医学分子生物学基因组.pptx

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,*,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,*,医学分子生物学,第1页,基因和基因组,第2页,基因是遗传基本单位,第3页,基因：,能够表示和产生蛋白质或,RNA,DNA,序列，是决定,遗传性状功效单位。,Gene:,The basic unit of heredity.Contains the,information for making one RNA and,in,most cases,one polypeptide,结构基因,:,基因中编码,RNA,或蛋白质,DNA,序列,调控序列,:,开启子,/,增强子,/,加尾信号,第4页,基因组,(Genome),细胞或生物体,一套完整单倍体遗传物质总和。,常染色体：,22,性染色体：,X,Y,线粒体,人,（,Homo Sapien,）,第5页,基因组储存了生物体整套遗传信息,不一样生物体基因组蕴涵遗传信息量有着巨大差异,不一样生物基因组大小差异很大,基因组大小与基因数目没有直接线性关系,不一样生物基因组结构与组织形式也显著不一样,第6页,病 毒：,动物病毒,原核生物：,E.Coli,真核生物,:,哺乳动物,第7页,病毒基因组,第8页,种类单一,：,DNA or,RNA,一包基因,形式多样,：单链、双链、分节段、环状、线状,单倍体基因组：,每个基因在病毒中出现一次,(,特例,:Retrovirus,双倍体,),大小不一,：,2x10,3,-2x10,5,bp,基因重合,：高效资源利用,动物病毒与真核细胞基因组相同,:,有含内含子,间断,;,细菌病毒,(,噬菌体,),与原核细胞基因组相同,连续,编码基因,90%,含有不规则结构基因,:,结构基因编码区无间隔,;,有些病毒,mRNA,没有,5,端帽结构,发卡结构翻译增强子,;,结构基因本身不含有翻译起始序列,病毒基因组结构与功效特点*,第9页,基因编码区无间隔：经过宿主及病毒本身蛋白酶酶切,5,端无帽状结构：翻译增强子,结构基因没有翻译起始序列,5,3Splicing,Hairpin,Protease Cleavage,Translation,病毒不规则结构基因,第10页,病毒,DNA,单链,DNA,：,细,/,微小,DNA,病毒属,:,（,Parvovirus,）,依赖病毒属,:,AAV,（,Dependovirus,）,双链,DNA,：环状,线状,部分双链,乳头瘤病毒属（,Papillomavirus,）,多瘤病毒属,:,SV40,（,Polyomavirus,）,乳多空病毒科（,Papillomaviridae,）,环状：,微,/,细小,DNA,病毒科（,Parvoviridae,）,第11页,线状：,腺病毒科、疱疹病毒科、痘病毒科彩虹病毒科,部分双链：,嗜肝,DNA,病毒,DNA,病毒,RNA,过程,HBV,基因结构,第12页,病毒,RNA,单链,RNA,单正链,RNA,：病毒,RNA,起类似细胞,mRNA,作用,帽状结构，,PolyA,尾,直接翻译蛋白质,披膜病毒科（,Togaviridae,）,:,风疹病毒,黄病毒科（,Flaviviridae,）,:,登革病毒,小,RNA,病毒科（,Picornaviridae,）,:,脊髓灰质炎病毒,冠状病毒科（,Coronaviridae,）,:,人呼吸道冠状病毒,单负链,RNA,：病毒,RNA,互补链起类似细胞,mRNA,作用,正粘病毒科（,Orthomyxoviridae,）：,流感病毒（,8,段）,副粘病毒科（,paramyxoviridae,）,:,麻疹病毒、呼吸合胞病毒,弹状病毒（,Rhabdoviridae,）,:,狂犬病毒,第13页,双链,RNA,：,分节段，分别编码各自蛋白,呼肠病毒科（,Reoviridae,）,:,轮状病毒（,10,段）,逆转录病毒,RNA,：,单正链，帽、尾,双倍体：重组、复制,前基因组,DNA,：整合,环状单链,RNA,：,本身配对形成，,HDV,HIV-1,第14页,第15页,原核生物基因组,模式生物,:,大肠杆菌,(,E.coli,),第16页,细菌遗传物质,Genome DNA,plasmid,Transposable element,第17页,原核生物基因组结构与功效特点*,1,、为一条环状双链,DNA(,无经典染色体结构,拟核,),2,、只有一个复制起点（,Ori,）,3,、含有操纵子结构,4,、重复序列少,:,绝大部分基因为单拷贝（,99.7%,）,;,rRNA,例外,核糖体快速组装,5,、可表示基因约,50%,，,真核生物，病毒,6,、基因普通是连续，无内含子（古细菌除外）,7,、编码次序普通不重合,第18页,操纵子*,原核基因组特有结构,数个功效上相关联,结构基因串联,在一起,组成信息区,连同其上游调控区,(,包含,开启子和操纵基因,),以及下游,转录终止信号,所组成,基因表示单位,。,所转录,RNA,为多顺反子。,操纵基因并非一个基因，而是一段能被特异阻遏蛋白识别和结合,DNA,序列。,第19页,第20页,质粒,DNA*,细菌染色体外,遗传物质。,共价、闭合、环状,结构,DNA,分子（,cccDNA,），能,独立,复制。非细菌生长所必须，但能赋予细菌特定遗传性状。,C,：,Covalent,C,：,Closed,C:Circular,Drug resistant(R),Fertility(F),Colicin(Col),第21页,质粒遗传控制,1,、复制调控系统：控制质粒拷贝数,rep+cop ori,2,、分配系统：质粒平均分配至子代,par,3,、细胞分裂控制系统：协调分裂与质粒复制,4,、位点特异性重组系统：拆分高拷贝质粒多聚体,质粒类型,1,、表型：,R,、,F,、,Col,2,、接合传递是否：接合型、可移动型、自传递型,3,、拷贝数：严谨型、松弛型,4,、宿主范围（质粒复制对宿主依赖程度决定）：窄宿主谱、广宿主谱,第22页,转位因子,可移动基因成份，能够在,一个,DNA,分子内部或两个,DNA,分子之间移动,DNA,片段。,在细菌中，指可在质粒和染色体之间或在质粒和质粒之间移动,DNA,片段。,转位也是,DNA,重组一个形式。,细菌转位因子包含：插入序列（,IS,），转座子及可转座噬菌体,第23页,IS,：转位酶,+,（双侧）反向重复序列,Transposon转座酶,+,反向重复序列,+,特定编码基因,Transposable phage:,具备转座功效溶源噬菌体,Mu,噬菌体：温和致突变噬菌体,Ap Kan Tet Hg,细菌转位因子,第24页,真核生物基因组,模式生物：酵母、线虫、果蝇、小鼠、大 鼠,第25页,真核生物基因组结构与功效特点*,1.,真核生物基因组远大于原核生物基因组，结构复杂，基因数庞大，含有多个复制起点。,3-4,万,但基因组并非越高级越大,2.,基因组,DNA,与蛋白质结合形成染色体，储存于细胞核内,3.,真核基因为单顺反子，而细菌和病毒结构基因为多顺反子。,单顺反子，一个结构基因经转录和翻译生成一个,mRNA,分子或一条多肽链。,多顺反子，即数个结构基因联在一起，受同一调整区调整，即含有操纵子结构（包含功效上相关几个蛋白质基因和一个共同基因调控区组成一段,DNA,）,第26页,4.,基因组中非编码区远多于编码区。,90%-10%,5.,真核基因多是不连续（断裂基因），由外显子和内含子镶嵌排列而成。,1977,Broker&Sharp RNA,剪接：,1993,年,Noble Prize,外显子,(exon),不但包含基因中编码蛋白质氨基酸,DNA,次序，而且包含,mRNA,中,5,前导次序和,3,端非翻译次序。,内含子,(intron),则是指插入到编码序列之中非编码序列,断裂基因表示必须要以代表基因组次序RNA,前体中准确地除去内含子，产生一系列外显子组成成熟,RNA,，此过程称为,RNA,剪接。,Splicing,hnRNA,mRNA,第27页,6.,存在大量重复序列,轻度重复：,2-10 copies,组蛋白及酵母,tRNA,基因,中度重复：,10-100s copies,普通为非编码序列，起调控作用,Alu,KpnI,EcoRI,家族,高度重复,:100s-million copies,非编码序列,卫星,DNA,：大，小，微,反向重复序列,重复序列多态性（,RFLP,），遗传标识，基因诊疗，法医判定,7.,功效相关基因组成各种基因家族,(gene family),8.,存在可移动遗传原因（,mobile genetic element,）,9.,体细胞为双倍体，配子（精子,/,卵子）为单倍体,第28页,（多）基因家族,：指核苷酸序列或编码产物结构含有一定程度同源性一组基因，它们功效相同。,基因超家族,：一组由多基因家族及单基因组成更大基因家族。它们结构有程度不等同源性，但功效并不一定相同，甚至毫无相同之处。在进化上亲缘关系较远。,假基因,：多基因家族中，一些组员并不能表示出有功效产物。与有功效基因同源，但因突变等原因失活，可能为进化痕迹。,第29页,真核生物基因组结构,第30页,结构基因：,基因中编码,RNA,或蛋白质,DNA,序列,调控序列：,顺式作用元件,第31页,顺式作用元件（,Cis-acting element,）,与结构基因相串联特定,DNA,次序，能够基因调控蛋白特异性识别和结合，与基因表示调控相关。依据这些顺式作用元件位置、转录激活中作用及发挥作用方式，可将这些顺式作用元件区分为,开启子、上游开启子元件、增强子和缄默子、加尾信号、反应元件。,第32页,开启子,DNA,链上被,RNA,聚合酶,识别、结合并开启转录部位，位于被转录基因,5,端上游,-100,-200bp,，,有方向性,。,第33页,TATA,盒：,转录起始点上游,-25,-30bp,关键序列,TATA,（,A/T,）,A,（,A/T,）,转录因子,TFD,结合位点，开启转录,上游开启子元件,CAAT,盒：,-70,-80bp,保守序列,GGNCAATCT,，,N=C,或,T,转录因子,CTF,结合位点，决定开启子,开启转录效率,GC,盒：,-35bp,富含,GC,序列,GGCGG,与转录因子,Sp1,结合，促进转录过程,第34页,第35页,增强子,是位于真核基因中远离转录起始点，能显著增加开启子转录效率特殊,DNA,序列。它可位于被增强转录基因上游或下游，也能够相距靶基因较远。,第36页,增强子作用特点：,增强子可极大地提升目标基因转录效率，增加幅度可达上百倍甚至上千倍。,远距离影响开启转录调控元件，必须先与蛋白质因子结合，才能发挥增强转录作用。,增强子作用,对方向和定位没有依赖性。,增强子普通含有组织特异性或细胞特异性。,第37页,缄默子,在真核基因中，和起正调控作用增强子相对应是起负调控作用静息子。它所含有特征与增强子类似，即静息子功效不受定位和方向限制。,第38页,反应元件,能与激活后信息分子受体结合特异,DNA,序列，能介导基因对细胞外某种信号产生反应，通常位于开启子附近和增强子内,HSE,（,Heat Shock Response Element,）热休克反应元件,GRE(Glucocorticoid Response Element),糖皮质激素反应元件,第39页,加尾信号,定义：结构基因最终一个外显子,AATAAA,序列及下游一段,GT,丰富区或,T,丰富区,AATAAA,GT,丰富区,AAUAAA,T,丰富区,mRNA,DNA,GU,丰富区,U,丰富区,AAAAAAAAAAAAAAAA,Poly,（,A,）聚合酶,第40页,