普通生物學(xué)24課件

1、24 人類基因組目的與要求了解人類基因組及其組成；了解人類遺傳性疾??；了解人類基因組計(jì)劃24.1 人類基因組及其研究24.1.1 基因組及基因組學(xué)1.基因組【基因組】一個(gè)單倍體細(xì)胞核中、一個(gè)細(xì)胞器（如動(dòng)植物細(xì)胞質(zhì)中的線粒體、植物細(xì)胞質(zhì)中的葉綠體）中或一個(gè)病毒毒粒中所含的全部DNA（或RNA）分子的總稱。核基因組，線粒體基因組，葉綠體基因組，病毒基因組人的核基因組：?jiǎn)挝惑w細(xì)胞核中整套染色體上所具有的全部DNA分子。2.基因組學(xué)研究生物體的基因組的結(jié)構(gòu)、組成和功能的科學(xué)。24.1.2 人類基因組計(jì)劃（HGP）1.繪制人類基因連鎖圖利用早期的分子標(biāo)記技術(shù)確定人類基因在染色體上的位置，完成22條常染色

2、體以及X，Y染色體全套基因的遺傳圖譜。2.繪制物理圖以已知核苷酸序列的DNA片段為“界標(biāo)”，以堿基對(duì)作為圖距單位，標(biāo)明期在DNA分子或染色體上的位置的圖譜。3.人類基因組測(cè)序測(cè)定人類全基因組DNA分子的核苷酸序列制作精細(xì)的DNA序列圖。4.其他物種基因組分析對(duì)其他物種的基因組進(jìn)行比較分析，目的是更好的了解人類基因組24.1.3 基因組研究成果人類基因組的大小為3200Mb,2000025000個(gè)基因人類生命活動(dòng)的復(fù)雜性體現(xiàn)在：基因組的大?。ㄅc其他生物的比較：表24-1）其他層面：RNA的多個(gè)選擇性剪接實(shí)現(xiàn)單基因編碼多個(gè)蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄因子的過量表達(dá)，控制基因的開或關(guān)。部分生物物種的基因組24.1.4

3、 人類基因組各組組分的基本特征1.基因有外顯子內(nèi)含子，且大小數(shù)量各異（數(shù)百數(shù)十萬堿基）5，3端非編碼區(qū)的附加序列2.基因外DNA不是基因的一部分重復(fù)序列：在基因組中重復(fù)出現(xiàn)的DNA序列。3.分散重復(fù)序列短散在重復(fù)序列（100300bp）長(zhǎng)散在重復(fù)序列(1kb以上)4.串聯(lián)重復(fù)序列：首尾相聯(lián)成長(zhǎng)串聯(lián)狀衛(wèi)星DNA，小衛(wèi)星DNA，微衛(wèi)星DNA24.2 人類遺傳性疾病24.2.1 染色體病染色體的結(jié)構(gòu)和數(shù)目異常而導(dǎo)致的遺傳性疾病稱為【染色體病】。1.染色體的結(jié)構(gòu)變異及其造成的疾病缺失：染色體丟失一個(gè)片段，基因隨之丟失。例：第5號(hào)染色體缺失貓叫綜合征重復(fù)：染色體上的某片段兩份或兩份以上，基因隨之多出。倒

4、位：染色體上的片段作180顛倒，基因順序重排易位：染色體臂的一段移接到另一非同源染色體的臂上。染色體倒位和易位示意圖貓叫綜合征核型及患者第5染色體短臂缺失2.染色體數(shù)目變異及其造成的疾病整倍體：體細(xì)胞染色體數(shù)目的變異以二倍體產(chǎn)生的正常配子中的染色體數(shù)為單位進(jìn)行增減。如：3倍體，4倍體等非整倍體：體細(xì)胞總?cè)旧w數(shù)目的變化是以配子中個(gè)別染色體的增減為基礎(chǔ)產(chǎn)生。 染色體的三體性（某對(duì)染色體多一條）、單體性（某對(duì)染色體少一條）病例：小兒唐氏綜合征（21三體）性染色體數(shù)目異常XXY，XXXY，XXXXY男性：女性身體輪廓，智力正常 XYY男性：身高高，無其他癥狀 XXX女性（超雌）：表型正常，生殖能力有

5、問題 XO女性：不育通貫手（俗稱：斷掌）24.2.2 單基因疾病 主要與一對(duì)致病基因有關(guān)，按簡(jiǎn)單的孟德爾方式遺傳。至今已知大約在6000多種遺傳性疾病是由單基因顯性或隱性突變引起的。1.隱性遺傳?。捍蠖鄶?shù)已知的人類遺傳病是隱性基因遺傳的。例：囊狀纖維癥。近親結(jié)婚使缺陷表型后代的頻率增高2.顯性遺傳病例：軟骨成骨不全侏儒癥。雜合體(Aa)表現(xiàn)該病，純合體(AA)致死。致死的顯性基因少于致死的隱性基因的原因3.X連鎖遺傳病例：血友?。ㄐ赃B鎖隱性遺傳性出血疾病）與X染色體攜帶的致病基因（顯性或隱性）相關(guān)聯(lián)。24.2.3 多基因遺傳病由多個(gè)基因共同控制的遺傳疾病致病的若干對(duì)基因各有一份微小的累加效應(yīng)。

6、對(duì)環(huán)境敏感，可使疾病表現(xiàn)出一定幅度的變異。不表現(xiàn)典型的孟德爾遺傳方式。但有家族聚集傾向。家族病史24.3 癌基因與惡性腫瘤腫瘤：一類病癥的總稱，特征是：正常的細(xì)胞增殖與凋亡失控，擴(kuò)張性增生的細(xì)胞群形成腫塊。惡性腫瘤（癌癥）：一群能侵襲周圍組織器官的癌細(xì)胞有轉(zhuǎn)移能力，破壞受侵染的臟器，最終機(jī)體衰亡。24.3.1 原癌基因和抑制基因1.病毒癌基因：病毒基因組中能誘發(fā)宿主細(xì)胞癌變或轉(zhuǎn)化的一類基因。 原癌基因（細(xì)胞癌基因）：細(xì)胞內(nèi)與病毒癌基因同源的基因。是正常的結(jié)構(gòu)基因，同時(shí)具有癌基因潛力的正?；?。2.抑癌基因（表24-2）其存在和表達(dá)使細(xì)胞不能癌變和機(jī)體不能長(zhǎng)癌的一類基因。24.3.2 癌癥的遺傳

7、學(xué)基礎(chǔ)1.基因突變遺傳物質(zhì)的損傷和基因結(jié)構(gòu)的改變是細(xì)胞發(fā)生惡性轉(zhuǎn)化的必要前提圖27.7 原癌基因突變圖27.8 抑癌基因突變2.多次遺傳改變的致癌作用（圖24.9a）產(chǎn)生一個(gè)完全成熟的癌細(xì)胞需要體細(xì)胞發(fā)生多于一次的突變基本概念和知識(shí)點(diǎn)基因組、染色體病、原癌基因、抑癌基因、問題與應(yīng)用生活方式的改變?yōu)槭裁纯梢詼p少癌癥的風(fēng)險(xiǎn)？人類基因組計(jì)劃是一個(gè)怎樣的研究計(jì)劃？你怎樣理解它的深遠(yuǎn)意義？單核苷酸多態(tài)性(single nucleotide polymorphism，SNP),主要是指在基因組水平上由單個(gè)核苷酸的變異所引起的DNA序列多態(tài)性。它是人類可遺傳的變異中最常見的一種。占所有已知多態(tài)性的90%以上

8、。SNP在人類基因組中廣泛存在，平均每5001000個(gè)堿基對(duì)中就有1個(gè)，估計(jì)其總數(shù)可達(dá)300萬個(gè)甚至更多。 SNP所表現(xiàn)的多態(tài)性只涉及到單個(gè)堿基的變異，這種變異可由單個(gè)堿基的轉(zhuǎn)換(transition)或顛換(transversion)所引起，也可由堿基的插入或缺失所致。但通常所說的SNP并不包括后兩種情況。理論上講，SNP既可能是二等位多態(tài)性，也可能是3個(gè)或4個(gè)等位多態(tài)性，但實(shí)際上，后兩者非常少見，幾乎可以忽略。因此，通常所說的SNP都是二等位多態(tài)性的。這種變異可能是轉(zhuǎn)換(CT，在其互補(bǔ)鏈上則為GA)，也可能是顛換(CA，GT，CG，AT)。轉(zhuǎn)換的發(fā)生率總是明顯高于其它幾種變異，具有轉(zhuǎn)換型變

9、異的SNP約占2/3，其它幾種變異的發(fā)生幾率相似。Wang等的研究也證明了這一點(diǎn)。轉(zhuǎn)換的幾率之所以高，可能是因?yàn)镃pG二核苷酸上的胞嘧啶殘基是人類基因組中最易發(fā)生突變的位點(diǎn)，其中大多數(shù)是甲基化的，可自發(fā)地脫去氨基而形成胸腺嘧啶。在基因組DNA中，任何堿基均有可能發(fā)生變異，因此SNP既有可能在基因序列內(nèi)，也有可能在基因以外的非編碼序列上?？偟膩碚f，位于編碼區(qū)內(nèi)的SNP(coding SNP,cSNP)比較少，因?yàn)樵谕怙@子內(nèi)，其變異率僅及周圍序列的1/5。但它在遺傳性疾病研究中卻具有重要意義，因此cSNP的研究更受關(guān)注。從對(duì)生物的遺傳性狀的影響上來看，cSNP又可分為2種：一種是同義cSNP(synonymous cSNP),即SNP所致的編碼序列的改變并不影響其所翻譯的蛋白質(zhì)的氨基酸序列，突變堿基與未突變堿基的含義相同；另一種是非同義cSNP(non-synonymous cSNP),指堿基序列的改變可使以其為藍(lán)本翻譯的蛋白質(zhì)序列發(fā)生改變，從而影響了蛋白質(zhì)的功能。這種改變常是導(dǎo)致生物性狀改變的直接原因。cSNP中約有一半為非同義cSNP。先形成的SNP在人群中常有更高的頻率，后形成的SNP所占的比率較低。各地各民