遗传的分子基础-DNA

第三章遗传的分子基础-----DNA一、DNA的结构与功能二、DNA的存在形式讲解内容三、真核基因的结构与功能四、DNA突变及损伤的修复核酸的基本单位单核苷酸nucleotide戊糖:脱氧核糖磷酸含氮有机碱嘌呤：ＡＧ（碱基）

一、DNA的化学组成和分子结构嘧啶：ＴＣ嘧啶嘌呤胞嘧啶Ccytosine胸腺嘧啶Tthymine鸟嘌呤Gguanine腺嘌呤Aadenine碱基(deoxyribonucleicacid)核糖脱氧糖苷键核苷酯键单核苷酸3’5’磷酸二酯键5´3´DNA的双链形成DNA的存在形式每个基因组（genome)的DNA含3.0×109的碱基对.单一序列（uniquesequence)：重复序列（repetitivesequence）：一个基因组中只有1个或很少几个拷贝,由800-1000bp组成，构成结构基因(3－3.5万)。、占基因组的30%上。DNA序列在基因组中有多个拷贝，可有几十份，几百份，甚至几十万份有些重复序列与染色体结构有关，大多数生物学功能有待进一步研究。占基因组的60%－65%高度重复序列(highrepetitivesequence)卫星DNA（随体DNA）：

反向重复序列：

2~10bp，用梯度离心法将它与主体DNA分开，其序列成串排列,简单重复，集中分布在染色体的随体上，5%-6%。微卫星DNA，2~6bp为重复单位，长度10~60bp，高度重复，表现为高度多态。DNA分子双链的某些部分，碱基排列呈反向序列相同现象。如：

中度重复序列10~10410%(intermediaterepetitivesequence)短分散元件(SINEs)：

长分散元件(LINEs)：平均长度小于500bp，两个片段间隔约1000bp的单拷贝序列例如人类Alu家族（Alufamily），占人类基因组的3％－6％，由300bp构成，在第170位附近都AGCT顺序，可被内切酶AluⅠ。重复达30－50万次，平均5kbDNA就有一个Alu顺序。重复序列长度大于1000bp重复序列之间间隔10~30bp单拷贝序列。在人类基因组可重复几十次串联在一起形成基因簇有称串联重复基因。

多基因家族(multigengfamily)：

一个祖先基因(ancestralgene)经过重复和变异所形成的一组基因。也就是真核基因组中有许多来源相同、结构相似、功能相关的基因称为基因家族------（genefamily）基因家族的成员可以分布于几条不同染色体上，也可集中于一条染色体上。集中成簇的一组基因称为基因簇（genecluster）。

假基因（pseudogene)：在基因家族中，不能表达或表达的基因产物没有活性称为假基因。

三、DNA分子的功能

（一）贮存遗传信息DNA分子中A、T、C、G四种碱基的排列顺序中蕴藏着遗传信息。（二）复制

DNA----DNA（三）表达1.转录:DNA----RNA翻译:mRNA----多肽链

mRNA每三个相邻碱基构成一个密码子。

UCAG遗传密码表第一碱基(5,)UCAG第二碱基第三碱基（3，）UCAGUCAGUCAGUCAG苯丙氨酸丝氨酸酪氨酸半胱氨酸苯丙氨酸丝氨酸酪氨酸半胱氨酸亮氨酸丝氨酸终止密码终止密码亮氨酸丝氨酸终止密码

色氨酸亮氨酸脯氨酸组氨酸精氨酸亮氨酸脯氨酸组氨酸精氨酸亮氨酸脯氨酸谷氨酰胺精氨酸亮氨酸脯氨酸谷氨酰胺精氨酸异亮氨酸苏氨酸天冬酰胺丝氨酸异亮氨酸苏氨酸天冬酰胺丝氨酸异亮氨酸苏氨酸赖氨酸精氨酸

甲硫氨酸*+合成起步信号

苏氨酸赖氨酸精氨酸缬氨酸丙氨酸天冬氨酸甘氨酸缬氨酸丙氨酸天冬氨酸甘氨酸缬氨酸丙氨酸谷氨酸甘氨酸缬氨酸丙氨酸谷氨酸甘氨酸

(二）基因复制T—AA—TG—CC—GT—AA-TA-TA—TC—GG—CG—CA-TTATAATCGGCTATAAA

C

G

CTTGCGDNA复制(replication):DNA分子合成一个与自己相同的DNA分子的过程。其结果DNA含量增加一倍。1.半保留复制（semi-conservativereplication)1解旋2条单链2CGGCATATAA

C

G

CTTGCG分别以2条单链为模板按碱基配对原则形成与亲代DNA分子相同的两条子链。每条子链中一条多核苷酸链是亲代DNA分子即模板链，另一条是互补合成的。A—TG—CAAA-TA-TA—TC—GC—GG—CG—CA—TTTA—TG—CC—GA-TA-TA—TC—GG—CG—CA-TA—TG—CT—AC—GT—AA-TA-TA—TC—GG—CG-C5353复制起始点复制叉53535353复制起始点复制叉先导链后导链（延迟链）RNA引物岗崎片段

2.DNA复制的过程

DNA分子中信息的表达DNA复制转录RNA翻译蛋白质逆转录转录：指DNA合成RNA的过程（DNA分子的3‘5’为模板链也叫反编码链；5‘3’链叫编码链）。转录产物信息RNA(mRNA)转运RNA(tRNA)核糖体RNA(rRNA)核仁以外的常染色质转录的。核仁内的常染色质转录的。转录过程转录初始阶段：DNA----hnRNA转录加工阶段：hnRNA---mRNA（剪切、戴帽、加尾）

转录内含子1（I1）内含子2（I2）外显子3（E3）105

146外显子2（E2）31

10453

TATA框RNA聚合酶结合决定转录起始点CAAT框RNA聚合酶结合控制转录频率外显子1（E1）1

30AATAAA

回文顺序内含子1（I1）内含子2（I2）外显子3（E3）105

146外显子2（E2）31

10453

外显子1（E1）1

30AATAAA

回文顺序内含子1（I1）内含子2（I2）

内含子1（I1）内含子2（I2）

内含子1（I1）内含子2（I2）

53外显子3（E3）105146外显子2（E2）31104外显子1（E1）130AATAAA回文顺序外显子3（E3）105

146外显子2（E2）31

10453外显子1（E1）1

30AATAAAAAAAAAAAAAAAAmGmGDNA转录剪接带帽加尾成熟的mRNAhnRNA加工

GC框：调节转录的活动。CAAT框增强子尾部区

四、真核基因的分子结构人类珠蛋白基因结构图内含子1（I1）内含子2（I2）外显子3（E3）105146外显子2（E2）3110453

转录起始点TATA框RNA聚合酶结合决定转录起始点CAAT框RNA聚合酶结合控制转录频率外显子1（E1）130AATAAA

回文顺序结构基因编码区非编码区调控区外显子：具有编码意义内含子：无编码意义（5'GT、

3'AG；GT-AG法则）前导区启动子终止子TATA框mRNA裂解信号(AATAAA)回文结构GC框GC框转录终止信号

五、DNA的突变与损伤修复（mutationandrepair）（二）基因突变的一般特征

1、多向性2、可逆性3、有害性4、稀有性5、重复性（一）突变的分类生殖细胞突变

2.引起突变的因素诱发突变（inducedmutation）

自发突变（spontaneousmutation）

体细胞突变1.突变在个体发育阶段3.突变的方向正向突变（forwardmutation）

负向突变（suppresormutation）

4.DNA序列改变

移码突变

碱基置换

转换

颠换

缺失

插入

动态突变①碱基置换突变

一个碱基被另一碱基取代而造成的突变称为碱基置换突变转换（transition）

颠换（transversion）

：嘌呤→嘌呤，嘧啶→嘧啶：嘌呤→嘧啶，嘧啶→嘌呤TGCA类型突变的效应

1、同义突变（same-senseorsynonymoumutation）:碱基的改变并未引起编码的氨基酸改变。例如，CCA→脯氨酸，当A→G后，CCG→脯氨酸。2、错义突变（missensemutation）

:碱基的改变引起编码的氨基酸改变。例如，GAG→谷氨酸，A→T，GUG→缬氨酸。3、无义突变（non-sensemutation）:碱基的改变使该三联体不再构成任何氨基酸的密码子，而形成终止信号。例如：TAC→酪氨酸，C→A，TAA→mRNA→UAA→终止信号。4、终止密码突变(terminationcodmutation）：当DNA分子中一个终止密码发生突变，成为编码氨基酸的密码子时，多肽链的合成将继续进行下去，肽链延长直到遇到下一个终止密码子时方停止，因而形成了延长的异常肽链。也称延长突变（elongtionmutation）当基因内部不同位置上的不同碱基发生了两次突变，其中一次抑制了另一次突变的遗传效应。例如，HbHarlem是β链第6位谷氨酸→缬氨酸，死亡。第73位天冬氨酸→天冬酰胺；但HbHarlem临床表现却较轻，即β73的突变抑制了β6突变的有害效应。5、抑制基因突（suppressorgenemutation）②移码突变

移码突变（frame-shiftmutation）是指DNA链上插入或丢失1个、2个甚至多个碱基（但不是三联体密码子及其倍数），在读码时，由于原来的密码子移位，导致在插入或丢失碱基部位以后的编码都发生了相应改变。AAACCTTTGGGCATGTGCGCTTTGGAAACCCGTACACGCGAAACCCTTTGGGCATGTGCCGTTTGGGAAACCCGTACACGGCCGAAACCTTTGGGCATGTGCCGTTTGGAAACCCGTACACGGC移码突变

整码突变（codonmutation）在DNA链的密码子之间插入或丢失一个或几个密码子，则合成的肽链将增加或减少一个或几个氨基酸，但插入或丢失部位的前后氨基酸顺序不变,又称为或密码子插入或丢失（codoninsertionor