医学遗传学课件第二章-人类基因组与基因

第二章人类基因组与基因第二章复习

基因的结构和功能

DNA的分子结构与组成

DNA序列特征

DNA复制

遗传基本规律

基因表达与调控

基因的基本结构

基因的表达

基因的调控复习

基因的结构和功能第一节人类基因组组成与遗传规律3.4nm含10个碱基对DNA双螺旋结构模型360°1.DNA分子是由两条相互平行方向相反的多核苷酸链围绕着同一中心轴形成的双螺旋结构。2.两条长链的碱基在双螺旋内侧按碱基配对原则（A=T，G三C）以氢键相连。DNA双螺旋结构模型3.相邻碱基对旋转36°，间距0.34nm，一个螺旋包含10个碱基旋转360°，螺距为3.4nm。一、DNA分子结构第一节人类基因组组成与遗传规律3.4nm含10个碱基对DN人类基因组核基因组3.2×109bp2~2.5万个基因线粒体基因组16.6kb37个基因2rRNA22tRNA基因外序列~75%基因和相关序列~25%单拷贝或中等重复编码DNA~10%非编码DNA~90%假基因非基因片段内含子、非翻译序列等单或低拷贝~60%中~高度重复~40%分散重复串联重复或簇集重复13个多肽编码基因二、人类基因组DNA特征人类基因组核基因组线粒体基因组2rRNA22tRNA基因三、DNA复制半保留、半不连续复制三、DNA复制半保留、半不连续复制第二节基因及其表达与调控割裂基因（splitgene）真核生物的结构基因，由编码序列和非编码序列两部分构成，非编码序列将编码序列隔开，这种基因称为割裂基因（splitgene）。一、基因的基本结构外显子外显子外显子内含子内含子起始密码启动子区5’CAAT框TATA框转录起始点终止密码PolyA信号3’转录终止点第二节基因及其表达与调控割裂基因（splitgene）真人类结构基因外显子：具有编码意义启动子增强子终止子TATA框CAAT框GC框：调节转录的活动。mRNA裂解信号(AATAAA)回文结构内含子：无编码意义（5'GT、

3'AG；GT-AG法则）侧翼序列外显子外显子外显子内含子内含子起始密码启动子区5’CAAT框TATA框转录起始点终止密码PolyA信号3’转录终止点人类结构基因外显子：具有编码意义启动子增强子终止子TATA框DNA前体RNAmRNA多肽链DNA转录逆转录RNA翻译蛋白质基因性状二、基因的表达DNA前体RNAmRNA多肽链DNA转录逆转录RNA翻译蛋白突变（mutation）:是指遗传物质发生的可遗传的变异。广义的突变包括：①染色体畸变（chromosomeaberration）:即染色体数目和结构的改变；②基因突变（genemutation）:基因的核苷酸顺序或数目发生改变。第三节基因突变及其生物学效应第二章基因突变（mutation）:是指遗传物质发生的可遗传的变异。第第二章基因第三节基因突变（一）点突变（pointmutation）是指DNA分子中一个碱基被另一个不同的碱基替代而造成的突变。ATGC转换转换颠换颠换①替换的方式:转换（transition）-同种碱基颠换（transversion）-异种碱基一、基因突变类型第二章基因第三节基因突变（一）点突变（pointmut第二章基因第三节基因突变②碱基置换后，导致mRNA的密码子改变，影响多肽链中氨基酸序列，可出现不同的突变效应。常见点突变包括：同义突变错义突变无义突变终止密码突变第二章基因第三节基因突变②碱基置换后，导致mRNA的密码第二章基因第三节基因突变1.同义突变正确氨基酸正确氨基酸如：UUU和UUC均编码苯丙氨酸。(synonymousmutation)密码子的简并性点突变第二章基因第三节基因突变1.同义突变正确氨基酸第二章基因第三节基因突变2.错义突变如：由于DNA序列中发生碱基替换，使mRNA中密码子UUU→UUG，结果苯丙氨酸→亮氨酸。(missensemutation)正确氨基酸错误氨基酸点突变第二章基因第三节基因突变2.错义突变如：由于DNA序列中第二章基因第三节基因突变3.无义突变(nonsensemutation)氨基酸终止密码子点突变G第二章基因第三节基因突变3.无义突变(nonsense第二章基因第三节基因突变图注：出生后即严重贫血，肝脾肿大。生长缓慢，反应迟纯。特殊面容：头大、额部突起、两颧略高、鼻梁低陷，眼距增宽，眼睑水肿。β地中海贫血正常血红蛋白β珠蛋白基因的第17位密码子AAG→TAG，mRNA中密码子→UAG，β珠蛋白缩短降解，导致β地中海贫血。第二章基因第三节基因突变图注：出生后即严重贫血，肝脾肿4.终止密码突变(terminatorcodonmutation)例：HbConstantSpringNormalageneUAA141142CSageneCAA141142UAA172173终止密码子氨基酸点突变4.终止密码突变(terminatorcodonmuta（二）移码突变是指在DNA编码序列中插入或缺失一个或几个碱基对，使在插入或缺失点下游的DNA编码全部发生改变，这种基因突变称为移码突变。(frameshiftmutation)第二章基因第三节基因突变例：HbWayne碱基顺序137138139140141142143144145146147148

--GACCUCCAAAUACCGUUAAGCUGGAGCCUCGGUAGC……正常血红蛋白(HbA)移码变异(缺失一个碱基)HbWayne…ACCUCA

AAU

ACCGUUAAGCUGGAGCCUCGGUAGC……（二）移码突变是指在DNA编码序列中插入或缺失一个或几个碱基（三）动态突变人类基因组中的短串联重复序列，尤其是基因编码序列或侧翼序列的三核苷酸重复，在一代代传递过程中重复次数明显增加，从而导致某些遗传病的发生，称为动态突变。如：亨廷顿氏舞蹈症就是由于三核苷酸(CAG)n重复序列的拷贝数增加所致。正常9~34，患者多在36~120。(dynamicmutation)第三节基因突变（三）动态突变人类基因组中的短串联重复序列，尤其是基因编码序一些三核苷酸重复动态突变的疾病一些三核苷酸重复动态突变的疾病二、基因突变的生物学效应基因突变编码区突变调控区突变异常蛋白正常蛋白功能丢失（大多数情况）功能加强（少数情况）新特性（少数情况）异时表达或异位表达（少数情况）量减少量减少量增加二、基因突变的生物学效应基因突变编码区突变调控区突变异常蛋白第四节人类基因组学基因组（genome）:一个生命体遗传物质的总和。生殖细胞含1套基因组

1套来自父本生殖细胞体细胞含2套基因组

1套来自母本生殖细胞完整的人类基因组包含：

1-22号常染色体核基因组

X和Y染色体

线粒体基因组第四节人类基因组学基因组（genome）:一个生命体遗传人类基因组计划199019952000201020052015环境基因组计划HapMap计划表观基因组计划TCGA计划ENCODE计划三维核小体计划人类基因组计划及其延伸计划一览图人类基因组计划19901995200020102005201第五节基因组学研究人类基因组学（humangenomics）

是研究人类基因组组成，基因组内各基因的精细结构、相互关系以及表达调控的科学。基因组学研究内容的四个基本方面：结构基因组学

（structuralgenomics）功能基因组学（functionalgenomics）表观基因组学（

epigenomics）生物信息学及生物大数据（bioinformatics&biologicaldata）第五节基因组学研究人类基因组学（humangenomic第六节基因组学与人类健康基于基因组的疾病相关基因识别，诊断，治疗及预防一对父女的疾病基因组学之旅Dr.

HughRienhoff

andhisdaughter临床症状：性格暴躁，眼距过宽，上颚后部组织分