遗传学第三章基因的概念和结构.ppt

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,第一节,.,孟德尔“遗传因子”,生物性状的符号,生物性状由遗传因子控制,亲代传给子代的是遗传因子,(,A,a,.),遗传因子在体细胞内成双,(,AA,aa,),在生殖细胞内为单（,A,a,）,杂合子后代体细胞内具有成双遗传因子,(,Aa,),等位的遗传因子独立分离,非等位遗传因子间自由组合地分配到配子中,G.J.Mendel,1866.,“遗传因子”,孟德尔：把控制性状的因子称为遗传因子。,约翰生：基因,(,gene,),取代遗传因子。,摩尔根：基因是化学实体，以念珠状直线排列在染色体上。,基因的概念的提出,第二节,.,基因,位于染色体上的遗传功能单位,基因：是一个最小的单位，不能分割；既是结构单位，又是功能单位，又是突变单位。“三位一体”。,交换单位：基因间能进重组，而且是交换的最小单位。,突变单位：一个基因能突变为另一个基因。,功能单位：控制有机体的性状。,野生型,（,wild type,）,:,指自然界中常见的基因型和表型,.,野生型等位基因都产生有功能的蛋白质。,突变型,：最常见的是等位基因的丧失功能型（,loss-function,），绝大多数产生改变了的蛋白质，极少数根本不产生蛋白质。,野生型对突变型表现显性。,W,W,w,w,W,w,载荷在同源染色体对等座位上的二个基因，这二个成对的基因称为等位基因。,等位基因,（,Allele,Allomorph,）,受体（免疫细胞）供体,供体（淋巴细胞）受体,免疫应答,组织相容,排斥,不同组织或器官移植反应,这种代表个体特异性的同种异型抗原称移植抗原或组织相容性抗原，其中能引起强而迅速排斥反应的抗原称主要组织相容性抗原，引起较弱排斥反应的抗原称次要组织相容性抗原。,人类白细胞抗原（,HLA,）是一群存在于细胞表面的糖蛋白分子 曾认为引起器官移植排斥反应的主要抗原。,20,世纪发现，在不同种属或同种不同系别的个体间进行组织移植时，会出现排斥反应，其本质是细胞表面的同种异型抗原诱导的一种免疫应答。,单元型,单元型,每个人分别从父母得到一串基因（,HLA,单倍型）。由此，每人遗传得到二串“冰糖葫芦”。“冰糖葫芦”上的“红果”（基因）以,A,、,B,、,C,、,D,、,DR,、,DQ,和,DP,为,序。如,A,有,28,种红果（分别记为,A1,、,2,、,A3,、,A9.,），,B,有,61,种（记为,B5,、,B7,、,B8,、,B12,.,），,DR,有,24,种（记为,DR1,、,DR2,、,DR3,、,DR4,.,）,七彩红果共有,164,种编号，如不同遗传排列的红果随机组合，按理论推算，“冰糖葫芦”有五亿多种变化，能组合,33,亿多种,HLA,分型。,1955,年，美国分子生物学家本泽（,Benzer,）以大肠杆菌“噬菌体为材料，在,DNA,分子水平上深入研究，揭示了基因内部的精细结构，提出了基因的顺反子（,Cistron,）概念。本泽把通过顺反实验而发现的遗传的功能单位称为顺反子，,1,个顺反子决定一条多肽链，顺反子即是基因。,顺反子：是一个遗传的功能单位，一个顺反子决定一条多肽链，顺反子即是基因。,指能产生一条多肽链的,DNA,片段。包括编码区和其上下游区域,(,引导区和尾,),，以及在编码片段间,(,外显子,),的割裂序列,(,内含子,),。,第三节,顺反子理论,(S.Benzer 1955),a b,+,a +,+b,顺式,反式,顺反测验：,顺式排列为对照（是两个突变座位位于同一条染色体上）,其表现型野生型。实质上是进行反式测验（反式排列是两个突变座位位于不同的染色体上）。,反式排列为野生型：突变分属于两个基因位点；,反式排列为突变型：突变分属于同一基因位点。,互补作用测验：,根据功能确定等位基因的测验。根据顺式和反式表现型来确定两个突变体是否属于同一个基因（顺反子）。,设有两个独立起源的隐性突变，具有类似的表现型。判断是属于同一个基因突变，还是属于两个基因突变？即判断是否属于等位基因？,建立双突变杂合二倍体；,测定突变间有无互补作用。,0,0,rII,47,rII,106,0,0,rII,106,rII,51,Complementary assay,plane,E.coli K12,rII,47,rII,106,rII,106,rII,51,Why?,A b1,A b2,a1 B,A b2,相 依 为 命！,依据；,One gene one enzyme,Mutant,Wild type,无 能 为 力！,rII47 104 101 103 105 106 51 102,A gene,B gene,rII of T4 phage including two genes,mut1 X mut2,W.t,是基因内发生交换的结果；,Cistron,是基因的同义词,one gene one peptide,在一个顺反子内，有若干个突变单位突变子,(,muton,),；,在一个顺反子内，有若干个交换单位 交换子；,基因是一个具有特定功能的，完整的，不可分割的最小的,遗传单位；,基因内可以较低频率发生基因内的重组，交换；,pseudo alleles,是基因内的突变体；,cistron,概念的提出是,对经典的基因概念的动摇是对,pseudo alleles,概念,的修正,three in one one in one,顺反子假说,（,Theory of,cistron,）,one gene one function,(,Ribozyme,rDNA,tDNA,.),one gene one enzyme,Lactose,基因功能的表现是若干基因组成的信息表达的整体行为,one gene one peptide,乳糖,操纵子模型,I P O Z Y A,Lac.Operon,乳糖操纵子,z,y,a,第四节,操纵子理论,(,Lactose operon,),雅各布,Jacob,莫诺,Monod,1961.,超基因：,在一个基因簇内含有几百个功能相关的基因，这些基因簇又称为超基因（,Super gene,）。,如人类主要组织相容性抗原复合体,HLA,和免疫球蛋白重链及轻链基因都属于超基因。,超基因可能是由于基因扩增后又经过功能和结构上的轻微改变而产生的，但仍保留了原始基因的结构及功能的完整性。,1,、,超基因（,Super gene,）,假基因,:,同已知的基因相似，处于不同的位点，因缺失或突变而不能转录或翻译，是没有功能的基因。,2,、,假基因,(pseudo gene),内含子,(,intron,),：,DNA,序列中不出现在成熟,mRNA,的片段；,外显子,(,extron,),：,DNA,序列中出现在成熟,mRNA,中的片段。,第五节、外显子和内含子,Ovalbumin,DNA X cDNA,Electro-microscope,7 introns,8 exons,真核生物基因又称为,间隔基因、断裂基因,Pre-mRNA,前提,mRNA,Introns Removed,Exons junctions,Splitting gene,断裂基因,RNA,剪接,断裂基因（间隔基因）：真核生物的结构基因是由若干,exon,和,intron,相间隔排列的序列组成的间隔基因,。,i P O,A B C,Introns,Exons,断裂基因,Splitting Gene,1),有利于遗传的相对稳定,mutation frequency,即使错误剪接留下的,intron,部分被,mRNA,监测系统降解，避免病变和死亡,in intron in exon,（剪除）（密码）,Splitting gene,存在的生物学意义,2),增加变异机率，有利于生物的进化,不对称交换形成,splitting gene,是生物体产生变异导致进化的重要途径之一,splitting gene,（含有,intron,）,增加了基因的长度,增加了基因内的重组交换几率,有利于形成变异和生物多样性,对,intron,不同方式的剪接（选择性剪接），形成不同的基因产物,（,5%isoform protein in mammalian,）,3),扩大生物体的遗传信息储量,鼠的两个胰岛素基因,珠蛋白,豆血红蛋白,亚铁血红素结合蛋白质,Heme-binding protein,亚铁血红素结合功能域,One genes Intron is another genes Exon,(Nature 1981.289 p439),t,Vp1,Vp2,Vp3,SV40,5000bp,T,通过改变读码框架，利用,intron,编码基因,（,SV40 T antigen,t antigen,）,第六节、重叠基因,(overlapping gene),重叠基因,:,指在同一段,DNA,顺序上，由于阅读框架不同或终止早晚不同，同时编码两个以上基因的现象。,基因重叠方式,Mis,-reading for stop,codon,(,Q,RNA virus,1973.A.Weiner),400Nt 800Nt,AUG-,UGA,-,UAA,UGA,UAG,易被漏读，错读,UAA,能严格终止,14Kd Cp 97%,38Kd Ip 3%,-TCAUGCCCAAACUAGGC-,Start,Stop,stop,start,Alternate different reading frame,X174 (F.Sanger,1977),Alternate different reading frame,5387 bp 11 genes 3 mRNA 9 peptides,C=5387 bp,c=11 2000 bp,-,ATG,-/-AATGCC-/-ATAACG-/-,TAA,-,A,B,ATG,CCN-NNA,TAA,-,AUG,-TC,AUG,CCCAA-,AUG,AGGC-,Vp2 Start,Selection different start,codon,or stop,codon,(Simian Virus 40 SV40),SV40,Vp1 Start,Vp3 Start,Vp1,Vp2,Vp3,第七节、转座因子（,transposable element,）,转座因子,：,指染色体组上可以转移（或转坐）的基因。即跳跃基因,(jumping gene),或可动基因,(mobile gene),。,实质：,能够转移位置的,DNA,片断。,功能：,在同一染色体内或不同染色体之间移动引起插入突变、,DNA,结构变异（如重复、缺失、畸变），通过表现型变异得到鉴别。,A,a,Dt,Dt,a,A,Ac-Dc,系统,(,激活因子,-,解离系统,),玉米的控制元件有两类：,1.,自主移动的调节因子：能合成转座酶，并支配受体因子移动。如：,Ac,2.,非自主移动受体因子：不产生蛋白质，受自主移动的调节因子的支配。如：,Dc,玉米糊粉层花斑不稳定现象的遗传解释,Sh Bz Wx,Ac,c,i,Bz Wx,Ac,chr.9 C,I,Sh Bz Wx,large colored sectors,Ds,Ds,C,I,C,I,C,I,c,i,Sh,sh,不饱满,无色胚乳 饱满 有色植株 非糯,l,700 2000,base pair,（,bp,）,IR IR,123456789,-,987654321,123456789,-,987654321,首先，细菌乳糖操纵子发现，阻断被插入的基因表达，所以称为插入序列,2.,插入序列,（,insertion sequence,IS,）,Individual elements comprise transposable units or modules of composite transposons,IR,DR,IS,的,遗传特性,能编码转,座,酶，自主进行转坐；,插入位点一般是随机的，很少是位点专一的；,插入后使宿主染色体的插入位置上产生短的正向重复序列；,转,座,是罕见事件，频率很低,10,-6,-10,-7,；,插入片段精确切离后，可使,IS,诱发的突变回复为野生型，频率更低,10,-6,-10,-10,；,不精确切离，可使插入位置附近的宿主基因发生缺失。,l,具有,IR,、转座酶基因、调节基因、抗生素基因,Tn3 IR TnpA Res TnpR Amp,R,IR,37bp 37bp,transposase regulator -lactamase,3.,转座子,Transposon,(Tn/TnpA,family,),l,IS,和,Tn,二个重要的共同特征：,1,）它们都携带有编码转座酶的基因，该酶是转移位置即转座所必需的；,2,）另一共同特征是它们的二端都有反向末端重复序列该序列的长度为,40bp,（主要是,IS,）到,1 000bp,以上（某些,Tn,）。,转座子,Tn,与,IS,的二个重要差别,1,）,Tn,的两端就是,IS,构成“两臂”，可以是正向重复也可是反向重复。,如：,Tn,9,的两端是,IS,1,，,正向重复；,Tn,10,的两端是,IS,10,，,反向重复；,2,）,Tn,携带有授予宿主某些遗传特性的基因，主要是抗生素和某些毒物,（如汞离子）抗性基因，也有其他基因。,如：,Tn951,携带有负责乳糖发酵的基因。,转座子,Tn,与,IS,的异同,e.g.Tn10,IS10L Tn10(9.3 kb)IS10R,IR IR,or other marker s,IR IR,IR,IR,中心区,左臂区,右臂区,inverted repeats (,反向排列,),（序列因突变而相似）,复制转,座,：,转位因子被复制，一个考贝转移，另一考贝留下，故原来宿主,DNA,上不留“空隙”，不被破坏。,转,座,途径：,2.,非复制转,座,：,切割转位因子两条链，并将转位因子整个转移到新,DNA,分子上；而在原来宿主,DNA,上留下一个致死性的“空隙”。因此，转位作用只是将转位因子转移到新的位点上。,（,1,）,P,因子,（果蝇）,A,）结构特点：,a),全长,P,因子,b),缺失,P,因子,编码转座酶 不编码转座酶,C,）细胞型,：,a)P,细胞型,b)M,细胞型,含,P,因子,或,不含,P,因子,或,缺失,P,因子,缺失,P,因子,P,因子发生转座。造成插入突变。,B,）遗传效应,：杂种发育障碍。,+,4.P,因子和,FB,因子,（,2,）,FB,因子,（果蝇）,A,）结构特点：,两端有很长的反向重复序列。,转座子未端序列,-,反向重复序列的两端有近,30bp,是高度保守的,-,转座酶识别位点（保守性很强）,FB,在插入靶位点上会产生,9bp,的重复。,B,）遗传效应：,染色体缺失或重排。,反转录转座子的转座方式,:,DNA ,RNA,DNA,mRNA/cDNA,DS cDNA,5.,反转录转座子（,retro-transposon,）,（,1,）,反转录病毒与反转录转座,RNA,DNA,RNA/cDNA,DS cDNA,RNA,转座模式（类似于逆转录病毒与寄主,DNA,的整合过程）,Staggered cut,DR retro-transposon DR,CATTAATG,GTAATTAC,IR LTR LTR IR,TTAC,AATG,GTAA,CATT,D.S cDNA,（,2,）,Ty,转座元件（,Transposon yeast,）,Ty,有一个,5700bp,的长的可读框，一种转录,5000bp,的,Ty a,；另一种转录,5700bp Tyb,，反转录酶作用。起源于反转录病毒。,（,3,）,Copia,因子,Copia,果蝇的转座因子，两端也有,276bp,正向的重复序列,每个正向的重复序列的两端还各有一个反向的重复序列。,Copia,因子有一个,4226bp,的长的可读框，反转录酶。起源于反转录病毒。,（,4,）,LINES L1,重复序列,长散重复序列,:LINE,(,long interspersed nuclear elements),，自主。,L1,是,一种,LINE,重复序列，,6500bp,，,10,万份，占人类基因组全长的,1/4,。,短散重复序列,:SINE,(short interspersed nuclear elements),非自主,（,5,）,非自主反转录转座元件,SINES Alu,和假基因,非自主,反转录转座元件来源于细胞内的基因产物,，不编码具有转座功能的蛋白质；,短散重复序列,SINE(short,interspersed nuclear elements),，,130bp,到,300bp,，非自主。分散在整个基因组。,b),Alu,重复序列是哺乳动物基因组中,SINE,家族的一员，高度重复，约,50,万份拷贝。有限制性内切酶,Alu,1,的,识别位点,AGCT,，所以就叫,Alu,重复序列。,c),假基因，非自主,反转录转座元件，来源,RNA,聚合酶,2,的转录产物，没有转录活性。,原核生物转座因子的种类,I,型,:,剪贴式转座因子,a),插入序列,（,IS,）,b),转座子,(Tn/TnpA family),II,型,:,反转录转座子,c),反转录病毒,真核生物的转座因子,I,型,:,剪贴式转座因子,a)Ac/Ds,（玉米）,b)P,因子和,FB,因子,II,型,:,反转录转座子,c)Copia,（果蝇）,Ty1,（酵母）,Alu,family,（哺乳动物）,f),LINE,g)SINE,、假基因,原核与,真核生物的转座因子,的种类,癌,，是人体内的一种新生物（就是在正常情况下不应该有的东西）。这种新生物由一群不随生理需要而自由发展的癌细胞所组成。癌细胞并无正常细胞的功能。由于它的快速而无规律的生长，不但消耗人体的大量营养，而且破坏了正常器官的组织结构和功能。癌细胞除了以浸润性生长方式向周围侵蚀传播之外。还可以通过其他途径扩散到其它脏器和组织里边去，使这些组织和脏器发生了同样的肿瘤。这种情说叫做“转移”。癌转移的途径有三种：淋巴道转移、血道转移,、,种植性转移：,全球大肠癌死亡人数,50000,人,/,年 平均,137,人,/,日,第八节、,癌基因和抑癌基因,癌症,是一种常见病，它可发生在人体各器官。,中年是癌瘤发病的高峰时期。根据有关斑料表明：在死亡的老年人中，只有,1,10,死于癌症；而中年人死亡原因中，癌症占,1,5,。同时指出：死于癌症的病人平均年龄为,5559,岁，比正常人减寿,12-18,岁。,由于癌症给人的印象是“不治之症”，因此，使人“谈癌色变”，望而生畏。但随若医学的进步和发展，诊断方法不断进步。通过现代的检验手段，可以使大约,80-90%,的癌症得到确诊，而且使,1,3,的癌症患者能在早期被发现。这些早期癌症患着中，,90%,可以得到根治。,为,什,么会产生,癌,症呢,?,致癌因素,先天因素基因,后,天,因素,外在,环,境,內在,环,境,生活,习惯,饮食,饮,食不當高,动,物性,、高,热,量、高脂肪、高,糖类,、高,钠,之,饮,食,改,变,了,血液的成份,酸性,体质，,改,变,了,肠道菌落,菌落,失衡,免,疫力下降,产,生,许,多疾病,癌症,细胞类型 核 型 生 长 接触抑制 锚定,正常细胞 小 可 控 ,肿瘤,细胞 大 失 控 ,肿瘤细胞具有永生性，侵袭性，扩散性。,肿瘤的生物学特征与流行病学：,中国：肺 癌 胃 癌 食道癌 肠癌 肝癌,美国：前列腺癌 乳腺癌 肺 癌 肠癌 淋巴癌,华南地区：鼻咽癌,河南林县：食道癌,江苏启东：肝癌,癌基因分成两大类,病毒癌基因,v-onc,（反转录病毒）,细胞癌基因,c-onc,原癌基因（,100,）细胞转化基因,病毒癌基因反转录,癌变,细胞癌基因突变或激活,癌变,癌基因,：,癌基因是指其编码的产物与细胞的肿瘤性转化有关的基因。,是一类会引起细胞癌变的基因。,（,1,）乳头瘤病毒,乳头瘤病毒：,尖锐湿疣,(,英文名单数为,Condyloma,Acumina,tum,简称为,CA),，又称为尖圭湿疣或性病疣,(Venereal Warts),或生殖器疣,(Genital Warts),、或肛门生殖器疣,(,Anogenital,Warts),，是一种主要发生在外生殖器和肛门部位皮肤粘膜的疾病。,HPV,基因组是双链环状,DNA,，以共价闭合的超螺旋结构、开放的环状结构、线性分子,3,种形式存在。,HPV,基因组编码为,9,个开放读码框架，分为,3,个功能区即早期转录区、晚期转录区和非转录区,(,控制区,),。早期转录区又称为,E,区，由,4 500,个碱基对组成，分别编码为,E1,、,E2,、,E3,、,E4,、,E5,、,E6,、,E7,、,E8,等,8,个早期蛋白，具有参与病毒,DNA,的复制、转录、翻译调控和细胞转化等功能。,E6,和,E7,主要与病毒细胞转化功能及致癌性有关。,1,、致癌病毒和病毒癌基因,（,2,）腺病毒,毒腺病毒（,Adenovirus,）,是一群分布十分广泛的,DNA,病毒。能引起人类呼吸道、胃肠道、泌尿系及眼的疾病。少数对动物有致癌作用。,腺病毒颗粒直径,70,90nm,，没有囊膜，,20,面体立体对称，衣壳由,252,个克微粒组成，其中,240,个壳微粒是六邻体,(,Hexon,),，具有组特异性,抗原。,1,、致癌病毒和病毒癌基因,（,3,）疱疹病毒,单纯疱疹病毒感染的特点为在稍隆起的发炎的皮肤粘膜上,出现一串或多串含清亮液体的小水泡,.,单纯疱疹病毒,(HSV),分为,2,型：,HSV-1,和,HSV-2.HSV-1,型常引起口唇和角膜疱疹；,HSV-2,型则引起生殖器疱疹,而且主要通过直接接触病灶,(,性接触,),而传播,并导致皮肤病变由单纯性疱疹病毒,(herpes,sm-ples,virus-HSV),会引起生殖器疱疹。在国外，生殖器疱疹的发病率在性病中仅次于淋病和梅毒，居第三 位。,单纯疱疹病毒直径约为,120-150,微米，向外依次 由包膜、体,被、衣壳三种同心结构组成，体被由纤维质构成，细胞膜内含有脂成份。,1,、致癌病毒和病毒癌基因,（,4,）乙型肝炎病毒,乙型肝炎又称为血清性肝炎、乙型病毒性肝炎（简称乙肝），是由乙型肝炎病毒（,HBV,）引起的传染病。其通过血液与体液传播，具有慢性携带状态。因其可能通过性生活传播，国际上将其列入性传播疾病。,乙型肝炎病毒（,HBV,）是一种嗜肝脱氧核糖核酸病毒，它属于一种复合体,DNA,病毒。病毒基因组是,3.2kb,的部分双链,DNA,。直径约为,42mum,，分核心及外壳（包膜）两部分，核心直径,27mum,，内含环状双股,DNA,和多聚酶，其外是脂蛋白外壳。,HBV,抵抗力很强，在,60,经,4,小时及一般浓度的消毒剂中均不能使其灭活。煮沸,10,分钟或高压蒸气消毒可以灭活。,1,、致癌病毒和病毒癌基因,（,5,）反转录病毒和,v-onc,的来源,反转录病毒：,存在于宿主细胞,DNA,内传给子细胞的病毒称为内源性逆转录病毒。内源性逆转录病毒在宿主细胞内一般没有高度表达，也不致病。,由外部环境感染细胞的病毒称为外源性逆转录病毒。,传播方式：,一方面，原病毒随着宿主细胞分裂传递给子代细胞，形成纵向传播。,另一方面，随着宿主细胞内相邻基因的表达而表达。合成出相应的病毒结构蛋白，再组装成新的病毒颗粒，通过出芽释放到细胞外，再感染邻近其他细胞，实行横向传播。,1,、致癌病毒和病毒癌基因,前病毒,内源性前病毒,内源性前病毒,病毒癌基因并非起源于病毒，而是起源于宿主细胞,。,V-,onc,是生物进化的某个时期，病毒感染宿主细胞后碰巧被病毒俘获的细胞癌基因，也就是说是细胞癌基因被整合进病毒基因组，或是取代了病毒基因组中的基因。所以，,V-,onc,在细胞基因组中一定有与其同源的细胞癌基因（,C-,onc,）,C-,onc,一般处于不活动状态，细胞正常无癌变，又叫原癌基因，是一种潜伏的癌基因。受某种因素作用而处于活化状态，可使细胞癌变。,V-,onc,来源于,C-,onc,，,每种,V,-,onc,都有对应,C,-,onc,；但是，每种,C,-,onc,不一定都有对应,V,-,onc,，,C,-,onc,种类远远多于,V,-,onc,。,v-onc,的来源,细胞内的原癌基因高度保守，从酵母到人都存在，这些基因与细胞生长，增殖，分化有关，并受到精细和严格的控制。,原癌基因具有的生物学功能：如，生长因子；生长因子受体；参与信号传导的蛋白激酶；核内蛋白等。,2,、细胞癌基因,c-onc,原癌基因,ras,编码189个氨基酸的蛋白是一个细胞信号传导中起着开关作用的蛋白，当,ras,gene,突变时，,ras,蛋白一直处于开的状态，细胞生长。,ras,proto-oncogene,1 12 61 189,gly,gln,arg,(G C),k-ras,oncogene,抑癌基因或抑肿瘤基因，又叫抗癌基因：是指能够抑制细胞癌基因活性的一类基因，其功能是抑制细胞周期，阻止细胞数目增多以及促使细胞死亡。,许多肿瘤均发现抑癌基因的两个等位基因缺失或失活，失去细胞增生的阴性调节因素，从而对肿瘤细胞的转化和异常增生起作用。,3,、抑癌基因,Rb,基因是最早发现的肿瘤抑制基因，最初发现于儿童的视网膜母细胞瘤，因此称为,Rb,基因。,在正常情况下，视网膜细胞含活性,Rb,基因，控制着成视网膜细胞的生长发育以及视觉细胞的分化，当,Rb,基因一旦丧失功能或先天性缺失，视网膜细胞则出现异常增殖，形成视网膜母细胞瘤。,Rb,基因失活还见于骨肉瘤，小细胞肺癌、乳腺癌等许多肿瘤，说明,Rb,基因的抑癌作用具有一定的广泛性。,1,、视网膜母细胞瘤基因（,Rb,基因）,野生到,P53,蛋白在维持细胞正常生长、抑制恶性增殖中起着重要作用，因而被冠以“基因卫士”称号。,P53,基因时刻监控着基因的完整性，一旦细胞,DNA,遭到损害，,P53,蛋白与基因的,DNA,相应部位结合，起特殊转录因子作用，活化,P21,基因转录，使细胞停滞于,G1,期；抑制解链酶活性；并与复制因子,A,（,replication factor A,）相互作用参与,DNA,的复制与修复；如果修复失败，,p53,蛋白即启动程序性死亡过程诱导细胞自杀，阻止有癌变倾向突变细胞的生成，从而防止细胞恶变。,当,P53,发生突变后，这不单失去野生型,P53,抑制肿瘤增殖的作用，而且突变本身又使该基因具备癌基因功能。突变的,P53,蛋白与野生型,P53,蛋白相结合，形成的这种寡聚蛋白不能结合,DNA,，使得一些癌变基因转录失控导致肿瘤发生。,2,、,P53,细胞癌基因,c-onc,的活化、,病毒癌基因,v-onc,侵入,。,-,肿瘤发生的前提和基础；,抑癌基因的失活。,-,肿瘤是否发生的限制条件,癌变机理,遗,传,物,质,核基因组,细胞质,基因组,染色体,基因（核,DNA,）,细胞器,基因组,非细胞器,基因组,叶绿体基因组,(ctDNA),线粒体基因组,(mtDNA),中心粒基因组,(centro DNA),动粒基因组,(kinto DNA),膜体系基因组,(membrane DNA),共生体基因组,(symbiont DNA),细菌质粒基因组,(plasmid DNA),1,、细胞质遗传的概念,：,第九节、,染色体外遗传,2,、细胞质遗传的特点：,1.,正交和反交的遗传表现不同,核遗传：,表现相同，其遗传 物质由雌核和雄核共同提供,质遗传：,表现不同，某些性 状表现于母本时才能。,2.,连续回交，母本核基因可被全部置换掉，但由母本细胞质基因所控制的性状仍不会消失；,质粒,(plasmid),：一种附加体，几乎存在于每一种细菌细胞中，是一种自主的遗传成分，能够独立地进行自我复制。,F,+,:,质粒,F,独立于染色体，具有细胞质遗传的特征；,F,-,:,无,质粒,F,因子；,Hfr,:,质粒,F,嵌合到染色体上称附加体,。,3,、质粒,E.coli,一般进行无性繁殖，有,时也能进行个体间接合生殖。,除,F,-,(,无,F,因子,),细胞不能彼此接合外，其它细胞的接合都可能发生。如：,F,+,F,+,、,F,+,F,-,；,Hfr,F,+,、,Hfr,F,-,；,基因定位,转基因,人、鼠和牛的,mtDNA,分别有,16569bp,、,16275bp,和,16338bp,。,22,个,tRNA,基因的位置用各个,tRNA,接受的氨基酸示于圆环外。,12S,及,16S,rRNA,基因和,13,个开放阅读框架位置用相应符号表示在圆环内。,4,、线粒体基因,线粒体,DNA,分子特点,：,mt,DNA,一般呈圆环，,非常小，仅为核,DNA,十万分之一。,没有内含子，几乎每一对核苷酸都参与一个基因的组成；,无重复序列，许多基因序列是重叠的；,线粒体基因组能够自我复制，转录和合成少数蛋白质，大部分由核基因编码。,线粒体自身结构和生命活动,受核基因参与和控制，核基因遗传是主宰。,复制方式为半保留复制，由线粒体,DNA,聚合酶完成。,有自身的核糖体，且不同的生物差异大：,线粒体的密码子与核基因密码子有差异：,存在与人类线粒体、核基因不同的密码子，其中有,22,种,tRNA,基因，细胞质中则有,32,种,tRNA,基因。,线粒体遗传信息的复制、转录和翻译系统,5,、叶绿体基因,叶绿体,DNA,的分子特点,:,ct DNA,与细菌,DNA,相似，裸露的,DNA,；,闭合双链环状结构；,多拷贝：高等植物每个叶绿体中有,3060,个,DNA,，整个细胞约有几千个,DNA,分子；藻类中，叶绿体中有几十至上百个,DNA,分子，整个细胞中约有上千个,DNA,分子。,线粒体基因组能够自我复制，转录和合成少数蛋白质，大部分由核基因编码。,线粒体自身结构和生命活动,受核基因参与和控制，核基因遗传是主宰。,玉米和菠菜的叶绿体基因组图,衣藻,（,Chlamydomonas reinhardi,）,的叶绿体基因组图,卵细胞,：有细胞核、大量的细胞质和细胞器。能为子代提供核基因和全部或绝大部分胞质基因。,精细胞,：只有细胞核，细胞质或细胞器极少或没有。只能提供其核基因，不能或极少提供胞质基因。,。,卵细胞,精细胞,非孟德尔遗传又称非染色体遗传、染色体外遗传、核外遗传、母性遗传,。,一切受细胞质基因所决定的性状，其遗传信息一般只能通过卵细胞传给子代，而不能通过精细胞遗传给子代。,5,、非孟德尔遗传,植物雄性不育,核不育,质不育,质,-,核互作不育,植物雄性不育,1,、核不育,：,完全,由核基因所决定。,其不育系繁殖：,不育株,m1m1,M1m1,可育株,不育株,m1m1,+,可育株,M1m1,其杂交种生产：,不育株,m1m1,+,M2M2,可育株,可育株,M1M1,M2m1,可,育株,其遗传图式如下：,A,系,S(riri),N(riri)B,系,A,系,S(riri),N(riri)B,系,A,系,S(riri),2,、质不育,：,完全,由细胞质基因所决定。,F1,S(rr),不育,S(RR),可育,S(Rr),可育,S(rr),不育,S(Rr),可育,S(rr),不育,S(rr),不育,N(Rr),可育,S(Rr),可育,S(rr),不育,N(RR),可育,S(Rr),可育,S(rr),不育,N(rr),可育,S(rr),不育,3,、质,-,核互作不育,不育系 恢复系 杂交种,不育系 保持系 不育系,S(rr),线粒体基因组,DNA,（,mt DNA,）是胞质不育基因的载体,S(rr),S(rr),S(rr),N(rr),N(RR),S(RR),S(Rr),S(Rr),S(rr),S(rr),本章结束，谢谢！,