分子遗传学部分重点(共10页)

1、典型的真核基因(jyn)的结构断裂基因（Interrupted gene）包括外显子序列、转录区前后对于基因表达具有调控(dio kn)功能的序列和外显子间的间隔序列(内含子)将基因组DNA在介质氯化铯（CsCl）中作密度梯度离心可以看到在一条主带以外还有一个或多个小的卫星带，这些在卫星带中的DNA即被称为卫星DNA，这种DNA的GC含量(hnling)一般少于主带中的DNA，浮力密度也低。高度可变小卫星DNA（可变数目串连重复序列，variable number of tandem repeat，VNTR），呈高度多态性，可作遗传标记微卫星DNA（短串联重复，short tandem rep

2、eat，STR呈高度多态性，可作遗传标记串联重复序列长度多态性（VNTR、STR）在人群中以孟德尔共显性的方式遗传可用于标记遗传物质（染色体）的在世代间传递基因簇与串联重复拷贝基因的区别：基因簇（gene cluster）：由一个祖先基因的复制和趋异形成，基因簇中每个基因成员间相似但不完全相同（DNA序列或表达谱），基因簇中可能存在假基因。串联重复拷贝基因（如rRNA基因）每个拷贝转录产物完全相同，其产物如同由一个基因转录而来。基因家族（gene family）：一组功能相似且核苷酸序列具有同源性的基因。同一家族中的成员排列在一起基因簇更多时候分散在染色体的不同部位，具有各自的表达调控模式基因

3、超家族（gene super-family） ：一组由序列的同源性定义，通过序列比对可以彼此匹配而相关的基因。决定同源的主要标准是核苷酸（氨基酸）残基的保守性不同成员间功能可以相关也可以不相关在进化过程中失去功能的基因成为假基因。假基因特点：不能转录；转录后不能产生有功能蛋白产物两类假基因（pseudogene）基因复制产生假基因；反转录转座产生假基因（加工过的假基因，processed pseudogene）重组与转座是基因与基因组进化的主要动力，自然选择决定进化方向。转座子（Transposon）：存在于染色体DNA上可自主复制和移位的基本单位。基因组中存在的两类转座子：DNA转座子；反转

4、录转座子人类基因组中存在三种主要的遗传变异1.简单重复序列长度多态性（simple sequence repeat，SSR）高度可变小卫星DNA（variable number of tandem repeat，VNTR）微卫星DNA（短串联重复，short tandem repeat，STR）在基因组中散在分布，平均每100-200kb有一个SSR多态性表现为串连重复序列的重复次数可变，即重复单元的拷贝数不同2.单核苷酸多态性（single-nucleotide polymorphism，SNP）定义：出现在基因组DNA分子的特定位置的单个核苷酸置换3.低频率核苷酸置换和微小DNA序列变异（

5、即突变，通常呈散发，绝大多数有害）遗传标记（Genetic Markers）：指可追踪染色体、染色体某一节段、某个等位基因（allele）在家系中传递的任何一种(y zhn)遗传特性。它具有两个基本特征，即可遗传性和可识别性。STR与SNP是最常用的遗传(ychun)多态性标记。可做标记的有：VNTR，STR，SNP。表观(bio un)遗传学（epigenetics）：研究基因的核苷酸序列不发生改变的情况下，基因功能的可逆的、可遗传的变化的一门遗传学分支学科。也指生物发育过程中包含的程序的研究。或者定义为：基因表达通过有丝分裂或减数分裂发生了可遗传的改变 , 而 DNA 序列不发生改变。染色

6、质由：DNA、蛋白质(组蛋白、非组蛋白)、cRNA组成，DNA、组蛋白为修饰位点。表观遗传修饰的位点1.DNA甲基化（胞嘧啶5-甲基胞嘧啶，大部分发生在CpG岛（CpG island，基因组中CpG序列高频出现的区域），通常引起转录抑制）2.核心组蛋白的共价修饰甲基化（methylation）乙酰化（acetylation）磷酸化（phosphorylation）DNA与核心组蛋白的共价修饰是表观遗传学的分子基础常染色质（euchromatin）；异染色质（heterochromatin）活性染色质（active chromatin）：具有转录等功能活性的常染色质 。非活性染色质（inacti

7、ve chromatin）：不具有转录等功能活性的染色质，包括异染色质和部分常染色质。表观遗传学修饰与染色质活性状态：1.活性染色质：DNA无甲基化修饰；组蛋白乙酰化修饰；结合的非组蛋白(组蛋白乙酰转移酶、转录调控因子、RNA聚合酶复合体)2.非活性染色质：DNA甲基化修饰（CpG岛）；组蛋白去乙酰化修饰；组蛋白甲基化修饰；结合的非组蛋白（组蛋白去乙酰化酶、组蛋白甲基转移酶、DNA甲基转移酶、异染色质结合蛋白）染色质的基本组成单位核小体（nucleosome）核心组蛋白与核小体组装，基本组装单位：H3-H4四聚体绝缘子（insulator）：能阻断基因激活或失活效应的DNA元件，通过结合特异蛋

8、白发挥功能。基因组印迹（genomic imprinting）：两个亲本等位基因的差异性甲基化导致遗传自双亲的等位基因间表达行为存在差异（一个亲本等位基因沉默，另一个亲本等位基因保持单等位基因活性）。通过表观遗传修饰(xish)机制异常而发病的遗传疾病举例脆性(cuxng)X染色体综合症（fragile X syndrome）病因(bngyn)：FMR-1（fragile X mental retardation 1）基因5端(CGG)n重复序列动态突变致基因表达沉默(CGG)n重复650次正常人；(CGG)n重复52200次前突变（premutation）；(CGG)n重复2002000次(

9、CGG)n中的CpG甲基化基因转录失活患者智力低下。真核细胞RNA种类结构性RNA（占细胞总RNA的95%）核糖体RNA（Ribosomal RNA，rRNA）转运RNA（transfer RNA，tRNA）核小RNA （small nuclear RNA，snRNA）核仁小RNA （small nucleolar RNA，snoRNA）功能性RNA（不均一RNA，占细胞总RNA的5% ）信使RNA（messenger RNA，mRNA）及其前体非编码RNA（non-coding RNA）及其前体microRNAlncRNA （long non-coding RNA）真核生物含有三种RNA聚合

10、酶RNA polymerase转录45S rRNA前体（结构性RNA）RNA polymerase转录mRNA、pri-microRNA、lncRNA（不均一RNA，功能性RNA），snRNA（U1U5）、snoRNARNA polymerase转录(zhun l)tRNA、5S rRNA、snRNA（U6）RNA转录(zhun l)过程与调控：启动(qdng)RNA转录的必要条件染色质重构产生活性染色质结构【染色质表观修饰形成活性染色质】反式作用因子（转录因子、辅激活子）识别并结合启动子/增强子上的顺式作用元件【染色质重构暴露顺式作用位点反式作用因子特异识别并结合顺式作用元件】募集特定RNA

11、聚合酶到转录起始点转录过程起始（initiation）延伸（elongation）终止（termination）RNA转录后需进行加工与转运mRNA前体（不均一RNA）内含子边界序列遵守GU-AG规则摆动学说：密码子与反密码子的配对原则配对时前两位的碱基是按常规碱基配对原则配对（G-C，A-U），而第三位碱基配对发生摆动现象（G-U，I-U/C/A配对）microRNA对RNA翻译调控机制：microRNA与靶mRNA的3非翻译区不完全互补配对，通过RISC复合物抑制mRNA翻译核心配对区：microRNA 5端2-8位核苷酸，通常全部配对microRNA与靶mRNA完全互补配对导致mRNA降

12、解（高等动物不常见）真核细胞mRNA翻译机制：翻译的起始（initiation）起始密码子AUG，起始子tRNAiMet不同于普通tRNAMet起始过程需特异起始因子（eIFs）参与40S小亚基结合mRNA5端，扫描mRNA直至找到翻译起始点翻译的延伸（elongation）延伸过程需特异延伸因子（eEFs）参与延伸过程中：氨酰tRNA A site P site E site转位，新生肽链P site A site转位60S大亚基rRNA提供肽基转移酶活性翻译的终止（termination）终止密码子：UAA、UAG、UGA释放因子（eRF）识别A位点终止密码子，解体翻译复合物，释放新生肽链

13、核糖体：原核(yun h)生物：蛋白少，RNA：30s, 50s, 70s 真核生物(shngw)：蛋白多，RNA：40s, 60s, 80s细胞(xbo)通讯（cell communication）：多细胞生物的细胞社会中, 细胞与细胞之间的信息交流（一部分细胞发出信号，另一部分细胞接收信号并将其转变为细胞功能变化的过程）。信号转导（signal transduction）：针对外源信息所发生的细胞应答反应的全过程（代谢改变、增殖、凋亡等，一个细胞内部的反应）。 细胞通讯的三种类型间隙连接通讯（gap junction）6个连接蛋白（connexin）构成贯通两个细胞之间的亲水性孔道接触通讯

14、化学通讯（分泌的信号分子介导的细胞间通讯）：神经递质；激素、局部介质配体与受体配体（ligand）：信号分子小分子【例：乙酰胆碱、肾上腺素】多肽【例：胰岛素】膜表面分子【例：Delta/Jagged分子】细胞外基质【例：层粘连蛋白（Laminin）】受体（receptor）：信号分子的接收分子，本质是蛋白质细胞表面受体细胞内受体（核受体）第二信使（second messenger）定义：细胞表面受体接受细胞外信号后，最早在细胞膜内侧或胞浆中出现的由胞外信号转换而来的信号分子。特点：第二信使都是小的分子或离子第二信使是仅在细胞内部起作用的信号分子细胞内重要的第二信使:cAMP（环腺苷酸，cycl

15、ic AMP）cGMP （环鸟苷酸，cyclic GMP）IP3（1,4,5-三磷酸肌醇，inosositol 1,4,5-trisphosphate）DAG （ 1, 2-二酰甘油(n yu)，diacylglycerol ）PIP3 NOCa2+（第三(d sn)信使）信号(xnho)通路：核受体离子通道型受体G蛋白偶联受体受体酪氨酸激酶（RTK）受体丝氨酸/苏氨酸激酶（TGF-/BMP-Smad）核受体：受体与激素结合后构象变化，暴露核定位信号与DNA结合域，转位入核。三类核受体超家族（据配体类型分类）：类固醇激素受体：糖皮质激素受体、盐皮质激素受体、雌激素受体、雄激素受体非类固醇激素受

16、体：甲状腺激素受体孤儿核受体：指至目前为止还没有发现配体的一类核受体成员2. 离子通道型受体/配体门通道离子通道型受体分类阳离子通道：如乙酰胆碱、谷氨酸和五羟色胺的受体阴离子通道：如甘氨酸和氨基丁酸的受体分布：主要存在于神经、肌肉等可兴奋细胞功能：传导神经冲动（电信号）配体：主要为神经递质3. G蛋白偶联受体G蛋白：异源三聚体：、亚基。不同亚类亚基/亚基激活不同信号通路：Gs、Gq、Gi血管舒张信号转导调节机制：血管内皮细胞膜上乙酰胆碱能受体（M型）激活Gq信号途径胞内Ca2+的浓度，激活一氧化氮合酶（eNOS），NO浓度NO扩散至邻近的血管平滑肌细胞，激活可溶型NO受体鸟苷酸环化酶（sGC）

17、，胞内cGMP浓度cGMP通过PKG依赖与非依赖途径发挥舒张血管平【即Gq途径受体鸟苷酸环化酶通路】DNA指纹图谱(DNA fingerprint)：基础：RFLP个体的DNA用限制酶酶切后，片段数目和长度具有高度个体差异，经凝胶电泳或以特定探针做Sourthern杂交，会产生具有高度个体差异的谱带。 特点：1.两个(lin )人DNA指纹图完全相同的概率为三千亿分之一；两个同胞(tngbo)个体具有相同指纹图的概率为二百万分之一2.DNA指纹图中的条带是可遗传的、后代图中的每一条带都可以(ky)在双亲之一的图中找到3.同一个体的不同组织产生的DNA指纹图完全相同，同卵双胞胎的DNA指纹完全相

18、同。1、ex vivo(回体转移或称二步法）将人体细胞从体内取出, 基因改造, 再移植到人体中。2、in vivo(活体直接转移或称一步法）直接将基因转移到人体中, 如DNA注射,口服, 喷雾等。 有如普通治疗药物, 商业化发展方向所在。cDNA指与RNA链互补的单链DNA,以其RNA为模板,在适当引物的存在下,由RNA与DNA进行一定条件下合成的DNA。cDNA文库：以mRNA为模板,经反转录酶催化,在体外反转录成cDNA。RNAi:RNA 干扰区别点细胞凋亡细胞坏死起因生理或轻微病理性刺激因子诱导发生病理性刺激因子诱导或剧烈损伤范围单个细胞丢失大片组织或成群细胞死亡细胞形态膜皱缩，体积变小

19、体积膨大，变性细胞膜保持完整，一直到形成凋亡小体破损染色质凝集，在核膜周围呈新月形帽状结构分布不凝集，呈絮状细胞器无明显变化膨大和破碎凋亡小体有，被邻近细胞或巨噬细胞吞噬无，细胞自溶，残余碎片被巨噬细胞吞噬基因组DNA规律性降解，电泳呈梯状随机降解，电泳呈涂抹状蛋白质合成有无炎症反应无，不释放细胞内含物有，释放细胞内含物分子机制与蛋白酶caspases基因家族有关与蛋白激酶RIP3表达有关调往小体：凋亡会染色体固缩，染色加深，细胞膜内陷形成凋亡小体。指细胞凋亡(dio wn)过程中，细胞萎缩、碎裂，形成的有膜包围的，内含胞质、细胞器及核碎片的小体称为凋亡小体。，可被吞噬细胞所吞噬。cyclin

20、:细胞周期蛋白：与真核细胞的细胞周期呈模同步周期性浓度升降的蛋白质，包括：周期蛋白质A、B、D、E、G及H。它们与关键的蛋白质激酶（细胞周期蛋白依赖性激酶，cyclin-dependent kinases,CDKs）结合，并调节它们的酶活性，从而(cng r)帮助推动和协调细胞周期的进行。P53促凋亡(dio wn)机制 P53通过与Bcl-2基因相互作用，下调Bcl-2的表达。P53诱导细胞凋亡的靶蛋白表达（线粒体和死亡受体介导）。P53诱导线粒体内凋亡的相关蛋白（Bax、NOXA、 PUMA）表达，并触发细胞色素C释放和caspase活化。P53诱导死亡受体Fas表达。P53能使死亡受体再

21、定位于细胞膜上。不少DNA多态性发生在限制酶识别位点上，酶切该DNA会产生长度不同的片断，称为限制性片段长度多态性 (restrictionfragment lengthpolymorphsm, RFLP)。单链DNA碱基序列不同，甚至单个碱基不同，都可能形成不同的空间构象，从而在电泳时泳动速率不同，称单链构象多态性分析(single strand conformation polymorphism, SSCP)。PCR-ASO探针杂交法：PCR产物的等位基因特异寡核苷酸探针杂交法：根据已知基因突变位点的核苷酸序列，人工合成2种寡核苷酸探针：突变和正常ASO探针，变性单链，NC膜上，杂交。核酸

22、分子杂交 (nucleic acid hybridization ) 在DNA复性过程中，把不同DNA单链分子放在同一溶液中，或把DNA与RNA放在一起，只要在DNA或RNA的单链分子之间有一定的碱基配对关系，就可在不同的分子之间形成杂化双链的这种现象。杂交的原理实质是核酸分子的变性与复性过程Blotting 印迹：将存在于凝胶中的生物大分子转移（印迹）或直接放在固相化介质上并加以检测分析的技术。反向PCR：InversePCR：在于扩增一段已知序列旁侧的DNA，也就是说这一反应体系不是在一对引物之间而是在引物外侧合成DNA。两引物3端是相互反向的。扩增前先用限制性内切酶酶切样品DNA，然后用

23、DNA连接酶连接成一个环状DNA分子，通过反向PCR扩增引物的上游片段和下游片段。asymmetric PCR 不对称PCR：是一种二条(r tio)DNA模板不等扩增的PCR，通过调整一对引物浓度（如100：1），使扩增出的产物大部分为浓度高引物合成的单链DNA。有利于测序或制备探针。RAPD（Random Amplification of Polymorphic DNA）随机引物扩增多态DNA，或随机引物扩增PCR（arbitrary primer PCR, AP-PCR）。 常规PCR 通常扩增一个已知DNA片段，所设计的引物也是根据相应序列的侧翼顺序。扩增产物为一个特异片段。 RAPD

24、包含多个PCR反应和多个引物，引物是随意设计的10bp片段，其扩增的是一组未知的片段，在事先不知道DNA序列的情况下，产生DNA指纹模式，可进行亲缘关系分析(fnx)、系统发育分子水平的鉴定。如果在二个基因组的RAPD反应用同一组引物，则可以比较基因组间的差异。利用这种差异有可能追踪性状的差异。有目的去除动物体内(t ni)某种基因的技术, 称为基因剔除（gene knock-out）或基因靶向灭活(gene targeting)原核生物DNA特点：1通常由环状双链DNA分子组成2操纵子结构是原核生物基因组的结构特点之一3基因密度高，编码区比例大；重复序列少；含有同基因； GC含量变化大4非编码区主要为调控序列5存在转座现象6质粒DNA具有自主复制能力基因诊断：遗传性疾病：感染性疾病：肿瘤心血管疾病法医单向性: G1S G2 M 阶段性: 各期细胞形态和代谢特点有明显差异。 检查点(check point)：决定细胞增殖分化趋向。 细胞微环境：细胞外环境影响细胞周期周期调控：CDKs是一组丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶。丝氨酸Thr14、Tyr15抑制部位去磷酸化检验点：- G1/S检验点：DNA是否损伤？细胞外环境是否适宜？细胞体积是否足够大？在酵母中称start点，在哺乳动物中称R点(restriction point)。- S期检验点：DNA