遺傳的分子學基礎(chǔ)（醫(yī)學遺傳學檢驗課件）

遺傳的分子學基礎(chǔ)一二三遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能基因基因突變四人類基因組與基因組計劃第三節(jié)基因突變一基因突變的概念廣義：是指遺傳物質(zhì)發(fā)生的可遺傳的變異。包括染色體突變和基因突變。突變（mutation）狹義：基因突變是指基因內(nèi)的堿基或順序發(fā)生了可遺傳的改變，并且能導(dǎo)致表型的改變。二.突變的誘變的因素誘發(fā)突變:（inducedmutation）物理因素、化學因素、生物因素等誘變劑。自發(fā)突變:（spontaneousmutation）由于自然界中誘變劑的作用或由于偶然的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、修復(fù)時的堿基配對錯誤所產(chǎn)生的突變。特點：(1)人類單基因病大都為自發(fā)突變的結(jié)果；

(2)自發(fā)突變頻率（突變率）很低；

(3)基因突變并非隨機；三基因突變特性1.多向性：指同一基因可發(fā)生多次獨立突變，形成復(fù)等位基因（指在群體中，同一基因座位上存在3個或3個以上的等位基因）。2.可逆性：指野生型基因可以突變?yōu)橥蛔冃突颍ㄕ蛲蛔儯?，突變型基因也可以回?fù)突變?yōu)橐吧突颍ɑ貜?fù)突變）。3.有害性：大部分基因突變是有害的，也有少數(shù)基因突變是無害的（如同義突變），甚至是有利的。4.稀有性：基因突變普遍存在于自然界，從病毒、細菌到人類都在不斷地發(fā)生基因突變，但在自然條件下，基因突變的頻率是很低的。5.可重復(fù)性：對于一個個體的任何一個基因座位來說，突變以一定的頻率反復(fù)發(fā)生；同種生物中相同基因的突變可在不同個體間重復(fù)出現(xiàn)。這稱為基因突變的可重復(fù)性。6.隨機性和突變熱點：基因突變的發(fā)生是隨機的，但生殖細胞的突變率高于體細胞。突變部位并非隨機分布，存在突變熱點。突變熱點：DNA分子上的各個部位有不同的突變率，即DNA分子某些部位的突變率大大高于平均數(shù)，這些部位稱之。四.基因突變的機制堿基置換突變同義突變錯義突變無義突變終止密碼突變抑制基因突變移碼突變整碼突變?nèi)旧w錯誤配對和不等交換堿基置換突變定義:一個堿基被另一堿基取代而造成的突變ATGC轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換顛換顛換分類:1.根據(jù)堿基的性質(zhì):-----轉(zhuǎn)換------顛換2.根據(jù)堿基置換后的結(jié)果:導(dǎo)致蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)氨基酸組成的改變而影響蛋白質(zhì)或酶的生物功能，可分為：錯義突變:AAA賴氨酸ACA蘇氨酸但不一定影響蛋白質(zhì)的功能，因而不表現(xiàn)出明顯的表型效應(yīng)：中性突變同義突變:

蛋白質(zhì)無變化GCG

CGA精氨酸CT無義突變：終止密碼子（UAG、UAA、UGA）延長突變:終止密碼突變當DNA分子中的一個終止密碼突變，成為編碼氨基酸的密碼子時，多肽鏈的合成將繼續(xù)進行下去，肽鏈延長直至遇到下一個終止密碼子時方停止。抑制基因突變:當基因內(nèi)部不同位置上的不同堿基發(fā)生了兩次突變，其中一次抑制了另一次突變的遺傳效應(yīng)。移碼突變（frame一shiftmutation）是指DNA鏈上插入或丟失1個、2個甚至多個堿基（但不是三聯(lián)體密碼子及其倍數(shù)），在讀碼時，由于原來的密碼子移位，導(dǎo)致在插入或、丟失堿基部位以后的編碼都發(fā)生改變，結(jié)果翻譯出的氨基酸順序也發(fā)生了相應(yīng)改變。整碼突變在DNA鏈的密碼子之間插入或丟失一個或幾個密碼子，則合成的肽鏈將增加域減少一個或幾個氨基酸，但插入或丟失部位的前后氨基酸順序不變，稱密碼子插入或丟失。染色體錯誤配對和不等交換染色體發(fā)生大片段的不等交換，減數(shù)分裂期間，同源染色體間的同源部分發(fā)生聯(lián)會和交換，如果聯(lián)會時配對不精確，會發(fā)生不等交換，造成一部分基因缺失和部分重復(fù)。五、基因突變的后果1、中性突變2、生化組成差異3、突變優(yōu)勢4、產(chǎn)生遺傳易感性5、引起遺傳性疾病6、致死突變造成死胎遺傳的分子學基礎(chǔ)一二三遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能基因基因突變四人類基因組與基因組計劃第四節(jié)人類基因組與基因組計劃基因組是指某物種單倍體細胞（配子）DNA分子上的全部基因總和。人類基因組包括核基因組和線粒體基因組一.人類基因組（一）細胞核基因組功能分類：編碼序列、調(diào)控序列、“自私”DNA序列結(jié)構(gòu)分類：從信息學的角度來看，核基因組是單倍體細胞所具有的遺傳信息；從細胞遺傳學的角度來看，核基因組是人體細胞中的24條不同的染色體，即1-22號染色體、X染色體和Y染色體的總和；從分子遺傳學的角度來看，核基因組是指構(gòu)成24條染色體的24個DNA分子所含的3X109個核苷酸。單一序列重復(fù)序列假基因高度重復(fù)序列中度重復(fù)序列基因家族和基因簇約占60%~65%，一般僅有單個或幾個拷貝，大多數(shù)編碼蛋白質(zhì)和酶的基因?qū)儆诖祟悺Ｔ诨蚣易逯械哪承┏蓡T并不產(chǎn)生有功能的基因產(chǎn)物。染色體結(jié)構(gòu)的維持，不能轉(zhuǎn)錄。在基因調(diào)控中起重要作用。來源相同，結(jié)構(gòu)相似，功能相關(guān)的基因。1.單一序列

占基因組的60%～65%，由800∽1000bP組成，屬于結(jié)構(gòu)基因。人類基因組大約3～4萬個結(jié)構(gòu)基因,是造成遺傳病的重要原因.2.重復(fù)序列占人基因組30%以上，存在多拷貝．包括：

高度重復(fù)序列

中度重復(fù)序列

3.多基因家族和基因簇

基因家族：真核基因組中有許多來源相同、結(jié)構(gòu)相似、功能相關(guān)的基因，這組基因稱基因家族。

按基因產(chǎn)物可將基因家族分為:

編碼RNA與編碼蛋白質(zhì)兩類.

基因簇

指集中成簇，緊密排列在某條染色體特定區(qū)域的的基因家族成員。這些成員的序列雖有些不同，但是它們編碼的是一組關(guān)系密切的蛋白質(zhì)。4.假基因

是指基因家族中，不能產(chǎn)生功能性基因產(chǎn)物的基因結(jié)構(gòu)。5.超基因家族：

是指一組由多基因家族及單基因組成的更大的基因家族。（二）線粒體基因組1.mtDNA的基因組成

是獨立于細胞核染色體外的又一基因組，能自我復(fù)制，由

16569bp組成的環(huán)狀雙鏈結(jié)構(gòu)，分重鏈（H）和輕鏈（L），含37個基因（包括編碼13種蛋白質(zhì)、22種tRNA和2種rRNA）

2.兩條鏈均有編碼功能，其中H鏈編碼12種多肽鏈、14種tRNA、2種rRNA；L鏈編碼1種多肽鏈、8種tRNA;

2.mtDNA的結(jié)構(gòu)遺傳特征

1.mtDNA結(jié)構(gòu)緊湊，無內(nèi)含子，僅含與復(fù)制轉(zhuǎn)錄有關(guān)的非編碼區(qū).3.mtDNA突變率高，且無DNA損傷的修復(fù)系統(tǒng)4.mtDNA為高效利用DNA；有5個閱讀框架，缺少終止密碼子，僅以U