基因与基因组.ppt

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基因与基因组基因与基因组第一节基因孟德尔（1822-1884）1、孟德尔学说奠定了遗传学基础一.重要的历史事件孟德尔第一次明确提出遗传因子的概念,并且提出了遗传因子控制遗传性状的若干规律.1909年，W.Johannsen（丹麦）提出gene的概念，希腊文意思是“给予生命”,并且提出基因型和表型的概念遗传因子在哪里？

遗传因子是什么？

2、基因在染色体上显微镜技术与染色技术的发展，使人显微镜技术与染色技术的发展，使人们注意到，细胞分裂时，尤其是减数分裂们注意到，细胞分裂时，尤其是减数分裂中，染色体的行为和孟德尔提出的中，染色体的行为和孟德尔提出的等位基等位基因因的分离规律相当一致，所以，的分离规律相当一致，所以，确定基因确定基因在细胞核中，在染色体上。

在细胞核中，在染色体上。

摩尔根实验室用果蝇为材料的工作，确定了基因在染色体上的分布规律。

野生果蝇没有现成的成对性状摩根在长期饲养中找到各个性状的突变株。

控制不同性状的等位基因在2#染色体上的位置触须长/短身体灰/黑眼睛红/白翅长/短同源染色体分别带着控制同一性状的两个等位基因显性等位基因纯合子隐性等位基因纯合子杂合子1.DNA是遗传物质DNA是细菌的遗传物质细菌转化实验：

二、基因的本质当DNA加入到培养生长的单一真核细胞中，核酸会进入细胞产生新的蛋白质。

转染实验:

显微注射技术DNA是真核细胞的遗传物质分别用放射性同位素标记噬菌体35S标记蛋白质标记蛋白质32P标记标记DNADNA是病毒的遗传物质噬菌体感染实验1952：

Hershey和Chase35S标记外壳蛋白质,感染后放射标记不进入大肠杆菌细胞32P标记DNA,感染后放射标记进入大肠杆菌细胞2.基因信息可由DNA或RNA来提供3.信息按照中心法则有序传递centraldogmaOnegeneOnegene：

oneenzymeoneenzyme（一个基因：

一个酶）一个基因：

一个酶）一个基因：

一个酶）一个基因：

一个酶）ButthishypothesiswasnotquiteButthishypothesiswasnotquiterightforthreereasons:

1.onerightforthreereasons:

1.oneenzymecanbecomposedofmoreenzymecanbecomposedofmorethanonepolypeptidechain.thanonepolypeptidechain.2.manygenecontaininformation2.manygenecontaininformationformakingpolypeptidethatareformakingpolypeptidethatarenotenzymes.3.theendproductsnotenzymes.3.theendproductsofsomegenesarenotofsomegenesarenotpolypeptides,butpolypeptides,butRNAsRNAs.GeorgeBeadleGeorgeBeadleOnegeneOnegene：

onepolypeptidechainonepolypeptidechain（一个基因：

一条多肽链）一个基因：

一条多肽链）一个基因：

一条多肽链）一个基因：

一条多肽链）E.L.TatumE.L.Tatum19581958：

nobelnobelprize:

prize:

centraldogma信息按照中心法则有序传递三、基因的功能和组构单个基因的组成结构及一个单个基因的组成结构及一个完整的生物体内基因的组织排完整的生物体内基因的组织排列方式统称为列方式统称为基因组构基因组构（geneorganization）。

）。

结构基因：

结构基因：

基因中编码基因中编码RNA或或者多肽链的者多肽链的DNA序列称序列称为结构基因为结构基因不同生物之间结构基因的数量、同一生物体中不同结构基因的大小差异很大不对称转录11、结构基因、结构基因原核生物原核生物-操纵子操纵子特点：

连续基因多顺反子真核生物真核生物-断裂基因断裂基因特点：

断裂基因单顺反子真核生物基因结构真核生物基因结构编码区序列（编码区序列（codingregionsequence）非编码序列（非编码序列（non-codingsequence）基因表达需要的调控区（基因表达需要的调控区（regulatoryregion）序列，）序列，包括启动子（包括启动子（promoter）、增强子（）、增强子（enhancer）等。

）等。

在细胞内表达为蛋白质或功能在细胞内表达为蛋白质或功能RNA的的DNA序列序列真核基因结构不连续，为断裂基因（真核基因结构不连续，为断裂基因（splitgene）。

）。

外显子外显子（exon）；在基因序列中，出现在成熟）；在基因序列中，出现在成熟mRNA分子分子上的序列。

上的序列。

内含子内含子（intron）：

外显子之间、与）：

外显子之间、与mRNA剪接过程中被剪接过程中被删除部分相对应的间隔序列。

删除部分相对应的间隔序列。

原核生物和真核生物原核生物和真核生物mRNA结构的比较结构的比较单顺反子单顺反子mRNA多顺反子多顺反子mRNA2、结构基因的调控序列转录起始点转录起始点TATA盒盒CAAT盒盒GC盒盒增强子增强子AATAAA剪接加尾剪接加尾转录终止点转录终止点修饰点修饰点外显子外显子翻译起始点翻译起始点内内含含子子OCT-1OCT-1：

ATTTGCAT八聚体八聚体+1结构基因结构基因启动子启动子上游启动子元件上游启动子元件基因的调控区基因的调控区称为称为顺式作用元件顺式作用元件（cis-actingelement）启动子启动子上游调控元件上游调控元件增强子增强子沉默子沉默子加尾信号和终止子加尾信号和终止子绝缘子绝缘子细胞信号反应元件细胞信号反应元件顺式作用元件顺式作用元件1.1.启动子（启动子（promoterpromoter）启动子启动子是是DNA分子上能够介导分子上能够介导RNA聚合酶聚合酶结合并形成转录起始复合体的序列。

结合并形成转录起始复合体的序列。

多数启动子位于真核细胞基因转录起点的多数启动子位于真核细胞基因转录起点的上游上游（-100-100-200-200），启动子本身通常不被转录。

），启动子本身通常不被转录。

少数启动子（如编码少数启动子（如编码tRNA基因的启动子）位于基因的启动子）位于转录起始点的下游，这些转录起始点的下游，这些DNA序列可以被转录。

序列可以被转录。

-内启动子内启动子真核生物有真核生物有3类启动子，分别对应于细胞内存类启动子，分别对应于细胞内存在的三种不同的在的三种不同的RNA聚合酶和相关蛋白质。

聚合酶和相关蛋白质。

能能够够在在相相对对于于启启动动子子的的任任何何方方向向和和位位置置（上上游游或或者者下下游游）上发挥这种增强作用，大部分位于上游。

上发挥这种增强作用，大部分位于上游。

增增强强子子序序列列距距离离所所调调控控基基因因距距离离近近者者几几十十个个碱碱基基对对，远远的可达几千个碱基对。

的可达几千个碱基对。

常与启动子有交错，有时也可位于内含子之中。

常与启动子有交错，有时也可位于内含子之中。

不同的增强子序列结合不同的调节蛋白。

不同的增强子序列结合不同的调节蛋白。

2.增强子（增强子（enhancer）增强真核基因启动子工作效率，决定着每一增强真核基因启动子工作效率，决定着每一个基因在细胞内的表达水平。

个基因在细胞内的表达水平。

是是抑抑制制基基因因转转录录的的特特定定DNA序序列列，当当其其结结合合一一些些反反式式作作用用因因子子时时对对基基因因的的转转录录起起阻阻遏遏作作用，使基因沉默。

用，使基因沉默。

3.沉默子（沉默子（silencer）返回目录返回目录返回主页返回主页4、终止子、终止子（terminator）和和PolyA加尾信号加尾信号（polyadenylationsignal）加尾信号加尾信号为为33端下游的端下游的AATAAAAATAAA序列；序列；其下游有一个反向重复序列，形成其下游有一个反向重复序列，形成发夹结构发夹结构，使转，使转录终止；录终止；加尾信号和反向重复序列称为终止子。

加尾信号和反向重复序列称为终止子。

5、绝缘子（、绝缘子（insulator）位于启动子与正负调控元件之间，为一种边界元件。

位于启动子与正负调控元件之间，为一种边界元件。

绝缘子本身对基因的表达既没有正效应，也没有负效绝缘子本身对基因的表达既没有正效应，也没有负效应，其作用是应，其作用是不让其他调控元件对基因的活化效应或不让其他调控元件对基因的活化效应或失活效应发生作用失活效应发生作用。

返回目录返回目录返回主页返回主页6、反应元件（、反应元件（responseelement）是启动子或增强子的上游元件，通常位于启动子附是启动子或增强子的上游元件，通常位于启动子附近、启动子内或增强子区域。

能介导基因对细胞外近、启动子内或增强子区域。

能介导基因对细胞外的某种信号产生反应的的某种信号产生反应的DNADNA序列。

序列。

断裂基因断裂基因（splitegene）：

真核生物结构基因，：

真核生物结构基因，由若干个编码区和非编码区互相间隔开但又由若干个编码区和非编码区互相间隔开但又连续镶嵌而成，去除非编码区再连接后，可连续镶嵌而成，去除非编码区再连接后，可翻译出由连续氨基酸组成的完整蛋白质，这翻译出由连续氨基酸组成的完整蛋白质，这些基因称为断裂基因。

些基因称为断裂基因。

CABD编码区编码区A、B、C、D非编码区非编码区四、基因的类型四、基因的类型1.断裂基因断裂基因不不编编码码序序列列包包括括间间隔隔序序列列（spacer）（spacer）和和间间插插序序列列（interveningsequence）（interveningsequence）即内含子即内含子（intronintron）等。

等。

间间隔隔区区是是指指基基因因间间不不编编码码的的部部分分，间间插插序序列列是是指指基因内部不编码的区域，即内含子。

基因内部不编码的区域，即内含子。

2、移动基因（转座子）由转座子介导的转座由转座子介导的转座3.重叠基因（overlappinggene）共有同一段共有同一段DNA序列序列的两个或多个基因。

的两个或多个基因。

噬菌体174病毒基因组以及线病毒基因组以及线粒体和质粒粒体和质粒DNADNA中有中有这种现象这种现象.小基因组携带大信小基因组携带大信息量：

息量：

5375Nt1792AA1792110（AA的平均分子量的平均分子量D）197kD理论分子量理论分子量197kD90编码序列编码序列1010552.2.中度重复序列中度重复序列重复次数为重复次数为101011-10-10553.3.单拷贝或低拷贝序列单拷贝或低拷贝序列重复次数为重复次数为101000-10-1011占人类基因组占人类基因组5%5%，可能与复制、转录调控有关，可能与复制、转录调控有关。

1.1.回文结构回文结构回文结构回文结构，是指一段，是指一段DNADNA顺序，在两条链上，正读与反读顺序，在两条链上，正读与反读意义相同，一个单位意义相同，一个单位300bp300bp左右。

左右。

2.2.反向重复顺序之间可以含有间隔顺序反向重复顺序之间可以含有间隔顺序散在于基因组中散在于基因组中ATTAGCGCTAATATTAGCGGATGCTAATATTAGCGCTAATATTAGCGGATGCTAATTAATCGCGATTATAATCGCCTACGATTATAATCGCGATTATAATCGCCTACGATTA1、反向重复顺序（、反向重复顺序（invertedrepeats,IR）高度重复序列高度重复序列是在用是在用CsCl密度梯度离心密度梯度离心时发时发现的。

现的。

CsClCsCl密度梯度离心：

密度梯度离心：

将将G+CG+C差异大于差异大于55的的DNADNA分离开分离开卫星卫星DNA2.卫星卫星DNA小鼠