第03章-基因的概念和结构.ppt

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,*,第三章 基因的概念和结构,复等位基因（multiple alleles）,顺反子（cistron）,超基因（super gene）,假基因(pseudo gene),可动基因(mobile gene),染色体外基因,一些概念,孟德尔,“,遗传因子,”,：生物性状遗传的符号,基因：位于染色体上的遗传功能单位,二倍体、单倍体；纯合,(纯种)、杂合(杂种),完全显性、不完全显性、共显性,显隐性的相对性,非等位基因的相互作用：互补、抑制、上位,(异位),一、复等位基因(multiple alleles),基因座：基因位于染色体上的位置,复等位基因：一个群体中，存在着2个以上的等位基因,一个2倍体的正常细胞最多只能有复等位基因中的2个,2个等位基因，可以组成3种基因型,3个等位基因，可以组成6种基因型,4个等位基因，可以组成10种基因型,n个等位基因，可以组成 n +n(n-1)/2种基因型,其中纯合体为n 个,杂合体为n(n-1)/2个,血液成分,抗凝离心处理：,上层成分：血浆，抗体，蛋白质,中层成分：白细胞，血小板,下层成分：红细胞,不抗凝处理：,上层成分：血清，抗体，无纤维蛋白原,下层成分：红细胞，白细胞，血小板,1.1 ABO血型系统的抗原与抗体,A抗原 A抗体 B抗原 B抗体,A血型 ,B血型 ,AB血型 ,O血型 ,红细胞：抗原，血清：抗体,ABO血型系统遗传方式,基因：,I,A,、I,B,、i,A,血型：,I,A,I,A,、I,A,i,B,血型：,I,B,I,B,、I,B,i,AB,血型：,I,A,I,B,O,血型：,ii,Rh血型的遗传机制,Rh抗原受控于3个紧密连锁的基因座：,Cc、Dd、Ee，以单倍型方式传递,C、c、D、E、e 5种抗原,当D基因存在时，为Rh阳性,d基因没有相应的抗原，是Rh阴性血型,单倍型：一条染色体上的基因组成,CDE；CDe；CdE；cDE；Cde;cDe;cdE;cde;,Rh血型的遗传机制,例题：具有CcDEe抗原的个体，可能由哪些基因型组成？,CDE/cDe;CDe/cDE;CdE/cDe;,CDE/cde;CDe/cdE;(?),Rh血型的遗传机制,复合抗原：ce复合抗原；CE复合抗原；,cE复合抗原.,当ce 基因在一个单倍型上时，会出现ce复合抗原。其抗体可与CDE/cDe的细胞反应,如果母亲具有C,D,E抗原，父亲具有c,E,e抗原，子女可能的表型是什么?如果子女中有一个具有CcDEe抗原，怎样推测他的单倍型和基因型？,CDE/CdE(CDE/CDE)X cdE/cde,Rh血型的遗传机制,表型为 Rh阴性的母亲与Rh阴性的父亲生有一女和一子。女儿为Rh阴性，抗原与父亲相同为c,e,儿子是Rh阳性，抗原是C,D,e,分析其遗传机制。,母亲 CDe/cde 父亲cde /cde,女儿 cde/cde 儿子CDe/cde,X1 前体 D 有Rh 抗原,X0 无前体 D 无 Rh 抗原,母亲：X0 X0 CDe/cde,无D抗原，是 Rh阴性,父亲：X1 X1 cde/cde,无D抗原，是 Rh阴性,女儿：X1 X0 cde/cde,无D抗原，是 Rh阴性,儿子：X1 X0 CDe/cde,有D抗原，是 Rh阳性,1.3 人类白细胞抗原（human leukocyte antigen，HLA）,异体移植的免疫作用(组织不相容性),抗宿主反应：受体抗原供体抗体 GVHR,排斥反应：受体抗体供体抗原,主要,组织相容性,抗原系统,(major histocompatibility antigen system),主要组织相容性复合体基因,(major histocompatibility complex gene,MHC),HLA的遗传机制,主要组织相容性抗原按免疫性分为3类,第一类：移植抗原(transplantation antigen),位于T淋巴细胞上，,编码HLA-A、B、,第二类：免疫反应的信息传递抗原,编码HLA-DR、DQ、DZ/DO、DP,第三类：补体蛋白，同抗原-抗体复合物作用,编码HLA-C2，C4，TNF,单倍型(haplotype)：同一条染色体上的基因组成,白细胞抗原基因连锁图,HLA 6p21-23.,DP DQ DR C4 C2 B C A,41 123 212 51 55,第,II,类 第三类 第一类,超基因,(Super gene),：,一组功能相近，紧密连锁的基因,白细胞抗原的基因,HLA-A HLA-B HLA-C HLA-DR HLA-DQ HLA-DP,A1 B5 Cw1 DR1 DQ1 DPw1,A2 B7 Cw2 DR2 DQ2 DPw2,A3 B8 Cw3 DR3 DQ3 DPw3,A9 B12 Cw4 DR4 .DPw4,A11 B13 Cw5 DR5 .,Aw19 B14 Cw6 DRw6,Aw33 Bw22 Cw7 DR7,Aw36 Bw59 Cw8 DRw8,.,白细胞抗原的分型,淋巴细胞毒试验：,HLA-A、B、C抗原来源于T淋巴细胞，HLA-DR、DQ来源于B淋巴细胞，抗血清来源于孕妇，(由于胎母HLA不合，母亲产生抗体)或免疫抗血清分型,纯合子分型细胞分型(HDC)：由于HLA-D抗原不同，引起混合淋巴细胞增殖(MLR)，用已知D抗原的纯合子分型淋巴细胞，检测待测细胞是否反应，可作分型,预处理淋巴细胞分型(PLT)：根据同抗原细胞不反应原理，预处理两种细胞后，得到识别HLA-DP抗原的能力，可作分型,白细胞抗原的基因分布,HLA-A 白人 黑人 黄种人,A,1,0.15 0.03 /,A,2,0.26 0.15 0.30,A,3,0.12 0.07 0.01,A,11,0.06 0.01 0.25,A,25,0.02 /白人抗原,A,w43,/0.01 /南非黑人抗原,A,w36,/0.02 /黑人人抗原,白细胞抗原的基因分布,HLA-B 白人 黑人 黄种人,B,w4,0.41 0.41 0.35,B,7,0.09 0.09 0.02,B,13,0.03 0.01 0.03,B,38,0.03 /0.02,B,w45,0.04 0.04 /,B,w46,/0.05 黄种人抗原,白细胞抗原的基因分布,强关联：连锁基因实际出现的频率大于理论频,率的现象,A26 B38 A2 Bw46,犹太人单倍型 黄种人单倍型,Bw45 在黄种人中极少，在美洲的印第安人，爱斯基摩人等人群中，该抗原也极少，推测与种族的起源有关,。,白细胞抗原与人类疾病,B27抗原与强直性脊椎炎强关联,患者中90以上都是B27抗原 如果一个人有50的可能是强直性脊椎炎，检查他的白细胞抗原，有B27抗原，他的患病的机会就大大增高 反之，则减少有病的可能性,白细胞抗原的单倍型分析,父抗原：A,2，,A,11 ，,B,13,，B,w46,母抗原：A,3,，A,9,，B,5,，B,7,子1抗原：A,2,A,3,B,7,B,w46,子2抗原：A,11,A,9,B,5,B,13,子3抗原：A,2,A,9,B,5,B,w46,子4抗原：A,3,A,11,B,7,B,13,子5抗原：A,3,A,11,B,7,B,w46,1.4 MN血型的遗传分析,人群中存在着MN血型系统，受M和N两个基因控制，并显性,M N,M MM MN,N MN NN,MN血型的遗传分析,MNSs是紧密连锁的血型基因,单倍型是：MS;NS;Ms；Ns,基因型有10种：MS;NS;Ms；Ns,MS/MS;Ms/Ms,NS/NS;Ns/Ns,MS/NS;MS/Ms,MS/Ns;Ms/Ns,NS/Ms；NS/Ns,MN血型的遗传分析,用M和N血清检查一个家庭，确定父亲基因型是NN,母亲是MM，儿子是MM,结论：儿子不是该夫妻的亲生孩子,但是其它血型和方法证明孩子的确是亲生的,发现了Mg抗原亚型 M,g,抗体不能与M抗原反应,检测结果，父亲表型是具有Mg和N抗原，,基因型是MgN,儿子基因型是MgM,1.5 Xg血型的遗传分析,Xg抗原是目前发现的第一个与性别有关的抗原,基因:Xg,a,有Xg抗原,Xg 无Xg抗原,Xg,a,对 Xg显性,Xg血型的遗传分析,Xg抗原 Xg,a,Xg,Xg,a,二、顺反子(cistron)一个基因一条多肽,早期的基因概念：基因是一个功能单位，重组单位，突变单位,发展的基因概念：基因是一个功能单位，基因内部可突变和重组 一个基因就是一个顺反子,基因的顺式和反式排列,Fig 15.10 The arrangement of genetic markers in,cis,and,trans,heterozygotes,.,2003 John Wiley and Sons Publishers,Fig 15.11 The,cis-trans,position effect observed by Edward Lewis with the,apr,and,w,mutations of,Drosophila,.,2003 John Wiley and Sons Publishers,Fig 15.12 The,cis,test,.,2003 John Wiley and Sons Publishers,Test your knowledge#1.,2003 John Wiley and Sons Publishers,如何判断突变是在一个顺反子内还是2个不同的非等位基因,a,1,a,1,x a,2,a,2,a,1,a,1,x a,2,a,2,突变型 突变型 突变型 突变型,a,1,a,2,突变型,a,1,a,2,突变型,突变型 野生型 突变型,同一顺反子的不同位点 同一顺反子的相同位点,如果F1代是野生型，说明 a,1，,a,2,是两个非等位基因,Fig 15.16,Intra,genic complementation sometimes occurs when the active form of an enzyme or structural protein is a multimer that contains at least two copies of any one gene product.,2003 John Wiley and Sons Publishers,三、操纵子operon遗传信息传递和表达调控的统一体,乳糖操纵子,概念：操纵基因和由它操纵的几个结构基因连锁在一起，几个结构基因由一个启动子转录成为一个mRNA分子，然后翻译成几种蛋白质,色氨酸操纵子,阿拉伯糖操纵子,乙酰基转移酶,半乳糖苷,透性酶,-半乳糖苷酶,操作位点,一些概念,超基因super gene：作用于一种性状或作用于一系列相关性状的几个紧密连锁的基因,基因家族gene family：一个祖先基因经过重复(duplication)和变异而产生的一组基因,基因超家族superfamily：一个共同的祖先基因通过各种各样的变异，产生了结构大致相同但功能却不尽相似的一大批基因，分属于不同的基因家族,一些概念,基因簇gene cluster：功能相同或相关的许多基因聚集成簇,孤独基因orphan gene：在成簇的基因家族中通过染色体重排而分散到其他位置上的成员,假基因pseudo gene：具有与功能基因相似的序列，但由于有许多突变以致失去了原有的功能而没有功能的基因，常用,表示,四、外显子和内含子断裂基因interrupted gene,内含子,(intron)：,真核生物基因的两个编码序列之间的非编码序列,外显子,(exon),：编码蛋白质的编码序列,少数细菌基因：,1997午8月,公布的幽门螺杆菌基因组,外显子是出现,在mRNA分子中的基因序列,内含子是未出现在mRNA,分子中的基因序列,RNA剪接splicing,初级转录物(primary transcript)mRNA的前体(Pre mRNA)不均一核RNA(hnRNA,heterogeneous nuclear RNA),内含子的碱基：GT,AG hnRNA的序列：GU,AG,核tRNA前体(pre-tRNA)的内含子是通过直接切割和连接加以去除,tRNA内含子通过转酯作用(transesterification)实现剪接,内含子一致序列consensus sequence：GU,AG,剪接体spliceosome：蛋白质+核内小RNA(small nuclear RNAs),套马索,酵母：,UACUAAC,高等真核生物：,PyNPyPyPuAPy,可变剪接alternativc splicing,由初级转录物所决定，基因转录时可以从不同的起始点开始或在不同的终止点结束，由此产生不同的初级转录物,初级转录物的剪接方式不止一种，有的外显子被置换、添加或缺失，产生不同的基因产物,顺式(cis)剪接：在同一个RNA分子上的序列剪接成为mRNA,反式(trans)剪接：不同RNA分子的外显子之间的剪接,内含子类型,供体位点(donor site)：5 剪接位点 受体位点(accepter site)：3剪接位点,Group I：rRNA、tRNA和mRNA前体，自我剪接,Group II：真菌、植物细胞器、少数原核生物，自我剪接,Group III：细胞器RNA，自我剪接,孪生内含子：由两个或更多个Group II内含子或Group III内含子组成 由一个内含子嵌入另一个内含子序列中,tRNA内含子：真核细胞核tRNA前体,古细菌内含子：tRNA、rRNA，核酸酶切割、RNA酶连接,酶性核酸(ribozyme)：具有催化活性的RNA,五、重叠基因overlapping gene,1977年 Sanger,X 174 Phage,5375bp,实际编码的蛋白质比预期要多,提出了重叠基因概念,基因转录起始点不同，但是共用同一段DNA序列或几个核苷酸的不同基因,果蝇：蛹上皮蛋白质基因位于另一个基因的内含子之中 多巴脱氨酶基因同相邻的朝相反方向转录的基因有,88bp,的共同序列,人：,I,型神经纤维瘤,(NF,I,),基因有,300kb,，第一个内含子中发现了三个编码蛋白质的基因 功能尚未弄清的跨膜蛋白质,EV,I,2A和EV,I,2B、,OMGP(,编码寡突细胞髓磷脂糖蛋白质,),内含子中的3个基因的转录方向正好同,NF,I,基因的转录方向相反,1998年12月,，公布了秀丽新小杆线虫,(,Caenorhabditis elegans,),的全基因组序列，线虫的每个基因平均有,5,个内含子，有的内含子序列中包含了,tRNA,基因，,tRNA,基因的转录方向不一定与包含它的基因的转录方向相同,进化，意义,病毒，高等生物,六、生物中的转座成分,基因并不全是固定在染色体的一个位置上,插入序列 inserted sequence,IS,转座子 transposon，Tn,转座噬菌体 mutator phage，Mu,易位与转座的概念,易位,translocation,染色体发生断裂后，通过断端的重接使染色体断片连接在同一条染色体上的新位置上,或：同一条染色体的断端连接转移到另一条染色体上,染色体断片上的基因随着染色体的重接而移动到新位置,易位与转座的概念,转座,transposition,在转座酶的作用下，,或是转座因子直接从原来位置上切离下来，然后插入染色体的新位置,或是染色体上的,DNA序列转录成RNA，RNA反转录产生的cDNA,插入染色体的新位置,6.1 可动基因(mobile gene),在基因组中可以移动的基因,原始发现：McClintock B ，1951,年,玉米粒颜色的遗传,正常：有色,有色,异常：有色 色斑,有色 无色,1932年，美国遗传学家B.McClintock 发现玉米籽粒色斑不稳定遗传现象1951年首次提出转座子的概念，认为在基因组的不同区域存在可移动的控制因子 controlling element1983年获诺贝尔奖,植物双受精示意图,玉米的转座因子,玉米色粒调控元件,Ac-Ds系统 第9染色体短臂,激活因子-解离系统activator dissociation system,C,基因，色素合成基因,Ac基因：自主移动的调节因子，4.5 kb,5个exon，编码转座酶,Ds基因：非自主移动的受体因子,0.44.0 kb,与Ac有同源序列,插入引起色素不能合成,可动基因(mobile gene),玉米粒颜色的遗传（C基因决定有色）,C Ac 有色,C Ds Ac 花斑,C Ds 无色,Ac与Ds因子的结构,Ac因子:4.563kb;两端有11个bp的反向重复序列:,5CAGGGATGAAA.TTTCATCCCTG3,3GT CCC TACTTT.AAAGTAGGGAC5,Ds因子：与Ac序列具有很大相同，但是中间缺,失序列。有0.5-4.0kb。,6.2 插入序列(insertion sequence,IS),细菌染色体和质粒,仅含有转座酶基因的简单转移序列,长度多在7001500bp左右,由末端反向重复序列(IR)、转座酶基因组 成,插入基因组中时，在靶位上生成正向重复序列(DR),变性,复性,em L.Caro and E.Boy de la Tour,短茎长度大致与,IS,两端的反向重复序列（,IR inverted repeat sequence）,相同,常见的IS结构,IS,长度 末端IR 靶位DR 插入选择,IS1 768 23 9 随机,IS2 1327 41 95 热点,IS4 1428 18 11 AAAN20TTT,IS5 1195 16 4 热点,IS10 1329 22 9 TNAGCN,IS50 1531 9 9 热点,6.3 转座子(transposon,Tn),带有转座酶基因等必需基因及抗药性等与转座无关基因的转座因子,结构特征：两端具有正向或反向插入序列，同时两端的IS,可能相同或不同,常见的转座子：,转座子 长度 标记 末端 取向,Tn 5 5700 Kan,R,IS50,反向,Tn10 9300 Tet,R,IS10,反向,Tn 9 2500 Cam,R,IS 1,正向,原核生物转座成分的基本结构,转座子的转座途径,复制转座 replicative transposition,转座因子在转座期间先复制一份拷贝，而后拷贝转座到新的位置，在原先的位置上仍然保留原来的转座因子,有转座酶(transposase)和解离酶(resolvase)的参与,转座子的转座途径,非复制转座non-replicative transposition,转座因子直接从原来位置上转座插入新的位置，并留在插入位置上,只需转座酶的作用,2种方式：,“切割与黏接”“cut and paste”,交换结构 crossover structure,两大步,a),共合体形成,切口连接复制,b),拆分,靶位点的DR形成,非复制型转座模式,供体上最终产生双链断裂,供体位点如不能被修复则有致死效应,酵母接合型的转换,单倍体细胞的接合型,mating type：,a,型和,型，由单个基因座,MAT,所决定,MAT,有一对等位基因,MATa,和,MAT,在同宗接合,(homothallic),的酵母菌株中，酵母菌十分频繁地转换其接合型,在,MAT,基因座两侧有两个基因,MATa,和,MAT,的拷贝，这就是,HML,和HMRa,基因,MAT,基因座是通过转座而转换其接合型的,基因转换,Gene convertion,MAT,基因座的序列转换成另一个基因的序列,酵母MAT序列的转换-,依赖于同源重组的位点特异性的序列代换,酵母结合型的转变-DNA序列的代换，而不是互换,-依赖于序列的同源性,（被代换的序列命运是被降解调-突变试验）,同源序列,匣子 W X Y Z1 Z2 total,HML,723 704,747,239 88 2501,MAT,723 704,747,239 88 2501,MAT,a,723 704,642,239 88 2369,HMR,a,704,642,239 88 1585,转换过程,内切酶(HO)识别、切割-Y/Z1交界处-,起始,MAT序列的转换,(双链断裂),HM匣子受Sir阻遏蛋白的保护,Y区域被降解，直到Y,和Ya相同的部分或一直到X区域,四个断头侵入供体匣子的同源部分并与其中互补链配对,以供体DNA为模板复制Y区域，holliday结构形成,Holliday结构的拆分，产生新的MAT匣子和这次转换中的供体匣子,需要大范围的同源序列,需要重组酶系(rad52基因产物、位点特异性的HO内切酶),6.4 果蝇中的P,因子(element),果蝇的P因子有两种类型,全长P因子：长2907bp，两端有33bp的反向重复序列(IR)，有4个外显子，编码转座酶；只在生殖系细胞中实现完整的RNA剪接，生成有活性的转座酶；在体细胞中，RNA剪接的不完整，无活性,缺失型P因子：不能编码转座酶，依赖于全长P因子才能转座移动；,P品系果蝇：带有全长和缺失型P因子M品系果蝇：不含P因子或只含缺失型P因子,雌M,果蝇 X 雄P果蝇,不育,雄M,果蝇 X 雌P果蝇,可育,果蝇P,因子不育机理,开放阅读框 ORF0ORF1ORF2ORF3,内含子 1 2 3,P因子表达差异：,ORF 0，1，2,66 KD，,转座阻遏物,ORF 0，1，2，3 87KD，转座酶,P型细胞质：含66 KD，阻遏转座；87KD,M型细胞质：无全长P元件的产物,P,雌 X P雄,细胞质,含p因子转座阻遏物 含p因子,P因子不能转移,可育,P,雌 X M雄,细胞质,含P因子转座阻遏物 无p因子,P因子不能转移,可育,P,雄 X M雌,含P因子 细胞质不含阻遏物,P因子能转移,不育,6.5 果蝇的,FB,因子,两端：反向重复序列,变性时，反折叠成为发夹状结构,6.6 反转录转座retrotransposon,通过RNA为中介，反转录成DNA后进行转座的可动元件,病毒超家族(viral super family)，可编码反转录酶或整合酶，自主转录,呈DNA时，具有LTR序列,非病毒超家族(nonviral super family)，不可编码反转录酶或整合酶，不能自主转录,呈DNA时，无LTR序列,6.6.1,反转录病毒,基因组是单链,RNA,前病毒DNA(proviral DNA)：,整合插入宿主细胞基因组DNA的、经反转录生成的DNA,内源性前病毒(endogenous Provirus)：生殖细胞,参与病毒复制过程的3个编码蛋白质：,gag,(group-specific antigen)基团，编码病毒的核心蛋白,pol,基因，编码反转录酶,env,基因，编码病毒的包膜糖蛋白,反转录病毒RNA基因组：,5,端是帽核苷酸,3端有一串多聚腺嘌呤核苷酸poly(A),5端和3端各有一个短的(1080核苷酸)重复序列,U5和U3序列与5端和3端的短重复序列邻接,U5是病毒RNA基因组5端特有的序列，长80100核苷酸,U3是病毒RNA基因组3端特有的序列，长度为1701260核苷酸,RNA基因组,DNA基因组：,两端形成LTR,(长末端重复序列，Long terminal repeat),由 U3,R,U5组成,病毒的RNA基因组,RNA:R U5 gag pol env U3 R,DNA:U3 R U5 gag pol env U3 R U5,LTR LTR,基因组 -DR-U3 R U5 gag pol env U3 R U5 DR-,6.6.2 酵母的转座子 Ty,Transposon yeast,在,Ty,插入位点两侧各生成5bp的重复序列,T,y,家族中的大部分成员是属于Ty1和Ty917两大类型,每个Ty因子长约6.3kb，两端有长330 bp的正向重复序列，称为,序列,Ty转录成两种Poly(A)+mRNA,转录由位于Ty左端的,序列的启动子所启动,一种mRNA转录到5kb时终止,另一种则继续转录，至5.7kb时在右端的,序列中终止,短的RNA称为TyA，翻译生成Tya蛋白质,长的RNA称为TyB，翻译生成Tyb蛋白质,Tya是一种DNA结合蛋白质,Tyb含有反转录病毒反转录酶、蛋白酶和整合酶的同源物,Tya和Tyb从同一起始点开始翻译,Tyb通过一种特定的移码(frame shift)事件，绕过终止密码子而继续翻译下去,6.6.3 Copia因子,果蝇,6.6.4 LINEs L1重复序列,长散在重复序列(long interspersed nuclear element,LINE)，意为散在分布的长细胞核因子，是散在分布在哺乳动物基因中的一类重复序列，这种重复序列较长,另一类短散在重复序列的细胞核因子称为(short interspersed nuclear elements，SINE),LINE：可以自主转座的一类反转录转座子，来源于RNA聚合酶II的转录产物,SINE：非自主转座的反转录转座子，来源于RNA聚合酶III的转录物,L1：LINE中的一种重复序列，长约650bp，哺乳动物基因组中的拷贝数可多达10万份，主要集中在AT富集区,L1以及由L1编码的反转录酶作用于其他非自主反转录转座子以后所生成的DNA序列，加起来至少占人类基因组全长的四分之一,LINE有分别长1137bp和3900bp的可读框，这两种可读框有14bp的重叠序列,属于病毒超家族,与疾病相关,3转导 3 transduction：,L1十分有效地将位于L1 3端的侧序一起转座到新的位置,当L1本身的转录终止信号较弱而3侧序中有很强的转录终止信号时，RNA聚合酶进行转录L1时就会发生“连读“(read through)，而将L1和3侧序一起转录,6.6.5 非自主反转录转座元件,SINE、Alu序列和假基因,SINE的重复序列长度为130bp到300 bp之间,简单重复序列(simple repetitive sequence)重复序列长度为5200 bp,Alu序列：,哺乳动物基因组中SINE家族的一员，约有50万份拷贝,DNA序列中有限制性内切核酸酶,Alu,I的识别序列AGCT,人基因组Alu序列长282bp，由两个同源但有差别的亚基构成,亚基来源于有缺失突变和点突变的7SL RNA基因,两个亚基间由腺嘌呤核苷酸密集的序列连接,两端各有一个正向重复序列,末端有一个poly(A)尾,7SL RNA：7S RNA的一部分，是信号识别颗粒(signal recognition particle,SRP)的组成部分,7S RNA基因是由RNA聚合酶III转录的,假基因来源于RNA聚合酶II的转录产物,没有转录活性的,不含内含子序列,末端有很短一段A,T碱基对,两端各有一个短的正向重复序列,6.7 转座引起的遗传效应,插入突变,插入失活,插入带来新的基因,非精确解离形成突变(缺失，重复，倒位),插入激活,七、癌基因和抑癌基因Oncogene、Suppression-oncogene,癌基因 病毒癌基因，指反转录病毒的基因组里带有可使受病毒感染的宿主细胞发生癌变的基因，简写成v-,onc,细胞癌基因，简写成c-,onc,，又称原癌基因(proto-oncoene)，指正常细胞基因组中，一旦发生突变或被异常激活后可使细胞发生恶性转化的基因,癌基因又称为转化基因transforming gene,抑癌基因或肿瘤抑制基因(tumor surpressor gene)又称抗癌基因(anti-oncogene)，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,癌基因：功能获得(gain of function)，只要有一个等位基因发生突变时就可引起癌变,抑癌基因：功能丢失(loss of function)，只要有一个等位基因是野生型时，就可抑制癌变,致癌病毒和病毒癌基因,乳头瘤病毒,腺病毒,疱疹病毒,乙型肝炎病毒,反转录病毒,(retrovirus)和v-onc的来源,细胞癌基因和癌基因的分类,反转录病毒,(retrovirus),人体T淋巴细胞病毒(HTLV-I)：白血病患者的白细胞同白细胞介素2(IL-2)一起培养后，首次从这些细胞里分离出来,HTLV-II,HTLV-III：能引起获得性免疫缺损症(acquired immunodeficiency syndrome，AIDS)即艾滋病，又称人类免疫缺陷病毒(human immunodeficiency virus,HIV),细胞癌基因,v-,onc,来源于c-,onc,，但是c-,onc,一般均处于不活功状态,尽管在每个细胞的基因组中都有c-,onc,，但细胞仍是正常的，不会发生癌变，这样的c-,onc,又称为原癌基因,这是一种潜伏的癌基因，当它一旦由于某些因素的作用而处于活化状态时，就可使细胞癌变,癌基因的分类,生长因子：,sis,生长因子受体：,erb,B、,fms,、,trk,细胞内信号转导物：,src,、,abl,、,rab,、,gsp,、,ras,细胞核转录因子：,jun,、,fos,、,myc,、,erb,A,抑癌基因,对肿瘤发病的遗传易患性(genetic susceptibility),只要有它的一个野生型等位基因存在时，就是显性效应，可抑制肿瘤细胞的形成。所以，抑癌基因是显性的肿瘤抑制基因，同时又是隐性的癌基因,杂合性丢失(loss of heterozygosity,LOH)：一个基因座上的一对等位基因从杂合状态变成纯合状态,八、染色体外基因extrachromosomal gene,质粒plasmid,附加体episome,“雄性”“雌性”,超螺旋supercoiled,线粒体基因组mitochondrion,线粒体是真核细胞中的细胞器 每个细胞中含有几十至数千个线粒体 每个线粒体有多个线粒体基因组拷贝 线粒体是非孟德尔式遗传方式，在高等生物中具有母性遗传的特征,mt DNA,的遗传特征,母性遗传：mtDNA,全部来自母亲，非孟德尔式遗传，线粒体随机分配到子细胞,mtDNA无内含子，无修复系统,mtDNA复制，转录，翻译所需的酶由核基因组提供,mtDNA一般没有蛋白质保护,mtDNA合成存在于细胞整个周期,具有突变和缺失热点,mtDNA,致病的遗传机制,线粒体基因组本身突变,线粒体基因组突变可以引起视觉神经和心肌性疾病,点突变：由于mtDNA裸露，易受损伤，且无修复机制；所以突变频率较高 11778密码突变，arg-his 视觉神经性疾病,缺失：常见5kb,8470bp-13447bp,缺血性心肌病,7.4kb,8637bp-16073bp,原发性心肌病,mtDNA插入核基因组,溶酶体途径：核酸水解酶下降，mtDNA不能完全消化，片段游离在细胞质中,直接游离：mtDNA复制中同源重组，产生mtDNA断片,线粒体崩解：由于理，化，病等因素，线粒体肿胀破裂，释放出mtDNA,以上DNA片段插入核基因组，造成突变,叶绿体遗传Chloroplast,叶绿体是绿色植物特有的核外遗传结构,非孟德尔式遗传,裸露的环状双链DNA,分子,120217kb,一个叶绿体含1数十个叶绿体基因组,叶绿体DNA不含5-甲基胞嘧啶,非孟德尔式遗传non-Mendelian inheritance,核外遗传extranuclear inheritance,母系遗传maternal inheritance,细胞质遗传cytoplasmic inheritance,雄性不育：指植物花粉败育,核不育：隐性,ms,/,ms,不育，,Ms,/,ms,可育,质-核不育 细胞质不育基因,S,，可育基因,N,核不育：隐性,rf,/,rf,不育，,Rf,/,rf,可育,九、基因的相互作用,互补基因（conplementary genes）,修饰基因（modifiers）,上位效应（epistasis）,基因的相互作用,互补基因(complementary genes):不同对基因相互作用，出现了新的性状。这两个基因称为互补基因。,鸡冠的遗传：,玫瑰冠 X 豌豆冠,RRpp rrPP,胡桃冠 RrPp,胡桃冠 玫瑰冠 豌豆冠 单冠,R-P-R-pp rrP-rrpp,9 :3 :3 :1,Comb shapes in chickens of different breeds.,Credit:Courtesy Ralph Somes.,修饰基因（modifiers）,调控其它基因表达的基因,欧州白茧 X 黄茧,I I yy ii YY,白蚕茧 Ii Yy,白茧 白蚕 白茧 黄茧,I-Y-I-yy iiyy iiY-,9 3 1 3,13 ：3,白蚕茧,上位效应（epistasis）,某对等位基因的表现，受到另一对等位基因的影响，这种现象称上位效应,隐性上位：一对纯合隐性基因决定了另一对非等位基因表现的现象,兔子毛色遗传：,灰色 X 白色,CCGG ccgg,灰色CcGg,灰色 黑色 白色 白色,C-G-C-gg ccG-ccgg,9 3 4,上位效应（epistasis）,显性上位：显性基因决定了另一对非等位基因表现的现象,燕麦穎壳颜色遗传：,黑色 X 黄色,BByy bbYY,黑色BbYy,黑色 黑色 黄色 白色,B-Y-B-yy bbY-bbyy,3 3 1,12 :3 :1,染色体与细胞质共作用,核基因与细胞质基因共同作用,杂交育种：,不育系：S(r r),保持系：N(r r),恢复系：N(RR),（雌）不育系 X 保持系 （雌）不育系 X 恢复系,S（r r）N(r r)S（r r）N(RR),不育系 杂种一代,S（rr）S(R r),母性影响,椎实螺(,limnaea,)：左旋和右旋,尖头向上，面对螺口,左旋：开口在左边 dd,右旋：开口在右边DD,（雌）右 X 左；（雌）左 X 右；,DD dd dd DD,右Dd 左Dd,DD Dd dd DD Dd dd,右 右 右 右 右 右,右 右 左 右 右 左,1、位于染色体上的遗传功能单位,2、断裂基因 基因并不全是固定在染色体的一个位置上,