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1、第二章第二章 DNA与遗传信息传递与遗传信息传递oDNA双螺旋结构双螺旋结构碱碱基基-核核苷苷-核核苷苷酸酸o碱基碱基/DNA双螺旋结构双螺旋结构o三联密码子三联密码子(Triplet Condon)oDNA半保留复制半保留复制o分子杂交分子杂交DNA双双螺螺旋旋结结构构与与转转录录因因子子DNA序列的类型序列的类型o基因基因(Gene)vs.非基因非基因(Non-gene)序列序列o编码编码(Coding)vs.非编码非编码(Non-coding)序列序列o单一单一(Unique)vs.重复重复(Repetitive)序列序列基因基因 vs.非基因序列非基因序列o基因序列基因序列 基因组中决
2、定蛋白质的基因组中决定蛋白质的DNA序列序列 ATG至终止密码至终止密码 可读框可读框(ORF,open reading frame)o非基因序列非基因序列 基因组中除基因以外的全部基因组中除基因以外的全部DNA序列序列 基因间基因间(Intergenic)DNA序列序列编码编码 vs.非编码序列非编码序列o编码序列编码序列 编码编码RNA和蛋白质的和蛋白质的DNA序列序列 基因中的外显子基因中的外显子(exon)序列序列o非编码序列非编码序列 基因中的内含子基因中的内含子(intron)序列序列+基因间序列基因间序列单一单一 vs.重复序列重复序列o单一序列单一序列 在基因组中只出现过一次的
3、在基因组中只出现过一次的DNA序列序列 50，多数为基因序列，多数为基因序列o重复序列重复序列在基因组中重复出现的在基因组中重复出现的DNA序列序列 轻度：轻度：210个拷贝；个拷贝；中度：中度：10数百个拷贝，常为非编码序列；数百个拷贝，常为非编码序列；高度：数百数百万个拷贝，高度：数百数百万个拷贝，tRNA、rRNA等。等。重复序列重复序列o串联串联重复序列重复序列(tandem repetitive sequence)不同数目的核苷酸重复拷贝串联在一起的高度重复序列。不同数目的核苷酸重复拷贝串联在一起的高度重复序列。2200bp，主要为卫星，主要为卫星DNA。o分散分散重复序列重复序列(
4、interspersed repetitive sequence)分布于基因组内散在的重复序列，一般为中等重复序列。分布于基因组内散在的重复序列，一般为中等重复序列。o卫星卫星DNA：在氯化铯密度梯度离心时，因为：在氯化铯密度梯度离心时，因为DNA中中GC和和AT含量的差含量的差异，在形成主带之外还形成小的卫星带，这种带的异，在形成主带之外还形成小的卫星带，这种带的DNA中中GC含量少于含量少于主带，主带，构成着丝粒、端粒和构成着丝粒、端粒和Y染色体长臂的染色质区染色体长臂的染色质区。o小卫星小卫星DNA(minisatellite DNA):625个核苷酸单元重复组成。个核苷酸单元重复组成。
5、o微卫星微卫星DNA(microsatellite DNA):26个核苷酸单元重复组成。个核苷酸单元重复组成。o短串联重复序列短串联重复序列(STR,short tandem repeat)作为遗传标记，具有多态性，与疾病有关。作为遗传标记，具有多态性，与疾病有关。卫星卫星(satellite)DNAo卫星卫星(satellite)DNA分散分散重复序列重复序列o短分散核酸元件短分散核酸元件(SINE)500 bp,10万拷贝；万拷贝；如：如：Alu序列。序列。o长分散核酸元件长分散核酸元件(LINE)50007000bp,102104拷贝；拷贝；如：如：Kpn I家族；家族；构成转座元件。构
6、成转座元件。o断裂基因断裂基因(split gene)结构结构o基因基因是具有功能的是具有功能的DNA序列片段。序列片段。o外显子外显子是基因内的编码序列，是基因内的编码序列，内含子内含子是基因内的非编码序是基因内的非编码序列，列，侧翼序列侧翼序列是基因两侧非编码区。是基因两侧非编码区。oGT-AG法则：法则：每个内含子的每个内含子的5端两个核苷酸都是端两个核苷酸都是GT，3端两个核苷酸都是端两个核苷酸都是AG，这种连接方式称为，这种连接方式称为GT-AG法则，法则，是基因表达时剪接的共同机制。是基因表达时剪接的共同机制。o基因家族基因家族(gene family)：基因组中来源相同、结构相基
7、因组中来源相同、结构相似、功能相关且常成簇存在的一组基因。似、功能相关且常成簇存在的一组基因。o假基因假基因(pseudogene)：具有部分基因结构，但在进化具有部分基因结构，但在进化中由于突变而不能活性表达产生蛋白。中由于突变而不能活性表达产生蛋白。o外显子外显子/内含子内含子oGT-AG法则法则o基因家族基因家族/基因簇基因簇o珠蛋白基因家族和假基因珠蛋白基因家族和假基因o基因表达基因表达omRNA加工过程加工过程o加帽加帽(capping)o剪接剪接(splice)o加尾加尾(polyadenylation)转录调控转录调控o顺式作用元件顺式作用元件(cis-acting elemen
8、t)是基因是基因(DNA)的一部分，的一部分，直接作用。直接作用。o反式作用因子反式作用因子(trans-acting factor)即即转录因子转录因子(transcriptional factor)，是一类蛋白，是一类蛋白质，通过与靶序列结合质，通过与靶序列结合或或 基因表达。基因表达。顺式作用元件顺式作用元件o启动子启动子(promoter)常位于转录起始点上游常位于转录起始点上游100200bp内，是内，是RNA聚合酶结合部位，并相互作用启动基因的转录。聚合酶结合部位，并相互作用启动基因的转录。TATA box 2530bp，转录起始点准确定位；，转录起始点准确定位；CAAT box
9、7580bp，定量高效转录；，定量高效转录；GC box 结合结合Sp1激活转录。激活转录。o增强子增强子(enhancer)包括启动子上下游的一段包括启动子上下游的一段DNA序列，能增强基序列，能增强基因转录，其作用不受距离和序列方向的影响。因转录，其作用不受距离和序列方向的影响。o 终止子终止子(terminator)由一段回文结构和特定的由一段回文结构和特定的5-AATAAA-3序序列组成，是转录终止和加尾信号。列组成，是转录终止和加尾信号。o顺式作用元件顺式作用元件o转录因子转录因子Ap-1NF-kB基因突变：基因突变：DNA水平遗传物质的变化水平遗传物质的变化自然界自自然界自发发 或
10、或 实验室实验室诱发诱发生物进化生物进化 遗传病遗传病/常见病常见病基因突变基因突变(mutation)o点突变点突变(point mutation):单个碱基置换。单个碱基置换。转换转换/颠换颠换(1)同义突变：不改变氨基或蛋白功能；同义突变：不改变氨基或蛋白功能；(2)错义突变：改变氨基酸和蛋白功能；错义突变：改变氨基酸和蛋白功能；(3)无义突变：突变成终止密码子，产生截短蛋白。无义突变：突变成终止密码子，产生截短蛋白。o移码突变移码突变(frameshift mutation):碱基的插入或缺碱基的插入或缺失失 下游密码子组成框改变。下游密码子组成框改变。o动态突变动态突变(dynami
11、c mutation):三核苷酸重复拷贝数三核苷酸重复拷贝数。同义突变同义突变(same sense mutation)o野生型：野生型：AGT CAG CAG CAG TTT TTA CGT AAC CCG DNA Met Gln Gln Gln Phe Leu Arg Asn Pro o突变型：突变型：AGT CAG CAG CAG TTT TTG CGT AAC CCG DNA Met Gln Gln Gln Phe Leu Arg Asn Pro错义突变错义突变(missense mutation)o野生型：野生型：AGT CAG CAG CAG TTT TTA CGT AAC CCG
12、 DNA Met Gln Gln Gln Phe Leu Arg Asn Pro o突变型：突变型：AGT CAG CAG CAG TTT TCA CGT AAC CCG DNA Met Gln Gln Gln Phe Ser Arg Asn Pro无义突变无义突变(nonsense mutation)o野生型：野生型：AGT CAG CAG CAG TTT TTA CGT AAC CCG DNA Met Gln Gln Gln Phe Leu Arg Asn Proo突变型：突变型：AGT CAG CAG CAG TTT TGA CGT AAC CCG DNA Met Gln Gln Gln
13、 Phe 终止终止移码突变移码突变(frame shift mutation)o野生型：野生型：AGT CAG CAG CAG TTT TTA CGT AAC CCG DNA Met Gln Gln Gln Phe Leu Arg Asn Proo突变型：突变型：AGT CAG CAG CAG TTT TAC GTA ACC CGT DNA Met Gln Gln Gln Phe Tyr Val Thr Arg动态突变动态突变(dynamic mutation)o野生型：野生型：AGT CAG CAG CAG TTT TTA CGT AAC CCG DNA Met Gln Gln Gln Ph
14、e Leu Arg Asn Proo突变型：突变型：AGT CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG DNA Met Gln Gln Gln Gln Gln Gln Gln Glno动态突变：动态突变：邻近基因或位于基因序列中的三核苷酸重复拷贝数，在一代代邻近基因或位于基因序列中的三核苷酸重复拷贝数，在一代代传递过程中发生明显的增加。传递过程中发生明显的增加。o可遗传，多引起神经系统疾病，如脆性可遗传，多引起神经系统疾病，如脆性X综合征综合征(CGG)、Huntington舞蹈病舞蹈病(CAG)和强直性肌营养不良和强直性肌营养不良(CTG)n。脆性脆性X综合征综合征(Fra X syndrome)o基因定位基因定位：o(CGG)n重复拷贝数重复拷贝数 n=6 46 正常正常 n=60 200 前突变前突变 n=200 230 患者患者o随着世代传递随着世代传递 长度增加长度增加 发病年龄提前发病年龄提前 病情加重病情加重