人类基因-医学遗传学优选课件.ppt

1、2020/10/181请24小时内删除，版权解释归老师2020/10/18202人类基因人类基因 human gene2020/10/183人类基因人类基因n前言n基因的概念n基因的化学本质n人类基因和基因组的结构特点n人类基因组计划2020/10/184前言 基因（基因（gene）是细胞内遗传物质的结构和功能单位，它以脱氧核糖核酸（DNA）化学形式存在于染色体上。2020/10/185基因的概念基因的概念一个基因决定一种酶一个基因决定一种酶 一个基因一种蛋白质一个基因一种蛋白质 一个基因一条多肽链一个基因一条多肽链 现代遗传学认为，基因基因（gene）是决定一定功能产物的DNA序列。一个基因

2、的结构除了编码特定功能产物的DNA序列外，还包括对这个特定产物表达所需的邻接DNA序列。2020/10/186基因的化学本质基因的化学本质 n在整个生物界中，绝大部分生物（包括人类）基因的化学本质是DNA；在某些仅含有RNA和蛋白质的病毒中，基因的化学本质是RNA。2020/10/187nDNA分子的基本单位是脱氧核苷酸n每个脱氧核苷酸由磷酸、脱氧核糖和含氮碱基组成。n碱基有4种：腺嘌吟（A）、鸟嘌岭（G）、胞嘧啶（C）和胸腺嘧啶（T）一、一、DNADNA分子组成分子组成2020/10/1882020/10/189二、二、DNADNA分子结构分子结构 2020/10/1810WatsonWat

3、son和和CrickCrick（19531953）提出了）提出了DNADNA分子的双螺旋结构模型：分子的双螺旋结构模型：nDNA由两条碱基互补的、反向平行排列的脱氧多核苷酸单链所组成，一条是53端，另一条是35端，碱基互补的方式是A与T或T与A，C与G或G与C相对应；n绝大多数DNA分子的两条互补链围绕一“主轴”向右盘旋形成双螺旋结构；n4种碱基（A、T、G、C）的排列顺序在不同的DNA分子中各不相同，储存着各种生物性状的遗传信息；n双螺旋的表面形成两条凹槽，一面宽而深，称之深沟；另一面狭而浅，称之浅沟。这两条沟，对于有特定功能的蛋白质（酶）识别并调节DNA双螺旋结构上的遗传信息是非常重要的；

4、n由于DNA链通常很长，所包含的碱基数目很多，所以碱基排列顺序的组合方式是无限的，可以形成多种不同的DNA分子。2020/10/1811人类基因和基因组的结构特点人类基因和基因组的结构特点 一、基因的结构一、基因的结构n真核生物基因的编码序列往往被非编码序列所分割，呈现断裂状的结构，故而也称断裂基因断裂基因（split gene）。n编码序列称为外显子外显子（exon），间隔的非编码序列称为内内含子含子（intron）。2020/10/1812断裂基因的结构断裂基因的结构 2020/10/1813基因的基因的分类分类n单一基因n基因家族n拟基因n串联重复基因珠蛋白基因家族和假基因珠蛋白基因家族

5、和假基因2020/10/1814二、基因组的组成二、基因组的组成n单拷贝序列单拷贝序列：在基因组中仅有单一拷贝或少数几个拷贝，长度在8001000bp之间，其中有些是编码细胞中各种蛋白质和酶的结构基因，占到人类基因组的大多数。n重复多拷贝序列重复多拷贝序列：简单序列DNA 中度重复DNA2020/10/1815n简单序列简单序列DNADNA（simple-sequence DNA）以小于200bp的小片段为单位串联重复很多次，约占整个基因组的1015，多位于染色体的异染色质区。n中度重复中度重复DNADNA（intermediate repeat DNAintermediate repeat

6、DNA）约占整个基因组的2540，以不同的量分布于整个基因组的不同部位。2020/10/1816人类基因组的组织结构人类基因组的组织结构 2020/10/1817一、遗传信息的储存单位一、遗传信息的储存单位n遗传密码遗传密码 在DNA的脱氧核苷酸长链上，每三个相邻的碱基序列构成一个遗传密码，每个密码能编码一种氨基酸。基因的生物学特性基因的生物学特性 2020/10/1818遗传密码表遗传密码表 2020/10/1819二、遗传密码的特性二、遗传密码的特性n遗传密码的通用性 n遗传密码的简并性 n起始密码和终止密码 2020/10/1820二、基因通过自我复制保持遗传的连续性二、基因通过自我复制

7、保持遗传的连续性n基因具有基因具有自我复制自我复制（self-replication）的重要特性）的重要特性 复制发生在细胞分裂周期的S期，DNA双螺旋结构解旋为两条单股的多核苷酸链，以DNA分子自身的每一股单链为模板进行自我复制合成新的DNA分子。2020/10/1821DNADNA链的复制过程特点链的复制过程特点n互补性n半保留性n反向平行性n不对称性n不连续性2020/10/1822n转录（转录（transcriptiontranscription）以DNA为模板转录合成mRNA。n翻译（翻译（translationtranslation）以mRNA为模板指导蛋白质合成的过程，在细胞质内

8、的核糖体上进行。三、基因表达三、基因表达2020/10/1823转录过程转录过程n起始阶段起始阶段 RNA聚合酶与启动子结合，启动RNA转录 n延伸过程延伸过程 RNA聚合酶由全酶构型变为主酶构型，并沿着模板链的35方向移动，并精确地按照碱基互补原则，以三磷酸核苷酸（UTP、CTP、GTP和ATP）为底物，在3端逐个添加核苷酸，使mRNA不断延伸；n终止终止 RNA聚合酶在DNA模板上移动到达终止信号时，RNA合成的停止。2020/10/1824转录产物的加工和修饰：转录产物的加工和修饰：n“加帽加帽”5端加“7-甲基鸟嘌吟核苷酸”；n“加尾加尾”3端加“多聚腺苷酸”（poly A）n“剪接剪

9、接”按GT-AG法则将内含子切除，再将外显子由连接酶逐段连接起来，形成成熟的mRNA分子。2020/10/1825转录及其加工过程转录及其加工过程 2020/10/1826翻译翻译nmRNA携带遗传信息，作为合成蛋白质的模板；ntRNA转运活化的氨基酸和识别mRNA分子上的遗传密码；n核糖体是蛋白质合成的场所，把各种特定的氨基酸分子连接成多肽链。蛋白质合成通常分为三个阶段：起始、延长和终止 2020/10/1827四、基因表达的控制四、基因表达的控制 基因表达控制的特点是能在特定时间和特定细胞中激活特定的基因，从而实现“预订”的有序的分化发育过程。真核生物基因表达调控是通过多阶段水平实现的：n

10、转录前转录前n转录水平转录水平n转录后转录后n翻译翻译n翻译后翻译后2020/10/1828人类基因组计划人类基因组计划 “人类基因组计划（human genome project，HGP）”是20世纪90年代初开始的全球范围的全面研究人类基因组的重大科学项目，旨在阐明人类基因组DNA 3.2109核苷酸的序列，发现所有人类基因并阐明其在染色体上的位置，破译人类全部遗传信息，使得人类第一次在分子水平上全面地认识自我。2020/10/1829人类基因组人类基因组n人类基因组人类基因组（genome）是人的所有遗传信息的总和。它包括两个相对独立而相互关联的基因组：核基因组与线粒体基因组。通常人类基

11、因组指的是核基因组。2020/10/1830一、结构基因组学一、结构基因组学n遗传图n物理图n转录图n序列图2020/10/1831二、后基因组二、后基因组 后基因组计划（post-genome era）。它主要研究基因组的功能，即功能基因组学。n人类基因组多样性计划人类基因组多样性计划n比较基因组学比较基因组学n工业基因组学工业基因组学n药物基因组学药物基因组学n疾病基因组学疾病基因组学n蛋白质组学蛋白质组学 谢谢您的聆听与观看THANK YOU FOR YOUR GUIDANCE.感谢阅读！为了方便学习和使用，本文档的内容可以在下载后随意修改，调整和打印。欢迎下载！汇报人：XXX日期：20XX年XX月XX日