最新医学遗传学-第三章 遗传分子基础课件PPT.ppt 72页

'医学遗传学-第三章遗传分子基础 DNA是遗传信息的载体，遗传信息编码在DNA分子的核苷酸序列中，它以化学键的形式存在于染色体上。在人类，DNA通过生殖细胞从亲代向子代传递。遗传分子基础 第一节DNA的分子结构与特征遗传分子基础 碱基嘧啶（pyrimidine）尿嘧啶(uracil，U)胸腺嘧啶(thymine，T)胞嘧啶(cytosine，C)遗传分子基础 DNA的双螺旋结构DNA分子及其结构1953年，Watson和Crick提出遗传分子基础 DNA的双螺旋结构DNA分子及其结构DNA(deoxyribonucleicacid)核酸的基本单位单核苷酸nucleotide戊糖脱氧核糖磷酸碱基嘧啶：ＴＣ嘌呤：ＡＧ遗传分子基础 DNA的双螺旋结构DNA分子及其结构核苷(ribonucleoside)的形成碱基和核糖（脱氧核糖）通过糖苷键连接形成核苷（脱氧核苷）。核苷：AR,GR,UR,CR脱氧核苷：dAR,dGR,dTR,dCR11遗传分子基础 DNA的双螺旋结构DNA分子及其结构核苷酸(ribonucleotide)的形成核苷(脱氧核苷)和磷酸以磷酸二酯键连接形成核苷酸)脱氧核苷酸)。核苷酸：AMP,GMP,UMP,CMP脱氧核苷酸：dAMP,dGMP,dTMP,dCMP遗传分子基础 3’5’磷酸二酯键5´3´遗传分子基础 DNA双螺旋模型特点DNA分子及其结构两条反向平行的多聚核苷酸链沿一个假设的中心轴右旋相互盘绕而形成。磷酸和脱氧核糖单位作为不变的骨架组成位于外侧，作为可变成分的碱基位于内侧。链间碱基按A-T，G-C配对（碱基配对原则）。螺旋直径2nm，相邻碱基平面垂直距离0.34nm，螺旋结构每隔10个碱基对（basepair，bp）重复一次，间隔为3.4nm遗传分子基础 DNA双螺旋结构稳定因素DNA分子及其结构氢键碱基堆集力磷酸基上的负电荷被胞内组蛋白或正离子中和碱基处于疏水环境中遗传分子基础 细胞内遗传物质——DNA分子的存在形式作为遗传物质载体的染色体，主要化学组成包括脱氧核糖核酸(DNA)，组蛋白，非组蛋白和少量的RNA(chromatinRNA，cRNA)，在各成分含量的比较中发现，DNA和组蛋白的含量接近1:1，比值相对稳定，而非组蛋白和cRNA的含量常有较大变化，一般是随细胞的生理状态的不同而发生改变。遗传分子基础 细胞内遗传物质——DNA分子的存在形式人类每个体细胞内含有两个染色体组，每个染色体组的DNA构成一个基因组(genome)，每个基因组的DNA含有3.2×109bp。遗传分子基础单一序列(uniquesequence)重复序列(repetitivesequence)多基因家族(multigenefamily)假基因(pseudogene) 细胞内遗传物质——DNA分子的存在形式遗传分子基础单一序列(uniquesequence)在人类基因组中约占DNA的10%，是单拷贝的单一序列，在一个基因组中只出现一次或者几次。它们主要构成编码蛋白质或酶的基因，称为结构基因(structuregene)。 重复序列(repetitivesequence)细胞内遗传物质——DNA分子的存在形式遗传分子基础是指一个基因组中存在有多个拷贝的DNA序列，约占人类基因组的90%，这些重复序列对于维持染色体的结构和稳定、参与减数分裂时同源染色体的联会配对，甚至对基因功能的调节具有重要的作用。 重复序列高度重复序列(highlyrepetitivesequence)由很短的碱基序列(≤200bp)组成，重复频率很高，可以达106以上，分散在基因组中，占基因组的10%～30%。高度重复顺序主要功能为参与维持染色体的结构，如构成着丝粒、端粒等间隔结构基因并参与减数分裂时染色体的配对。遗传分子基础 重复序列中度重复序列(intermediaterepetitivesequence)在人类基因组内散在或成簇存在的、长度大于300bp的一些顺序，约占基因组总DNA的30%。短分散元件(SINE)：Alu家族(Alufamily)长分散元件(LINE)：KpnⅠ家族遗传分子基础 细胞内遗传物质——DNA分子的存在形式遗传分子基础多基因家族(multigenefamily)指由一个祖先基因(ancestralgene)经过重复和变异所产生的一组来源相同、结构相似、功能相关的基因。 遗传分子基础两种类型多基因家族基因家族的各个成员具有几乎相同的碱基顺序，串联排列集中在一条染色体上，称为基因簇(genecluster)，同时发挥作用，合成某些蛋白质。一个基因家族分为若干群，成簇地分布在几条不同的染色体上，编码序列虽有差异，但编码的是一组功能上密切相关的蛋白质。 细胞内遗传物质——DNA分子的存在形式遗传分子基础假基因(pseudogene)在多基因家族中，有些成员不具有任何功能，这些基因被称为假基因。假基因是一种核苷酸序列同相应的正常基因基本相同，但不能合成功能蛋白质的失活基因，常用符号ψ表示。 第二节遗传的基本单位——基因结构及其功能遗传分子基础 遗传分子基础基因(gene)遗传的基本单位——基因基因是合成一种有功能的多肽链或者RNA分子所必需的一段完整的DNA序列。产物类别：蛋白质基因和RNA基因产物功能：结构基因和调节基因 遗传分子基础断裂基因(splitgene)真核生物基因的分子结构特征E1E2E3I1I2ExonIntronGT-AGlaw 遗传分子基础侧翼序列(flankingsequence)真核生物基因的分子结构特征CAATboxGCboxTATAboxExonIntron启动子(promoter) CAATboxGCboxEnhancerTATAboxExonIntron遗传分子基础侧翼序列(flankingsequence)真核生物基因的分子结构特征增强子(enhancer) CAATboxGCboxAATAAAEnhancerTATAboxExonIntron遗传分子基础侧翼序列(flankingsequence)真核生物基因的分子结构特征终止子(terminator) 第三节DNA复制遗传分子基础 遗传分子基础DNA复制(replication)DNA复制DNA分子合成一个与自己相同的DNA分子的过程。其结果DNA含量增加一倍。A—TG—CC—GT—AA-TA-TA—TC—GG-CG-CA-TT—AA—TG—CT—AC—GT—AA-TA-TA—TC—GG—CG-C 遗传分子基础半保留复制DNA复制复制子(replicon)复制叉(replicationfork)TAA—TG—CT—AC—GT—AA-TA-TA—TC—GG—CG-CTATAATCGGCTATAAACGCTTGCG 遗传分子基础DNA复制复制子(replicon)复制叉(replicationfork)TAA—TG—CT—AC—GT—AA-TA-TA—TC—GG—CG-CTATAATCGGCTATAAACGCTTGCGCGGCATATAACGCTTGCG半保留复制 遗传分子基础DNA复制复制子(replicon)复制叉(replicationfork)半保留复制TAA—TG—CT—AC—GT—AA-TA-TA—TC—GG—CG-CA—TG-CAAA-TA-TA—TC—GC—GG-CG—CA-TTTA—TG-CC—GA-TA-TA—TC—GG-CG—CA-T 遗传分子基础DNA复制复制半不连续性3553 3553遗传分子基础DNA复制复制半不连续性前导链岗崎片段后随链复制叉复制子 第四节基因表达遗传分子基础 遗传分子基础基因表达基因的表达(expression)是DNA分子中所蕴藏的遗传信息通过转录和翻译形成具有生物活性的蛋白质或通过转录形成RNA发挥功能作用的过程。 遗传分子基础基因表达在原核生物中，转录和翻译两个过程是同步进行的，随着mRNA的转录，核糖体即与之结合，随着mRNA的逐渐加长而与核糖体相结合成多聚核糖体，并进行翻译产生蛋白质。在真核生物中，结构基因的转录和翻译是在不同的时间，不同的地点进行的。 遗传信息的传递遗传分子基础基因表达逆转录DNARNA蛋白质复制转录翻译复制信息流(informationflow)中心法则 遗传分子基础基因表达转录(transcription)是指按照基因的核苷酸顺序合成mRNA分子的过程，是基因表达的第一步。真核生物基因的转录是在细胞核中进行的。基因的转录 遗传分子基础基因表达转录以DNA反编码链为模板，从转录起始点开始，以碱基互补的方式合成一个RNA分子，称为核内异质RNA(hnRNA)，它包括外显子、内含子和部分侧翼顺序。hnRNA要经过戴帽、剪接、加尾等加工过程才能形成成熟的mRNA。基因的转录 遗传分子基础hnRNA加工剪接(splicing)GT-AG法则AT-AC内含子选择性剪接(alternativesplicing) 遗传分子基础hnRNA加工戴帽(capping) 遗传分子基础hnRNA加工戴帽(capping)戴帽可以有效地封闭RNA5末端戴帽使mRNA的5末端得以保护，使其不再接加核苷酸戴帽使mRNA能够被核糖体的小亚基识别，并与之结合而进行翻译 遗传分子基础hnRNA加工加尾(tailing)多聚腺苷酸化(polyadenylation)反应PolyA尾可以保持mRNA的3末端稳定，不受酶的破坏PolyA尾可以促使mRNA由细胞核转运到细胞质中 第五节遗传变异分子基础——突变遗传分子基础 遗传分子基础基因突变概念基因突变(genemutation)指DNA分子中的核苷酸顺序发生改变，导致遗传密码编码信息改变，造成基因的表达产物——蛋白质的氨基酸变化，从而引起表型的改变。基因突变普遍存在于自然界中，任何生物其基因都会以一定的频率发生突变。 遗传分子基础基因突变概念基因突变(genemutation)点突变(pointmutation)：基因(DNA链)中一个或一对碱基改变。突变基因(mutantgene)：基因突变后在原有座位上出现的新基因。 遗传分子基础基因突变概念基因突变(genemutation)体细胞突变(somaticmutation)生殖细胞突变野生型(wildtype)突变型(mutant) 遗传分子基础诱发基因突变的因素自发突变(spontaneousmutation)也称自然突变，即在自然条件下，细胞在正常生活过程中产生的，或受环境随机作用而发生的。诱发突变(inducedmutation)在诱变剂(mutagen)的作用下发生的。 遗传分子基础基因突变的分子机制点突变(pointmutation)DNA分子中一个碱基对被另一个不同的碱基对所替代，也称碱基替换，是DNA分子中发生的单个碱基的改变。转换(transition)颠换(transversion)TGCA 遗传分子基础基因突变的分子机制点突变(pointmutation)同义突变(samesensemutation)无义突变(nonsensemutation)错义突变(missensemutation)终止密码突变(terminationcodonmutation)调控序列突变内含子与外显子剪辑点突变 遗传分子基础基因突变分子机制移码突变(frame-shiftmutation)指DNA分子的碱基组成中插入或者缺失一个或几个碱基对，造成在插入或缺失的那一点以下的DNA编码全部发生改变。 遗传分子基础基因突变分子机制是指DNA链中某些小片段的碱基序列发生缺失、重复或重排。片段突变缺失重复重排 遗传分子基础基因突变分子机制指组成DNA分子中的核苷酸重复序列拷贝数发生不同程度的扩增，揭示了导致人类遗传病的一种新遗传成分和突变机制。动态突变(dynamicmutation) 遗传分子基础基因突变分子机制基因突变与表型效应分子病(moleculardisease)先天性代谢缺陷(inbornerrorsofmetabolism)或遗传性代谢病(geneticmetabolicdisease) 第六节DNA分子损伤修复遗传分子基础 遗传分子基础DNA分子损伤的修复回复修复光修复(Photo-repair)单链断裂的重接碱基的直接插入烷基的转移 遗传分子基础基因突变的分子机制切除修复(excisionrepair)对多种DNA损伤包括碱基脱落形成的无碱基位点、嘧啶二聚体、碱基烷基化、单链断裂等都能起修复作用，是修复DNA损伤最为普遍的方式，也是人体细胞主要的DNA修复机制。 遗传分子基础DNA分子损伤的修复由核酸酶识别DNA的损伤位点，在损伤部位的5端切开磷酸二酯键由5→3核酸外切酶将损伤的DNA片段切除在DNA聚合酶的催化下，以完整互补链为模板，按5→3方向合成DNA片段，填补切除空隙由DNA连接酶将新合成的DNA片段与原来的DNA断链连接起来切除修复(excisionrepair) 遗传分子基础基因突变的分子机制重组修复(recombinationrepair)受损伤的DNA链复制时，产生的子代DNA在损伤的对应部位出现缺口完整的母链DNA与有缺口的子链DNA进行重组交换，将母链DNA上相应的片段填补子链缺口处，而母链DNA出现缺口以另一条子链DNA为模板，经DNA聚合酶催化合成一新DNA片段填补母链DNA的缺口，最后由DNA连接酶连接，完成修补 遗传分子基础基因突变的分子机制SOS修复是指DNA受到严重损伤、细胞处于危急状态时所诱导的一种DNA修复方式，修复结果只是能维持基因组的完整性，提高细胞的生存率，但留下的错误较多，故又称为错误倾向修复(error-pronerepair)，使细胞有较高的突变率。 （一）课内阅读。（9分）《山中访友》节选这山中的一切，哪个不是我的朋友？我热切地跟他们打招呼：你好，清凉的山泉！你捧出一面明镜，是要我重新梳妆吗？你好，汩汩的溪流！你吟诵着一首首小诗，是邀我与你唱和吗？你好，飞流的瀑布！你天生的金嗓子，雄浑的男高音多么有气势。你好，陡峭的悬崖！深深的峡谷衬托着你挺拔的身躯，你高高的额头上仿佛刻满了智慧。你好，悠悠的白云！你洁白的身影，让天空充满宁静，变得更加湛蓝。喂，淘气的云雀，叽叽喳喳地在谈些什么呢？我猜你们津津乐道的，是飞行中看到的好风景。1.文中哪一句强调了“我”在山中的朋友很多？（2分）_____________________________________________________________2.本段中运用了哪些修辞手法？都是为了表达什么感情？（4分）_______________________________________________________________3.选文中将山里的“朋友”均用作第二人称，说说你的看法。（3分）_________________________________________________________________ 《空山鸟语》节选鸟儿们用一百种声调在欢唱，仙乐飘飘，回荡在峰峦间，流淌在涧谷间。你不是从这美妙的清音中，已经听到自然的消息和人世的沧桑了么？那么，除了敞开自己的心灵，还要做些什么呢？到山上来，我最喜欢的事就是听鸟叫。鸟儿的鸣声是世间最美的语言，你不懂得鸟的语言么?我想你应该懂的。在山上，谁都喜欢鸟的鸣叫，谁都懂得鸟的语言；谁都懂，清风懂，白云懂，流泉更懂，连挂在树枝上晒太阳的小花蛇也懂。鸟的语言永远叙述着动人的爱情。在朝来金色的阳光里，我喜欢用大半天时间，去谛听两只鸟在我头顶上鸣叫。他们总是用五个不同的音符串成一支歌。一只先唱，另一只接着，缠缠绵绵，重重复复，透明的情意，像滑滴在青石上的一线灵泉从歌声里迸落。我在小时候就很熟悉这种鸟，绿背黄纹有一只小巧的红喙。我喜欢它们灵活的体态，更喜欢它们的样子，依偎着、厮磨着，总是分不开啊!那时我不知道它的名字，现在仍然不知道，它究竟是哪种鸟呢?想着想着，自己却不禁失笑了。山雀是顽皮的精灵，老是成群结队地撒野，老是呼朋唤友，兴奋地吵闹。山雀们短促而嘹亮的鸣声，让人来不及凝神，只感到一阵轻快的音乐雨，散乱地、急骤地、漫天撒来，直把你全身淋透。在众鸟默默之中，“咕——咕——”，从哪里传来的几声鹧鸪呢?忽断、忽续、忽近、忽远，那缥缈的鸣声，竟有些不可捉摸了。真的是鹧鸪吗?在台湾很少听到鹧鸪呢!鹧鸪该是鸟中的诗人，不，或者便是诗人的化身吧!就那缥缈的几声，便会把人拉回到一个古老的世界。到山上来，且闭起眼睛，不要再浏览风景，好好地听一听鸟叫吧!鸟儿们用一百种声调在欢唱，仙乐飘飘，回荡在峰峦间，流淌在涧谷间。你不是从这美妙的清音中，已经听到自然的消息和人世的沧桑了么?那么，除了敞开自己的心灵，还要做些什么呢?还要做些什么呢?我想做一只鸟，在山中。 1.本文写了哪几种鸟的叫声，分别有什么特点？（3分）_____________________________________________________2.作者为什么喜欢听鸟叫？（2分）____________________________________________________3.文中运用了多种修辞手法，请你选取一处，摘抄下来，并说说它的好处。（3分）____________________________________________________4.作者由喜欢“听鸟叫”到“做一只鸟”，表现了作者怎样的感情？（3分）___________________________________________________ 一、读《草虫的村落》片段，答题。（8分）草虫的村落（片段一）我看得出草虫的村落里哪是街道，哪是小巷。大街小巷里，花色斑斓的小圆虫，披着俏丽的彩衣。在这些粗壮的黑甲虫中间，它们好像南国的少女，逗得多少虫子伫足痴望。蜥蜴面前围拢了一群黑甲虫，对这庞然大物投以好奇的目光。它们友好地交流着，好像攀谈得很投机似的。看啊！蜥蜴好像忘记了旅途的劳倦，它背着几个小黑甲虫，到处参观远房亲戚的住宅。我的目光为一群音乐演奏者所吸引，它们差不多有十几个吧，散聚在两棵大树下面??这是两簇野灌丛，紫红的小果实，已经让阳光烘烤得熟透了。甲虫音乐家们全神贯注地振着翅膀，优美的音韵，像灵泉一般流了出来。此时，我觉得它们的音乐优于人间的一切音乐，这是只有虫子们才能演奏出来的！我的目光顺着僻静的小路探索我看到村民们的劳动生活了它们一队队不知道从什么地方来一定是很远很远的地方吧现在它们归来了每一个都用前肢推着大过身体两三倍的食物行色匆匆地赶着路是什么力量使它们这么勤勉地奔忙呢我完全迷惑了，在小虫子的脑海中，究竟蕴藏着多少智慧？我看见测气候者忙于观察气象；工程师忙于建筑设计……各种不同的工作，都有专门的虫子担任。 1.给片段中的第三自然段加上标点符号。（2分）2.用“～～～”在第一自然段中划出一个比喻句，这句话把_________比作_______，突出了___________________。（2分）3.“我”为什么觉得它们的音乐优于人间的一切音乐？（1分）_______________________________________________________4.你认为是什么力量使它们这么勤勉地奔忙呢？（1分）________________________________________________________5.从片段中哪些地方可以看出小虫子的脑海中蕴藏着不少智慧？（2分）_________________________________________________________ 草虫的村落（片段二）它们的村子散布在森林边缘的小丘上。这里，很多的黑甲虫村民，（）地往来。那只英勇的黑甲虫，走进了村子。我看见在许多同类虫子中间，一只娇小的从洞里跑出来迎接远归者。它们（）地对视良久，然后一齐欢跃地走回洞穴里去。我看得出草虫的村落里哪是街道，哪是小巷。大街小巷里，有花色斑斓的小圆虫，披着俏丽的彩衣。在这些粗壮的黑甲虫之间，它们好像南国的少女，逗得多少虫子（）。有的蜥蜴面前围拢了一群黑甲虫，对这（）投以好奇的眼光。它们友好地交流着，好像攀谈得很投机似的。看啊！蜥蜴好像忘记了旅途的劳倦了，它背着几个小黑甲虫，到处参观这房远亲的住宅。我的目光为一群音乐演奏者所吸引了，它们有十几个吧，散聚在两棵大树下面——这是两簇野灌丛，紫红的小果实，已经让阳光烘灼得熟透了。甲虫的音乐家们全神贯注地振着翅子，优美的音韵，像灵泉一般地流了出来。此时，我觉得它们的音乐优于人间一切的音乐，这是只有虫子们的智慧才能演奏出来的！我的目光顺着僻静的小路探索，我看到“村民们”的劳动生活了。它们一队队不知道从什么地方来，一定是很远很远的地方吧？现在它们归来了，每一个都用前肢推着大过身体两三倍的食物，行色匆匆地赶着路。是什么力量使它们如此勤勉地奔忙呢？（选自第3课《草虫的村落》） 1、写出下列词语的反义词和近义词静谧（）（）娇小（）（）勤勉（）（）僻静（）（）2、从画“”句子中，你感受到了作者对__________________。3、在片段中的（）填上合适的四字词语。4、“我的目光为一群音乐演奏者所吸引了，它们有十几个吧，散聚在两棵大树下面——这是两簇野灌丛，紫红的小果实，已经让阳光烘灼得熟透了。”这句中的“——”的作用是（）：A、解释说明；B、声音延长；C、表示转折5、片段中充满了作者奇异的想象和独特的感受，找出最能表现作者奇异想象和独特感受的语句抄写下来。_____________________________________________________________。6、“它们友好地交流着，好像攀谈得很投机似的。”你能想象一下它们可能在交流些什么呢？把它们交流的内容写下来________________________________________________________。 二、阅读短文，回答问题。（12分）_________________①飘飘洒洒，纷纷扬扬，翩跹起舞，像鸟一样疾，像烟一样轻，像银一样白。亲吻着久别的大地，拥抱着可爱的故土。啊，北国的第一场雪！②一别七个月，这二百多天的时间你到哪里去了呢？噢，你化作了晨霜，化作雨滴，化作青雾……牺牲了自己，滋润着大地。如今，你又穿上了洁白的羽裳，娉娉婷婷，袅袅娜娜，来到了人间，来到了祖国的北方。③北方的亲人啊，哪个不对你思之情深？“                   ”在冰封大地的寂寞中，在寒风刺骨的凛冽中，在数九隆冬的清冷中，只有你点缀了美丽的北国风光。④我欣赏这一望无垠的广袤，洁白千里的冷峻，争光闪烁的热烈。当太阳升起的时候，雪野中托起一片金辉，大地一片光明，晶莹如玉，洁白无暇！⑤然而我更喜爱山区的雪，在那里奇峰叠嶂，镶银点翠，那山、那岭、那树、那林都着上了银装素裹，分外妖娆。于巍峨中见清秀，于险峻中见超逸，站在银峰之巅，眺望浩瀚的雪海，你会马上被自然创造的奇迹迷住，为之陶醉。⑥当积雪覆盖着冬麦的苗娃儿们的时候，谁不看见那积雪蓦地变成一片金黄？在第一次暖流漫过来的时候，你悄悄地隐去了，但随后涌起的确是无边的碧波。难怪人们盼你！⑦啊，雪！ 1．第①段写雪，使用的修辞方法有_______、______、_______。（2分）2．第②段写雪用的是第几人称？这样写有什么作用？（2分）答：__________________________________________________________________________________________________________________________  3．第③段的横线上引用最恰当的诗句是（　　）(1分)A、千里冰封，万里雪飘。B、北风卷地白草折，胡天八月即飞雪。C、忽如一夜春风来，千树成树梨花开。D、窗含西岭千秋雪，门泊东吴万里船。4．第④段写______雪景，突出它的___________，第⑤段_______雪景，突出它的__________________________________________。（2分）5．第⑥段开头的横线上可以填上的成语或者俗语：。“那积雪蓦地变成一片金黄”这句话怎样理解？（3分）答：______________________________________________6．给短文拟一个合适的题目，加在文章前面的横线上。（2分）'