普通生物學24人類基因組

1、 二十四、人類基因組二十四、人類基因組 人類基因組及其組成人類基因組及其組成 人類遺傳性疾病人類遺傳性疾病 癌基因與惡性腫瘤癌基因與惡性腫瘤 人類基因組計劃人類基因組計劃 （一）人類基因組及其組成（一）人類基因組及其組成 1. 1. 人類基因組的人類基因組的DANDAN序列組成序列組成 （1 1）基因組及基因組學）基因組及基因組學 基因組基因組（染色體組）：指一個單位體（染色體組）：指一個單位體 細胞核中、一個細胞器（線粒體、葉綠體）細胞核中、一個細胞器（線粒體、葉綠體） 中或一個病毒顆粒中所含的全部中或一個病毒顆粒中所含的全部DNADNA（或（或 RNARNA）分子的總稱。）分子的總稱。 核

2、基因組（通常所指的基因組）核基因組（通常所指的基因組） 線粒體基因組線粒體基因組 葉綠體基因組葉綠體基因組 病毒基因組病毒基因組 基因組學基因組學： 結(jié)構基因組學結(jié)構基因組學 功能基因組學功能基因組學 （2 2）人類基因組的）人類基因組的DNADNA序列組成序列組成 2. 2. 人類基因組各組成成分的基本特征人類基因組各組成成分的基本特征 （1 1）基因）基因 外顯子外顯子 內(nèi)含子內(nèi)含子 （2 2）基因外）基因外DNADNA（約約90 %90 %） 重復序列（重復序列（20 30 %20 30 %） （3 3）分散重復序列）分散重復序列 長分散重復序列（長分散重復序列（LINELINE） 短分

3、散重復序列（短分散重復序列（SINESINE） （4 4）簇狀重復序列）簇狀重復序列 （串聯(lián)重復序列）（串聯(lián)重復序列） 衛(wèi)星衛(wèi)星DNADNA 小衛(wèi)星小衛(wèi)星DNADNA 微衛(wèi)星微衛(wèi)星DNADNA （二）人類遺傳性疾?。ǘ┤祟愡z傳性疾病 1. 1. 染色體病染色體病 貓叫綜合癥貓叫綜合癥 先天愚型先天愚型 2. 2. 單基因病單基因病 60006000多種多種 （1 1）隱性遺傳?。╇[性遺傳病 如囊狀纖維癥、如囊狀纖維癥、鐮刀狀貧血癥鐮刀狀貧血癥等等 白白 化化 病病 常染常染 色體色體 隱性隱性 遺傳遺傳 疾病疾病 （2 2）顯性遺傳?。╋@性遺傳病 軟骨成骨不全侏儒癥軟骨成骨不全侏儒癥 人人

4、類類 多多 指指 常常 染染 色色 體體 顯顯 性性 遺遺 傳傳 血友病在歐洲皇室中的遺傳血友病在歐洲皇室中的遺傳 （3 3）X X連鎖遺傳病連鎖遺傳病 血血 友友 病病 Y Y連鎖遺傳連鎖遺傳( (限雄遺傳）限雄遺傳） 人類的耳道長毛癥人類的耳道長毛癥 3. 3. 多基因遺傳病多基因遺傳病 環(huán)境因素環(huán)境因素 + + 遺傳遺傳 哮喘哮喘 原發(fā)性高血壓原發(fā)性高血壓 糖尿病糖尿病 唇裂唇裂 腭裂腭裂 （三）癌基因與惡性腫瘤（三）癌基因與惡性腫瘤 1. 1. 原癌基因與抑癌基因原癌基因與抑癌基因 病毒癌基因（病毒癌基因（v-oncv-onc） 癌基因癌基因 細胞癌基因（細胞癌基因（c-oncc-on

5、c） （原癌基因）（原癌基因） （1 1）病毒癌基因和原癌基因）病毒癌基因和原癌基因 第一個分離的病毒癌基因：第一個分離的病毒癌基因：srcsrc 原癌基因原癌基因：人或動物基因組中一類固有：人或動物基因組中一類固有 的正常的結(jié)構基因，是細胞正常生長、分的正常的結(jié)構基因，是細胞正常生長、分 化所必需的，具有轉(zhuǎn)變?yōu)榘┗驖摿Φ恼匦璧?，具有轉(zhuǎn)變?yōu)榘┗驖摿Φ恼?常基因。?；?。 （2 2）抑癌基因）抑癌基因 其存在和表達使細胞不能癌變和機體其存在和表達使細胞不能癌變和機體 不長癌。不長癌。 “管家管家”基因基因 （1 1）基因突變）基因突變 2. 2. 癌癥的遺傳學基礎癌癥的遺傳學基礎 （2

6、 2）多次遺傳改變的致癌作用）多次遺傳改變的致癌作用 3. 3. 改變生活方式能降低癌癥的危險性改變生活方式能降低癌癥的危險性 抽煙抽煙 + + 喝酒喝酒 多種癌癥多種癌癥 （如肺癌）（如肺癌） 食療食療胡蘿卜等胡蘿卜等 （四）人類基因組計劃（四）人類基因組計劃 1. 1. 什么是人類基因組計劃什么是人類基因組計劃 1986 1986 年諾貝爾獎獲得者年諾貝爾獎獲得者R.DulbeccoR.Dulbecco提提 出人類基因組計劃出人類基因組計劃 測出人類全套基因測出人類全套基因 組的組的 DNA DNA 堿基序列（堿基序列（ 1n: 3 X 101n: 3 X 109 9 b b ） 工作量：

7、極大工作量：極大 單倍染色體上有：單倍染色體上有： 30 30億個核苷酸億個核苷酸 10 10萬個基因萬個基因 2. 2. 人類基因組計劃的內(nèi)容人類基因組計劃的內(nèi)容 （1 1）繪制人類基因組連鎖圖）繪制人類基因組連鎖圖 核酸限制性長度多態(tài)性核酸限制性長度多態(tài)性（ RFLPs RFLPs ） （ R e s t r i c t i o n f r a g m e n t l e n g t h R e s t r i c t i o n f r a g m e n t l e n g t h polymorphism polymorphism ） 遺傳標記：遺傳標記： DNADNA突變突變 限制

8、酶的切口變化限制酶的切口變化 DNADNA片段長度變化；片段長度變化； 人、生物基因組中人、生物基因組中RFLPRFLP標記很多。標記很多。 方法：方法： 找出平均分布在找出平均分布在2323對染色體上的至少對染色體上的至少 30003000個遺傳標記個遺傳標記 確定一些基因確定一些基因 連鎖的研究連鎖的研究 確定其他的基因或標記。確定其他的基因或標記。 單核苷酸多態(tài)性（單核苷酸多態(tài)性（SNPSNP） （2 2）繪制物理圖）繪制物理圖 染色體染色體 片段片段 排列排列 確定這些片段在染色體上的位置確定這些片段在染色體上的位置 確定基因或標記在染色體上的位置。確定基因或標記在染色體上的位置。 序

9、列標簽位點（序列標簽位點（STSSTS）已知核苷酸序已知核苷酸序 列的列的DNADNA片段（作片段（作“界標界標”） （3 3）人類基因組測序）人類基因組測序 分子水平、最高層次、最祥盡的物理圖。分子水平、最高層次、最祥盡的物理圖。 工作量最大的部分工作量最大的部分 單倍染色體上有單倍染色體上有 30 30億個核苷酸。億個核苷酸。 （4 4）其他物種基因組分析）其他物種基因組分析 遺傳學研究上重要的物種：遺傳學研究上重要的物種： 大腸桿菌、擬南芥、酵母、小鼠等，為大腸桿菌、擬南芥、酵母、小鼠等，為 研究人體基因組提供參考。研究人體基因組提供參考。 美國政府決定于美國政府決定于 19901990

10、年正式啟動年正式啟動HGPHGP， 預計用預計用 15 15 年時間，投入年時間，投入 30 30 億美元，完成億美元，完成 HGPHGP。 由國立衛(wèi)生研究院和能源部共同組成由國立衛(wèi)生研究院和能源部共同組成 “人類基因組研究所（人類基因組研究所（NHGRINHGRI）” 逐漸地，逐漸地，HGP HGP 擴展為多國協(xié)作計劃。擴展為多國協(xié)作計劃。 參與者包括：歐共體、日本、加拿大、俄參與者包括：歐共體、日本、加拿大、俄 羅斯、巴西、印度和中國等國的科學家。羅斯、巴西、印度和中國等國的科學家。 人類基因組計劃的進展狀況人類基因組計劃的進展狀況 （1 1）截至）截至 1998 1998 年年 10 1

11、0 月，完成月，完成 1.8 X 101.8 X 108 8b b， 占占 計劃的計劃的 6 6。 （2 2）完成一系列模式生物全基因組測定。）完成一系列模式生物全基因組測定。 這些這些模式生物全基因組模式生物全基因組測定的完成有重測定的完成有重 大理論與現(xiàn)實意義。大理論與現(xiàn)實意義。 物種物種 全基因組全基因組 完成年份完成年份 釀酒酵母釀酒酵母 1.2 x 107 bp 1996 枯草桿菌枯草桿菌 4.2 x 106 bp 1997 幽門螺桿菌幽門螺桿菌 1.6 x 106 bp 1997 梅毒螺旋體梅毒螺旋體 1.13 x 106 bp 1998 一些模式生物和病源物的全基因組測定一些模式

12、生物和病源物的全基因組測定 理論意義理論意義 酵母酵母第一次揭示真核生物全基因組。第一次揭示真核生物全基因組。 已大致確定已大致確定：5885 5885 個編碼蛋白基因個編碼蛋白基因 140 140 個個 rRNA rRNA 基因基因 40 40 個個 SnRNASnRNA 275 275 個個 tRNA tRNA 基因基因 實踐意義實踐意義 病源微生物病源微生物病理機制病理機制 藥物、疫苗藥物、疫苗 DNA DNA 測序技術飛速提高測序技術飛速提高 1998.5.91998.5.9 J.C. Venter J.C. Venter 等等宣布，組建商宣布，組建商 業(yè)公司，投入業(yè)公司，投入 3 3

13、 億美元，億美元，3 3 年內(nèi)完成。年內(nèi)完成。 接著又有若干家公司成立，接著又有若干家公司成立， 總共投入資金約總共投入資金約幾十億美元幾十億美元， 形成形成 “公公”“”“私私”并進并進 格局格局 2000.6 2000.6 完成并公布完成并公布 人類基因組工作草圖人類基因組工作草圖 2001 2001 年年2 2月月1616日日 人類基因組計劃（人類基因組計劃（HGPHGP）完成）完成 同時發(fā)表兩套報告同時發(fā)表兩套報告 ScienceScience, Vol. 291, No. 5507 , Vol. 291, No. 5507 NatureNature , Vol.409, p.860 , Vol.409, p.860 3. 3. 基因組研究成果基因組研究成果 人類人類2424條染色體堿基數(shù)條染色體堿基數(shù)3232億對，基因約億對，基因約 4 4萬個。萬個。 使人類基因組產(chǎn)生復雜性的機制：使人類基因組產(chǎn)生復雜性的機制： （1 1）RNARNA選擇性剪切選擇性剪切 （