第二章DNA與遺傳信息傳遞總結(jié)課件

第二章

DNA與遺傳信息傳遞

第二章

DNA與遺傳信息傳遞

DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)堿基-核苷-核苷酸堿基-核苷-核苷酸堿基/DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)堿基/DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)三聯(lián)密碼子(TripletCondon)三聯(lián)密碼子(TripletCondon)DNA半保留復(fù)制DNA半保留復(fù)制分子雜交分子雜交DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)與轉(zhuǎn)錄因子DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)與轉(zhuǎn)錄因子DNA序列的類型基因(Gene)vs.非基因(Non-gene)序列編碼(Coding)vs.非編碼(Non-coding)序列單一(Unique)vs.重復(fù)(Repetitive)序列DNA序列的類型基因(Gene)vs.非基因(No基因vs.非基因序列基因序列→基因組中決定蛋白質(zhì)的DNA序列→ATG至終止密碼→可讀框(ORF,openreadingframe)非基因序列→基因組中除基因以外的全部DNA序列→基因間(Intergenic)DNA序列基因vs.非基因序列基因序列編碼vs.非編碼序列編碼序列→編碼RNA和蛋白質(zhì)的DNA序列→基因中的外顯子(exon)序列非編碼序列→基因中的內(nèi)含子(intron)序列+基因間序列編碼vs.非編碼序列編碼序列單一vs.重復(fù)序列單一序列→在基因組中只出現(xiàn)過一次的DNA序列→～50％，多數(shù)為基因序列重復(fù)序列→在基因組中重復(fù)出現(xiàn)的DNA序列→輕度：2～10個拷貝；中度：10～數(shù)百個拷貝，常為非編碼序列；高度：數(shù)百～數(shù)百萬個拷貝，tRNA、rRNA等。單一vs.重復(fù)序列單一序列重復(fù)序列串聯(lián)重復(fù)序列(tandemrepetitivesequence)→不同數(shù)目的核苷酸重復(fù)拷貝串聯(lián)在一起的高度重復(fù)序列?！?～200bp，主要為衛(wèi)星DNA。分散重復(fù)序列(interspersedrepetitivesequence)→分布于基因組內(nèi)散在的重復(fù)序列，一般為中等重復(fù)序列。重復(fù)序列串聯(lián)重復(fù)序列(tandemrepetitives衛(wèi)星DNA：在氯化銫密度梯度離心時，因為DNA中GC和AT含量的差異，在形成主帶之外還形成小的衛(wèi)星帶，這種帶的DNA中GC含量少于主帶，構(gòu)成著絲粒、端粒和Y染色體長臂的染色質(zhì)區(qū)。小衛(wèi)星DNA(minisatelliteDNA):→6～25個核苷酸單元重復(fù)組成。微衛(wèi)星DNA(microsatelliteDNA):→2~6個核苷酸單元重復(fù)組成。短串聯(lián)重復(fù)序列(STR,shorttandemrepeat)→作為遺傳標(biāo)記，具有多態(tài)性，與疾病有關(guān)。

衛(wèi)星(satellite)DNA衛(wèi)星DNA：在氯化銫密度梯度離心時，因為DNA中GC和AT含衛(wèi)星(satellite)DNA衛(wèi)星(satellite)DNA分散重復(fù)序列短分散核酸元件(SINE)

→＜500bp,＞10萬拷貝；→

如：Alu序列。長分散核酸元件(LINE)

→5000～7000bp,102~104拷貝；→

如：KpnI家族；→

構(gòu)成轉(zhuǎn)座元件。分散重復(fù)序列短分散核酸元件(SINE)斷裂基因(splitgene)結(jié)構(gòu)斷裂基因(splitgene)結(jié)構(gòu)基因是具有功能的DNA序列片段。外顯子是基因內(nèi)的編碼序列，內(nèi)含子是基因內(nèi)的非編碼序列，側(cè)翼序列是基因兩側(cè)非編碼區(qū)。GT-AG法則：每個內(nèi)含子的5’端兩個核苷酸都是GT，3’端兩個核苷酸都是AG，這種連接方式稱為GT-AG法則，是基因表達時剪接的共同機制?；蚣易?genefamily)：基因組中來源相同、結(jié)構(gòu)相似、功能相關(guān)且常成簇存在的一組基因。假基因(pseudogene)：具有部分基因結(jié)構(gòu)，但在進化中由于突變而不能活性表達產(chǎn)生蛋白?；蚴蔷哂泄δ艿腄NA序列片段。外顯子/內(nèi)含子GT-AG法則外顯子/內(nèi)含子GT-AG法則基因家族/基因簇基因家族/基因簇珠蛋白基因家族和假基因珠蛋白基因家族和假基因基因表達基因表達mRNA加工過程mRNA加工過程加帽(capping)加帽(capping)剪接(splice)剪接(splice)加尾(polyadenylation)加尾(polyadenylation)轉(zhuǎn)錄調(diào)控順式作用元件(cis-actingelement)→是基因(DNA)的一部分，

直接作用。反式作用因子(trans-actingfactor)→即轉(zhuǎn)錄因子(transcriptionalfactor)，是一類蛋白質(zhì)，通過與靶序列結(jié)合↑或↓基因表達。轉(zhuǎn)錄調(diào)控順式作用元件(cis-actingelement)順式作用元件啟動子(promoter)

→常位于轉(zhuǎn)錄起始點上游100~200bp內(nèi)，是RNA聚合酶結(jié)合部位，并相互作用啟動基因的轉(zhuǎn)錄。

TATAbox→25~30bp，轉(zhuǎn)錄起始點準確定位；

CAATbox→

75~80bp，定量高效轉(zhuǎn)錄；

GCbox→結(jié)合Sp1激活轉(zhuǎn)錄。增強子(enhancer)

→包括啟動子上下游的一段DNA序列，能增強基因轉(zhuǎn)錄，其作用不受距離和序列方向的影響。

終止子(terminator)

→由一段回文結(jié)構(gòu)和特定的5’-AATAAA-3’序列組成，是轉(zhuǎn)錄終止和加尾信號。順式作用元件啟動子(promoter)→常位于轉(zhuǎn)錄起始點順式作用元件順式作用元件轉(zhuǎn)錄因子Ap-1NF-kB轉(zhuǎn)錄因子Ap-1NF-kB基因突變：DNA水平遺傳物質(zhì)的變化自然界自發(fā)

或

實驗室誘發(fā)生物進化遺傳病/常見病基因突變(mutation)基因突變：DNA水平遺傳物質(zhì)的變化自然界自發(fā)或?qū)嶒炇艺T點突變

(pointmutation):單個堿基置換。轉(zhuǎn)換/顛換(1)同義突變：不改變氨基或蛋白功能；(2)錯義突變：改變氨基酸和蛋白功能；(3)無義突變：突變成終止密碼子，產(chǎn)生截短蛋白。移碼突變

(frameshiftmutation):堿基的插入或缺失→下游密碼子組成框改變。動態(tài)突變

(dynamicmutation):三核苷酸重復(fù)拷貝數(shù)↑。點突變(pointmutation):單個堿基置換。同義突變(samesensemutation)野生型：

AGT

CAG

CAG

CAG

TTT

TTA

CGT

AAC

CCG…DNAMetGlnGlnGlnPheLeuArgAsnPro突變型：

AGT

CAG

CAG

CAG

TTT

TTG

CGT

AAC

CCG…DNAMetGlnGlnGlnPheLeuArgAsnPro同義突變(samesensemutation)野生型：錯義突變(missensemutation)野生型：

AGT

CAG

CAG

CAG

TTT

TTA

CGT

AAC

CCG…DNAMetGlnGlnGlnPheLeuArgAsnPro突變型：

AGT

CAG

CAG

CAG

TTT

TCA

CGT

AAC

CCG…DNAMetGlnGlnGlnPheSerArgAsnPro錯義突變(missensemutation)野生型：第二章DNA與遺傳信息傳遞總結(jié)課件無義突變(nonsensemutation)野生型：

AGT

CAG

CAG

CAG

TTT

TTA

CGT

AAC

CCG…DNAMetGlnGlnGlnPheLeuArgAsnPro突變型：

AGT

CAG

CAG

CAG

TTT

TGA

CGT

AAC

CCG…DNAMetGlnGlnGlnPhe終止無義突變(nonsensemutation)野生型：移碼突變(frameshiftmutation)野生型：

AGT

CAG

CAG

CAG

TTT

TTA

CGT

AAC

CCG…DNAMetGlnGlnGlnPheLeuArgAsnPro突變型：

AGT

CAG

CAG

CAG

TTTTAC

GTA

ACC

CGT…DNAMetGlnGlnGlnPheTyrValThrArg移碼突變(frameshiftmutation)野生型動態(tài)突變(dynamicmutation)野生型：

AGT

CAG

CAG

CAG

TTT

TTA

CGT

AAC

CCG…DNAMetGlnGlnGlnPheLeuArgAsnPro突變型：

AGT

CAG

CAG

CAG

CAG

CAG

CAG

CAG

CAG…DNAMetGlnGlnGlnGlnGlnGlnGlnGln動態(tài)突變：鄰近基因或位于基因序列中的三核苷酸重復(fù)拷貝數(shù)，在一代代傳遞過程中發(fā)生明顯的增加?？蛇z傳，多引起神經(jīng)系統(tǒng)疾病，如脆性X綜合征(CGG)、Huntington舞蹈病(CAG)和強直性肌營養(yǎng)不良(CTG)n。動態(tài)突變(dynamicmutation)野生型：脆性X綜合征(FraXsyndrome)基因定位：Xq27.3(CGG)n重復(fù)拷貝數(shù)↑

n=6~46→正常

n=60~200→前突變

n=200~230→患者隨著世代傳遞長度增加發(fā)病年齡提前病情加重

脆性X綜合征(FraXsyndrome)基因定位：Xq第二章

DNA與遺傳信息傳遞

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DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)堿基-核苷-核苷酸堿基-核苷-核苷酸堿基/DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)堿基/DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)三聯(lián)密碼子(TripletCondon)三聯(lián)密碼子(TripletCondon)DNA半保留復(fù)制DNA半保留復(fù)制分子雜交分子雜交DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)與轉(zhuǎn)錄因子DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)與轉(zhuǎn)錄因子DNA序列的類型基因(Gene)vs.非基因(Non-gene)序列編碼(Coding)vs.非編碼(Non-coding)序列單一(Unique)vs.重復(fù)(Repetitive)序列DNA序列的類型基因(Gene)vs.非基因(No基因vs.非基因序列基因序列→基因組中決定蛋白質(zhì)的DNA序列→ATG至終止密碼→可讀框(ORF,openreadingframe)非基因序列→基因組中除基因以外的全部DNA序列→基因間(Intergenic)DNA序列基因vs.非基因序列基因序列編碼vs.非編碼序列編碼序列→編碼RNA和蛋白質(zhì)的DNA序列→基因中的外顯子(exon)序列非編碼序列→基因中的內(nèi)含子(intron)序列+基因間序列編碼vs.非編碼序列編碼序列單一vs.重復(fù)序列單一序列→在基因組中只出現(xiàn)過一次的DNA序列→～50％，多數(shù)為基因序列重復(fù)序列→在基因組中重復(fù)出現(xiàn)的DNA序列→輕度：2～10個拷貝；中度：10～數(shù)百個拷貝，常為非編碼序列；高度：數(shù)百～數(shù)百萬個拷貝，tRNA、rRNA等。單一vs.重復(fù)序列單一序列重復(fù)序列串聯(lián)重復(fù)序列(tandemrepetitivesequence)→不同數(shù)目的核苷酸重復(fù)拷貝串聯(lián)在一起的高度重復(fù)序列。→2～200bp，主要為衛(wèi)星DNA。分散重復(fù)序列(interspersedrepetitivesequence)→分布于基因組內(nèi)散在的重復(fù)序列，一般為中等重復(fù)序列。重復(fù)序列串聯(lián)重復(fù)序列(tandemrepetitives衛(wèi)星DNA：在氯化銫密度梯度離心時，因為DNA中GC和AT含量的差異，在形成主帶之外還形成小的衛(wèi)星帶，這種帶的DNA中GC含量少于主帶，構(gòu)成著絲粒、端粒和Y染色體長臂的染色質(zhì)區(qū)。小衛(wèi)星DNA(minisatelliteDNA):→6～25個核苷酸單元重復(fù)組成。微衛(wèi)星DNA(microsatelliteDNA):→2~6個核苷酸單元重復(fù)組成。短串聯(lián)重復(fù)序列(STR,shorttandemrepeat)→作為遺傳標(biāo)記，具有多態(tài)性，與疾病有關(guān)。

衛(wèi)星(satellite)DNA衛(wèi)星DNA：在氯化銫密度梯度離心時，因為DNA中GC和AT含衛(wèi)星(satellite)DNA衛(wèi)星(satellite)DNA分散重復(fù)序列短分散核酸元件(SINE)

→＜500bp,＞10萬拷貝；→

如：Alu序列。長分散核酸元件(LINE)

→5000～7000bp,102~104拷貝；→

如：KpnI家族；→

構(gòu)成轉(zhuǎn)座元件。分散重復(fù)序列短分散核酸元件(SINE)斷裂基因(splitgene)結(jié)構(gòu)斷裂基因(splitgene)結(jié)構(gòu)基因是具有功能的DNA序列片段。外顯子是基因內(nèi)的編碼序列，內(nèi)含子是基因內(nèi)的非編碼序列，側(cè)翼序列是基因兩側(cè)非編碼區(qū)。GT-AG法則：每個內(nèi)含子的5’端兩個核苷酸都是GT，3’端兩個核苷酸都是AG，這種連接方式稱為GT-AG法則，是基因表達時剪接的共同機制?；蚣易?genefamily)：基因組中來源相同、結(jié)構(gòu)相似、功能相關(guān)且常成簇存在的一組基因。假基因(pseudogene)：具有部分基因結(jié)構(gòu)，但在進化中由于突變而不能活性表達產(chǎn)生蛋白?；蚴蔷哂泄δ艿腄NA序列片段。外顯子/內(nèi)含子GT-AG法則外顯子/內(nèi)含子GT-AG法則基因家族/基因簇基因家族/基因簇珠蛋白基因家族和假基因珠蛋白基因家族和假基因基因表達基因表達mRNA加工過程mRNA加工過程加帽(capping)加帽(capping)剪接(splice)剪接(splice)加尾(polyadenylation)加尾(polyadenylation)轉(zhuǎn)錄調(diào)控順式作用元件(cis-actingelement)→是基因(DNA)的一部分，

直接作用。反式作用因子(trans-actingfactor)→即轉(zhuǎn)錄因子(transcriptionalfactor)，是一類蛋白質(zhì)，通過與靶序列結(jié)合↑或↓基因表達。轉(zhuǎn)錄調(diào)控順式作用元件(cis-actingelement)順式作用元件啟動子(promoter)

→常位于轉(zhuǎn)錄起始點上游100~200bp內(nèi)，是RNA聚合酶結(jié)合部位，并相互作用啟動基因的轉(zhuǎn)錄。

TATAbox→25~30bp，轉(zhuǎn)錄起始點準確定位；

CAATbox→

75~80bp，定量高效轉(zhuǎn)錄；

GCbox→結(jié)合Sp1激活轉(zhuǎn)錄。增強子(enhancer)

→包括啟動子上下游的一段DNA序列，能增強基因轉(zhuǎn)錄，其作用不受距離和序列方向的影響。

終止子(terminator)

→由一段回文結(jié)構(gòu)和特定的5’-AATAAA-3’序列組成，是轉(zhuǎn)錄終止和加尾信號。順式作用元件啟動子(promoter)→常位于轉(zhuǎn)錄起始點順式作用元件順式作用元件轉(zhuǎn)錄因子Ap-1NF-kB轉(zhuǎn)錄因子Ap-1NF-kB基因突變：DNA水平遺傳物質(zhì)的變化自然界自發(fā)

或

實驗室誘發(fā)生物進化遺傳病/常見病基因突變(mutation)基因突變：DNA水平遺傳物質(zhì)的變化自然界自發(fā)或?qū)嶒炇艺T點突變

(pointmutation):單個堿基置換。轉(zhuǎn)換/顛換(1)同義突變：不改變氨基或蛋白功能；(2)錯義突變：改變氨基酸和蛋白功能；(3)無義突變：突變成終止密碼子，產(chǎn)生截短蛋白。移碼突變

(frameshiftmutation):堿基的插入或缺失→下游密碼子組成框改變。動態(tài)突變

(dynamicmutation):三核苷酸重復(fù)拷貝數(shù)↑。點突變(pointmutation):單個堿基置換。同義突變(samesensemutation)野生型：

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AGT

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