1、医学分子生物学第一章 染色体和基因第一章第一章 染色体和基因染色体和基因第一节第一节 基因（基因（GeneGene）的概念）的概念一、基因的生物学定义一、基因的生物学定义一个基因一个性状一个基因一个性状一个基因一个酶一个基因一个酶一个基因一个顺反子一个基因一个顺反子二、基因的分子生物学定义一个基因一条肽连基因：一个基因是编码有功能的蛋白质多肽链或 RNA 所必需的全部核酸序列。（通常是 DNA 序列）包括调控序列、非编码区和内含子 三、细胞基因组三、细胞基因组细胞基因组（细胞基因组（cellular genomecellular genome）：）：一个细胞所有不同染色体上全部一个细胞所有不同
2、染色体上全部基因和基因间的基因和基因间的 DNADNA 的总和。的总和。第二节第二节 原核生物与真核生物原核生物与真核生物 一、生物种类原核生物（原核生物（prokaryoteprokaryote）真核生物（真核生物（eukaryoteeukaryote）病毒、噬菌体介于生物与非生病毒、噬菌体介于生物与非生物之间物之间二、原核生物和真核生物内核二、原核生物和真核生物内核酸含量、种类和功能的差异酸含量、种类和功能的差异 真核细胞染色体真核细胞染色体存在细胞核存在细胞核真核生物合成的真核生物合成的mRNAmRNA要经过加工修饰要经过加工修饰 真核细胞比原核细胞含有更多真核细胞比原核细胞含有更多的的
3、 DNA DNA。真核细胞的核真核细胞的核DNADNA是线形的，不是是线形的，不是环状的。环状的。真核细胞的细胞器也含真核细胞的细胞器也含 DNA DNA。线粒体，叶绿体均含有环状双螺旋线粒体，叶绿体均含有环状双螺旋的的 DNA DNA 分子。分子。第三节第三节 病毒基因组病毒基因组 即可由即可由DNADNA组成，又可由组成，又可由RNARNA组成。组成。可以是单链的，也可是双链的。可以是单链的，也可是双链的。可以是环状的，也可是线状的。可以是环状的，也可是线状的。基因组小（基因组小（HBVHBV只有只有3.2kb3.2kb）有重叠基因有重叠基因 噬菌体是连续的，无内含子。噬菌体是连续的，无内
4、含子。感染真核细胞的病毒有内含子。感染真核细胞的病毒有内含子。大部分编码蛋白质。大部分编码蛋白质。功能相关的基因常集中在一起功能相关的基因常集中在一起形成转录单元。形成转录单元。单拷贝，反转录病毒有两个拷贝。单拷贝，反转录病毒有两个拷贝。典型典型病毒病毒基因组介绍基因组介绍SV40 病毒基病毒基因组因组乙型肝炎病毒基因组乙型肝炎病毒基因组乙型肝炎病毒颗粒乙型肝炎病毒颗粒HIV 病毒颗粒病毒颗粒HIV 病毒病毒基因组及基因组及蛋白质蛋白质EBEB病毒病毒第四节第四节 细菌基因组细菌基因组一、细菌染色体基因组的结构特点一、细菌染色体基因组的结构特点 一条双链环状一条双链环状 DNA DNA。操纵子
5、结构。操纵子结构。没有内含子。没有内含子。绝大部分编码蛋白质。绝大部分编码蛋白质。基因无重叠现象。基因无重叠现象。结构基因多为单拷贝，结构基因多为单拷贝，rRNArRNA的的基因为多拷贝。基因为多拷贝。二、大肠杆菌二、大肠杆菌（一）大肠杆菌在基因工程中的重要性（一）大肠杆菌在基因工程中的重要性 生长迅速，生长迅速，2020分钟即可分裂一次。分钟即可分裂一次。在基因工程上有广泛的应用。在基因工程上有广泛的应用。（二）大肠杆菌遗传物质（二）大肠杆菌遗传物质染色体染色体 DNA DNA 及质粒及质粒 DNA DNA。染色体染色体 DNA DNA 为环状双链分子，总为环状双链分子，总长度约为长度约为4
6、.6x104.6x106 6 碱基对，约有基碱基对，约有基因因35003500个，已经定位的基因有个，已经定位的基因有14001400多个。多个。大肠杆菌的基因图及与复制有关的基因大肠杆菌的基因图及与复制有关的基因三、质粒（三、质粒（plasmidplasmid）质粒：染色体外的遗传物质质粒：染色体外的遗传物质一般大小在几千个碱基对左右。一般大小在几千个碱基对左右。可自我复制。可自我复制。可转移至其它细菌。可转移至其它细菌。基因组外的基因组外的DNA分子分子 环状闭合分子环状闭合分子 能独立复制和表达能独立复制和表达 宿主依赖宿主依赖 耐药性的基础耐药性的基础 具有不相容性（具有不相容性（DN
7、A克隆的基础）克隆的基础）可以是低拷贝数或高拷贝数可以是低拷贝数或高拷贝数 研究最为清楚研究最为清楚大肠杆菌可利用性菌毛进行接合作用大肠杆菌可利用性菌毛进行接合作用细菌（细胞）通过菌毛相互接触，将质粒细菌（细胞）通过菌毛相互接触，将质粒 DNA DNA 从一个细菌（细胞）转移给另一个从一个细菌（细胞）转移给另一个细菌（细胞）细菌（细胞）。重组 DNA 导入受体菌表达重组胰岛素的主要步骤表达重组胰岛素的主要步骤分离纯化重组胰岛素分离纯化重组胰岛素的主要步骤的主要步骤第五节第五节 真核生物基因及特点真核生物基因及特点一、真核生物基因组的一般特点一、真核生物基因组的一般特点 基因组庞大。基因组庞大。
8、DNA+DNA+蛋白质组成染色体，存蛋白质组成染色体，存于细胞核内。体细胞为双倍体。于细胞核内。体细胞为双倍体。存在许多重复序列。存在许多重复序列。结构基因多为断裂基因，包括结构基因多为断裂基因，包括内含子及外显子。内含子及外显子。不编码区大于编码区。不编码区大于编码区。原核生物和真核生物基因的不同原核生物和真核生物基因的不同真核生物真核生物C C值值同一物种的基因组的同一物种的基因组的DNA含量总是含量总是恒定的，一个单倍体基因组中的全恒定的，一个单倍体基因组中的全部部DNA量称为该物种量称为该物种DNA的的C值。值。一般说随着生物进化，一般说随着生物进化，C值增加值增加二、真核生物基因组的
9、二、真核生物基因组的 C C 值矛盾值矛盾但在真核生物中，进化的复杂程度但在真核生物中，进化的复杂程度与与C值的大小并不完全一致值的大小并不完全一致三、真核生物三、真核生物DNADNA序列的类型序列的类型（一）（一）单拷贝序列单拷贝序列大多数基因再单倍体中是单拷贝。大多数基因再单倍体中是单拷贝。（二）中度重复序列（二）中度重复序列（10105 5）Alu Alu 家族家族Kpn I Kpn I 家族家族rRNArRNA基因，基因，tRNAtRNA基因，基因，组蛋白基因等组蛋白基因等断裂基因与断裂基因与 Alu Alu 家族家族（三）高度重复序列（三）高度重复序列重复频率很高，可达重复频率很高，
10、可达10106 6以上，一以上，一般不转录。般不转录。1 1，卫星，卫星 DNA DNA（随体（随体 DNA DNA）着丝粒着丝粒端粒端粒2 2，反向重复序列，反向重复序列发夹结构发夹结构回文结构回文结构四、四、多基因家族多基因家族（一）（一）假基因（缺正常内含子）假基因（缺正常内含子）（二）串联重复基因（二）串联重复基因1 1，rRNA rRNA 基因基因2 2，tRNA tRNA 基因基因3 3，组蛋白基因，组蛋白基因45S45S的的rRNA rRNA 转录单元转录单元五、五、DNA DNA 指纹技术指纹技术（一）限制性片段长度多态性（一）限制性片段长度多态性（restriction fr
11、agment length restriction fragment length polymorphismpolymorphism，RFLPRFLP）（二）随机扩增的多态性（二）随机扩增的多态性 DNA DNA（random amplified random amplified polymorphic DNApolymorphic DNA，RAPDRAPD）镰状细胞镰状细胞贫血病贫血病限制性内限制性内切酶酶谱切酶酶谱分析法分析法限制性片段长度多态性分析限制性片段长度多态性分析第六节第六节 染色质的结构染色质的结构一、染色质的主要成分一、染色质的主要成分DNADNA（27%27%）RNARNA（6%6%）组蛋白和非组蛋白（组蛋白和非组蛋白（66%66%）二、核小体是染色质的基本结构单二、核小体是染色质的基本结构单位。位。核小体的分子结构核小体的分子结构核小体结构的模式图核小体结构的模式图染色体的超螺旋折叠染色体的超螺旋折叠染色体的超染色体的超螺旋折叠及螺旋折叠及电镜照片。电镜照片。第七节第七节 染色体形态、功能研究染色体形态、功能研究中所用术语与新技术简介中所用术语与新技术简介染色体分带技术染色体分带技术染色体的基因定位染色体的基因定位荧光原位杂交荧光原位杂交染色体切割染色体切割染色体分带技术染色体分带技术产前诊断产前诊断
