分子遗传学重点讲义资料

1.分子遗传学:是研究遗传信息大分子的结构和功能的科学。它依据物理、化学的原理来解

释生命遗传现象，并在分子水平上研究遗传机制及遗传物质对代谢过程的调控。

2.

➢分子遗传学研究对象：从基因到表型的一切细胞内与遗变异有关的分子事件。不仅仅包括中心法则中从DNA到蛋白质的过程。

➢分子遗传学研究内容：遗传信息大分子在生命系统中的储存、复制、表达及调控过程。

➢分子遗传学研究目标：明确遗传信息大分子对生物表型形成的作用机制。

第二章基因

1.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）：基因是功能单位（决定性状），基因是突变单位（基因是突变的最小结构），交换单位(交换的最小结构)三位一体的组合。

→顺反子：在一个等位基因内部发生两个以上位点的突变，如两个突变位点位于同一染色体上，为顺式结构，生物个体表现为野生型；突变位点分别位于两个同源染色体上，为反式结构，生物个体表现为突变型。即其顺式和反式结构的表型效应是不同的。一个具有顺反效应的DNA片段就是一个顺反子，代表一个基因。（或者具有顺反效应的DNA片段就是一个基因）

（基因内部这些不同位点之间还可以发生交换和重组：一个基因不是一个突变单位，也不是一个重组单位）

→操纵子：基因是一个转录单位，是一个以不同来源的外显子为构件的嵌合体,处于沉默的DNA介质（内含子）中

→现代基因

2.鉴定基因的5个标准

1）基因具有开放性阅读框ORF。

2）基因往往具有一定的序列特征。

3）基因序列具有一定的保守特性。

4）基因能够进行转录。

5）通过基因失活产生的功能改变鉴定基因。（能排除假基因的干扰）

3.蛋白质基因：能够自我复制的蛋白质病毒因子。

朊病毒：一类不含核酸而仅由蛋白质构成的可自我复制并具有感染性的因子。

4.基因组印记(genomic imprinting)：由于一些可遗传的修饰作用（如DNA、组蛋白甲基化作用）控制着亲本中某个单一的等位印记基因活性，从而导致个体在发育上的功能差异，使个体具有不同的性状特征。

5.印记基因（imprinted gene）：表达特性取决于它们是在父源染色体上还是在母源染色体上的等位基因。

6.组蛋白上的共价键修饰：包括甲基化、乙酰化、磷酸化等在组蛋白上以组合形式。这些修饰的组合能改变染色质的结构，进而影响基因的表达。属于一种表观遗传学现象(epigenetics )。

7.组蛋白密码含义：

1）组蛋白末端不同的修饰作用将诱导与染色质相连蛋白之间的相互亲和力。

2）一个核小体中同一末端的修饰可能是相互依赖的，产生不同组合。

3）染色质高级结构的不同性质极大地依赖于具有不同修饰的核小体共价修饰的局部浓度和

8.新基因的产生和进化：

途径：

1）基因突变；

2）基因重复：冗余基因（单基因重复，部分、完整基因组重复）；

3）转座：简单转座、复杂转座；

4）水平转移：不同物种之间（转化、转导、结合）

5）RNA选择性剪切、编辑

9．基因分类：

1）按照基因在细胞内分布的部位，可将其分为细胞核基因和细胞质基因。

2）按照基因的功能，可将其分为结构基因、调节基因和操纵基因。

结构基因：编码蛋白质或RNA的，具有一定生理功能的基因。

调节基因：某些可调节控制结构基因表达的基因，调控基因突变可以影响

一个或多个结构基因的功能，导致一个或多个蛋白质(酶)合成量的改变。

操纵基因：与一个或者一组结构基因相邻近，并且能够与一些特异的阻遏蛋白相互作用，从而控制邻近的结构基因表达的基因。

3）按照基因形态分：

断裂基因（真核）：基因的编码序列在DNA放在上不是连续的，而是被不编码的序列隔开，形成镶嵌排列的断裂形式。

重叠基因（原核）：指两个或两个以上的基因共有一段DNA序列，或是指一段DNA序列成为两个或两个以上基因的组成部分。

功能：

经济和有效地利用DNA遗传信息量。

重叠基因中不仅有编码序列也有调控序列，可能参与对基因的调控。

跳跃基因（转座子）：存在于染色体DNA上可自主复制和位移的基本单位。

①原核生物转座子的类型：

简单转座子（插入序列：insertional sequence,IS)

复合转座子(composite transposon)

TnA家族

②转座子转座机制

转座时发生的插入作用有一个普遍的特征，那就是受体分子中有一段很短的（3-12bp）、被称为靶序列的DNA会被复制，使插入的转座子位于两个重复的靶序列之间。不同转座子的靶序列长度不同，但对于一个特定的转座子来说，它所复制的靶序列长度都是一样的。（IS1两翼总有9个碱基对的靶序列，而Tn3两端总有5bp的靶序列）。

③转座的方式：

反转录转座

切离转座

复制转座

④转座作用的遗传学效应

转座引起插入突变；

转座产生新的基因；

转座产生的染色体畸变；

转座引起的生物进化。

4）按照是否转录或翻译来分

可转录但不翻译(tDNA, rDNA

可转录、可翻译的（乳糖操纵子结构基因Z,Y,A ;大多数功能基因。)

不转录、不翻译(promoter, operator )

10.基因组（genome）：生物中，一个物种单倍体的染色体所携带的一整套基因。

11.原核生物基因组的特点：

1）原核生物的基因组很小，DNA含量低；

2）原核生物DNA不和蛋白质固定结合，一般不具有核小体结构；

3）原核生物的基因组内绝大部分序列用于编码蛋白质。

4）功能上密切相关得到基因高度集中形成一个功能转录单位，可以转录形成含有多个蛋白质分子的一个mRNA单元。