基因和基因组

关于基因和基因组1第一节基因

(gene)第2页,共104页，2024年2月25日，星期天一、基因的概念及分类（一）基因的概念基因的概念是不断发展和更新的……在遗传学发展的不同阶段，基因有着不同的定义和内涵，基因概念的每次更新和丰富均是遗传学和生物学的一次革命和飞跃。1865年，遗传学奠基人Mendel遗传因子，认为遗传因子是一个遗传单位，可以决定从亲代遗传给子代的性状；1909年，丹麦遗传学家Johanson用基因取代了Mendel的遗传因子，认为遗传因子就是基因；3第3页,共104页，2024年2月25日，星期天1910年，Morgan果蝇杂交实验果蝇眼睛颜色（白色）与性别（雄性）相互连锁---认识到基因在染色体上，是位于染色体上的实体物质；基因是一个遗传、交换和突变的单位；4特定的基因（控制白眼的基因w）和一条特定的染色体（X）联系起来，从而证明了基因在染色体上。第4页,共104页，2024年2月25日，星期天1941年，Beadle和Tatum提出“一个基因一个酶”学说，认为基因在染色体上并决定蛋白质；1944年Avery转化，1952年Hershey和Chase实验证明DNA是遗传信息的携带者，是遗传物质。1953年Watson和CrickDNA双螺旋结构模型全面揭示了DNA的化学性质，并解决了当时困扰生物学家的基因复制和遗传的难题。5第5页,共104页，2024年2月25日，星期天现代分子遗传学关于基因的概念

现代基因概念DNA分子中含有特定遗传信息的核苷酸序列，是合成有功能蛋白质或RNA所必需的全部DNA序列（除部分病毒RNA），即一个基因不仅包括编码蛋白质或RNA的核苷酸序列，还包括为保证转录所必需的调控序列。6第6页,共104页，2024年2月25日，星期天（1）具有转录和翻译功能，编码蛋白质的基因。包括结构基因和调节基因；结构基因可被转录形成

mRNA，并转译成多肽链，构成各种结构蛋白质，催化各种生化反应的酶和激素等。调节基因某些可调节控制结构基因表达的基因。其突变可影响一个或多个结构基因的功能，或导致一个或多个蛋白质（或酶）量的改变。

（二）基因的分类7第7页,共104页，2024年2月25日，星期天8（2）只有转录功能而没有翻译功能的基因，包括tRNA基因和rRNA基因。（3）除以上两类基因外，还有一类不被转录的DNA序列，通常不称为基因，但对基因的表达起调控作用。第8页,共104页，2024年2月25日，星期天原核生物基因结构：二、基因的结构与功能9（一）基因的结构CregulatoryregionInhibitorgeneGeneZGeneYGeneAstructuralgenesregionOp3’5’igeneregion1000bp100bp3520bp760bp810bpbasepair:第9页,共104页，2024年2月25日，星期天10（二）真核生物基因结构真核生物编码序列：非编码序列：1.外显子和内含子（GT-AG法则）2.调控序列第10页,共104页，2024年2月25日，星期天调控序列顺式作用元件（

cis-actingelements

），包括启动子，增强子，沉默子，终止子等。enhancersilencerenhancersilencerpromoter3’5’exonintronexon

RNApolymerase顺式作用元件：反式作用因子：第11页,共104页，2024年2月25日，星期天具有与RNA聚合酶、系列转录因子相结合的位点；决定基因转录起始与否；启动子具有严格的方向性；一般位于基因转录起始点上游100-200bp处，启动子本身通常不被转录；不同的启动子序列组成有所不同，活性也有所差异；最简单的启动子可包括一个TATA框和转录起始点；但是，一般最典型的启动子还包括一个GC盒/CAAT盒。启动子第12页,共104页，2024年2月25日，星期天

TATA盒

CAAT盒

GC盒

增强子

结构基因-GCGC---CAAT---TATA转录起始真核生物启动子(promoter)保守序列顺式作用元件(cis-actingelement)第13页,共104页，2024年2月25日，星期天增强子增强子是一段与转录有关的短DNA序列；特异性与转录因子结合，以增加转录结构基因的RNA聚合酶分子数，增加启动子发动转录的能力；增强子的作用与其与转录序列的距离无关，作用也可以累加。

geneenhancer5’3’72bp72bpenhancercoresequencecoresequenceTGTGGAATTAGTGTGGAATTAG第14页,共104页，2024年2月25日，星期天基因的几种特殊形式跳跃基因(jumpinggene)

指可在DNA分子间进行转移的DNA片段。也称为转座遗传因子，转座元件或转座基因。重复基因：指在同一个基因组中存在2个或者2个以上拷贝的基因，一般来源于基因组内的不等交换、反转录插入及大规模的染色体片段重复等。

：15第15页,共104页，2024年2月25日，星期天所谓重叠基因（overlappinggene）是指两个或两个以上的基因共有一段DNA序列；也即同一DNA序列可以得到不同的mRNA，从而编码多种具有部分重叠序列的蛋白质的基因。某些原核生物、病毒或噬菌体1977年，Sanger在研究ΦX174时发现重叠基因16第16页,共104页，2024年2月25日，星期天基因重叠的方式（1）一个基因完全在另一个基因里面。（2）几个基因部分重叠。（3）两个基因之间只有一个碱基重叠。

噬菌体ΦX174的重叠基因17第17页,共104页，2024年2月25日，星期天断裂基因（splitegene）指基因的编码序列在DNA分子上是不连续排列的，而是被不编码的序列所隔开；编码序列称外显子(exon)，非编码序列称内含子(intron)；因发现断裂基因，1993年获诺贝尔奖罗伯茨

夏普PromoterexonintronFlanking18第18页,共104页，2024年2月25日，星期天（二）基因的功能遗传信息的储存：4种碱基的不同排列荷载遗传信息；遗传信息传递：基因的复制遗传性状的表达：基因表达(转录、翻译、基因表达的调控)19第19页,共104页，2024年2月25日，星期天ReplicationReplicationReverse

TranscriptionTranscriptionTranslationDNARNAProtein

基因表达(geneexpression)第20页,共104页，2024年2月25日，星期天基因表达调控的基本原理无论是原核生物还是真核生物，基因表达都主要在转录水平；原核生物主要以负控制为主，真核生物主要以正控制为主。第21页,共104页，2024年2月25日，星期天基因表达的多级调控转录水平的调控transcriptionallevel:

转录激活、转录起始;转录后水平的调控post-transcriptionallevel：转录后加工、运输、mRNA降解;翻译水平的调控translationlevel：翻译的起始;翻译后水平的调控post-translationlevel

翻译后的加工、转运、多肽链的分解.第22页,共104页，2024年2月25日，星期天（三）基因突变与疾病1、单基因病；2、线粒遗传病；3、多基因病；4、基因诊断与基因治疗。第23页,共104页，2024年2月25日，星期天1、单基因病（monogenicdisease）由单个基因缺陷引发的疾病。【Geneticphenotype】显性遗传（多数）、隐性遗传、X性连锁遗传（血友病）、Y性连锁遗传。第24页,共104页，2024年2月25日，星期天（1）苯丙酮尿症（Phenylketonuria）

PKU型（99%）苯丙氨酸羟化酶缺陷

BH4型（1%）鸟苷三磷酸环化水合酶（GTP－CH）苯丙酮尿症怪味：尿和汗液有鼠尿臭味；(怪味宝宝)智力发育低下，神经行为异常，多动或有肌痉挛、癫痫小发作，甚至惊厥，少数肌张力增高和腱反射亢进；出生数月后因黑色素合成不足，毛发、皮肤和虹膜色泽变浅。Chromosome12pq12q22-q24.2

【Mechanism】

苯丙氨酸羟化酶类缺陷有关。酶缺陷主要原因是基因的错义突变、缺失以及剪接突变造成的。苯丙酮尿症患者第25页,共104页，2024年2月25日，星期天正常的红细胞镰刀型红细胞（2）镰型红细胞贫血第26页,共104页，2024年2月25日，星期天镰形红细胞贫血病人Hb(HbS)β亚基N-val

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C肽链CACGTG基因正常成人Hb(HbA)β亚基N-val

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C肽链CTCGAG基因第27页,共104页，2024年2月25日，星期天（3）常染色体病—唐氏综合症唐氏综合症俗称先天性痴呆。它是最常见的一种染色体疾病，大约每750个新生儿就会有一个患有唐氏综合症。

60%的患儿在胎儿早期即夭折流产。患儿的主要临床特征为智能障碍、体格发育落后和特殊面容，并可伴有多发畸形。“唐氏综合症”（Down'sSyndrome,Trisomy21)就是第21对染色体多一条；也就是说有三条21号染色体。所以唐氏综合症也叫做21三体。第28页,共104页，2024年2月25日，星期天（4）猫叫综合征猫叫综合征（5号染色体部分缺失综合征）为最见的缺失综合征，其发病率估计为1：50000，女性多于男性。患者的染色体缺失片段大小不一。症状主要由5p15的缺失引起。患婴的哭叫声非常似小猫的咪咪声，故得名。患儿面部情似很机灵，但实则智力低下非常严重（智商常低于20），发育迟滞也很明显。常见的临床表现还有小头、满月脸、眼裂过宽、内眦赘皮、下颌小且后缩。患者的死亡率低，许多能活到成年。第29页,共104页，2024年2月25日，星期天男性女性（5）性染色体病性染色体病是性染色体(X或Y）出现异常而应起的一类遗传病。除Turner综合征(45，X)及个别病人外，大多在婴幼儿期无明显临床表现，要到青春期才出现第二性征发育障碍或异常。第30页,共104页，2024年2月25日，星期天由线粒体DNA突变引起的疾病。2、线粒体遗传病母系遗传异质性第31页,共104页，2024年2月25日，星期天临床症状双侧视神经萎缩、坏死引起中央视力迅速丧失.主要症状伴随症状神经传导缺陷、震颤、肌张力降低.男性患者是女性患者的5倍；但仅通过女性传递。（1）Leber遗传性视神经病变第32页,共104页，2024年2月25日，星期天11778bp位点突变GA高度保守精氨酸组氨酸还原型辅酶Ⅰ异常Firstdiscovery能量生成受阻多种mtDNA突变都与Leber遗传性视神经萎缩的发生有关。mtDNA第11778位G转为A面使NADH脱氢酶第四亚单位ND4的第340位精氨酸残基被组氨酸残基取代第33页,共104页，2024年2月25日，星期天（2）线粒体脑肌病(encephalomyopathies,ME)线粒体脑肌病是一组由于线粒体功能缺陷造成的以神经肌肉系统病变为主的多系统疾病。线粒体脑肌病分为：伴有破碎红纤维的肌阵挛癫痫（MERRF)、线粒体脑疾病合并乳酸血症及卒中样发作(MELAS)、Kearns-Sayer综合征（KSS)、慢性进行性眼外肌瘫痪（CEPO)、神经源性肌软弱、共济失调并发色素性视网膜炎（NARP)和Leigh综合征（LS)等几种。第34页,共104页，2024年2月25日，星期天4977位点缺失

缺血性心脏病冠状动脉粥样硬化性心脏病

7436位点缺失

扩张性心肌病肥厚性心肌病线粒体心肌病累及心脏和骨骼肌，病人常有严重的心力衰竭，常见临床表现为劳动性呼吸困难，心动过速，全身肌无力伴全身严重水肿，心脏和肝肿大等症状。（3）线粒体心肌病第35页,共104页，2024年2月25日，星期天

（4）线粒体DNA突变与家族性耳聋第36页,共104页，2024年2月25日，星期天由多基因的结构或表达调控的改变引发的疾病。【Clinicdisease】高血压、糖尿病、自身免疫性疾病和恶性肿瘤。3、多基因病（Multifactorgenedisorder）第37页,共104页，2024年2月25日，星期天第38页,共104页，2024年2月25日，星期天第39页,共104页，2024年2月25日，星期天1、血管紧张素原（AGT）基因2、血管紧张素转化酶（ACE）基因3、β2-肾上腺能受体基因5、α-内收蛋白基因（ADD1）6、G-蛋白β3-亚单位（GNβ3）原发性高血压相关基因（1）原发性高血压首次在中国汉族人中将原发性高血压易感基因定位在2p14-2p23区域内。

第40页,共104页，2024年2月25日，星期天6号、8号和22号染色体区域可能蕴藏精神分裂症的易感基因位点，而5－HT2a、DRD3、NOTCH4、COMT、DISCI、DISCII等基因被认为是热点候选基因；6号、16号、18号、21号、22号和X染色体可能蕴藏双向情感障碍的易感基因位点，而SERT基因被认为是热点候选基因；1号、10号和19号染色体可能蕴藏迟发性阿尔兹海默病易感基因位点，而A2M、ACE和APOE基因被认为是热点候选基因。

（2）精神疾病第41页,共104页，2024年2月25日，星期天4、基因诊断与基因治疗GeneticDiagnosisandGeneTherapy第42页,共104页，2024年2月25日，星期天

特点针对性强特异性强灵敏度高适应性强（1）基因诊断定义利用现代分子生物学和分子遗传学的技术和方法，直接检测基因结构及其表达水平是否正常，从而对疾病作出诊断的方法。第43页,共104页，2024年2月25日，星期天感染性疾病的病原诊断;各种肿瘤的生物学特性的判断;遗传病的基因异常分析。在感染性疾病方面主要有结核病、乙型肝炎病毒（HBV）、丙型肝炎病毒（HCV），甚至艾滋病等。基因诊断检测的疾病主要有第44页,共104页，2024年2月25日，星期天基因诊断常用技术方法1.限制性酶切(rescrictionenzymedigestiton)2.聚合酶链反应(PCR)3.基因芯片(genechips)4.基因测序(DNAsequencing)5.核酸分子杂交(hybridization)第45页,共104页，2024年2月25日，星期天限制性酶切(RFLP法)限制性内切酶谱分析法DNA限制性长度多态性(restrictionfragmentlengthpolymorphism,RLFP)分析等位基因特异寡核苷酸探针(allelespecificoligonucleotide,ASO)第46页,共104页，2024年2月25日，星期天

内切酶有特异的识别序列,如果基因突变发生在识别序列,酶切片段的长度就会改变。

镰形细胞贫血症是由于β

链第6个密码子GAG突变为GTG，这一突变使原有的MstⅡ酶位点消失。第47页,共104页，2024年2月25日，星期天×MstⅡ酶切位点(CCTNAGG)5´3´正常基因5´3´突变基因1.15kb1.35kb镰状红细胞贫血患者基因组的限制性酶切分析第48页,共104页，2024年2月25日，星期天+﹣0.2kb1.15kb1.35kb正常人突变携带着患者酶切后电泳结果分析第49页,共104页，2024年2月25日，星期天早期是指用正常的基因整合入细胞基因组，以校正和置换致病基因的一种治疗方法。

目前广义上来讲是指将某种遗传物质转移到患者细胞内，使其在体内发挥作用，以达到治疗疾病目的的方法。（1）基因治疗第50页,共104页，2024年2月25日，星期天基因治疗的基本方法基因矫正(genecorrection)基因置换(genereplacement)基因增补(geneaugmentation)基因失活(geneinactivation)

第51页,共104页，2024年2月25日，星期天基因组（genome）：是细胞中一套完整单倍体的遗传物质的总和；对于细菌和噬菌体而言是指单个染色体上所含的全部基因；而对于二倍体真核生物的基因组是指维持配子或配子体正常功能的最基本的一套染色体及其所带的全部基因。基因组（原核生物和真核生物）第二节基因组

染色体基因组（chromosomalgenome）染色体外基因组（extrachromosomalgenome）

如：细菌的质粒（plasmid）DNA

真核生物的线粒体（mitochondria）DNA

叶绿体（chloroplast）DNA第52页,共104页，2024年2月25日，星期天基因组大小（DNA含量）用C值表示；C值(C-value)：一种生物体单倍体基因组DNA的总量，用以衡量基因组的大小。通常，进化程度越高的生物其基因组越大，但从总体上说，生物基因组的大小同生物在进化上所处地位的高低无关。存在C-valueparadox（C值悖论）。

生物复杂性越高，其基因的密度越低。53第53页,共104页，2024年2月25日，星期天

基因组大小与C值矛盾C值矛盾：生物体的进化程度与基因组大小之间不完全成比例的现象（又称：C值悖论，Cvalueparadox）

第54页,共104页，2024年2月25日，星期天C-valueparadoxequalgenomesizetoadXenopusandhumanbeinghavegenomesofessentiallythesamesize.Butweassumethathumanismorecomplexintermsofgeneticdevelopment!55第55页,共104页，2024年2月25日，星期天一、原核生物基因组原核生物基因组通常比较简单，所包含的基因数目几百个到数千个之间。原核生物基因组通常由一条环状的双链DNA分子组成，在细胞中与蛋白质结合成染色体的形式，在细胞内形成一个致密的区域，称为

类核（nucleoid）.56第56页,共104页，2024年2月25日，星期天大肠杆菌的类核结构模型57第57页,共104页，2024年2月25日，星期天1、基因组通常仅由一条环状双链DNA分子组成。2、结构基因与调控序列以操纵子的形式组织在一起。3、基因组中重复序列很少。4、结构基因多为单拷贝。5、基因是连续的。6、编码序列一般不会重叠。7、编码区在基因组中所占比例远远大于真核基因组。8、细菌基因组中存在可移动的DNA序列。第58页,共104页，2024年2月25日，星期天59第59页,共104页，2024年2月25日，星期天大肠杆菌染色体外基因组的结构和功能质粒（plasmid）：一类染色体外具有自主复制能力的环状双链DNA分子，属染色体外基因组。大肠杆菌质粒是双链环状结构的DNA分子。可以有共价闭合环状DNA（covalentlyclosedcircularDNA，cccDNA）、缺口的环状DNA、线性DNA三种结构状态。60第60页,共104页，2024年2月25日，星期天质粒对宿主细胞的生存一般不是必需的，但质粒带有某些特殊的不同于宿主细胞的遗传信息，其存在赋予宿主细胞一些遗传性状。61第61页,共104页，2024年2月25日，星期天细菌质粒所控制的一些性状抗性抗生素抗性氨基糖甙类、β-内酰胺类、大环内酯类及磺胺类等重金属抗性汞离子及有机汞制剂、镍、钴、银、铬、铅、锑及铋等阳离子抗性砷酸盐、亚砷酸盐、铬酸盐及硼酸盐等其它抗性紫外线，X射线，细菌素，质粒控制的修饰系统等代谢能力简单糖类的代谢乳糖、蔗糖及绵籽糖等卤化物的代谢2，4-二氯甲苯复杂碳化合物的代谢甲苯、萘、樟脑、苯胺、烟碱及烷烃等蛋白质代谢明胶及酪蛋白等其他代谢色素生成，产硫化氢，胞外DNA酶等致病性侵袭力菌毛、夹膜、黏附因子及血浆凝固酶等毒素大肠杆菌肠毒素、破伤风杆菌神经毒素、炭疽杆菌外毒素及鼠疫菌素等结合转移性伞毛的合成，表面排斥，致育性抑制，对信息素的反应和抑制等62第62页,共104页，2024年2月25日，星期天质粒能自主复制，是能独立复制的复制子（autonomousreplicon）。

严紧控制（stringentcontrol）型质粒：其复制常与宿主的繁殖偶联，拷贝数较少，每个细胞中只有1个到十几个拷贝。

松弛控制（relaxedcontrol）型质粒：其复制与宿主不偶联，每个细胞中有几十到几百个拷贝。63第63页,共104页，2024年2月25日，星期天二、真核生物基因组真核生物的遗传物质绝大部分存在于细胞核染色体，少部分存在于线粒体或叶绿体中----细胞核基因组和细胞器基因组。64第64页,共104页，2024年2月25日，星期天（一）真核生物基因组特点1、真核生物的基因组DNA都是双链线状且往往不是一条。2、大多数真核生物的结构基因为断裂基因，并受顺式元件调控。3、结构基因的产物为单顺反子。4、真核生物内非编码序列远远多于编码区。5、真核生物含大量重复序列和基因家族。6、真核生物内存可移动的遗传因子。7、真核生物基因组包括细胞器基因组。二、真核生物基因组第65页,共104页，2024年2月25日，星期天（二）人类基因组1、人类基因组中的基因数量及分布。2、人类基因组中的重复序列。（1）高度重复序列。（2）中度重复序列。（3）单拷贝序列。3、基因家族第66页,共104页，2024年2月25日，星期天1、人类基因组中基因的数量及分布人染色体组第67页,共104页，2024年2月25日，星期天人类基因组中仅含有25000～30000个基因，远低于预期。在人类基因组中只有很少一部份（约2-3％）DNA序列用以编码蛋白质和结构RNA。人类基因组中存在大量基因间隔区序列，主要由重复DNA构成。在基因内部含大量内含子。68第68页,共104页，2024年2月25日，星期天2、人类基因组中的重复序列（1）高度重复基因序列；（2）中度重复序列；（3）单拷贝序列。第69页,共104页，2024年2月25日，星期天高度重复序列：拷贝数大于106

，如反向重复序列

(invertedrepeats)

和卫星DNA

(satelliteDNA)。中度重复序列：重复次数10～105，如rRNA、tRNA、组蛋白以及免疫球蛋白的基因等，另有部分可能与基因的调控有关。单拷贝序列：占60%-65%，结构基因基本上属于单拷贝序列。70第70页,共104页，2024年2月25日，星期天3、基因家族（genefamily）真核细胞的基因组中来源相同、结构相似、功能相关的一组基因，称为基因家族；按其终产物分两类：一类是编码RNA的，另一类是编码蛋白质的；第71页,共104页，2024年2月25日，星期天（1）核酸序列相同或几乎相同家族中各基因的核苷酸序列相同这些基因族也被称为单纯多基因家庭(如rRNA，tRNA家族等）第72页,共104页，2024年2月25日，星期天核酸序列相同：

组蛋白基因家族多拷贝基因形成的基因簇，rRNA、tRNA、组蛋白基因家族。非洲爪蟾的5SRNA基因结构5SRNA基因非转录空隔区第73页,共104页，2024年2月25日，星期天74这些基因家族的各个成员在DNA分子上的排列顺序按照发育的不同阶段先后次序排列，故也称“发育控制复合多基因家族”。α-珠蛋白和β-珠蛋白基因家族第74页,共104页，2024年2月25日，星期天人类生长激素基因家族包括人生长激素（hGh）、人胎盘促乳素和催乳素（prolactin）。它们之间的同源性很高，尤其是hGh和hcs之间，蛋白质氨基酸序列有85%的同源性，mRNA上序列上有92%的同源性，说明它们是来自一个共同祖先基因。3种基因并不都排列在一起，hGh和hcs基因位于第17号染色体长臂，催乳素基因位于第6号染色体。（2）核酸序列高度同源第75页,共104页，2024年2月25日，星期天（3）超基因家族（supergenefamily）

由基因家族与单基因组成的较大的基因家族，其结构有不等的同源性，起源于相同的祖先基因，功能却并不相同，如Ig超家族。这些基因在进化上也有亲缘关系，但亲缘关系较远，故称为基因超家族。如：第76页,共104页，2024年2月25日，星期天表达产物都有免疫球蛋白样的结构域结构。有2个微球蛋白、MHCI类抗原的α链,Ⅱ类抗原的α链和β链,Thy1、CD4、CD8等与免疫有关的分子。在后又陆续发现了许多免疫系统内以及与免疫无关的家族成员。免疫球蛋白超基因家族第77页,共104页，2024年2月25日，星期天其基因产物都有一个特殊的功能区，具有酶的功能。功能区中丝氨酸是活性中心瓣关键氨基酸残基。现有很多新成员加进去，如载脂蛋白（apolipoprotein），它们只是转移胆因醇蛋白颗粒中的成分而不具备任何水解蛋白质的酶功能。丝氨酸蛋白酶基因超家族第78页,共104页，2024年2月25日，星期天（4）假基因（pseudogene,Ψ）

GA

21Alu10kb珠蛋白基因簇中的假基因

在进化过程中，某些基因家族中某些基因发生了突变，产生了假基因；对不能转录或转录后生成无功能蛋白质的基因。与有功能的基因相似，但不表达的基因。第79页,共104页，2024年2月25日，星期天假基因常用符号ψ表示，如ψα1表示与α1相似的假基因.假基因与有功能的基因同源,原来也可以是有功能的基因,由于发生缺失(deletion)、例位(inversion)或点突变（pointmutaion）等，成为无功能的基因，即形成了假基因，哺乳动物基因组中的1/4基因为假基因。第80页,共104页，2024年2月25日，星期天第81页,共104页，2024年2月25日，星期天4、线粒体基因组真核生物细胞中有两种细胞器能够携带遗传物质：线粒体和叶绿体，它们均含有各自的基因组，独立于核基因组进行复制，但其复制的酶和蛋白质却由核基因编码，在细胞质中合成后运输到细胞器。第82页,共104页，2024年2月25日，星期天人类线粒体（mitochondrion）基因组第83页,共104页，2024年2月25日，星期天2个ATP酶复合体成分基因22个tRNA基因2个rRNA基因7个NADH脱氢酶亚单位的基因3个细胞色素c氧化酶亚单位基因1个细胞色素b基因16569bp编码37个基因13个线粒体氧化磷酸化有关的蛋白质基因

MitochondrialDNA第84页,共104页，2024年2月25日，星期天核基因组和线粒体基因组的协同作用核基因组编码了近千个线粒体蛋白线粒体基因组只编码了13条多肽链，22个tRNA和2个rRNA?第85页,共104页，2024年2月25日，星期天

高等动物线粒体基因组具有独特的特点：

①母系遗传。子代线粒体基因组来自母亲，父系的线粒体基因组在精卵结合时一般不能进入卵细胞。

②线粒体DNA损伤后不易修复，突变率较高，可能与衰老及某些疾病有关。

③遗传密码与通用遗传密码存在差别，如UGA（终止密码子）编码Trp，AGA/AGG（Arg）为终止密码子等。86第86页,共104页，2024年2月25日，星期天第三节基因组学(genomics)一、基因组学概述以分子生物学、电子计算机和信息网络技术为研究手段，以生物体内全部基因为研究对象，在全基因组背景下和整体水平上探索生命活动的内在规律及内外环境对机体影响机制的科学。第87页,共104页，2024年2月25日，星期天

基因组学的意义改变生物学研究的模式★第88页,共104页，2024年2月25日，星期天NoresponseAdverseDrugResponseRespondersGenotypecandirectRightdrugRightdoseRightpatient

基因组学的意义PHARMACOGENOMICS第89页,共104页，2024年2月25日，星期天（一）结构基因组学以全基因组测序为目标的基因组研究，弄清楚基因组中全部基因的位置和结构。第90页,共104页，2024年2月25日，星期天又称为连锁图谱或遗传连锁图谱，它是以遗传多态性的遗传标记为“路标”，以遗传学距离为图距的基因组图。它显示各种DNA标记，对于搞清基因的功能、定位及分离克隆新基因、排列DNA片段、研究染色体上基因排列顺序等起到重要作用。三代遗传标记：RFLP、microsatellite、SNP遗传图又称为连锁图（LinkageMap），指基因或DNA标志在染色体上的相对位置（或距离），通常以基因或DNA片段在染色体交换过程中的分离频率（cM）来表示。cM值越大，两者之间遗传距离越远。（一）遗传图谱（geneticmap）第91页,共104页，2024年2月25日，星期天“遗传图”的建立为人类疾病相关基因的分离克隆奠定了基础。拥有5000多个遗传学位点，相当于把整个人类基因组划分为5000多个小区，并分别设置了“标牌”。把多态性的疾病基因位点（该位点至少包括“正常”及“致病”两个等位基因）与上述遗传标记进行分析比较时，如果在家系中证实该基因与某个标记不连锁（重组率为50%），表明该基因不在这一标记附近；如果发现该基因与某个标记有一定程度的“连锁”（重组率小于50%但大于0），表明它可能位于这个标记附近；如果该基因与某标记间不发生重组（重组率等于0），我们就推测该标记与所研究的疾病基因可能非常接近。第92页,共104页，2024年2月25日，星期天DNA分子标记：遗传图绘制需要应用多态性标志。——最早应用的标记是限制性酶切片段长度多态性（RFLP）——到80年代后期应用短串联重复序列（shorttandemrepeat,STR）标记，又称微卫星（microsatellite,MS）——第三代的多态性标记，即单个核苷酸多态性（SNPs）标志近期被大量使用第93页,共104页，2024年2月25日，星期天限制性核酸内切酶(restrictionendonuclease)限制性核酸内切酶(restrictionendonuclease,RE)是识别DNA的特异序列,并在识别位点切割双链DNA的一类内切酶。BamHⅠGGATCCCCTAGGGCCTAGGATCCG+第94页,共104页，2024年2