì)在染色體上的相對(duì) 位置，而不是特殊的物理位置。位置，而不是特殊的物理位置。 （二）物理圖譜（二）物理圖譜（physical map physical map

11、） 描繪描繪dnadna上上可以識(shí)別的標(biāo)記可以識(shí)別的標(biāo)記的位置和的位置和 相互之間的距離相互之間的距離( (以堿基對(duì)的數(shù)目為衡量以堿基對(duì)的數(shù)目為衡量 單位單位) )，這些可以識(shí)別的標(biāo)記包括限制性，這些可以識(shí)別的標(biāo)記包括限制性 內(nèi)切酶的酶切位點(diǎn)，基因等。物理圖譜內(nèi)切酶的酶切位點(diǎn)，基因等。物理圖譜 不考慮兩個(gè)標(biāo)記共同遺傳的概率等信息。不考慮兩個(gè)標(biāo)記共同遺傳的概率等信息。 （三）序列圖譜（三）序列圖譜 人類(lèi)基因組人類(lèi)基因組3030億億bpbp的全序列圖。的全序列圖。 以遺傳圖和物理圖為基礎(chǔ)建立。以遺傳圖和物理圖為基礎(chǔ)建立。 先把龐大的基因組分為若干有路標(biāo)的區(qū)域，再測(cè)序。先把龐大的基因組分為若干有路標(biāo)

12、的區(qū)域，再測(cè)序。 基本材料：一個(gè)基本材料：一個(gè)dnadna序列的重疊克隆群（使測(cè)序工作序列的重疊克隆群（使測(cè)序工作 不斷延伸）不斷延伸） （四）基因圖譜（四）基因圖譜（gene mapgene map） 或轉(zhuǎn)錄圖譜（或轉(zhuǎn)錄圖譜（transcription maptranscription map）。）。 即在人類(lèi)基因組中鑒別出占即在人類(lèi)基因組中鑒別出占2%2%至至5%5%的全部基的全部基 因的位置結(jié)構(gòu)與功能。因的位置結(jié)構(gòu)與功能。 基本原理：蛋白質(zhì)推測(cè)基本原理：蛋白質(zhì)推測(cè)mrnamrna的序列，的序列，mrnamrna反反 轉(zhuǎn)錄為轉(zhuǎn)錄為cdnacdna，然后利用其與所測(cè)序列進(jìn)行雜，然后利用其與所

13、測(cè)序列進(jìn)行雜 交，鑒別出與轉(zhuǎn)錄有關(guān)的基因。交，鑒別出與轉(zhuǎn)錄有關(guān)的基因。 基因圖譜的意義基因圖譜的意義 1、能為估計(jì)人類(lèi)基因的數(shù)目提供可靠的依據(jù)。能為估計(jì)人類(lèi)基因的數(shù)目提供可靠的依據(jù)。 2 2、提供不同組織、不同時(shí)期基因表達(dá)的信息（數(shù)目、提供不同組織、不同時(shí)期基因表達(dá)的信息（數(shù)目、 種類(lèi)及結(jié)構(gòu)功能）。種類(lèi)及結(jié)構(gòu)功能）。 3 3、提供結(jié)構(gòu)基因的標(biāo)記，可以作為篩選基因的探針，、提供結(jié)構(gòu)基因的標(biāo)記，可以作為篩選基因的探針， 有直接的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。有直接的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。 4 4、鑒定病態(tài)基因（如癌基因）的變異位置、鑒定病態(tài)基因（如癌基因）的變異位置 hgphgp細(xì)節(jié)研究成果細(xì)節(jié)研究成果 1 1 全部人類(lèi)基因組約

14、有全部人類(lèi)基因組約有2.91gbp2.91gbp，約有，約有3900039000多個(gè)多個(gè) 基因；基因； 2 2 目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)和定位了目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)和定位了2600026000多個(gè)功能基因多個(gè)功能基因; 3 基因數(shù)量少得驚人基因數(shù)量少得驚人; ; 4 4 人與人之間人與人之間99.9999.99的基因密碼是相同的的基因密碼是相同的; ; 5 5 人類(lèi)基因組中存在人類(lèi)基因組中存在“熱點(diǎn)熱點(diǎn)”和大片和大片“荒漠荒漠”; ; 6 男性的基因突變率是女性的兩倍男性的基因突變率是女性的兩倍; ; 7 7 人類(lèi)基因組中大約有人類(lèi)基因組中大約有200200多個(gè)基因是來(lái)自于插入多個(gè)基因是來(lái)自于插入 人類(lèi)祖先基因組的細(xì)菌基因人類(lèi)祖先基因組的細(xì)菌基因; ; 8 8 發(fā)現(xiàn)了大約一百四十萬(wàn)個(gè)單核苷酸多態(tài)性，并發(fā)現(xiàn)了大約一百四十萬(wàn)個(gè)單核苷酸多態(tài)性，并 進(jìn)行了精確的定位，初步確定了進(jìn)行了精確的定位，初步確定了3030多種致病基多種致病基 因因; ; 9 9 人類(lèi)基因組編碼的全套蛋白質(zhì)（蛋白質(zhì)組）比人類(lèi)基因組編碼的全套蛋白質(zhì)（蛋白質(zhì)組）比 無(wú)脊椎動(dòng)物編碼的蛋白質(zhì)組更復(fù)雜無(wú)脊椎動(dòng)物編碼的蛋白質(zhì)組更復(fù)雜. . hg p意 義 1 hgphgp對(duì)人類(lèi)疾病基因研究的貢獻(xiàn)對(duì)人類(lèi)疾病基因研究的貢獻(xiàn) （最重要