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02 遗传的细胞和分子基础.ppt

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本课件从细胞与分子两个层面铺垫基础:细胞层面介绍染色质与染色体形态、人类染色体分组与Denver体制、核型分析、Lyon假说及X染色体剂量补偿;分子层面介绍重复序列、真核基因结构、转录与mRNA加工、遗传印记及动态突变。

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本章节重点要点,Denver 体制、Lyon 假说及 X 染色体的剂量补偿效应、真核基因的分子结构特征
遗传的细胞基础,属于遗传的细胞和分子基础课件的讲解内容
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第1页:遗传的细胞和分子基础封面

  • 医学遗传学遗传的细胞和分子基础

第2页:本章节重点

  • 本章节重点
  • Denver 体制
  • Lyon 假说及 X 染色体的剂量补偿效应
  • 真核基因的分子结构特征
  • 遗传印迹
  • 动态突变

第3页:遗传的细胞基础

  • 遗传的细胞基础

第4页:染色质与染色体

染色质(chromatin)1882,Flemming 染色质与染色体

第5页:常染色质与异染色质

常染色质(euchromatin)
细胞间期核内纤维折叠盘曲程度小,分散度大,染色较浅且具有转录活性的染色质。常染色质和异染色质异染色质(heterochromatin):细胞间期核内纤维折叠盘曲紧密,呈凝集状态,染色较深且没有转录活性的染色质。

第6页:

第7页:异染色质的分类

异染色质的分类结构异染色质
在各类细胞的全部发育过程中都处于凝缩状态的染色质。大多位于着丝粒区和端粒区,不具有转录活性。兼性异染色质:是指在特定细胞的某一发育阶段所具有的凝缩状态的染色质。

第8页:染色体的形态结构

人类染色体染色体(chromosome)染色单体(chromatid)着丝粒(centromere)主缢痕(primaryconstriction)短臂(p)&长臂(q)

第9页:染色体着丝粒位置分型

中央着丝粒(1, 3, 16, 19, 20)亚中央着丝粒(2, 4-12, 17, 18, X)近端着丝粒(13, 14, 15, 21, 22, Y)人类染色体

第10页:染色体随体

  • 随体(satellite)人类染色体

第11页:端粒、随体与副缢痕

人类染色体端粒(telomere)随体(satellite)副缢痕(secondaryconstriction)

第12页:Denver体制与核型

Denver 体制确定正常人核型(karyotype)的基本特点,是识别和分析人类染色体和各类染色体畸变的基础。

  • 丹佛体制人类染色体

第13页:Denver体制的分组原则

丹佛体制 Denver 体制将人类体细胞的 46 条染色体按其相对长度和着丝粒位置分为 23 对,7 个组(A~G 组)。其中 22 对为男女共有,称常染色体(autosome),以其长度递减和着丝粒位置依次编为 1~22 号;另一对与性别形成有关,随性别而异,称为性染色体(sexchromosome)。XX 代表女性,XY 代表男性。

  • 人类染色体

第14页:人类染色体分组及形态特征

人类染色体分组及形态特征(Denver体制 A~G 组)
组号染色体号着丝粒位置形态大小副缢痕随体
A1~3中央着丝粒最大1号常见无
B4、5亚中央着丝粒次大无无
C6~12、X亚中央着丝粒中等9号常见无
D13~15近端着丝粒中等无有
E16~18中央着丝粒(16)/亚中央着丝粒(17、18)小16号常见无
F19、20中央着丝粒次小无无
G21、22、Y近端着丝粒最小无有(21、22)

说明:本页源文件文字与数字存在粘连,表格已按课件通用表述还原,建议对照原课件图片核对后使用。

第15页:核型的概念

核型
一个体细胞中的全部染色体即构成其核型。
  • 核型与核型分析人类染色体

第16页:核型分析的概念

核型
一个体细胞中的全部染色体即构成其核型。核型分析:将待测细胞的全套染色体按照 Denver 体制配对、排列后,分析确定其是否与正常核型的异同,称为核型分析(karyotypeanalysis)。
  • 核型与核型分析人类染色体

第17页:核型分析

  • 核型分析

第18页:染色体参数:臂比与着丝粒指数

臂比
染色体短臂与长臂长度之比,p/q。着丝粒指数:短臂占整条染色体长度的百分比即 p/(p+q)×100%相对长度:某条染色体长度占一套染色体长度总和的百分比。
  • 染色体参数人类染色体

第19页:X染色质与Barr小体

X 染色质(X-chromatin)1949 年,Barr 在雌猫神经元细胞核发现一种浓缩小体。后来在其它雌性哺乳动物也发现这种显示性别差异的结构,称为性染色质(Barr 小体)。

  • 性染色质(sexchromatin)人类染色体

第20页:Lyon假说:X染色体失活

雌性哺乳动物体内仅有一条 X 染色体有活性,另一条在遗传上是失活的,在间期细胞核中异固缩为 X 染色质。

失活发生在胚胎早期(人胚第 16 天),此前 2 条 X 染色体都有活性。

X 染色体的失活是随机的,但是是恒定的。

  • X 染色体失活假说
  • Lyon 假说(1961)人类染色体

第21页:X染色体的剂量补偿

由于雌性细胞中的两条 X 染色体中的一条发生异固缩,失去转录活性,这保证了雌雄两性细胞中都只有一条 X 染色体保持转录活性,使两性 X 连锁基因产物的量保持在相同水平上,这种效应称为 X 染色体的剂量补偿(dosagecompensation)。

  • 剂量补偿人类染色体

第22页:Y染色质

性染色质(sexchromatin)正常男性的间期细胞用荧光染料染色后,细胞核内出现的一个强荧光小体。人类染色体

  • Y 染色质(Y-chromatin)

第23页:性染色体与性别决定

  • 性染色体在性别决定中起决定作用
  • 两条性染色体结构形态不同,X 染色体大一些
  • 性染色体学说人类性别决定的染色体机制

第24页:人类性别决定的染色体机制

  • 性染色体在性别决定中起决定作用
  • 两条性染色体结构形态不同,X 染色体大一些
  • 性染色体学说人类性别决定的染色体机制
  • 女性核型为 XX,男性核型为 XY
  • 男性决定后代性别

第25页:Y染色体TDF与SRY基因

TDF
testis-determiningfactor
  • Y 染色体
  • 性染色体在性别决定中起决定作用
  • 性染色体学说人类性别决定的染色体机制

本页以图示为主,源文件提取到的标注文字存在粘连:SRY:sex-determiningregionof Ychromosome。建议对照原图核对。

第26页:遗传的分子基础

  • 遗传的分子基础

第27页:染色体的分子组成

重复序列(repetitivesequence)

  • 高度重复序列
  • 中度重复序列
  • 多基因家族
  • 拟基因染色体的分子组成
  • 单一序列(uniquesequence)

第28页:高度重复序列与卫星DNA

  • 卫星 DNA(satellite DNA)

本页以图示为主,源文件提取到的标注文字存在粘连:高度重复序列由很短的碱基序列重复而成,长度 2~200bp,重复次数 106~108。。建议对照原图核对。

第29页:小卫星DNA与微卫星DNA

小卫星 DNA(minisatellite DNA)

  • 卫星 DNA(satellite DNA)

本页以图示为主,源文件提取到的标注文字存在粘连:反向重复序列(invertedrepeatsequence)微卫星 DNA(microsatellite DNA)or STR 高度重复序列由很短的碱基序列重复而成,长度 2~200bp,重复次数 106~108。。建议对照原图核对。

第30页:反向重复序列

GTC CTGAC CGTGTCAG GATCAGGACTG GCACAGTC CTA 反向重复序列

第31页:中度重复序列:SINE与LINE

短分散元件(shortinterspersingelement,SINE)

本页以图示为主,源文件提取到的标注文字存在粘连:长分散元件(longinterspersingelement,LINE)由长度 300~7000bp 的序列重复而成,重复次数 102~105。中度重复序列。建议对照原图核对。

第32页:多基因家族

多基因家族(multigenefamily)是指由一个祖先基因经过重复和变异形成的一组来源相同、结构相似、功能相关的基因。多基因家族

第33页:多基因家族的两种类型

由一个基因产生多次拷贝,具有几乎相同的顺序,成簇地排列在同一条染色体上,形成一个基因簇(genecluster)。它们同时发挥作用,合成某些蛋白质。一个多基因家族的不同成员成簇地分布在几条染色体上,成员间序列有所不同,编码一组关系密切的蛋白质。

  • 两种类型多基因家族

第34页:拟基因

拟基因拟基因(pseudogene)也称假基因,指在多基因家族中,某些成员不产生有功能的基因产物,这些基因称为拟基因,常用ψ表示。

第35页:

第36页:真核基因的分子结构特征

  • 真核基因的分子结构特征

第37页:外显子与内含子

  • 真核基因的分子结构特征

第38页:GT-AG法则

Exon Intron GT-AG law 真核基因的分子结构特征

第39页:TATA盒与侧翼序列

Flanking Sequence TATAbox Exon Intron T A T A AHogness box ATAT 真核基因的分子结构特征

第40页:CAAT盒

TATAbox Exon Intron CAATbox CAAT box G G C A A T C TCT 真核基因的分子结构特征

第41页:GC盒

GCbox GGCGGGCAATbox GC box TATAbox Exon Intron 真核基因的分子结构特征

第42页:增强子与核心序列

CAATbox GC box Enhancer TATAbox Exon Intron Core sequence GGTGTGG GAAATTT 真核基因的分子结构特征

第43页:调控序列与AATAAA信号

Regulator Sequence CAATbox GC box AATAAAEnhancer TATAbox Exon Intron 真核基因的分子结构特征

第44页:基因表达与中心法则

逆转录 DNARNA 蛋白质复制转录翻译复制基因表达
DNA 序列所携带的遗传信息,通过转录和翻译形成具有生物活性的蛋白质的过程。基因表达

第45页:编码链与转录

一个特定基因的 DNA 双链分子中只有一条链带有遗传信息,称为编码链(codingstrand),互补链称为反编码链(anticodingstrand)。转录(transcription):在 RNA 聚合酶的催化下,以 DNA 反编码链为模板,按碱基互补配对原则,以 d NTPs 为原料合成 RNA 的过程。

  • 转录基因表达

第46页:mRNA的加工概述

  • 核内异质 RNA(hn RNA)
  • 戴帽
  • m RNA 的加工基因表达

第47页:mRNA的戴帽

戴帽戴帽
在 hn RNA 的 5'端接上一个甲基化帽,即 7-甲基鸟嘌呤核苷酸(m7'Gppp X)。

第48页:戴帽的意义

有效地封闭 RNA5'端,使之不再接加核苷酸,也不受磷酸酶和水解酶的消化,增强了 m RNA 的稳定性。

为核糖体提供识别 m RNA 的信号,促进 m RNA 和核糖体小亚基的结合。戴帽戴帽:在 hn RNA 的 5'端接上一个甲基化帽,即 7-甲基鸟嘌呤核苷酸(m7'Gppp X)。

第49页:mRNA加工的剪接与加尾

  • 剪接
  • 加尾
  • 核内异质 RNA(hn RNA)
  • 戴帽
  • m RNA 的加工基因表达

第50页:mRNA加工过程

  • m RNA 加工

第51页:RNA编辑及意义

RNA 编辑(RNAediting)
一种与 RNA 剪接不同的 RNA 加工形式,导致生成的 m RNA 分子在编码区的核苷酸序列不同于其 DNA 模板序列的过程。

C→U、A→G 或 G→A 的 RNA 碱基转换

C→G、G→C 或 U→A 的 RNA 碱基颠换

  • U 的加入或删除
  • RNA 编辑及意义基因表达

第52页:遗传印记

不同性别的亲体传给子代的同一染色体或基因,当发生改变时可引起不同表型的现象,也称为基因组印记(genomicimprinting)。父母双方的某些同源染色体或等位基因存在着功能上的差异。

遗传印记(geneticimprinting)基因表达

第53页:母系印记与父系印记

母系印记
母源基因失活,父源基因表达
父系印记
父源基因失活,母源基因表达

不同性别的亲体传给子代的同一染色体或基因,当发生改变时可引起不同表型的现象,也称为基因组印记(genomicimprinting)。

遗传印记(geneticimprinting)基因表达

第54页:Prader-Willi与AS综合征

Prader-Willi 综合征(PWS)& Angleman 综合征(AS)Anti-ASAnti-PWSAnti-PWSAnti-ASdel(15q13)

第55页:Huntington舞蹈症家系图

本页以图示为主,源文件提取到的标注文字存在粘连:544454231413046Huntington 舞蹈症(MIM 143100)。建议对照原图核对。

第56页:基因突变的概念

基因突变(genemutation)
基因在结构上发生碱基对组成或排列顺序的改变。点突变(pointmutation):基因(或 DNA 链)中一个或一对碱基改变时。突变基因(mutantgene):基因突变后在原有基因座上出现的新基因。
  • 基因突变的概念基因突变

第57页:基因突变的结果

  • 中性突变(neutralmutation)
  • 造成个体化学组分的遗传学差异
  • 有益突变
  • 有害突变——遗传病
  • 致死突变(lethalmutation)
  • 基因突变的结果基因突变

第58页:碱基替换:转换与颠换

碱基替换
指一个碱基对被另一个不同的碱基对所替换,为 DNA 分子中单个碱基的改变,即点突变。

基因突变的分子机制基因突变转换(transition):同类碱基之间的替换,即嘌呤取代嘌呤、嘧啶取代嘧啶。颠换(tranversion):不同类碱基之间的替换,即嘌呤取代嘧啶、嘧啶取代嘌呤。

第59页:碱基替换的突变类型

终止密码突变(terminationcodonmutation)

  • 同义突变(samesensemutation)
  • 错义突变(missensemutation)
  • 无义突变(nonsensemutation)
  • 碱基替换
  • 基因突变的分子机制基因突变

第60页:移码突变

移码突变(frameshiftmutation)基因突变

  • 碱基替换
  • 基因突变的分子机制

第61页:移码突变的密码子改变

移码突变酪丝脯苏谷色谷 UACAGUCCUACAGAAUGGGAGUACAAGUCC UACAGAAUG GGAG 酪精丝酪精亮甘 UACGUC CUACAGAAU GGGAG 酪缬亮谷酰天酰甘

第62页:动态突变与早现

移码突变(frameshiftmutation)

  • 动态突变(dynamicmutation)
  • 早现基因突变
  • 碱基替换
  • 基因突变的分子机制

第63页:脆性X综合征的动态突变

Fra Xsyndrome(CGG)nn=6~46;normaln=60~200;pre-mutationn=200~230;patient

  • 动态突变

第64页:Huntington舞蹈症系谱

Huntington 舞蹈症系谱(MIM 143100)

第65页:本章节重点回顾

  • 本章节重点
  • Denver 体制
  • Lyon 假说及 X 染色体的剂量补偿效应
  • 真核基因的分子结构特征
  • 遗传印迹
  • 动态突变
  • RNA 编辑
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