基因与基因组课件

基因与基因组第一节基因的概念与结构一、基因的概念

（一）基因概念的发展2（二）基因的概念

侧翼序列：含有调控序列是编码RNA或一条多肽链的DNA片段，包括：编码序列：外显子(exon)插入序列：内含子(intron)31.原核生物的结构基因是

连续的（一）结构基因

基因中编码RNA或蛋白质的DNA序列。二、基因的结构4

真核生物结构基因DNAmRNA前体编码序列不连续，称为断裂基因（interruptedgene）RNA剪接2.由外显子（编码序列)和内含子（非编码序列)两部分组成，

intron

exon

成熟mRNA5

5′

3′exon3exon1exon2GTAGGTAG真核基因中RNA剪接的识别信号内含子的5′端以GT开始，

3′端以AG结束。GT-AG法则intron2intron13.6

5′

3′exon3exon2exon1

intron1intron2(二)转录调控序列

前导序列尾部序列编码区侧翼序列侧翼序列结构基因编码区两侧的一段不被翻译的DNA片段(侧翼序列)，参与转录调控。7tayz

opstructural

gene1.原核生物基因的调控序列

promoter启动子promoterterminator终止子terminatoroperator操纵元件operator82.真核生物基因的调控序列反式作用因子

trans-actingfactor

能识别和结合特定的顺式作用元件,并影响基因转录的一类蛋白质或RNA顺式作用元件

cis-actingelement

能影响基因表达，但不编码RNA和蛋白质的DNA序列TATAAAATATTT

5′3′3′

5′顺式作用元件9

TATA盒（TATABox）:

位于-25～-30bp，TATAAAA/TATATAT

与TFII结合，启动基因转录。(1)．启动子和上游启动子元件-25+1-30（II类）10-30-25+1-80-70

CAAT盒（CAATBox）位于-70～-80bp，GGC/TCAATCT,

与CTF结合，决定启动子转录效率。11

GC盒（GCBox）位于-35bp，GGCGG，与转录因子SP1结合，促进转录的过程。－35-35+1

12(2).增强子（enhancer）CAATbox与转录因子特异性结合，增强转录活性，在基因任意位置都有效、无方向性。TATAbox

enhancer

promoter

5′3′

exonintron135′--------AATAAA----------GT-------3′

DNA

mRNA

前体5′--------AAUAAA----------GU-------3′5′--------AAUAAA------AAAAAAAA3′多聚腺苷酸化mRNA(3).Poly(A)加尾信号Poly(A)聚合酶5′--------AAUAAA----------GU-------3′特异因子

含有II类启动子的基因，基因末端保守的AATAAA顺序及下游GT或T富含区,被多聚腺苷酸化特异因子识别，在mRNA3′端加约200个A。14

CAATboxTATAbox

Enhancer

promoter

调控序列调控序列真核生物基因的结构exonexon非翻译区：untranslatedregions，UTR

UTRUTRPoly(A)加尾信号5′

+1Stop

3′结构基因intronintronexonTGA

ATG开放阅读框：openreadingframe，ORFresponseelement15三、中心法则

centraldogmaReplicationReplicationReverse

TranscriptionTranscriptionTranslationDNARNAProtein

16(一)原核生物的mRNA是多顺反子mRNAPromoterGene1Gene2Gene3TerminatorDNATranscriptionmRNA3′1235′TranslationProteins123

多顺反子mRNA(polycistronicmRNA):

原核生物的一个mRNA分子带有几个

结构基因的遗传信息，利用共同的启动

子及终止信号，组成操纵子的基因表达

调控单元。17TranslationTranscriptionmRNADNAProteinPromoterGene3′5′(二)单顺反子mRNA(monocistronicmRNA):真核生物的一个编码基因转录生成一个mRNA。18基因组：一个细胞或病毒的全部

遗传信息；

第二节基因组

一套完整的单倍体的遗传物质的总合；

含有一种生物的一整套遗

传信息的遗传物质；

……19C值（C-value）：单倍体基因组中的全部DNA量(bp)

106107108109

10101011显花植物骨鱼类哺乳类甲壳类爬行类鸟类藻类真菌革兰氏阳性菌革兰氏阴性菌枝原体霉菌蠕虫类软体动物棘皮类昆虫类软骨鱼类两栖类20多种

如果肺炎的诊断成立，评价病情的严重程度、肺部炎症的播散和全身炎症反应程度。除此之外患者如有下列危险因素会增加肺炎的严重程度和死亡危险：（一）病史年龄>65岁；存在基础疾病或相关因素，如慢性阻塞性肺疾病（COPD）、糖尿病、慢性心、肾功能不全、慢性肝病、一年内住过院、疑有误吸、神志异常、脾切除术后状态、长期嗜酒或营养不良。（二）体佂呼吸频率>30次/分；脉搏≥120次/分；血压<90/60mmHg;体温≥40℃或≤35℃；意识障碍；存在肺外感染病灶如脑膜炎，甚至败血症（感染中毒症）。（三）实验室和影像学异常血白细胞计数>20X109/L；呼吸空气时动脉血氧分压（PaCO2）>50mmHg;血肌酐>106umol/L或血尿素氮>7.1mmol/L；血红蛋白<90g/L或血红细胞比容<0.30；血浆白蛋白25g/L；感染中毒症或弥散性血管内凝血的证据，如血培养阳性、代谢性酸中毒、凝血酶原时间和部分激活的凝血活酶时间延长、血小板减少；X线胸片病变累及一个肺叶以上、出现空洞、病灶迅速扩散或出现胸腔积液。重症肺炎目前还没有普遍认同的标准，如果肺炎患者需要呼吸支持(急性呼吸衰竭、气体交换恶化伴高碳酸血症或持续低氧血症)、循环支持(血流动力学障碍、外周低灌注)和需要加强监护和治疗(肺炎引起的感染中毒症或基础疾病所致的其他器官功能障碍)可认为重症肺炎。目前许多国家制定了重症肺炎的诊断标准，虽然有所不同，但均注重肺部病变的范围、器官灌注和氧合状态。我国制定的重症肺炎标精品PPT课件浏览免费下载后可以编辑修改。/jnejclxh/see161///打造最权威的专业课件医学精品课件本文档免费浏览阅读，下载后可以编辑修改。21一、病毒基因组

DNA病毒

RNA病毒

（一）基本结构多数为双链(ds)、环状或线性多数为单链(ss)、线性22（二）RNA病毒基因组类型特点代表种类231.单股正链RNA病毒SARS冠状病毒SARScoronavirus

包膜蛋白膜蛋白核衣壳蛋白刺突蛋白

病毒RNA聚合酶24单股正链RNA、不分节段，

5′端有甲基化帽，

3′端有poly(A)结构。脊髓灰质炎病毒、鼻病毒、多数RNA噬菌体、冠状病毒25.

禽流感病毒(H5N1)

avianinfluenzaAvirus2.单股负链RNA病毒8节段-ssRNA血凝素（HA）神经氨酸酶（N)26单股负链RNA、8节段，均编码蛋白质，

5′端由相同的13个核苷酸组成，

3′端有12个保守的核苷酸序列。流感病毒、滤泡性口腔炎病毒、

狂犬病毒27呼肠孤病毒reovirus3.双链RNA病毒11节段dsRNA内衣壳蛋白外衣壳蛋白28正负双链RNA，10－12节段、每段编码一个蛋白质呼肠孤病毒、轮状病毒、

噬菌体Φ6294.逆转录病毒(retrovirus)核心蛋白逆转录酶膜蛋白poly(A)Cap人类免疫缺陷病毒（HIV）30单股正链RNA，有三个基本的结构

基因：gag、pol（逆转录酶）、env，

白血病病毒、肉瘤病毒、

人类免疫缺陷病毒

5′端有甲基化帽，3′端有poly(A)，

另有多个基因表达调控位点。31（三）DNA病毒基因组类型特点代表种类321.线性双链DNA病毒早期蛋白（E）

晚期蛋白（L）

腺病毒adenovirusE1AE1BE3E4E2BE2A0102030405060708090100%L2L3L4L5L1ITRITR

ITR:反向末端重复序列33反向末端重复序列（invertedterminalrepeat，ITR）AT丰富区保守序列：ATAATATACCGC丰富区保守序列：GGGCGG,TGACGT在病毒复制过程有重要作用基因组：线性双链DNA，编码两大类蛋白早期蛋白（E）、晚期蛋白（L）34乳头瘤病毒papillomavirus

URR2.双链环状DNA病毒衣壳蛋白DNA复制膜信号蛋白组装与释放中断细胞生长周期上游调节区转录与复制35基因组：双链环状DNA，可分为早期区（E）、晚期区（L）、上游调节区（upstreamregulatory

region,URR）调节转录与复制363.单链环状DNA病毒5387nt噬菌体phiX174基因重叠5387nt

编码2500AA1977，Sanger37乙型肝炎病毒（HBV）4.开环部分双链DNA病毒聚合酶HBsAgHBcAg38乙型肝炎病毒（HBV）逆转录酶HBsAgHBcAgHBeAg开环部分双链DNA病毒39二、原核生物基因组细菌染色体DNA质粒DNA以大肠杆菌（Escherichiacoli）为例40类核（nucleoid）：细菌染色体在

细胞内形成的一个致密区域大肠杆菌细胞结构nucleoid质粒plasmid41大肠杆菌染色体结构

蛋白质核心超螺旋DNA环42（一）由一条环状双链DNA分子组成，通常只有一个DNA复制起点。C-Value:4.6×106bp大肠杆菌染色体DNA大肠杆菌4000K3000K2000K1000K0OriCTerC43(二)结构基因大多组成操纵子乳糖操纵子

lacoperontayz

opstructural

genepromoterterminatoroperatorß-galactosidase半乳糖苷酶zß-galactosidepermease透酶y

ß-galactosidetransacetylase

半乳糖苷乙酰转移酶a

44多个功能相关的结构基因成簇串联排列，与上游共同的调控区和下游转录终止信号组成的基因表达单位。操纵子operon:45（三）其它结构特点

C

值：4,639,221bp基因数：4288基因大小：950bp/gene基因间隔：118bp/２gene1.基因密度非常高，编码区在

基因组中所占比例大；2.结构基因没有内含子，多为

单拷贝，rRNA基因为多拷贝；3.重复序列很少，重复片段为

转座子；

50kb464.有编码同工酶的同基因（isogene）分支酸别构酶

ilvBNacetolactatesynthaseIilvIHacetolactatesynthaseIII乙酰乳酸合酶

entCisochorismatesynthaseentBisochorismatase475.不同的原核生物基因组的GC含量

（GCcontent）变化很大(25%-75%)EscherichiacoliMicrococcusluteus藤黄微球菌BacillussubtilisSerratiamarcescens枯草杆菌粘质沙雷菌大肠杆菌%GC51

51

52

55

58

52

37

66

61

43

45

33

39

25

75

73

69Shigellaflexnerl志贺氏杆菌（痢疾）Salmonellatyphimurium鼠伤寒沙门菌Klebsiellapneumoniae肺炎克雷伯士氏杆菌Mycopiasmacapricolum支原体48（四）非编码区主要是调控序列：复制起始区（OriC）复制终止区（TerC）转录起动区转录终止区49复制起始区（OriC）50大肠杆菌强启动子TTGACTATAAT

转录起始51GA

CCGCCGCU

GGCGGCAUUUU-OH3’5’UUC

G

G5’…GCCGCCAGUUCGGCUGGCGGCAUUUU…3’RNA5’…GCCGCCAGTTCGGCTGGCGGCATTTT…3’DNA终止子：强终止子：有反向重复顺序，可形成茎环结构，其后面为poly(T)结构，转录终止无需ρ因子。GC丰富区、AT丰富区52（五）具有转座现象

BarbaraMcClintock

1902-1992转座，或称移位（transposition）：转座因子在基因组不同位置间的移动。53

1.转座因子的类别

Is3

转座酶(1)插入序列（insertionsequence,Is）

小于2000bp，只有转座相关基因2kb54Tn3转座酶Tn10

转座酶(2)转座子（transposon，Tn）

2-20kb，常带有抗性基因等其它基因氨苄青霉素抗性

四环素抗性2kb55(3)Mu噬菌体（Mu）转座酶头尾部蛋白转座酶结合位点转座酶

结合位点宿主DNA宿主DNA37kbAB56切离是转座因子从原来位置上切除并转移到基因组新的位置转座是转座因子复制出一个新拷贝转移到基因组新的位置2.转座因子的遗传效应供体DNA转座子受体DNA复制和转座新的DNA切除和连接57

transposonHostDNA

TargetsiteTACATGCACAGATGTACGTGTC

transposonTACATGCA

ATG

CAGTACGTGTC

转座的结果使靶点序列倍增

transposonDirectRepeatsTACATGCA

ATGTACGTATGCACAG

TACGTGTC

促使染色体畸变

58共合体重组解离复制子1复制子2转座子可以使供体和受体复制子融合，形成共合体，解离后释放出两个复制子，每一个都带有一个转座子。可形成共合体转座子融合59转座子

F

E

A

B

C

D复制插入转座子新拷贝

F

E

A

B

C

D引起插入突变

基因F被隔断而失去功能

60携带标志基因使受体增添新基因Tn3转座酶Tn10

转座酶氨苄青霉素抗性

四环素抗性61（六）质粒（plasmid）

质粒是存在于细菌染色体外的，具有自主复制能力的环状双链DNA分子；大小为2-3kb。62质粒的特性在宿主细胞内可自主复制；所携带的遗传信息能赋予宿主特

定的遗传性状；细胞分裂时恒定地传给子代；质粒可以转移。63三真核生物基因组染色体DNA线粒体DNA64人类基因组染色体（一）染色体DNA的组成核小体651，抗感染治疗是肺炎治疗的最主要环节。细菌性肺炎的治疗包括经验性治疗和针对病原体治疗。前者主要根据本地区、本单位的肺炎病原体流行病学资料，选择可能覆盖病原体的抗菌药物；后者则根据呼吸道或肺组织标本的培养和药物敏感试验结果，选择体外试验敏感的抗菌药物。此外，还应该根据患者的年龄、有无基础疾病、是否有误吸、住普通病房或是重症监护病房、住院时间长短和肺炎的严重程度等，选择抗菌药物和给药途径。

2，青壮年和无基础疾病的社区获得性肺炎患者，常用青霉素类、第一代头孢菌素等，由于我国肺炎链球菌对大环内酯类抗菌药物耐药率高，故对该菌所致的肺炎不单独使用大环内酯类抗菌药物治疗，对耐药肺炎链球菌可使用对呼吸系感染有特效的氟喹诺酮类（莫西沙星、吉米沙星和左氧氟沙星）。

3，老年人、有基础疾病或需要住院的社区获得性肺炎，常用氟哇诺酮类、第二、三代头抱菌素、β-内酰胺类/β-内酰胺酶抑制剂，或厄他培南，可联合大环内醋类。

4，医院获得性肺炎常用第二、三代头孢菌素、β-内酰胺类β-内酰胺酶抑制剂、氟喹诺酮类或碳青霉烯类。

5，重症肺炎的治疗首先应选择广谱的强力抗菌药物，并应足量、联合用药。因为初始经验性治疗不足或不合理，或而后根据病原学结果调整抗菌药物，其病死率均明显高于初始治疗正确者。重症社区获得性肺炎常用β-内酰胺类联合大环内醋类或氟喹诺酮类；青霉素过敏者用氟喹诺酮类和氨曲南。医院获得性肺炎可用氟喹诺酮类或氨基糖昔类联合抗假单胞菌的β-内酰胺类、广谱青霉素/β-内酰胺酶抑制剂、碳青霉烯类的任何一种，必要时可联合万古霉素、替考拉宁或利奈唑胺。

6，肺炎的抗菌药物治疗应尽早进行，一旦怀疑为肺炎即马上给予首剂抗菌药物。病情稳定后可从静脉途径转为口服治疗。肺炎抗菌药物疗程至少5天，大多数患者需要7-10天或更长疗程，如体温正常48-72小时，无肺炎任何一项临床不稳定征象可停用抗菌药物。肺炎临床稳定标准为：①T≤37.8℃；②心率≤100次/分；③呼吸频率≤24次/分；④血压：收缩压≥90mmHg；⑤呼吸室内空气条件下动脉血氧饱和度≥9O%或PaO2≥60mmHg；⑥能够口服进食；⑦精神状态正常。

7，抗菌药物治疗后48-72小时应对病情进行评价，治疗有效表现体温下降、症状改善、临床状态稳定、白细胞逐渐降低或恢复正常，而X线胸片病灶吸收较迟。如72小时后症状无改善，其原因可能有：①药物未能覆盖致病菌，或细菌耐药，②特殊病原体感染如结核分枝杆菌、真菌、病毒等。③出现并发症或存在影响疗效的宿主因素（如免疫抑制）。④非感染性疾病误诊为肺炎。⑤药物热。需仔细分析，作必要的检查，进行相应处理。处理肺炎方法：卧床休息，大量饮水。必须看医生，可能要住院。亦可能在诊所打针食药，一定要依时服药，并且要完成抗生素疗程。医生会检查患者，确定诊断。接受胸部X射造影检查，以确定诊断及看看有没有潜在原因。完成疗程后，再次接受X射线检查胸部，看看是否已完全痊愈。精品PPT课件浏览免费下载后可以编辑修改。/jnejclxh/see161///打造最权威的专业课件医学精品课件本文档免费浏览阅读，下载后可以编辑修改。661.单一序列DNA

（uniquesequenceDNA

）单一序列在人类基因组中大于50％。结构基因主要存在于单一序列中。单拷贝DNA(singlecopyDNA)672.高度重复序列DNA（highlyrepetitiveDNA）卫星DNA（satelliteDNA）反向重复序列（invertedrepeats)重复次数>106次68

（1）卫星DNA

存在于非编码区的串联重复序列，

在基因组中约占5％。主带光密度卫星DNA69a.大卫星（macro-satellite）DNA：重复单位5-10bp，其在人群中多态性不显著。光密度260nm果蝇基因组70b.小卫星（minisatellite）

DNA：重复单位9-24bp，呈高度多态性。可变数目串联重复序列（variable

numberoftandemrepeat,VNTR）端粒DNA：（TTAGGG）n，2-20kb，

染色体复制，末端保护。核心序列GGGCAGGAXG；71c.微卫星DNA

(macro-satelliteDNA)短串联重复(shorttandemrepeat,STR)重复单位2-6bp，常见为(AC)n和(TG)n，重复次数10-60次，总长度小于150bp，高度多态性，可作遗传标记。72（2）.反向重复序列5`AAACCACCGCTGGTAGCGGTGGTTT3`

3`TTTGGTGGCGACCATCGCCACCAAA5`5`AAACCACCGCTAGCGGTGGTTT3`3`TTTGGTGGCGATCGCCACCAAA5`回文结构两个顺序列相同的拷贝在DNA链上呈反向排列。在基因组中约占5％，常见于基因调控区。733.中度重复序列:tRNA、rRNA组蛋白、免疫球蛋白可能与基因调控相关序列重复次数10-105，约占基因组的35％74Alu家族：有AluⅠ酶切位点（AG/CT）而得名。重复单位约300bp，

由两个130bp重复序列及31bp间隔序

列组成；重复30-50万次，散在分布；

灵长类特有。75等位型1等位型2（二）基因组序列多态性两个同源DNA序列中同一碱基位置含有不同的核苷酸。1.单核苷酸多态性（single

nucleotidepolymorphism,SNP）762.限制性片段长度多态性

（restrictionfragmentlength

polymo