醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)》第二章DNA與遺傳信息傳遞.ppt

1、第二章 DNA與遺傳信息傳遞,DNA雙螺旋結(jié)構(gòu),堿基 - 核苷 - 核苷酸,堿基 / DNA雙螺旋結(jié)構(gòu),三聯(lián)密碼子(Triplet Condon),DNA半保留復(fù)制,分子雜交,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,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, open reading frame) 非基因序列 基因組中除基因以外

2、的全部DNA序列 基因間(Intergenic) DNA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,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：210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。,重復(fù)序列,串聯(lián)重復(fù)序列(tandem repetitive sequence) 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

3、200bp，主要為衛(wèi)星DNA。 分散重復(fù)序列(interspersed repetitive sequence) 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。,衛(wèi)星DNA：在氯化銫密度梯度離心時，因?yàn)镈NA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 (minisatellite DNA): 625個核苷酸單元重復(fù)組成。 微衛(wèi)星DNA (microsatellite DNA): 26個核苷酸單元重復(fù)組成。 短串聯(lián)重復(fù)序列(STR, short tandem repeat) 作為遺傳標(biāo)記，

4、具有多態(tài)性，與疾病有關(guān)。,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) 500 bp, 10萬拷貝； 如：Alu序列。 長分散核酸元件 (LINE) 50007000bp, 102104拷貝； 如： Kpn I家族； 構(gòu)成轉(zhuǎn)座元件。,斷裂基因(split gene)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(dá)時剪接的共同機(jī)制。 基因家

5、族 (gene family)：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(jìn)化中由于突變而不能活性表達(dá)產(chǎn)生蛋白。,外顯子/內(nèi)含子,GT-AG法則,基因家族/基因簇,珠蛋白基因家族和假基因,基因表達(dá),mRNA加工過程,加帽 (capping),剪接 (splice),加尾 (polyadenylation),轉(zhuǎn)錄調(diào)控,順式作用元件(cis-acting element) 是基因(DNA)的一部分， 直接作用。 反式作用因子(trans-acting factor) 即轉(zhuǎn)錄因子(transcriptional factor)

6、，是一類蛋白質(zhì)，通過與靶序列結(jié)合或 基因表達(dá)。,順式作用元件,啟動子 (promoter) 常位于轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)上游100200bp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。 TATA box 2530bp，轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)準(zhǔn)確定位； CAAT box 7580bp，定量高效轉(zhuǎn)錄； GC box 結(jié)合Sp1激活轉(zhuǎn)錄。 增強(qiáng)子 (enhancer) 包括啟動子上下游的一段DNA序列，能增強(qiáng)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,轉(zhuǎn)錄因子,Ap-1,NF-kB,基因突變

7、：DNA水平遺傳物質(zhì)的變化,自然界自發(fā) 或 實(shí)驗(yàn)室誘發(fā),生物進(jìn)化 遺傳病/常見病,基因突變 (mutation),點(diǎn)突變 (point mutation): 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 (frameshift mutation): 堿基的插入或缺失 下游密碼子組成框改變。 動態(tài)突變 (dynamic mutation): 三核苷酸重復(fù)拷貝數(shù)。,同義突變 (same sense mutation),野生型： AGT CAG CAG CAG TTT TT

8、A CGT AAC CCG DNA Met Gln Gln Gln Phe Leu Arg Asn Pro 突變型： AGT CAG CAG CAG TTT TTG CGT AAC CCG DNA Met Gln Gln Gln Phe Leu Arg Asn Pro,錯義突變 (missense mutation),野生型： AGT CAG CAG CAG TTT TTA CGT AAC CCG DNA Met Gln Gln Gln Phe Leu Arg Asn Pro 突變型： AGT CAG CAG CAG TTT TCA CGT AAC CCG DNA Met Gln Gln Gl

9、n Phe Ser Arg Asn Pro,無義突變 (nonsense mutation),野生型： AGT CAG CAG CAG TTT TTA CGT AAC CCG DNA Met Gln Gln Gln Phe Leu Arg Asn Pro 突變型： AGT CAG CAG CAG TTT TGA CGT AAC CCG DNA Met Gln Gln Gln Phe 終止,移碼突變 (frame shift mutation),野生型： AGT CAG CAG CAG TTT TTA CGT AAC CCG DNA Met Gln Gln Gln Phe Leu Arg Asn

10、 Pro 突變型： AGT CAG CAG CAG TTT TAC GTA ACC CGT DNA Met Gln Gln Gln Phe Tyr Val Thr Arg,動態(tài)突變 (dynamic mutation),野生型： AGT CAG CAG CAG TTT TTA CGT AAC CCG DNA Met Gln Gln Gln Phe Leu Arg Asn Pro 突變型： AGT CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG DNA Met Gln Gln Gln Gln Gln Gln Gln Gln 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。 可遺傳，多引起神經(jīng)系統(tǒng)疾病，如脆性X