第3章 人类基因组学
遗传学第三章 基因的概念和结构
基因重叠方式
• Mis-reading for stop codon
( Q RNA virus 1973. A. Weiner )
400Nt
800Nt
AUG----------------------UGA-----------------------UAA
设有两个独立起源的隐性突变，具有类似的表现型。判断是属于同一个基因 突变，还是属于两个基因突变？即判断是否属于等位基因？ ①建立双突变杂合二倍体； ②测定突变间有无互补作用。
• 顺反测验：顺式排列为对照（是两个突变座位位于同一条染色 体上）,其表现型野生型。实质上是进行反式测验（反式排列是 两个突变座位位于不同的染色体上）。
① 反式排列为野生型：突变分属于两个基因位点； ② 反式排列为突变型：突变分属于同一基因位点。
Complementary assay
rII47 0
rII106 0
rII 47
rII106
rII106 0 rII51 0
rII106 rII51
Why?
plane E.coli K12
依据； One gene
2、假基因(pseudo gene)
• 假基因:同已知的基因相似，处于不同的位点，因缺失或突变而 不能转录或翻译，是没有功能的基因。
第五节、外显子和内含子
• 内含子(intron)：DNA序列中不出现在成熟mRNA的片段； • 外显子(extron)：DNA序列中出现在成熟mRNA中的片段。
Ovalbumin DNA X cDNA
5387 bp 11 genes 3 mRNA 9 peptides
生物信息学与基因组学
HGP的意义
诞生了新学科、新领域
生物信息学 比较基因组学(comparative genomics) 以跨物种、跨群体的DNA序列比较为基础，利用模式 生物与人类基因组之间便码顺序和组成、结构上的同 源性，研究物种起源、进化、基因功能演化、差异表 达和定位、克隆人类疾病基因
人类基因组研究方向
基因组学（genomics）作为一门专门学科。它涵盖以下 几个方面： 结构基因组学，主要研究核酸或蛋白质的结构、定位、 功能及其相互作用；与蛋白质组学内容密切相关。 功能基因组学，主要研究基因的表达、调控、功能及 基因间的相互作用； 比较基因组学, 包括对不同进化阶段生物基因组的比 较研究，也包括不同人种、族群和群体基因组的比较研 究。 药物基因组学、疾病基因组学等分支学科也不断发展 起来。
2. 概念：从整体上研究一个物种的所有基因结构和功能的新科 学。
人类基因组计划（HGP）
人类基因组计划的主要目标是测定人类基因组全序列。人 类基因组DNA由四种核苷酸（A、T、C、G）按一定的顺 序排列而成，基因组所含核苷酸总数为30亿对。
４月末 我国科学家按照国际人类基因组计划的部署， 完成 了１％人类基因组的工作框架图。 ５月 国际人类基因组计划完成时间再度提前，预计 从原定 的２００３年６月提前至２００１年６月。 ５月８日 由德国和日本等国科学家组成的国际科研 小组宣 布，他们已经基本完成了人体第２１对染色体的测 序工作。 ６月２６日 各国科学家公布了人类基因组工作草图。 ２００1年 2月15日 公布了人类基因组全序列及其分析结果， 宣告人类有30,000 - 40,000条编码蛋白质的基因, 仅占人类基因 组序列的1％～5％，成人各种组织中又只有约10％的基因表达 为蛋白质。。
《医学遗传学》第三章.遗传的分子基础
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Chapter 3
基因组DNA DNA的存在形式 二、基因组DNA的存在形式
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Chapter 3
（一）单一序列
是指基因组中仅有单个或少数拷贝的（ 是指基因组中仅有单个或少数拷贝的 （ 仅出现 一次或少数几次的） DNA序列 一般由800bp～ 序列， 800bp 一次或少数几次的 ） DNA 序列 ， 一般由 800bp ～ 1000bp bp组成 约占基因组的60 65% 60% 1000bp组成 ，约占基因组的60%-65%。
Chapter 3
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Chapter 3
（三）多基因家族
多基因家族（ 多基因家族 （ multigene family ） 是指 family） 由一个祖先基因经过重复和变异形成的一组 来源相同、结构相似、功能相关的基因。 来源相同、结构相似、功能相关的基因。
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Chapter 3
基因（gene） 基因（gene）：是编码蛋白质多肽链或 功能RNA所必需的全部核苷酸序列。 RNA所必需的全部核苷酸序列 功能RNA所必需的全部核苷酸序列。
一个基因不仅包括编码蛋白质多肽链或RNA 一个基因不仅包括编码蛋白质多肽链或 RNA的 RNA的 核酸序列， 核酸序列 ， 而且包括为保证转录所必需的调 控序列。 控序列。
表3-1人类中某些遗传病的基因突变频率
遗传病 白化病 苯丙酮尿症 血友病 色盲 鱼鳞病 肌肉退化症 小眼球症 突变频率 28× 28×10-6 25× 25×10-6 27×10-6 27× 28× 28×10-6 11× 11×10-6 43× 43×10-6 5×10-6
医学遗传学(第3版)配套习题集：第3章 人类基因组学
第三章人类基因组学基因组指一个生命体的全套遗传物质。
从基因组整体层次上研究各生物种群基因组的结构和功能及相互关系的科学即基因组学。
基因组学的研究内容包括三个基本方面，即结构基因组学，功能基因组学和比较基因组学。
人类基因组计划(HGP)是20世纪90年代初开始，由世界多个国家参与合作的研究人类基因组的重大科研项目。
其基本目标是测定人类基因组的全部DNA序列，从而为阐明人类全部基因的结构和功能，解码生命奥秘奠定基础。
人类基因组计划的成果体现在人类基因组遗传图，物理图和序列图的完成，而基因图的完成还有待大量的工作。
后基因组计划(PGP)是在HGP的人类结构基因组学成果基础上的进一步探索计划，将主要探讨基因组的功能，即功能基因组学研究。
由此派生了蛋白质组学，疾病基因组学，药物基因组学，环境基因组学等分支研究领域，同时也促进了比较基因组学的展开。
后基因组计划研究的进展，促进了生命科学的变革，可以预见会对医学、药学和相关产业产生重大影响。
HGP的成就加速了基因定位研究的进展，也提高了基因克隆研究的效率。
基因的定位与克隆是完成人类的基因图，进而解码每一个基因的结构和功能的基本研究手段。
一、基本纲要1.掌握基因组，基因组学，结构基因组学，功能基因组学，比较基因组学，基因组医学，后基因组医学的概念。
2.熟悉人类基因组计划(HGP)的历史，HGP的基本目标；了解遗传图，物理图，序列图，基因图的概念和构建各种图的方法原理。
3.了解RF1P,STR和SNP三代DNA遗传标记的特点。
4.熟悉后基因组计划(PGP)的各个研究领域即功能基因组学、蛋白质组学、疾病基因组学、药物基因组学，比较基因组学、生物信息学等的概念和意义。
5.了解基因定位的各种方法的原理。
6.了解基因克隆的三种研究策略。
7.了解全基因组扫描的策略和方法。
8.熟悉基因组医学与遗传病研究的关系。
9.熟悉基因组医学与个体化治疗的关系。
二、习题（一）选择题（A型选择题）1.人类基因组计划仍未完成的基因组图为OA.遗传图B.物理图C.序列图D.连锁图E.基因图2.下列不属于基因组学分支学科的是oA.基因组文库B.环境基因组学C.疾病基因组学D.药物基因组学E.比较基因组学3.HGP的任务是oA.构建遗传图B.物理图C.确定DNA序列D.定位基因E.以上都是4.HGP是美国科学家在年率先提出的。
人类基因组特征
人类基因组特征
人类基因组，也被称为人类基因体，由23对染色体组成，其中包括22对
常染色体和1对性染色体。
这些染色体承载着人类的遗传信息，以DNA的形式存在。
人类基因组含有约亿个DNA碱基对，这些碱基对以氢键相结合，并以胸腺嘧啶（T）、腺嘌呤（A）、胞嘧啶（C）和鸟嘌呤（G）四种碱基
排列成碱基序列。
在碱基对的排列中，A与T之间由两个氢键连接，G与C 之间由三个氢键连接，碱基对的排列在DNA中也只能是A对T，G对C。
人类的基因组中，一部分碱基对组成了大约20000到25000个基因。
全世界的生物学与医学界在人类基因组计划中，调查人类基因组中的真染色质基因序列，发现人类的基因数量比原先预期的少得多，其中的外显子，也就是能够制造蛋白质的编码序列，只占总长度的约%。
基因位于染色体上，并在染色体上呈线性排列。
基因不仅可以通过复制把遗传信息传递给下一代，还可以使遗传信息得到表达。
不同人种之间头发、肤色、眼睛、鼻子等不同，是基因差异所致。
以上内容仅供参考，如需更多关于人类基因组特征的信息，建议查阅相关文献或咨询生物学家。
(整理)第三章基因与基因组
第三章基因与基因组第一节基因概念的历史演变第二节DNA与基因第三节真核生物的割裂基因第四节基因大小第五节重叠基因第六节真核生物的基因组第七节真核生物DNA序列组织第八节细胞器基因组第九节基因鉴定第十节人类基因组计划第三章基因与基因组1 基因（gene）的概念基因是遗传的功能单位，DNA分子中不同排列顺序的DNA片段构成特定的功能单位；含有合成有功能的蛋白质多肽链或RNA所必需的全部核苷酸序列。
广义地说，基因是有功能的DNA片段。
第一节基因概念的历史演变2 基因概念的历史演变：（1）Mendel提出基因的存在（2）Morgan证实基因在染色体上（3）“一个基因一个酶”修正为“一个基因一个多肽链”“基因”一词的创立: 1909年，丹麦遗传学家约翰逊“基因”（gene）。
Gregor MendelThomas Hunt Morgan3 基因概念的理论基础3.1 一个基因一个酶1941年G W Beadle 和E L Tatum研究证实红色链孢霉各种突变体的异常代谢是一种酶的缺陷，产生这种酶缺陷的原因是单个基因的突变。
3.2 一个基因一条多肽链本世纪50年代，Yanofsky有些蛋白质不只由一种肽链组成，如血红蛋白和胰岛素，不同肽链由不同基因编码，因而又提出了“一个基因一条多肽链”的假设。
3.3 基因的化学本质是DNA(有时是RNA)1944年，O T Avery 证实了DNA是遗传物质。
有些病毒只含有RNA。
1953年沃森和克里克建立DNA分子的双螺旋结构模型。
3.4 基因顺反子（Cistron）的概念1955年，美国本兹尔(Benzer)提出顺反子的概念：是指编码一个蛋白质的全部组成所需信息的最短片段，即一个基因。
基因仅是一个功能单位，基因内部的碱基对才是重组单位和突变单位。
一对同源染色体上两突变（a和b）在同一染色体上时，称为顺式构型，在两个染色体上时，为反式构型；顺反互补测验（cis-trans test）：比较顺式和反式构型个体的表型来判断两个突变是否发生在一个基因（顺反子）内的测验。
分子生物学基础第三章遗传与变异 第三节基因、基因组与基因突变
第三节 基因、基因组与基因突变
2．基因的命名 （1）用三个小写英文斜体字母表示基因的名称 （2）在三个小写英文斜体字母后面加上一个大写英文 斜体字母表示其不同的基因座，全部用正体时表示其相应 的蛋白产物和表型。 （3）对于质粒和其他染色体外成分，如果是自然产生 的质粒，用三个英文正体字母表示，第一个字母大写；但 如果是重组质粒，则在两个大写字母之前加一个p，大写 字母表示构建该质粒的研究者或单位。 （4）对果蝇基因命名的例子最繁多，特别是在发育生 物学中。对突变表型的表示用1－4个字母代表。
第三节 基因、基因组与基因突变
图3-23 化学修饰剂改变碱基的配对性质
第三节 基因、基因组与基因突变
3．诱变剂和致癌剂的检测 许多化合物需在体内经过代谢活化才有诱变作用，在 测试时可将待测物与肝提取物一起保温，使其转化，这样 可使潜在的诱变剂也能被检测出来。大肠杆菌的SOS反应 可以使处于溶源状态的λ噬菌体激活，从而裂解宿主细胞 产生噬菌斑。通常引起细菌SOS反应的化合物对高等动物 都是致癌的。Devoret根据此原理，利用溶源菌被诱导产
第三节 基因、基因组与基因突变
三、基因突变
1．基因突变的类型
基因突变有以下多种类型：碱基对置换指DNA错配碱 基在复制后被固定下来，由原来的一个碱基对被另一个碱 基对所取代，又称为点突变。碱基对置换有两种类型：即 转换是在两种嘧啶或两种嘌呤之间的互换；颠换发生在嘧 啶与嘌呤或嘌呤与嘧啶之间的互换。碱基替换通常仅发生 在一个碱基上，偶尔也有几个碱基同时被替换。转换发生 的频率一般比颠换高1倍左右。插入突变指在基因的序列 中插入了一个碱基或一段外来DNA导致的突变。例如，大 肠杆菌的噬菌体Mu-1、插入序列（IS）或转座子都可能诱 发插入突变。插入突变有两种方式：①拷贝或复制移动， 指一个位点上的序列被复制后插入到另一位点。②非拷贝 移换，DNA序列从一个位点直接移动到另一位点。
第三章_人类基因组计划
20世纪，人类科学历程中的三大研究计划将 永垂史册：
40年代的曼哈顿原子弹计划 60年代的阿波罗登月计划 90的人类基因组计划（生命科学登月计
划）
基因、基因组的概念
基因：是遗传的基本物质和功能单位，DNA序列
中的一段脱氧核苷酸序列，是DNA分子中最小 的 功能单位。或者说，基因是决定一个生物物种的 所有生命现象的最基本的因子。
人类基因组是全人类的共同财富和遗产。人类 基因组序列图不仅奠定了人类认识自我的基石，推 动了生命与医学科学的革命性进展，而且为全人类 的健康带来了福音，使我们向着更加幸福的未来迈 出了意义非凡的一步。 我们向参与“人类基因组计划”的所有工作人 员致以热烈的祝贺！他们的创新与奉献，在科学技 术发展史上书写了光辉的一页；他们的杰出成就， 将永远成为人类历史上的一个里程碑！ 我们积极倡议，全世界来共同庆祝“人类基因 组计划”所取得的科学成就。
HGP的目的是解码生命、了解生命的起源、了解生
命体生长发育的规律、认识种属之间和个体之间存 在差异的起因、认识疾病产生的机制以及长寿与衰 老等生命现象、为疾病的诊治提供科学依据。 列分析，遗传图、物理图、序列图是最优先考虑的 目标，必须保质保量完成的是DNA序列图。
HGP的主要任务是人类基因组的基因图的构建和序
日本
在美国的推动下于1990年开始的 。
日本对DNA序列图的贡献7％。 但与日本的其它领域的领先地位相比，日本的人类
基因组仍划”成立于1990年年底，诺贝
尔奖金获得者道赛特以自己的奖金建立了“人类多 态性研究中心”。法国民众至少捐助了5000万美元。 “人类多态性研究中心”与相关机构为基因组研究， 主要特点是注重整体基因组、cDNA和自动化。尤 其是第一代物理图与遗传图的构建作出了不可磨灭 的贡献。
遗传学总习题整理
遗传学总习题整理医学遗传学题库第一章绪论（一）选择题（A型选择题）1.医学遗传学研究的对象是______。
A.遗传病B.基因病C.分子病D.染色体病E.先天性代谢病2.遗传病是指______。
A．染色体畸变引起的疾病B．遗传物质改变引起的疾病C．基因缺失引起的疾病D．“三致”物质引起的疾病E.酶缺乏引起的疾病3.多数恶性肿瘤的发生机制都是在______的基础上发生的。
A.微生物感染B.放射线照射C.化学物质中毒D.遗传物质改变E.大量吸烟4.成骨不全症的发生______。
A.大部分遗传因素和小部分环境因素决定发病B.遗传因素和环境因素对发病都有作用C.完全取决于环境因素D.基本上由遗传因素决定发病E.完全由遗传因素决定发病5．唇裂的发生______。
A.完全由遗传因素决定发病B.遗传因素和环境因素对发病都有作用C.发病完全取决于环境因素D.基本上由遗传因素决定发病E.大部分遗传因素和小部分环境因素决定发病6．维生素C缺乏引起的坏血病的发生______。
A.完全由遗传因素决定发病B.大部分遗传因素和小部分环境因素决定发病C.发病完全取决于环境因素D.基本上由遗传因素决定发病E.遗传因素和环境因素对发病都有作用7．苯丙酮尿症的发生______。
A.完全由遗传因素决定发病B.遗传因素和环境因素对发病都有作用C.大部分遗传因素和小部分环境因素决定发病D.基本上由遗传因素决定发病E.发病完全取决于环境因素8．蚕豆病的发生______。
A.完全由遗传因素决定发病B.遗传因素和环境因素对发病都有作用C.发病完全取决于环境因素D.基本上由遗传因素决定发病E.大部分遗传因素和小部分环境因素决定发病9．白化病的发生______。
A.完全由遗传因素决定发病B.遗传因素和环境因素对发病都有作用C.发病完全取决于环境因素D.基本上由遗传因素决定发病E.大部分遗传因素和小部分环境因素决定发病。
10．原发性高血压的发生______。
医学遗传学名词解释及大题
第二章基因1.反向重复序列：两个顺序相同的互补拷贝在同一DNA链上呈反向排列构成。
2.基因：是编码RNA或一条多肽链所必需的全部核酸序列（通常指DNA序列）。
包括编码序列、两侧的侧翼序列及插入序列。
3.割裂基因(断裂基因）：基因的编码序列在DNA上不是连续的，而是被不编码的序列隔开。
4.多基因家族（multigene famly）由一个祖先基因经过重复和变异所形成的一组基因。
5.假基因（pseudogene）在多基因家族中，某些成员在进化过程中获得一个或多个突变而丧失了产生蛋白产物的能力，这类基因称为假基因。
如：ψζ、ψα、ψβ6.突变(mutation)：包括基因突变和染色体畸变7.基因突变(gene mutation)：是指DNA分子中的核苷酸顺序发生改变，使遗传密码编码产生相应的改变，导致组成蛋白质的氨基酸发生变化，以致引起表型的改变。
8.自发突变或自然突变(spontaneous mutation)：在没有人工特设的诱变条件下，由外界环境的自然作用或生物体内的生理和生化变化而发生的突变。
突变频率很低。
9.诱发突变(induced mutation)：人工运用物理、化学或生物的方法所诱导的突变。
突变频率大大提高。
10.生殖细胞突变(germinal mutation)和体细胞突变(somatic mutation)突变体（mutant）：携带突变Gene的细胞或个体。
野生型（Wild type）：未突变Gene的细胞或个体。
11.突变的分子基础碱基替换(base substitution) 移码突变(frameshift mutation) 动态突变(dynamic mutation)12.碱基替换(base substitution)一种碱基被另一种碱基替换，又叫点突变(pointmutation)。
有两种形式：转换(transition)：DNA分子中一个嘌呤被另一个嘌呤替代或一个嘧啶被另一个嘧啶所替代。
医学分子遗传学第3章人类基因组计划
人类基因组计划不仅对生物学、医学和遗传学等领域产生了深远影响，还对整个 社会产生了广泛影响。它促进了生物技术产业的发展，创造了新的经济增长点， 同时也引发了关于基因编辑、基因治疗等伦理和法律问题的讨论和思考。
02
人类基因组的组成和结构
人类基因组的组成
基因
基因是遗传信息的基本单位，负责编 码蛋白质或RNA分子。人类基因组 由约20,000-25,000个基因组成，这 些基因在不同组织中以不同方式表达 。
合作模式
各国科学家通过合作，共同参与研 究计划的设计、实施和数据分析， 促进了国际间的学术交流与合作。
合作成果
国际合作使得人类基因组计划得以 顺利实施，并取得了重要的研究成 果，为后续的基因组学研究和医学 应用奠定了基础。
人类基因组计划的测序技术
测序技术的发展
人类基因组计划实施过程中，测序技术经历了从第一代到 第二代、再到第三代的演进，测序通量、准确性和速度不 断提升。
人类基因组计划
目录
• 引言 • 人类基因组的组成和结构 • 人类基因组计划的实施 • 人类基因组计划的应用和前景
01
引言
人类基因组计划的起源和目标
起源
随着分子生物学和遗传学的发展，科学家们逐渐认识到基因组研究的重要性。 1986年，美国遗传学家詹姆斯·沃森提出开展人类基因组计划，旨在测定人类 基因组的全部DNA序列，解读其中包含的遗传信息。
染色体
人类基因组被包装成23对染色体，其中 22对为常染色体，1对为性染色体（XX 或XY）。染色体是DNA的载体，携带 着基因和其他调控元件。
人类基因组的结构
基因组序列
人类基因组由约30亿个碱基对组成，以四种不同的碱基（腺 嘌呤、胸腺嘧啶、鸟嘌呤和胞嘧啶）排列成双螺旋结构。基 因组序列中包含大量的非编码序列，如内含子、启动子、增 强子等。
第三章基因组作图
样品将分别取自亚、欧、非裔人群，我国将提供一半的亚裔样品，
占到研究样品总数的1／6。这意味着我国虽然只做10％的构建工作，
但可以得到几十份全基因组规模的单体型图，并且获得与其它族裔
的比对结果。我国样品将在北京师范大学进行采集。
（4）中国10％单体型图计划
O 北京、香港和台湾地区的科学家将共同参加这一重大国际合作科研项目，
进行国际交流，并统一向国际中心提交数据。
O 中国协调组由杨焕明院士任组长。香港大学、香港科技大学和香港中文大
学计划共同承担单体型图2％的任务，台湾中研院下属的生物医学科学研
究所计划承担约1.5％左右的工作。其余6.5%任务由大陆科学家承担。
（5）基因组单体型图的意义
①是人类基因组的遗传整合图，将对基因组的研究更为全面、有效、准
筛查后进行结构学和功能学验证
物理图构建
O
低精度物理作图：构建覆盖每条染色体的数百kb的大
片段的图谱。
O
高精度物理作图：构建覆盖每条染色体的几十个kb的
图谱。
物理图作图方法Ⅱ：荧光原位杂交（FISH）作图
O
将一组不同颜色的荧光标记探针与单个变性的染色体杂交，
分辨出每种杂交信号，从而测定出各探针序列的相对位置。
O
缺点：最终排序结果的拼接组装比较困难，尤其在部分重复序列较
高的地方难度较大。
2、逐个克隆法
O 对连续克隆系中排定的YAC克隆逐个进行亚克隆测序并进行组装：
O 遗传图-物理图-亚克隆测序-计算机拼装。
O 理想状况下，整条染色体就是由一个完整的重叠群构成。
基因组“草图”和“完成图
O
草图绘制的是整个基因组的框架，完成图则是基因组序列
第3章第5节人类基因组计划
主讲人：XXX
第5节 人类基因组计划
学习目标 1．叙述人类基因组计划的主要内容 2．说出人类基因组的意义
09:43
第5节 人类基因组计划 一、人类基因组
（一）人类基因组的概念 概念：一个染色体组中的全部基因称为一个
基因组。 分为：细胞核基因组和线粒体基因组。一般
是指核基因组。 人类基因组包括：1～22号常染色体和X、Y
二、人类基因组计划的意义 1．认识进化、种族血缘、衰老、疾病等
生命现象的本质； 2．可促进生物学不同领域（如发育生物
学、神经生物学等）的发展； 3．是战胜疾病、克服生存障碍（太空、
深海）的财富；
09:43
4．各种遗传性疾病、恶性肿瘤、心பைடு நூலகம்管病和 其它遗传易感染性多因子疾病可能由此得到预测、 预防及早诊断、早治疗；
利用特殊的标记将这些克隆并有序排列； 3、测定人类基因组的全部DNA核苷酸
序列； 4、确定每一个基因，研究它的结构、特
性和功能。
09:43
（三）人类基因组计划的实施 启动时间：1990年 投资资金：约30亿美元 参与研究的国家： 美国、英国、日本、法国、德国和中国。 完成时间：2019年
09:43
C．X染色体
D．Y染色体
E．23号染色体
09:43
小结
人类基因组计划是人类遗传学的重 大举措之一。这一计划的基本内容是将 人类的基因结构研究清楚，包括基因定 位、DNA序列、每一个基因的表型效应 等。这一计划的完成，将对人类的健康、 疾病的诊断、预防和治疗，起到关键性 的作用，为人类认识自我、揭开自身的 奥秘提供基本数据。
谢谢观赏
共同学习相互提高
两条性染色体,共24条染色体上的全部基因信息。
分子生物学课件 第3章 基因与基因组
实际应用中“基因组”这个词既可以特指储存在细胞核中 的整套DNA（即核基因组），也可以指储存在细胞器中的 整套DNA（即线粒体基因组或叶绿体基因组），还可以指 一些非染色体的遗传元件，如病毒基因组、质粒基因组和 转座元件等。
不同基因家族各成员之间的序列 相似度也不同：
序列高度相似：经典的基因家族，如rRNA基因家族和组蛋 白基因家族。 保守性较低，但是编码产物具有大段的高度保守的氨基酸 序列。
序列保守性很低，编码产物之间也只有很短的保守氨基酸 序列，但通常由于具有保守的结构和功能区域，因而编码产 物具有相似的功能。
基因家族的成员在染色体上 的分布形式不同：
成簇存在的基因家族（clustered gene family）或称基因簇 （gene cluster），如人类类α链基因簇和类β链基因簇。 散布的基因家族（interspersed gene family），如肌动蛋白 基因家族和微管蛋白基因家族。
基因间隔区较短且内含子较少，基因排列紧密。
3.2.7 沉默基因
沉默基因（ Silent Gene）也叫隐蔽基因（Cryptic gene）， 是处于不表达状态的基因。它可能是假基因，也可能是被关闭的 基因。这些基因以隐性的方式埋藏在染色体中，但遇到特殊因子 的刺激，有可能解除关闭变成显性基因。
3.2.8 RNA基因
tRNA、rRNA； 核仁小分子RNA（small nucleolar RNA, snoRNA） 微小分子RNA（microRNA, miRNA）； 小分子干扰RNA（small interfering RNA, siRNA）； 核内小分子RNA（small nuclear RNA, snRNA）；
分子生物学第三章 基因与基因组的结构与功能
3.1 基因的概念
基因(gene)：是原核、真核生物以及病毒的
DNA和RNA分子中具有遗传效应的核苷酸序
列，是遗传的基本单位和突变体及控制性状
的功能单位。
结构基因
包括：
(编码蛋白质、tRNA、rRNA)
调控基因
(编码调控蛋白)
• 基因通过复制、转录和翻译合成蛋白质以及
• 有关基因的命名方法现在并没有严格的统一。
随着分子生物学的飞速发展。许许多多的基 因组都已大规模被测序，更多的基因也不断 的被鉴定。因而十分需要一个统一的命名方 法。
• 为便于学习理解，根据现代分子生物学中目
前使用最多的方法暂归纳如下：
• 1）用三个小写英文斜体字母表示基因的名
称，例如涉及乳糖（lactose）代谢相关的酶 基因lac；涉及亮氨酸（Leucine）代谢相关 的酶基因leu。
7）植物基因的命名
目前还没有适用于植物的惯用命名法 多数用1～3个小写英文斜体字母表示。 如：hsp90，热激蛋白基因
Oryza sativa，Arabidopsis thaliana
OsAthsp90；
Athsp90；Athsp90.3； Athsp90.6
• 8）脊椎动物基因的命名 • 用描述基因功能的1~4个小写字母和数字
• 2）在三个小写英文斜体字母后面加上一个斜体大写
字母表示其不同的基因座。全部用正体时表示蛋白 产物和表型
• 例如，对于大肠杆菌和其他细菌，用三个小写字母
表示一个操纵子，接着的大写字母表示不同基因座，
lac 操纵子的基因座：lacZ，lacY，lacA；其表达
产物蛋白质则是lacZ，lacY，lacA。
分子生物学习题答案
分子生物学习题答案第一章绪论Chapter 1 Introduction一名词解释1．人类基因组计划：与曼哈顿原子弹计划和阿波罗登月计划相媲美的美国人类基因组计划（human genome project, HGP)，解读人基因组上的所有基因、24个染色体DNA分子中的碱基序列。
在―人类基因组计划‖中，分为两个阶段：DNA序列图以前的计划和DNA序列图计划。
序列图前计划包括遗传图、物理图、转录图。
2. RFLP (restrict fragment length polymorphism )：A variation from one individual to the next in the number of cutting sites for a given restriction endonuclease in a given genetic locus.3. DNA指纹：基因组中存在着多种重复序列，拷贝数从几个到数十万个，可分为串联重复序列和分散重复序列。
根据个体重复序列拷贝的位置和数目的差异，使用限制性内切酶，获得具有个体特异性的DNA片段。
可以作为亲缘关系或个人身份的鉴定。
4. SNP（single nucleotide polymorphism, 单核苷酸多态性）：在一个群体中，基因组内某一特定核苷酸位置上出现2种或2种以上不同核苷酸的现象，在群体中相应频率为1-2%。
如果低于这个频率，可视为点突变。
二简答1. What is molecular biology？Molecular biology is the subject of gene structure and function at the molecular level.To explain the principle of development, metabolism, heredity and variation, aging at the molecular level. It grew out of the disciplines of genetics and biochemistry.2. Major events in the genetics century第二章核酸、蛋白质结构一选择题：B, E, D, A, A二名词解释1．Transfection：describes the introduction of foreign material into eukaryotic cells using a virus vector or other means of transfer. The term transfection for non-viral methods is most often used in reference to mammalian cells, while the term transformation is preferred to describe non-viral DNA transfer in bacteria and non-animal eukaryotic cells such as fungi, algae and plants.2．Configuration：The configuration of a molecule is the permanent geometry that results from the spatial arrangement of its bonds. The ability of the same set of atoms to form two or more molecules with different configurations is stereoisomerism.Configuration is distinct from chemical conformation, a shape attainable by bond rotations.3．构象：(Conformation, generally means structural arrangement），指一个分子中不改变共价键结构，仅是单键周围的原子旋转所产生的原子空间排列。
第三章 基因组(医学分子生物学,2011.9,2011级研究生)
6. 原核生物基因组中的基因密度非常高，基因 组序列中编码区所占的比例较大（约为50% 左右），非编码区内主要是一些调控序列。 7. 结构基因是连续的，没有内含子 8. 基因组中重复序列很少。编码蛋白质的结构 基因常为单拷贝(占99.7%) ，但编码rRNA 的 基因往往是多拷贝的。 9. 具有编码同工酶的同基因 10. 不同的原核生物基因组中的GC含量变化很 大，其范围从25%~75%。因此测量基因组 的GC含量可以用来识别细菌种类。
重复序列
单拷贝序列或低重复序列：在整个基因组
中仅出现一次或少数几次，大部分为编码蛋白 质的结构基因
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P17
反向重复序列： 两个顺序相同的拷贝在DNA
链上呈反向排列。①两个反向排列的拷贝之间隔 着一段间隔序列；②两个拷贝反向串联在一起， 中间没有间隔序列，又称为回文结构。
串联重复序列： 重复序列 编码区串联重复： 人类5种组蛋白基因密集在
27
第四节
真核生物基因组
28
一、真核生物基因组远大于原核生物基因组
真核生物基因组复杂性体现在两个方面:
具有复杂多样的结构形式
具有复杂精细的基因表达调控机制
真核生物基因组结构庞大，人类单倍 体基因组DNA约3.3109 bp ，约有3~3.5万 个基因。大肠杆菌基因组只有4.6106 bp。
真核基因组中非编码序列(non-coding sequence， NCS) 占90%以上。人类基因组中，编码序列仅占 3%左右。这是真核生物与细菌、病毒的重要区别， 在一定程度上也是生物进化的标尺。 基因的内含子、调控序列等
非编码序列
重复序列
＞90%
约占DNA 总量50%
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编码序列：rRNA、tRNA、组蛋白、 免疫球蛋白的结构基因
人类基因组的解读与解释
人类基因组的解读与解释随着科技的不断发展，人类对基因组的了解程度也在不断提高。
那么，什么是基因组？为什么要解读和解释人类基因组？这篇文章将带你了解基因组的相关知识。
一、基因组是什么？基因组是指一种生物体中所有基因的总体，也就是个体细胞内全部DNA序列的总和。
一个生物体的基因组大小在不同的物种间存在巨大的差异，人类基因组大小为3.2Gb（Giga base pairs，即十亿个碱基对），而病毒的基因组大小则只有几千个碱基对。
基因是组成基因组的基本单位，通过基因的调控，DNA能够被转录成mRNA，再通过翻译作用转化为蛋白质。
二、为什么要解读和解释人类基因组？1. 了解人类基因构成和遗传信息解读人类基因组可以更好地了解基因的数量和功能，促进对基因的了解和认识，有利于诊断和预防一些遗传疾病。
2. 为疾病诊断、治疗提供依据深入了解基因会让我们更好地了解疾病的发生和发展机理，推动医学发展，为疾病诊断、治疗提供更有效的方法和手段。
3. 推动基因疗法的发展解析人类基因组不仅可以更好地了解基因的机制，而且还能够为基因疗法的发展和创新提供高分辨率的基础数据。
三、人类基因组的解读与解释技术在解读和解释人类基因组的过程中，我们运用了很多的技术，其中最主要的两个技术是第一代测序和第二代测序。
第一代测序：第一代测序是指塞克斯测序法中的链终止技术，根据核酸碱基的化学结构特性对DNA片段进行排序、合成、增殖，并通过荧光检测的方法逐个识别霓虹灯上的碱基。
这种技术的优势在于识别准确，可读取的排列情况精度高。
第二代测序：第二代测序的核心技术是高通量测序技术。
它通过建立一个基于DNA片段的簇，而不是单个分子，然后在簇中芯片化学反应产生荧光，将所有的荧光转化成对一条线的扫描。
该技术能够大大降低测序的成本和提高测序的速度。
四、发现人类基因组的标志性事件人类基因组虽是一个相对宏大的项目，但具有非常丰富的历史意义。
以下是人类基因组中的一些标志性事件：1. 发现DNADNA的发现是探索基因组宏大命题的重要节点。
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第三章人类基因组学基因组指一个生命体的全套遗传物质。
从基因组整体层次上研究各生物种群基因组的结构和功能及相互关系的科学即基因组学。
基因组学的研究内容包括三个基本方面，即结构基因组学，功能基因组学和比较基因组学。
人类基因组计划（HGP）是20世纪90年代初开始，由世界多个国家参与合作的研究人类基因组的重大科研项目。
其基本目标是测定人类基因组的全部DNA序列，从而为阐明人类全部基因的结构和功能，解码生命奥秘奠定基础。
人类基因组计划的成果体现在人类基因组遗传图，物理图和序列图的完成，而基因图的完成还有待大量的工作。
后基因组计划（PGP）是在HGP的人类结构基因组学成果基础上的进一步探索计划，将主要探讨基因组的功能，即功能基因组学研究。
由此派生了蛋白质组学，疾病基因组学，药物基因组学，环境基因组学等分支研究领域，同时也促进了比较基因组学的展开。
后基因组计划研究的进展，促进了生命科学的变革，可以预见会对医学、药学和相关产业产生重大影响。
HGP的成就加速了基因定位研究的进展，也提高了基因克隆研究的效率。
基因的定位与克隆是完成人类的基因图，进而解码每一个基因的结构和功能的基本研究手段。
一、基本纲要1.掌握基因组，基因组学，结构基因组学，功能基因组学，比较基因组学,基因组医学, 后基因组医学的概念。
2.熟悉人类基因组计划（HGP）的历史，HGP的基本目标；了解遗传图，物理图，序列图，基因图的概念和构建各种图的方法原理。
3.了解RFLP，STR和SNP三代DNA遗传标记的特点。
4.熟悉后基因组计划（PGP）的各个研究领域即功能基因组学、蛋白质组学、疾病基因组学、药物基因组学，比较基因组学、生物信息学等的概念和意义。
5.了解基因定位的各种方法的原理。
6.了解基因克隆的三种研究策略。
7.了解全基因组扫描的策略和方法。
8. 熟悉基因组医学与遗传病研究的关系。
9.熟悉基因组医学与个体化治疗的关系。
二、习题（一）选择题（A型选择题）1.人类基因组计划仍未完成的基因组图为___________。
A.遗传图B.物理图C.序列图D.连锁图E.基因图2.下列不属于基因组学分支学科的是____________。
A.基因组文库B.环境基因组学C.疾病基因组学D.药物基因组学E.比较基因组学3.HGP的任务是__________。
A. 构建遗传图B. 物理图C. 确定DNA序列D. 定位基因E.以上都是4.HGP是美国科学家在__________年率先提出的。
A. 1970B. 1985C. 1990D. 2005E. 以上都不是5.不属于结构基因组学研究任务是__________。
A.基因图B.遗传图C.物理图D.序列图E.三维转录图6.用作遗传制图的遗传标记有一个发展的过程。
第一代DNA遗传标记是__________。
A.序列标记部位B.表达序列标记C.限制性片段长度多态性D.短串联重复序列E.单核苷酸多态性7.后基因组计划不包括__________。
A.药物基因组学B.环境基因组学C.蛋白质组学D.比较基因组学E.序列图制作8.基因定位研究不需用的技术是__________。
A.连锁分析B.放射杂种C.原位杂交D.YAC克隆E.体细胞杂交9.在基因组遗传图和物理图的制作过程中，不需要的DNA特定结构是__________。
A.STRB.SNPC.CpG岛D.contingE.BAC10.在基因组序列图和基因图的制作过程中，不需要的DNA特定结构是__________。
A.BACB.ContingC.CpG岛D.ESTE.RFLP11.第一、二、三代遗传标记分别是_______________。
A.RFLP，EST，SNPB.EST，STS，SNPC.EST，STR，SNPD.RFLP，STR，SNPE.VNTR，STS，SNP12.基因克隆研究策略不包括__________。
A.功能克隆B.定位克隆C.定位候选克隆D.候选克隆E.cDNA策略（二）空题1.基因组学是从__________层次上研究生命体遗传物质的结构和功能的科学。
2. 人类单倍体基因组DNA序列约含__________bp，其中约有_________万个基因。
3.美国率先提出的人类基因组计划于__________年启动，至________年完成此计划。
4.HGP的基本任务是建立人类基因组的结构图谱，即_________，___________和__________，并在此基础上，鉴定人类的每一个基因，绘出人类的基因图。
5.人类基因组包括 __________基因组和 __________基因组。
6.两个连锁的基因位点在生殖细胞形成时，发生重组的几率为__________，其间距为1cM，相当于106bp（1Mb）。
7.随着HGP的完成，科学家们又启动了后基因组计划。
它主要研究__________，即__________。
8.人类基因组多样性计划是比较研究不同人种，民族，族群_________的差异，探讨其含义。
9.基因定位研究的基本技术方法有_________、__________、________和________等。
10.基因克隆的研究策略包括__________，__________，和__________。
（三）名词解释1.基因组（genome）2.基因组学(genomics)3.比较基因组学（comparative genomics）4.疾病基因组学（morbid genomics）5.蛋白质组学（protomics）6.生物信息学（bioinformatics）7.遗传标记（genetic marker）8.CpG岛（CpG island）9.表达序列标签（EST）10.基因定位（gene mapping）11.连锁分析（linkage analysis）12.原位杂交（hybridization in situ）13.基因克隆（gene cloning）14.定位克隆（positional cloning）15. 基因组医学（genomic medicine）16. 后基因组医学（post-genome medicine）（四）问答题1.概述基因组学的研究内容。
2.说明HGP的科学目标和工作任务。
3.什么是遗传图和物理图？简述构建原理。
4.基因定位的主要方法的特点是什么？5.说明基因克隆的三种研究策略。
6. 说明基因组医学在遗传病研究中的应用。
三、参考答案（一）选择题1.E2.A3. E4.C5.E6.C7.E8.D9.C 10.E 11.D 12.E（二）填空题1.基因组2. 3.2×109、2～2.53.1990、20054.遗传图、物理图、序列图5.细胞核、线粒体6.1%7.基因的功能、功能基因组学8.基因组9.连锁分析、体细胞杂交、原位杂交、放射杂种10.功能克隆、定位克隆、候选克隆（三）名词解释1.基因组指某生命体的全套遗传物质。
2.基因组学是从基因组层次上系统地研究各生物种群基因组的结构和功能及相互关系的科学。
3.比较基因组学是在基因组层次上比较不同生物种群之间的异同，探讨其含义。
4.疾病基因组学是从基因组中分离重要疾病的致病基因与相关基因，确定其致病机制。
5.蛋白质组学是研究组织细胞中基因组所表达的全部蛋白质，尤其是不同生命时期、不同生命状态、及不同环境条件下全部蛋白质的变化及其功能。
6.生物信息学是生物学与计算机科学和应用数学交叉的一门科学，对生物学实验数据的获取、加工、存储、检索与分析，进而达到揭示所含的生物学意义有重要作用。
7.遗传标记可以是任何一种呈孟德尔式遗传的性状或物质形式，可以是基因，血型，血清蛋白等，特定DNA片段，确定其在基因组中的位置后，可作为参照标记用于遗传重组分析。
8.CpG岛是哺乳动物基因组DNA中长约1000bp的CG重复序列，在基因组中含量高，约占基因组总量的1%。
几乎所有持家基因及约40%的组织特异性基因的5′端均有CpG岛，它易于甲基化，从而影响基因的表达活性。
9.表达序列标签（EST）是长约200～300bp的cDNA片段，它在基因组中的定位是不明确的。
这是由特定组织细胞中提取到mRNA后，经反转录酶催化而合成的。
由它可用不同方法获得全长cDNA，再经FISH定位在染色体上。
10.基因定位是运用一定的方法将各个基因确定到染色体的实际位置。
11.连锁分析是基因定位的一种方法。
基因在染色体上呈线性排列，在减数分裂后，由于同源染色体重组，可结合家系分析进行不同座位的基因间重组的统计，依据待定位基因与已定位基因之间的重组值分析，可确定二者之间的连锁关系和遗传距离而达到基因定位。
12.原位杂交是核酸分子杂交技术在基因定位中的应用。
用经放射性同位素标记的探针，同染色体标本载玻片上原位变性的染色体DNA进行分子杂交，通过放射自显影来检测与探针杂交结合的染色体DNA同源序列，依据探针放射性颗粒在某条染色体上的显影位置进行基因定位。
13.基因克隆是从基因组中把某一基因用一定方法分离出来，以便进行单一基因精细结构和功能的研究。
14.定位克隆策略是先抓住目的遗传性状（包括疾病）与基因的联系，先进行定位，而后再鉴定分析目的性状决定基因的表达产物及功能。
15. 基因组医学就是将生命科学和临床医学结合，将人类基因组成果转化应用到临床实践中去的科学。
16. 后基因组医学是指后基因组时代的医学实践，通常与基因组医学、分子医学等交互使用。
后基因组医学涵盖分子生物学理论、技术和方法，是现代分子生物学理论和技术向现代医学领域的延伸。
（四）问答题1.基因组学是从基因组整体层次上研究各生物种群基因组的结构和功能及相互关系的科学。
其研究内容有：结构基因组学要研究基因组内基因的数量，基因的定位和每个基因编码区和基因间隔区DNA序列结构。
绘制基因组遗传图、物理图、序列图和基因图。
功能基因组学要在基因组层次上研究所有基因的表达，调控与功能。
及基因表达在不同生命期、不同生理病理条件下和在不同环境因素下的变化。
当研究涉及不同领域时，又会产生一些学科分支。
2.人类基因组计划（HGP）的科学目标是至2005年全部测定组成人类基因组的DNA序列，从而为阐明人类所有基因的结构和功能，解读人类遗传密码奠定基础。
主要工作任务是认识人类基因组的整体结构，即完成基因组的遗传图、物理图和序列图，在此基础上识别鉴定基因组的每一个基因，逐步完成人类的基因图。
3.遗传图是指每条染色体上的遗传标记的相对位置经连锁分析确定后所构成的图谱，遗传标记间的距离用它们之间交换率来衡量，图距单位1厘摩（cM）即为1%的交换率。
染色体上不同遗传标记间的距离可以相加。
物理图是将染色体的随机切割DNA片段的实际排列顺序确定后所构成的图。