第二章 人类基因
02 第二章 人类基因
En
P3 P2 P3
转录起始点 P1 E1 GT
I1 AG
E2 GT
I2 AG
终止密码 E3
5’
5‘UT 起始密码 3’UT AATAAA
来源相同，结构相似，功能相关的基因，称 为基因家族 ( gene family )。基因家族中 的成员可以分布于几条不同的染色体上，也 可以集中在一条染色体上。
基因簇:集中成簇的基因称为基因簇 （ gene cluster ），它们位于同一染色体上 的同一位点。组蛋白基因簇则集群于 7q32-q36。
1 . 高度重复顺序 ( Highly Repetitive Sequence ) 2 . 中度重复顺序 ( Moderately Repetitive Sequence )
1 . 高度重复顺序
重复顺序的长度可以是 2、4、6、8 等几个 bp , 较长的顺序可以达到 200
bp , 但是重复的拷贝次数可以达到 106 以上。
（2）小卫星 DNA 和微卫星DNA 和微卫星DNA
在人类基因组存在着许多串联排 列的DNA序列。6-25个核苷酸串联重 复序列称小卫星DNA；2-6个核苷酸串 联重复序列称微卫星DNA。
（3）反向重复序列
DNA某些部位具有方向相反但序列相同的区 域，有两种情况： 两条互补序列在一条DNA链上反向平排列； 两b
~70%~80%
~20%~30%
编码
DAN
假基因
DNA 片断
内含子非 翻译顺序
串联重复顺序/ 串联重复顺序 或成簇重复顺序
第二章、第三章、第四章人类基因及突变
第三章：基因突变——DNA分子 结构的改变
突变（Gene mutation）: 在一定 内外环境因素的作用和影响下，
遗传物质发生的某些变化，包括染色体畸变 和基因突变。
18
第一节：诱发基因突变的因素
一、物理因素
紫外线
紫外线的照射可使DNA顺序中相邻的嘧啶 类碱基结合成嘧啶二聚体，最常见的为胸腺嘧 啶二聚体（TT）。在复制或转录进行时，该处 碱基配对发生错误，从而引起新合成的DNA或 RNA链的碱基改变。
如：ψζ、ψα、ψβ
4.串联重复基因:
串联重复基因：45SrRNA、5SrRNA、各种tRNA基因以 及蛋白质家族中的组蛋白基因是呈串联重复排列的，这 类基因叫做~。
10
人类基因组组成
人类基因组：是指人的所 有遗传信息的总和，包括 两个相对独立而相互关联 的基因组：核基因组与线 粒体基因组。
2.可逆性：基因发生突变是可逆的。
例如A
a
3.有害性:基因突变会导致人类许多疾病的发生，人类大多 数遗传病是由于基因突变引起的。
24
4.稀有性：基因突变在自然界是稀有的。 血友病突变率：每代2.0x10-5
（每代100万个生殖细胞中有20次突变产生）
5.随机性:
6.可重复性:对于任何一个基因位点，突变以一定 的频率反复发生。
该突变可遗传并产生表型效应——引起疾病,多为 神经系统疾病。
35
动态突变
正常 AGT CAG CAG CAG TTT TTA CGT AAC CCG … DNA Met Gln Gln Gln Phe Leu Arg Asn Pro AAs
动态突变 （CAG三核苷酸重复） AGT CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG … DNA Met Gln Gln Gln Gln Gln Gln Gln Gln AAs
2.基因生物学
二、分子遗传学关于基因的概念 基因是具有特定遗传效应的DNA片段，它 决定细胞内RNA或蛋白质（包括酶分子）等的 合成，从而决定生物遗传性状。
具体说，基因是编码蛋白质、tRNA和rRNA的相关DNA片段， 又称结构基因。
小卫星DNA
重复次数为20-50次，长度达1－5kb。又称为可变数目 串连重复(variable number of tandem repeats,VNTR)
端粒DNA和高变小卫星DNA两种。小卫星DNA主要存在于
端粒和着丝粒区。
a.在染色体末端由6bp序列重复串联组成的10~15kbDNA
第二章 人类基因
第一节 基因的概念
一、经典遗传学关于基因的概念
基因的概念是１９０９年丹麦学者约翰逊提 出来的，用于取代孟德尔的遗传因子，但在这 一阶段基因仍是一个形象的概念，并不知道它 的物质基础是什么，而只能通过基因的遗传学 效应来感知它。到了３０年代摩尔根等人首次 将基因与染色体联系起来，认为基因在染色体 上呈直线排列。
泛分布于基因组中。
人类基因组至少有30000个不同的微卫星位 点，群体中表现出高度多态性，不同个体间 有明显差别，但在遗传上却是高度保守的， 因此可作为重要的 遗传标记，广泛用于基 因定位的连锁分析、个体识别和亲子鉴定。
亲子鉴定实例
父
9/12 15/15 14/16 6/8 10/8 21/17 23/21 11/7 11/7
•Southwestern blot：利用Southern blot与 Western blot两种方法的特点而设计，用于检测 与蛋白质结合的特异DNA序列。
第二-四章 遗传的分子基础
16
真核生物的结构基因
侧翼序列 （上游）
编码区
侧翼序列 （下游）
17
外显子与内含子接头
• 割裂基因结构中外显子-内含子的接头区是一高 度保守的一致顺序，称为外显子-内含子接头。 • 每一个内含子的两端具有广泛的同源性和互补 性，5′端起始的两个碱基是GT，3′端最后的 两个碱基是AG，通常把这种接头形式叫做GTAG法则（GT-AG rule）。这两个顺序是高度 保守的，在各种真核生物基因的内含子中均相 同。
25
26
四、基因表达的调控 • 真核生物基因表达调控是通过多阶段水 平实现的，即转录前、转录水平、转录 后、翻译和翻译后等五个水平。
27
第五节 人类基因组计划
“人类基因组计划（human genome project ，HGP）”是20世纪90年代初开始的全球范围 的全面研究人类基因组的重大科学项目。 HGP是由美国科学家Dulbecco在1985年率 先提出的，旨在阐明人类基因组DNA 3.2×109 核苷酸的序列，发现所有人类基因并阐明其在 染色体上的位置，破译人类全部遗传信息，使 得人类第一次在分子水平上全面地认识自我。
15
（二）割裂基因
• 真核生物的结构基因是割裂基因（split gene） ，由编码序列（外显子，exon）和非编码序列 （内含子，intron）组成，二者相间排列。 • 每个割裂基因中第一个外显子的上游和最末一 个外显子的下游，都有一段不被转录的非编码 区，称为侧翼序列（flanking sequence）。
A
a1 a2 …
34
复等位基因（multiple alleles）
• 遗传学上把群体中存在于同一基因座上， 决定同一类相对形状，经由突变而来，且 具有３种或３种以上不同形式的等位基因 互称为复等位基因。
02人类基因
The End
转录（transcription） 以DNA为模板转录合成mRNA。
翻译（transla内的核糖体上进行。
转录过程
起始阶段 RNA转录
RNA聚合酶Ⅱ与启动子结合，启动
延伸过程 RNA聚合酶Ⅱ由全酶构型变为主酶构 型，并沿着模板链的3′→5′方向移动，并精确地按照 碱基互补原则，以三磷酸核苷酸（UTP、CTP、 GTP和ATP）为底物，在3′端逐个添加核苷酸，使 mRNA不断延伸；
基因具有自我复制（self-replication）的重要特性 复制发生在细胞分裂周期的S期，DNA双螺旋结
构解旋为两条单股的多核苷酸链，以DNA分子自身的 每一股单链为模板进行自我复制合成新的DNA分子。
DNA链的复制过程特点
互补性 半保留性 反向平行性 不对称性 不连续性
三、基因表达
断裂基因的结构
基因的分类
单一基因 基因家族 拟基因 串联重复基因
β珠蛋白基因家族和假基因
二、基因组的组成
单拷贝序列：在基因组中仅有单一拷贝或少数几
个拷贝，长度在800～1000bp之间，其中有些是编码 细胞中各种蛋白质和酶的结构基因，占到人类基因组 的大多数。
重复多拷贝序列：简单序列DNA
转录及其加工过程
翻译
mRNA携带遗传信息，作为合成蛋白质的模板； tRNA转运活化的氨基酸和识别mRNA分子上的遗
传密码； 核糖体是蛋白质合成的场所，把各种特定的氨基
酸分子连接成多肽链。
蛋白质合成通常分为三个阶段：起始、延长和终止
四、基因表达的控制
基因表达控制的特点是能在特定时间和特定细 胞中激活特定的基因，从而实现“预订”的有序的
绝大多数DNA分子的两条互补链围绕一“主轴”向右盘旋 形成双螺旋结构；
《人类基因》课件
基因治疗技术：基因编辑、 基因沉默、基因替代等
基因诊断与治疗的应用：癌 症、遗传病、罕见病等
基因诊断与治疗的挑战：伦 理、安全性、有效性等
基因疫苗的研究与应用
基因疫苗的概念：通过基因工程技术，将病原体的基因片段引入人体，激 发免疫反应，达到预防疾病的目的。
基因疫苗的研究进展：目前，基因疫苗的研究主要集中在艾滋病、流感、 乙肝等重大传染病上，取得了一定的成果。
利用：人类基因资源可以用于医学、生物学、遗传学等领域的研究和应用，为人类健康和社会 发展做出贡献。
人类基因资源的保护措施与政策法规
建立基因资源库：收集、保存和利用人类基因资源
制定基因资源保护法：明确基因资源的所有权、使用权和保护责任
加强基因资源管理：建立基因资源管理机构，制定管理规范和标准 加强国际合作：参与国际基因资源保护与利用合作，共同应对基因资源流 失和滥用问题
基因检测：通过基因检测了解个体 基因差异
基因编辑：通过基因编辑技术纠正 基因缺陷
Part Five
基因工程与生物技 术
基因工程的概念与技术基础
基因工程：通 过改变生物体 的遗传物质， 实现对生物体 的改造和优化
技术基础：分 子生物学、遗 传学、生物化
学等学科
基因工程的主 要技术：基因 克隆、基因表 达、基因编辑
基因组学的研究方法与应用
基因组测序：通过测序技术获取基因组序列信息
基因组分析：通过生物信息学方法分析基因组结构、功能、进化等
基因组编辑：通过基因编辑技术对基因组进行修改和优化 基因组应用：在医学、农业、环境等领域的应用，如疾病诊断、药物研发、 育种等
Part Four
基因与疾病
基因与常见疾病的关系基因组：一生物体所有遗传信息的总和基因组学研究方法：包括测序、基因克隆、基因表达分析等 人类基因组计划：旨在测定人类基因组的全部DNA序列，了解人类基 因的功能和调控机制
第二章人类基因组计划
2019/1/8
2
遗传图谱
转录图谱
0.7 cM 或 kb
人类基因组 计划的核心 内容： 四张图： 物理图 转录图
物理图谱
序列图谱
遗传图 序列图
100 kb STS map
2019/1/8
3
四、HGP核心内容
1、遗传图谱 （连锁图谱）
（1）概念：遗传图谱（genetic map）又称连锁图 谱(linkage map)，它是以具有遗传多态性的遗传 标记为“路标”，以遗传学距离为图距的基因组 图基因组计划启动时人类学研究已将1.6万个基因 确定了相对位置。 （ 2 ）图距单位： cM ，在减数分裂事件中两个位点 之间进行交换重组的百分率， 1% 的重组率称为 1cM。 （ 3 ）图谱意义：育种的字典、基因组测序的路标。
2019/1/8
12
（5）意义 可以了解基因的精确位置和功能；了解不 同时间不同基因的表达情况；了解不同组 织中基因的表达情况；了解正常情况与不 正常情况下基因的表达情况； 与遗传图谱、物理图谱、序列图谱一起成为 破译基因这部天书，了解生命的真谛的基 石。
2019/1/8
13
4、序列图谱（人类基因组计划的核心） 人类基因组的核苷酸序列图是分子水 平上最高层次，最详尽的物理图。测定总 长1m，由30亿个核苷酸组成的全序列。现 在的人类基因组来自一个“代表性人类个 体”（其所有权在法律上不属于任何供 体）。
>90%
20~30% 中度至高度重复序列
Coding DNA
Non-coding DNA
约60% 约40% 分散重复序列
16
2019/1/8
假基因
基因片段
内含子
第2章人类基因
翻译（translation）：是以mRNA为模板指导蛋白质 合成的过程。蛋白质合成是在细胞质内的核糖体上进 行的。
蛋白质翻译时mRNA携带遗传信息，作为合成蛋白质 的模板；tRNA转运活化的氨基酸和识别mRNA分子上 的遗传密码；核糖体是蛋白质合成的场所，把各种特 定的氨基酸分子连接成多肽链。蛋白质分子最终的空 间结构是由翻译后修饰所决定的。
基因的生物学特性
DNA分子中碱基对的排列顺序蕴藏着遗传信息， 决定了基因的基本功能和特性。基因复制与表 达构成了基因的主要功能。
遗传信息的储存单位
遗传密码：在DNA的脱氧核苷酸长链上，每三个相
邻的碱基序列构成一个三联体，每个三联体密码能编 码某种氨基酸，所以三联体（triplet）是遗传信息的 具体表现形式。因而三联体又称三联体密码（triplet code）、遗传密码（genetic code）或密码子 （codon）。
据复性的速度不同，又可分为简单序列DNA和中度重 复DNA。
重复多拷贝序列
简单序列DNA（simple-sequence DNA）或 卫星DNA：以小于200bp的小片段为单位串联 重复很多次，约占整个基因组的10％～15％， 大多数长度可达105bp，多位于染色体的异染 色质区。 在蔗糖或氯化铯密度梯度超速离心图谱上观察 到的位于染色体DNA主带旁边的小带DNA
基因表达包括两个步骤：①以DNA为模板转录合
成mRNA；②将遗传信息翻译成多肽链中相应的氨基 酸种类和序列
基因表达
转录（transcription）：是在RNA聚合酶的催化
下，以DNA的3′→5′单链（反编码链）为模板，按 照碱基互补配对原则（但RNA以U和DNA的A配对， 其余配对形式与复制时一致），以三磷酸核苷酸 （NTP）为原料合成RNA的过程。转录的最终产物是 mRNA、tRNA和rRNA等。
医学遗传学习题集名词解释
医学遗传学习题集名词解释医学遗传学习题集名词解释第一章绪论1 遗传性疾病(genetic disease):是指其发生需要有一定的遗传基础，通过这种遗传基础、并按一定的方式传于后代发育形成的疾病。
2 先天性疾病(congenital disease):一般是指婴儿出生时就已表现出来的疾病。
3 家族性疾病(familial disease):是指一个家族中多个成员都表现出来的同一种病，即某一种疾病有家族史。
第二章人类基因1卫星DNA(satellite DNA):以5bp、10bp或20bp、200bp为一个重复单位，经过多次重复串联，长度可达105bp，约占整个基因组10%～15%的简单序列DNA。
2 基因组(genome):一个物种所有遗传信息的总称。
通常表述为一个单倍体细胞中全部的基因或遗传物质。
3 结构基因（structural gene）:是决定合成某一种蛋白质或RNA分子结构相应的一段DNA。
结构基因的功能是把携带的遗传信息转录给mRNA,再以mRNA为模板合成具有特定氨基酸序列的蛋白质或RNA。
4 断裂基因（split gene）：是真核生物的结构基因，编码序列往往被非编码序列所分割，呈现断裂状的结构。
5 基因家族（gene family）：是一组来源相同、结构相似、功能相关的基因。
它们在基因组中的拷贝只有微小的差别，并行使相关的功能。
6 单一基因（solitary gene）：指在基因组中只有单个或极少数拷贝的基因。
7 外显子和内含子（exon and intron）：外显子（exon）是指编码氨基酸的序列，内含子（intron）是指位于外显子之间的非编码序列。
8 调节基因（regulator gene）：是指能控制结构基因转录起始和产物合成速率并能影响其他基因活性的一类基因。
9 串联重复基因（tandemly repeated gene）：连续或不连续的首尾串联重复排列的多拷贝基因。
医学遗传学重点
特性：通用性，简并性，连续性，摇摆性。
5基因的自我复制即DNA复制，发生在细胞分裂周期的S期。在新链的复制过程中具有一定的特点：互补性，半保留性，反向平行性，不对称性，不连续性。P18
基因座异质性是指同一遗传病是由不同基因座的突变引起的。
等位基因异质性是同一遗传病是由同一基因座上的不同突变引起的。
12一个个体来自双亲的某些同源染色体或等位基因存在着功能上的差异，因此当它们发生相同的改变时，所形成的表型却不同，这种现象称为遗传印记，也称基因组印记或亲代印记。
第六章 多基因的遗传
简单序列DNA：高度重复—卫星DNA，可变数目串联重复VNTR—小卫星DNA(端粒DNA和高变小卫星DNA），短串联重复STR—微卫星DNA。
中度重复DNA：是以不同的量分布于整个基因组的不同部位。这些间隔的DNA长度可短至100~500bp，称为短散在核元件SINES；也可长达6000~7000bp,称为长散在核元件LINES。
第三章 基因突变
1广义上的突变包括：发生在细胞水平上染色体数目组成及结构的异常（染色体畸变）；发生在分子水平上DNA碱基对组成与序列的变化（狭义上的基因突变）。
1）生殖细胞突变，遗传，当代不会产生效应，后代会产生效应，突变频率高2）受精卵突变，遗传，当代会产生效应3）体细胞突变，不遗传，当代会产生效应
10结构基因组学主要包括4张图，即遗传图、物理图、转录图与序列图的制作。
11“人类基因组计划”的4大模式生物：酵母、线虫、果蝇、小鼠。
12基因决定性状，性状是以蛋白质形式体现的，遵循生命物质的运动基本规律——中心法则（1958Crick提出）。P23
人类基因编辑技术研究框架的建立与探索
人类基因编辑技术研究框架的建立与探索第一章绪论随着生命科学和技术的进一步发展，人类基因编辑技术已经成为当今世界的热门话题。
人类基因编辑技术在医学、农业、环境保护等领域都有着广泛的应用前景。
然而，由于其极高的颠覆性和不可预知性，人类基因编辑技术也引起了广泛的社会关注和争议。
本文将围绕人类基因编辑技术研究框架的建立和探索展开。
第二章人类基因编辑技术的现状和发展趋势目前，人类基因编辑技术主要有CRISPR-Cas9、TALEN和ZFN等几种。
以CRISPR-Cas9为例，其原理是在DNA双链中定位到目标序列，然后通过Cas9蛋白的“剪刀”功能将目标DNA切断，使其失去正常的功能。
这种技术可以在人类、动物、植物等物种中实现基因组的高效定点编辑。
随着该技术的不断发展和完善，其具有的潜在应用场景也越来越广泛，例如治疗基因缺陷病、生成转基因动植物、环境污染修复等等。
当前，人类基因编辑技术面临的主要问题包括：（1）技术的不确定性和难以预测性；（2）伦理、法律等方面的考虑；（3）公众和科学界对其合理性和可接受性的争议；（4）技术的安全性和效果的可靠性等。
这些问题需要专家和学者们加以深入研究和探讨。
第三章人类基因编辑技术研究框架的建立在面临各种问题和挑战的情况下，建立一个完整的、可操作的人类基因编辑技术研究框架变得至关重要。
下面分别从技术、伦理和安全三方面对该框架进行探讨。
（一）技术方面在技术方面，需要建立一个能够保证研究的可重复性和可比较性的实验流程。
这包括：（1）选择合适的实验对象和实验目标；（2）设计和制备合适的试剂和工具；（3）设计和优化实验步骤，包括基因组编辑过程和后续的检测和分析；（4）建立数据存储和分析系统，保证数据的可靠性和可访问性；（5）评估技术的效果和安全性。
（二）伦理方面在伦理方面，需要建立一套规范和准则，为基因编辑研究提供指导。
这包括：（1）确保研究的合法性和合规性；（2）尊重实验对象的权利和尊严，保护其隐私和个人信息；（3）遵循伦理标准，并尊重社会和文化差异；（4）开展公众教育和沟通，增强公众对基因编辑技术的理解和接受度。
第2章《人类基因》
第二章人类基因一、教学大纲要求1．掌握基因、断裂基因、基因组、密码子与反密码子等概念，基因的化学本质，DNA 分子结构及其特征，基因的分类，基因组组成，基因复制，基因表达，RNA编辑及其意义，人类基因组计划，结构基因组学及其研究内容，后基因组计划及其研究内容；2．熟悉基因概念的演变，断裂基因的结构特点，遗传密码的通用性与兼并性，基因表达的控制；3．了解人类基因组计划已取得的成就。
二、习题（一）A型选择题1．常染色质是指间期细胞核中A．螺旋化程度高，具有转录活性的染色质B．螺旋化程度低，具有转录活性的染色质C．螺旋化程度低，没有转录活性的染色质D．旋化程度高，没有转录活性的染色质E．螺旋化程度低，很少有转录活性的染色质2．一个正常男性核型中，具有随体的染色体是A．端着丝粒染色体B．中央着丝粒染色体C．亚中着丝粒染色体D．近端着丝粒染色体（除Y染色体）E．Y染色体3．基因表达时，遗传信息的基本流动方向是A．RNA→DNA→蛋白质B．hnRNA→mRNA→蛋白质C．DNA→mRNA→蛋白质D．DNA→tRNA→蛋白质E．DNA→rRNA→蛋白质4．断裂基因转录的过程是A．基因→hnRNA→剪接、加尾→mRNA B．基因→hnRNA→剪接、戴帽→mRNA C．基因→hnRNA→戴帽、加尾→mRNA D．基因→hnRNA→剪接、戴帽、加尾→mRNAE．基因→Mrna5．遗传密码表中的遗传密码是以以下何种分子的5′→3′方向的碱基三联体表示A．DNA B．RNA C．tRNA D．rRNA E．mRNA6．在人类基因组计划中我国承担了哪一个染色体的序列分析工作A．3号短臂B．4号短臂C．5号短臂D．6号短臂E．7号短臂7．人类基因组计划物理图研究所用的位标是A．STR B．RFLP C．SNP D．STS E．EST8．真核生物基因表达调控的精髓为A．瞬时调控B．发育调控C．分化调控D．生长调控E．分裂调控9．RNA聚合酶Ⅱ主要合成哪一种RNAA．tRNA B．mRNA前体C．rRNA D．snRNA E．mRNA 10．遗传密码中的4种碱基一般是指A．AUCG B．ATUC C．AUTGD．ATCG E．ACUGA．乙肝病毒B．乳头瘤状病毒C．烟草花叶病毒D．HIV E．腺病毒12．脱氧核糖核酸分子中的碱基互补配对原则为A．A-U，G-C B．A-G，T-C C．A-T，C-GD．A-U，T-C E．A-C，G-U13．在结构基因组学的研究中，旨在鉴别人类基因组中全部基因的位置、结构与功能的基因组图为A．遗传图B．转录图C．物理图D．序列图E．功能图14．DNA复制过程中，5′→3′亲链作模板时，子链的合成方式为A．3′→5′连续合成子链B．5′→3′合成若干冈崎片段，然后由DNA连接酶连接这些冈崎片段，形成完整子链C．5′→3′连续合成子链D．3′→5′合成若干冈崎片段，然后由DNA连接酶连接这些冈崎片段，形成完整子链E．以上都不是15．结构基因序列中的增强子的作用特点为A．有明显的方向性，从5′→3′方向B．有明显的方向性，从3′→5′方向C．只能在转录基因的上游发生作用D．只能在转录基因的下游发生作用E．具有组织特异性（二）Ｘ型选择题A．DNA B．RNA C．碱基D．蛋白质E．脂类2．下述哪些符合DNA分子的双螺旋结构模型A．DNA由两条碱基互补的呈反向平行的脱氧多核苷酸单链所组成B．在双螺旋结构中脱氧核糖和磷酸不携带任何遗传信息C．在DNA的两条互补链中，A与T、C与G的摩尔比等于lD．深沟是有特定功能的蛋白质(酶)识别DNA 双螺旋结构上的遗传信息的重要部位E．碱基排列顺序的组合方式是无限的3．真核生物断裂基因结构上的两个重要特点为A．断裂基因中的内含子和外显子的关系并非完全固定不变的，因此产生基因的差别表达B．侧翼顺序C．外显子-内含子接头为高度保守的一致顺序D．真核生物断裂基因由外显子和内含子组成E．增强子4．人类基因组按DNA序列分类有以下形式A．微卫星DNA B．可动DNA因子C．短分散元件D．单拷贝序列E．内含子5．DNA复制过程的特点有A．互补性B．半保留性C．反向平行性D．子链合成的方向为5′→3′E．不连续性6．下列关于RNA编辑的描述哪些是正确的A．RNA编辑改变了DNA的编码序列B．RNA编辑现象在mRNA，tRNA、rRNA中都存在C．RNA编辑违背了中心法则D．通过编辑的mRNA具有翻译活性E．尿嘧啶核苷酸的加入或删除为RNA编辑的形式之一7．侧翼序列包括A．TATA框B．增强子C．poly A尾D．终止信号E．CAAT框8．结构基因组学遗传图研究中所用的遗传标记有A．RFLP B．STR C．SNP D．EST E．STS9．下列对遗传学图距“厘摩”的描述哪些是正确的A．1厘摩表示两个基因在精卵形成时的染色体交换中分离的几率为1％B．1厘摩相当与106bpC．厘摩为“遗传图”研究中的图距单位D．1厘摩相当与108bpE．厘摩为“物理图”研究中的图距单位10．真核生物基因表达调控主要通过哪些阶段水平实现A．转录前B．转录水平C．转录后D．翻译E．翻译后11．初级转录产物的加工和修饰主要有以下方面A．5′端加上“7-甲基鸟嘌吟核苷酸”帽子B．3′端加上“多聚腺苷酸C．剪接酶将内含子非编码序列切除D．连接酶连接外显子编码序列E．尿嘧啶核苷酸的加入或删除12．转录过程中RNA聚合酶Ⅱ的作用主要有A．与启动子结合启动RNA的转录合成与增强子结合，增强启动子发动转录的功能C．转录开始后，RNA聚合酶Ⅱ构型改变，催化使mRNA不断延伸D．到达终止信号，终止RNA转录E．催化mRNA前体5′端加上“7-甲基鸟嘌吟核苷酸”帽子13．下列对人类基因遗传密码正确的描述为A．遗传密码的通用性是相对的B．由于线粒体DNA独立存在于核外，故其遗传密码与通用密码完全不同C．几种遗传密码可编码同一种氨基酸，一种遗传密码也可编码多种氨基酸D．遗传密码的简并性有利于保持物种的稳定性E．DNA的脱氧核苷酸长链上任意3个碱基构成一个密码子14．人类基因组中的功能序列包括A．单一基因B．结构基因C．基因家族D．假基因E．串联重复基因15．生物体内基因所必须具备的基本特性包括A．同一种生物的不同个体之间应能保持量的恒定和质的相对稳定B．同种生物的亲代个体和子代个体之间应能保持量的恒定和质的相对稳定C．必须具备决定生物性状的作用D．由亲代向子代传递过程中不会发生任何突变~ E．必须是决定一定功能产物的DNA序列（三）名词解释1．gene2．split gene3．genome4．genomics5．gene family（四）问答题1．简述基因概念的沿革。
人类基因PPT课件
第二节 遗传的分子基础
二、真核基因的分子结构特征
24
基因组的组成
人类基因组按DNA序列分类既有单拷贝序列， 也有重复频率不等的多拷贝序列。 单拷贝序列：在基因组中仅有单一拷贝或少数几个
拷贝，长度在800～1000bp之间，其中有些是编码细 胞中各种蛋白质和酶的结构基因，占到人类基因组的 大多数。
57
一、人类结构基因组学（human structural genomics) 集中建立遗传图、物理图、转录图、序列图 基因图 （一）遗传图（genetic map)—连锁图 （linkage map) ——是以具有遗传多态性的遗传标记作为“位 标”，以遗传学距离作为“图距”的基因组图。 遗传多态性—指在一个遗传座位上具有一个以 上的等位基因（群体频率>1%),该座位称为多 态性座位，可作为遗传图的“位标”。 遗传学距离是经典遗传学中特有的重要概念。
41
转录过程：一般将mRNA的合成分为起始、延伸和终 止3个连续的步骤。 ①在起始阶段，RNA聚合酶Ⅱ与启动子结合，即可启 动RNA的转录合成。 ②延伸过程是RNA聚合酶Ⅱ由全酶构型变为主酶构型， 并沿着模板链的3′→5′方向移动，并精确地按照碱基互 补原则，以三磷酸核苷酸（UTP、CTP、GTP和ATP） 为底物，在3′端逐个添加核苷酸，使mRNA不断延伸； ③终止是RNA聚合酶Ⅱ在DNA模板上移动到达终止信 号时，RNA合成的停止。
简并性
除少数氨基酸仅有一种密码子外，其余氨基酸都各被 2～6个密码子编码，这种现象称为遗传密码的简并性 （degeneracy）。
起始密码和终止密码
密码子AUG若位于mRNA的5′端起始处，则是蛋白质 合成的起始信号，叫起始密码子（initiation codon）， 同时编码甲酰甲硫氨酸和甲硫氨酸；若不是位于 mRNA的起始端，则只具有编码甲硫氨酸的作用。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
线粒体遗传病
mitochondrion( 线粒体)是细胞物质氧化的主要场所 和能量供给中心。其存在自己的遗传系统， 是动物细胞核外唯一含 DNA的细胞器，被 称为“人类第25号染色体”。
四川医科大学医学生物学与遗传学教研室
1963年，Nass在鸡胚中发现线粒体中存在DNA
Schatz分离到完整的线粒体DNA 1981年，测定人mtDNA的DNA序列 1987年，Wallace提出mtDNA突变可引起疾病 1988年，首次报道mtDNA突变
四川医科大学医学生物学与遗传学教研室
第一节 线 粒 体 基 因 组
四川医科大学医学生物学与遗传学教研室
一、线粒体基因组的结构特征
人 mtDNA 是一个长 为 16,569 bp 的双链闭合 环状分子；外环含G较多， 称重链 (H 链 ) ，内环含 C 较多，称轻链(L链)。
四川医科大学医学生物学与遗传自由基对线粒体的损伤，在衰老的 发展过程中起促进作用。 与年龄相关的线粒体4977bp缺失在脑和肌肉呈 高水平聚集，多种导致线粒体病的碱基置换也 随年龄增加而出现聚集，这种突变线粒体的聚 集将导致与年龄相关的氧化磷酸化能力降低。 此外，呼吸链能力下降随着年龄增长而增加。
一、线粒体基因组的结构特征
与核基因组相比，线粒体基因组具有以下几个 特点：
1、半自主性
2、基因排列紧密
mtDNA没有内含子，排列紧密； mtDNA上基因缺少非翻译区，很多基因没有完 整的终止密码，仅以T或TA结尾；
两条链都有编码功能；
具有基因重叠现象。
四川医科大学医学生物学与遗传学教研室
一、线粒体基因组的结构特征
四川医科大学医学生物学与遗传学教研室
二、线粒体基因组的遗传特征
1、母系遗传 2、同质性与异质性
3、阈值效应
4、突变率高
5、mtDNA可以稳定地整合到核基因组中 6、mtDNA在有丝分裂和减数分裂期间复制分离 的瓶颈现象
线粒体数目从100000个锐减到少于100个的过程称 为遗传瓶颈。
四川医科大学医学生物学与遗传学教研室
四川医科大学医学生物学与遗传学教研室
二、线粒体基因组的遗传特征
1、母系遗传
母亲将她的mtDNA传给她的所有子女，她的女儿 又将其mtDNA传给下一代。
四川医科大学医学生物学与遗传学教研室
二、线粒体基因组的遗传特征
1、母系遗传 2、同质性与异质性
同质性：同一细胞或同一组织中所有的mtDNA分子 都是一致的。 异质性：同一细胞或同一组织中有两种或两种以 上mtDNA共存，一种为野生型，另一种为突变型。
肌阵挛性癫痫伴碎红纤维病 MERRF综合征
80%～90%的患者的 mtDNA的tRNALys基因8344 bp A→G突变；小部分病人 是该基因的8356位存在 T→C突变。这些突变使 tRNA 结构改变，线粒体蛋 白质合成受阻，产生了一系 列 MERRF 特定的翻译产物， 除电子传导链中酶复合物 II 外，所有氧化磷酸化成分含 量都减少。
四川医科大学医学生物学与遗传学教研室
二、常见线粒体遗传病
（一）Leber遗传性视神经病
（二）mtDNA突变与氨基糖甙类抗生素致聋
（三）MELAS综合征
（四）MERRF综合征
（五）Kearns-Sayre 综合征
（六）非胰岛素依赖性糖尿病（NIDDM）
四川医科大学医学生物学与遗传学教研室
糖尿病
已发现与糖尿病相关的20余种线粒体基因突变
四川医科大学医学生物学与遗传学教研室
一、线粒体基因组的结构特征
与核基因组相比，线粒体基因组具有以下几个 特点：
1、半自主性
Complex
Ⅰ
Subunits
41
Nuclear
34
mtDNA
7
Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ
4 11 13 14 83
4 10 10 12 70
0
1 3
2 13
四川医科大学医学生物学与遗传学教研室
常见的突变方式为线粒体tRNA的点突变
最常见的突变位点为mtDNA中tRNA基因 3243bpA→G的突变。 伴 3243 bpA→G 突变的糖尿病患者呈不同程度的 杂质性，突变的mtDNA在32%~63%不等。 在糖尿病人群中，有2~4%带有ND1基因中 3316bpG→C的点突变。
四川医科大学医学生物学与遗传学教研室
与核基因组相比，线粒体基因组具有以下几个 特点：
1、半自主性
2、基因排列紧密 3、遗传密码和通用密码不完全相同
四川医科大学医学生物学与遗传学教研室
遗传密码和通用密码不完全相同
mtDNA的遗传密码有4种与核基因的“通用” 密码不同： ①UGA不是终止信号，而是色氨酸的密码； ②多肽内部的甲硫氨酸由AUG和AUA两个密码子 编码，起始甲硫氨酸由AUG，AUA，AUU和AUC四 个密码子编码； ③AGA，AGG不是精氨酸的密码子，而是终止密 码子，线粒体密码系统中有4个终止密码子，即 UAA，UAG，AGA，AGG。 tRNA兼用性也较强，仅用22个tRNA来识别多达 48个密码子。
① 同突变型的数量有关 在异质性的细胞中，突变型和野生型的 比例决定了细胞是否能量短缺。
② 特定细胞或组织对能量的依赖程度
脑＞骨骼肌＞心＞肾＞肝
四川医科大学医学生物学与遗传学教研室
阈值效应
阈值是一个相对概念，易受突变类型、组织、
老化程度变化的影响，个体差异很大。
不同的 mtDNA 突变间阈值的大小是不同的，
四川医科大学医学生物学与遗传学教研室
二、线粒体基因组的遗传特征
1、母系遗传 2、同质性与异质性
3、阈值效应
突变的mtDNA数量达到一定程度时，才引起某种组 织或器官的功能异常，这称为阈值效应。 能引起特定组织器官功能障碍的突变mtDNA的最少 数量称阈值。
四川医科大学医学生物学与遗传学教研室
阈值效应
四川医科大学医学生物学与遗传学教研室
一、线粒体基因组突变类型
①mtDNA编码基因的点突变；通常为母系遗传 ②mtDNA的大片段缺失和重复； ③mtDNA数量的减少。
四川医科大学医学生物学与遗传学教研室
二、常见线粒体遗传病
（一）Leber遗传性视神经病
Leber遗传性视神经病（LHON）是以德国眼科 医师Theodor Leber的名字命名的。该病是人 类发现的第一种母系遗传的疾病，迄今尚未发 现有一个男性患者将此病传给后代的例子。 男女发病比例为4:1。
11778 G→A
二、常见线粒体遗传病
（一）Leber遗传性视神经病 （二）mtDNA突变与氨基糖甙类抗生素致聋
mtDNA12SrRNA基因1555位点A→G的突变与这类 耳聋有关，随后国内外的一些研究证实该突变 导致机体对氨基糖甙类抗生素易感性升高。 AAID的发生是遗传因素和环境因素共同作用的 结果。耳聋基因携带者仅在接触氨基甙类抗生 素后才出现听力下降。
四川医科大学医学生物学与遗传学教研室
线粒体肌病脑病伴乳酸中毒及脑卒中 样发作综合征（MELAS）
80% MELAS病例mtDNA编码的tRNA基因 3243位点有A→G。
一些少见的突变还可能出现在该基因的 3291、3271、3256和3252等位点。 这些突变改变了 tRNA leu 基因的结构，并使 该 tRNA 基因和 rRNA 基因下游紧密结合的转录 终止子失活，因此 MELAS 突变可能降低转录活 性并改变线粒体rRNA和mRNA转录的比例。
如 tRNA 点突变的阈值为 90% ，而 mtDNA 大 片段缺失的阈值为60%。
细胞核的遗传背景也与阈值的大小有关。另外，
对一些突变的表型而言，要求100%的突变率， 但有时即使达到 100%的突变率也不一定产生 疾病表型 。
四川医科大学医学生物学与遗传学教研室
二、线粒体基因组的遗传特征
1、母系遗传 2、同质性与异质性
四川医科大学医学生物学与遗传学教研室
四川医科大学医学生物学与遗传学教研室
Leber遗传性视神经病(LHON)
11778 G→A 导致编 码NADH脱氢酶亚单位 4(ND4)中第340位的 Arg→His，从而影响线 粒体能量的产生。 大约 50% 的 LHON 病例由该位点突变引起。
四川医科大学医学生物学与遗传学教研室
四川医科大学医学生物学与遗传学教研室
二、常见线粒体遗传病
（一）Leber遗传性视神经病
（二）mtDNA突变与氨基糖甙类抗生素致聋
（三）MELAS综合征
（四）MERRF综合征
（五）Kearns-Sayre 综合征
Kearns-Sayre 综合征（KSS）又称为慢性进行性 眼外肌麻痹。
该病男女性均可累及，并不表现出特定的母系遗 传或核基因遗传方式。
mtDNA突变与细胞死亡进程的调控及衰老的进程 有密切关系。
3、阈值效应
4、突变率高
四川医科大学医学生物学与遗传学教研室
突变率高
mtDNA的突变率比核DNA高10-20倍。原因：
①mtDNA的特殊结构：
缺乏组蛋白和其他DNA结合蛋白的保护；无损伤修 复系统；没有内含子，任何突变都可能会影响到 其基因组内的某一重要功能区域。 ②独特的复制方式：“D-环”复制。
四川医科大学医学生物学与遗传学教研室
二、常见线粒体遗传病
（一）Leber遗传性视神经病 （二）mtDNA突变与氨基糖甙类抗生素致聋 （三）MELAS综合征 （四）MERRF综合征
MERRF综合征又称为肌阵挛性癫痫伴碎红纤维病。 是一种罕见的中枢神经系统及骨骼肌疾病。
有明显的母系遗传特点 。
四川医科大学医学生物学与遗传学教研室
四川医科大学医学生物学与遗传学教研室
慢性进行性眼外肌麻痹（KSS）
mtDNA的结构改变，主要是大片段的缺失。 缺失大多发生在重链与轻链的两个复制起始点 之间。 由于缺失丢掉了许多基因，尤其是tRNA基因， 因此患者都有不同程度的mtDNA蛋白合成缺陷。 另外，有约 30% ～ 50% 的 KSS 患者缺失发生在 4977bp 区域，该缺失在 ATP 酶亚单位 8 和 ND5 基因 存在断裂点。