医学遗传学-第六章 基因及基因突变.docVIP

　　　　第六章 基因及基因突变 一、教学目的：通过本章学习了解遗传物质的基本单位--基因，基因结构及组 成，基因突变机制，从分子水平掌握基因诊断方法及应用。二、教学要求及方法：要求掌握基因与基因组概念，掌握基因结构及组成，掌握基因突 变型及机制，掌握基因诊断技术及应用。通过教师讲解和阅读参考书进行学习。 三、教学大纲1．基因概念2．基因结构与表达3．基因突变4．基因操作5．基因诊断方法及应用 　　第一节 基因的概念 （书上P42）一、基因与基因组的概念　　1．基因gene：从分子生物学水平看，基因是遗传的功能单位，是能够表达和产生基因产物（蛋白质或RNA）的全部核酸序列( DNA或RNA）。　　一个基因不仅包括编码蛋白质肽键或RNA的核酸序列（外显子），还包括与基因产物表达有关的启动子，增强子，5‘端非翻译区，内含子及3‘端非翻译区等所有核酸序列。后者统称调控序列。 基因三个基本特性：　　（1）基因可自我复制，即DNA复制，通过复制使遗传的连续性得到保持。　　（2）基因决定性状，即基因通过转录和翻译决定多肽键氨基酸的顺序，从而决定某种酶或蛋白质的性质，最终表达某一性状。 　　（3）基因产生突变。 　2．基因组（genome）：是指人的所有遗传信息的总和。人类基因组包括两个相对独立而又相互关联的基因组：核基因组和线粒体基因组。　　（1）核基因组：指单倍体细胞所具有的遗传信息总和，指人体细胞中的24条不同染色体，即1～22号染色体、x染色体、y染色体的总和，也是24条染色体的24个DNA分子总和，有3×109bp。估计有8～10万个基因。人体细胞是二倍体，一套来自母方，一套来自父方。 　　（2）线粒体基因组： （自学）　　指存在人类线粒体中DNA分子的全部遗传信息，称mtDNA 二、核基因组中分类 　 　1．功能分类：包括编码序列、调控序列、“自私”DNA序列。　　（1）编码序列：指能决定蛋白质分子中多肽链上的氨基酸的组成及排列顺序的DNA序列，即结构基因中的外显子序列。　　（2）调控序列：包括不被转录的启动子、增强子及只转录不翻译的5‘端非翻译区，3’端非翻译区，起调节基因功能的作用。　　（3）“自私”DNA序列：非编码序列包括高重复序列，中度重度序列，很少存在在mRNA中，也只有很少一部分有调节功能，唯一功能复制自己。 2．结构分类 　 　（1）高度重复序列：短序（4～6bp）串联重复，重复次数达到数千次以上，占人基因组20%，三种：卫星DNA、反向重复序列、复杂重复序列。 　 　（2）中度重复序列：重复序列次数在几十至上千，占基因组10%，分短分散元件和长分散元件。 在人基因组的中度重复序列中，Alu家族、KpnI家族含量最丰富。　　（3）单一序列：拷贝数小于10，多为结构基因，占基因组60%左右。 第二节 真核细胞基因的结构与表达 （一）编码区： 　　 自起始密码至终止密码的一段DNA序列称编码区，含有若干段编码序列是该基因表达为多肽链的DNA序列，称外显子（exon, E）、相邻外显子之间有不编码的间隔序列插入，插入的间隔序列称为内含子（intron, I）。结构基因转录时内含子被切除。所以编码序列是不连续的，称为断裂基因（splitgene）。　　不同基因大小不同，所含内含子数目和长度也不同，如假肥大型肌营养不良症（DMD）的基因全长可达2300kb，含75个外显子，74个内含子。 每个内含子的5‘端开始为GT，3’端末尾为AG，这结构称为GT-AG法则，是RNA剪接信号。 （二）非编码区 含有对基因转录起调控作用的DNA序列，有一部分能被一些特异的转录因子或调节蛋白所识别并与之结合，从而发挥对基因的调控作用，如启动子、增强子。　　1．启动子，称启动基因，是与RNA聚合酶结合使转录开始的DNA序列，位于转录起始点上游，包括：①TATA框，能与转录因子TFⅡ结合，再与RNA聚合酶形成复合物，准确识别转录起始位置，控制转录准确性。②CAAT框：由GGC（t）CAATCT组成，与转录因子CTF结合，从而激活转录。③GC框：序列为GGGCGG，其两侧能与转录因子SP1结合，激活转录，增强起始转录的效率。　　2．增强子：可以增强转录作用，提高基因转录效率，其位置不固定，可在编码序列上游或下游，也可插入内含子中。 3．前导区：5‘端非翻译区（5’VT）能被转录，但不被翻译， 转录后起维持mRNA稳定性的作用。　　4．拖尾序列：3‘端非翻译区（3’VT）包含有转录终止子。终止子有转录终止功能包括①.AATAAA序列，称为mRNA裂解信号，有裂解mRNA作用，并加上多聚腺苷酸（A）。②.反向重复序列，是RNA聚合酶转录终止信号。③.A－T对序列：反向重复序列与