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1、本章节重点,Lyon假说及X染色体的剂量补偿效应人类基因组的组成人类基因组的结构特征基因突变,染色质的化学组成,DNA组蛋白：非组蛋白：少量RNA,碱性蛋白质,H1、H2A、H2B、H3、H4,酸性蛋白质,第二章 遗传的细胞学基础,第一节 染色体与染色质,常染色质(euchromatin)：细胞间期核内纤维折叠盘曲程度小，分散度大，染色较浅且具有转录活性的染色质。,异染色质(heterochromatin)：细胞间期核内纤维折叠盘曲紧密，呈凝集状态，染色较深且没有转录活性的染色质。,染色质的类型,异染色质的类型,结构异染色质：各类细胞全部发育过程中都处于凝缩状态的染色质。（着丝粒区、端粒区）兼
2、性异染色质：特定细胞某一发育阶段由常染色质失去转录活性转变而形成的具凝缩状态的染色质。它们之间的相互转化可能与基因的表达调控有关。,染色质和染色体,染色体多级折叠,第二节 性染色质,性染色质：性染色体的异染色质在间期细胞核中显示出来的一种特殊结构。,X染色质 Y染色质,1949年，Barr在雌猫神经元细胞核发现一种浓缩小体，在雄猫中见不到。后来在其它雌性哺乳动物也发现这种显示性别差异的结构，称为X染色质(X小体或Barr小体)。,一、X染色质,Lyon假说(1961)X染色体失活假说,1.雌性哺乳动物体内仅有一条X染色体有活性，另一条在遗传上是失活的，在间期细胞核中异固缩为X染色质。2.失活发
3、生在胚胎早期(人胚第16天)，此前2条X染色体都有活性。3.X染色体的失活是随机的，但是是恒定的。,Lyon假说(1961)X染色体失活假说,三色猫的斑驳毛色是X染色体的失活是随机表现。,剂量补偿效应：雌雄两性细胞中都只有一条X染色体保持转录活性，两性X连锁基因产物的数量保持在相同水平的现象。,X染色体数目=X染色质数+1,失活的X染色体上有一部分基因仍保持其转录活性。因此，X染色体数目异常的个体在表型上有别于正常个体，出现多种异常临床症状。,二、Y染色质(Y-chromatin),正常男性的间期细胞用荧光染料染色后，细胞核内可出现一个强荧光小体，称为Y染色质。,（Y染色体长臂末端失活）,思考
4、:,鉴定个体性别 胎儿细胞性染色体检查：羊水细胞、绒毛细胞，用于预防性染色体遗传性疾病的发生，优生。诊断性染色体异常综合征 克氏综合征 47，XXY 特纳氏综合征 45，XO 超雄：47，XXX,48，XXXX,性染色质检查的临床应用,性染色体学说性染色体(X和Y)在性别决定中起核心作用，人类性别是受精时由精子和卵子中的性染色体决定的。,第三节 人类性别决定的染色体机制,Y染色体决定睾丸的形成，Y染色体短臂上有一个决定男性的基因睾丸决定因子(TDF)。SRY(sex-determining region of Y),第三章 遗传的分子基础,第一节 DNA组成与结构,含N碱基：胸腺嘧啶 T 胞嘧
5、啶 C 腺嘌呤 A 鸟嘌呤 G,第三章 遗传的分子基础,第一节 DNA组成与结构,第三章 遗传的分子基础,第一节 DNA组成与结构,碱基配对：A-TC-G,DNA双螺旋结构模式图,第三章 遗传的分子基础,第一节 DNA组成与结构,1953 Watson和Crick DNA双螺旋结构,DNA分子中碱基的排列顺序就是DNA序列，遗传信息就储存在DNA分子的碱基排列顺序中DNA分子的双螺旋碱基互补结构是复制和修复的基础DNA分子双链的互补性是DNA分析技术的基础,据DNA的碱基排列顺序重复程度不同分类,第二节 真核基因的分子结构,一、人类基因组的组成,1、高度重复序列,由很短的碱基序列重复而成，长度
6、2200bp，重复次数106108。,功能：高度重复序列不转录，主要参与染色体结构的维持、形成结构基因的间隔并可能在减数分裂过程中同源染色体的联会有关。,卫星DNA(satellite DNA),1、高度重复序列,串联排列，约占基因组的5%-6%。如（GT）n、（CA）n、（GATA）n,小卫星DNA(minisatellite DNA)6-25bp重复组成。,微卫星DNA(microsatellite DNA)2-6bp，又称为短串联重复（STR）。具有高度多态性。,卫星DNA(satellite DNA),1、高度重复序列,小卫星DNA(minisatellite DNA),微卫星DNA(
7、microsatellite DNA),反向重复序列,回文序列(palindrome),十字结构,卫星DNA(satellite DNA),1、高度重复序列,小卫星DNA(minisatellite DNA),微卫星DNA(microsatellite DNA),反向重复序列,2、中度重复序列,由长度300bp7000bp的序列重复而成，拷贝数102105。,短分散元件 长分散元件,长达300bp，在一个基因组中重复30万50万次。,Alu家族,短分散元件：短序列型，300-500bp，105,参与DNA复制的启动、转录调节、hnRNA的加工。,KpnI家族,长分散元件(LINE)长序列型，5
8、000-7000bp，拷贝数102-104,长6.4kb，拷贝数在3000 4000个。,3、多基因家族,多基因家族(multigene family)：由一个祖先基因经过重复和变异形成的一组来源相同、结构相似、功能相关的基因。,由一个基因产生多次拷贝，具有几乎相同的碱基顺序，成簇地排列在同一条染色体上，形成一个基因簇(gene cluster)。它们同时发挥作用，合成某些蛋白质。如：组蛋白基因家族 7q32-36,一个多基因家族的不同成员成簇地分布在几条不同的染色体上，成员间序列有所不同，编码一组关系密切的蛋白质。如：珠蛋白基因：7个珠蛋白基因16pter-p13.3 6个珠蛋白基因 11p
9、15.5,3、多基因家族,组蛋白基因家族,7q32-q36,珠蛋白基因家族,拟基因,拟基因(pseudogene)：也称假基因，指在多基因家族中，某些成员不产生有功能的基因产物，这些基因称为拟基因，常用表示。,大多数真核生物的基因由编码序列和非编码序列两部分组成，非编码序列将编码序列隔开，因此称为断裂基因(split gene)。,外显子 内含子 侧翼序列,二、真核基因的分子结构特征,GT-AG 法则,二、真核基因的分子结构特征,侧翼序列,TATA框：19至-27bp，与RNA聚合酶形成复合物，准确识别转录起始位点,二、真核基因的分子结构特征,CAAT框：70至-80bp，促进转录,二、真核基
10、因的分子结构特征,GC box G G C G G G,GC框：CAAT框两侧，激活转录，增强起始转录效率,二、真核基因的分子结构特征,二、真核基因的分子结构特征,启动子：TATA框、CAAT框、GC框,增强子：上游 下游 内含子内 增强基因转录活性,二、真核基因的分子结构特征,终止子：基因末端 提供转录的终止信号,二、真核基因的分子结构特征,复制子(replicon),复制叉(replication folk),第三节 DNA复制,双向复制,半不连续复制,前导链(leading strand)后随链(lagging strand)冈崎片段(Okazaki fragment),第三节 DNA复
11、制,第三节 DNA复制,半保留复制,第四节 基因表达,DNA,mRNA,蛋白质,剪接,戴帽,加尾,U的加入或删除,CU、AG或GA的RNA碱基转换,CG、GC或UA的RNA碱基颠换,RNA编辑及意义,RNA编辑(RNA editing)：一种与RNA剪接不同的RNA加工形式，导致生成的mRNA分子在编码区的核苷酸序列不同于其DNA模板序列的过程。,遗传印记,这是由于基因在生殖细胞分化过程中受到不同程度的修饰的结果。,遗传印记(genetic imprinting)：不同性别的亲体传给子代的同一染色体或基因，当发生改变时可引起不同表型的现象，也称为基因组印记或亲代印记。,Prader-Willi
12、综合征(PWS)&Angleman综合征(AS),PWS和AS的发生都涉及15q12-13的基因异常,母系印记使位于15q1213的某些基因失活或父方15号染色体的单亲二体，导致AS的发生,父系印记使位于15q12-13的某些关键基因失活或者母方的15号染色体的单亲二体导致PWS的发生,遗传印记,Prader-Willi综合征 Angleman综合征,一、基因突变的概念,第五节 基因突变,基因突变(gene mutation)：基因在结构上发生碱基对组成或排列顺序的改变。,突变基因(mutant gene)：基因突变后在原有基因座上出现的新基因。,特点：稀有性、重演性、可逆性、多向性、有害性和
13、有利性、突变的时期,转换(transition)：同类碱基之间的替换。,颠换(tranversion)：不同类碱基之间的替换。,二、基因突变的分子机制,按点突变引起的效应不同分类,1、碱基替换,2、移码突变：指DNA分子中插入或缺失一个或几个碱基对，从而使该碱基对下游的DNA 读码顺序发生改变所造成的突变。,二、基因突变的分子机制,1、碱基替换,2、移码突变,二、基因突变的分子机制,3、动态突变：是指存在于基因编码区或非翻译区中的短串联重复序列（尤其是三核苷酸重复序列）的重复次数在一代一代传递过程中明显增加的现象，其结果将导致某种遗传病的发生。,脆性X综合征（CGG）n,n=6 54；正常人群,n=60200；无临床症状的携带者,n=200230；有临床症状的患者,作业与思考题,1、什么是基因突变？基因突变的类型有哪些？2、什么是Lyon假说？3、剂量补偿效应、X染色质、断裂基因、外显子、内含子、侧翼序列、启动子、终止子、增强子、遗传印记、基因家族,
