第2章細胞和分子基礎(chǔ)修改

第一節(jié)真核細胞的結(jié)構(gòu)

第二節(jié)染色質(zhì)和染色體

第三節(jié)細胞分裂

第四節(jié)基因組和基因

第五節(jié)基因突變1現(xiàn)在是1頁\一共有115頁\編輯于星期四重點內(nèi)容提示:概念：減數(shù)分裂，同源染色體，基因，基因組，人類基因組，單一順序，重復(fù)順序，基因家族，基因簇，假基因，斷裂基因，基因突變，突變熱點，動態(tài)突變?nèi)旧|(zhì)的分類（常染色質(zhì)，異染色質(zhì)，兼性異染色質(zhì)，結(jié)構(gòu)異染色質(zhì)）；減數(shù)分裂過程、意義；DNA結(jié)構(gòu)的特征及生物學(xué)意義；核基因組的組成和主要特征真核生物基因結(jié)構(gòu)，線粒體基因組的組成及遺傳特征；基因突變的類型。2現(xiàn)在是2頁\一共有115頁\編輯于星期四第一節(jié)、真核細胞的結(jié)構(gòu)

細胞是生物（人）體進行生命活動的基本結(jié)構(gòu)和功能單位細胞質(zhì)高爾基體細胞膜：液態(tài)鑲嵌，嵌有蛋白，脂質(zhì)雙層溶酶體線粒體內(nèi)質(zhì)網(wǎng)核膜細胞核

核仁

染色質(zhì)（堿性染料著色）遺傳信息的載體遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)3現(xiàn)在是3頁\一共有115頁\編輯于星期四4現(xiàn)在是4頁\一共有115頁\編輯于星期四染色體是遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)，是基因的載體。HumanChromosome

第二節(jié)染色質(zhì)和染色體

5現(xiàn)在是5頁\一共有115頁\編輯于星期四一染色質(zhì)(chromatin)和染色體(chromsome)染色質(zhì)：細胞間期核內(nèi)伸展開的DNA-蛋白質(zhì)纖維。染色體：有絲分裂階段，染色質(zhì)高度螺旋化，緊密盤繞折疊的產(chǎn)物。

DNA(deoxyribonucleicacid)

組蛋白（H1、H2A、H2B、H3、H4）蛋白質(zhì)非組蛋白

染色質(zhì)→染色體（分裂間期）（分裂期）

螺旋化

6現(xiàn)在是6頁\一共有115頁\編輯于星期四染色質(zhì)和染色體是同一遺傳物質(zhì)在細胞間期和分裂期的兩種不同形態(tài)。7現(xiàn)在是7頁\一共有115頁\編輯于星期四染色體的基本單位是核小體（Nucleosome）

；核心顆粒：四種組蛋白（H2A、H2B、H3、H4）各2個分子構(gòu)成八聚體，外面圍繞約146bp的核心DNA；連接區(qū)：相鄰兩個核小體間由50-60bp的DNA相連，其上還結(jié)合1個組蛋白H1。

細胞核（d=6μm）→染色體（n=46）→DNA（總長2m）8現(xiàn)在是8頁\一共有115頁\編輯于星期四串珠狀染色質(zhì)9現(xiàn)在是9頁\一共有115頁\編輯于星期四螺線管和超級螺線管10現(xiàn)在是10頁\一共有115頁\編輯于星期四11現(xiàn)在是11頁\一共有115頁\編輯于星期四四級結(jié)構(gòu):由超螺線管再纏繞折疊——中期染色體（兩條染色單體）（直徑1400nm,÷5）三級結(jié)構(gòu)：螺線管進一步折疊螺旋化——超螺線管（直徑0.4μm,÷40)二級結(jié)構(gòu)：串珠進一步螺旋化，每6個核小體一個螺旋——螺線管（直徑30nm,÷6)一級結(jié)構(gòu)：無數(shù)個核小體通過一條DNA分子串聯(lián)起來——串珠狀纖維（÷7）12現(xiàn)在是12頁\一共有115頁\編輯于星期四二常染色質(zhì)和異染色質(zhì)

染色狀態(tài)位置轉(zhuǎn)錄活性常染色質(zhì)淺分散疏松核中央有異染色質(zhì)深致密凝縮核仁核膜低或無組成型異染色質(zhì)：位置固定，于端粒，著絲?；騈OR;功能型/兼性異染色質(zhì)：特定階段由常染色質(zhì)轉(zhuǎn)變而成，X染色質(zhì)。13現(xiàn)在是13頁\一共有115頁\編輯于星期四三性染色質(zhì)和性染色體人染色體46條（23對），1-22對為常染色體，X染色體和Y染色體決定性別，稱為性染色體。在間期細胞核中性染色體的異染色質(zhì)部分顯示的一種特殊結(jié)構(gòu)→性染色質(zhì)（sex-chromatin）。14現(xiàn)在是14頁\一共有115頁\編輯于星期四X染色質(zhì)(X-chromatin)正常女性的間期細胞核膜內(nèi)緣有一染色較深、橢圓形、1μm大小的小體，稱為X染色質(zhì)，又稱Barr小體。Barr小體（X染色質(zhì)）數(shù)目=X染色體數(shù)-115現(xiàn)在是15頁\一共有115頁\編輯于星期四Y染色質(zhì)用熒光染料使正常男性間期細胞核染色后，核內(nèi)顯示一個0.3μm大小的強熒光小體。

實質(zhì)為Y染色體長臂遠端異染色質(zhì)被染色的結(jié)果。

Y染色質(zhì)（Y小體）數(shù)目=Y染色體數(shù)目16現(xiàn)在是16頁\一共有115頁\編輯于星期四第三節(jié)、細胞分裂1個受精卵→嬰兒（約1012個細胞）→成年（約16×1014

個細胞）生命活動過程中又有許多細胞死亡，由新細胞補充。

細胞分裂

有絲分裂（mitosis）減數(shù)分裂（meiosis）17現(xiàn)在是17頁\一共有115頁\編輯于星期四一有絲分裂（Mitosis

）有絲分裂：一個細胞分裂產(chǎn)生兩個在遺傳上與親代完全相同的細胞的過程。特點：DNA/染色體復(fù)制1次；細胞分裂1次→產(chǎn)生2個子細胞；染色體數(shù)目仍是2n。

意義：子代細胞保持了與親代細胞相同的遺傳物質(zhì)，從而保證了機體所有細胞的染色體數(shù)目恒定。18現(xiàn)在是18頁\一共有115頁\編輯于星期四

細胞從上一個有絲分裂結(jié)束到下一個有絲分裂結(jié)束的全過程→細胞周期（cellcycle）：G1期：RNA和蛋白質(zhì)合成，是進入S期的前提；S期：DNA合成復(fù)制；G2期：加速合成RNA和蛋白質(zhì)，為M期準備。分裂期前期中期后期末期間期19現(xiàn)在是19頁\一共有115頁\編輯于星期四前期（prophase）：染色質(zhì)折疊變粗，核仁、核膜消失；中期（metaphase）：典型染色體，排列于赤道板、紡錘體形成，并與染色體著絲粒相連；后期（anaphase）：著絲粒縱裂、染色單體分別移向兩極；末期（telephase）：染色體移至兩極并分散成染色質(zhì)，核膜、核仁再現(xiàn)、細胞膜凹陷。20現(xiàn)在是20頁\一共有115頁\編輯于星期四有絲分裂的熒光顯微圖像21現(xiàn)在是21頁\一共有115頁\編輯于星期四細胞有絲分裂22現(xiàn)在是22頁\一共有115頁\編輯于星期四二減數(shù)分裂（Meiosis）減數(shù)分裂：生殖細胞的分裂方式，由此產(chǎn)生男性和女性的配子，即精子和卵子。

特點：生殖細胞形成過程中（成熟分裂）；

染色體/DNA復(fù)制1次，細胞連續(xù)2次分裂；

形成精子或卵細胞；

染色體數(shù)目減半（2n→1n，單倍體）。

包括：減數(shù)分裂Ⅰ＋減數(shù)分裂Ⅱ23現(xiàn)在是23頁\一共有115頁\編輯于星期四減數(shù)分裂Ⅰ前期Ⅰ：分五段(細線期、偶線期、粗線期、雙線期、終變期)中期Ⅰ：四分體排列形成赤道板，紡錘絲與著絲粒相連并朝向兩極。后期Ⅰ：同源染色體彼此分離（分離律），非同源染色體隨機分配到子細胞中去（自由組合律）。末期Ⅰ：染色體達兩極，核膜、仁重新出現(xiàn)，形成兩個子細胞（N）。24現(xiàn)在是24頁\一共有115頁\編輯于星期四減數(shù)分裂前期I1、

細線期（leptotenestage）特點：1）染色質(zhì)—螺旋化—染色體（呈細絲狀）；2）染色體已復(fù)制，但看不到雙重性；3）染色體端粒開始與核膜附著斑相連；

核膜仁核25現(xiàn)在是25頁\一共有115頁\編輯于星期四2、

偶線期（zygotenestage）

NO

二價體特點：1）同源染色體發(fā)生配對→聯(lián)會(synapsis)

→聯(lián)會復(fù)合體→二價體。同源染色體（homologouschromosome）：是指大小、形態(tài)結(jié)構(gòu)相同，一條來自父方，一條來自母方的一對染色體。26現(xiàn)在是26頁\一共有115頁\編輯于星期四聯(lián)會復(fù)合體27現(xiàn)在是27頁\一共有115頁\編輯于星期四3、粗線期(pachytenestage)

特點：1）染色體變粗→二價體→四分體（tetrad）2）非姐妹染色單體之間發(fā)生交換→交叉，染色體重組/基因重組，互換的細胞學(xué)基礎(chǔ)。NO四分體28現(xiàn)在是28頁\一共有115頁\編輯于星期四4、雙線期(dipleoidstage)NO交叉端化特點：

1）聯(lián)會的同源染色體相互排斥，并分離。

2）互換后的染色體之間仍存交叉—交叉端化。29現(xiàn)在是29頁\一共有115頁\編輯于星期四5、終變期(diakinnesisstage)CM

特點：1）染色體高度螺旋化——短、粗。2）核仁、核膜消失、紡錘體形成。3）交叉移至末端——互換片段。30現(xiàn)在是30頁\一共有115頁\編輯于星期四中期I中心體紡錘體

特點：

1）四分體排列形成赤道板

2）紡錘體與染色體著絲粒盤連接31現(xiàn)在是31頁\一共有115頁\編輯于星期四后期I

特點：

1）同源染色體彼此分離（分離律）

2）非同源染色體隨機分配到子細胞（自由組合律）（自由組合——223）32現(xiàn)在是32頁\一共有115頁\編輯于星期四

末期INO

特點：1）兩組染色體分別到達兩極，2）一個細胞變成兩個細胞，染色體數(shù)目減半，3）核仁、核膜重新出現(xiàn)。

33現(xiàn)在是33頁\一共有115頁\編輯于星期四減數(shù)分裂II減數(shù)分裂II減數(shù)分裂I完成后，經(jīng)過暫短的間期（或不經(jīng)過間期），不經(jīng)染色體復(fù)制而進入減數(shù)分裂II。與細胞的有絲分裂過程相似.34現(xiàn)在是34頁\一共有115頁\編輯于星期四減數(shù)分裂Ⅱ前期II：核仁、核膜消失，每個C中有n個二分體。中期II：各二分體排列在赤道板上。后期II：二分體著絲?？v裂，形成染色單體，移向兩極。末期II：單分體到達兩極，形成兩個（四個）子細胞。35現(xiàn)在是35頁\一共有115頁\編輯于星期四減數(shù)分裂與有絲分裂的比較36現(xiàn)在是36頁\一共有115頁\編輯于星期四減數(shù)分裂的意義1)保持物種的穩(wěn)定性:2n——n——2n2)染色體分離與隨機分配——不同生殖細胞形成223=8388608種組合。3)互換——基因重組，有利于DNA修復(fù)，基因組穩(wěn)定性，增加了生殖細胞中染色體組成的差異，增加了遺傳物質(zhì)的組合——遺傳物質(zhì)的多樣性——生物的多樣性——

進化。4)X、Y染色體經(jīng)減數(shù)分裂形成X、Y兩類精子，決定受精卵性別，精、卵形態(tài)和功能不同，有利于受精。5)減數(shù)分裂中，體現(xiàn)了分離律（后期I）、自由組合律（后期I）、互換（粗線期）的細胞學(xué)基礎(chǔ)。37現(xiàn)在是37頁\一共有115頁\編輯于星期四三配子發(fā)生38現(xiàn)在是38頁\一共有115頁\編輯于星期四精子發(fā)生三階段：1、有絲分裂增殖期；2、減數(shù)分裂期；3、精子形成／分化。39現(xiàn)在是39頁\一共有115頁\編輯于星期四卵子發(fā)生三階段：1、增殖期；2、生長期；3、成熟期。40現(xiàn)在是40頁\一共有115頁\編輯于星期四精子／卵子發(fā)生比較1、產(chǎn)生配子數(shù)目不同：

1個精原細胞→4個精子

1個卵原細胞→1個卵子＋3個極體2、減數(shù)分裂起始時段不同：女性始于胚胎時期，男性始于青春期。3、減數(shù)分裂停滯：精子無停滯卵子兩次停滯前期Ⅰ雙線期中期II4、形態(tài)功能變化：卵子→大，貯存營養(yǎng)物質(zhì)精子→小，便于活動出生后至青春期前排卵后至受精前41現(xiàn)在是41頁\一共有115頁\編輯于星期四四、受精（Fertilization）受精：指成熟獲能后的精子與卵細胞結(jié)合形成受精卵的過程。發(fā)生部位：輸卵管壺腹部。42現(xiàn)在是42頁\一共有115頁\編輯于星期四第四節(jié)基因和基因組

一DNA是遺傳物質(zhì)19世紀60年代：發(fā)現(xiàn)染色體含有DNA，并能引起遺傳性狀；20世紀初：傾向于染色體中的蛋白質(zhì)是遺傳物質(zhì)；1944年，Avery等的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗證明了遺傳物質(zhì)是DNA，奠定了分子遺傳學(xué)的基礎(chǔ)。43現(xiàn)在是43頁\一共有115頁\編輯于星期四（一）肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實驗

R型細菌（粗糙、無毒性）S型細菌（光滑、有毒性）DNA是遺傳物質(zhì)的證據(jù)44現(xiàn)在是44頁\一共有115頁\編輯于星期四1928年英國F.Griffith等：肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化（體內(nèi)）實驗45現(xiàn)在是45頁\一共有115頁\編輯于星期四1944年美國科學(xué)家Avery等人：肺炎雙球菌（體外）轉(zhuǎn)化實驗肺炎雙球菌：光滑菌（S）致病粗糙菌（R）非致病

加熱滅活的光滑菌活的粗糙菌活的光滑菌46現(xiàn)在是46頁\一共有115頁\編輯于星期四肺炎雙球菌（體外）轉(zhuǎn)化實驗47現(xiàn)在是47頁\一共有115頁\編輯于星期四（二）噬菌體轉(zhuǎn)染實驗大腸桿菌T2噬菌體48現(xiàn)在是48頁\一共有115頁\編輯于星期四染色體→基因的載體基因→功能DNA序列片段DNA→RNA→protein二DNA的結(jié)構(gòu)特征及生物學(xué)意義49現(xiàn)在是49頁\一共有115頁\編輯于星期四1.DNA是由兩條多核苷酸鏈相互逆向纏繞而成的雙螺旋長鏈大分子；基本結(jié)構(gòu)——核苷酸（nucleotide），雙螺旋結(jié)構(gòu)體現(xiàn)了遺傳物質(zhì)的穩(wěn)定性；50現(xiàn)在是50頁\一共有115頁\編輯于星期四

磷酸脫氧核糖堿基脫氧核苷脫氧核苷酸基本結(jié)構(gòu)——核苷酸（nucleotide）的組成51現(xiàn)在是51頁\一共有115頁\編輯于星期四嘌呤Purines嘧啶Pyrimidines胸腺嘧啶Thymine,T胞嘧啶Cytosine,C鳥嘌呤Guanine,G腺嘌呤Adenine,A2.DNA含有4種堿基(堿基對：A=T,G≡C；%相同)；52現(xiàn)在是52頁\一共有115頁\編輯于星期四3.堿基有順序地排列構(gòu)成DNA序列，編碼和儲存大量遺傳信息；三聯(lián)體密碼子(tripletcondon)→遺傳密碼單位，

43簡并性(Degeneracy)：64個密碼子→20種氨基酸。53現(xiàn)在是53頁\一共有115頁\編輯于星期四4.雙螺旋堿基互補結(jié)構(gòu)是DNA復(fù)制和修復(fù)的基礎(chǔ)；半保留復(fù)制(Semi-conservativereplication)是遺傳物質(zhì)準確傳遞的分子基礎(chǔ)。54現(xiàn)在是54頁\一共有115頁\編輯于星期四5.DNA雙螺旋的堿基互補是現(xiàn)代分子生物學(xué)核

心技術(shù)——“分子雜交”的基礎(chǔ)；Southern印跡Northern印跡PCRDNA合成生物芯片

55現(xiàn)在是55頁\一共有115頁\編輯于星期四6.雙螺旋結(jié)構(gòu)形成的大溝是DNA與蛋白

質(zhì)相互作用的結(jié)構(gòu)條件。反式作用因子(Protein)順式作用元件(DNA)+56現(xiàn)在是56頁\一共有115頁\編輯于星期四基因組范疇的演變：20世紀20年代→單倍體細胞所含有的全套染色體.80年代→整套染色體包含的全部基因。基因組計劃后→細胞全部基因DNA序列和非基因DNA序列的總合?；颍╣ene）：DNA序列的一個功能片段?；蚪M（genome）：一個生物體含有全部遺傳信息的DNA序列。人類基因組：是指人的所有遺傳信息的總合，包含核基因組和線粒體基因組。三、人類基因組57現(xiàn)在是57頁\一共有115頁\編輯于星期四

人類基因組的組成（2.8×109bp）58現(xiàn)在是58頁\一共有115頁\編輯于星期四核基因組的組成和主要特征1.核苷酸總數(shù)2.8×109bp；2.編碼DNA占1.1%-1.4%，內(nèi)含子占24%，基因間序列占75%，其中非編碼DNA重復(fù)序列≥50%；3.基因約2-2.5萬，差異很大（分布，長度）；4.3千多個RNA基因，約2萬個假基因；5.基因組中SNP出現(xiàn)頻率為1/500-1000bp,每個人約有0.1%的核苷酸差異；6、減數(shù)分裂時發(fā)生突變，男＞女。59現(xiàn)在是59頁\一共有115頁\編輯于星期四線粒體基因組主要特征：環(huán)型雙鏈DNA分子、無內(nèi)含子、母系遺傳37個基因：2個rRNA基因22個tRNA基因13個多肽編碼基因60現(xiàn)在是60頁\一共有115頁\編輯于星期四

四、基因組DNA序列的類型

根據(jù)DNA序列在基因組中具有不同的結(jié)構(gòu)和功能,將基因組DNA序列分為：

1.基因序列和非基因序列

2.編碼序列和非編碼序列

3.單一序列和重復(fù)序列

61現(xiàn)在是61頁\一共有115頁\編輯于星期四1.基因序列和非基因序列基因序列→基因組中決定蛋白質(zhì)的DNA序列：起始密碼(AT/UG)至終止密碼(UAG、UGA和UAA)→可讀框(openreadingframe,ORF)非基因序列→基因組中除基因以外的全部DNA序列?！蜷gDNA序列。62現(xiàn)在是62頁\一共有115頁\編輯于星期四2.編碼序列和非編碼序列編碼序列→編碼RNA和蛋白質(zhì)的DNA序列?！蛑械耐怙@子(exon)序列非編碼序列→基因中的內(nèi)含子(intron)序列+旁側(cè)序列+基因間序列63現(xiàn)在是63頁\一共有115頁\編輯于星期四3、單一序列和重復(fù)序列→在基因組中只出現(xiàn)過一次的DNA序列?！ǘ鄶?shù)基因序列和非基因序列的單一序列重復(fù)序列→在基因組中重復(fù)出現(xiàn)的DNA序列。

64現(xiàn)在是64頁\一共有115頁\編輯于星期四重復(fù)序列

輕度：2～10個拷貝；中度：10～數(shù)百個拷貝乃至數(shù)十萬拷貝；高度：數(shù)百～數(shù)百萬個拷貝；重復(fù)頻率分布形式串聯(lián)重復(fù)序列分散重復(fù)序列短分散核酸元件(SINE)長分散核酸元件(LINE)

衛(wèi)星

DNA小衛(wèi)星DNA微衛(wèi)星DNA短串聯(lián)重復(fù)序列(STR)倒位重復(fù)序列65現(xiàn)在是65頁\一共有115頁\編輯于星期四3.1中度重復(fù)序列

10～數(shù)百個拷貝乃至數(shù)十萬拷貝，常為非編碼序列，平均長約300bp，一般構(gòu)成序列家族，分散于基因組中，可能對基因激活表達起一定作用；如：分散重復(fù)序列：分布于基因組內(nèi)散在的重復(fù)序列

短分散核酸元件

(shortinterspersingelement,SINE)

長分散核酸元件

(longinterspersingelement,LINE)66現(xiàn)在是66頁\一共有115頁\編輯于星期四

短分散核酸元件

(SINE)長度在500bp以下，拷貝數(shù)可達10萬以上

如：Alu序列，300bp，序列中含有一個Alul酶切位點“AGCT”，能將其切為兩個片段，故稱Alu序列。是人類基因組特有的含量豐富的中度重復(fù)序列，50~70萬拷貝。功能：①可能與基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)節(jié)有關(guān)；②hnRNA的加工有關(guān)；③DNA復(fù)制的啟動有關(guān)。67現(xiàn)在是67頁\一共有115頁\編輯于星期四

長分散核酸元件（LINE）

5kb～7kb，重復(fù)拷貝102～104如：Kpnl家族分散于基因組中，構(gòu)成轉(zhuǎn)座元件（使DNA在基因組內(nèi)從一個染色體轉(zhuǎn)到另一個染色體）。68現(xiàn)在是68頁\一共有115頁\編輯于星期四重復(fù)數(shù)幾百～幾百萬個拷貝。既有重復(fù)幾百個拷貝的rRNA基因和一些tRNA基因，更多則是短的非編碼重復(fù)序列。如串聯(lián)重復(fù)序列。3.2高度重復(fù)序列串聯(lián)重復(fù)序列(tandemrepetitivesequence):指不同數(shù)目的核苷酸重復(fù)拷貝串聯(lián)在一起的高度重復(fù)序列。一般長度2～200bp,主要為衛(wèi)星DNA。69現(xiàn)在是69頁\一共有115頁\編輯于星期四衛(wèi)星DNA衛(wèi)星DNA：在氯化銫密度梯度離心時，因為DNA中GC和AT含量的差異，在形成主帶之外還形成小的衛(wèi)星帶，這種帶的DNA中GC含量少于主帶。構(gòu)成著絲粒、端粒和Y染色體長臂的異染色質(zhì)區(qū)。70現(xiàn)在是70頁\一共有115頁\編輯于星期四小衛(wèi)星DNA(MinisatelliteDNA):→6～25個核苷酸單元重復(fù)組成。微衛(wèi)星DNA(MicrosatelliteDNA):→2-6個核苷酸單元重復(fù)組成。均稱為短串聯(lián)重復(fù)序列(STR,shorttandemrepeat)：作為遺傳標記，如VNTR(可變數(shù)目串聯(lián)重復(fù)序列)，（CA）n等，具有多態(tài)性，還與疾病有關(guān)。衛(wèi)星DNA分類71現(xiàn)在是71頁\一共有115頁\編輯于星期四例如：三核苷酸重復(fù)(CGG)n，與神經(jīng)肌肉系統(tǒng)疾病有關(guān)；六核苷酸重復(fù)(TTAGGG)n，位于端粒區(qū)與細胞衰老和腫瘤發(fā)生有關(guān);單核苷酸重復(fù)(A)n,分散于基因組中,具有高度多態(tài)性，構(gòu)成多態(tài)，可作為遺傳標記，是人群間差異的遺傳基礎(chǔ)，與人類疾病相關(guān)。72現(xiàn)在是72頁\一共有115頁\編輯于星期四

倒位重復(fù)序列

(invertedrepeatsequence)

是兩個序列相同的互補拷貝在同一條DNA鏈上反向排列而成的，兩個互補拷貝可以形成鏈內(nèi)堿基互補配對，形成十字狀結(jié)構(gòu)，這是兩個互補序列之間有一段間隔序列所致。如果兩個互補序列之間沒有間隔，而是串聯(lián)，稱為

回文結(jié)構(gòu),占5%。長約300bp，間隔12kb。功能：構(gòu)成終止子，參與結(jié)構(gòu)基因的調(diào)控。73現(xiàn)在是73頁\一共有115頁\編輯于星期四五斷裂基因的基本結(jié)構(gòu)（一）基因的概念從遺傳學(xué)角度看：

基因是生物的遺傳物質(zhì)，是遺傳的基本單位→突變單位、重組單位和功能單位。從分子生物學(xué)角度看：

基因是負載著特定遺傳信息的DNA片段，在一定條件下能夠表達這種遺傳信息，執(zhí)行特定的生理功能。74現(xiàn)在是74頁\一共有115頁\編輯于星期四（二）基因的一般特性從分子水平看，基因有以下基本特性：

1、自我復(fù)制→半保留復(fù)制

2、基因決定性狀：

Gene→mRNA→Protein

淘汰

3、基因突變生物進化保留遺傳病75現(xiàn)在是75頁\一共有115頁\編輯于星期四（三）基因的類別依其功能可分為：1、結(jié)構(gòu)基因：編碼蛋白質(zhì)；2、調(diào)控基因：調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)基因表達：如miRNA的基因3、轉(zhuǎn)錄而不翻譯的基因：

rDNA基因（NOR）→rRNA→組成核糖體。

tRNA基因→tRNA→轉(zhuǎn)運氨基酸。76現(xiàn)在是76頁\一共有115頁\編輯于星期四（四）原核與真核生物基因比較原核生物基因：無核膜，散在于細胞質(zhì)；基因是連續(xù)的，只有1個染色體/DNA/RNA分子；多數(shù)是雙鏈環(huán)狀，少數(shù)為單鏈線狀。真核生物基因：有核膜，在細胞核/線粒體中；基因結(jié)構(gòu)復(fù)雜（又稱斷裂基因）；基因大小差別很大，如:β珠蛋白基因為1.7kb（3個外顯子+2個內(nèi)含子）DMD基因為2300kb（79個外顯子+78個內(nèi)含子）。77現(xiàn)在是77頁\一共有115頁\編輯于星期四（五）真核生物基因結(jié)構(gòu)真核生物結(jié)構(gòu)基因的DNA序列由編碼序列和非編碼序列兩部分組成，編碼序列是不連續(xù)的，被非編碼序列分割開來，故又稱為斷裂基因（splitgene）。1.外顯子和內(nèi)含子2.旁側(cè)序列與調(diào)控序列2.1啟動子、2.2增強子、2.3終止子78現(xiàn)在是78頁\一共有115頁\編輯于星期四1.外顯子和內(nèi)含子結(jié)構(gòu)基因中:編碼序列稱為外顯子（exon），表達多肽部分；非編碼序列稱為內(nèi)含子（intron），又稱插入序列。內(nèi)含子和外顯子不是固定不變的，因此同一基因可以有多種不同的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物；某些真核生物結(jié)構(gòu)基因沒有內(nèi)含子，如組蛋白基因和干擾素基因，它們常以基因簇形式存在。79現(xiàn)在是79頁\一共有115頁\編輯于星期四GT-AG法則

每個外顯子和內(nèi)含子的接頭區(qū)都是一段高度保守的共有序列；內(nèi)含子的5′端是GT，3′端是AG，這種接頭方式稱為GT-AG法則；其普遍存在于真核生物中，是RNA剪接的識別信號。80現(xiàn)在是80頁\一共有115頁\編輯于星期四2.旁側(cè)序列與調(diào)控序列

每個結(jié)構(gòu)基因的第一個和最后一個外顯子的外側(cè)，都有一段不被轉(zhuǎn)錄的非編碼區(qū)，稱為旁側(cè)序列（flankingsequence）；是基因的調(diào)控序列，對基因的有效表達起調(diào)控作用；包括：啟動子、增強子、終止子等，均屬于基因的順式作用調(diào)控元件。81現(xiàn)在是81頁\一共有115頁\編輯于星期四2.1啟動子（

Promoter）

是位于基因轉(zhuǎn)錄起始點上游的100～200bp范圍內(nèi)一段特定的核苷酸序列，為RNA聚合酶的結(jié)合部位，并相互作用啟動基因轉(zhuǎn)錄。其決定DNA中的轉(zhuǎn)錄鏈。TATA框（TATABox）是位于轉(zhuǎn)錄起始點上游25～30bp的一段高度保守序列，長7個bp，保守序列為TATAA/TAA/T，TATA框與轉(zhuǎn)錄因子TFII結(jié)合，再與RNA聚合酶II形成復(fù)合物，從而準確地識別轉(zhuǎn)錄起始位置，激活轉(zhuǎn)錄。82現(xiàn)在是82頁\一共有115頁\編輯于星期四CAAT框（CAATBox）:是位于轉(zhuǎn)錄起始點上游-75～80bp的一段保守序列，長9bp，轉(zhuǎn)錄因子CTF識別位點并與之結(jié)合，具有激活轉(zhuǎn)錄的功能。GC框（GCBox）:順序為GGCGGG,有兩個拷貝，位于CAATBox兩側(cè)，與轉(zhuǎn)錄因子SP1結(jié)合。（SP1有鋅指區(qū)可以與DNA結(jié)合，在N端有激活轉(zhuǎn)錄的作用）GC框有激活轉(zhuǎn)錄的功能。83現(xiàn)在是83頁\一共有115頁\編輯于星期四2.2增強子（Enhancer）

包括啟動子上游或下游的一段DNA序列，可以增強啟動子發(fā)動轉(zhuǎn)錄，提高轉(zhuǎn)錄效率。特點：在任意位置都有效無方向性有組織特異性

例如：Beta珠蛋白基因增強子是由串聯(lián)重復(fù)的兩個72bp長的相同序列組成，位于轉(zhuǎn)錄起點上游-1400bp或下游3300bp處，均可增強轉(zhuǎn)錄效率（活性）200倍。增強子在轉(zhuǎn)錄起始點的上下游一定范圍內(nèi)增強轉(zhuǎn)錄效率。作用可以是5′

～3′

，也可以是3′

～5′方向。免疫球蛋白基因的增強子只在B淋巴細胞中活性最高。84現(xiàn)在是84頁\一共有115頁\編輯于星期四2.3終止子（Terminator）由一段回文序列以及特定的5′-AATAAA-3′序列組成。回文序列為轉(zhuǎn)錄終止信號，5′-AATAAA-3′序列為PolyA附加信號。終止子為反向重復(fù)序列，是RNA聚合酶停止工作的信號，反向重復(fù)序列轉(zhuǎn)錄后，可以形成發(fā)夾式結(jié)構(gòu)，并且形成一串U。發(fā)夾式結(jié)構(gòu)阻礙了RNA聚合酶的移動。一串U的U與DNA模板中的A的結(jié)合不穩(wěn)定，從模板上脫落下來，終止轉(zhuǎn)錄。85現(xiàn)在是85頁\一共有115頁\編輯于星期四

真核生物基因→不連續(xù)編碼→斷裂基因＝外顯子(Exon)＋內(nèi)含子(Intron)＋旁側(cè)(Flanking)序列86現(xiàn)在是86頁\一共有115頁\編輯于星期四基因家族（genefamily）是指來源相同，結(jié)構(gòu)相似和功能相關(guān)的一組基因。屬于重復(fù)序列。特點：微小差別，行使相同功能。一條染色體上分布幾條不同的染色體上87現(xiàn)在是87頁\一共有115頁\編輯于星期四分布于一條染色體上形成基因簇基因簇（Genecluster）：一個基因產(chǎn)生多次拷貝，順序幾乎相同，成簇地排列在一條染色體上，形成一個基因簇。同時發(fā)揮作用，合成某些蛋白。如人HLA系統(tǒng)，7個連鎖基因座位分布于6p。

A—B—C—D—DR—DQ—DP

88現(xiàn)在是88頁\一共有115頁\編輯于星期四

分布于幾條不同的染色體上

一個基因家族中不同成員成簇分布于幾條不同的染色體上，編碼一組關(guān)系密切的蛋白。如：α珠蛋白基因簇，5個相關(guān)基因，長800bp。16chr。

5′—ζ—ψζ—ψα1—α2—α1—3′β珠蛋白基因簇，6個相關(guān)基因，1700bp。11chr。

5′—ε—Aγ/Gγ—ψβ1—δ—β—3′89現(xiàn)在是89頁\一共有115頁\編輯于星期四假基因（pseudogene）

是指具有部分基因結(jié)構(gòu)，但在進化過程由于突變而不能產(chǎn)生有功能的蛋白產(chǎn)物，這類基因稱為假基因。如：ψζ、ψα、ψβ90現(xiàn)在是90頁\一共有115頁\編輯于星期四六、基因表達與調(diào)控

（一）基因表達基因表達：是DNA序列的遺傳信息通過轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的mRNA再經(jīng)過翻譯最終生成蛋白質(zhì)的過程。91現(xiàn)在是91頁\一共有115頁\編輯于星期四1.中心法則（centraldogma）基因決定性狀，性狀是以蛋白質(zhì)形式體現(xiàn)的；遵循生命物質(zhì)的運動基本規(guī)律——中心法則。

1958年，Crick提出，1970年Baltimore和Ternin等修正補充。92現(xiàn)在是92頁\一共有115頁\編輯于星期四2.

轉(zhuǎn)錄是基因中的遺傳信息以DNA雙鏈的反義鏈為模板合成單鏈mRNA分子。產(chǎn)生成熟mRNA的加工過程，包括加帽、剪接和加尾93現(xiàn)在是93頁\一共有115頁\編輯于星期四加帽(capping)→mRNA5′端加上一個7-甲基鳥苷(m7′G)，增強mRNA穩(wěn)定性，促使與核糖體結(jié)合和釋放；94現(xiàn)在是94頁\一共有115頁\編輯于星期四剪接(splicing)→剪接供體(GT)、剪接受體(AG)和小核RNA蛋白(snRNP)形成剪接體，切除內(nèi)含子；95現(xiàn)在是95頁\一共有115頁\編輯于星期四加尾加尾(polyadenylation)→mRNA3′端信號“AAUAAA”下游加polyA尾，促進mRNA轉(zhuǎn)運出核，并增強其穩(wěn)定性。96現(xiàn)在是96頁\一共有115頁\編輯于星期四核內(nèi)異質(zhì)RNA(hnRNA)→成熟mRNA：97現(xiàn)在是97頁\一共有115頁\編輯于星期四3.翻譯是將轉(zhuǎn)錄生成的mRNA的堿基順序解譯為蛋白質(zhì)的氨基酸序列。98現(xiàn)在是98頁\一共有115頁\編輯于星期四翻譯成蛋白質(zhì)

mRNA分子中，每三個相連的核苷酸組成一個三聯(lián)體，決定一個氨基酸或提供終止信號，這個三聯(lián)體稱為“密碼子”，4種堿基隨機組成43=64種密碼子。UAAUGAUAG為終止密碼

AUG為起始密碼99現(xiàn)在是99頁\一共有115頁\編輯于星期四4.翻譯后修飾包括：多肽鏈N端脫甲酰基、乙?；⒘姿峄?、糖基化和鏈的切割，以及肽鏈間的連接和進一步折疊等；多肽—蛋白/酶原---生物活性。100現(xiàn)在是100頁\一共有115頁\編輯于星期四（二）基因調(diào)控——真核生物的基因調(diào)控

真核生物基因調(diào)控系統(tǒng)比原核生物復(fù)雜得多，其蛋白表達受如下因素影響：表觀遺傳調(diào)控：DNA甲基化，RNA干擾，組蛋白修飾，染色體重塑.基因轉(zhuǎn)錄成RNA的速度RNA的加工mRNA從細胞核向細胞質(zhì)轉(zhuǎn)運mRNA降解速度在核糖體中mRNA翻譯成蛋白質(zhì)的速度蛋白質(zhì)翻譯后修飾蛋白質(zhì)降解速度101現(xiàn)在是101頁\一共有115頁\編輯于星期四基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控順式作用元件(cis-actingelement)：包括啟動子、增強子、終止子等，是基因(DNA)的一部分,對基因轉(zhuǎn)錄直接起作用。反式作用因子(trans-actingfactor)：即轉(zhuǎn)錄因子(transcriptionalfactor)，是一類蛋白質(zhì)，通過與靶序列上的順式作用元件結(jié)合來調(diào)節(jié)基因表達水平。

結(jié)構(gòu)域基序：亮氨酸拉鏈，螺旋-環(huán)-螺旋（HLH），螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋(HTH)和鋅指結(jié)構(gòu)102現(xiàn)在是102頁\一共有115頁\編輯于星期四

第五節(jié)基因突變基因突變：DNA水平遺傳物質(zhì)的變化自發(fā)or誘發(fā)生物進化遺傳?。Ｒ姴?03現(xiàn)在是103頁\一共有115頁\編輯于星期四DNA分子中的一個或一對堿基的改變，稱為點突變（pointmutant）。涉及多個堿基突變——缺失、重復(fù)、插入。攜帶突變基因的細胞或個體，稱為突變體（mutant）。未突變基因的細胞或個體，稱為野生型（wildtype）。突變熱點(hotspotsofmutation)：DNA分子中某些部位的突變頻率大大高于平均數(shù)，這些部位稱為突變熱點。104現(xiàn)在是104頁\一共有115頁\編輯于星期四

編碼序列突變發(fā)生于啟動子區(qū)遺傳病的發(fā)生剪接區(qū)內(nèi)含子區(qū)突變類型:

1.堿基置換（點突變，Pointmutation）

2.插入和缺失（insertionanddeletion）

3.動態(tài)突變（Dynamicmutation）105現(xiàn)在是105頁\一共有115頁\編輯于星期四1.堿基置換堿基置換：指DNA分子中一個堿基被另一個不同的堿基所替代。

轉(zhuǎn)換：嘌呤嘌呤，嘧啶嘧啶

顛換：嘌呤嘧啶堿基替換導(dǎo)致mRNA中密碼子發(fā)生變化，多肽鏈中氨基酸改變，可能出現(xiàn)幾種不同的效應(yīng)：

106現(xiàn)在是106頁\一共有115頁\編輯于星期四1）同義突變

同義突變（Synonymousmutation）：由于密碼子具有兼并性，單個堿基置換后密碼子所編碼的是同一種氨基酸，表型不改變。正常：

AGT

CAG

CAG

CAG

TTT

TTA

CGT

AAC

CCG

…DNAMetGlnGlnGlnPheLeuArgAsnPro同義突變：

AGT

CAG

CAG

CAG

TTT

TTG

CGT

AAC

CCG

…DNAMetGlnGlnGlnPheLeuArgAsnPro107現(xiàn)在是107頁\一共有115頁\編輯于星期四2）錯義突變

錯義突變（Missensemutation）：DNA分子中的堿基置換后，形成新的密碼子，且所編碼的氨基酸也發(fā)生改變，產(chǎn)生異常的蛋白質(zhì)。正常：