医学遗传学人类基因

医学遗传学人类基因第1页，课件共41页，创作于2023年2月Page15第一节基因的概念基因(gene)是具有特定遗传效应的DNA片段。基因决定细胞内RNA和蛋白质或酶的合成，从而决定生物的遗传性状基因的修饰如DNA甲基化(DNAmethylation)和组蛋白乙酰化也可能导致基因的活性发生改变，使基因决定的表型出现变化，且可传递少数世代。通过有丝分裂(mitosis)或减数分裂(meiosis)来传递非DNA序列信息的现象表观遗传(epigeneticinheritance)第2页，课件共41页，创作于2023年2月Page16第二节基因的化学本质基因化学本质是DNA，仅含RNA的病毒，RNA是遗传物质第3页，课件共41页，创作于2023年2月Page17第三节人类基因组的结构

第4页，课件共41页，创作于2023年2月1Mb(兆碱基对)＝1000kb(千碱基对)＝1000,000bp(碱基对)核基因组＝3000Mb＝3.0×106kp＝3.0×109bp核基因组是指人类体细胞中24条DNA的全部遗传信息线粒体基因组＝16569bp≈16.6kb人类基因组（genome）是人体所有遗传信息的总和，包括核基因组（nucleargenome）和线粒体基因组（mitochondrialgenome）第5页，课件共41页，创作于2023年2月3.0×109bp16569bp37个基因2.1万个结构基因13种与细胞氧化磷酸化相关多肽链第6页，课件共41页，创作于2023年2月第7页，课件共41页，创作于2023年2月一、基因的分类(重点)1.单一基因（solitarygene）2.基因家族（genefamily）⑴基因簇（genecluster）⑵超基因家族（genesuperfamily）3.假基因（pseudogene）4.串联重复基因（tandemrepetitivesequence）第8页，课件共41页，创作于2023年2月2.基因家族（genefamily）：基因组中功能相似的基因成簇地排在一起。这些基因可同时发挥作用也可在不同发育阶段表达，基因家族的类型有两种：1.单一基因（solitarygene）：在单倍体基因组中只有一份。⑴基因簇(genecluster)：基因家族成员成簇地排列在同一条染色体上，同时或差次表达的蛋白质在功能上相关。⑵超基因家族(genesuperfamily)：基因家族的不同成员成簇地分布在不同对的染色体上，编码的蛋白质在功能上相同或紧密相关。第9页，课件共41页，创作于2023年2月例：人类类α珠蛋白基因簇位于16p13，含1个ζ基因、2个α基因和2个假基因(ψζ和ψα)ζ—zeta

Ψ—psai第10页，课件共41页，创作于2023年2月例：人类类β珠蛋白基因簇位于11p15，含5个功能基因（ε、Gγ、Aγ、δ、β）1个假基因（ψβ）ε—epsilon

δ—deltaζ—zeta

Ψ—psai第11页，课件共41页，创作于2023年2月β基因簇(11p15)α基因簇(16p13)例：人类珠蛋白超基因家族的成员分布在16号和11号染色体上，共同构成珠蛋白超基因家族ζ—zeta

Ψ—psai

ε—epsilon

δ—delta第12页，课件共41页，创作于2023年2月3.假基因（pseudogene）：基因序列与具有编码功能的基因序列类似但不能表达基因产物的基因。例Ψα是类α珠蛋白基因簇中的假基因，其编码顺序与α基因相似ζ—zeta

Ψ—psai

ε—epsilon

δ—delta第13页，课件共41页，创作于2023年2月4.串联重复基因（tandemrepetitivesequence）：45SrRNA、5SrRNA以及各种tRNA基因呈串联重复排列，编码同一种或近乎同一种的RNA或蛋白质，他们的每个拷贝完全或几乎相同，但基因间间隔DNA（linkerDNA）相差很大第14页，课件共41页，创作于2023年2月每个单倍体基因组有200个rRNA基因，串联排列在5条染色体的核仁组织者上。rRNA基因（rDNA）是染色体上伸出的DNA袢环rRNA基因串联排列在核仁组织者上高速转录产生rRNA组织核仁DNA环袢rRNA基因第15页，课件共41页，创作于2023年2月㈠单拷贝序列(uniquesequence)：在基因组中仅单一拷贝或少数拷贝，长度在800～1000bp。编码蛋白质和酶的结构基因只是单拷贝中的很小部分。单拷贝或低拷贝DNA序列占人基因组的45％二、基因组的组成非基因序列也有单拷贝序列第16页，课件共41页，创作于2023年2月㈡重复多拷贝序列（repetitivesequence）指在基因组中重复出现的DNA序列，分散穿插于整个基因组占人类基因组的55％。1.串联重复：约占基因组的10％，主要有卫星DNA、小卫星DNA

和微卫星DNA。2.散在重复：约占基因组的45％，有短散在重复元件(SINE)和长散在重复元件(LINE)。第17页，课件共41页，创作于2023年2月占人类基因组10％％重复单位重复次数拷贝数重复长度备注串联重复序列卫星DNAsatelliteDNA5bp10bp20bp200bp串联重复很多次几百kb着丝粒染色体异染色质区端粒-TTAGGG-重复250～1500次小卫星DNAminisateliiteDNA可变数目串联重复variablenumberoftandemrepeat，VNTR15～100bp富含GC20～50次0.1～20kb短DNA微卫星DNAmicro-satelliteDNA短串联重复序列shorttandemrepeat，STR1～6bp（CA）n（TG）n（CCG）n（CGG）n多态性多态性小于100bp多态遗传标志(polymorphism)第18页，课件共41页，创作于2023年2月占人类基因组45％重复长度重复次数（拷贝数）散在重复序列短散在重复元件（SINE）Shortinterspersednuclearelement100～500bp106

以上长散在重复元件（LINE）longinterspersednuclearelement6000～7000bp

102～104第19页，课件共41页，创作于2023年2月如D5S8185’

GGGTGATTTTCCTTTTGGTAGAT

AGAT

AGAT

AGAT

AGAT

AGAT

AGAT

TGTGGCTATGATTGGAATCA3’（重复7次）5’

GGGTGATTTTCCTTTTGGTAGAT

AGAT

AGAT

AGAT

AGAT

AGAT

AGAT

AGAT

AGAT

AGAT

AGAT

AGAT

AGAT

AGAT

TGTGGCTATGATTGGAATCA3’（重复14次）具有广泛的多态性，适合于记录短期的进化事件微卫星DNA即短串联重复序列（STR，Shorttandemrepeats）微卫星DNA与亲子鉴定（parentagetest）第20页，课件共41页，创作于2023年2月亲子鉴定的样本1、血液2、精液3、口腔黏膜細胞4、毛发（毛囊）

5、怀孕期

胎盘组织（CVS）：怀孕10～13周內

抽羊水：怀孕14～24周內6、脐带血液

孩子出世时收集脐带血液样本第21页，课件共41页，创作于2023年2月实验室亲子鉴定使用的STR基因座有TH01VWFA31TPOXCSFIPOFIBRADS1358D7S820D8S1179D5S818短串联重复序列（STR，Shorttandemrepeats）第22页，课件共41页，创作于2023年2月STRLocousChromosomeLocationSTRLocousChromosomeLocation1.vWA12p12-pter9.D3S13583p2.TH0111p15.510.D18S5118q21.33.CSF1PO5p33.3-3411.D8S117984.D7S8207p11.21-2212.FGA4q285.TPOX2p23-2per13.D21S1121q11.2-q216.D13S31713q22-3114.FES/FPS15q25-qter7.D16S53916p24-qter15.F13A016p21-p258.D5S8185q21-31第23页，课件共41页，创作于2023年2月项目父亲孩子母亲PI值(亲权指数)亲子关系ABO血型AAA不能排除D16S53911，1112，1112，1210不能排除D7S82011，1011，1112，111.3419不能排除D13S31712，912，913，93.4130不能排除CSF1PO12，912，1213，121.3774不能排除TPOX11，811，1111，91.6308不能排除TH019，89，99，91.0582不能排除F13A016，3.23.2，3.26，3.21.6036不能排除FES/FPS11，1111，1111，112.0886不能排除vWFA31/A17，1617，1618，173.7879不能排除HPRTB13，1314，1314，132.7556不能排除F13B10，1010，1010，101.3793不能排除FABP10，910，1011，101.0647不能排除LPL12，1010，1012，100.5848不能排除CYAR0411，77，711，72.9412不能排除CD47，77，712，71.8519不能排除GPP3A096，66，66，61.6000不能排除D8S117911，1016，1016，123.7965不能排除第24页，课件共41页，创作于2023年2月亲子鉴定报告

--不能排除本鉴定系统总排除能力（CPE）為0.999998不能排除孩子与父亲的亲子关系亲子关系指数（CPI）为108141.85834596亲子关系概率（PP）为99.999075288685％

第25页，课件共41页，创作于2023年2月項目

父亲

孩子

母亲親子關係說明ABO血型BOB不能排除D16S53911，1013，913，13可以排除D7S82012，1110，911，10可以排除D13S31713，1212，1011，10不能排除CSF1PO10，1011，1011，11不能排除TPOX10，98，811，8可以排除TH0110，99，99，9不能排除F13A013.2，3.26，44，3.2可以排除FES/FPS12，1111，1111，10不能排除vWFA31/A19，1817，1616，16可以排除HPRTB14，1413，1213，13可以排除F13B9，910，1010，9可以排除CYAR0411，76.1，6.111，6.1可以排除CD47，712，

1212，7可以排除第26页，课件共41页，创作于2023年2月亲子鉴定报告

--可以排除本鉴定系统总排除能力(CPE)為0.999998根据D16S539,D7S820,TPOX,F13A01,vWFA31/A,HPRTB,F13B,CYAR04,CD4,GPP3A09,D8S1179等DNA位点之分析结果可以排除父亲与孩子的亲子关系。

第27页，课件共41页，创作于2023年2月Page20第四节基因的生物学特性第28页，课件共41页，创作于2023年2月一、DNA分子蕴藏的遗传信息一个DNA分子有n个碱基，就有4n种排列序列。在DNA分子长链上，四种碱基以三联体(triplet)形式组合成43

＝64种遗传密码（geneticcode），61种编码20种氨基酸，3种终止密码子。遗传信息以不同的碱基编码和排列次序贮藏在DNA序列中DNA3’CCATACAAACTAGGG

CAGCAGTTGGGGACA

ATC5’mRNA5’GGUAUGUUUGAUCCCGUCGUCAACCCCUGUUAG3’多肽链-甲硫氨酸-苯丙氨酸-天冬-脯-缬-缬-天酰-脯-半胱第29页，课件共41页，创作于2023年2月起始密码

↓GTAG剪切信号终止密码真核生物的结构基因是割裂基因(splitgene)，外显子(exon)编码序列被内含子(intron)非编码序列分割。第一个外显子的上游和最末一个外显子的下游是非编码区为侧翼序列(flankingsequence)二、基因表达（geneexpression）第30页，课件共41页，创作于2023年2月转录起始点转录终止点内含子内含子侧翼顺序侧翼顺序增强子启动子终止子与RNA聚合酶结合控制转录频率CAAT框TATA框与RNA聚合酶结合识别转录起点RNA裂解信号GC框

增强转录效率GC框

增强转录效率外显子GTAG外显子GTAG外显子AATAAA回文顺序编码区GT-AG法则：外显子和内含子接头区是高度保守序列(consensusseqence)5′端GT-AG3′端是基因表达时剪切内含子和拼接外显子的剪接识别信号侧翼序列(flankingsequence)：每个基因5′端和3′端的两侧是一段不转录的DNA序列，5′端启动子、增强子；3′端终止子等，调控基因表达5′3′5′3′第31页，课件共41页，创作于2023年2月转录起始点转录终止点内含子内含子侧翼顺序侧翼顺序增强子启动子终止子与RNA聚合酶结合控制转录频率CAAT框TATA框与RNA聚合酶结合识别转录起点RNA裂解信号GC框

增强转录效率GC框

增强转录效率外显子GTAG外显子GTAG外显子AATAAA回文顺序编码区启动子（promoter）：位于基因转录起始点上游100～200bp范围

能与转录因子结合，启动基因转录。增强子（enhancer）：位于转录起始点的上游或下游，能特异性

地与转录因子结合、增强基因转录活性的

一段DNA序列。终止子（terminator）：由AATAAA和回文序列组成，AATAAA是多聚

腺苷酸（polyA）附加信号。回文序列转

录后形成发夹结构，阻碍RNA聚合酶的移

动而终止转录。5′3′5′3′第32页，课件共41页，创作于2023年2月3′5′模板链，反编码链，反义链5′3′非模板链，编码链，有义链1、转录（transcription）在RNA聚合酶的催化下，以DNA的3′→5′单链(反编码链)为模板，按照碱基互补配对原则（A=U，C三G）进行转录第33页，课件共41页，创作于2023年2月转录起始点转录终止点内含子内含子侧翼顺序侧翼顺序增强子启动子终止子与RNA聚合酶结合控制转录频率CAAT框TATA框与RNA聚合酶结合识别转录起点RNA裂解信号GC框

增强转录效率GC框

增强转录效率外显子GTAG外显子GTAG外显子AATAAA回文顺序编码区5′3′5′3′内含子内含子RNA裂解信号外显子GUAG外显子GUAG外显子AAUAAA发夹结构3′5′转录的RNA称核内异质RNA（hnRNA)含外显子、内含子和部分侧翼顺序。hnRNA要经过剪接、戴帽和加尾等加工过程才能形成成熟的mRNAhnRNA第34页，课件共41页，创作于2023年2月⑴戴帽(capping):在hnRNA的5′端加一个7-甲基鸟苷酸(7-甲基鸟嘌呤核苷酸)，封闭RNA5′端保护转录本被核酸酶消化，利于mRNA从细胞核运到细胞质，有助于胞质中的核糖体识别mRNA内含子内含子RNA裂解信号外显子GUAG外显子GUAG外显子AAUAAA发夹结构3′5′hnRNAm7GpppN…第35页，课件共41页，创作于2023年2月⑵加尾(tailing)：在3′端AAUAAA下游15～30bp部位切除一段序列后，在polyA聚合酶催化下，加上200个左右多聚腺苷酸

pol