第二章 人类基因组的结构与功能

第二章

人类基因组的结构与功能

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本章重点讲解

1人类基因组的组成2人类基因的组成3人类多基因家族和重复DNA人类基因组:是指单倍体细胞所代表的遗传信息.从细胞遗传学水平来说:是指人体细胞的24条不同的染色体.从分子学水平来说:是指组成这些染色体的24个DNA分子.2第一节人类基因组的组成人类基因组核基因组28.5亿个碱基2~2.5万个基因线粒体基因组16.6kb37个基因2rRNA22tRNA13个多肽编码基因基因外序列~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3人类基因组常染色质序列

★2001年人基因组序列草图的缺点

（1）丢失~10%的常染色质基因组（2）约有150,000个间隙（3）许多节段的次序和方向未定

★现在的序列图

（1）基因组序列：2,851,330,913核苷酸（2.85Gb）（2）含有编码蛋白质基因：20,000~25,000个（3）覆盖基因组~99%（4）还有341个间隙，仍有1%序列未定是现今最精确和几乎完整的人基因组序列4人类基因组的组成(按功能划分）5线粒体基因组环型封闭的双链DNA分子含有37个基因（2个rRNA基因、22tRNA基因和13个多肽基因）基因密度大，无内含子67mtDNA的遗传学特征:mtDNA是半自主性，能独立复制、转录和翻译；Mi基因组的遗传密码与普通密码不同；mtDNA

为母系遗传；mtDNA突变率高；mtDNA

具有阈值效应的特性；mtDNA的进化率极高。8核基因组分布于24条不同类型的DNA双链，其碱基成分与基因密度均有区域的差异。含有细胞98%以上的DNA。含有2.85×106kb，编码蛋白质序列占基因组1.1%~1.4%，基因数目约2~2.5万。DNA重复序列占基因组50%以上。9B组A组D组E组F组C组G组染色体是基因的载体，基因分布于２２条常染色体和２条性染色体上。染色体的大小不同其上分布的基因数不同。根据染色体的长度和着丝粒的位置分为A～G共7组10染色体命名系统——Denver体制（1960）染色体的大小和带型不同11基因在染色体不同区域分布的密度不同平均每条染色体约含有130MbDNA，变异在50～250Mb之间。平均一条带约有6MbDNA（550条带中期染色体）。基因在染色体不同区域分布和密度不同，在着丝粒区、Y染色体的大部分则无基因，异染色质区主要由重复的非编码DNA构成。G-显带深染带GC含量较浅染带低。12常规G显带核型13常规G显带分析14第二节人类基因的组成一、人基因的功能具有多样性，它们簇集或分散于不同的染色体区域-----分布1大多数基因都编码特异的多肽（蛋白）执行不同的功能。2许多基因为单拷贝簇集于特殊染色体位置或分散于基因组某些基因为基因家族3编码RNA基因家族有许多成员：rRNA基因tRNA基因snRNA基因其它RNA基因15有些基因构成基因家族，簇集于特殊染色体位置或分散于基因组。如:

α珠蛋白基因簇由5个相关基因组成，集群排列在16号染色体短臂上。β珠蛋白基因簇由6个相关基因组成，集群排列在11号染色体短臂上。16

珠蛋白基因簇（16p13）

珠蛋白基因簇（11p15）17某些多基因家族中的不同成员分布于不同染色体上。如，组蛋白基因家族分散于不同染色体H3H3H4H3H4H2AH2AH2AH3H1H2AH2B18编码RNA基因家族成员：

rRNA基因

tRNA基因

snRNA基因

其它RNA基因19编码RNA基因家族2021二.人类基因在大小和内部组成上的不同1大小多样

几个kb~几个Mb

平均长约27kb，最大的为dystrophin基因2.5Mb。基因大小与产物大小直接相关，但也有某些异常

2内部组成的多样性

大多数基因有外显子和内含子，少数无内含子有内含子的基因中，内含子大小不同，一般大基因有大内含子，因此，外显子含量百分比小，但也有大基因小内含子每个人类基因平均有9个外显子，外显子的平均大小约122bp

22人类基因大小多样23三.基因组中有少量重叠基因和基因内基因1高度重叠基因6p21.3在4Mb的HLA复合体有高度重叠基因24NF1基因的第26内含子中有3个小基因2在大内含子中有完整的小基因25第三节人类多基因家族和重复DNA一.重复DNA和多基因家族的分类和鉴定方法依结合动力学，人类DNA分为三大类：单拷贝DNA中等重复DNA高度重复DNADNA重复序列的鉴定方法：DNA测序DNA杂交检测PCR检测26二.人类多基因家族1.序列的相关性和特殊保守序列的相似性（1）典型基因家族

高度的序列同源性和进化与功能上的相关性（2）编码产物的基因家族

序列全长的同源性虽低，但有大而保守的功能域（基序）27（3）编码产物的基因家族具有很短的保守的氨基酸基序如：DEADbox基因家族（天冬-谷-丙-天冬氨）如：WD重复基因家族（色-天冬氨）28（4）基因超家族基因超家族的编码产物在功能上呈一般相关，在DNA大节段上，其同源性序列很少，但有重要的保守的氨基酸基序（Ig样）的共同结构特征。如：免疫球蛋白超家族29人类基因家族分布与结构特点（1）基因簇家族---紧密簇集在一起

珠蛋白基因簇（16p13）

珠蛋白基因簇（11p15）30（2）分散基因家族成