普通生物学24人类基因组

1、 二十四、人类基因组二十四、人类基因组 人类基因组及其组成人类基因组及其组成 人类遗传性疾病人类遗传性疾病 癌基因与恶性肿瘤癌基因与恶性肿瘤 人类基因组计划人类基因组计划 （一）人类基因组及其组成（一）人类基因组及其组成 1. 1. 人类基因组的人类基因组的DANDAN序列组成序列组成 （1 1）基因组及基因组学）基因组及基因组学 基因组基因组（染色体组）：指一个单位体（染色体组）：指一个单位体 细胞核中、一个细胞器（线粒体、叶绿体）细胞核中、一个细胞器（线粒体、叶绿体） 中或一个病毒颗粒中所含的全部中或一个病毒颗粒中所含的全部DNADNA（或（或 RNARNA）分子的总称。）分子的总称。 核

2、基因组（通常所指的基因组）核基因组（通常所指的基因组） 线粒体基因组线粒体基因组 叶绿体基因组叶绿体基因组 病毒基因组病毒基因组 基因组学基因组学： 结构基因组学结构基因组学 功能基因组学功能基因组学 （2 2）人类基因组的）人类基因组的DNADNA序列组成序列组成 2. 2. 人类基因组各组成成分的基本特征人类基因组各组成成分的基本特征 （1 1）基因）基因 外显子外显子 内含子内含子 （2 2）基因外）基因外DNADNA（约约90 %90 %） 重复序列（重复序列（20 30 %20 30 %） （3 3）分散重复序列）分散重复序列 长分散重复序列（长分散重复序列（LINELINE） 短分

3、散重复序列（短分散重复序列（SINESINE） （4 4）簇状重复序列）簇状重复序列 （串联重复序列）（串联重复序列） 卫星卫星DNADNA 小卫星小卫星DNADNA 微卫星微卫星DNADNA （二）人类遗传性疾病（二）人类遗传性疾病 1. 1. 染色体病染色体病 猫叫综合症猫叫综合症 先天愚型先天愚型 2. 2. 单基因病单基因病 60006000多种多种 （1 1）隐性遗传病）隐性遗传病 如囊状纤维症、如囊状纤维症、镰刀状贫血症镰刀状贫血症等等 白白 化化 病病 常染常染 色体色体 隐性隐性 遗传遗传 疾病疾病 （2 2）显性遗传病）显性遗传病 软骨成骨不全侏儒症软骨成骨不全侏儒症 人人

4、类类 多多 指指 常常 染染 色色 体体 显显 性性 遗遗 传传 血友病在欧洲皇室中的遗传血友病在欧洲皇室中的遗传 （3 3）X X连锁遗传病连锁遗传病 血血 友友 病病 Y Y连锁遗传连锁遗传( (限雄遗传）限雄遗传） 人类的耳道长毛症人类的耳道长毛症 3. 3. 多基因遗传病多基因遗传病 环境因素环境因素 + + 遗传遗传 哮喘哮喘 原发性高血压原发性高血压 糖尿病糖尿病 唇裂唇裂 腭裂腭裂 （三）癌基因与恶性肿瘤（三）癌基因与恶性肿瘤 1. 1. 原癌基因与抑癌基因原癌基因与抑癌基因 病毒癌基因（病毒癌基因（v-oncv-onc） 癌基因癌基因 细胞癌基因（细胞癌基因（c-oncc-on

5、c） （原癌基因）（原癌基因） （1 1）病毒癌基因和原癌基因）病毒癌基因和原癌基因 第一个分离的病毒癌基因：第一个分离的病毒癌基因：srcsrc 原癌基因原癌基因：人或动物基因组中一类固有：人或动物基因组中一类固有 的正常的结构基因，是细胞正常生长、分的正常的结构基因，是细胞正常生长、分 化所必需的，具有转变为癌基因潜力的正化所必需的，具有转变为癌基因潜力的正 常基因。常基因。 （2 2）抑癌基因）抑癌基因 其存在和表达使细胞不能癌变和机体其存在和表达使细胞不能癌变和机体 不长癌。不长癌。 “管家管家”基因基因 （1 1）基因突变）基因突变 2. 2. 癌症的遗传学基础癌症的遗传学基础 （2

6、 2）多次遗传改变的致癌作用）多次遗传改变的致癌作用 3. 3. 改变生活方式能降低癌症的危险性改变生活方式能降低癌症的危险性 抽烟抽烟 + + 喝酒喝酒 多种癌症多种癌症 （如肺癌）（如肺癌） 食疗食疗胡萝卜等胡萝卜等 （四）人类基因组计划（四）人类基因组计划 1. 1. 什么是人类基因组计划什么是人类基因组计划 1986 1986 年诺贝尔奖获得者年诺贝尔奖获得者R.DulbeccoR.Dulbecco提提 出人类基因组计划出人类基因组计划 测出人类全套基因测出人类全套基因 组的组的 DNA DNA 碱基序列（碱基序列（ 1n: 3 X 101n: 3 X 109 9 b b ） 工作量：

7、极大工作量：极大 单倍染色体上有：单倍染色体上有： 30 30亿个核苷酸亿个核苷酸 10 10万个基因万个基因 2. 2. 人类基因组计划的内容人类基因组计划的内容 （1 1）绘制人类基因组连锁图）绘制人类基因组连锁图 核酸限制性长度多态性核酸限制性长度多态性（ RFLPs RFLPs ） （ R e s t r i c t i o n f r a g m e n t l e n g t h R e s t r i c t i o n f r a g m e n t l e n g t h polymorphism polymorphism ） 遗传标记：遗传标记： DNADNA突变突变 限制

8、酶的切口变化限制酶的切口变化 DNADNA片段长度变化；片段长度变化； 人、生物基因组中人、生物基因组中RFLPRFLP标记很多。标记很多。 方法：方法： 找出平均分布在找出平均分布在2323对染色体上的至少对染色体上的至少 30003000个遗传标记个遗传标记 确定一些基因确定一些基因 连锁的研究连锁的研究 确定其他的基因或标记。确定其他的基因或标记。 单核苷酸多态性（单核苷酸多态性（SNPSNP） （2 2）绘制物理图）绘制物理图 染色体染色体 片段片段 排列排列 确定这些片段在染色体上的位置确定这些片段在染色体上的位置 确定基因或标记在染色体上的位置。确定基因或标记在染色体上的位置。 序

9、列标签位点（序列标签位点（STSSTS）已知核苷酸序已知核苷酸序 列的列的DNADNA片段（作片段（作“界标界标”） （3 3）人类基因组测序）人类基因组测序 分子水平、最高层次、最祥尽的物理图。分子水平、最高层次、最祥尽的物理图。 工作量最大的部分工作量最大的部分 单倍染色体上有单倍染色体上有 30 30亿个核苷酸。亿个核苷酸。 （4 4）其他物种基因组分析）其他物种基因组分析 遗传学研究上重要的物种：遗传学研究上重要的物种： 大肠杆菌、拟南芥、酵母、小鼠等，为大肠杆菌、拟南芥、酵母、小鼠等，为 研究人体基因组提供参考。研究人体基因组提供参考。 美国政府决定于美国政府决定于 19901990

10、年正式启动年正式启动HGPHGP， 预计用预计用 15 15 年时间，投入年时间，投入 30 30 亿美元，完成亿美元，完成 HGPHGP。 由国立卫生研究院和能源部共同组成由国立卫生研究院和能源部共同组成 “人类基因组研究所（人类基因组研究所（NHGRINHGRI）” 逐渐地，逐渐地，HGP HGP 扩展为多国协作计划。扩展为多国协作计划。 参与者包括：欧共体、日本、加拿大、俄参与者包括：欧共体、日本、加拿大、俄 罗斯、巴西、印度和中国等国的科学家。罗斯、巴西、印度和中国等国的科学家。 人类基因组计划的进展状况人类基因组计划的进展状况 （1 1）截至）截至 1998 1998 年年 10 1

11、0 月，完成月，完成 1.8 X 101.8 X 108 8b b， 占占 计划的计划的 6 6。 （2 2）完成一系列模式生物全基因组测定。）完成一系列模式生物全基因组测定。 这些这些模式生物全基因组模式生物全基因组测定的完成有重测定的完成有重 大理论与现实意义。大理论与现实意义。 物种物种 全基因组全基因组 完成年份完成年份 酿酒酵母酿酒酵母 1.2 x 107 bp 1996 枯草杆菌枯草杆菌 4.2 x 106 bp 1997 幽门螺杆菌幽门螺杆菌 1.6 x 106 bp 1997 梅毒螺旋体梅毒螺旋体 1.13 x 106 bp 1998 一些模式生物和病源物的全基因组测定一些模式

12、生物和病源物的全基因组测定 理论意义理论意义 酵母酵母第一次揭示真核生物全基因组。第一次揭示真核生物全基因组。 已大致确定已大致确定：5885 5885 个编码蛋白基因个编码蛋白基因 140 140 个个 rRNA rRNA 基因基因 40 40 个个 SnRNASnRNA 275 275 个个 tRNA tRNA 基因基因 实践意义实践意义 病源微生物病源微生物病理机制病理机制 药物、疫苗药物、疫苗 DNA DNA 测序技术飞速提高测序技术飞速提高 1998.5.91998.5.9 J.C. Venter J.C. Venter 等等宣布，组建商宣布，组建商 业公司，投入业公司，投入 3 3

13、 亿美元，亿美元，3 3 年内完成。年内完成。 接着又有若干家公司成立，接着又有若干家公司成立， 总共投入资金约总共投入资金约几十亿美元几十亿美元， 形成形成 “公公”“”“私私”并进并进 格局格局 2000.6 2000.6 完成并公布完成并公布 人类基因组工作草图人类基因组工作草图 2001 2001 年年2 2月月1616日日 人类基因组计划（人类基因组计划（HGPHGP）完成）完成 同时发表两套报告同时发表两套报告 ScienceScience, Vol. 291, No. 5507 , Vol. 291, No. 5507 NatureNature , Vol.409, p.860 , Vol.409, p.860 3. 3. 基因组研究成果基因组研究成果 人类人类2424条染色体碱基数条染色体碱基数3232亿对，基因约亿对，基因约 4 4万个。万个。 使人类基因组产生复杂性的机制：使人类基因组产生复杂性的机制： （1 1）RNARNA选择性剪切选择性剪切 （