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1、第二章 DNA与遗传信息传递,DNA双螺旋结构,碱基 - 核苷 - 核苷酸,碱基 / DNA双螺旋结构,三联密码子(Triplet Condon),DNA半保留复制,分子杂交,DNA双螺旋结构与转录因子,DNA序列的类型,基因 (Gene ) vs. 非基因 (Non-gene )序列 编码 (Coding) vs.非编码 (Non-coding)序列 单一 (Unique) vs.重复 (Repetitive) 序列,基因 vs. 非基因序列,基因序列 基因组中决定蛋白质的DNA序列 ATG至终止密码 可读框 (ORF, open reading frame) 非基因序列 基因组中除基因以外
2、的全部DNA序列 基因间(Intergenic) DNA序列,编码 vs. 非编码序列,编码序列 编码RNA和蛋白质的DNA序列 基因中的外显子(exon)序列 非编码序列 基因中的内含子(intron)序列+基因间序列,单一 vs. 重复序列,单一序列 在基因组中只出现过一次的DNA序列 50，多数为基因序列 重复序列 在基因组中重复出现的DNA序列 轻度：210个拷贝； 中度：10数百个拷贝，常为非编码序列； 高度：数百数百万个拷贝，tRNA、rRNA等。,重复序列,串联重复序列(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。 2
3、200bp，主要为卫星DNA。 分散重复序列(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。,卫星DNA：在氯化铯密度梯度离心时，因为DNA中GC和AT含量的差异，在形成主带之外还形成小的卫星带，这种带的DNA中GC含量少于主带，构成着丝粒、端粒和Y染色体长臂的染色质区。 小卫星DNA (minisatellite DNA): 625个核苷酸单元重复组成。 微卫星DNA (microsatellite DNA): 26个核苷酸单元重复组成。 短串联重复序列(STR, short tandem repeat) 作为遗传标记，
4、具有多态性，与疾病有关。,卫星(satellite)DNA,卫星(satellite)DNA,分散重复序列,短分散核酸元件 (SINE) 500 bp, 10万拷贝； 如：Alu序列。 长分散核酸元件 (LINE) 50007000bp, 102104拷贝； 如： Kpn I家族； 构成转座元件。,断裂基因(split gene)结构,基因是具有功能的DNA序列片段。 外显子是基因内的编码序列，内含子是基因内的非编码序列，侧翼序列是基因两侧非编码区。 GT-AG法则：每个内含子的5端两个核苷酸都是GT，3端两个核苷酸都是AG，这种连接方式称为GT-AG法则，是基因表达时剪接的共同机制。 基因家
5、族 (gene family)：基因组中来源相同、结构相似、功能相关且常成簇存在的一组基因。 假基因(pseudogene)：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。,外显子/内含子,GT-AG法则,基因家族/基因簇,珠蛋白基因家族和假基因,基因表达,mRNA加工过程,加帽 (capping),剪接 (splice),加尾 (polyadenylation),转录调控,顺式作用元件(cis-acting element) 是基因(DNA)的一部分， 直接作用。 反式作用因子(trans-acting factor) 即转录因子(transcriptional factor)
6、，是一类蛋白质，通过与靶序列结合或 基因表达。,顺式作用元件,启动子 (promoter) 常位于转录起始点上游100200bp内，是RNA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； CAAT box 7580bp，定量高效转录； GC box 结合Sp1激活转录。 增强子 (enhancer) 包括启动子上下游的一段DNA序列，能增强基因转录，其作用不受距离和序列方向的影响。 终止子 (terminator) 由一段回文结构和特定的5-AATAAA-3序列组成，是转录终止和加尾信号。,顺式作用元件,转录因子,Ap-1,NF-kB,基因突变
7、：DNA水平遗传物质的变化,自然界自发 或 实验室诱发,生物进化 遗传病/常见病,基因突变 (mutation),点突变 (point mutation): 单个碱基置换。 转换/颠换 (1) 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； (3) 无义突变：突变成终止密码子，产生截短蛋白。 移码突变 (frameshift mutation): 碱基的插入或缺失 下游密码子组成框改变。 动态突变 (dynamic mutation): 三核苷酸重复拷贝数。,同义突变 (same sense mutation),野生型： AGT CAG CAG CAG TTT TT
8、A CGT AAC CCG DNA Met Gln Gln Gln Phe Leu Arg Asn Pro 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 (missense mutation),野生型： AGT CAG CAG CAG TTT TTA CGT AAC CCG DNA Met Gln Gln Gln Phe Leu Arg Asn Pro 突变型： AGT CAG CAG CAG TTT TCA CGT AAC CCG DNA Met Gln Gln Gl
9、n Phe Ser Arg Asn Pro,无义突变 (nonsense mutation),野生型： AGT CAG CAG CAG TTT TTA CGT AAC CCG DNA Met Gln Gln Gln Phe Leu Arg Asn Pro 突变型： AGT CAG CAG CAG TTT TGA CGT AAC CCG DNA Met Gln Gln Gln Phe 终止,移码突变 (frame shift mutation),野生型： AGT CAG CAG CAG TTT TTA CGT AAC CCG DNA Met Gln Gln Gln Phe Leu Arg Asn
10、 Pro 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 (dynamic mutation),野生型： AGT CAG CAG CAG TTT TTA CGT AAC CCG DNA Met Gln Gln Gln Phe Leu Arg Asn Pro 突变型： AGT CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG DNA Met Gln Gln Gln Gln Gln Gln Gln Gln 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，在一代代传递过程中发生明显的增加。 可遗传，多引起神经系统疾病，如脆性X综合征(CGG)、 Huntington舞蹈病(CAG)和强直性肌营养不良(CTG)n。,脆性X综合征 (Fra X syndrome),基因定位：Xq27.3 (CGG)n重复拷贝数 n = 6 46 正常 n = 60 200 前突变 n = 200 230 患者 随着世代传递 长度增加 发病年龄提前 病情加重,