基因的概念和结构.ppt

基因的概念和结构 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望一些概念孟德尔“遗传因子”：生物性状遗传的符号基因：位于染色体上的遗传功能单位二倍体、单倍体；纯合(纯种)、杂合(杂种)完全显性、不完全显性、共显性显隐性的相对性非等位基因的相互作用：互补、抑制、上位(异位)一、复等位基因(multiplealleles)基因座：基因位于染色体上的位置基因座：基因位于染色体上的位置复等位基因：一个群体中，存在着复等位基因：一个群体中，存在着2 2个以上的等位个以上的等位基因基因一个一个2 2倍体的正常细胞最多只能有复等位基因中的倍体的正常细胞最多只能有复等位基因中的2 2个个22个等位基因，可以组成个等位基因，可以组成3 3种基因型种基因型33个等位基因，可以组成个等位基因，可以组成6 6种基因型种基因型44个等位基因，可以组成个等位基因，可以组成1010种基因型种基因型nn个等位基因，可以组成个等位基因，可以组成n+n(n-1)/2n+n(n-1)/2种基因型种基因型其中纯合体为其中纯合体为n n个个,杂合体为杂合体为n(n-1)/2n(n-1)/2个个血液成分抗凝离心处理：上层成分：血浆，抗体，蛋白质中层成分：白细胞，血小板下层成分：红细胞不抗凝处理：上层成分：血清，抗体，无纤维蛋白原下层成分：红细胞，白细胞，血小板1.1ABO血型系统的抗原与抗体AA抗原抗原AA抗体抗体BB抗原抗原BB抗体抗体A A血型血型B B血型血型ABAB血型血型O O血型血型红细胞：抗原，红细胞：抗原，血清：抗体血清：抗体ABO血型系统遗传方式基因：IA、IB、iA血型：IAIA、IAiB血型：IBIB、IBiAB血型：IAIBO血型：ii1.2Rh血型的遗传机制恒河猴红细胞恒河猴红细胞(Rhesusmonkeys(Rhesusmonkeys抗原抗原)免疫家兔免疫家兔兔抗猴血清兔抗猴血清检测人红细胞检测人红细胞8585产生凝集反应产生凝集反应1515无凝集反应无凝集反应定名恒河猴红细胞抗原为定名恒河猴红细胞抗原为RhRh抗原抗原19521952年年MurrayMurray发现动物的发现动物的RhRh抗血清与人类的抗血清与人类的RhRh抗原不反抗原不反应，提出动物与人的抗原是两种不同抗原应，提出动物与人的抗原是两种不同抗原19631963年定名年定名人类为人类为RhRh抗原抗原动物为动物为LWLW抗原抗原Rh血型的新生儿溶血症RhRh阳性血型的红细胞带有阳性血型的红细胞带有RhRh抗原，无抗体抗原，无抗体RhRh阴性血型的红细胞没有阴性血型的红细胞没有RhRh抗原，有抗体抗原，有抗体 RhRh阴阴性性血血型型的的母母亲亲怀怀有有RhRh阳阳性性血血型型的的胎胎儿儿，在在母母亲亲胎胎盘盘异异常常情情况况下下，临临产产时时会会出出现现母母亲亲的的抗抗体体进进入入新新生生儿儿血血液液中中，与与婴婴儿儿的的抗抗原原产产生生免免疫疫反反应应，造成婴儿溶血造成婴儿溶血Rh血型的遗传机制Rh抗原受控于3个紧密连锁的基因座：Cc、Dd、Ee，以单倍型方式传递C、c、D、E、e5种抗原当D基因存在时，为Rh阳性d基因没有相应的抗原，是Rh阴性血型单倍型：一条染色体上的基因组成CDE；CDe；CdE；cDE；Cde;cDe;cdE;cde;Rh血型的遗传机制例题：具有CcDEe抗原的个体，可能由哪些基因型组成？CDE/cDe;CDe/cDE;CdE/cDe;CDE/cde;CDe/cdE;(?)Rh血型的遗传机制复合抗原：ce复合抗原；CE复合抗原；cE复合抗原.当ce基因在一个单倍型上时，会出现ce复合抗原。其抗体可与CDE/cDe的细胞反应如果母亲具有C,D,E抗原，父亲具有c,E,e抗原，子女可能的表型是什么?如果子女中有一个具有CcDEe抗原，怎样推测他的单倍型和基因型？CDE/CdE(CDE/CDE)XcdE/cdeRh血型的遗传机制表型为表型为RhRh阴性的母亲与阴性的母亲与RhRh阴性的父亲生有一女和一阴性的父亲生有一女和一子。女儿为子。女儿为RhRh阴性，抗原与父亲相同为阴性，抗原与父亲相同为c,e,c,e,儿子是儿子是RhRh阳性，抗原是阳性，抗原是C,D,e,C,D,e,分析其遗传机制。分析其遗传机制。母亲母亲CDe/cdeCDe/cde父亲父亲cde/cdecde/cde 女儿女儿cde/cdecde/cde儿子儿子CDe/cdeCDe/cdeX1X1前体前体DD有有RhRh抗原抗原X0X0无前体无前体DD无无RhRh抗原抗原 母亲：母亲：X0X0CDe/cde,X0X0CDe/cde,无无D D抗原，是抗原，是RhRh阴性阴性父亲：父亲：X1X1cde/cde,X1X1cde/cde,无无D D抗原，是抗原，是RhRh阴性阴性女儿：女儿：X1X0cde/cde,X1X0cde/cde,无无D D抗原，是抗原，是RhRh阴性阴性儿子：儿子：X1X0CDe/cde,X1X0CDe/cde,有有D D抗原，是抗原，是RhRh阳性阳性1.3人类白细胞抗原（humanleukocyteantigen，HLA）异体移植的免疫作用(组织不相容性)抗宿主反应：受体抗原供体抗体GVHR排斥反应：受体抗体供体抗原主要组织相容性组织相容性抗原系统(majorhistocompatibilityantigensystem)主要组织相容性复合体基因(majorhistocompatibilitycomplexgene,MHC)HLA的遗传机制主要组织相容性抗原按免疫性分为3类第一类：移植抗原(transplantationantigen),位于T淋巴细胞上，编码HLA-A、B、第二类：免疫反应的信息传递抗原编码HLA-DR、DQ、DZ/DO、DP第三类：补体蛋白，同抗原-抗体复合物作用编码HLA-C2，C4，TNF单倍型(haplotype)：同一条染色体上的基因组成白细胞抗原基因连锁图HLA6p21-23.HLA6p21-23.DPDQDRC4C2BCADPDQDRC4C2BCA70411232125155411232125155第第II II类类第三类第三类第一类第一类 超基因超基因(Supergene)(Supergene)：一组功能相近，紧密连锁的：一组功能相近，紧密连锁的基因基因白细胞抗原的基因HLA-AHLA-BHLA-CHLA-DRHLA-DQHLA-DPHLA-AHLA-BHLA-CHLA-DRHLA-DQHLA-DPA1B5Cw1DR1DQ1DPw1A1B5Cw1DR1DQ1DPw1A2B7Cw2DR2DQ2DPw2A2B7Cw2DR2DQ2DPw2A3B8Cw3DR3DQ3DPw3A3B8Cw3DR3DQ3DPw3A9B12Cw4DR4.DPw4A9B12Cw4DR4.DPw4A11B13Cw5DR5.A11B13Cw5DR5.Aw19B14Cw6DRw6Aw19B14Cw6DRw6Aw33Bw22Cw7DR7Aw33Bw22Cw7DR7Aw36Bw59Cw8DRw8Aw36Bw59Cw8DRw8.白细胞抗原的分型 淋巴细胞毒试验：淋巴细胞毒试验：HLA-AHLA-A、B B、C C抗抗原原来来源源于于T T淋淋巴巴细细胞胞，HLA-DRHLA-DR、DQDQ来来源源于于B B淋淋巴巴细细胞胞，抗抗血血清清来来源源于于孕孕妇妇，(由由于于胎胎母母HLAHLA不不合，母亲产生抗体合，母亲产生抗体)或免疫抗血清分型或免疫抗血清分型纯纯合合子子分分型型细细胞胞分分型型(HDC)(HDC)：由由于于HLA-DHLA-D抗抗原原不不同同，引引起起混混合合淋淋巴巴细细胞胞增增殖殖(MLR)(MLR)，用用已已知知D D抗抗原原的的纯纯合合子子分分型型淋巴细胞，检测待测细胞是否反应，可作分型淋巴细胞，检测待测细胞是否反应，可作分型预预处处理理淋淋巴巴细细胞胞分分型型(PLT)(PLT)：根根据据同同抗抗原原细细胞胞不不反反应应原原理理，预预处处理理两两种种细细胞胞后后，得得到到识识别别HLA-DPHLA-DP抗抗原原的的能能力力，可作分型可作分型白细胞抗原的基因分布HLA-A白人黑人黄种人A10.150.03/A20.260.150.30A30.120.070.01A110.060.010.25A250.02/白人抗原Aw43/0.01/南非黑人抗原Aw36/0.02/黑人人抗原白细胞抗原的基因分布HLA-BHLA-B白人白人黑人黑人黄种人黄种人BBw4w40.410.410.350.410.410.35BB7 70.090.090.020.090.090.02BB13130.030.010.030.030.010.03BB38380.03/0.020.03/0.02BBw45w450.040.04/0.040.04/BBw46w46/0.05/0.05黄种人抗原黄种人抗原白细胞抗原的基因分布强关联：连锁基因实际出现的频率大于理论频率的现象A26B38A2Bw46犹太人单倍型黄种人单倍型Bw45在黄种人中极少，在美洲的印第安人，爱斯基摩人等人群中，该抗原也极少，推测与种族的起源有关。白细胞抗原与人类疾病B27抗原与强直性脊椎炎强关联患者中90以上都是B27抗原如果一个人有50的可能是强直性脊椎炎，检查他的白细胞抗原，有B27抗原，他的患病的机会就大大增高反之，则减少有病的可能性白细胞抗原的单倍型分析父抗原：A2，A11，B13，Bw46母抗原：A3，A9，B5，B7子1抗原：A2A3B7Bw46子2抗原：A11A9B5B13子3抗原：A2A9B5Bw46子4抗原：A3A11B7B13子5抗原：A3A11B7Bw461.4MN血型的遗传分析人群中存在着MN血型系统，受M和N两个基因控制，并显性MNMMMMNNMNNNMN血型的遗传分析MNSsMNSs是紧密连锁的血型基因是紧密连锁的血型基因单倍型是：单倍型是：MS;NS;MsMS;NS;Ms；NsNs基因型有基因型有1010种：种：MS;NS;MsMS;NS;Ms；NsNsMS/MS;Ms/MsMS/MS;Ms/MsNS/NS;Ns/NsNS/NS;Ns/NsMS/NS;MS/MsMS/NS;MS/MsMS/Ns;Ms/NsMS/Ns;Ms/NsNS/MsNS/Ms；NS/NsNS/NsMN血型的遗传分析用M和N血清检查一个家庭，确定父亲基因型是NN,母亲是MM，儿子是MM结论：儿子不是该夫妻的亲生孩子但是其它血型和方法证明孩子的确是亲生的发现了Mg抗原亚型Mg g抗体不能与M抗原反应检测结果，父亲表型是具有Mg和N抗原，基因型是MgN儿子基因型是MgM1.5Xg血型的遗传分析Xg抗原是目前发现的第一个与性别有关的抗原基因:Xga有Xg抗原Xg无Xg抗原Xga对Xg显性Xg血型的遗传分析Xg抗原XgaXgXga二、顺反子(cistron)一个基因一条多肽早期的基因概念：基因是一个功能单位，重组单位，突变单位发展的基因概念：基因是一个功能单位，基因内部可突变和重组一个基因就是一个顺反子基因的顺式和反式排列Fig 15.10 The Fig 15.10 The arrangement arrangement of genetic of genetic markers in markers in ciscis and and transtrans heterozygotesheterozygotes.2003JohnWileyandSonsPublishersFig 15.11 Fig 15.11 The The cis-cis-transtrans position position effect effect observed observed by by Edward Edward Lewis with Lewis with the the aprapr and and w w mutations mutations of of DrosophilaDrosophila.2003JohnWileyandSonsPublishersFig 15.12 Fig 15.12 The The cis cis testtest.2003JohnWileyandSonsPublishersTest your knowledge#1.Test your knowledge#1.2003JohnWileyandSonsPublishers如何判断突变是在一个顺反子内还是2个不同的非等位基因a a1 1a a11xaxa2 2a a22a a1 1a a11xaxa2 2a a22突变型突变型突变型突变型突变型突变型突变型突变型a a1 1a a22突变型突变型a a1 1a a22突变型突变型突变型野生型野生型突变型突变型 同一顺反子的不同位点同一顺反子的不同位点同一顺反子的相同位点同一顺反子的相同位点 如果如果F1F1代是野生型，说明代是野生型，说明a a1 1，a a2 2 是两个非等位基因是两个非等位基因Fig 15.16 Fig 15.16 IntraIntragenic complementation sometimes occurs when genic complementation sometimes occurs when the active form of an enzyme or structural protein is a the active form of an enzyme or structural protein is a multimer that contains at least two copies of any one gene multimer that contains at least two copies of any one gene product.product.2003JohnWileyandSonsPublishers三、操纵子operon遗传信息传递和表达调控的统一体乳糖操纵子概念：操纵基因和由它操纵的几个结构基因连锁在一起，几个结构基因由一个启动子转录成为一个mRNA分子，然后翻译成几种蛋白质色氨酸操纵子阿拉伯糖操纵子乙酰基转移酶乙酰基转移酶半乳糖苷半乳糖苷透性酶透性酶-半乳糖苷酶半乳糖苷酶操作位点操作位点一些概念超基因supergene：作用于一种性状或作用于一系列相关性状的几个紧密连锁的基因基因家族genefamily：一个祖先基因经过重复(duplication)和变异而产生的一组基因基因超家族superfamily：一个共同的祖先基因通过各种各样的变异，产生了结构大致相同但功能却不尽相似的一大批基因，分属于不同的基因家族一些概念基因簇genecluster：功能相同或相关的许多基因聚集成簇孤独基因orphangene：在成簇的基因家族中通过染色体重排而分散到其他位置上的成员假基因pseudogene：具有与功能基因相似的序列，但由于有许多突变以致失去了原有的功能而没有功能的基因，常用表示四、外显子和内含子断裂基因interruptedgene内含子(intron)：真核生物基因的两个编码序列之间的非编码序列外显子(exon)：编码蛋白质的编码序列少数细菌基因：1997午8月公布的幽门螺杆菌基因组外显子是出现在mRNA分子中的基因序列内含子是未出现在mRNA分子中的基因序列RNA剪接splicing初级转录物(primarytranscript)mRNA的前体(PremRNA)不均一核RNA(hnRNA,heterogeneousnuclearRNA)内含子的碱基：GTAGhnRNA的序列：GUAG核tRNA前体(pre-tRNA)的内含子是通过直接切割和连接加以去除tRNA内含子通过转酯作用(transesterification)实现剪接内含子一致序列consensussequence：GUAG剪接体spliceosome：蛋白质+核内小RNA(smallnuclearRNAs)套马索酵母：UACUAAC高等真核生物：PyNPyPyPuAPy可变剪接alternativcsplicing由初级转录物所决定，基因转录时可以从不同的起始点开始或在不同的终止点结束，由此产生不同的初级转录物初级转录物的剪接方式不止一种，有的外显子被置换、添加或缺失，产生不同的基因产物顺式(cis)剪接：在同一个RNA分子上的序列剪接成为mRNA反式(trans)剪接：不同RNA分子的外显子之间的剪接内含子类型供体位点(donorsite)：5剪接位点受体位点(acceptersite)：3剪接位点GroupI：rRNA、tRNA和mRNA前体，自我剪接GroupII：真菌、植物细胞器、少数原核生物，自我剪接GroupIII：细胞器RNA，自我剪接孪生内含子：由两个或更多个GroupII内含子或GroupIII内含子组成由一个内含子嵌入另一个内含子序列中tRNA内含子：真核细胞核tRNA前体古细菌内含子：tRNA、rRNA，核酸酶切割、RNA酶连接酶性核酸(ribozyme)：具有催化活性的RNA五、重叠基因overlappinggene1977年SangerX174Phage5375bp实际编码的蛋白质比预期要多提出了重叠基因概念基因转录起始点不同，但是共用同一段DNA序列或几个核苷酸的不同基因果蝇：蛹上皮蛋白质基因位于另一个基因的内含子之中 多巴脱氨酶基因同相邻的朝相反方向转录的基因有88bp的共同序列人：I型神经纤维瘤(NFI)基因有300kb，第一个内含子中发现了三个编码蛋白质的基因 功能尚未弄清的跨膜蛋白质EVI2A和EVI2B、OMGP(编码寡突细胞髓磷脂糖蛋白质)内含子中的3个基因的转录方向正好同NFI 基因的转录方向相反1998年12月，公布了秀丽新小杆线虫(Caenorhabditis elegans)的全基因组序列，线虫的每个基因平均有5个内含子，有的内含子序列中包含了tRNA基因，tRNA基因的转录方向不一定与包含它的基因的转录方向相同进化，意义病毒，高等生物 六、生物中的转座成分六、生物中的转座成分基因并不基因并不全是固定在染色体的一个位置上全是固定在染色体的一个位置上插入序列插入序列 inserted sequence,IS转座子转座子 transposon，Tn转座噬菌体转座噬菌体 mutator phage，Mu易位与转座的概念易位translocation染色体发生断裂后，通过断端的重接使染色体断片连接在同一条染色体上的新位置上或：同一条染色体的断端连接转移到另一条染色体上染色体断片上的基因随着染色体的重接而移动到新位置易位与转座的概念转座transposition在转座酶的作用下，或是转座因子直接从原来位置上切离下来，然后插入染色体的新位置或是染色体上的DNA序列转录成RNA，RNA反转录产生的cDNA插入染色体的新位置6.1可动基因(mobilegene)在基因组中可以移动的基因原始发现：McClintockB，1951年玉米粒颜色的遗传正常：有色有色异常：有色色斑有色无色19321932年，美国遗传学年，美国遗传学年，美国遗传学年，美国遗传学家家家家B.McClintock B.McClintock 发现发现发现发现玉米籽粒色斑不稳定玉米籽粒色斑不稳定玉米籽粒色斑不稳定玉米籽粒色斑不稳定遗传现象遗传现象遗传现象遗传现象19511951年首次提出转座年首次提出转座年首次提出转座年首次提出转座子的概念，认为在基子的概念，认为在基子的概念，认为在基子的概念，认为在基因组的不同区域存在因组的不同区域存在因组的不同区域存在因组的不同区域存在可移动的控制因子可移动的控制因子可移动的控制因子可移动的控制因子 controlling elementcontrolling element19831983年获诺贝尔奖年获诺贝尔奖年获诺贝尔奖年获诺贝尔奖植物双受精示意图玉米的转座因子玉米的转座因子玉米色粒调控元件玉米色粒调控元件Ac-DsAc-Ds系统系统 第第9 9染色体短臂染色体短臂激活因子激活因子-解离系统解离系统activatordissociationsystemactivatordissociationsystemC C基因，基因，色素合成基因色素合成基因AcAc基因：自主移动的调节因子，基因：自主移动的调节因子，4.5kb,4.5kb,55个个exonexon，编码转座酶，编码转座酶DsDs基因：基因：非自主移动的受体因子非自主移动的受体因子0.44.0kb,0.44.0kb,与与AcAc有同源序列有同源序列 插入引起色素不能合成插入引起色素不能合成可动基因(mobilegene)玉米粒颜色的遗传（C基因决定有色）CAc有色CDsAc花斑CDs无色Ac与Ds因子的结构Ac因子:4.563kb;两端有11个bp的反向重复序列:5CAGGGATGAAA.TTTCATCCCTG33GTCCCTACTTT.AAAGTAGGGAC5Ds因子：与Ac序列具有很大相同，但是中间缺失序列。有0.5-4.0kb。6.2插入序列(insertionsequence,IS)细菌染色体和质粒仅含有转座酶基因的简单转移序列长度多在7001500bp左右由末端反向重复序列(IR)、转座酶基因组成插入基因组中时，在靶位上生成正向重复序列(DR)变性复性em L.Caro and E.Boy de la Tour短茎长度大致与IS两端的反向重复序列（IR inverted repeat sequence）相同常见的IS结构IS长度末端IR靶位DR插入选择IS1768239随机IS213274195热点IS414281811AAAN20TTTIS51195164热点IS101329229TNAGCNIS50153199热点6.3转座子(transposon,Tn)带有转座酶基因等必需基因及抗药性等与转座无关基因的转座因子结构特征：两端具有正向或反向插入序列，同时两端的IS可能相同或不同常见的转座子：转座子长度标记末端取向Tn55700KanRIS50反向Tn109300TetRIS10反向Tn92500CamRIS1正向原核生物转座成分的基本结构原核生物转座成分的基本结构转座子的转座途径复制转座replicativetransposition转座因子在转座期间先复制一份拷贝，而后拷贝转座到新的位置，在原先的位置上仍然保留原来的转座因子有转座酶(transposase)和解离酶(resolvase)的参与转座子的转座途径非复制转座non-replicativetransposition转座因子直接从原来位置上转座插入新的位置，并留在插入位置上只需转座酶的作用2种方式：“切割与黏接”“cutandpaste”交换结构crossoverstructure 两大步两大步 a)共合体形成共合体形成 切口连接复制切口连接复制 b)拆分拆分 靶位点的靶位点的DR形成形成非复制型转座模式非复制型转座模式供体上最终产生双链断裂供体上最终产生双链断裂供体位点如不能被修复供体位点如不能被修复则有致死效应则有致死效应酵母接合型的转换单倍体细胞的接合型matingtype：a型和型，由单个基因座MAT所决定MAT有一对等位基因MATa和MAT 在同宗接合(homothallic)的酵母菌株中，酵母菌十分频繁地转换其接合型在MAT基因座两侧有两个基因MATa和MAT的拷贝，这就是HML和HMRa基因MAT基因座是通过转座而转换其接合型的基因转换GeneconvertionMAT基因座的序列转换成另一个基因的序列酵母酵母MAT序列的序列的转换-依依赖于同源重于同源重组的位点特异性的的位点特异性的序列代序列代换 酵母结合型的转变酵母结合型的转变-DNA序列的代换，而不是互换序列的代换，而不是互换 -依赖于序列的同源性依赖于序列的同源性 （被代换的序列命运是被降解调（被代换的序列命运是被降解调-突变试验）突变试验）同源序列同源序列 匣子匣子匣子匣子 W X Y Z1 Z2 total W X Y Z1 Z2 total HML HML 723 704 723 704 747747 239 88 2501 239 88 2501 MAT MAT 723 704 723 704 747 747 239 88 2501 239 88 2501 MAT MATa a 723 704 723 704 642642 239 88 2369 239 88 2369 HMR HMRa a 704 704 642642 239 88 1585 239 88 1585 转换过程转换过程内切酶内切酶(HO)识别、切割识别、切割-Y/Z1交界处交界处-起始起始MAT序列的转换序列的转换 (双链断裂双链断裂)HM匣子受匣子受Sir阻遏蛋白的保护阻遏蛋白的保护Y区域被降解，直到区域被降解，直到Y和和Ya相同的部分或一直到相同的部分或一直到X区域区域四个断头侵入供体匣子的同源部分并与其中互补链配对四个断头侵入供体匣子的同源部分并与其中互补链配对以供体以供体DNA为模板复制为模板复制Y区域，区域，holliday结构形成结构形成Holliday结构的拆分，产生新的结构的拆分，产生新的MAT匣子和这次转换中的供体匣子匣子和这次转换中的供体匣子需要大范围的同源序列需要大范围的同源序列 需要重组酶系需要重组酶系(rad52基因产物、位点特异性的基因产物、位点特异性的HO内切酶内切酶)6.4果蝇中的P因子(element)果蝇的P因子有两种类型全长P因子：长2907bp，两端有33bp的反向重复序列(IR)，有4个外显子，编码转座酶；只在生殖系细胞中实现完整的RNA剪接，生成有活性的转座酶；在体细胞中，RNA剪接的不完整，无活性缺失型P因子：不能编码转座酶，依赖于全长P因子才能转座移动；P品系果蝇：带有全长和缺失型P因子M品系果蝇：不含P因子或只含缺失型P因子雌M果蝇X雄P果蝇不育雄M果蝇X雌P果蝇可育果蝇P因子不育机理开放阅读框ORF0ORF1ORF2ORF3内含子123P因子表达差异：ORF0，1，266KD，转座阻遏物ORF0，1，2，387KD，转座酶P型细胞质：含66KD，阻遏转座；87KDM型细胞质：无全长P元件的产物P P雌雌XPXP雄雄细胞质细胞质含含p p因子转座阻遏物因子转座阻遏物 含含p p因子因子PP因子不能转移因子不能转移可育可育PP雌雌XMXM雄雄细胞质细胞质含含P P因子转座阻遏物因子转座阻遏物 无无p p因子因子PP因子不能转移因子不能转移可育可育 PP雄雄XMXM雌雌含含P P因子因子 细胞质不含阻遏物细胞质不含阻遏物PP因子能转移因子能转移 不育不育6.5果蝇的FB因子两端：反向重复序列变性时，反折叠成为发夹状结构6.6反转录转座retrotransposon通过RNA为中介，反转录成DNA后进行转座的可动元件病毒超家族(viralsuperfamily)，可编码反转录酶或整合酶，自主转录呈DNA时，具有LTR序列非病毒超家族(nonviralsuperfamily)，不可编码反转录酶或整合酶，不能自主转录呈DNA时，无LTR序列6.6.1 反转录病毒基因组是单链RNA前病毒DNA(proviralDNA)：整合插入宿主细胞基因组DNA的、经反转录生成的DNA内源性前病毒(endogenousProvirus)：生殖细胞参与病毒复制过程的3个编码蛋白质：gag(group-specificantigen)基团，编码病毒的核心蛋白pol基因，编码反转录酶env基因，编码病毒的包膜糖蛋白反转录病毒RNA基因组：5端是帽核苷酸3端有一串多聚腺嘌呤核苷酸poly(A)5端和3端各有一个短的(1080核苷酸)重复序列U5和U3序列与5端和3端的短重复序列邻接U5是病毒RNA基因组5端特有的序列，长80100核苷酸U3是病毒RNA基因组3端特有的序列，长度为1701260核苷酸RNA基因组DNA基因组：两端形成LTR(长末端重复序列，Longterminalrepeat)由U3RU5组成病毒的病毒的RNARNA基因组基因组RNA:RU5gagpolenvU3RRNA:RU5gagpolenvU3RDNA:U3RU5gagpolenvU3RU5DNA:U3RU5gagpolenvU3RU5LTRLTRLTRLTR基因组基因组-DR-U3RU5gagpolenvU3RU5DR-DR-U3RU5gagpolenvU3RU5DR-6.6.2 酵母的转座子酵母的转座子 Ty Transposonyeast在TyTy插入位点两侧各生成5bp的重复序列Ty y家族中的大部分成员是属于Ty1和Ty917两大类型每个Ty因子长约6.3kb，两端有长330bp的正向重复序列，称为序列Ty转录成两种Poly(A)+mRNA转录由位于Ty左端的序列的启动子所启动一种mRNA转录到5kb时终止另一种则继续转录，至5.7kb时在右端的序列中终止短的RNA称为TyA，翻译生成Tya蛋白质长的RNA称为TyB，翻译生成Tyb蛋白质Tya是一种DNA结合蛋白质Tyb含有反转录病毒反转录酶、蛋白酶和整合酶的同源物Tya和Tyb从同一起始点开始翻译Tyb通过一种特定的移码(frameshift)事件，绕过终止密码子而继续翻译下去6.6.3Copia因子果蝇6.6.4LINEsL1重复序列长散在重复序列(longinterspersednuclearelement,LINE)，意为散在分布的长细胞核因子，是散在分布在哺乳动物基因中的一类重复序列，这种重复序列较长另一类短散在重复序列的细胞核因子称为(shortinterspersednuclearelements，SINE)LINE：可以自主转座的一类反转录转座子，来源于RNA聚合酶II的转录产物SINE：非自主转座的反转录转座子，来源于RNA聚合酶III的转录物L1：LINE中的一种重复序列，长约650bp，哺乳动物基因组中的拷贝数可多达10万份，主要集中在AT富集区L1以及由L1编码的反转录酶作用于其他非自主反转录转座子以后所生成的DNA序列，加起来至少占人类基因组全长的四分之一LINE有分别长1137bp和3900bp的可读框，这两种可读框有14bp的重叠序列属于病毒超家族与疾病相关3转导3transduction：L1十分有效地将位于L13端的侧序一起转座到新的位置当L1本身的转录终止信号较弱而3侧序中有很强的转录终止信号时，RNA聚合酶进行转录L1时就会发生“连读“(readthrough)，而将L1和3侧序一起转录6.6.5非自主反转录转座元件SINE、Alu序列和假基因SINE的重复序列长度为130bp到300bp之间简单重复序列(simplerepetitivesequence)重复序列长度为5200bpAlu序列：哺乳动物基因组中SINE家族的一员，约有50万份拷贝DNA序列中有限制性内切核酸酶Alu I的识别序列AGCT人基因组Alu序列长282bp，由两个同源但有差别的亚基构成亚基来源于有缺失突变和点突变的7SLRNA基因两个亚基间由腺嘌呤核苷酸密集的序列连接两端各有一个正向重复序列末端有一个poly(A)尾7SLRNA：7SRNA的一部分，是信号识别颗粒(signalrecognitionparticle,SRP)的组成部分7SRNA基因是由RNA聚合酶III转录的假基因来源于RNA聚合酶II的转录产物没有转录活性的不含内含子序列末端有很短一段AT碱基对两端各有一个短的正向重复序列6.7转座引起的遗传效应插入突变插入失活插入带来新的基因非精确解离形成突变(缺失，重复，倒位)插入激活七、癌基因和抑癌基因Oncogene、Suppression-oncogene癌基因病毒癌基因，指反转录病毒的基因组里带有可使受病毒感染的宿主细胞发生癌变的基因，简写成v-onc细胞癌基因，简写成c-onc，又称原癌基因(proto-oncoene)，指正常细胞基因组中，一旦发生突变或被异常激活后可使细胞发生恶性转化的基因癌基因又称为转化基因transforminggene抑癌基因或肿瘤抑制基因(tumorsurpressorgene)又称抗癌基因(anti-oncogene)，是指能够抑制细胞癌基因活性的一类基因，其功能是抑制细胞周期，阻止细胞数目增多以及促使细胞死亡癌基因：功能获得(gainoffunction)，只要有一个等位基因发生突变时就可引起癌变抑癌基因：功能丢失(lossoffunction)，只要有一个等位基因是野生型时，就可抑制癌变致癌病毒和病毒癌基因乳头瘤病毒腺病毒疱疹病毒乙型肝炎病毒反转录病毒(retrovirus)和v-onc的来源细胞癌基因和癌基因的分类反转录病毒(retrovirus)人体T淋巴细胞病毒(HTLV-I)：白血病患者的白细胞同白细胞介素2(IL-2)一起培养后，首次从这些细胞里分离出来HTLV-IIHTLV-III：能引起获得性免疫缺损症(acquiredimmunodeficiencysyndrome，AIDS)即艾滋病，又称人类免疫缺陷病毒(humanimmunodeficiencyvirus,HIV)细胞癌基因v-onc来源于c-onc，但是c-onc一般均处于不活功状态尽管在每个细胞的基因组中都有c-onc，但细胞仍是正常的，不会发生癌变，这样的c-onc又称为原癌基因这是一种潜伏的癌基因，当它一旦由于某些因素的作用而处于活化状态时，就可使细胞癌变癌基因的分类生长因子：sis生长因子受体：erbB、fms、trk细胞内信号转导物：src、abl、rab、gsp、ras细胞核转录因子：jun、fos、myc、erbA抑癌基因对肿瘤发病的遗传易患性(geneticsusceptibility)只要有它的一个野生型等位基因存在时，就是显性效应，可抑制肿瘤细胞的形成。所以，抑癌基因是显性的肿瘤抑制基因，同时又是隐性的癌基因杂合性丢失(lossofheterozygosity,LOH)：一个基因座上的一对等位基因从杂合状态变成纯合状态八、染色体外基因extrachromosomalgene质粒plasmid附加体episome“雄性”“雌性”超螺旋supercoiled线粒体基因组mitochondrion线粒体是真核细胞中的细胞器每个细胞中含有几十至数千个线粒体每个线粒体有多个线粒体基因组拷贝线粒体是非孟德尔式遗传方式，在高等生物中具有母性遗传的特征mtDNA的遗传特征母性遗传：mtDNA全部来自母亲，非孟德尔式遗传，线粒体随机分配到子细胞mtDNA无内含子，无修复系统mtDNA复制，转录，翻译所需的酶由核基因组提供mtDNA一般没有蛋白质保护mtDNA合成存在于细胞整个周期具有突变和缺失热点mtDNA致病的遗传机制线粒体基因组本身突变线粒体基因组突变可以引起视觉神经和心肌性疾病点突变：由于mtDNA裸露，易受损伤，且无修复机制；所以突变频率较高11778密码突变，arg-his视觉神经性疾病 缺失：常见缺失：常见5kb,8470bp-13447bp5kb,8470bp-13447bp缺血性心肌病缺血性心肌病7.4kb,8637bp-16073bp7.4kb,8637bp-16073bp原发性心肌病原发性心肌病mtDNAmtDNA插入核基因组插入核基因组溶酶体途径：核酸水解酶下降，溶酶体途径：核酸水解酶下降，mtDNAmtDNA不能完全不能完全消化，片段游离在细胞质中消化，片段游离在细胞质中直接游离：直接游离：mtDNAmtDNA复制中同源重组，产生复制中同源重组，产生mtDNAmtDNA断片断片线粒体崩解：由于理，化，病等因素，线粒体肿线粒体崩解：由于理，化，病等因素，线粒体肿胀破裂，释放出胀破裂，释放出mtDNAmtDNA以上以上DNADNA片段插入核基因组，造成突变片段插入核基因组，造成突变叶绿体遗传Chloroplast叶绿体是绿色植物特