单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2018/5/9,#,第二章 人类基因组与基因,第二章,人类基因组与基因,第二章,1,复习,基因的结构和功能,DNA,的分子结构与组成,DNA,序列特征,DNA,复制,遗传基本规律,基因表达与调控,基因的基本结构,基因的表达,基因的调控,复习基因的结构和功能,2,第一节,人类基因组组成与遗传规律,3.4,nm,含10个碱基对,DNA,双螺旋结构模型,360,1.,DNA,分子是由两条相互平行方向相反的多核苷酸链围绕着同一中心轴形成的双螺旋结构。,2,.两条长链的碱基在双螺旋内侧按碱基配对原则（,A=T，G,三,C）,以氢键相连。,DNA,双螺旋结构模型,3.相邻碱基对旋转36，间距0.34,nm，,一个螺旋包含10个碱基旋转360，螺距为3.4,nm。,一、,DNA,分子结构,第一节 人类基因组组成与遗传规律3.4nm含10个碱基对DN,3,人类基因组,核基因组,3.2 10,9,bp,22.5,万个基因,线粒体基因组,16.6kb,37,个基因,2,rRNA,22 tRNA,基因外序列,75%,基因和相关序列,25%,单拷贝或中等重复,编码,DNA,10%,非编码,DNA,90%,假基因,非,基因,片段,内含子、非翻译序列等,单或低拷贝,60%,中,高度重复,40%,分散重复,串联重复或簇集重复,13,个多肽编码基因,二,、人类基因组,DNA,特征,人类基因组核基因组线粒体基因组2 rRNA22 tRNA基因,4,三、,DNA,复制,半保留、半不连续复制,三、DNA复制半保留、半不连续复制,5,第二节 基因及其表达与调控,割裂基因,（,split gene,）,真核生物的结构基因，由编码序列和非编码序列两部分构成，非编码序列将编码序列隔开，这种基因称为割裂基因,（,split,gene,）,。,一、基因的基本结构,外显子,外显子,外显子,内含子,内含子,起始密码,启动子区,5,CAAT,框,TATA,框,转录起始点,终止密码,PolyA,信号,3,转录终止点,第二节 基因及其表达与调控割裂基因（split gene）真,6,人类结构基因,外显子,：具有编码意义,启动子,增强子,终止子,TATA,框,CAAT,框,GC,框：调节转录的活动。,mRNA,裂解信号,(,AATAAA),回文结构,内含子,：无编码意义（5,GT、,3,AG；GT-AG,法则）,侧翼序列,外显子,外显子,外显子,内含子,内含子,起始密码,启动子区,5,CAAT,框,TATA,框,转录起始点,终止密码,PolyA,信号,3,转录终止点,人类结构基因外显子：具有编码意义启动子增强子终止子TATA框,7,DNA,前体,RNA,mRNA,多肽链,DNA,转录,逆转录,RNA,翻译,蛋白质,基因,性状,二、基因的表达,DNA前体RNAmRNA多肽链DNA转录逆转录RNA翻译蛋白,8,突变,（,mutation,）,:,是指,遗传物质,发生的可遗传的变异。,广义的突变包括：,染色体畸变,（,chromosome aberration）:,即染色体数目和结构的改变；,基因突变,（,gene mutation）:,基因的核苷酸顺序或数目发生改变。,第三节,基因突变及其生物学效应,第二章 基因,突变（mutation）:是指遗传物质发生的可遗传的变异。第,9,第二章 基因,第三节 基因突变,（一）点突变,（,point mutation,）,是指,DNA,分子中一个碱,基被,另一个,不同的,碱,基替代,而造成的突变。,A,T,G,C,转换,转换,颠换,颠换,替换,的方式:,转换（,transition,）,-,同种碱基,颠换（,transversion,）,-,异种碱基,一、基因突变类型,第二章 基因第三节 基因突变（一）点突变（point mut,10,第二章 基因,第三节 基因突变,碱基置换后，导致,mRNA,的密码子改变，影响多肽链中氨基酸序列，可出现不同的突变效应。常见点突变包括：,同义突变,错义突变,无义突变,终止密码突变,第二章 基因第三节 基因突变碱基置换后，导致mRNA的密码,11,第二章 基因,第三节 基因突变,1.,同义突变,正确氨基酸 正确氨基酸,如：,UUU,和,UUC,均编码苯丙氨酸。,(synonymous mutation),密码子的简并性,点突变,第二章 基因第三节 基因突变1.同义突变正确氨基酸,12,第二章 基因,第三节 基因突变,2.,错义突变,如：,由于,DNA,序列中发生碱基替换,，,使,mRNA,中密码子,UUU,UUG，,结果苯丙氨酸亮氨酸。,(missense mutation),正确氨基酸 错误氨基酸,点突变,第二章 基因第三节 基因突变2.错义突变如：由于DNA序列中,13,第二章 基因,第三节 基因突变,3.,无义突变,(nonsense mutation),氨基酸,终止密码子,点突变,G,第二章 基因第三节 基因突变3.无义突变(nonsense,14,第二章 基因,第三节 基因突变,图注：出生后即严重贫血，肝脾肿大。生长缓慢，反应迟纯,。,特殊面容：头大、额部突起、两颧略高、鼻梁低陷，眼距增宽，眼睑水肿。,地中海贫血,正常,血红蛋白,珠蛋白基因的第1,7,位密码子,AAG,TAG,，,mRNA,中密码子,UAG,，,珠蛋白缩短降解，,导致,地中海贫血。,第二章 基因第三节 基因突变图注：出生后即严重贫血，肝脾肿,15,4.,终止密码突变,(terminator codon mutation),例,：,Hb Constant Spring,Normal,a,gene,UAA,141 142,CS,a,gene,CAA,141 142,UAA,172 173,终止密码子 氨基酸,点突变,4.终止密码突变(terminator codon muta,16,（二）移码突变,是指在,DNA,编码序列中,插入或缺失一个或几个,碱基对，使在插入或缺失点下游的,DNA,编码,全部,发生改变，这种基因突变称为,移码突变,。,(frame shift mutation),第二章 基因,第三节 基因突变,例,：,Hb Wayne,碱基顺序,137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148,-G ACC UCC AAA UAC CGU UAA GCU GGA GCC UCG GUA GC,正常血红蛋白,(HbA),移码变异,(,缺失一个碱基,)Hb Wayne,ACC UC,A,AAU,ACC GUU AAG CUG GAG CCU CGG UAG C,（二）移码突变是指在DNA编码序列中插入或缺失一个或几个碱基,17,（三）动态,突变,人类基因组中的短串联重复序列，尤其,是基因编码序列或侧翼序列的三核苷酸重复，在一代代传递过程中重复次数明显增加，从而导致某些遗传病的,发生，,称为动态突变。,如：,亨廷顿氏舞蹈症,就是由于三核苷酸,(CAG),n,重复序列的拷贝数增加所致。正常,9,34,，患者多在,36,120,。,(dynamic mutation),第三节 基因突变,（三）动态突变人类基因组中的短串联重复序列，尤其是基因编码序,18,一些三核苷酸重复动态突变的疾病,一些三核苷酸重复动态突变的疾病,19,二、基因突变的生物学效应,基因突变,编码区突变,调控区突变,异常蛋白,正常蛋白,功能丢失,（大多数情况）,功能加强,（少数情况）,新特性,（少数情况）,异时表达或异位表达,（少数情况）,量减少,量减少,量增加,二、基因突变的生物学效应基因突变编码区突变调控区突变异常蛋白,20,第,四,节 人类基因组学,基因组（,genome）:,一个生命体遗传物质的总和。,生殖细胞含1套基因组 1套来自父本生殖细胞,体细胞含2套基因组 1套来自母本生殖细胞,完整的人类基因组包含：,1-22号常染色体,核基因组,X,和,Y,染色体,线粒体基因组,第四节 人类基因组学基因组（genome）:一个生命体遗传,21,人类基因组计划,1990,1995,2000,2010,2005,2015,环境基因组计划,HapMap,计划,表观基因组计划,TCGA,计划,ENCODE,计划,三维核小体计划,人类基因组计划及其延伸计划一览图,人类基因组计划19901995200020102005201,22,第五节 基因组学研究,人类基因组学,（,human genomics）,是研究人类基因组组成，基因组内各基因的精细结构、相互关系以及表达调控的科学。,基因组学研究内容,的四个,基本,方面,：,结构基因,组学,（,structural genomics,）,功能,基因组学,（,functional genomics,）,表,观基因组,学,（,epigenomics,）,生物信息学及生物大,数据,（,bioinformatics&,biological,data,）,第五节 基因组学研究人类基因组学（human genomic,23,第,六,节 基因组学与人类健康,基于基因组的疾病相关基因识别，诊断，治疗及预防,一对父女的疾病基因组学之旅,Dr,.,Hugh,Rienhoff,and his daughter,临床症状：,性格暴躁，眼距过宽，上颚后部组织分裂，消瘦，四肢瘦长，肌肉组织明显少于正常人,类似于“马方氏综合征”和“毕耳氏综合征”，但心血管症状不符合,2007,购买二手设备，提取女儿基因组测序,2008,illumina,公司,转录,组测序,CPNE1,基因,2009,illumina,公司,外显子组测序,TGF-,3,基因,MyDaughtersDNA.org,第六节 基因组学与人类健康基于基因组的疾病相关基因识别，诊断,24,医学遗传学ppt课件第二章-人类基因组与基因,25,