第一篇 医学遗传学基础 第一章 人类基因和基因组

rII of T4 phage including two genes
rII47 ●
104 101 ●●
A gene
103 105 106 ● ●●
51 102 ●●
B gene
r106 r51 ++
r106 +
+ r51
r47
106
+
+
r47
+
+
r106
K菌株
顺反测验
顺式测验
反式测验
突变位点 在同一顺 反子内
子的任何编码序列，其 mRNA相应区域可翻译成 蛋白。
● 断裂基因存在的生物学意义
1.有利于遗传的相对稳定
外显子和内含子中发生突变的 概率是相同的，但是内含子的 突变率总是高于外显子，为什 么？
mutation frequency
in intron > in exon
（剪除）
（密码）
即使错误剪接留下的intron部分 被mRNA监测系统降解，避免病变和死亡
根据其是否具有转录和翻译功能可以把基因分为三类： ☆编码蛋白质的基因，它具有转录和翻译功能，包括编 码酶和结构蛋白的结构基因以及编码调节蛋白的调节基 因； ☆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； ☆不转录的基因，它对基因表达起调节控制作用，包括 启动子和操纵基因。启动子和操纵基因有时被统称为控 制基因。
真核蛋白质编码基因的核苷酸序列中间插入有与编码无关的 DNA间隔区，使1个基因分隔成不连续的若干区段 。
☆重叠基因
一些噬菌体和动物病毒，不同基因的核苷酸序列有时是可以 共用的。
内含子(intron) 位于基因内部，不编
码基因产物的序列，在成 熟mRNA中被切除。
外显子(exon) 一个基因不包括内含
2.增加变异机率， 有利于生物的进化 不对称交换形成 splitting gene
是生物体产生变异导致进化的重要途径之一
splitting gene （含有intron ）
增加了基因的长度
增加了基因内的重组交换几率
有利于形成变异和生物多样性
3.扩大生物体的遗传信息储量
对 intron 不同方式的剪接（选择性剪接），形成不同的基因产物
three in one
one in one
☆基因内可以较低频率发生基因内的重组，交换 。
操纵子理论 Lac. Operon
I PO
ZY
A
Lactose
zy a
☆基因功能的表现是若干基因组成的信息表达的整体行为。 ☆ one gene → one enzyme one gene → one peptide one gene → one function
第一篇 医学遗传学基础 （疾病发生的遗传学机制）
第一章 人类基因和基因组
第一节 基因的概念
第三节 细菌的基因组
基因的结构 基因组的组成
第五节 人类基因组计划
第二节 基因的化学本质
DNA分子的组成 DNA分子结构
第四节 基因的生物学特性
遗传信息的储存单位 基因的自我复制 基因表达 基因表达的调控
呈线状地排列在染色体上； ☆ 基因是
功能 突变 交换
“三位一体”的 (Three in one)
最小的 不可分割的
基本的
遗传单位。
1957年，本泽尔（Seymour Benzer）以T4噬 菌体为材料，在DNA分子水平上研究基因内部的精 细结构，提出了顺反子（cistron）概念。
对经典的基因概念的 第一次重要修正与发展
基因主要位于染色体上，还有染色体外遗传物质。
基因概念的发展
☆移动基因
DNA能在有机体的染色体组内从1个地方跳到另一个地方， 它们能从1个位点切除，然后插入同一或不同染色体上的另一个位 置。移动基因机构简单，由几个促进移位的基因组成。基因的跳 动能够产生突变和染色体重排，进而影响其他基因的表达。
☆断裂基因
突变位点 在不同的 顺反子内
A
B +－
A
B
++
A
B
A
B
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顺反测验结果的图解。当顺式有功能，而反式没有功能时，突变位点 突变位点在同一顺反子内；当顺式有功能，而反式也有功能时，突变位点 突变位点在不同顺反子内。
顺反子假说（Theory of cistron）
☆ Cistron 是基因的同义词 ☆在一个顺反子内，有若干个突变单位 突变子 ☆在一个顺反子内，有若干个交换单位 交换子 ☆基因是一个具有特定功能的，完整的，不可分割 的 最小的遗传单位。
基因
基因结构研究的历史
基因研究大体的三个阶段：
20世纪50年代以前，主要从细胞的染色体水平上进行 研究，属于基因的染色体遗传阶段。
20世纪50年代，主要从DNA大分子水平上进行研究，属 于基因的分子生物学阶段。
20世纪80年代以后，研究基因的功能及其与表型之间 的关系，使基因的研究进入了反向生物学阶段。
结构基因组学 后基因组学
第一节 基因的概念
基因
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 位和突变的单位以及控制性状的功能单位。
生物化学概念：一段DNA或RNA顺序，该顺序可以产生 或影响某种表型，可以由于突变生成等位基因变异体。
遗传学概念：代表一个遗传的功能单位，同时也是一 个交换单位和突变单位。
（5% isoform protein in mammalian）
基因结构研究的历史
从遗传学史的角度看，基因概念大致分以下几个阶段：
泛基因 （或前基因）
孟德尔 （遗传因子）
摩尔根 （基因）
现代基因
操纵子
顺反子
遗传学的奠基人孟德尔 （Gregor Johann Mendel 1822～1884）
19世纪60年代初，孟德尔对具有不同形态的豌豆作杂交 实验，在解释实验中每种性状的遗传行为时，用A代表红花， a代表白花，表明生物的某种性状是由遗传因子负责传递的， 遗传下来的不是具体的性状，而是遗传因子。遗传因子是颗 粒性的，在体细胞内成双存在，在生殖细胞内成单存在。孟 德尔所说的“遗传因子”是代表决定某个性状遗传的抽象符 号。
☆基因的两个基本属性： 基因是世代相传的； 基因是决定遗传性表达的。
现在所说的“基因是生物体传递遗传信息和表达遗传信 息的基本物质单位”，实际上就是孟德尔所阐明的基因观。
1926年，摩尔根的巨著《基因论》出版，从而 建立了著名的基因学说。
☆ 基因是染色体上的实体； ☆ 基因象链珠(bead)一样，孤立地