遺傳的分子基礎(chǔ)講義培訓(xùn)課件

遺傳的分子基礎(chǔ)講義脫氧核糖核苷酸（DNA）4種堿基：腺嘌呤A、鳥嘌呤G、胞嘧啶C和胸腺嘧啶T脫氧核糖磷酸4種堿基A、G、C和尿嘧啶U核糖磷酸核糖核苷酸（RNA）核酸：第一節(jié)遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)2遺傳的分子基礎(chǔ)講義一、DNA的結(jié)構(gòu)：

雙螺旋結(jié)構(gòu)第三章遺傳的分子基礎(chǔ)1953年，沃森(WatsonJ.D.)和克里克(CrickF.H.C.)提出DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。主要依據(jù)為：

堿基互補(bǔ)配對的規(guī)律以及DNA分子的X射線衍射結(jié)果。

沃森和克里克與維爾肯斯(Wilkins)一起獲得諾貝爾獎(jiǎng)(1962)。3遺傳的分子基礎(chǔ)講義DNA的立體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)磷酸、脫氧核糖交替連接——構(gòu)成基本骨架；堿基；2條鏈上的堿基通過氫鍵形成堿基對3.內(nèi)側(cè):2.外側(cè)：1.由2條鏈按反向平行方式盤繞成雙螺旋結(jié)構(gòu)；4遺傳的分子基礎(chǔ)講義－A－A－C－C－G－G－A－T－－T－T－G－G

－C－C－T－A－A－T之間形成2個(gè)氫鍵C－G之間形成3個(gè)氫鍵DNA堿基互補(bǔ)配對情況圖解5遺傳的分子基礎(chǔ)講義二、RNA的結(jié)構(gòu)1、RNA的組成單位：核糖核苷酸AC腺嘌呤核糖核苷酸胞嘧啶核糖核苷酸U尿嘧啶核糖核苷酸G鳥嘌呤核糖核苷酸核糖核糖核糖核糖6遺傳的分子基礎(chǔ)講義2、RNA和DNA的比較DNARNA基本單位五碳糖含N堿基單雙鏈？分子大小

脫氧核苷酸脫氧核糖A、T、G、C雙鏈核糖核苷酸核糖A、U、G、C單鏈很大比較小7遺傳的分子基礎(chǔ)講義3、RNA種類和功能根據(jù)RNA功能RNA有三種：信使RNA，也叫mRNA；轉(zhuǎn)運(yùn)RNA，也叫tRNA；核糖體RNA，也叫rRNA。8遺傳的分子基礎(chǔ)講義第二節(jié)基因的結(jié)構(gòu)與功能9遺傳的分子基礎(chǔ)講義一、基因（gene）（一）定義生物學(xué)定義：——具有遺傳功能的DNA片段。分子生物學(xué)定義：——DNA分子中含有特定遺傳信息的核苷酸序列，是遺傳物質(zhì)的最小功能單位。合成有功能的多肽鏈或RNA所必需的全部核酸序列（通常是DNA序列）。10遺傳的分子基礎(chǔ)講義（二）基因的組成一個(gè)基因應(yīng)包含不僅是編碼蛋白質(zhì)肽鏈或RNA的核酸序列，還包括為保證轉(zhuǎn)錄所必需的調(diào)控序列、5′非翻譯序列、內(nèi)含子以及3′非翻譯序列等所有的核酸序列（蛋白質(zhì)基因和RNA基因）。11遺傳的分子基礎(chǔ)講義真核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)編碼區(qū)非編碼區(qū)非編碼區(qū)編碼區(qū)下游調(diào)控遺傳信息的表達(dá)(調(diào)控序列)外顯子(能編碼蛋白質(zhì))內(nèi)含子(不能編碼蛋白質(zhì))12遺傳的分子基礎(chǔ)講義1．真核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)：包括a________和b_______。2．特點(diǎn)(1)編碼區(qū)是________、__________。(2)編碼區(qū)都含有若干個(gè)c________和d__________。(3)不同的基因所含的c外顯子與d內(nèi)含子數(shù)目不同。真核細(xì)胞基因結(jié)構(gòu)非編碼區(qū)編碼區(qū)間隔的不連續(xù)的外顯子內(nèi)含子13遺傳的分子基礎(chǔ)講義據(jù)基因組重復(fù)次數(shù)高低：單拷貝序列（單一序列）

輕度重復(fù)序列2~101重復(fù)序列

中度重復(fù)序列10~102

高度重復(fù)序列102~106基因家族(三)分類14遺傳的分子基礎(chǔ)講義1.單拷貝序列：只有一個(gè)拷貝，占基因組的60-65%.主要是功能基因。單拷貝序列又稱為單一序列或非重復(fù)序列，在一個(gè)基因組中只有一個(gè)拷貝，在DNA復(fù)性曲線中，它是最慢速復(fù)性的部分。含有800~1000bp。大多數(shù)結(jié)構(gòu)基因都屬于這一類型，但單拷貝序列并不都執(zhí)行遺傳功能。15遺傳的分子基礎(chǔ)講義真核生物的單拷貝基因是分散分布于整條染色體或不同染色體之中的。一個(gè)蛋白質(zhì)基因也常分成幾段相隔排列。由幾個(gè)肽段的基因組成一個(gè)蛋白質(zhì)的全部基因，有些肽段的基因僅由內(nèi)含子隔開，而另一些肽段的基因則分布于幾條染色體上。例如，珠蛋白有2條α鏈和2條β鏈，在人類中，α鏈基因位于16號(hào)染色體上，β鏈基因則位于11號(hào)染色體上。在β鏈基因中，又由幾個(gè)內(nèi)含子隔開，串聯(lián)在11號(hào)染色體上。單拷貝基因的另一個(gè)特點(diǎn)是普遍存在著內(nèi)含子。16遺傳的分子基礎(chǔ)講義2.輕度重復(fù)序列基因組中有2-10個(gè)拷貝，是慢速復(fù)性的一部分。主要是組蛋白和rRNA基因、tRNA基因等。

幾個(gè)基因都有功能,編碼同一個(gè)蛋白質(zhì)或tRNA;分兩種

幾個(gè)拷貝中有的有功能，有的無功能（假基因）

假基因—結(jié)構(gòu)與功能基因相同，但不表達(dá)。

原因：突變失活，啟動(dòng)子缺陷。17遺傳的分子基礎(chǔ)講義18遺傳的分子基礎(chǔ)講義3.中度重復(fù)序列中度重復(fù)序列對應(yīng)于中速復(fù)性的部分，在基因組中有數(shù)十至數(shù)百萬個(gè)拷貝，分散在整個(gè)基因組中。一般無RNA轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物（非編碼序列），一般認(rèn)為與基因的表達(dá)調(diào)控有關(guān)(包括轉(zhuǎn)錄調(diào)控序列，復(fù)制控制序列，轉(zhuǎn)錄后的加工等)。在基因組中有數(shù)千種中度重復(fù)序列，其中有一些構(gòu)成序列家族。各家族成員有的重復(fù)串聯(lián)在一起，有的分散于非重復(fù)序列中相間排列。

19遺傳的分子基礎(chǔ)講義這類序列的平均長度是300bp左右。

長周期分散的重復(fù)序列5000bp分兩種短周期分散的重復(fù)序列100~300bp，主要存在于人、爪蟾、海膽等生物中，例如，Alu家族等。

20遺傳的分子基礎(chǔ)講義4.高度重復(fù)序列高度重復(fù)序列對應(yīng)于快速復(fù)性部分。在基因組中有幾百到幾百萬個(gè)拷貝（重復(fù)次數(shù)102~

106），它們的長度差異很大，短的只有幾個(gè)bp，長的有幾十個(gè)到幾百個(gè)bp或更長。這些序列一般不分散，主要集中在異染色質(zhì)中，特別在端粒和中心粒的附近，由短序列重復(fù)多次串聯(lián)成長長的一大簇，高度重復(fù)序列富含A、T堿基，因序列簡單，缺乏轉(zhuǎn)錄必要的啟動(dòng)子而不具轉(zhuǎn)錄能力，其功能至今尚不清楚。21遺傳的分子基礎(chǔ)講義在多數(shù)真核生物的基因組DNA中，都含有20%以上的高度重復(fù)序列，其特征之一是兩條鏈的不對稱性，它們構(gòu)成衛(wèi)星DNA。22遺傳的分子基礎(chǔ)講義衛(wèi)星DNA（satelliteDNA）衛(wèi)星DNA(satelliteDNA)是一類高度重復(fù)序列，這類重復(fù)順序的重復(fù)單位一般由2-10bp組成，成串排列。由于這類序列的堿基組成不同于其他部份（一般富含A/T片斷，浮密度較?。?，可用等密度梯度離心法將其與主體DNA分開，因而稱為衛(wèi)星DNA或隨體DNA。23遺傳的分子基礎(chǔ)講義24遺傳的分子基礎(chǔ)講義衛(wèi)星DNA通常是串聯(lián)重復(fù)序列，由各種不同的重復(fù)序列家族組成。重復(fù)單位常存在序列變異，反映衛(wèi)星DNA可能在經(jīng)過串聯(lián)重復(fù)后發(fā)生突變、重復(fù)和缺失而得以進(jìn)化。在真核生物之間，satelliteDNA總量在2%~5%，甚至在親緣關(guān)系密切相關(guān)的兩個(gè)物種之間，satelliteDNA也會(huì)有懸殊的差別。25遺傳的分子基礎(chǔ)講義分類衛(wèi)星DNA按重復(fù)單元核苷酸的多少，可分為兩類：小衛(wèi)星DNA(minisatelliteDNA)，由幾百個(gè)核苷酸對的單元重復(fù)組成。微衛(wèi)星DNA(microsatelliteDNA)，由2-20個(gè)左右的核苷酸對的單元重復(fù)組成。（占主體）26遺傳的分子基礎(chǔ)講義應(yīng)用：1.生物進(jìn)化2.DNA指紋圖譜（親子鑒定）3.RFLP分析檢測基因缺失、突變、擴(kuò)增27遺傳的分子基礎(chǔ)講義5、基因家族genefamily*（1）概念在真核生物基因組中來源相同、結(jié)構(gòu)相似、功能相關(guān)的一組成串排列在一起的基因，稱為基因家族（genefamily）。一些基因彼此靠近，成串地排列在一起，這種基因排列結(jié)構(gòu)叫基因簇（genecluster）。在基因家族結(jié)構(gòu)中經(jīng)常會(huì)看到基因簇結(jié)構(gòu)?；虼亍囗樂醋咏Y(jié)構(gòu)28遺傳的分子基礎(chǔ)講義（2）分類：串聯(lián)重復(fù)多基因家族

組蛋白、tRNA、rRNA分散重復(fù)多基因家族

Alu家族不同組織、細(xì)胞類型、發(fā)育時(shí)期表達(dá)的多基因家族

同工酶（珠蛋白）29遺傳的分子基礎(chǔ)講義（3）真核生物中重要的基因家族（1）Alu基因家族

分散重復(fù)序列在單倍體人基因組中有5X105個(gè)拷貝，約占人基因組的3-6%。每個(gè)重復(fù)單元的長度為300bp，含一個(gè)Alu酶切位點(diǎn)，因而得名。酶切后生成130bp和170bp兩個(gè)片段，每個(gè)Alu片段兩側(cè)有6-20bp的同向重復(fù)序列，存在于間隔區(qū)（space）和內(nèi)含子中。功能：可能與基因轉(zhuǎn)錄、調(diào)控、加工有關(guān)。30遺傳的分子基礎(chǔ)講義LDLreceptorgeneAlurepeatspresentwithinintronsAlurepeatsinexons444555666AluAluAluAluX46Aluunequalcrossingoveroneproducthasadeletedexon5(theotherproductisnotshown)31遺傳的分子基礎(chǔ)講義（2）rRNA基因家族串聯(lián)重復(fù)，有轉(zhuǎn)錄活性。大多數(shù)真核生物rRNA基因家族集中分布在一條或幾條染色體上，以核仁區(qū)含量最高。通常編碼區(qū)較為保守，內(nèi)間區(qū)具有種間特異性，常被用作物種種類鑒定及進(jìn)化分析。

32遺傳的分子基礎(chǔ)講義rRNA基因家族（genecluster）33遺傳的分子基礎(chǔ)講義

5SrRNA基因家族在所有染色體上都有，分布頻率較高。一般由120bp組成每個(gè)重復(fù)單元由5sRNA基因和和轉(zhuǎn)錄區(qū)前的非轉(zhuǎn)錄區(qū)組成，重復(fù)串聯(lián)形成基因簇。非洲爪蟾卵母細(xì)胞的5sRNA基因：富含A-T的序列，由不同的15bp序列重復(fù)而成，（CAAAGTTTGAGTTTT）這段序列的串連數(shù)不同，非轉(zhuǎn)錄的間隔區(qū)的長度會(huì)有所改變。

34遺傳的分子基礎(chǔ)講義35遺傳的分子基礎(chǔ)講義不同生物rRNA和tRNA基因的拷貝數(shù)物種18S和28S基因5S基因tRNA基因大腸桿菌7760酵母140140250果蠅150(♂),250(♀)165850非洲爪蟾450240001150人類2802000130036遺傳的分子基礎(chǔ)講義（3）tRNA基因家族tRNA基因平均長度約140bp，是一類小分子的基因，在基因組中的拷貝數(shù)可達(dá)10個(gè)至數(shù)百個(gè)?；蛑g串聯(lián)重復(fù)排列；多個(gè)不同的tRNA基因組成一個(gè)串聯(lián)重復(fù)，各重復(fù)單元中tRNA基因可以不相同，并單獨(dú)轉(zhuǎn)錄。37遺傳的分子基礎(chǔ)講義38遺傳的分子基礎(chǔ)講義（4）組蛋白基因家族與細(xì)胞DNA復(fù)制有關(guān)

中度重復(fù)序列（幾十~幾百個(gè)重復(fù)），不含內(nèi)含子，無需轉(zhuǎn)錄后加工，mRNA產(chǎn)物無3’—polyA基因家族與DNA復(fù)制無關(guān)的組蛋白組織特異性表達(dá)的組蛋白單拷貝39遺傳的分子基礎(chǔ)講義在高等真核生物中，

含有3類組蛋白基因：①H2a、H2b、H3、H4和H1基因，這些基因在細(xì)胞分裂的S期中表達(dá)，與DNA和染色體的復(fù)制有關(guān)；②與DNA和染色體的復(fù)制無關(guān)的組蛋白基因，主要存在于不分裂的、已完成分化的細(xì)胞或組織中；③組織專一性的組蛋白基因，例如，紅細(xì)胞中專一的H5組蛋白基因。后兩種組蛋白基因是單拷貝的，mRNA有3′-polyA。組蛋白基因家族是指第一類的組蛋白基因。

40遺傳的分子基礎(chǔ)講義NucleosomestructureNucleosomecore(left)146bpDNA;13/4turnsofDNADNAisnegativelysupercoiledtwoeach:H2A,H2B,H3,H4(histone

octomer)Nucleosome(right)~200bpDNA;2turnsofDNAplusspaceralsoincludesH1histone41遺傳的分子基礎(chǔ)講義42遺傳的分子基礎(chǔ)講義

特點(diǎn)：一是組蛋白基因缺乏內(nèi)含子；二是組蛋白基因的mRNA沒有3′polyA尾巴。這兩個(gè)特點(diǎn)使組蛋白基因能很快地轉(zhuǎn)錄，并將產(chǎn)物運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞質(zhì)中。

組蛋白基因家族是重復(fù)序列中唯一已知具有蛋白質(zhì)編碼功能的基因。43遺傳的分子基礎(chǔ)講義（5）珠蛋白基因家族珠蛋白基因家族是最早發(fā)現(xiàn)和研究得最多的基因家族之一。動(dòng)物中的血紅蛋白分子是珠蛋白的四聚體，由2個(gè)α亞基和2個(gè)β亞基組成。α亞基基因在16號(hào)染色體上，β亞基基因在11號(hào)染色體上，珠蛋白基因以基因家族的形式排列。44遺傳的分子基礎(chǔ)講義45遺傳的分子基礎(chǔ)講義（四）基因的不連續(xù)性

—真核基因的重要特征發(fā)現(xiàn)：1977年研究病毒mRNA時(shí)發(fā)現(xiàn)，隨后在—珠蛋白基因、卵清蛋白基因中證實(shí)了斷裂基因的存在。

證據(jù)：1.R—環(huán)結(jié)構(gòu)2.限制性內(nèi)切酶分析46遺傳的分子基礎(chǔ)講義(exon-intron-exon)nstructureofvariousgenesb-globinHGPRT(HPRT)total=1,660bp;exons=990bphistonefactorVIIItotal=400bp;exon=400bptotal=42,830bp;exons=1263bptotal=~186,000bp;exons=~9,000bp47遺傳的分子基礎(chǔ)講義48遺傳的分子基礎(chǔ)講義雞的卵清蛋白基因用EcoRⅠ和HindⅢ兩種酶切，可得到3或4個(gè)片段，把該基因的mRNA逆轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物cDNA（雙鏈）用以上兩種酶切，發(fā)現(xiàn)cDNA不能被這兩種酶切。mRNAcDNA酶切（不能被酶切）DNADNA中有的序列在mRNA中丟失,且丟失部分不影響基因功能,酶切位點(diǎn)在內(nèi)含子中。酶切49遺傳的分子基礎(chǔ)講義1、內(nèi)含子的概念外顯子extron：成熟的mRNA或蛋白質(zhì)中存在的序列。（在DNA或mRNA中都存在的序列）內(nèi)含子intron：在DNA上存在，而在mRNA（或cDNA）中不存在的序列，初級(jí)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物加工成成熟mRNA時(shí)被切除的間隔序列。50遺傳的分子基礎(chǔ)講義5’3’promoterregionexons(filledandunfilledboxedregions)introns(betweenexons)transcribedregiontranslatedregionmRNAstructure+1Genestructure（一個(gè)完整的具有轉(zhuǎn)錄功能的單元）51遺傳的分子基礎(chǔ)講義(exon-intron-exon)nstructureofvariousgenesb-globinHGPRT(HPRT)total=1,660bp;exons=990bphistonefactorVIIItotal=400bp;exon=400bptotal=42,830bp;exons=1263bptotal=~186,000bp;exons=~9,000bp52遺傳的分子基礎(chǔ)講義2、基因內(nèi)含子的特點(diǎn)：1.內(nèi)含子是真核生物獨(dú)有的，但并不是所有真核基因一定有內(nèi)含子；（組蛋白基因家族）2.內(nèi)含子的數(shù)量和長度對不同的基因不同，一般基因越長，內(nèi)含子越多；3.在同一基因家族中，編碼序列在進(jìn)化過程中一直比較保守，而內(nèi)含子變化迅速，差異較大；（內(nèi)含子變異較外顯子大）53遺傳的分子基礎(chǔ)講義4.內(nèi)含子與外顯子間的連接處有特殊的序列（序列GT——AG）。高度保守序列不連續(xù)基因剪接成mRNA可能遵照一種通用機(jī)制。5.一個(gè)基因的內(nèi)含子可以是另一個(gè)基因的外顯子。（閱讀框和剪切方式不同）54遺傳的分子基礎(chǔ)講義55遺傳的分子基礎(chǔ)講義3、內(nèi)含子可能的功能:1.調(diào)控轉(zhuǎn)錄速度；通過與啟動(dòng)子、起始位點(diǎn)的精確堿基配對，阻止或增強(qiáng)RNA聚合酶的活性，從而調(diào)控轉(zhuǎn)錄。2.內(nèi)含子具有各種剪接信號(hào)，使用不同的剪接方式形成不同的成熟mRNA；56遺傳的分子基礎(chǔ)講義（一）、遺傳信息的存儲(chǔ)DNA通過堿基對的排列順序（即為脫氧核苷酸的排列順序）儲(chǔ)存大量的遺傳信息三、DNA的生物學(xué)功能57遺傳的分子基礎(chǔ)講義

DNA分子的特性：①多樣性：DNA分子堿基對的排列順序千變?nèi)f化。一個(gè)最短的DNA分子也有4000個(gè)堿基對，可能的排列方式就有44000種。②特異性：特定的DNA分子具有特定的堿基排列順序。不同的生物，堿基對的數(shù)目可能不同，堿基對的排列順序肯定不同。③穩(wěn)定性：58遺傳的分子基礎(chǔ)講義概念：時(shí)間：（二）、自我復(fù)制是指以親代DNA為模板合成子代DNA的過程。細(xì)胞有絲分裂的間期和減數(shù)第一次分裂的間期場所：細(xì)胞核(主要)59遺傳的分子基礎(chǔ)講義DNA分子復(fù)制的過程：60遺傳的分子基礎(chǔ)講義解旋：

堿基配對：(復(fù)制)螺旋化:DNA利用能量,在解旋酶的作用下，把兩條螺旋的雙鏈解開。以解開的每一段母鏈為模板，在DNA聚合酶等酶的作用下,利用細(xì)胞中游離的4種脫氧核苷酸為原料,按堿基互補(bǔ)配對原則，各自合成與母鏈互補(bǔ)的一段子鏈。隨著模板鏈的解旋,新合成的子鏈不斷延伸。同時(shí)，每條新鏈與對應(yīng)的模板鏈盤繞成雙螺旋結(jié)構(gòu)。一個(gè)DNA形成兩個(gè)完全相同的子代DNA分子。1.過程61遺傳的分子基礎(chǔ)講義

模板：2.條件（親代DNA分子的）兩條母鏈。細(xì)胞中游離的4種脫氧核苷酸。ATP。DNA解旋酶，DNA聚合酶等。能量：酶：原料：62遺傳的分子基礎(chǔ)講義3.復(fù)制的特點(diǎn)1.半保留復(fù)制2.邊解旋邊復(fù)制63遺傳的分子基礎(chǔ)講義4.DNA精確復(fù)制的原因⑴獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)為復(fù)制提供了精確的模板;⑵堿基互補(bǔ)配對原則保證復(fù)制準(zhǔn)確無誤地完成。64遺傳的分子基礎(chǔ)講義5.DNA復(fù)制的意義1.精確的復(fù)制，保持了遺傳信息的連續(xù)性，保證了物種的相對穩(wěn)定性。2.復(fù)制若發(fā)生“差錯(cuò)”(機(jī)率很小)，導(dǎo)致生物產(chǎn)生可遺傳的變異。65遺傳的分子基礎(chǔ)講義66遺傳的分子基礎(chǔ)講義2、遺傳信息的翻譯（1）概念：游離在細(xì)胞質(zhì)中的各種氨基酸，以mRNA為模板合成具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)的過程。問題：那么，RNA上的堿基序列如何決定肽鏈中氨基酸的種類、數(shù)量和排列順序呢？67遺傳的分子基礎(chǔ)講義mRNA：堿基的數(shù)量排列順序種類蛋白質(zhì)：氨基酸的數(shù)量排列順序種類決定決定決定?種?種4種20種68遺傳的分子基礎(chǔ)講義

密碼子

密碼子

密碼子UCAUGAUUAmRNA

密碼子：mRNA上決定氨基酸的三個(gè)相鄰的堿基。（2）密碼子69遺傳的分子基礎(chǔ)講義70遺傳的分子基礎(chǔ)講義AAU亮氨酸ACU天門冬氨酸AUG異亮氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)RNA氨基酸71遺傳的分子基礎(chǔ)講義AAU亮氨酸ACU天門冬氨酸AUG異亮氨酸72遺傳的分子基礎(chǔ)講義AAU亮氨酸ACU天門冬氨酸AUG異亮氨酸（3）反密碼子73遺傳的分子基礎(chǔ)講義AAU

亮氨酸ACU

天門冬酰氨AUG

異亮氨酸

tRNA的一端運(yùn)載著氨基酸t(yī)RNA——“搬運(yùn)工”74遺傳的分子基礎(chǔ)講義UCAUGAUUAmRNA細(xì)胞質(zhì)75遺傳的分子基礎(chǔ)講義UCAUGAUUAAAU亮氨酸ACU天門冬氨酸核糖體76遺傳的分子基礎(chǔ)講義UCAUGAUUAAAU亮氨酸ACU天門冬氨酸77遺傳的分子基礎(chǔ)講義UCAUGAUUAAAU亮氨酸ACU天門冬氨酸AUG異亮氨酸78遺傳的分子基礎(chǔ)講義UCAUGAUUAAAU亮氨酸ACU天門冬氨酸AUG異亮氨酸肽鍵79遺傳的分子基礎(chǔ)講義UCAUGAUUAAAU亮氨酸ACU天門冬氨酸AUG異亮氨酸80遺傳的分子基礎(chǔ)講義UCAUGAUUAAAU亮氨酸ACU天門冬氨酸AUG異亮氨酸肽鍵81遺傳的分子基礎(chǔ)講義UCAUGAUUAAAU亮氨酸ACU天門冬氨酸AUG異亮氨酸82遺傳的分子基礎(chǔ)講義UCAUGAUUAAAUACUAUG亮氨酸天門冬氨酸異亮氨酸83遺傳的分子基礎(chǔ)講義84遺傳的分子基礎(chǔ)講義中心法則85遺傳的分子基礎(chǔ)講義第三節(jié)基因突變（genemutation）86遺傳的分子基礎(chǔ)講義遺傳分子基礎(chǔ)一、基因突變的概念1、基因突變(genemutation)指DNA分子中的核苷酸順序發(fā)生改變，導(dǎo)致遺傳密碼編碼信息改變，造成基因的表達(dá)產(chǎn)物——蛋白質(zhì)的氨基酸變化，從而引起表型的改變?；蛲蛔兤毡榇嬖谟谧匀唤缰?，任何生物其基因都會(huì)以一定的頻率發(fā)生突變。87遺傳的分子基礎(chǔ)講義一個(gè)祖先細(xì)胞由無性繁殖而產(chǎn)生的相同細(xì)胞群體叫做一個(gè)克?。╟lone)。體細(xì)胞突變常形成一個(gè)“突變體區(qū)”，體細(xì)胞突變發(fā)生愈早，“突變體區(qū)”愈大。體細(xì)胞突變不能遺傳給后代，可通過有性途徑傳遞。2、基因突變的時(shí)期體細(xì)胞突變（somaticmutation）可通過參與受精而傳給下一代。生殖細(xì)胞突變（germinalmutation）生物個(gè)體發(fā)育的任何時(shí)期均可發(fā)生：88遺傳的分子基礎(chǔ)講義遺傳分子基礎(chǔ)二、誘發(fā)基因突變的因素1、自發(fā)突變(spontaneousmutation)也稱自然突變，即在自然條件下，細(xì)胞在正常生活過程中產(chǎn)生的，或受環(huán)境隨機(jī)作用而發(fā)生的。2、誘發(fā)突變(inducedmutation)在環(huán)境因素（誘變劑）的作用下發(fā)生的DNA結(jié)構(gòu)的改變。89遺傳的分子基礎(chǔ)講義高等生物中的自發(fā)突變率：1×10–5~1×10–10細(xì)菌中的自發(fā)突變率：1×10–4

~4×10–10

三、基因突變特點(diǎn)1.稀有性指在正常情況下突變率很低90遺傳的分子基礎(chǔ)講義多方向性：一個(gè)基因可以向不同方向發(fā)生突變，即它可以突變?yōu)橐粋€(gè)以上的等位基因。復(fù)等位基因：位于同一基因座位上的三個(gè)或三個(gè)以上的等位基因。2.多方向性91遺傳的分子基礎(chǔ)講義大多數(shù)是有害的致死突變3.有害性92遺傳的分子基礎(chǔ)講義4.可逆性任何離開野生型等位基因的變化正向突變回復(fù)突變?nèi)魏位貜?fù)到野生型的變化93遺傳的分子基礎(chǔ)講義親緣關(guān)系相近的物種因遺傳基礎(chǔ)比較近似，往發(fā)生相似的基因突變，稱突變的平行性。由于突變平行性的存在，可以考慮一個(gè)物種或?qū)偎哂型蛔冾愋?，在近緣物種或?qū)賰?nèi)也可能存在，對人工誘變有一定的參考意義例如：玉米有高、矮稈變異類型，其它物種如水稻、大麥、高粱、玉米等同樣存在著這些變異類型。5.重復(fù)性94遺傳的分子基礎(chǔ)講義6、隨機(jī)性95遺傳的分子基礎(chǔ)講義遺傳分子基礎(chǔ)四、基因突變的分子機(jī)制1、點(diǎn)突變(pointmutation)DNA分子中一個(gè)堿基對被另一個(gè)不同的堿基對所替代，也稱堿基替換，是DNA分子中發(fā)生的單個(gè)堿基的改變。轉(zhuǎn)換(transition)顛換(transversion)TGCA96遺傳的分子基礎(chǔ)講義97遺傳的分子基礎(chǔ)講義遺傳分子基礎(chǔ)四、基因突變的分子機(jī)制1、點(diǎn)突變(堿基替換)（1）同義突變（2）無義突變（3）錯(cuò)義突變（4）終止密碼突變（5)調(diào)控序列突變

(6)內(nèi)含子與外顯子剪輯點(diǎn)突變98遺傳的分子基礎(chǔ)講義遺傳分子基礎(chǔ)四、基因突變分子機(jī)制2、移碼突變(frame-shiftmutation)指DNA分子的堿基組成中插入或者缺失一個(gè)或幾個(gè)堿基對，造成在插入或缺失的那一點(diǎn)以下的DNA編碼全部發(fā)生改變。99遺傳的分子基礎(chǔ)講義移碼突變增加或減少一個(gè)或幾個(gè)堿基所造成的突變。100遺傳的分子基礎(chǔ)講義大片段堿基的缺失或重復(fù)，如E.coli乳糖發(fā)酵調(diào)節(jié)基因lacⅠ中四堿基重復(fù)序列。缺失和重復(fù)野生型:5‘-GTCTGGCTGGCTGGC-3’突變型FS5:5‘-GTCTGGCTGGCTGGCTGGC-3’突變型FS2:5‘-GTCTGGCTGGC-3’102遺傳的分子基礎(chǔ)講義遺傳分子基礎(chǔ)四、基因突變分子機(jī)制指組成DNA分子中的核苷酸重復(fù)序列拷貝數(shù)發(fā)生不同程度的擴(kuò)增，揭示了導(dǎo)致人類遺傳病的一種新遺傳成分和突變機(jī)制。4、動(dòng)態(tài)突變(dynamicmutation)103遺傳的分子基礎(chǔ)講義動(dòng)態(tài)突變：是在基因的編碼區(qū)、3’或5’-UTR、啟動(dòng)子區(qū)、內(nèi)含子區(qū)出現(xiàn)三核苷酸重復(fù)，及其他長短不同的小衛(wèi)星、微衛(wèi)星序列的重復(fù)拷貝數(shù)，在減數(shù)分裂活體細(xì)胞的有絲分裂過程中發(fā)生擴(kuò)增而造成遺傳物質(zhì)的不穩(wěn)定狀態(tài)。104遺傳的分子基礎(chǔ)講義這種三核苷酸重復(fù)拷貝數(shù)增加，不僅可發(fā)生在上代的生殖細(xì)胞中而遺傳給下一代，而且在當(dāng)代的體細(xì)胞中也可發(fā)生，并同樣具有表型效應(yīng)。一個(gè)個(gè)體的不同類型細(xì)胞或同一類型的不同細(xì)胞中，三核苷酸重復(fù)拷貝數(shù)也可以是不同的。105遺傳的分子基礎(chǔ)講義重復(fù)拷貝數(shù)改變后的基因的可突變性(mutability)，將不同于拷貝數(shù)改變前的基因。這不同于以往發(fā)現(xiàn)的基因突變。過去觀察到的基因突變體仍然有著與其上代相同的突變率，突變率是很低的，而且變動(dòng)是很小的。比如，編碼血纖維原肽(400個(gè)氨基酸組成)的基因的突變率，估計(jì)是每20萬年改變一個(gè)氨基酸，這些突變可說是“靜止的”。由于三核苷酸擴(kuò)增突變不同于此，所以稱之為動(dòng)態(tài)突變(dynamicmutation)。動(dòng)態(tài)突變也可稱為基因組不穩(wěn)定性(genomicinstability)