第一節(jié)基因現(xiàn)在是1頁\一共有74頁\編輯于星期二一、基因概念的發(fā)展（一）經(jīng)典遺傳學1、1865,Mendel:

控制性狀的因子---遺傳因子2、1909,Johannsen提出基因（gene）的概念，取代遺傳因子3、1910,1916,Morgan：

將基因定位在染色體上現(xiàn)在是2頁\一共有74頁\編輯于星期二1、In1941,

BeadleandTatum一基因一酶學說闡明了基因是通過對酶的控制來決定性狀的一基因一蛋白一基因一多肽鏈2、In1944，Avery

DNA是生物遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)（二）分子遺傳學對基因概念的新發(fā)展現(xiàn)在是3頁\一共有74頁\編輯于星期二現(xiàn)在是4頁\一共有74頁\編輯于星期二3、In1961,JacobandMonod乳糖操縱子模型（1）結(jié)構(gòu)基因（structuralgene）

指可編碼非調(diào)控RNA或蛋白質(zhì)的一段DNA序列血紅蛋白編碼核糖體RNA基因現(xiàn)在是5頁\一共有74頁\編輯于星期二(2)調(diào)節(jié)基因(regulatory

gene)

指其表達產(chǎn)物參與調(diào)控其它基因表達的基因。

lacZlacYlacAPlacIPlacOlaclacImRNA現(xiàn)在是6頁\一共有74頁\編輯于星期二現(xiàn)在是7頁\一共有74頁\編輯于星期二小結(jié)基因可控制生物的性狀基因位于染色體上基因的物質(zhì)基礎(chǔ)是DNA（或RNA）基因是通過指導合成蛋白質(zhì)或RNA來決定性狀的基因有結(jié)構(gòu)基因和調(diào)節(jié)基因之分現(xiàn)在是8頁\一共有74頁\編輯于星期二（三）基因概念的進一步發(fā)展1、重疊基因(Overlappinggenes)

指在同一段DNA序列上，由于閱讀框架不同或終止早晚不同，可同時編碼兩個以上多肽。

Sanger（1977）年發(fā)現(xiàn)了ΦΧ174單鏈DNA病毒中有6個基因是重疊的。現(xiàn)在是9頁\一共有74頁\編輯于星期二Overlappinggenesinphage?X174采蓮人在綠楊津，在綠楊津一闕新；一闕新歌聲漱玉，歌聲漱玉采蓮人。采蓮人在綠楊津一闕新歌聲漱玉現(xiàn)在是10頁\一共有74頁\編輯于星期二現(xiàn)在是11頁\一共有74頁\編輯于星期二2、斷裂基因（SplitGenes）指基因內(nèi)部被一個或更多不編碼順序所隔裂現(xiàn)在是12頁\一共有74頁\編輯于星期二（1）內(nèi)含子(intron)：

DNA序列中不出現(xiàn)在成熟mRNA的片段；（2）外顯子(extron)：

DNA序列中出現(xiàn)在成熟mRNA中的片段。現(xiàn)在是13頁\一共有74頁\編輯于星期二DiscoveryIn1977,RobertsandSharp現(xiàn)在是14頁\一共有74頁\編輯于星期二現(xiàn)在是15頁\一共有74頁\編輯于星期二3、跳躍基因：JumpingGenes

(Transposons)

存在于染色體DNA上可自主轉(zhuǎn)移座位的基本單位，可在同一染色體內(nèi)或不同染色體之間移動Transposonsinmaize現(xiàn)在是16頁\一共有74頁\編輯于星期二40年代初，McClintock研究玉米花斑糊粉層和植株色素產(chǎn)生的遺傳基礎(chǔ)時發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)座因子現(xiàn)在是17頁\一共有74頁\編輯于星期二現(xiàn)在是18頁\一共有74頁\編輯于星期二4、管家基因(組成型基因)

Housekeepinggenes

：

是那些(理論上)在所有細胞中都表達的基因，因為

其功能對任何細胞型都是必要的。（維持細胞生存不可缺少）

5、奢侈基因（Luxurygenes）：

在特殊的細胞類型中大量表達并編碼特殊功能

產(chǎn)物的基因。（與細胞分化有關(guān)，與組織特異性表達有關(guān)）現(xiàn)在是19頁\一共有74頁\編輯于星期二二、基因的定義產(chǎn)生一條多肽鏈或功能性RNA所必須的全部核苷酸序列現(xiàn)在是20頁\一共有74頁\編輯于星期二1、RNA基因（RNAgenes）編碼功能性的RNA分子RNA產(chǎn)物有很多參與基因表達的調(diào)控，如MicroRNA現(xiàn)在是21頁\一共有74頁\編輯于星期二2、蛋白質(zhì)編碼基因（protein-codinggenes）（1）編碼區(qū)（codingregion）指在翻譯時對應(yīng)于多肽的氨基酸序列的一段核苷酸序列（2）非編碼區(qū)（Untranslatedregions，UTR)能夠轉(zhuǎn)錄但不被翻譯的核苷酸序列

功能：蛋白質(zhì)合成的調(diào)控5’-UTR；3’-UTRATG5’TAA3’現(xiàn)在是22頁\一共有74頁\編輯于星期二3、順反子：等同于基因，是編碼一條完整多肽鏈的一段核苷酸序列。多順反子：原核生物中數(shù)個結(jié)構(gòu)基因常串聯(lián)在一起，受同一調(diào)節(jié)區(qū)控制，轉(zhuǎn)錄生成的mRNA可編碼幾種功能相關(guān)的蛋白質(zhì)。lacZlacYlacAPlacIPlacOlaclacIUAAAUGAUGUAA…...5’3’現(xiàn)在是23頁\一共有74頁\編輯于星期二單順反子：一個編碼基因轉(zhuǎn)錄只生成一個mRNA分子，經(jīng)翻譯生成一條多肽鏈。UAAA……AAAAUG5’3’現(xiàn)在是24頁\一共有74頁\編輯于星期二第二節(jié)遺傳信息的傳遞現(xiàn)在是25頁\一共有74頁\編輯于星期二一、中心法則（Thecentraldogma）In1958,Crick1.DNA是自身復制的模板；2.DNA通過轉(zhuǎn)錄作用將遺傳信息傳遞給中間物質(zhì)RNA；3.RNA通過翻譯作用將遺傳信息表達成蛋白質(zhì)。中心法則揭示了遺傳信息的傳遞方向，反映了DNA、RNA和蛋白質(zhì)之間的相互關(guān)系。DNARNAProteinTranscription

Translationreplication現(xiàn)在是26頁\一共有74頁\編輯于星期二二、中心法則的挑戰(zhàn)1、反轉(zhuǎn)錄（Reversetranscription）In1970,BaltimoreandTemin發(fā)現(xiàn)逆轉(zhuǎn)錄酶

（reversetranscriptase）現(xiàn)在是27頁\一共有74頁\編輯于星期二現(xiàn)在是28頁\一共有74頁\編輯于星期二2、RNA復制3、RNA編輯（RNAediting）是指轉(zhuǎn)錄后的RNA在編碼區(qū)發(fā)生堿基的加入，丟失或轉(zhuǎn)換等現(xiàn)象現(xiàn)在是29頁\一共有74頁\編輯于星期二4、表觀遺傳（EpigeneticInheritance）

是指在DNA序列沒有發(fā)生變化的情況下，基因表達的可遺傳的改變ThecalicophenotypeshowseffectsofmosaicismofX-linkedtraitsinfemalemammals–anepigeneticphenomenon.現(xiàn)在是30頁\一共有74頁\編輯于星期二（1）表觀遺傳修飾（Epigeneticmodification）DNA甲基化;組蛋白修飾;microRNA（2）表觀遺傳學補充了“中心法則”忽略的兩個問題：a、哪些因素決定了基因的正常轉(zhuǎn)錄和翻譯b、對基因組而言，不僅僅是序列包含遺傳信息，而且其修飾也可以記載遺傳信息。現(xiàn)在是31頁\一共有74頁\編輯于星期二5、朊病毒（Prion）

瘋牛病,學名為牛海綿狀腦病(BSE)人和動物的可轉(zhuǎn)移性神經(jīng)退化疾病

In1982,Prusiner,discoveringprion

PrPC→

PrPSc現(xiàn)在是32頁\一共有74頁\編輯于星期二現(xiàn)在是33頁\一共有74頁\編輯于星期二三、修改后的中心法則proteinDNARNAreplicationtranscriptionReversetranscription

RNAeditingRNAreplication

translation現(xiàn)在是34頁\一共有74頁\編輯于星期二第三節(jié)基因組（Genome）一、概述：1、概念：

是指細胞或生物體單倍體染色體上的所有遺傳物質(zhì)的總稱（包括所有的遺傳信息）（1）細菌和病毒基因組：是指染色體上所含的全部DNA（2）二倍體及多倍體真核生物的基因組：

一個物種單倍體所有染色體上的遺傳物質(zhì)的總稱。

如人類基因組：包括24條染色體現(xiàn)在是35頁\一共有74頁\編輯于星期二2、基因組大小（Genomesize） haploidgenome C值（C-value）：sizeofthehaploidgenome一種生物單倍體基因組DNA的總量討論：C值大小與生物遺傳復雜性是否成正相關(guān)？現(xiàn)在是36頁\一共有74頁\編輯于星期二C值在低等真核生物中與遺傳復雜性有一定的正相關(guān)，但在高等真核生物中卻并非如此，它們的C值變化不定。現(xiàn)在是37頁\一共有74頁\編輯于星期二Insects 4.7107~1.2107

Amphibians 9.5108~1.01011

Floweringplants 9.5107~1.21011

C值矛盾（C-valueparadox）

生物基因組的大小同生物在進化上所處地位的高低無關(guān)

現(xiàn)在是38頁\一共有74頁\編輯于星期二3.基因密度是指每Mb基因組DNA上基因的平均數(shù)目。生物體的復雜度與基因密度存在大致負相關(guān)的關(guān)系。Why？現(xiàn)在是39頁\一共有74頁\編輯于星期二二、真核生物基因組（一）非編碼DNA不編碼蛋白質(zhì)的DNA序列（沒有確定功能）如人類：30億對核苷酸，預計10萬個基因，實際為2~2.5萬蛋白編碼基因（占整個基因組的2%）內(nèi)含子基因間隔序列（功能未知）現(xiàn)在是40頁\一共有74頁\編輯于星期二1、內(nèi)含子物種基因平均長度平均內(nèi)含子個數(shù)/基因mRNA平均長度線蟲4kb3~43kb果蠅11kb3~43kb人類16kb6~72.5kb現(xiàn)在是41頁\一共有74頁\編輯于星期二內(nèi)含子的普遍性不僅大多數(shù)蛋白質(zhì)編碼的基因有內(nèi)含子,rRNA,tRNA基因也有內(nèi)含子。大腸桿菌噬菌體T4胸腺嘧啶合成酶基因有內(nèi)含子。某些低等真核生物的線粒體和葉綠體基因中有內(nèi)含子。現(xiàn)在是42頁\一共有74頁\編輯于星期二內(nèi)含子的相對性內(nèi)含子有時也編碼蛋白并非真核生物所有的基因都有內(nèi)含子真核生物組蛋白基因,酵母的大多數(shù)基因無內(nèi)含子現(xiàn)在是43頁\一共有74頁\編輯于星期二具有編碼功能的內(nèi)含子：如可移動內(nèi)含子編碼3種蛋白質(zhì)：（1）內(nèi)切核酸酶：能切割DNA上的靶序列并且允許內(nèi)含子插入（2）反轉(zhuǎn)錄酶：以自身RNA為模板產(chǎn)生DNA拷貝（3）成熟酶：在將特定內(nèi)含子從前體mRNA中剪除時起作用

內(nèi)含子的移動類似轉(zhuǎn)座機制現(xiàn)在是44頁\一共有74頁\編輯于星期二內(nèi)含子的類型（1）GU-AG內(nèi)含子：真核細胞核mRNA前體中（2）AU-AC內(nèi)含子：真核細胞核mRNA前體中（3）Ⅰ型內(nèi)含子：主要在真核細胞核rRNA前體中自我剪接（4）Ⅱ型內(nèi)含子：細胞器RNA、某些原核生物RNA自我剪接現(xiàn)在是45頁\一共有74頁\編輯于星期二內(nèi)含子與進化（1）特點：外顯子的保守程度遠高于內(nèi)含子，內(nèi)含子的序列是多變的（2）合理解釋：內(nèi)含子序列最終不出現(xiàn)在mRNA的序列中，即使發(fā)生改變也不會受到自然選擇的壓力（3）在進化上的意義a、有利于生物遺傳的相對穩(wěn)定b、積累突變的內(nèi)含子可能演化為新的基因c、擴大了生物體的遺傳信息儲量現(xiàn)在是46頁\一共有74頁\編輯于星期二2、基因間隔序列（功能未知）----主要由重復序列組成串聯(lián)重復序列：如衛(wèi)星DNA分散重復序列：如Alu元件現(xiàn)在是47頁\一共有74頁\編輯于星期二（二）重復序列DNA

單一序列/中度重復序列/高度重復序列附:復性動力學:根據(jù)序列的拷貝數(shù)不同在基因組DNA復性過程中的復性速率不同的原理，來識別不同種類的重復序列DNA的一種技術(shù)。思考:復性速度與基因組重復序列拷貝數(shù)的有什么關(guān)系?現(xiàn)在是48頁\一共有74頁\編輯于星期二人類和E.coliDNA的理想復性動力學曲線現(xiàn)在是49頁\一共有74頁\編輯于星期二(一)單一序列（uniquesequenceDNA）基因組中只有一個或幾個拷貝的DNA序列（真核生物結(jié)構(gòu)基因多屬于單一序列）

現(xiàn)在是50頁\一共有74頁\編輯于星期二(二)中度重復序列（moderatelyrepetitiveDNA）

基因組中重復次數(shù)在10~105之間的DNA序列如rRNA、tRNA的基因，組蛋白基因1、串聯(lián)重復序列（Tandemrepeatsequences）基因簇：基因家族中一組相同或相關(guān)基因串聯(lián)排列在一起如：rDNA---基因簇重復多次組蛋白基因（5genes）---基因簇重復多次現(xiàn)在是51頁\一共有74頁\編輯于星期二現(xiàn)在是52頁\一共有74頁\編輯于星期二現(xiàn)在是53頁\一共有74頁\編輯于星期二2、散在重復序列（dispersedrepetitiveDNA）分散分布在基因組中的中等重復序列（1）短散在元件SINE：Alu元件（~300bp）（2）長散在元件LINE：L1元件（6500bp）

Alu元件和L1元件占人類基因組的10%功能：沒有被證明有功能現(xiàn)在是54頁\一共有74頁\編輯于星期二（三）高度重復序列（highlyrepetitiveDNA）基因組中重復次數(shù)超過106的DNA序列衛(wèi)星DNA（SatelliteDNA）1、概念：真核生物基因組中由許多短的基本重復單位構(gòu)成的連續(xù)重復的一種高度重復序列。短重復單位：2bp至20~30bp5’–ATAAACTATAAACTATAAACT–3’3’–TATTTGATATTTGATATTTGA–5’果蠅的衛(wèi)星DNA重復單位現(xiàn)在是55頁\一共有74頁\編輯于星期二n密度梯度離心，衛(wèi)星DNA與其他DNA分開。形成兩個峰：較大的主峰和高度重復序列小峰BuoyantdensityOpticalabsorbanceMouseDNA/CsClMainbandsatellite2、特點：GC含量低，因而具有較低的浮力密度現(xiàn)在是56頁\一共有74頁\編輯于星期二3、位置：衛(wèi)星DNA位于著絲粒部位是異染色質(zhì)的組成成分4、功能：沒有被證明有功能現(xiàn)在是57頁\一共有74頁\編輯于星期二5、微衛(wèi)星DNA(microsatelliteDNA)簡短串聯(lián)重復---STR特點：（1）重復單位長度在2～6bp之間（2）較為平均地沿染色體分布

現(xiàn)在是58頁\一共有74頁\編輯于星期二6、小衛(wèi)星DNA(minisatelliteDNA)可變串聯(lián)重復---VNTR特點：（1）拷貝數(shù)具有高度可變性

（2）重復單位長度在15～65bp之間（3）一般出現(xiàn)在染色體的末端現(xiàn)在是59頁\一共有74頁\編輯于星期二DNAfingerprintingGGGCAGGAXGCCCGTCCTXCProgenyParents56789現(xiàn)在是60頁\一共有74頁\編輯于星期二（三）基因家族一個祖先基因經(jīng)重復或突變所產(chǎn)生的功能相關(guān)的同源基因假基因：基因家族中因突變而失去功能的基因基因簇：基因家族中一組相同或相關(guān)基因串聯(lián)排列在一起而形成如rRNA、tRNA和組蛋白的基因；孤獨基因：基因家族中在獨立位點上的單個基因現(xiàn)在是61頁\一共有74頁\編輯于星期二典型的基因家族

1．tRNA基因

單倍體人基因組中1300個tRNA基因，tRNA

基因簇．

2．rRNA基因

>l00copy．

rRNA基因簇(重復單元:28S、18S、5.8s-rRNA)

現(xiàn)在是62頁\一共有74頁\編輯于星期二3．組蛋白基因

30-40copy．組蛋白基因簇(重復單位：H1，H2A，H2B，H3、H4)

特點：無intron，Poly(A)-RNA．

4．珠蛋白基因現(xiàn)在是63頁\一共有74頁\編輯于星期二（四）DNA的多態(tài)性DNA序列發(fā)生變化而導致的個體間核苷酸序列的差異1、RFLP（限制性片段長度多態(tài)性）DNA序列上的微小變化，甚至1個核苷酸的變化，也能引起限制性內(nèi)切酶切點的丟失或產(chǎn)生，導致酶切片段長度的變化現(xiàn)在是64頁\一共有74頁\編輯于星期二2、DNA重復序列多態(tài)性（RSP）

表現(xiàn)為重復序列拷貝數(shù)的變異（1）小衛(wèi)星DNA：（可變串聯(lián)重復---VNTR）重復單位長度在15-65個核苷酸左右（2）微衛(wèi)星DNA：重復單位長度在2-6個核苷酸之間，又稱為簡短串聯(lián)重復（STR、STRP或SSLP）。現(xiàn)在是65頁\一共有74頁\編輯于星期二3、單核苷酸的多態(tài)性（SNP）：分散于基因組中的單個堿基的差異，即包括單個堿基的缺失、插入和替換。現(xiàn)在是66頁\一共有74頁\編輯于星期二三、原核生物的基因組特點：1、功能相關(guān)的幾個結(jié)構(gòu)基因往往串聯(lián)在—起，受它們上游的共同調(diào)控區(qū)控制，形成操縱子2、結(jié)構(gòu)基因為多順反子3、結(jié)構(gòu)基因中沒有內(nèi)含子4、DNA大部分為編碼序列5、重復序列不多（單拷貝基因）6、有重疊基因現(xiàn)在是67頁\一共有74頁\編輯于星期二四、病毒基因組的特點

1．每種病毒只有一種核酸，DNA或RNA；

2．病毒核酸大小差別很大；

3．除逆轉(zhuǎn)錄病毒外，病毒基因都是單拷貝的。