(20)--2.1.7细胞质基因组和人类基因组计划.ppt

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1、（二）细胞质基因组（二）细胞质基因组线粒体基因组编码细胞器的一些蛋白质。线粒体基因组编码细胞器的一些蛋白质。除了少数低等真核生物的线粒体基因组是线状除了少数低等真核生物的线粒体基因组是线状DNA分子外，一般都是一个分子外，一般都是一个环状环状DNA分子。分子。线粒体基因组为线粒体基因组为多拷贝多拷贝。人类线粒体人类线粒体DNA37个基因，其中个基因，其中2个个rRNA基因和基因和22个个tRNA基因，基因，13个个编码蛋白质基因，编码序列占编码蛋白质基因，编码序列占93%。线粒体线粒体DNA（mtDNA）特点）特点1.半自主性半自主性mtDNA能能够够独独立立地地复复制制与与表表达达，其其功功

2、能能又又受受nDNA的影响。的影响。2.线粒体基因组中各基因排列紧密线粒体基因组中各基因排列紧密 几几乎乎每每个个核核苷苷酸酸都都是是编编码码顺顺序序的的一一部部分分,不不是是编编码码蛋蛋白白质质就就是是编编码码一一种种rRNA或或者者tRNA,仅仅有有很很小的一段作为调控小的一段作为调控DNA顺序。顺序。3.遗传密码和通用密码不同遗传密码和通用密码不同4.母性遗传母性遗传(maternal inheritance)因为精子的细胞质极少，子代的因为精子的细胞质极少，子代的mtDNA基本上基本上都是来自卵细胞。且不发生都是来自卵细胞。且不发生DNA重组。重组。5.同质性与异质性同质性与异质性在在

3、正正常常组组织织中中，所所有有的的mtDNA分分子子都都是是一一致致的，称为的，称为同质性同质性。mtDNA发发生生突突变变，造造成成在在同同一一细细胞胞或或同同一一组组织织中中两两种种或或两两种种以以上上mtDNA共共存存，一一为为野野生生型型，一为突变型，即为一为突变型，即为异质性（异质性（heteroplasmy）。精精子子也也会会对对受受精精卵卵提提供供一一些些mtDNA，造造成成异异质性。质性。6.阈值效应阈值效应突变突变mtDNA的数目需达到某种程度才足以的数目需达到某种程度才足以引起某种组织或器官功能的异常，这称为阈值引起某种组织或器官功能的异常，这称为阈值效应。效应。7.突变率

4、高突变率高mtDNA既无组蛋白保护，又缺乏有效的既无组蛋白保护，又缺乏有效的DNA损伤修复系统，突变率是核损伤修复系统，突变率是核DNA的的10倍倍左右。左右。8.mtDNA整合到核基因组整合到核基因组mtDNA可可以以稳稳定定地地整整合合到到核核基基因因组组中中。在在人人的的胎胎盘盘组组织织、白白细细胞胞等等核核基基因因组组中中均均发现整合的发现整合的mtDNA。线线粒粒体体基基因因组组与与氧氧化化磷磷酸酸化化作作用用密密切切相相关关，因此关系到细胞内的能量供应。，因此关系到细胞内的能量供应。近近年年来来发发现现人人的的一一些些神神经经肌肌肉肉变变性性疾疾病病如如Leber氏氏遗遗传传性性视

5、视神神经经病病、帕帕金金森森病病、早早老老痴痴呆呆症症、线线粒粒体体脑脑肌肌病病、母母系系遗遗传传的的糖糖尿尿病病和耳聋等，都同线粒体基因有关。和耳聋等，都同线粒体基因有关。衰老可能同衰老可能同mtDNA损伤的积累有关。损伤的积累有关。线粒体基因组与疾病线线粒粒体体病病患患者者临临床床表表现现各各异异，受受累累器器官官不不同同，各各年年龄龄均均可可发发病病。这这对对于于线线粒粒体体病病的的诊断是个难题。诊断是个难题。由由于于线线粒粒体体基基因因母母系系遗遗传传特特点点以以及及阈阈值值效效应应，异异质质性性等等，给给产产前前诊诊断断带带来来了了极极大大的的困难。困难。（一）人类基因组计划（一）人

6、类基因组计划 1986年年，诺诺贝贝尔尔奖奖获获得得者者R.Dulbecco（杜杜尔尔贝贝科科）提提出出人人类类基基因因组组计计划划测测出出人人类类全全套套基基因因组组的的DNA碱基序列（碱基序列（3109 bp）。）。美国政府决定于美国政府决定于 1990年正式启动年正式启动HGP，预计用，预计用 15年时间，投入年时间，投入30亿美元，完成亿美元，完成HGP。由国立卫生。由国立卫生研究院和能源部共同组成研究院和能源部共同组成“人类基因组研究所人类基因组研究所”。这这一一计计划划旨旨在在为为30多多亿亿个个碱碱基基对对构构成成的的人人类类基基因因组组精精确确测测序序，发发现现所所有有人人类类

7、基基因因并并搞搞清清其其在在染染色色体体上上的的位位置置，破破译译人人类类全全部部遗遗传传信信息息。与与曼曼哈哈顿顿计计划划和和阿阿波波罗罗计计划并称为三大科学计划。划并称为三大科学计划。HGP扩扩展展为为多多国国协协作作计计划划，参参与与者者包包括括：英英、日、法、德和中国。日、法、德和中国。1999年年9月月1日日，在在国国际际基基因因组组计计划划第第5次次战战略略会会议议上上，争争取取到到第第3号号染染色色体体短短臂臂上上3000万万bp（1%）的测序任务。的测序任务。中中国国南南方方鼻鼻咽咽癌癌发发病病率率高高，而而与与此此相相关关的的基基因因正正在在3号染色体上。号染色体上。2000

8、年，克林顿宣布年，克林顿宣布人类基因组草图绘制人类基因组草图绘制完成，获得基因组完成，获得基因组90%以上的序列。以上的序列。2006年年Nature发发表了人类表了人类1号染色体的号染色体的基因测序。基因测序。人类基因组计划于人类基因组计划于1990年正式启动年正式启动人类基因组计划的进展状况（1）1998年，完成年，完成1.8108 bp，占计划的，占计划的 6。（2）完成一系列模式生物全基因组测定。）完成一系列模式生物全基因组测定。这些模式生物全基因组测定的完成有重大这些模式生物全基因组测定的完成有重大理论与现实意义。理论与现实意义。（3）DNA 测序技术飞速提高测序技术飞速提高 199

9、8年，年，J.C.Venter 等宣布，组建商业公等宣布，组建商业公司，投入司，投入 3 亿美元，亿美元，3 年内完成。年内完成。人类基因组草图基本信息人类基因组草图基本信息由由31.65亿亿bp组成组成含含22.5万基因万基因与蛋白质合成有关与蛋白质合成有关 的基因占的基因占2%人类基因组人类基因组人类蛋白质人类蛋白质61%与果蝇同源与果蝇同源43%与线虫同源与线虫同源46%与酵母同源与酵母同源在基因与基因之间，会有一段可能含有调在基因与基因之间，会有一段可能含有调控序列和非编码控序列和非编码DNA的基因间区段。的基因间区段。DNA重复序列占基因组重复序列占基因组35.3%以上。以上。除了蛋

10、白质编码基因之外，人类的基因组除了蛋白质编码基因之外，人类的基因组还包含了数千个还包含了数千个RNA基因（由基因（由RNA组成），组成），其中包括其中包括tRNA、rRNA与与mRNA的基因。的基因。HGP具体内容具体内容1.遗传图谱（遗传图谱（genetic map）通通过过遗遗传传重重组组所所得得到到的的遗遗传传标标记记在在具具体体染染色色体体上上线线性性排排列列图图，又又称称为为遗遗传传连连锁锁图图，一一般般用用厘厘摩摩（cM）来来表表示示，遗遗传传图图谱谱确确定定了了DNA标志在染色体上的标志在染色体上的相对位置与遗传距离相对位置与遗传距离。2.物理图谱（物理图谱（physical m

11、ap）描描绘绘DNA上上可可以以识识别别的的标标记记的的位位置置和和相相互互之之间间的的距距离离(以以碱碱基基对对的的数数目目为为衡衡量量单单位位)。这这些些可可以以识识别别的的标标记记包包括括限限制制性性内内切切酶酶的的酶酶切切位位点，点，基因，序列标签位点基因，序列标签位点等。等。3.序列图谱（序列图谱（sequence map）人类基因组人类基因组30亿碱基对的全序列图。亿碱基对的全序列图。以遗传图谱和物理图谱为基础建立。以遗传图谱和物理图谱为基础建立。DNA序列分析包括了制备序列分析包括了制备DNA片段、碱片段、碱基分析和基分析和DNA信息翻译等过程。信息翻译等过程。4.基因图谱（基因

12、图谱（gene map）基因图谱是在识别基因组所包含的蛋白基因图谱是在识别基因组所包含的蛋白质编码序列的基础上绘制的结合有关基因序质编码序列的基础上绘制的结合有关基因序列、位置及表达模式等信息的图谱。列、位置及表达模式等信息的图谱。（二）人类基因组研究如何改变未来（二）人类基因组研究如何改变未来人类基因组研究应用前景广阔人类基因组研究应用前景广阔提高疾病的诊疗水平、延长人类寿命提高疾病的诊疗水平、延长人类寿命个体化医疗衰老基因，长寿基因BRCA1/2“抑癌基因”乳腺癌促进医药产业的发展促进医药产业的发展基因工程药物诊断和研究试剂产业个体化的药物治疗人类基因组研究可能带来的负面影响人类基因组研究可能带来的负面影响中国基因歧视第一案中国基因歧视第一案小周、小谢、小唐3人参加佛山市公务员考试均顺利通过了笔试和面试，但体检时被检出平平均均红红细细胞胞体体积积偏偏小小，复查后，医院认为3人均为地中海贫血患者。因此，人社局以“体验不合格”为由拒绝考察录用。于是上述3名考生就将人社局告上法院，一审宣判三考生败诉。小结小结1.细胞质基因组组成细胞质基因组组成2.线粒体线粒体DNA（mtDNA）特点）特点3.人类基因组计划人类基因组计划4.人类基因组如何改变未来人类基因组如何改变未来