第二章染色質(zhì)和染色體課件

第二章

染色質(zhì)、染色體、基因和基因組1.第二章

染色質(zhì)、染色體、基因和基因組1.1、染色質(zhì)和染色體的形態(tài)

2、染色質(zhì)和染色體的化學(xué)成分/組成

3、染色質(zhì)和染色體的功能(自學(xué))

4、染色體畸變

第一節(jié)、染色質(zhì)與染色體2.1、染色質(zhì)和染色體的形態(tài)

2、染色質(zhì)和染色體的化學(xué)成分/組成染色質(zhì)(chromatin)：是指細(xì)胞周期間期細(xì)胞核內(nèi)由DNA、組蛋白、非組蛋白和少量RNA組成的復(fù)合結(jié)構(gòu)，因其易被堿性染料染色而得名。染色體(chromosome)：是指在細(xì)胞分裂期出現(xiàn)的一種能被堿性染料強(qiáng)烈染色，并具有一定形態(tài)、結(jié)構(gòu)特征的物體。只有在細(xì)胞分裂中才可見的形態(tài)單位。一、染色質(zhì)和染色體的概念3.染色質(zhì)(chromatin)：是指細(xì)胞周期間期細(xì)胞核內(nèi)由DN染色質(zhì)和染色體的化學(xué)組成相同，是同一物質(zhì)在細(xì)胞不同時期的不同形態(tài)；染色質(zhì)和染色體是真核細(xì)胞內(nèi)遺傳物質(zhì)的存在形式；4.染色質(zhì)和染色體的化學(xué)組成相同，是同一物質(zhì)在細(xì)胞不同時期的不同2染色質(zhì)的分類存在形態(tài)不同：常染色質(zhì)和異染色質(zhì)常染色質(zhì)(euchromatin)

間期纖絲，包裝密度度比分裂期染色體的要小很多，一般位于細(xì)胞核的中央

(30nm)常染色質(zhì)是具有轉(zhuǎn)錄活性的染色質(zhì)，結(jié)構(gòu)疏松，電子密度低5.2染色質(zhì)的分類存在形態(tài)不同：常染色質(zhì)和異染色質(zhì)5.異染色質(zhì)(heterochromatin)間期為高度卷曲緊縮塊狀，可與有絲分裂期染色體相比，存在于細(xì)胞核周邊(100-250nm)

特點(diǎn)：①持久壓縮，無轉(zhuǎn)錄活性、是遺傳惰性區(qū)。②在細(xì)胞周期中表現(xiàn)為晚復(fù)制、早凝縮。③分為兩類：組成型異染色質(zhì)、兼性異染色質(zhì)6.異染色質(zhì)(heterochromatin)間期為高度卷曲緊兩種染色質(zhì)的區(qū)別

常染色質(zhì)異染色質(zhì)

間期染色程度染色淺染色深分布核中央核仁和核膜附近螺旋化程度低高呈疏松狀態(tài)呈凝集狀態(tài)DNA序列單一序列和部分重復(fù)序列高度重復(fù)序列功能狀態(tài)活躍的DNA分子部分不活躍的DNA分子部分進(jìn)行轉(zhuǎn)錄和翻譯不能轉(zhuǎn)錄和翻譯

7.兩種染色質(zhì)的區(qū)別核小體核小體是構(gòu)成染色質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單位核小體（nucleosome）：串珠狀的染色質(zhì)，由核心顆粒和連結(jié)線DNA兩部分組成，通過酶消化實(shí)驗(yàn)建立。核小體單位包括約200bp的DNA、一個組蛋白八聚體和一個組蛋白H1。8.核小體核小體是構(gòu)成染色質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單位8.由組蛋白2個H2A-H2B、2個H3、2個H4形成八聚體，構(gòu)成核心顆粒；DNA分子以左手螺旋纏繞在核心顆粒表面，每圈80bp，共1.75圈，約146bp，兩端被H1鎖合；相鄰核心顆粒之間為一段60bp的連接線DNA。

9.由組蛋白2個H2A-H2B、2個H3、2個H4形成八聚體在低鹽親水介質(zhì)中展開的染色質(zhì)，示串珠狀的核小體（JA，Gall1981）10.在低鹽親水介質(zhì)中展開的染色質(zhì)，示串珠狀的核小體（JA，Gal通過形成核小體，長度壓縮7倍，11nm的纖維。但是在電鏡下觀察用溫和方法分離的染色質(zhì)是直徑30nm的纖維，由核小體螺旋化形成，每6個核小體繞一圈，長度壓縮6倍。核小體→螺線體（核絲）11.通過形成核小體，長度壓縮7倍，11nm的纖維。核小體→螺線體12.12.solenoid13.solenoid13.30nm的核絲以側(cè)環(huán)模型結(jié)合在核骨架上（或稱染色體骨架），結(jié)合點(diǎn)是富含AT的區(qū)域。形成超螺線體。多級螺旋—染色體14.30nm的核絲以側(cè)環(huán)模型結(jié)合在核骨架上（或稱染色體骨架），結(jié)15.15.核小體→螺線體→超螺線體→染色體16.核小體→螺線體→超螺線體→染色體16.17.17.（二）染色體細(xì)胞分裂中期高度凝縮18.（二）染色體細(xì)胞分裂中期高度凝縮18.染色體的一般形態(tài)特征19.染色體的一般形態(tài)特征19.染色體的形態(tài)結(jié)構(gòu)1.染色單體1.主縊痕（初級縊痕；著絲粒區(qū)）：兩個染色單體相連處，染色較淺、向內(nèi)凹陷成狹小區(qū)段的部位。①著絲粒：著絲粒區(qū)連結(jié)兩個染色單體的特殊區(qū)段。②動粒（著絲點(diǎn)；著絲盤）：是主縊痕處，兩染色單體外側(cè)表層部位與紡錘絲接觸的。將染色體附著在微管上。20.染色體的形態(tài)結(jié)構(gòu)1.染色單體20.21.21.著絲粒衛(wèi)星DNA22.著絲粒衛(wèi)星DNA22.根據(jù)著絲粒的位置和染色體兩臂的長度比（臂比），將染色體分成4類：染色體類型符號臂比著絲粒指數(shù)分裂后形態(tài)近中著絲粒染色體M1-1.70.5-0.375V亞中著絲粒染色體SM1.7-30.374-0.25L近端著絲粒染色體ST3-70.249-0.125I頂端著絲粒染色體T﹥70.124-0I23.根據(jù)著絲粒的位置和染色體兩臂的長度比（臂比），將染色體分成4近中著絲粒(M);V亞中著絲粒(SM);L近端著絲粒(ST);I頂端著絲粒(T);I24.近中著絲粒(M);V亞中著絲粒(SM);L近端著絲粒(S2.次縊痕（副縊痕；核仁形成區(qū)）：主縊痕外著色較淺的染色體縊縮區(qū)，不能彎曲，與核仁形成有關(guān)。常在短臂出現(xiàn)。位置相對穩(wěn)定。可作為鑒定標(biāo)志之一。3.核仁組織區(qū)（NOR）：位于染色體次縊痕部位，是rRNA基因活躍轉(zhuǎn)錄形成（5srRNA除外），核仁形成有關(guān)。4.隨體：從次縊痕到短臂末端有一種圓形或略呈長形的染色體節(jié)段?？勺鳛殍b定標(biāo)志之一。25.2.次縊痕（副縊痕；核仁形成區(qū)）：主縊痕外著色較淺的染色體縊5.端粒（telomere）：末端特化的著色較深部位。由端粒DNA和端粒結(jié)合蛋白(TBP)組成。富含G的高度重復(fù)的短序列組成，末端形成t環(huán)。26.5.端粒（telomere）：末端特化的著色較深部位。由端粒1978年BlackburnE.B.在研究四膜蟲的rDNA時發(fā)現(xiàn)染色體末端有6nt的串聯(lián)重復(fù)：5`—G4T2—3`，重復(fù)幾十次，總長度為：370-520bp,Cn(A/T)m,n>1,m1~4單鏈長14-16nt27.1978年BlackburnE.B.在研究四膜蟲的rDNA端粒的3`單鏈末端取代了端粒上游中的一個相同序列形成t環(huán),反應(yīng)由端粒結(jié)合蛋白TRF2催化28.端粒的3`單鏈末端取代了端粒上游中的一個相同序列形成t環(huán),2端粒（telomere）作用：維持染色體的穩(wěn)定性。防止染色體DNA降解、末端融合和缺失與細(xì)胞壽命有關(guān)，起細(xì)胞分裂計時器的作用。端粒的復(fù)制要靠具有反轉(zhuǎn)錄酶性質(zhì)的端粒酶來完成。保證遺傳信息的完整復(fù)制指導(dǎo)染色體與核膜相連29.端粒（telomere）作用：29.端粒酶：含有RNA模板到逆轉(zhuǎn)錄酶端粒酶在大多數(shù)正常體細(xì)胞中無活性，在永生化細(xì)胞和惡性腫瘤細(xì)胞中有活性，因此可作為惡性腫瘤標(biāo)記物。端粒酶抑制劑可抑制惡性腫瘤細(xì)胞的增殖：核酶/反義核酸逆轉(zhuǎn)錄酶抑制劑核苷酸類似物30.端粒酶：含有RNA模板到逆轉(zhuǎn)錄酶30.二、染色質(zhì)和染色體的化學(xué)組成由相同的化學(xué)物質(zhì)組成主要成分：DNA、組蛋白、非組蛋白、少量RNA比例：1:1:(1-1.5):0.0531.二、染色質(zhì)和染色體的化學(xué)組成由相同的化學(xué)物質(zhì)組成31.（一）DNA4種序列：①單一序列；②輕度重復(fù)序列；③中度重復(fù)序列（101~5）；④高度重復(fù)序列（>105）。3種主要構(gòu)像：①B-DNA、②Z-DNA、③A-DNA。3種基本元素：①自主復(fù)制序列(ARS)；②著絲粒序列(CEN)；③端粒序列(TEL)。酵母人工染色體(YAC)：含上述3種成分，用于轉(zhuǎn)基因。32.（一）DNA4種序列：①單一序列；②輕度重復(fù)序列；③中度重復(fù)序列(repeatedsequances)指在基因組中多次出現(xiàn)的DNA序列。由特定長度的重復(fù)單位，特定的拷貝數(shù)目在空間上以特定的方式組成。根據(jù)C0t曲線分為高度重復(fù)序列，中度重復(fù)序列和單拷貝序列等。33.重復(fù)序列(repeatedsequances)33.補(bǔ)充：C0t曲線與復(fù)性動力學(xué)基因組序列復(fù)雜性的研究是通過測量變性DNA的復(fù)性速率來進(jìn)行的。復(fù)性曲線：剩余單鏈DNA比例對Cot1/2作圖高度重復(fù)序列復(fù)性速度快34.補(bǔ)充：C0t曲線與復(fù)性動力學(xué)基因組序列復(fù)雜性的研究是通過測10-710-510-310-110103105

1.00.0humanE.coliU:AC0t1/2

PhageλCC00.5基本為單一序列35.10-710-510-3

1．單拷貝序列（singlecopysequence）或單一序列（uniquesequence）；非重復(fù)序列真核生物基因組的30％～70％，大多數(shù)基因在單倍體中都是單拷貝。單拷貝序列最重要的作用是具有編碼功能。編碼蛋白質(zhì)和酶的結(jié)構(gòu)基因以及基因的間隔序列。但編碼序列只占單拷貝序列的一小部分，所以單拷貝序列除了編碼以外還應(yīng)有其它功能。36.1．單拷貝序列（singlecopysequence）2．輕度重復(fù)序列（slightlyrepetitivesequence）

這種重復(fù)序列在基因組中只有2～10個拷貝，如組蛋白、酵母tRNA基因、人和小鼠的珠蛋白基因。輕度重復(fù)序列包括兩種情況：一是重復(fù)序列中的基因都是有功能的，例如血紅蛋白β鏈的基因有胚胎型和胎兒型，只是基因產(chǎn)物在氨基酸組成上是各有差異；二是重復(fù)序列中的基因有的有功能，有的沒有功能，如假基因等。輕度重復(fù)序列很難用點(diǎn)突變方法進(jìn)行鑒定，因?yàn)槿魏我粋€拷貝的失活都不能影響其它拷貝的活性。37.2．輕度重復(fù)序列（slightlyrepetitives

3．中度重復(fù)序列（moderatelyrepetitivesequence）

中度重復(fù)序列一般都是不編碼的序列，有10至幾千個拷貝，例如rRNA基因、tRNA基因。目前認(rèn)為，大部分中度重復(fù)序列與基因表達(dá)的調(diào)控有關(guān)。tRNA基因一般分布于基因組中，rRNA基因常集中分布于核仁形成區(qū)。中度重復(fù)序列的共同特征是兩端有類似于轉(zhuǎn)座子兩端的重復(fù)序列，這種現(xiàn)象十分類似于逆轉(zhuǎn)錄病毒的結(jié)構(gòu)。人Alu序列家族38.3．中度重復(fù)序列（moderatelyrepetitiv

4．高度重復(fù)序列（highlyrepetitivesequence）大多數(shù)高等真核生物的DNA都含有20％以上的高度重復(fù)序列，由非常短的序列重復(fù)多次，可達(dá)幾百萬個拷貝，串聯(lián)成長長的一大簇集中在異染色質(zhì)區(qū)，特別是在著絲粒和端粒附近。因?yàn)樾蛄泻唵危狈D(zhuǎn)錄必要的啟動子而不具轉(zhuǎn)錄能力。

衛(wèi)星DNA39.4．高度重復(fù)序列（highlyrepetitivese含量最高的一種染色體蛋白帶正電荷，含大量Arg，Lys，屬堿性蛋白，共5種，分為：核心組蛋白（corehistone）：H2A、H2B、H3、H4；連接組蛋白（linkerhistone）：H1。（二）組蛋白（histone）40.含量最高的一種染色體蛋白（二）組蛋白（histone）40.組蛋白的一般特性4種核心組蛋白高度保守，尤其是H3、H4。無種屬、組織特異性。肽鏈上氨基酸分布的不對稱性。堿性氨基酸集中分布在N端，大部分疏水基團(tuán)都分布在C端。H1反之所有的組蛋白都是修飾的（N端）。甲基化、磷酸化、乙?；取＝M蛋白修飾是一個重要事件。41.組蛋白的一般特性41.序列特異性DNA結(jié)合蛋白。特性：帶負(fù)電，富含天冬氨酸、谷氨酸，屬酸性蛋白。種類多達(dá)數(shù)百種，含量少主要為結(jié)構(gòu)蛋白和酶類具有種屬和組織特異性整個細(xì)胞周期都合成，組蛋白只在S期合成。（三）非組蛋白（non-histone）42.序列特異性DNA結(jié)合蛋白。特性：（三）非組蛋白（non-hi功能：參與染色體的構(gòu)建：幫助染色質(zhì)纖維的進(jìn)一步折疊、盤曲啟動基因的復(fù)制基因表達(dá)調(diào)節(jié)、基因產(chǎn)物轉(zhuǎn)運(yùn)、核內(nèi)信息傳遞，細(xì)胞周期中核亞微結(jié)構(gòu)的變化p39，表2-1（三）非組蛋白（non-histone）43.功能：（三）非組蛋白（non-histone）43.（四）RNA和酶含量極少，與同源DNA高度雜交調(diào)節(jié)基因表達(dá)染色質(zhì)是多種酶的底物44.（四）RNA和酶含量極少，與同源DNA高度雜交44.三、染色質(zhì)和染色體的功能是遺傳信息貯存、傳遞及表達(dá)（蛋白質(zhì)）的物質(zhì)基礎(chǔ)（一）染色質(zhì)在遺傳中的作用1、有絲分裂2、減數(shù)分裂45.三、染色質(zhì)和染色體的功能是遺傳信息貯存、傳遞及表達(dá)（蛋白質(zhì)）細(xì)胞周期連續(xù)分裂的細(xì)胞，從一次分裂完成時開始，到下一次分裂完成時為止。細(xì)胞分裂間期細(xì)胞分裂期階段分分裂間期分裂期前期中期后期末期子細(xì)胞46.細(xì)胞周期連續(xù)分裂的細(xì)胞，從一次分裂完成時開始，到下一次分裂完①變化：完成DNA的復(fù)制和有關(guān)蛋白質(zhì)的合成間期（初）②結(jié)果：每個染色體都形成兩個姐妹染色單體，呈染色質(zhì)形態(tài)，細(xì)胞中DNA數(shù)目加倍，染色體數(shù)目不變間期間期（末）核膜核仁染色質(zhì)47.①變化：完成DNA的復(fù)制和間期（初）②結(jié)果：每個染色體都形成1、有絲分裂（cellmitosis）特點(diǎn)是有紡錘體形成及染色體的變化，子染色體被平均分配到子細(xì)胞，這種分裂方式普遍見于高等動植物。48.1、有絲分裂（cellmitosis）特點(diǎn)是有紡錘2、有絲分裂過程

有絲分裂過程是一個連續(xù)的過程，為了便于描述人為地劃分為五個時期：前期(prophase)前中期(premetaphase)中期(metaphase)后期(anaphase)末期(telophase)49.2、有絲分裂過程有絲分裂過程是一個連續(xù)的過程，為了便

前期的主要事件是：①線性染色質(zhì)經(jīng)螺旋化、折疊和包裝，變短變粗，形成染色體。每條染色體包含2個染色單體(姐妹染色體)。②動粒裝配、星體形成與分裂極確立。1.前期50.前期的主要事件是：1.前期50.前期

1、兩現(xiàn)：染色體出現(xiàn)、紡錘體出現(xiàn)

2、兩失：核膜消失、核仁消失51.前期1、兩現(xiàn)：染色體出現(xiàn)、紡錘體出現(xiàn)2、兩失：紡錘體有三種微管結(jié)構(gòu)極體微管：由中心體發(fā)出，在紡錘體中部重疊，重疊部位結(jié)合有分子馬達(dá)，負(fù)責(zé)將兩極推開。動粒微管（著絲點(diǎn)微管）：由中心體發(fā)出，連接在染色體著絲點(diǎn)動粒上，著絲點(diǎn)上具有馬達(dá)蛋白。星體微管：由在兩極中心體向外放射，末端結(jié)合有分子馬達(dá)，負(fù)責(zé)兩極的分離。52.紡錘體有三種微管結(jié)構(gòu)極體微管：由中心體發(fā)出，在紡錘體中部重疊極性微管動粒微管星體微管星體微管中心粒中心粒外基質(zhì)染色體中心粒外基質(zhì)動物細(xì)胞的紡錘體53.極性微管動粒微管星體微管星體微管中心粒中心粒外基質(zhì)染色體中心?染色體進(jìn)一步濃縮，變短變粗，形成X形結(jié)構(gòu)。?紡錘體進(jìn)一步裝配，形成動粒微管和極體微管。?染色體在各種相關(guān)因素共作用下向赤道方向運(yùn)動。2.前中期：核膜解體標(biāo)志前中期開始54.?染色體進(jìn)一步濃縮，變短變粗，形成X形結(jié)構(gòu)。2.前中期：核?紡錘體呈現(xiàn)典型的紡錘樣。?位于染色體兩側(cè)的動粒微管長度相等，作用力均衡。3.中期：其標(biāo)志是所有染色體排列到赤道板上55.?紡錘體呈現(xiàn)典型的紡錘樣。3.中期：其標(biāo)志是所有染色體排列赤道板中期56.赤道板中期56.

可分為后期A與后期B。后期A動粒微管變短，染色體向兩極運(yùn)動。后期B極性微管長度增加，兩極距離拉長。4.后期：其標(biāo)志是姊妹染色單體分開并移向兩極57.4.后期：其標(biāo)志是姊妹染色單體分開并移向兩極57.后期58.后期58.后期A:該階段染色體的分離由微管去聚合假說解釋：動粒微管不斷解聚縮短,造成的拉力將染色體拉向兩極。59.后期A:該階段染色體的分離由微管去聚合假說解釋：59.5.末期染色體單體到達(dá)兩極，即進(jìn)入了末期。動粒微管消失，極性微管繼續(xù)加長。染色單體去濃縮。核膜、核仁重新裝配。60.5.末期染色體單體到達(dá)兩極，即進(jìn)入了末期。60.中間小體61.中間小體61.6.胞質(zhì)分裂?開始于細(xì)胞分裂后期，

結(jié)束于細(xì)胞分裂末期。?胞質(zhì)分裂過程：①肌動蛋白與肌球蛋白在赤道板周圍形成收縮環(huán)，②收縮環(huán)收縮形成收縮溝，③收縮環(huán)處細(xì)胞膜融合形成兩個子細(xì)胞。62.6.胞質(zhì)分裂62.63.63.2、減數(shù)分裂（Meiosis）減數(shù)分裂是一種特殊的有絲分裂方式，僅發(fā)生于有性生殖細(xì)胞形成過程中的某個階段。主要特點(diǎn)：DNA復(fù)制一次，而細(xì)胞連續(xù)分裂兩次，形成單倍體的兩性生殖細(xì)胞，通過受精作用又恢復(fù)二倍體。意義：同源染色體間發(fā)生交換，使配子的遺傳多樣化，增加了后代的適應(yīng)性。因此減數(shù)分裂不僅是保證生物種染色體數(shù)目穩(wěn)定的機(jī)制，同且也是物種適應(yīng)環(huán)境變化不斷進(jìn)化的機(jī)制。64.2、減數(shù)分裂（Meiosis）減數(shù)分裂是一種特殊的有絲分裂方減數(shù)分裂由緊密連接的兩次分裂構(gòu)成，稱為減數(shù)分裂Ⅰ和減數(shù)分裂Ⅱ，在兩次分裂之間，有一個短暫的間期。通常減數(shù)分裂Ⅰ分離的是同源染色體，減數(shù)分裂Ⅱ分離的是姊妹染色體，類似于有絲分裂。65.減數(shù)分裂由緊密連接的兩次分裂構(gòu)成，稱為減數(shù)分裂Ⅰ和減數(shù)分66.66.

減數(shù)分裂第一次減數(shù)分裂第二次減數(shù)分裂前期Ⅰ：持續(xù)時間較長。進(jìn)行染色體配對和基因重組，合成一定量的蛋白質(zhì)。中期Ⅰ：同源染色體排列在赤道面。后期Ⅰ：同源染色體分離，移向細(xì)胞兩極。隨機(jī)末期Ⅰ：核仁、核膜重新出現(xiàn)，形成兩個子細(xì)胞。前期Ⅱ中期Ⅱ后期Ⅱ末期Ⅱ67.減數(shù)分裂第一次第二次前期Ⅰ：持續(xù)時間較長。進(jìn)行染色中期Ⅰ：細(xì)線期：染色體開始凝集，染色粒，配對偶線期：出現(xiàn)聯(lián)會和SC，二價體，四分體合成0.3%的DNA，稱Z-DNA。粗線期：出現(xiàn)交換和重組，合成DNA，雙線期：交叉。交叉端化。持續(xù)時間長。終變期：前期Ⅰ稱P-DNA。核仁、核膜消失，紡錘體形成。同源染色體向赤道面移動。68.細(xì)線期：染色體開始凝集，染色粒，配對偶線期：出現(xiàn)聯(lián)會和SC3、染色體的畸變?nèi)旧w畸變（突變）與基因突變的區(qū)別染色體畸變是基因組大片斷的突變，在顯微鏡下可以觀察到；而基因突變在顯微鏡下觀察不到69.3、染色體的畸變?nèi)旧w畸變（突變）與基因突變的區(qū)別69.自發(fā)或誘發(fā)（1）、染色體數(shù)目的改變

A.整倍體:指染色體數(shù)目是單倍體數(shù)目的整數(shù)倍.B.非整倍體:整倍體染色體中缺少或額外增加一條或若干條染色體.（2）、染色體結(jié)構(gòu)的改變?nèi)笔?、重?fù)、倒位、易位70.自發(fā)或誘發(fā)70.葉片表皮細(xì)胞的比較

煙草2倍體，4倍體和8倍體71.71.異源多倍體72.異源多倍體72.整倍體一套基本的染色體數(shù)目稱為單倍體（x）整倍體是單倍體的整數(shù)倍，如人是二倍體（2x）多倍體的植物常見，多倍體動物少見三倍體不育如：無籽西瓜73.整倍體一套基本的染色體數(shù)目稱為單倍體（x）整倍體是單倍體的整非整倍體不是整套染色體的增減，而是幾條染色體的增減植物中非整倍體發(fā)生率較高，而動物中一般致死缺體：零體，丟失一對同源染色體，一般致死單體：丟失一條染色體三體：增加一條染色體雙三體多體表型異常74.非整倍體不是整套染色體的增減，而是幾條染色體的增減表型異常7先天愚型-Down氏綜合癥21-三體75.先天愚型-Down氏綜合癥21-三體75.

（2）、染色體結(jié)構(gòu)的改變

結(jié)構(gòu)變異的形成：斷裂，重組76.（2）、染色體結(jié)構(gòu)的改變

結(jié)構(gòu)變異

一缺失(deficiency)77.一缺失(deficiency)77.缺失末端缺失：丟失端粒中間缺失遺傳效應(yīng)：雙著絲粒染色體（缺失和重復(fù)）；易位后果：致死或嚴(yán)重異常（貓叫綜合癥，5號染色體短臂缺失）78.缺失末端缺失：丟失端粒78.斷裂-融合-橋79.斷裂-融合-橋79.

二重復(fù)(duplication)80.二重復(fù)(duplication)80.

重復(fù)的遺傳效應(yīng)果蠅X染色體上16A區(qū)段重復(fù)的形成81.重復(fù)的遺傳效應(yīng)果蠅X染色體上重復(fù)的遺傳效應(yīng)82.重復(fù)的遺傳效應(yīng)82.83.83.

三倒位(inversion)指某染色體的內(nèi)部區(qū)段發(fā)生180°的倒轉(zhuǎn)，而使該區(qū)段的原來基因順序發(fā)生顛倒的現(xiàn)象。臂內(nèi)倒位；臂間倒位。遺傳效應(yīng)：改變了倒位區(qū)段內(nèi)外基因的連鎖關(guān)系；倒位環(huán)，引起部分不育性；84.三倒位(inversion)指某染

四易位(translocation)易位（translocation）：指某染色體的一個區(qū)段移接在非同源的另一個染色體上。85.四易位(translocation)易位（第二節(jié)基因基因是一個特定的DNA或RNA片段，但并非一段DNA或RNA都是基因。86.第二節(jié)基因86.一、基因的概念1、經(jīng)典遺傳學(xué)中的基因概念遺傳“因子”基因位于染色體上，并呈直線排列，基因座基因既是一個功能單位，是一個突變單位，也是一個交換單位的“三位一體”概念。經(jīng)典遺傳學(xué)認(rèn)為基因是一個最小的單位，不能分割87.一、基因的概念1、經(jīng)典遺傳學(xué)中的基因概念87.1957年Benzer用大腸桿菌T4噬菌體為材料，分析了基因內(nèi)部的精細(xì)結(jié)構(gòu)，提出了順反子（cistor)的概念，證明基因是DNA分子上一個特定的區(qū)段，是一個功能單位，包括許多突變位點(diǎn)（突變子），突變位點(diǎn)之間可以發(fā)生重組（重組子）順反互補(bǔ)測試法--Benzer88.1957年Benzer用大腸桿菌T4噬菌體為材料，分析了基因

雙突變雜合體的互補(bǔ)作用假定有兩發(fā)生突變的純合子細(xì)胞，每個細(xì)胞只有一種突變，具有類似的表型，如何判定是屬于同一基因的突變還是分別屬于兩個基因的突變呢？這兩個細(xì)胞交配產(chǎn)生的子代細(xì)胞有兩種情況：順式與反式，如圖所示：89.雙突變雜合體的互補(bǔ)作用假定有兩發(fā)生突變的純合子細(xì)胞，每個細(xì)順反測驗(yàn)與順反子根據(jù)反式雙突變雜合體有無互補(bǔ)作用可以判斷它們是否為同一個功能單位的突變：突變型無互補(bǔ)作用為同一功能單位的突變；野生型有互補(bǔ)作用為不同功能單位的突變。這種測驗(yàn)稱為互補(bǔ)測驗(yàn)，也稱為順反測驗(yàn)(cis-transtest)。Benzer將順反測驗(yàn)所確定的最小遺傳功能單位稱為順反子(cistron)，順反子內(nèi)發(fā)生的突變間不能互補(bǔ)。90.順反測驗(yàn)與順反子根據(jù)反式雙突變雜合體有無互補(bǔ)作用可以判斷它們91.91.順反子學(xué)說打破了“三位一體”的基因概念發(fā)現(xiàn)一些不能用互補(bǔ)試驗(yàn)解釋的現(xiàn)象，如操縱子，重疊基因，復(fù)合轉(zhuǎn)錄單位分子生物學(xué)基因概念：基因是合成一條多肽鏈或RNA分子所必需的全部DNA序列.一個基因到底有多大范圍？編碼序列（外顯子），內(nèi)含子，5`端和3`端的非翻譯區(qū)(UTR)，調(diào)控序列（可存在于上述三種序列中）92.順反子學(xué)說打破了“三位一體”的基因概念92.三、基因的幾種特殊形式1.重復(fù)基因：指在染色體組上存在多份拷貝的基因。重復(fù)基因往往是生命活動中最基本、最重要的功能相關(guān)的基因。最典型的重復(fù)基因是rRNA、tRNA和組蛋白基因等。93.三、基因的幾種特殊形式1.重復(fù)基因：93.2.重疊基因(overlappinggene)同一段DNA序列，由于閱讀框架(轉(zhuǎn)錄范圍)不同，同時成為兩個或兩個以上基因的組成部分。見于基因組較小的原核細(xì)胞、病毒、噬菌體；94.2.重疊基因(overlappinggene)同一段D95.95.3.隔裂基因(splitgene)1977年，Roberts&SharpR環(huán)法（腺病毒）96.3.隔裂基因(splitgene)1977年，Robe隔裂基因（splitgene）：一個基因的核苷酸序列中因插入了與編碼氨基酸無關(guān)的核苷酸序列，使一個完整的基因分隔成不連續(xù)的若干區(qū)段，我們稱之為隔裂基因。外顯子（extron）：轉(zhuǎn)錄后在成熟的mRNA中存在，表達(dá)序列內(nèi)含子（intron）：在mRNA成熟加工過程中被除去，不表達(dá)序列97.隔裂基因（splitgene）：一個基因的核苷酸序列中因插隔裂基因的整個表達(dá)程序?yàn)椋簝?nèi)含子和外顯子都被轉(zhuǎn)錄下來，稱為初級轉(zhuǎn)錄物，即核內(nèi)不均一RNA（hnRNA），又叫前體mRNA。在核內(nèi)經(jīng)過轉(zhuǎn)錄后加工，除去內(nèi)含子，拼接成成熟的mRNA輸送到細(xì)胞質(zhì)，再翻譯成多肽鏈。這些內(nèi)含子的刪除和外顯子的連接，最后形成成熟的mRNA的過程稱為RNA剪輯（RNAsplicing）。98.隔裂基因的整個表達(dá)程序?yàn)椋?8.內(nèi)含子不僅存在于真核，原核中也有，很少，如腺病毒、SV40高等真核細(xì)胞中多數(shù)基因有內(nèi)含子，也有少數(shù)基因沒有內(nèi)含子，如：組蛋白基因、干擾素基因、酵母的多數(shù)蛋白質(zhì)基因有些基因內(nèi)含子很長，有些基因含有較多的內(nèi)含子99.內(nèi)含子不僅存在于真核，原核中也有，很少，如腺病毒、SV409內(nèi)含子的相對性，選擇性拼接產(chǎn)生α型和β型肌鈣蛋白（大鼠）斷裂基因的意義：有利于貯存較多遺傳信息；有利于變異和進(jìn)化100.內(nèi)含子的相對性，選擇性拼接產(chǎn)生α型和β型肌鈣蛋白（大鼠）101.101.真核生物基因組的不編碼序列重復(fù)序列間隔序列：是指基因間不編碼的部分，有的轉(zhuǎn)錄稱轉(zhuǎn)錄間隔區(qū)（TS），有的不轉(zhuǎn)錄稱為非轉(zhuǎn)錄間隔區(qū)(NTS）。間插序列：是指基因內(nèi)部不編碼的區(qū)域，也稱內(nèi)含子，在轉(zhuǎn)錄后加工后被切除掉，所以常不作為翻譯的信息。有的內(nèi)含子也可以編碼，如成熟酶和內(nèi)切酶等。例：p38102.真核生物基因組的不編碼序列102.103.103.4.復(fù)等位基因等位基因：是指在一對同源染色體上，占有相同座位的一對基因，它控制一對相對性狀（顯/隱性）。例如，人類RH血型基因的座位是在1號染色體短臂的3區(qū)5帶，位于兩條1號染色體相同座位的Rh的RH就是一對等位基因。復(fù)等位基因：在一個群體內(nèi)，同源染色體的某個相同座位上的等位基因超過2個以上時，就稱作復(fù)等位基因。104.4.復(fù)等位基因等位基因：是指在一對同源染色體上，占有相同座位ABO血型系統(tǒng)與復(fù)等位基因人類ABO血型基因座位是在9號染色體長臂的末端，就人類來說，有三個復(fù)等位基因：IA---A抗原決定簇IB---B抗原決定簇i---缺陷型但就某個人來說,決定ABO血型的一對等位基因，IA、IB、i中的兩個MHC的多態(tài)性與器官移植105.ABO血型系統(tǒng)與復(fù)等位基因105.HLA基因結(jié)構(gòu)示意圖EGFLMPTAPDNDMDOABCI類基因區(qū)C4BfC2TNFHspIII類基因區(qū)DRDQDPII類基因區(qū)106.HLA基因結(jié)構(gòu)示意圖EGFLMPTAPDNDMDOABCI類5.假基因在基因家族中，某些成員并不產(chǎn)生有功能的基因產(chǎn)物，但其結(jié)構(gòu)和DNA序列與有功能的基因具有相似性。這些基因稱為假基因。假基因常用符號ψ來表示。如珠蛋白基因簇中的ψα1表示與α1基因相似的假基因。107.5.假基因在基因家族中，某些成員并不產(chǎn)生有功能的基因產(chǎn)物，但假基因與有功能的基因同源，由于發(fā)生缺失（deletion）、倒位(inversion)與點(diǎn)突變(pointmutation)等形成。假基因的概念是1977年G.Jacq等人根據(jù)對非洲爪蟾5SrRNA基因簇的研究提出的。108.假基因與有功能的基因同源，由于發(fā)生缺失（deletion）、根據(jù)是否保留相應(yīng)功能基因的內(nèi)含子，假基因分為兩大類：一類保留了內(nèi)含子（如珠蛋白假基因）另一類則缺少內(nèi)含子。又稱為加工假基因（processedpseudogene）或返座假基因（retropseudogene），轉(zhuǎn)錄后的mRNA加工后返座的結(jié)果。109.根據(jù)是否保留相應(yīng)功能基因的內(nèi)含子，假基因分為兩大類：109.6.跳躍基因(jumpinggene)又稱為轉(zhuǎn)座子(transposon)、轉(zhuǎn)座因子、轉(zhuǎn)位因子(transposableelement)。生化遺傳和早期分子遺傳學(xué)還認(rèn)為基因在染色體上的相對位置是固定的。后來發(fā)現(xiàn)某些DNA序列可以在染色體上轉(zhuǎn)變位置。轉(zhuǎn)座子轉(zhuǎn)位的過程也是一個遺傳重組過程；轉(zhuǎn)座子在染色體上轉(zhuǎn)位可能會引起插入位置基因功能喪失(突變)，再次轉(zhuǎn)位離開插入點(diǎn)時便會發(fā)生基因功能的恢復(fù)。110.6.跳躍基因(jumpinggene)又稱為轉(zhuǎn)座子(t第三節(jié)基因組（genome）111.第三節(jié)基因組（genome）111.基因組（genome）：細(xì)胞或生物體中，一套完整單倍體的遺傳物質(zhì)的總和。如人：22常+X，Y，+線粒體基因組基因組的結(jié)構(gòu)：指不同的基因功能區(qū)域在核酸分子中的分布和排列情況?；蚪M的功能：貯存和表達(dá)遺傳信息。一、基因組定義112.基因組（genome）：細(xì)胞或生物體中，一套完整單倍體的遺傳(一)原核生物基因組一、原核生物基因組結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：1、基因組較小，基因平均1kb；多為環(huán)狀雙鏈DNA分子，少數(shù)為單鏈線狀結(jié)構(gòu)，染色體DNA不與蛋白質(zhì)固定結(jié)合2、只有一個復(fù)制起始點(diǎn).3、具有操縱子結(jié)構(gòu)指數(shù)個功能上相關(guān)的基因串聯(lián)在一起，連同上游的調(diào)控區(qū)和下游的轉(zhuǎn)錄終止信號構(gòu)成基因的表達(dá)單位。如大腸桿菌中的乳糖操縱子113.(一)原核生物基因組一、原核生物基因組結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：1、基因114.114.4、一般無重疊基因5、結(jié)構(gòu)基因是連續(xù)的，無內(nèi)含子，以單拷貝形式存在6、編碼區(qū)在基因組中的比例>>真核基因組7、基因組中重復(fù)序列很少8、具有編碼同工酶的基因(isogene)9、存在可移動DNA序列10、多順反子115.4、一般無重疊基因115.2、病毒基因組的特點(diǎn)基因組大小相差很大：HBV:3.2kb痘病毒：300kb基因有連續(xù)的，有不連續(xù)的，病毒基因中有內(nèi)含子。核酸的成分只有一種，DNA或RAN;而其他生物細(xì)胞中DNA和RNA共存病毒核酸結(jié)構(gòu)多樣性：單鏈或雙鏈；環(huán)狀分子或線性分子（大部分的病毒）；少數(shù)病毒由幾個核酸片斷組成。如流感病毒：8條單鏈RNA編碼序列>90%(基因組)116.2、病毒基因組的特點(diǎn)基因組大小相差很大：HBV:多為單拷貝有重疊基因117.多為單拷貝117.(二)真核生物基因組一、特點(diǎn)1、體細(xì)胞:兩套基因組；性細(xì)胞:一套基因組2、基因組較大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜多，多個復(fù)制起始點(diǎn)3、和蛋白質(zhì)結(jié)合，形成染色體，而且是多條4、含大量重復(fù)序列，幾十次到幾百萬次5、以單拷貝和多拷貝兩種形式存在6、基因不連續(xù)性：基因間有間隔區(qū)(spacerDNA)，斷裂基因(splitgene)7、基因家族118.(二)真核生物基因組一、特點(diǎn)118.8、DNA片段可以重排9、非編碼序列占90%以上10、mRNA為單順反子119.8、DNA片段可以重排119.基因簇與基因家族基因家族（genefamily）：一組功能相關(guān)且核酸序列具有同源性的基因．可能由某一共同祖先基因(ancestralgene)經(jīng)重復(fù)和突變產(chǎn)生?；虼?genecluster):指基因家族中的各成員緊密成簇排列成大串的重復(fù)單位，定于染色體的的特殊區(qū)域。

120.基因簇與基因家族基因家族（genefamily）：一組功能基因家族的特點(diǎn)：①基因家族的成員可以串聯(lián)排列在一起，形成基因簇(genecluster)，如rRNA、tRNA和組蛋白的基因；②有些基因家族的成員也可位于不同的染色體上，如珠蛋白基因；人α基因簇位于16號染色體；β基因簇位于11號染色體③有些成員不產(chǎn)生有功能的基因產(chǎn)物，這種基因稱為假基因(Pseudogene)。Ψa1表示與a1相似的假基因。121.基因家族的特點(diǎn)：121.典型的基因家族(一)、串聯(lián)重復(fù)基因簇1．tRNA基因單倍體人基因組中1300個tRNA基因，編碼50多種tRNA。每種tRNA可有10-幾百個基因拷貝。同種tRNA往往串聯(lián)在一起形成基因簇。2．rRNA基因>l00copy，rRNA基因簇(重復(fù)單元28S、18S、5.8s-rRNA)，一個轉(zhuǎn)錄單位，兩個單位間有非轉(zhuǎn)錄間隔區(qū)122.典型的基因家族(一)、串聯(lián)重復(fù)基因簇122.典型的基因家族3．組蛋白基因人：30-40copy組蛋白基因簇(重復(fù)單位：H1，H2A，H2B，H3、H4)特點(diǎn)：無intron，Poly(A)-RNA123.典型的基因家族123.124.124.典型的基因家族（二）、分散式基因簇125.典型的基因家族（二）、分散式基因簇125.發(fā)育控制復(fù)合多基因家族126.發(fā)育控制復(fù)合多基因家族126.5.基因超家族（genesuperfamily）基因超家族是由基因家族及單基因組成的更大的基因家族。它們的結(jié)構(gòu)有程度不等的同源性，因此它們可能起源于相同的祖先基因，但是它們的功能并不一定相同，這一點(diǎn)正是與基因家族的差別所在。這些基因在進(jìn)化上也有親緣關(guān)系，但親緣關(guān)系較遠(yuǎn)，故將其稱為基因超家族。如：免疫球蛋白超基因家族表達(dá)產(chǎn)物都有免疫球蛋白樣的結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)。與免疫有關(guān)的分子：MHCI類抗原的α鏈、Ⅱ類抗原的α鏈和β鏈、CD4、CD8……在后又陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了許多與免疫無關(guān)的家族成員，如神經(jīng)組織分子、生長因子受體……127.5.基因超家族（genesuperfamily）127.重復(fù)序列

重復(fù)序列中，除了編碼rRNA、tRNA、組蛋白及免疫球蛋白的結(jié)構(gòu)基因外，大部分是非編碼序列。它們的功能主要與基因組的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，組織形式以及基因表達(dá)調(diào)控有關(guān)。

128.重復(fù)序列128.1．中度重復(fù)序列（moderatelyrepetitivesequence）1．中度重復(fù)序列的特點(diǎn)①重復(fù)單位序列相似，但不完全一樣，②散在分布于基因組中．不是串聯(lián)集中③序列的長度和拷貝數(shù)非常不均一，④中度重復(fù)序列一般具有種屬特異性，可作為DNA標(biāo)記。⑤中度重復(fù)序列可能是轉(zhuǎn)座元件(返座子)129.1．中度重復(fù)序列（moderatelyrepetitive人類基因組中的重復(fù)序列標(biāo)記--A1u序列Alu家族（Alufamily）人類基因組中最常見的短散