医学遗传学 02.遗传的细胞和分子基础配套课件

医学遗传学遗传的细胞和分子基础第二章遗传的细胞基础四川医科大学医学生物学与遗传学教研室第一节染色质与染色体四川医科大学医学生物学与遗传学教研室染色质(chromatin):是由核酸和蛋白质组成的核蛋白复合体，主要成分是DNA和组蛋白，还有非组蛋白质及少量RNA。染色体（chromosome）：是在细胞分裂过程中由染色质聚缩而成的棒状结构。

染色质(chromatin)

四川医科大学医学生物学与遗传学教研室染色质的超微结构与组装:四川医科大学医学生物学与遗传学教研室四川医科大学医学生物学与遗传学教研室常染色质(euchromatin)：细胞间期核内纤维折叠盘曲程度小，分散度大，染色较浅且具有转录活性的染色质。常染色质和异染色质异染色质(heterochromatin)：细胞间期核内纤维折叠盘曲紧密，呈凝集状态，染色较深且没有转录活性的染色质。四川医科大学医学生物学与遗传学教研室常染色质与异染色质的比较常染色质异染色质螺旋化程度低，呈分散状态高，呈凝集状态折光性强弱染色不易染上染料，染色浅

易染上染料，染色深分布位置多在核中央多在核内膜边缘转录活性活跃低转录活性四川医科大学医学生物学与遗传学教研室异染色质的分类：结构异染色质：指各类细胞的全部发育过程中都处于凝缩状态的染色质。大多位于着丝粒区和端粒区，不具有转录活性。兼性异染色质：指在某些特定细胞类型或一定发育阶段，细胞原来的常染色质凝缩，并丧失基因转录活性变为异染色质，称为兼性异染色质。四川医科大学医学生物学与遗传学教研室第二节人类染色体四川医科大学医学生物学与遗传学教研室一、人类染色体形态结构端粒(telomere)副缢痕(secondaryconstriction)随体(satellite)着丝粒(centromere)主缢痕(primaryconstriction)短臂(p)

&长臂(q)四川医科大学医学生物学与遗传学教研室人类染色体的类型：中央着丝粒(1,3,16,19,20)亚中央着丝粒(2,4-12,17,18,X)近端着丝粒(13,14,15,21,22,Y)四川医科大学医学生物学与遗传学教研室核型：一个体细胞中的全部染色体按一定形式排列起来所构成的图形。核型分析：将待测细胞的全套染色体按照Denver体制配对、排列后，分析确定其是否与正常核型完全一致，称为核型分析（karyotypeanalysis）。核型与核型分析二、人类正常核型正常核型的记录的格式是：染色体总数，性染色体构成，二者间用逗号隔开。例如，46，XX代表正常女性核型；46，XY代表正常男性核型。

四川医科大学医学生物学与遗传学教研室核型分析四川医科大学医学生物学与遗传学教研室显带染色体四川医科大学医学生物学与遗传学教研室带的描述：①染色体号②臂的符号长臂q;短臂p③区的序号④带的序号例如：1q42

显带染色体高分辨显带：①②③④⑤亚带⑥次亚带例如：1q42.11四川医科大学医学生物学与遗传学教研室是间期细胞核中性染色体的异染色质所显示出来的一种特殊结构，包括X染色质(X—chromatin)和Y染色质(Y-chromatin)两种。

三、性染色质四川医科大学医学生物学与遗传学教研室性染色体在性别决定中起决定作用两条性染色体形态、结构和大小均有明显差别性染色体学说四、人类的性别决定机制四川医科大学医学生物学与遗传学教研室性染色体在性别决定中起决定作用基因决定性别两条性染色体形态、结构和大小均有明显差别Y染色体TDF：testis-determiningfactorSRY：sex-determiningregionofYchromosome女性核型为XX，男性核型为XY（XY型性别决定）男性决定后代性别性染色体学说四、人类的性别决定机制四川医科大学医学生物学与遗传学教研室Y染色体的功能区域拟常染色质区(pseudo-autosomalregion，PAR)

Y特异区（SRY）四川医科大学医学生物学与遗传学教研室第三章遗传的分子基础四川医科大学医学生物学与遗传学教研室第一节基因的概念

四川医科大学医学生物学与遗传学教研室

一个基因不仅包括编码蛋白质多肽链或RNA的核酸序列，而且包括为保证转录所必需的调控序列，5’非编码序列、内含子及3’非翻译序列等所有核苷酸序列。基因（gene）：是合成有功能的蛋白质多肽链及RNA所需的全部核苷酸序列（通常为DNA序列）。四川医科大学医学生物学与遗传学教研室第二节人类基因组DNA四川医科大学医学生物学与遗传学教研室一、基因组的概念人类基因组（genome）：是指人类细胞的DNA分子所包含的储藏有人类全部遗传信息的一整套基因。包括核基因组和线粒体基因组。四川医科大学医学生物学与遗传学教研室中度重复序列高度重复序列

单一序列重复序列

二、基因组DNA的存在形式四川医科大学医学生物学与遗传学教研室是指基因组中仅有单个或少数拷贝的（仅出现一次或少数几次的）DNA序列，约占基因组的60%-65%（75%）。

单拷贝序列：绝大多数编码各种蛋白质或酶的结构基因属于单拷贝序列。低度重复序列：拷贝数通常少于10个，因此，不同拷贝的基因产物在氨基酸的组成上存在差异。

（一）单一序列

四川医科大学医学生物学与遗传学教研室高度重复序列由很短的碱基序列重复而成，长度2～200bp，重复次数106～108。高度重复顺序不转录，功能主要是参与染色体结构的维持、形成结构基因的间隔并可能在减数分裂过程中同染色体的联会有关。（二）重复序列

四川医科大学医学生物学与遗传学教研室卫星DNA(satelliteDNA)串联排列，约占基因组的5%-6%。如（GC）n、（CA）n、（GATA）n

四川医科大学医学生物学与遗传学教研室

小卫星DNA(minisatelliteDNA)

十几个～几百个碱基对重复组成，又称可变数目串联重复序列（VNTR），有多态性。

微卫星DNA(microsatelliteDNA)

2-6bp长，重复成百上千次，又称为短串联重复（STR）。具有高度多态性。

卫星DNA(satelliteDNA)四川医科大学医学生物学与遗传学教研室以散在的或成簇的形式存在于基因组中，序列的长度和拷贝数很不一致，长度为300-7000bp，拷贝数几十个至105个。短分散序列长分散序列中度重复序列

四川医科大学医学生物学与遗传学教研室短分散序列DNA序列长度300-500bp，拷贝数可达10万以上，但无编码作用，散在分布于人类基因组中，平均间隔距离约22kb。如：Alu家族（Alufamily）

四川医科大学医学生物学与遗传学教研室长达300bp，在一个基因组中重复30万~50万次。

300bp

AGCT（AluⅠ酶）

130bp170bp

Alu家族

四川医科大学医学生物学与遗传学教研室长分散序列DNA序列长5-7kb，拷贝数在102-104之间。

如：KpnⅠ家族（KpnⅠfamily）

四川医科大学医学生物学与遗传学教研室KpnⅠ家族长6.4kb，拷贝数在3000~4800个。

6.4kb(KpnⅠ酶）

1.2kb1.5kb1.8kb1.9kb四川医科大学医学生物学与遗传学教研室G

T

CC

T

G

A

CC

G

T

G

T

C

A

GG

A

TC

A

G

G

A

C

T

GG

C

A

C

A

G

T

CC

T

AG

T

CC

T

G

A

CG

T

C

A

GG

A

TC

A

G

G

A

C

T

GC

A

G

T

CC

T

A回文序列(palindrome)反向重复序列十字结构四川医科大学医学生物学与遗传学教研室多基因家族（multigenefamily）是指由一个祖先基因经过重复和变异形成的一组来源相同、结构相似、功能相关的基因。（三）多基因家族四川医科大学医学生物学与遗传学教研室在基因组中的分布分类：2、一个多基因家族中的不同成员成簇分布于几条不同的染色体上，这些成员的序列虽然有些不同，但它们编码一组关系密切的蛋白质。例如珠蛋白基因家族。

1、基因簇（genecluster）：也称串联重复基因，是指由一个基因产生的多次拷贝，具有几乎相同的序列，成簇地排列于同一条染色体的特定区域。如组蛋白基因家族就成簇地集中在7q32-q36。（三）多基因家族四川医科大学医学生物学与遗传学教研室四川医科大学医学生物学与遗传学教研室（四）假基因假基因(pseudogene)也称拟基因，是指在多基因家族中，某些成员与有功能的基因在核苷酸顺序组成上非常相似，在进化过程中丧失了产生活性产物的能力。常用ψ表示。四川医科大学医学生物学与遗传学教研室四川医科大学医学生物学与遗传学教研室第三节基因的结构和功能四川医科大学医学生物学与遗传学教研室断裂基因（splitgene）：真核生物基因包含了编码序列和非编码序列，而且编码序列被非编码序列隔开，形成镶嵌排列的断裂形式，这种基因被称为“断裂基因”或“割裂基因”。

四川医科大学医学生物学与遗传学教研室ExonIntronGT-AGlaw真核基因的分子结构特征四川医科大学医学生物学与遗传学教研室FlankingSequenceTATAboxExonIntronTATAAHognessboxATAT真核基因的分子结构特征四川医科大学医学生物学与遗传学教研室CAATboxTATAboxExonIntronCAATboxGGCAATCTCT真核基因的分子结构特征四川医科大学医学生物学与遗传学教研室GCboxGGCGGGCAATboxGCboxTATAboxExonIntron真核基因的分子结构特征四川医科大学医学生物学与遗传学教研室CAATboxGCboxEnhancerTATAboxExonIntronCoresequenceGGTGTGGGAAATTT真核基因的分子结构特征四川医科大学医学生物学与遗传学教研室RegulatorSequenceCAATboxGCboxAATAAAEnhancerTATAboxExonIntron真核基因的分子结构特征四川医科大学医学生物学与遗传学教研室第四节基因突变四川医科大学医学生物学与遗传学教研室基因突变（genemutation）：基因在结构上发生碱基对组成或排列顺序的改变。点突变（pointmutation）：基因(或DNA链)中一个或一对碱基改变时。突变基因（mutantgene）：基因突变后在原有基因座上出现的新基因。基因突变的概念四川医科大学医学生物学与遗传学教研室一、基因突变的特性（1）稀有性（2）重演性（3）可逆性（4）多向性（5）有害性和有利性（6）突变的时期四川医科大学医学生物学与遗传学教研室（1）自发突变二、基因突变的诱因物理因素化学因素生物因素（2）诱发突变四川医科大学医学生物学与遗传学教研室碱基替换：指一个碱基对被另一个不同的碱基对所替换，为DNA分子中单个碱基的改变，即点突变。转换(transition)：同类碱基之间的替换，即嘌呤取代嘌呤、嘧啶取代嘧啶。颠换(tranversion)：不同类碱基之间的替换，即嘌呤取代嘧啶、嘧啶取代嘌呤。三、基因突变的类型和遗传效应（一）碱基替换四川医科大学医学生物学与遗传学教研室三、基因突变的类型和遗传效应（一）碱基替换四川医科大学医学生物学与遗传学教研室同义突变(samesensemutation)碱基替换发生在编码区可出现的效应：

例：DNA——GCG→GCAmRNA——CGC→CGU

（精氨酸）（精氨酸）三、基因突变的类型和遗传效应（一）碱基替换四川医科大学医学生物学与遗传学教研室同义突变(samesensemutation)错义突变(missensemutation)例：正常血红蛋白β链的第6位氨基酸

GAA或GAG→GUA或GUG

谷氨酸缬氨酸

HbA

HbS

（导致镰形细胞性贫血）

碱基替换发生在编码区可出现的效应：

三、基因突变的类型和遗传效应（一）碱基替换四川医科大学医学生物学与遗传学教研室同义突变(samesensemutation)错义突变(missensemutation)碱基替换发生在编码区可出现的效应：

无义突变(nonsensemutation)例：DNA——ATG→ATTmRNA——UAC→UAA

（酪氨酸）（终止信号）三、基因突变的类型和遗传效应（一）碱基替换四川医科大学医学生物学与遗传学教研室同义突变(samesensemutation)错义突变(missensemutation)碱基替换发生在编码区可出现的效应：

无义突变(nonsensemutation)终止密码突变(terminationcodonmutation)三、基因突变的类型和遗传效应（一）碱基替换四川医科大学医学生物学与遗传学教研室碱基替换发生在编码区可出现的效应：

碱基替换发生在非编码区可出现的效应:1、突变改变内含子外显子接头序列，会影响初级RNA剪接；2、突变改变侧翼序列的保守序列，会影响RNA转录；3、突变改变非翻译区的保守序列，会影响肽链合成。三、基因突变的类型和遗传效应（一）碱基替换四川医科大学医学生物学与遗传学教研室（二）移码突变（frameshiftmutation）

移码突变：指DNA分子中插入或缺失一个或几个碱基对，从而使该碱基对下游的DNA读码顺序发生改变所造成的突变。

三、基因突变的类型和遗传效应（一）碱基替换四川医科大学医学生物学与遗传学教研室移码突变酪丝脯苏谷色谷UAC

AGU

CCU

ACA

GAAUGGGAGUAC

AAG

UCCUAC

AGA

AUGGGA

G酪精丝酪