遗传学-14临床-3基因和基因突变

1、主讲人：王婷婷主讲人：王婷婷 第第1212章章 基因与基因突变基因与基因突变 基因、染色体、基因、染色体、 DNA DNA 三者有什么关系呢？三者有什么关系呢？ ？ BEA Confidential. | 3 DNADNA双螺旋双螺旋 染色体染色体 核小体核小体 脱氧核苷脱氧核苷 脱氧核苷酸脱氧核苷酸 DNA DNA 脱氧核糖核酸脱氧核糖核酸RNA RNA 核糖核酸核糖核酸 核苷核苷 核苷酸核苷酸 核糖核糖 DNADNA分子的化学组成分子的化学组成RNARNA分子的化学组成分子的化学组成 DNA碱基对：碱基对：A=T, GC 胸腺嘧啶胸腺嘧啶(T)(T) 胞嘧啶胞嘧啶(C)(C) 鸟嘌呤鸟嘌呤

2、(G)(G) 腺嘌呤腺嘌呤(A)(A) DNA DNA 脱氧核糖核酸脱氧核糖核酸RNA RNA 核糖核酸核糖核酸 第一节第一节 核酸的结构与功能核酸的结构与功能 一、核酸的种类一、核酸的种类 核酸核酸 DNADNA（脱氧核糖核酸）（脱氧核糖核酸） RNARNA（核糖核酸）（核糖核酸） 二、二、DNADNA的结构与功能的结构与功能 （一）（一）DNADNA的结构的结构 双螺旋直径为双螺旋直径为2nm2nm，每螺旋，每螺旋1 1 周包括周包括1010个碱基对。个碱基对。 3 碱基在双螺旋内侧，对应碱碱基在双螺旋内侧，对应碱 基以氢键相连。基以氢键相连。 2 DNADNA双螺旋结构模型的主要内容：双

3、螺旋结构模型的主要内容： DNADNA由由2 2条反向平行的多脱氧条反向平行的多脱氧 核苷酸链组成。核苷酸链组成。 1 （二）（二）DNADNA的功能的功能 储存遗传信息。储存遗传信息。 1 核苷酸核苷酸10001000对对 ？种不同排列组合类型种不同排列组合类型4 41000 1000 DNADNA的半保留复制的半保留复制 复制遗传信息。复制遗传信息。 2 转录合成转录合成RNARNA。 3 DNADNA转录转录 三、三、RNARNA的结构与功能的结构与功能 RNARNA mRNA mRNA （信使（信使RNARNA） rRNArRNA（核糖体（核糖体RNARNA） tRNAtRNA（转运（

4、转运RNARNA） 第二节第二节 基基 因因 一、基因的概念一、基因的概念 基因：是有基因：是有遗传效应遗传效应的的DNADNA片段片段 1919世纪世纪6060年代，孟德尔：生物的性状由遗传年代，孟德尔：生物的性状由遗传 因子控制因子控制 2020世纪初期，遗传学家们通过果蝇的遗传实世纪初期，遗传学家们通过果蝇的遗传实 验，认识到染色体是基因的载体验，认识到染色体是基因的载体 2020世纪世纪5050年代以后，沃森、克里克提出年代以后，沃森、克里克提出DNADNA双双 螺旋结构模型以后螺旋结构模型以后 二、真核生物基因的结构二、真核生物基因的结构 编码区编码区 侧翼序列侧翼序列侧翼序列侧翼序

5、列 侧翼序列侧翼序列 三、基因的表达三、基因的表达 基因表达基因表达是指是指DNADNA分子中所蕴藏的分子中所蕴藏的遗传遗传 信息信息通过通过转录转录和和翻译翻译形成具有生物活性的形成具有生物活性的蛋蛋 白质白质，从而决定生物，从而决定生物性状性状的过程。的过程。 翻翻 译译转录转录 复制复制 1.1.转录转录 以以DNADNA分子双链中的一条链为模板，在分子双链中的一条链为模板，在RNARNA聚聚 合酶的作用下互补合成合酶的作用下互补合成RNARNA的过程。的过程。 AG T AC A A A T A G C U G A C G G U U U 游离的核糖核苷酸游离的核糖核苷酸 以以DNAD

6、NA的一条链为模板合成的一条链为模板合成RNARNA DNADNA AG T AC A A A T A G C U G A C G G U U U DNADNA与与RNARNA的碱基互补配对：的碱基互补配对：AUAU；TATA；CGCG；GCGC RNA RNA 聚合酶聚合酶 DNADNA AG T AC A A A T A G C G A C G G U U UU 组成组成 RNARNA的核糖核苷酸一个个连接起来的核糖核苷酸一个个连接起来 DNADNA mRNAmRNA AG T AC A A A T A G C G A C G G U U U U DNADNA mRNAmRNA AG T

7、AC A A A T G C G A C G G U U U U A DNADNA mRNAmRNA AG T AC A A A T G C G A C G U U GU UA DNADNA mRNAmRNA AG T AC A A A T G C G A C G U GU UAU DNADNA mRNAmRNA AG T AC A A A T G C G A C G GU UAU U DNADNA mRNAmRNA AG T AC A A A T G C G A C G GU UAU UA DNADNA mRNAmRNA AG T AC A A A T G C G C G GU UAU UA

8、 U DNADNA mRNAmRNA AG T AC A A A T G G C G GU UAU UA U C DNADNA mRNAmRNA AG T AC A A A T G G C G GU UAU UA U C 形成的形成的mRNAmRNA链，链，DNADNA上的遗传信息就传递到上的遗传信息就传递到mRNAmRNA上上 DNADNA mRNAmRNA UCAUG A UUA 密密码码子子密密码码子子密密码码子子 密码子：密码子：mRNAmRNA上决定氨基酸的三个相邻的碱基上决定氨基酸的三个相邻的碱基 mRNAmRNA 基基 因因 启动子启动子外显子外显子 内含子内含子外显子外显子内含

9、子内含子 外显子外显子 转录单位转录单位 原始原始RNARNA U 转转 录录 剪切剪切 加工加工 剪剪 切切 成熟成熟RNARNA POLYPOLY尾（）尾（） m GPPP mRNAmRNA转录和加工图解转录和加工图解 细胞核细胞核 细胞质细胞质 在酶的作用下再加工在酶的作用下再加工 成熟的成熟的mRNAmRNA 剪接剪接 戴帽戴帽 加尾加尾 三三 者者 同同 时时 进进 行行 蛋白质多肽链氨基酸蛋白质多肽链氨基酸 翻译翻译 细胞质细胞质 也叫不均一也叫不均一 核核RNARNA hnRNAhnRNA p转录与转录与DNADNA的复制不同，转录是一个不对称的复制不同，转录是一个不对称 的过程

10、。的过程。 p 转录是以转录是以DNADNA的模板链为模板，在启动子与的模板链为模板，在启动子与 酶的参与下在转录起始点以酶的参与下在转录起始点以碱基互补的方式合碱基互补的方式合 成成一个一个RNARNA分子。分子。 p 转录在细胞核中进行。转录在细胞核中进行。 p 模板连并不是永远在同一单链上。模板连并不是永远在同一单链上。 转录的特点：转录的特点： 2.2.翻翻 译译 是指是指mRNAmRNA将转录的将转录的遗传信息遗传信息解读成为解读成为蛋白质蛋白质 的过程。的过程。 遗传密码遗传密码（mRNA mRNA的密码） 的密码） UAA UAG UGA 终止密码终止密码 AUG 起始密码起始密

11、码 原核生物与真核生物基因表达的区别：原核生物与真核生物基因表达的区别： 原核生物原核生物基因的基因的转录转录和和翻译翻译通常是在通常是在同一时间同同一时间同 一地点一地点进行的，即在转录未完成之前翻译便开始进行。进行的，即在转录未完成之前翻译便开始进行。 真核生物真核生物结构基因的结构基因的转录转录是在是在细胞核细胞核中进行。而中进行。而 翻译翻译是在是在细胞质细胞质中进行。中进行。 原核生物原核生物真核生物真核生物 不同点不同点编码区是编码区是连续的连续的编码区是编码区是间隔的、不连续的间隔的、不连续的 相同点相同点 都由能够编码蛋白质的都由能够编码蛋白质的编码区编码区和具有调控作用和具有

12、调控作用 的的非编码区非编码区组成的组成的 第三节第三节 人类基因组计划人类基因组计划 基因组基因组是一个物种中所有基因的整体组成。是一个物种中所有基因的整体组成。 人类基因组人类基因组 细胞核基因组细胞核基因组 线粒体基因组线粒体基因组 1 1 2222号常染色体号常染色体 性染色体性染色体X X 性染色体性染色体Y Y （共（共2424条）条） 1985年 提出 1990年 启动 2006年 完成 美国美国美国美国 英国英国 法国法国 德国德国 日本日本 中国中国 耗资耗资3030亿美元亿美元 3.2 3.2 10 109 9个碱个碱 基对基对 知道了基因组知道了基因组DNADNA的碱基对

13、序列，及基因在染色体上的位置。的碱基对序列，及基因在染色体上的位置。 人类基因组计划人类基因组计划 第四节第四节 基因突变基因突变 一、基因突变的概念一、基因突变的概念 指指DNADNA分子碱基对组成或排列顺序的改变。分子碱基对组成或排列顺序的改变。 可以发生在个体发育的任何阶段可以发生在个体发育的任何阶段 ？是不是所有的突变都可以传给下一代？ 是不是所有的突变都可以传给下一代？ 体细胞体细胞 生殖细胞生殖细胞 遗传后代遗传后代 对自身无影响对自身无影响 自身癌变的基础自身癌变的基础 不遗传后代不遗传后代 突变突变 “一母生九子，九子各不同，连母十个样一母生九子，九子各不同，连母十个样”， 这

14、种个体的差异，主要是什么原因产生的这种个体的差异，主要是什么原因产生的? ? 变异引起的变异引起的 变异的类型变异的类型 可遗传变异可遗传变异 生殖细胞内遗传物质生殖细胞内遗传物质 发生改变而引起的发生改变而引起的 不遗传变异不遗传变异 环境因素影响而造成的环境因素影响而造成的 可遗传变异的三种来源可遗传变异的三种来源: : 基因突变基因突变 基因重组基因重组 染色体变异染色体变异 二、基因突变的诱发因素二、基因突变的诱发因素 引起基因突变的因素引起基因突变的因素 （致变因素）（致变因素） 物理因素物理因素 化学因素化学因素 生物因素生物因素 1.1.物理因素物理因素：包括：包括X X射线、紫

15、外线、激光等射线、紫外线、激光等 神奇的太空育种神奇的太空育种 2.2.化学因素化学因素：有亚硝酸、碱基类似物等：有亚硝酸、碱基类似物等 3.3.生物因素生物因素：病毒、真菌、细菌等：病毒、真菌、细菌等 发霉玉米上的黄曲霉 三、基因突变的特性三、基因突变的特性 1.1. 随机性随机性: :可发生在任何时期可发生在任何时期 2.2. 可逆性可逆性：野生型：野生型A A 突变型突变型a a 3.3. 稀有性稀有性: :自然界突变率很低（自然界突变率很低（1010 4 4 1010-6 -6） ） 4.4. 有害性有害性: :( (打破对环境的适应性打破对环境的适应性) )多数有害多数有害, ,少数

16、少数 有利有利 5.5. 多向性多向性：A Aa a1 1或或A Aa a2 2或或A Aa a3 3 （一）碱基替换突变（一）碱基替换突变 指指DNADNA分子上一种碱基对被另一种碱基对分子上一种碱基对被另一种碱基对 取代所引起的突变。取代所引起的突变。 突变方式突变方式 转换转换 指一种嘌呤（嘧啶）被另一种嘌呤指一种嘌呤（嘧啶）被另一种嘌呤 （嘧啶）取代（嘧啶）取代 颠换颠换 指一种嘌呤（嘧啶）被另一种嘧啶指一种嘌呤（嘧啶）被另一种嘧啶 （嘌呤）取代（嘌呤）取代 G A C T 四、基因突变的分子机制四、基因突变的分子机制 T TA A （二）移码突变（二）移码突变 DNA DNA分子某一

17、点增加或减少一个或几个碱分子某一点增加或减少一个或几个碱 基对（不是基对（不是3 3的倍数），使的倍数），使mRNAmRNA分子在该点位分子在该点位 后的序列发生密码子错位的突变方式。后的序列发生密码子错位的突变方式。 缺失缺失C 例： Hb Wayne（地中海贫血）（地中海贫血） 137ACCUCCAAAUACCGUUAA 苏苏丝丝赖赖酪酪精精 ACCUCAAAUACCGUUAAG-CGGUAG 苏苏丝丝冬胺冬胺苏苏缬缬赖赖-精精 地中海贫血儿童地中海贫血儿童 （三）整码突变（三）整码突变 在基因的碱基序列中插入或丢失一个或在基因的碱基序列中插入或丢失一个或 几个几个密码子密码子，则合成的多肽链将增加或减少，则合成的多肽链将增加或减少 一个或几个氨基酸，但插入或丢失部位前后一个或几个氨基酸，但插入或丢失部位前后 的氨基酸序列不变，称为的氨基酸序列不变，称为整码突变整码突变。 55 例如：脆