医学遗传学遗传的分子基础培训课件.ppt

1、医学遗传学遗传的分子医学遗传学遗传的分子基础基础遗传分子基础2医学遗传学遗传的分子基础3医学遗传学遗传的分子基础遗传分子基础4医学遗传学遗传的分子基础嘌呤嘌呤 purine嘧啶嘧啶 pyrimidine遗传分子基础5医学遗传学遗传的分子基础NNNHN123456789NNNHNNH2腺嘌呤腺嘌呤(adenine，A)NNHNHNNH2O鸟嘌呤鸟嘌呤(guanine，G)遗传分子基础6医学遗传学遗传的分子基础NNH132456尿嘧啶尿嘧啶(uracil，U)NHNHOO胸腺嘧啶胸腺嘧啶(thymine，T)NHNHOOCH3胞嘧啶胞嘧啶(cytosine，C)NNHNH2O遗传分子基础7医学遗传

2、学遗传的分子基础遗传分子基础8医学遗传学遗传的分子基础核酸的核酸的基本单位基本单位单核苷酸单核苷酸nucleotide戊糖戊糖 脱氧核糖脱氧核糖磷酸磷酸碱基碱基嘧啶：嘧啶：嘌呤：嘌呤：遗传分子基础9医学遗传学遗传的分子基础核苷：核苷：AR,GR,UR,CR脱氧核苷：脱氧核苷：dAR,dGR,dTR,dCROHOCH2OHOHNNNH2O1 1遗传分子基础10医学遗传学遗传的分子基础核苷酸：核苷酸：AMP,GMP,UMP,CMP脱氧核苷酸：脱氧核苷酸：dAMP,dGMP,dTMP,dCMPOOHHOOPOCH2OHOHNNNH2O遗传分子基础11医学遗传学遗传的分子基础35磷酸二酯磷酸二酯键键5

3、 3 遗传分子基础12医学遗传学遗传的分子基础O两条反向平行的多聚核苷酸链沿一个假设的中心两条反向平行的多聚核苷酸链沿一个假设的中心轴右旋相互盘绕而形成。轴右旋相互盘绕而形成。O磷酸和脱氧核糖单位作为不变的骨架组成位于外磷酸和脱氧核糖单位作为不变的骨架组成位于外侧，作为可变成分的碱基位于内侧。侧，作为可变成分的碱基位于内侧。O链间碱基按链间碱基按A-T，G-C配对（碱基配对原则）。配对（碱基配对原则）。O螺旋直径螺旋直径2nm，相邻碱基平面垂直距离相邻碱基平面垂直距离0.34nm，螺旋结构每隔螺旋结构每隔10个碱基对（个碱基对（base pair，bp）重复重复一次，间隔为一次，间隔为3.4

4、nm遗传分子基础13医学遗传学遗传的分子基础O氢键氢键 O碱基堆集力碱基堆集力 O磷酸基上的负电荷被胞内组蛋白或正离子磷酸基上的负电荷被胞内组蛋白或正离子中和中和O碱基处于疏水环境中碱基处于疏水环境中遗传分子基础14医学遗传学遗传的分子基础作为遗传物质载体的染色体，主要化学作为遗传物质载体的染色体，主要化学组成包括组成包括脱氧核糖核酸脱氧核糖核酸(DNA)，组蛋白，非，组蛋白，非组蛋白和少量的组蛋白和少量的RNA(chromatin RNA，cRNA)，在各成分含量的比较中发现，在各成分含量的比较中发现，DNA和组蛋白的含量接近和组蛋白的含量接近1:1，比值相对稳定，而，比值相对稳定，而非组蛋

5、白和非组蛋白和cRNA的含量常有较大变化，一般的含量常有较大变化，一般是随细胞的生理状态的不同而发生改变。是随细胞的生理状态的不同而发生改变。遗传分子基础15医学遗传学遗传的分子基础人类每个体细胞内含有两个染色体组，每个人类每个体细胞内含有两个染色体组，每个染色体组的染色体组的DNA构成一个构成一个基因组基因组(genome)，每个，每个基因组的基因组的DNA含有含有3.2109 bp。遗传分子基础16医学遗传学遗传的分子基础遗传分子基础在人类基因组中约占在人类基因组中约占DNA的的10%，是单拷贝，是单拷贝的单一序列，在一个基因组中只出现一次或者几的单一序列，在一个基因组中只出现一次或者几次

6、。它们主要构成编码蛋白质或酶的基因，称为次。它们主要构成编码蛋白质或酶的基因，称为结构基因结构基因(structure gene)。17医学遗传学遗传的分子基础遗传分子基础是指一个基因组中存在有多个拷贝的是指一个基因组中存在有多个拷贝的DNA序序列，约占人类基因组的列，约占人类基因组的90%，这些重复序列对于，这些重复序列对于维持染色体的结构和稳定、参与减数分裂时同源维持染色体的结构和稳定、参与减数分裂时同源染色体的联会配对，甚至对基因功能的调节具有染色体的联会配对，甚至对基因功能的调节具有重要的作用。重要的作用。18医学遗传学遗传的分子基础由很短的碱基序列由很短的碱基序列(200 bp)组成

7、，重复频组成，重复频率很高，可以达率很高，可以达106以上，分散在基因组中，占以上，分散在基因组中，占基因组的基因组的10%30%。高度重复顺序主要功能为参与维持染色体高度重复顺序主要功能为参与维持染色体的结构，如构成着丝粒、端粒等间隔结构基因的结构，如构成着丝粒、端粒等间隔结构基因并参与减数分裂时染色体的配对并参与减数分裂时染色体的配对。遗传分子基础19医学遗传学遗传的分子基础在人类基因组内散在或成簇存在的、长度在人类基因组内散在或成簇存在的、长度大于大于300 bp的一些顺序，约占基因组总的一些顺序，约占基因组总DNA的的30%。O短分散元件短分散元件(SINE)：Alu家族家族(Alu

8、family)O长分散元件长分散元件(LINE)：Kpn家族家族遗传分子基础20医学遗传学遗传的分子基础遗传分子基础指由一个指由一个祖先基因祖先基因(ancestral gene)经过重复经过重复和变异所产生的一组来源相同、结构相似、功能和变异所产生的一组来源相同、结构相似、功能相关的基因。相关的基因。21医学遗传学遗传的分子基础遗传分子基础22医学遗传学遗传的分子基础遗传分子基础在多基因家族中，有些成员不具有任何功能，在多基因家族中，有些成员不具有任何功能，这些基因被称为这些基因被称为假基因假基因。假基因假基因是一种核苷酸序是一种核苷酸序列同相应的正常基因基本相同，但不能合成功能列同相应的正

9、常基因基本相同，但不能合成功能蛋白质的失活基因，常用符号蛋白质的失活基因，常用符号表示。表示。23医学遗传学遗传的分子基础24医学遗传学遗传的分子基础遗传分子基础O产物类别：产物类别：蛋白质基因蛋白质基因和和RNA基因基因O产物功能：产物功能：结构基因结构基因和和调节基因调节基因25医学遗传学遗传的分子基础遗传分子基础E1E2E3I1I226医学遗传学遗传的分子基础遗传分子基础CAAT boxGC boxO启动子启动子(promoter)27医学遗传学遗传的分子基础CAAT boxGC boxEnhancer遗传分子基础O增强子增强子(enhancer)28医学遗传学遗传的分子基础CAAT b

10、oxGC boxAATAAAEnhancer遗传分子基础O终止子终止子(terminator)29医学遗传学遗传的分子基础30医学遗传学遗传的分子基础遗传分子基础ATGCCGTAA-TA-TATCGG-C G-CA-TTAATGCTACGTAA-TA-TATCGGCG-C31医学遗传学遗传的分子基础遗传分子基础O复制子复制子(replicon)O复制叉复制叉(replication fork)T AATGCTACGTAA-TA-TATCGGCG-CT AT AA T C GG CT AT AAACGCTTGCG32医学遗传学遗传的分子基础遗传分子基础O复制子复制子(replicon)O复制叉复

11、制叉(replication fork)T AATGCTACGTAA-TA-TATCGGCG-CT AT AA T C GG CT AT AAACGCTTGCGC GG CA TA TAACGCTTGCG33医学遗传学遗传的分子基础遗传分子基础O复制子复制子(replicon)O复制叉复制叉(replication fork)T AATGCTACGTAA-TA-TATCGGCG-CATG-CAAA-TA-TATCGCGG-CGCA-TTTATG-CCGA-TA-TATCGG-CGCA-T34医学遗传学遗传的分子基础遗传分子基础35医学遗传学遗传的分子基础遗传分子基础复制叉复制叉复制子复制子36

12、医学遗传学遗传的分子基础37医学遗传学遗传的分子基础遗传分子基础38医学遗传学遗传的分子基础遗传分子基础39医学遗传学遗传的分子基础遗传分子基础O信息流信息流(information flow)40医学遗传学遗传的分子基础遗传分子基础41医学遗传学遗传的分子基础遗传分子基础42医学遗传学遗传的分子基础遗传分子基础OGT-AG法则法则OAT-AC内含子内含子 O选择性剪接选择性剪接(alternative splicing)43医学遗传学遗传的分子基础遗传分子基础OCHCHOCHCHCH2OHOHOO-OOPCCCNNHCNCHN+NH2OCH3R44医学遗传学遗传的分子基础遗传分子基础O戴帽可

13、以有效地封闭戴帽可以有效地封闭RNA 5 末端末端O戴帽戴帽使使mRNA的的5 末端得以保护，使其末端得以保护，使其不再接加核苷酸不再接加核苷酸O戴帽戴帽使使mRNA能够被核糖体的小亚基识能够被核糖体的小亚基识别，并与之结合而进行翻译别，并与之结合而进行翻译45医学遗传学遗传的分子基础遗传分子基础多聚腺苷酸化多聚腺苷酸化(polyadenylation)反应反应OPoly A尾可以保持尾可以保持mRNA的的3 末端稳定，末端稳定，不受酶的破坏不受酶的破坏OPoly A尾尾可以促使可以促使mRNA由细胞核转运由细胞核转运到细胞质中到细胞质中 46医学遗传学遗传的分子基础47医学遗传学遗传的分子基

14、础遗传分子基础48医学遗传学遗传的分子基础遗传分子基础O体细胞突变体细胞突变(somatic mutation)O生殖细胞突变生殖细胞突变O野生型野生型(wild type)O突变型突变型(mutant)50医学遗传学遗传的分子基础遗传分子基础51医学遗传学遗传的分子基础遗传分子基础pointO转换转换(transition)O颠换颠换(transversion)TGCA52医学遗传学遗传的分子基础遗传分子基础pointO同义突变同义突变(same sense mutation)O无义突变无义突变(nonsense mutation)O错义突变错义突变(missense mutation)O终

15、止密码突变终止密码突变(termination codon mutation)O调控序列突变调控序列突变O内含子与外显子剪辑点突变内含子与外显子剪辑点突变53医学遗传学遗传的分子基础遗传分子基础54医学遗传学遗传的分子基础遗传分子基础O缺失缺失 O重复重复 O重排重排 55医学遗传学遗传的分子基础遗传分子基础56医学遗传学遗传的分子基础遗传分子基础O分子病分子病(molecular disease)O先天性代谢缺陷先天性代谢缺陷(inborn errors of metabolism)或或遗传性代谢病遗传性代谢病(genetic metabolic disease)57医学遗传学遗传的分子基础

16、58医学遗传学遗传的分子基础遗传分子基础O光修复光修复(Photo-repair)O单链断裂的重接单链断裂的重接O碱基的直接插入碱基的直接插入O烷基的转移烷基的转移59医学遗传学遗传的分子基础遗传分子基础60医学遗传学遗传的分子基础遗传分子基础O由核酸酶识别由核酸酶识别DNA的损伤位点，在损伤部位的的损伤位点，在损伤部位的5 端切开磷酸二酯键端切开磷酸二酯键O由由5 3 核酸外切酶将损伤的核酸外切酶将损伤的DNA片段切除片段切除O在在DNA聚合酶的催化下，以完整互补链为模板，聚合酶的催化下，以完整互补链为模板，按按5 3 方向合成方向合成DNA片段，填补切除空隙片段，填补切除空隙O由由DNA连

17、接酶将新合成的连接酶将新合成的DNA片段与原来的片段与原来的DNA断链连接起来断链连接起来 61医学遗传学遗传的分子基础遗传分子基础O受损伤的受损伤的DNA链复制时，产生的子代链复制时，产生的子代DNA在损伤在损伤的对应部位出现缺口的对应部位出现缺口O完整的母链完整的母链DNA与有缺口的子链与有缺口的子链DNA进行重组交进行重组交换，将母链换，将母链DNA上相应的片段填补子链缺口处，上相应的片段填补子链缺口处，而母链而母链DNA出现缺口出现缺口O以另一条子链以另一条子链DNA为模板，经为模板，经DNA聚合酶催化合聚合酶催化合成一新成一新DNA片段填补母链片段填补母链DNA的缺口，最后由的缺口，最后由DNA连接酶连接，完成修补连接酶连接，完成修补 62医学遗传学遗传的分子基础遗传分子基础63医学遗传学遗传的分子基础