真核生物基因组资料.pptx

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1、第三章第三章 真核生物基因组真核生物基因组 引言引言:真核生物基因组比较庞大，并且不同生物种间差异很大。真核生物基因组比较庞大，并且不同生物种间差异很大。例例如如,人人类类单单倍倍体体基基因因组组由由3.16x103.16x109 9bPbP组组成成，如如果果以以10001000个个碱碱基基编编码码一一种种蛋蛋白白质质来来计计算算，理理论论上上可可有有300300万万个个基基因因。但但实实际际上上只只有有很很少少部部分分(约约占占2 23 3)的的DNADNA序列用于编码蛋白质。基因总数大概序列用于编码蛋白质。基因总数大概3.53.5万个。万个。DNA的复性动力学研究：非编码区往往都是重复序列

2、。的复性动力学研究：非编码区往往都是重复序列。第1页/共48页第一节第一节 真核生物基因组特点真核生物基因组特点 1分为细胞核基因组与细胞质基因组：分为细胞核基因组与细胞质基因组：细细胞胞核核基基因因组组是是双双份份的的(二二倍倍体体，diploid)diploid)，即即有有两份同源的基因组。两份同源的基因组。细胞质基因组可有许多拷贝。细胞质基因组可有许多拷贝。2真真核核细细胞胞基基因因转转录录产产物物为为单单顺顺反反子子：一一个个结结构构基基因因经经过转录和翻译生成一个过转录和翻译生成一个mRNAmRNA分子和一条多肽链。分子和一条多肽链。3 3细细胞胞核核基基因因组组存存在在重重复复序序

3、列列：重重复复次次数数可可达达百百万万次次以以上上，大大多多为为非非编编码码序序列列，因因此此基基因因组组中中不不编编码码的的区区域域多多于编码区域于编码区域。4大部分基因有内含子，所以基因是不连续的大部分基因有内含子，所以基因是不连续的。5真核生物基因组远远大于原核生物基因组，具有许多真核生物基因组远远大于原核生物基因组，具有许多复制起点，但每个复制子的长度较小。复制起点，但每个复制子的长度较小。第2页/共48页一、细胞核基因组与细胞质基因组一、细胞核基因组与细胞质基因组(一)细胞核基因组 细胞核基因组的DNADNA与蛋白质结合形成染色体(chromosome)(chromosome)。除配

4、子细胞外，体细胞有两个同源染色体，因此基因组有两份同源的基因组。染色体储存于细胞核内，是基因组遗传信息的载体。第3页/共48页第4页/共48页(二二)线粒体基因组线粒体基因组 1 1为双链环状超螺旋分子，类似于质粒。为双链环状超螺旋分子，类似于质粒。2 2mtDNAmtDNA的的复复制制属属于于半半保保留留复复制制，可可以以是是型型复复制制，或或滚滚环环复复制制，或或D D环环复复制制，由由线线粒粒体体DNADNA聚聚合合酶催化完成。酶催化完成。3 3线线粒粒体体基基因因组组主主要要编编码码与与生生物物氧氧化化有有关关的的一一些蛋白质和酶。些蛋白质和酶。4 4线粒体基因组可能还包括一些抗药性基

5、因。线粒体基因组可能还包括一些抗药性基因。5 5线线粒粒体体基基因因组组有有自自己己的的rRNArRNA、tRNAtRNA以以及及核核糖糖体体等等系系统统，因因此此线线粒粒体体本本身身的的一一些些蛋蛋白白质质基基因因也也可可以在线粒体内独立地进行表达。以在线粒体内独立地进行表达。6 6哺哺乳乳动动物物mtDNAmtDNA的的遗遗传传密密码码与与通通用用的的遗遗传传密密码有区别。码有区别。第5页/共48页二、单顺反子结构二、单顺反子结构 真核细胞结构基因为单顺反子真核细胞结构基因为单顺反子(monocistron)(monocistron)，一个结构基因经过转，一个结构基因经过转录生成一个单顺反

6、子录生成一个单顺反子mRNAmRNA分子，翻译成一条多肽链。真核生物基本上没有操纵子分子，翻译成一条多肽链。真核生物基本上没有操纵子结构。结构。第6页/共48页三、断裂基因三、断裂基因 真核细胞基因组的大部分序列属于真核细胞基因组的大部分序列属于非编码区非编码区。编码区通常为。编码区通常为结构基因结构基因，结构基，结构基因不仅在两侧有非编码区，而且在基因内部也有许多不编码蛋白质的因不仅在两侧有非编码区，而且在基因内部也有许多不编码蛋白质的间隔序列间隔序列(intervening sequences)(intervening sequences)，因此，真核细胞的基因大多由不连续的几个编码序，因

7、此，真核细胞的基因大多由不连续的几个编码序列所组成，称之为列所组成，称之为断裂基因断裂基因(split gene)(split gene)。第7页/共48页内含子内含子(intron)(intron)：是是结结构构基基因因中中的的非非编编码码序序列列，往往往往与与编编码码序序列列呈呈间间隔隔排排列列。当当基基因因转转录录后后，在在mRNAmRNA的成熟过程中被剪切的成熟过程中被剪切(splicing)(splicing)。外显子外显子(exon)(exon)：是是结结构构基基因因中中的的编编码码序序列列，往往往往被被内内含含子子所所间间隔隔，当当基基因因转转录录后后，mRNAmRNA在在成成熟

8、熟过过程程中中切切去去内内含含子子，外外显显子子才才被被拼拼接接成成完完整整的的序序列列，成成为为成成熟熟的的mRNAmRNA作作为为指指导导蛋白质合成的模板。蛋白质合成的模板。内含子与外显子的概念也是相对的内含子与外显子的概念也是相对的.间隔区间隔区DNADNA：真核生物基因之间存在编码空白区或转录的空白区，称之为真核生物基因之间存在编码空白区或转录的空白区，称之为间隔区间隔区DNA(spacer DNA)DNA(spacer DNA)，这些序列往往在单拷贝的结构基因侧翼，并使结构基因彼此分，这些序列往往在单拷贝的结构基因侧翼，并使结构基因彼此分开，间隔区开，间隔区DNADNA也可以存在于也

9、可以存在于rDNArDNA区。区。第8页/共48页第9页/共48页四、重复序列四、重复序列 根据复性动力学将真核生物基因组根据复性动力学将真核生物基因组DNADNA的重复序列分为三类：的重复序列分为三类：(一一)高度重复序列高度重复序列:重复频率达百万重复频率达百万(10(106 6)以上。以上。碱基组成的复杂度很低，因此其复性速率很快。碱基组成的复杂度很低，因此其复性速率很快。(二二)中度重复序列中度重复序列:重复数十至数万次重复数十至数万次(10(105 5)。(三三)低度重复序列低度重复序列:只出现一次或数次只出现一次或数次,复性速度很慢。复性速度很慢。第10页/共48页(一一)高度重复

10、序列高度重复序列 1.1.反向反向(倒位倒位)重复序列重复序列 复性速度极快，又称零时复性部分。由两个相同顺序的互补拷贝在同一DNADNA链上反向排列而成。复性时，链内碱基配对而呈现发夹式或“+”字形结构。重复序列之间没有间隔的又称之为回文(Palindrome)(Palindrome)结构。2.2.卫星卫星DNADNA(satellite DNA)(satellite DNA)重复单位一般由2 2 10bp10bp组成,且成串排列。因碱基组成不同于其他部分，用等密度梯度离心法可与主体DNADNA分开,故称为卫星DNADNA或随体DNADNA。3.3.卫星卫星DNADNA(-satellite

11、(-satellite DNA)DNA)由较复杂的重复单位所组成，灵长类所独有。第11页/共48页卫星DNADNA或随体DNADNA（Satellite DNA）因碱基组成不同于其他部分，用等密度梯度离心法可将卫星DNADNA与主体DNADNA分开。CsCl等密度梯度离心等密度梯度离心第12页/共48页高度重复顺序的主要功能：高度重复顺序的主要功能：参与复制水平的调节参与复制水平的调节参与基因表达的调控参与基因表达的调控参参与与转转位位作作用用:几乎所有转位因子的末端都包含反向重复序列，可以形成回文结构，既能连接非同源的基因，又可以被参与转位的特异酶所识别；与与进进化化有有关关:具有种属特异性

12、，但相近种属又有相似性；与与个个体体特特征征有有关关:同一种属中不同个体的高度重复序列的重复次数不一样，这可以作为每个个体的特征，即DNA指纹；与与染染色色体体减减数数分分裂裂时时染染色色体体配配对对有有关关:卫星DNA成簇分布在染色体着丝粒附近，同源染色体之间的联会可能依赖于具有染色体专一性的特定卫星DNA序列。第13页/共48页(二二)中度重复序列中度重复序列 重复数十至数万次(105)的重复序列短分散重复片段短分散重复片段 Alu Alu 家族:是哺乳动物基因组中含量最丰富的一种中度重复序列家族.hinfhinf 家族:（略）长分散重复片段长分散重复片段 KpnKpn I I家族 组蛋白

13、基因 超基因:一个基因簇中含有几百个功能相关的基因，这样的基因簇称为超基因。如人类主要组织相容性抗原复合体HLAHLA和免疫球蛋白重链与轻链基因。第14页/共48页中度重复顺序的主要功能中度重复顺序的主要功能 中度重复序列大多不编码蛋白质。有些中度重复序列则是编码蛋白质或rRNArRNA的结构基因：如HLAHLA基因、rRNArRNA基因、tRNAtRNA基因、组蛋白基因、免疫球蛋白基因等。中度重复序列一般具有种属特异性。第15页/共48页(三三)低度重复序列低度重复序列 在单倍体基因组中只出现一次或数次，因而复性速度很慢。低度重复序列在人类基因组中占6060-65-65。低度重复序列中储存了

14、巨大的遗传信息，编码各种不同功能的蛋白质。低度重复序列的两侧往往为散在分布的重复序列。第16页/共48页五、多基因家族与假基因五、多基因家族与假基因(一一)多基因家族多基因家族 多多基基因因家家族族(multigene family)是是指指由由某某一一祖祖先先基基因因经经过过重重复复和和变变异异所所产产生生的的一一组组基基因因。如组蛋白基因家族、珠蛋白基因家族。(二二)假基因假基因 在多基因家族中，某些成员并不产在多基因家族中，某些成员并不产生有功能的基因产物，这些基因称为假生有功能的基因产物，这些基因称为假基因基因(pseudo gene)。第17页/共48页六、多态性六、多态性 1不不同

15、同种种类类的的真真核核生生物物体体内内，基基因因组组DNA结结构构存存在在着着相当大的差异；相当大的差异；2同同种种生生物物的的不不同同个个体体之之间间，基基因因组组DNA序序列列也也存存在在差异。差异。限限 制制 性性 核核 酸酸 内内 切切 酶酶 片片 段段 长长 度度 多多 态态 性性(restriction fragment length polymorphism，RFLP)：基因组中某个基因在同种生物的不同个体中，同时和经常存在两种或两种以上的变异型，以至于用某种限制性核酸内切酶消化基因组的某段序列时，会呈现不同的消化片段，形成生物群体的多态性，这种多态性称为限制性核酸内切酶片段长度

16、多态性。RFLP分为两种类型：分为两种类型：点多态性、较大的顺序变化点多态性、较大的顺序变化 第18页/共48页 限制性核酸内切酶片段长度多态性第19页/共48页七、基因重叠七、基因重叠(gene overlapping)所谓基因重叠，就是指基因组DNADNA中某些序列被两个或两个以上的基因所共用。复习：第二章重叠基因(overlapping gene)(overlapping gene)指同一段DNADNA序列能编码2-32-3种蛋白质多肽链。即编码顺序位于同一段DNADNA序列中，并相互重叠。第20页/共48页第二节第二节 基因组结构与疾病基因组结构与疾病 一、人类染色体的结构与疾病一、人

17、类染色体的结构与疾病(一一)人体染色体数目、结构和形态人体染色体数目、结构和形态 1 1染色体数目染色体数目 正正常常人人的的体体细细胞胞：具有4646条染色体，称为二倍体(2n)(2n)。其中4444条(22(22对)为常染色体，另两条为性染色体(女性为XXXX，男性为XY)XY)。配配子子细细胞胞(精精子子和和卵卵)：具有2323条染色体，称为单位体(n)(n)。卵细胞为22+X22+X，精子为22+X22+X或22+Y22+Y。2 2染色体形态染色体形态 根据染色体的长度和着丝粒的位置将人类染色体顺次由1 1编到2222号，并分为A A、B B、C C、D D、E E、F F、G G等7

18、 7个组。第21页/共48页正常人体染色体核型（男性）正常人体染色体核型（男性）第22页/共48页Q Q显带：显带：用荧光染料喹吖因氮芥体外处理染色体用荧光染料喹吖因氮芥体外处理染色体标本。标本。G G显带：显带：用热、碱、胰酶、尿素、去垢剂或某些用热、碱、胰酶、尿素、去垢剂或某些盐溶液预先处理染色体标本，再经盐溶液预先处理染色体标本，再经GiemsaGiemsa染色，染色，则染色体可显示出不同的带纹。则染色体可显示出不同的带纹。R R带：带：与与G G带明暗相反带明暗相反；C C带：带：专门显示着丝粒异染色质专门显示着丝粒异染色质；T T带：带：专一显示染色体端粒；专一显示染色体端粒；N N

19、带：带：显示核仁组织区显示核仁组织区。常用的显带方法常用的显带方法第23页/共48页第24页/共48页G显带正常人体染色体核型（女性）显带正常人体染色体核型（女性）第25页/共48页(二二)染色体的数目异常与疾病染色体的数目异常与疾病 1 1多倍体和多倍性多倍体和多倍性 体体细细胞胞染染色色体体倍倍数数超超过过二二倍倍(2n)(2n)的的细细胞胞称称为为多多倍倍体体细细胞胞，体体细细胞胞获获得得多多倍倍体体(polyploidy)(polyploidy)的的性性状称为多倍性。状称为多倍性。2 2异倍性或非整倍性异倍性或非整倍性 细细胞胞的的染染色色体体数数非非2323的的整整倍倍时时，称称为为

20、异异倍倍体体细细胞胞，少少于于4646，称称为为亚亚二二倍倍体体；多多于于4646，称称为为超超二倍体；二倍体；6767可称为亚三倍体等。可称为亚三倍体等。3 3三体性和单体性三体性和单体性 体体细细胞胞的的某某号号染染色色体体增增多多一一条条，称称为为三三体体性性(trisomy)(trisomy)；体体细细胞胞的的某某号号染染色色体体减减少少一一条条，称称为为单单体体性性(monosomy)(monosomy)。第26页/共48页典型常见病例：三体性：三体性：Down综合征(47，+21)、Klinefelter综合征(47，XXY)、Patau综合征(47，+13)、Edward综合征(

21、47，+18)等，临床上多表现为智力损害和发育畸形。单体性：单体性：Turner综合征(45，XO)。常染色体的单体性由于严重破坏基因平衡，因而是致死的。第27页/共48页(三三)染色体的结构异常与疾病染色体的结构异常与疾病 1染色体结构异常的类型染色体结构异常的类型常见的染色体结构异常有：常见的染色体结构异常有：缺失缺失(deletion)：主要见于染色体部分丢失；主要见于染色体部分丢失；环状染色体环状染色体(ring chromosome)：当当一一条条染染色色体体的的两两臂臂各各有有一一次次断断裂裂，有有着着丝丝粒粒节节段段的的两两个个断断裂裂端端如如彼彼此此重重新连接，可形成环状染色体

22、；新连接，可形成环状染色体；等臂染色体等臂染色体(isochromosome)：染染色色体体断断裂裂如如果果发发生生在在着着丝丝粒粒区区，使使着着丝丝粒粒横横断断，则则两两个个臂臂的的姐姐妹妹染染色色单单体可分别互相连接，导致长臂与长臂重连，短臂与短臂重连，形成等臂染色体体可分别互相连接，导致长臂与长臂重连，短臂与短臂重连，形成等臂染色体;第28页/共48页倒位倒位(inversion)：如如果果两两次次断断裂裂形形成成的的片片段段倒倒转转180度度重重新新接接合合，那那么么，虽然没有染色体物质的丢失，但基因顺序颠倒。虽然没有染色体物质的丢失，但基因顺序颠倒。臂内倒位：臂内倒位：倒位发生在同一

23、臂内。倒位发生在同一臂内。臂间倒位：臂间倒位：两次断裂分别发生在长臂和短臂。两次断裂分别发生在长臂和短臂。易位易位(translocation)：染色体片段位置的改变称为易位。染色体片段位置的改变称为易位。移位移位(shift)或染色体内易位或染色体内易位：易位发生在一条染色体内。易位发生在一条染色体内。染色体间易位：染色体间易位：易位发生在两条同源或非同源染色体之间。易位发生在两条同源或非同源染色体之间。染色体间易位包括：染色体间易位包括：转位转位(transposition)相互易位相互易位(reciprocal translocation)相互易位是比较常见的染色体结构畸变。相互易位是比

24、较常见的染色体结构畸变。第29页/共48页双着丝粒染色体双着丝粒染色体：两两条条染染色色体体断断裂裂后后，具具有有着着丝丝粒粒的的两两个个片片段段相相连连接接，形形成成一一个个双双着着丝丝粒粒染染色色体体。两两个个无无着着丝丝粒粒片片段段也也可可以以连连接接成成一一个无着丝粒片段个无着丝粒片段(通常在细胞分裂时丢失通常在细胞分裂时丢失)。插入插入(insertion)：一条染色体的某一节段插人到另一染色体中。一条染色体的某一节段插人到另一染色体中。插入可以是正位的，也可以反向插入。插入可以是正位的，也可以反向插入。插插入入如如发发生生在在同同源源染染色色体体间间，则则导导致致一一条条染染色色体

25、体中中发发生生重重复，而另一条同源染色体的同一节段发生缺失；复，而另一条同源染色体的同一节段发生缺失；重复重复(duplication)：染色体的某些区段多出一份时称为重复。染色体的相互染色体的某些区段多出一份时称为重复。染色体的相互易位、插入等都是导致重复的主要原因。易位、插入等都是导致重复的主要原因。第30页/共48页2染色体结构异常与疾病染色体结构异常与疾病 猫叫综合征：猫叫综合征：主要为主要为5p155p15缺失。缺失。脆性脆性X X染色体综合征：染色体综合征：是是由由于于X X染染色色体体长长臂臂2 2区区7 7带带(Xq27)(Xq27)具具有有随随体体和和细细丝丝状状次次缢缢痕痕

26、，称称为为脆脆性性部部位位(fragilesite)(fragilesite)，在在Xq27Xq27处处 有有 脆脆 性性 部部 位位 的的 X X染染 色色 体体 称称 为为 脆脆 性性 X X染染 色色 体体(fragile X)(fragile X)。DownDown综合征：综合征：主要是由于患者体内多了一条主要是由于患者体内多了一条2121号染色体号染色体(47(47，+21)+21)。TurnerTurner综合征：综合征：主要是由于患者体内少了一条主要是由于患者体内少了一条X X染色体染色体(45(45，X)X)。第31页/共48页二、基因结构与疾病二、基因结构与疾病 基因组结构基

27、因组结构：是指基因组是指基因组DNA中不同的功能片段在整个基因组中的分布。中不同的功能片段在整个基因组中的分布。基因组结构的改变不一定导致基因结构的改变，基因结构的改变也不一基因组结构的改变不一定导致基因结构的改变，基因结构的改变也不一定导致基因功能的异常。只有当缺失、倒位、易位、插入等引起基因突变，而定导致基因功能的异常。只有当缺失、倒位、易位、插入等引起基因突变，而且这种突变又改变了基因的编码序列或影响了基因的调控序列时，基因的功能且这种突变又改变了基因的编码序列或影响了基因的调控序列时，基因的功能才发生异常。才发生异常。第32页/共48页基因结构异常：基因结构异常：广广义义上上:包包括括

28、染染色色体体畸畸变变(chromosome(chromosome aberration)aberration)和和基因突变基因突变(gene mutation)(gene mutation)。狭义上狭义上:基因结构异常一般指基因突变。基因结构异常一般指基因突变。基基因因突突变变：即即基基因因的的核核苷苷酸酸序序列列或或数数目目发发生生改改变变。DNADNA分分子子中中只只出出现现单单个个碱碱基基改改变变者者称称为为点点突突变变(point(point mutation)mutation)，涉涉及及多多个个碱碱基基改改变变的的有有缺缺失失，重重复复以以及及插入等。插入等。基因病基因病:包包括括单

29、单基基因因病病(monogenic(monogenic disease)disease)和和多多基基因因病病(multigenic disorder)(multigenic disorder)基因结构异常与疾病基因结构异常与疾病第33页/共48页1单基因病单基因病(1)(1)三联体重复三联体重复:基因序列中有高度重复的三联体序列。基因序列中有高度重复的三联体序列。如：如：脆性脆性X综合征综合征:含CGG三联体重复；脊髓延髓肌萎缩脊髓延髓肌萎缩(Kennedy病):含CAG三联体重复；强直性肌萎缩强直性肌萎缩:含GCT三联体重复；Huntington舞蹈病舞蹈病:含CAG三联体重复。第34页/共

30、48页(2)血红蛋白病血红蛋白病由由于于珠珠蛋蛋白白基基因因突突变变导导致致珠珠蛋蛋白白分分子子结结构构或或合合成成量量异异常常所引起的疾病，称为血红蛋白病所引起的疾病，称为血红蛋白病(hemoglobinopathy)(hemoglobinopathy)。(3)苯丙酮尿症苯丙酮尿症(PKU)患患者者肝肝细细胞胞缺缺乏乏苯苯丙丙氨氨酸酸羟羟化化酶酶，使使体体内内的的苯苯丙丙氨氨酸酸不不能正常代谢为酪氨酸，导致血清中苯丙酮酸浓度升高。能正常代谢为酪氨酸，导致血清中苯丙酮酸浓度升高。(4)遗传性原发痛风遗传性原发痛风 病因是次黄嘌呤病因是次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶鸟嘌呤磷酸核糖转移酶(HGPRT

31、)(HGPRT)缺失所缺失所致，部分缺失时，临床表现为尿酸过多的痛风特征；当完全致，部分缺失时，临床表现为尿酸过多的痛风特征；当完全缺失时，表现为高尿酸血症、精神发育迟缓等特征的自毁容缺失时，表现为高尿酸血症、精神发育迟缓等特征的自毁容貌综合征。貌综合征。HGPRTHGPRT基因定位于基因定位于X X染色体长臂远端，因此该病表染色体长臂远端，因此该病表现为现为X X连锁。连锁。第35页/共48页2 2多基因病多基因病(1)(1)原发性高血压：原发性高血压：原发性高血压的致病基因及相关基因尚不明原发性高血压的致病基因及相关基因尚不明确。但是，现已列出的高血压候选基因有确。但是，现已列出的高血压候

32、选基因有150150多个。多个。(2)(2)糖尿病：糖尿病：糖尿病是一种具有明显遗传倾向的多基因疾糖尿病是一种具有明显遗传倾向的多基因疾病，根据发病机制，可分为病，根据发病机制，可分为I I型、型、型和妊娠型糖型和妊娠型糖尿病。尿病。(3)(3)实体瘤：实体瘤：（略）（略）第36页/共48页三、端粒与端粒酶三、端粒与端粒酶 真核细胞的染色体末端存在着一种由真核细胞的染色体末端存在着一种由DNA片段和蛋白组成的独特的结构，片段和蛋白组成的独特的结构，这种结构对维持染色体的稳定性具有重要作用，如果失去了这些片段，染色这种结构对维持染色体的稳定性具有重要作用，如果失去了这些片段，染色体就会互相粘连到

33、一块，发生结构及功能上的改变，从而影响到细胞的分裂体就会互相粘连到一块，发生结构及功能上的改变，从而影响到细胞的分裂与生长，这一结构定义为端粒与生长，这一结构定义为端粒(telomere)。第37页/共48页(一一)端粒结构端粒结构 组组成成端端粒粒的的DNADNA是是由由非非编编码码重重复复序序列列所所组组成成，重重复复序序列列中中富富含含G G。重重复复序序列因物种而异。列因物种而异。组成端粒的蛋白质在维持端粒组成端粒的蛋白质在维持端粒DNADNA长度上可能起重要的作用。长度上可能起重要的作用。(二二)端粒与端粒酶的作用端粒与端粒酶的作用 端粒的主要作用：端粒的主要作用：维持染色体的稳定性

34、，防止染色体的重组及末端被降解。维持染色体的稳定性，防止染色体的重组及末端被降解。保保证证细细胞胞在在有有丝丝分分裂裂时时染染色色体体准准确确地地分分离离，在在减减数数分分裂裂时时保保证证染染色色体体的的配配对对及运动。及运动。在细胞生长中的作用。在细胞生长中的作用。端粒酶：端粒酶：是是一一种种核核糖糖蛋蛋白白酶酶，具具有有逆逆转转录录酶酶活活性性（RNARNA依依赖赖性性），可可催催化化寡寡聚聚核核苷酸单链的末端延长。苷酸单链的末端延长。第38页/共48页(三三)端粒酶活性的测定端粒酶活性的测定 （略）（略）(四四)端粒酶研究进展端粒酶研究进展端粒的丢失同衰老有关。端粒的丢失同衰老有关。端粒

35、丢失是衰老的原因，还是结果？端粒丢失是衰老的原因，还是结果？端粒酶同癌症之间存在着相关性。端粒酶同癌症之间存在着相关性。在许多正常体细胞中检测不到端粒酶活性，而几乎所有的人类恶性肿瘤在许多正常体细胞中检测不到端粒酶活性，而几乎所有的人类恶性肿瘤细胞中的端粒酶均呈现活性。细胞中的端粒酶均呈现活性。第39页/共48页第三节第三节 人类基因组与人类基因组计划人类基因组与人类基因组计划 一、人类基因组：一、人类基因组：包括核基因组和线粒体基因组。人类基因组的组织特点：人类基因组的组织特点：功能相似或相关的基因常常散在分布于不同的染色体上(偶尔聚集在一起)；基因组中各个基因的大小和内部组织的差异很大；各

36、个基因的大小差异很大，从数百个bp、几个kb到数百个kb不等；基因组含重复序列，重复序列大多为非编码的，与编码序列相间排列，以此来分散结构基因；每个结构基因都有单独的调控序列。第40页/共48页自私自私DNADNA：人类基因组中，存在着大量的非编码序列，其人类基因组中，存在着大量的非编码序列，其中，只有很小一部分具有重要的调节功能，绝大中，只有很小一部分具有重要的调节功能，绝大部分都没有什么特殊功用。在这些部分都没有什么特殊功用。在这些DNADNA序列中虽然序列中虽然积累了大量缺失，重复或其他突变，但对生物并积累了大量缺失，重复或其他突变，但对生物并没有什么影响，它们的功能似乎只是自身复制，没

37、有什么影响，它们的功能似乎只是自身复制，因此将这类因此将这类DNADNA称为自私称为自私DNA(selfish DNA)DNA(selfish DNA)或寄生或寄生DNA(parasite DNA)DNA(parasite DNA)。自私。自私DNADNA也许有重要的功能，也许有重要的功能，只是目前我们对其功能还未了解而已。只是目前我们对其功能还未了解而已。第41页/共48页二、人类基因组计划(Human Genome Project(Human Genome Project，HGP)HGP)(一一)人类基因组计划的启动人类基因组计划的启动 1问题的提出问题的提出 2人类基因组计划的孕育与发展

38、人类基因组计划的孕育与发展 我国：我国：国家人类基因组研究南方中心国家卫生部牵头的若干中国人类遗传资源保护中心中国科学院遗传学研究所人类基因组研究中心 中国医学科学院北京人类基因组中心国家人类基因组研究北方中心 第42页/共48页(二二)人类基因组计划的内容人类基因组计划的内容 HGP的基本任务：的基本任务：可用4张图谱来概括，即遗传图谱、物理图谱、序列图谱和基因图谱。1遗传图谱遗传图谱遗传图又称连锁图。即在基因组中寻找可以表明基因之间位置关系的遗传标记，以遗传学（重组）距离为“图距”的基因组图，是基于遗传功能而建立的图谱。遗传图谱表示基因或DNADNA标志在染色体上的相对位置与遗传距离2 2

39、物理图谱物理图谱 以一段已知核苷酸序列的DNADNA片段为标志、以碱基对的大小为图距所作出的基因组图。物理图谱反应的是DNADNA序列上两点之间的实际距离，遗传图谱反应这两点之间的连锁关系。第43页/共48页3序列图谱序列图谱 人人类类基基因因组组计计划划最最终终将将测测定定出出总总长长度度约约1 1米米，由由近近3030亿亿个个核核苷苷酸酸组组成成的的人人类基因组的全部序列。遗传图和物理图的构建是绘制序列图的基础。类基因组的全部序列。遗传图和物理图的构建是绘制序列图的基础。4基因图谱基因图谱 又又称称转转录录图图,就就是是在在人人类类基基因因组组中中鉴鉴别别出出占占据据1 1-5-5长长度度

40、的的全全部部基基因因的的位位置、结构与功能。主要是通过基因的表达产物置、结构与功能。主要是通过基因的表达产物mRNAmRNA反追到染色体上的位置反追到染色体上的位置.基基因因图图谱谱的的意意义义:在在于于它它能能有有效效的的反反映映在在正正常常或或受受控控条条件件中中表表达达的的全全基基因因的的时时空空图图。通通过过这这张张图图我我们们可可以以了了解解某某一一基基因因在在不不同同时时间间不不同同组组织织不不同同水水平平的的表表达达。有有了了“正正常常”的的基基因因图图谱谱，就就奠奠定定了了构构建建特特定定生生理理条条件件下下(如如受受外外源源的的病病原原体体、药药物物、食食物物、精精神神的的刺

41、刺激激)与与“异异常常”病病理理情情况况下下cDNAcDNA差差异异图图的的基基础础，以以此此将将为为2121世世纪纪的的基基因医学绘制出指导的蓝图。因医学绘制出指导的蓝图。第44页/共48页(三三)人类基因组计划的延伸人类基因组计划的延伸后基因组计划后基因组计划后基因组计划：后基因组计划：或或称称“功功能能基基因因组组学学”。在在阅阅读读了了人人类类基基因因组组全全序序列列后后，人人们们更更想想知知道道这这些些序列起到什么作用序列起到什么作用?具有什么功能具有什么功能?生命的整体是如何形成的等等。生命的整体是如何形成的等等。后后基基因因组组计计划划的的核核心心内内容容是是功功能能基基因因组组

42、的的研研究究，即即弄弄清清楚楚人人类类每每个个基基因因的的功功能。能。功能基因组学延伸的内容：功能基因组学延伸的内容：人类基因组多样性计划、环境基因组学、肿瘤基因组解剖学计划及药物基人类基因组多样性计划、环境基因组学、肿瘤基因组解剖学计划及药物基因组学等。其核心问题一般包括：基因组多样性、遗传疾病产生的起因、基因因组学等。其核心问题一般包括：基因组多样性、遗传疾病产生的起因、基因的表达调控的协调作用以及蛋白质产物的功能等。的表达调控的协调作用以及蛋白质产物的功能等。第45页/共48页本章小结本章小结 1 1、真核生物基因组特点：、真核生物基因组特点：细胞核基因组与细胞质基因组细胞核基因组与细胞

43、质基因组 单顺反子结构单顺反子结构 断裂基因断裂基因 重复序列重复序列 多基因家族与假基因多基因家族与假基因 多态性多态性 基因重叠基因重叠2 2、基因组结构与疾病、基因组结构与疾病 人类染色体的结构与疾病人类染色体的结构与疾病 基因结构与疾病基因结构与疾病3 3、端粒与端粒酶、端粒与端粒酶4 4、人类基因组与人类基因组计划、人类基因组与人类基因组计划 基本任务：遗传图谱、物理图谱、序列图谱和基因图谱。基本任务：遗传图谱、物理图谱、序列图谱和基因图谱。后基因组计划：后基因组计划：第46页/共48页作业 真核生物基因组特点单顺反子结构断裂基因重复序列基因重叠人类基因组计划基本任务：(提示:四个图)第47页/共48页感谢您的观看！第48页/共48页