醫(yī)學遺傳學遺傳分子基礎

1、遺傳分子基礎遺傳分子基礎遺傳分子基礎遺傳分子基礎遺傳分子基礎遺傳分子基礎嘌呤嘌呤 purine嘧啶嘧啶 pyrimidine遺傳分子基礎遺傳分子基礎遺傳分子基礎nnnhn123456789nnnhnnh2腺嘌呤腺嘌呤(adenine，a)nnhnhnnh2o鳥嘌呤鳥嘌呤(guanine，g)遺傳分子基礎遺傳分子基礎遺傳分子基礎nnh132456尿嘧啶尿嘧啶(uracil，u)nhnhoo胸腺嘧啶胸腺嘧啶(thymine，t)nhnhooch3胞嘧啶胞嘧啶(cytosine，c)nnhnh2o遺傳分子基礎遺傳分子基礎遺傳分子基礎遺傳分子基礎遺傳分子基礎遺傳分子基礎核酸的核酸的基本單位基本單位單核

2、苷酸單核苷酸nucleotide戊糖戊糖 脫氧核糖脫氧核糖磷酸磷酸堿基堿基嘧啶：嘧啶： 嘌呤：嘌呤： 遺傳分子基礎遺傳分子基礎遺傳分子基礎核苷：核苷：ar, gr, ur, cr脫氧核苷：脫氧核苷：dar, dgr, dtr, dcrohoch2ohohnnnh2o1 1遺傳分子基礎遺傳分子基礎遺傳分子基礎核苷酸：核苷酸：amp, gmp, ump, cmp脫氧核苷酸：脫氧核苷酸：damp, dgmp, dtmp, dcmpoohhoopoch2ohohnnnh2o遺傳分子基礎遺傳分子基礎遺傳分子基礎35磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵5 3 遺傳分子基礎遺傳分子基礎遺傳分子基礎o兩條反向平行的多聚核苷酸

3、鏈沿一個假設的中心兩條反向平行的多聚核苷酸鏈沿一個假設的中心軸右旋相互盤繞而形成。軸右旋相互盤繞而形成。o磷酸和脫氧核糖單位作為不變的骨架組成位于外磷酸和脫氧核糖單位作為不變的骨架組成位于外側(cè)，作為可變成分的堿基位于內(nèi)側(cè)。側(cè)，作為可變成分的堿基位于內(nèi)側(cè)。o鏈間堿基按鏈間堿基按a-t，g-c配對（堿基配對原則）。配對（堿基配對原則）。o螺旋直徑螺旋直徑2nm，相鄰堿基平面垂直距離，相鄰堿基平面垂直距離0.34nm，螺旋結(jié)構(gòu)每隔螺旋結(jié)構(gòu)每隔10個堿基對（個堿基對（base pair，bp）重復）重復一次，間隔為一次，間隔為3.4 nm遺傳分子基礎遺傳分子基礎遺傳分子基礎o氫鍵氫鍵 o堿基堆集力堿基

4、堆集力 o磷酸基上的負電荷被胞內(nèi)組蛋白或正離子磷酸基上的負電荷被胞內(nèi)組蛋白或正離子中和中和o堿基處于疏水環(huán)境中堿基處于疏水環(huán)境中遺傳分子基礎遺傳分子基礎遺傳分子基礎作為遺傳物質(zhì)載體的染色體，主要化學作為遺傳物質(zhì)載體的染色體，主要化學組成包括組成包括脫氧核糖核酸脫氧核糖核酸(dna)，組蛋白，非，組蛋白，非組蛋白和少量的組蛋白和少量的rna (chromatin rna，crna)，在各成分含量的比較中發(fā)現(xiàn)，在各成分含量的比較中發(fā)現(xiàn)，dna和組蛋白的含量接近和組蛋白的含量接近1:1，比值相對穩(wěn)定，而，比值相對穩(wěn)定，而非組蛋白和非組蛋白和crna的含量常有較大變化，一般的含量常有較大變化，一般是隨

5、細胞的生理狀態(tài)的不同而發(fā)生改變。是隨細胞的生理狀態(tài)的不同而發(fā)生改變。遺傳分子基礎遺傳分子基礎遺傳分子基礎人類每個體細胞內(nèi)含有兩個染色體組，每個人類每個體細胞內(nèi)含有兩個染色體組，每個染色體組的染色體組的dna構(gòu)成一個構(gòu)成一個基因組基因組(genome)，每個，每個基因組的基因組的dna含有含有3.2109 bp。遺傳分子基礎遺傳分子基礎遺傳分子基礎遺傳分子基礎遺傳分子基礎遺傳分子基礎在人類基因組中約占在人類基因組中約占dna的的10%，是單拷貝，是單拷貝的單一序列，在一個基因組中只出現(xiàn)一次或者幾的單一序列，在一個基因組中只出現(xiàn)一次或者幾次。它們主要構(gòu)成編碼蛋白質(zhì)或酶的基因，稱為次。它們主要構(gòu)成編

6、碼蛋白質(zhì)或酶的基因，稱為結(jié)構(gòu)基因結(jié)構(gòu)基因(structure gene)。遺傳分子基礎遺傳分子基礎遺傳分子基礎是指一個基因組中存在有多個拷貝的是指一個基因組中存在有多個拷貝的dna序序列，約占人類基因組的列，約占人類基因組的90%，這些重復序列對于，這些重復序列對于維持染色體的結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定、參與減數(shù)分裂時同源維持染色體的結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定、參與減數(shù)分裂時同源染色體的聯(lián)會配對，甚至對基因功能的調(diào)節(jié)具有染色體的聯(lián)會配對，甚至對基因功能的調(diào)節(jié)具有重要的作用。重要的作用。由很短的堿基序列由很短的堿基序列(200 bp)組成，重復頻組成，重復頻率很高，可以達率很高，可以達106以上，分散在基因組中，占以上，分散在

7、基因組中，占基因組的基因組的10%30%。高度重復順序主要功能為參與維持染色體高度重復順序主要功能為參與維持染色體的結(jié)構(gòu)，如構(gòu)成著絲粒、端粒等間隔結(jié)構(gòu)基因的結(jié)構(gòu)，如構(gòu)成著絲粒、端粒等間隔結(jié)構(gòu)基因并參與減數(shù)分裂時染色體的配對并參與減數(shù)分裂時染色體的配對 。遺傳分子基礎遺傳分子基礎遺傳分子基礎在人類基因組內(nèi)散在或成簇存在的、長度在人類基因組內(nèi)散在或成簇存在的、長度大于大于300 bp的一些順序，約占基因組總的一些順序，約占基因組總dna的的30%。o短分散元件短分散元件(sine)：alu家族家族(alu family)o長分散元件長分散元件(line)：kpn家族家族遺傳分子基礎遺傳分子基礎遺傳

8、分子基礎遺傳分子基礎遺傳分子基礎遺傳分子基礎指由一個指由一個祖先基因祖先基因(ancestral gene)經(jīng)過重復經(jīng)過重復和變異所產(chǎn)生的一組來源相同、結(jié)構(gòu)相似、功能和變異所產(chǎn)生的一組來源相同、結(jié)構(gòu)相似、功能相關的基因。相關的基因。遺傳分子基礎遺傳分子基礎遺傳分子基礎遺傳分子基礎遺傳分子基礎遺傳分子基礎在多基因家族中，有些成員不具有任何功能，在多基因家族中，有些成員不具有任何功能，這些基因被稱為這些基因被稱為假基因假基因。假基因假基因是一種核苷酸序是一種核苷酸序列同相應的正常基因基本相同，但不能合成功能列同相應的正?；蚧鞠嗤?，但不能合成功能蛋白質(zhì)的失活基因，常用符號蛋白質(zhì)的失活基因，常用符

9、號表示。表示。 遺傳分子基礎遺傳分子基礎遺傳分子基礎o產(chǎn)物類別：產(chǎn)物類別：蛋白質(zhì)基因蛋白質(zhì)基因和和rna基因基因o產(chǎn)物功能：產(chǎn)物功能：結(jié)構(gòu)基因結(jié)構(gòu)基因和和調(diào)節(jié)基因調(diào)節(jié)基因遺傳分子基礎遺傳分子基礎遺傳分子基礎e1e2e3i1i2遺傳分子基礎遺傳分子基礎遺傳分子基礎caat boxgc boxo啟動子啟動子(promoter)caat boxgc boxenhancer遺傳分子基礎遺傳分子基礎遺傳分子基礎o增強子增強子(enhancer)caat boxgc boxaataaaenhancer遺傳分子基礎遺傳分子基礎遺傳分子基礎o終止子終止子(terminator)遺傳分子基礎遺傳分子基礎遺傳分子

10、基礎atgccgtaa-ta-tatcgg-c g-ca-ttaatgctacgtaa-ta-tatcggcg-c遺傳分子基礎遺傳分子基礎遺傳分子基礎o復制子復制子(replicon)o復制叉復制叉(replication fork) t aatgctacgtaa-ta-tatcggcg-ct at aa t c gg ct at aaacgcttgcg遺傳分子基礎遺傳分子基礎遺傳分子基礎o復制子復制子(replicon)o復制叉復制叉(replication fork) t aatgctacgtaa-ta-tatcggcg-ct at aa t c gg ct at aaacgcttgcgc

11、 gg ca ta taacgcttgcg遺傳分子基礎遺傳分子基礎遺傳分子基礎o復制子復制子(replicon)o復制叉復制叉(replication fork) t aatgctacgtaa-ta-tatcggcg-catg-caaa-ta-tatcgcgg-cgca-tttatg-ccga-ta-tatcgg-cgca-t遺傳分子基礎遺傳分子基礎遺傳分子基礎遺傳分子基礎遺傳分子基礎遺傳分子基礎復制叉復制叉復制子復制子遺傳分子基礎遺傳分子基礎遺傳分子基礎遺傳分子基礎遺傳分子基礎遺傳分子基礎遺傳分子基礎遺傳分子基礎遺傳分子基礎o信息流信息流(information flow)遺傳分子基礎遺傳分

12、子基礎遺傳分子基礎遺傳分子基礎遺傳分子基礎遺傳分子基礎遺傳分子基礎遺傳分子基礎遺傳分子基礎ogt-ag法則法則oat-ac內(nèi)含子內(nèi)含子 o選擇性剪接選擇性剪接(alternative splicing) 遺傳分子基礎遺傳分子基礎遺傳分子基礎ochchochchch2ohohoo-oopcccnnhcnchn+nh2och3r遺傳分子基礎遺傳分子基礎遺傳分子基礎o戴帽可以有效地封閉戴帽可以有效地封閉rna 5 末端末端o戴帽戴帽使使mrna的的5 末端得以保護，使其末端得以保護，使其不再接加核苷酸不再接加核苷酸o戴帽戴帽使使mrna能夠被核糖體的小亞基識能夠被核糖體的小亞基識別，并與之結(jié)合而進行

13、翻譯別，并與之結(jié)合而進行翻譯遺傳分子基礎遺傳分子基礎遺傳分子基礎多聚腺苷酸化多聚腺苷酸化(polyadenylation)反應反應opoly a尾可以保持尾可以保持mrna的的3 末端穩(wěn)定，末端穩(wěn)定，不受酶的破壞不受酶的破壞opoly a尾尾可以促使可以促使mrna由細胞核轉(zhuǎn)運由細胞核轉(zhuǎn)運到細胞質(zhì)中到細胞質(zhì)中 遺傳分子基礎遺傳分子基礎遺傳分子基礎遺傳分子基礎遺傳分子基礎遺傳分子基礎o點突變點突變(point mutation)：基因：基因(dna鏈鏈)中一個或一對堿基改變。中一個或一對堿基改變。o突變基因突變基因(mutant gene)：基因突變后在：基因突變后在原有座位上出現(xiàn)的新基因。原有

14、座位上出現(xiàn)的新基因。遺傳分子基礎遺傳分子基礎遺傳分子基礎o體細胞突變體細胞突變(somatic mutation)o生殖細胞突變生殖細胞突變o野生型野生型(wild type)o突變型突變型(mutant)遺傳分子基礎遺傳分子基礎遺傳分子基礎遺傳分子基礎遺傳分子基礎遺傳分子基礎pointo轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換(transition)o顛換顛換(transversion)tgca遺傳分子基礎遺傳分子基礎遺傳分子基礎pointo同義突變同義突變(same sense mutation) o無義突變無義突變(nonsense mutation) o錯義突變錯義突變(missense mutation)o終止密碼

15、突變終止密碼突變(termination codon mutation)o調(diào)控序列突變調(diào)控序列突變o內(nèi)含子與外顯子剪輯點突變內(nèi)含子與外顯子剪輯點突變遺傳分子基礎遺傳分子基礎遺傳分子基礎遺傳分子基礎遺傳分子基礎遺傳分子基礎o缺失缺失 o重復重復 o重排重排 遺傳分子基礎遺傳分子基礎遺傳分子基礎遺傳分子基礎遺傳分子基礎遺傳分子基礎o分子病分子病(molecular disease) o先天性代謝缺陷先天性代謝缺陷(inborn errors of metabolism)或或遺傳性代謝病遺傳性代謝病(genetic metabolic disease) 遺傳分子基礎遺傳分子基礎遺傳分子基礎o光修復光

16、修復(photo-repair)o單鏈斷裂的重接單鏈斷裂的重接o堿基的直接插入堿基的直接插入o烷基的轉(zhuǎn)移烷基的轉(zhuǎn)移遺傳分子基礎遺傳分子基礎遺傳分子基礎遺傳分子基礎遺傳分子基礎遺傳分子基礎o由核酸酶識別由核酸酶識別dna的損傷位點，在損傷部位的的損傷位點，在損傷部位的5 端切開磷酸二酯鍵端切開磷酸二酯鍵o由由5 3 核酸外切酶將損傷的核酸外切酶將損傷的dna片段切除片段切除o在在dna聚合酶的催化下，以完整互補鏈為模板，聚合酶的催化下，以完整互補鏈為模板，按按5 3 方向合成方向合成dna片段，填補切除空隙片段，填補切除空隙o由由dna連接酶將新合成的連接酶將新合成的dna片段與原來的片段與原來的dna斷鏈連接起來斷鏈連接起來 遺傳分子基礎遺傳分子基礎遺傳分子基礎o受損傷的受損傷的dna鏈復制時，產(chǎn)生的子代鏈復