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
（5% isoform protein in mammalian）
突变位点 在不同的 顺反子内
A
B +－
A
B
++
A
B
A
B
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。
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。
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 DNΒιβλιοθήκη Baidu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
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
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
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
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
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。
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
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
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
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。