《药分课件6.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《药分课件6.ppt(87页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、复 习,分子生物学 药物分子生物学 药物基因组学,问 题,按化学组成分类,脱氧核糖核酸 (DNA),核糖核酸 (RNA),主要分布,核 酸,细胞浆,细胞核、线粒 体、叶绿体等,核酸的种类和分布,烟草花叶病毒感染实验,生物的遗传物质是DNA和RNA,核酸是由核苷酸构成的聚合体,构成DNA的四种脱氧核糖核苷酸通过3,5磷酸二酯键连接起来的线型多聚体,以及脱氧核糖核苷酸的数量和排列顺序称为DNA的一级结构。简称碱基序列。,DNA一级结构的概念,DNA所具有的物理、化学和生物学功能,均源于它的一级结构。碱基的不同排列次序蕴藏了丰富的遗传信息。因此,DNA一级结构是物种间差异的根本原因。,第一章 基 因
2、 与 基 因 组,,学习要求,掌握:基因与基因组的概念 原核生物基因组和真核生物基因组的特点 基因突变概念、类型 熟悉:基因的分类, 人类基因组计划的研究内容 了解:基因的功能,基因与疾病的关系, 基因组学在现代医药学上的地位,,第一节 基因 第二节 基因组 第三节 基因组学,,第一节 基因 一、概念及分类 二、结构与功能 第二节 基因组 第三节 基因组学,,第一节 基因,一、概念与分类 1、基因(gene): 是遗传信息的基本单位,指DNA分子中能够编码一个特定功能产物(如蛋白质或RNA分子等)的一段核苷酸序列,DNA一级结构决定了基因的结构特征。,,第一节 基因,一、概念与分类 2、基因定
3、义的发展史: 人们已经完成了77 种真核生物的基因组测序工作, 但是还不能准确说出基因的数目, 原因是人们对基因概念的解释存在差异。,,一、概念与分类 2、基因定义的发展史: 20 世纪伊始到20 世纪90 年代末 古典的基因概念(工具的基因) 遗传因子 新古典的基因概念(物质的基因) 现代的基因概念(DNA的基因),第一节 基因,一、概念与分类 经典分子生物学的基因概念: 基因是编码一条多肽链或功能RNA 所必需的核苷酸序列。是基因组中连续的一段序列, 有一定的起点和终点, 具有一个唯一的功能, 基因概念也包含了结构单位和功能单位两种含义。,,第一节 基因,一、概念与分类 3、基因的分类:,
4、,编码蛋白质的基因 编码RNA的基因,结构基因 调节基因,二、基因的结构与功能 (一)原核生物基因的结构特征 功能相关的基因高度集中构成操纵子; 编码蛋白质的基因通常以单拷贝形式存在; RNA基因常是多拷贝的; 细菌中结构基因是连续的; 细菌中DNA大部分是用于编码蛋白质; 细菌的结构基因重复序列少; 单个染色体呈环状,染色体DNA不和蛋白质固定结合。,19,第一节 基因,操纵子: 功能上相关联的数个结构基因常串联在一起,由一套转录调控序列控制其转录,构成基本表达单位,这种组合单位称为操纵子。,20,第一节 基因,原核生物的基因结构,21,第一节 基因,真核生物基因基本结构: 绝大多数基因由一
5、个结构基因和与之相关的转录调控序列组成,转录的mRNA多是单顺反子,即一种mRNA只能翻译一种蛋白质。,22,第一节 基因,23,第一节 基因,基因不连续性 不连续基因:DNA分子编码序列是不连续的,被不编码的序列所隔开的基因。 DNA分子中编码mRNA某一部分序列的区域称为外显子,不编码的序列称为内含子。,24,第一节 基因,真核生物的基因结构,25,第一节 基因,Description of the contents,26,第一节 基因,基 因 家 族,27,第一节 基因,基 因 家 族,DNA序列,28,第一节 基因,重 复 基 因 结 构,,第一节 基因,二、基因的结构与功能 (三)基
6、因功能概述 1、存储生物性状的遗传信息。 2、遗传信息传递。 3、作为基因表达的模板。,30,二、基因的结构与功能 (四)基因突变与疾病,第一节 基因,基因突变与疾病,31,32,基因突变与疾病,33,月 亮 孩 子,基因突变与疾病,白化病:黑色素代谢障碍,临床症状:皮肤、毛发白色,34,基因突变与疾病,DNA复制的过程是严格遵守碱基配对规律的。 子代分子是亲代DNA链的准确抄本,这是遗传保守性的分子基础。,35,基因突变与疾病,可造成DNA损伤的原因 内环境:温度、酸碱度以及机体代谢过程中产生的超氧化物自由基; 外环境:各种化学物质(烷化剂)、物理因素(紫外线)。,36,基因突变与疾病,突变
7、概念和类型, 突变概念,37,突变概念和类型, 突变概念,38,39,突变概念和类型,40,突变概念和类型,(二)基因突变的类型 1、碱基置换突变 (base substitution mutation): 指基因中的一个或少数几个碱基被替代的突变。根据被替换碱基的长短分为点突变、碱基插入和碱基缺失。,(1)点突变: DNA序列上单个碱基的改变由于点突变基本发生在单个碱基位点,所以又有称为碱基替换。,突变概念和类型,41,42,突变概念和类型,按编码区点突变产生的结果: 同义突变 错义突变 无义突变,突变概念和类型,43,同义突变(same sense mutation) 突变的碱基未引起编码
8、的氨基酸发生改变。,突变概念和类型,44,错义突变(missense mutation) 碱基突变使密码子改变,编码氨基酸改变。,突变概念和类型,45,突变概念和类型,镰刀形贫血的氨基酸变化错义突变,46,47,突变概念和类型,48,镰刀形贫血的氨基酸变化错义突变,突变概念和类型,镰状红细胞不能通过毛细血管,加上血液的黏滞度增大,阻塞毛细血管, 局部组织器官缺血缺氧,引起脾肿大、胸腹疼痛等临床表现。,突变概念和类型,无义突变(non-sense mutation) 碱基替换使编码氨基酸的密码子变成终止密码。,49,(2) 移码突变(frame-shift mutation) DNA分子增加或减
9、少一个或几个碱基,造成缺失或插入点以下的DNA编码框架全部改变。,突变概念和类型,50,突变概念和类型,(3)片段突变 DNA链中较长碱基序列发生插入或缺失。可分为碱基插入和碱基缺失。,51,突变概念和类型,2、从突变效应背离或返回到野生型分类: 正向突变:野生型变为突变型。 回复突变:基因突变的方向是可逆的,突变体所失去的野生型性状可以通过第二次突变得到恢复(恢复野生型性状)。,52,突变概念和类型,53,第二节 基因组 一、基因组的定义 二、基因组的结构特点 三、人类基因组,54,第二节 基因组定义,是细胞中一套完整单体遗传物质的总和; 其结构主要指不同的DNA功能区域在 DNA分子中的分
10、布和排列情况; 不是简单的基因随机组合,是有功能的 高级结构。,基因组定义,55,第二节 基因组定义,56,基因的定义 DNA分子中能编码一条多肽链, 并具有一定长度的片段。 由蛋白质肽链或RNA的核酸编码 序列和转录必须的调控序列组成。,56,第二节 基因组定义,57,第三节 基因组 一、基因组的定义 二、基因组的结构特点 三、人类基因组,58,第二节 基因组结构特点,原核生物基因组,59,第二节 基因组结构特点,原核生物基因组的结构特点 基因组通常仅由一条环状双链DNA分子组成; 结构基因与调控序列以操纵子结构形式组织在一起; 基因组中重复序列很少,有重叠基因; 编码蛋白质的DNA在基因组
11、中所占比例较大,结构基因为单拷贝; 基因是连续的。,60,第二节 基因组结构特点,真核生物基因组,61,真核生物基因组的结构特点 真核基因组庞大; 真核基因组的大部分为非编码序列; 真核基因组存在大量的重复序列; 真核基因的转录产物为单顺反子; 真核基因是断裂基因; 真核基因组中功能相关的基因构成基因家族; 真核基因组中存在大量的DNA多态性; 真核生物基因组具有端粒结构;,第二节 基因组结构特点,62,原核、真核基因组的结构比较,第二节 基因组结构特点,63,重叠基因(overlapping gene),莲人在绿杨津 采 一 玉漱声歌新阙,采莲人在绿杨津,在绿杨津一阙新; 一阙新歌声漱玉,歌
12、声漱玉采莲人。,第二节 基因组结构特点,64,第二节 基因组,重叠基因 (overlapping gene),原核生物和一些病毒或噬菌体的基因组比较小,核苷酸相对有限,因此利用碱基序列的重叠,以有限的基因编码更多的遗传信息。,65,第一节 基因 第二节 基因组 第三节 基因组学,,第三节 基因组学人类基因组,67,第三节 基因组学人类基因组,68,基因组学(genomics) 以基因组为研究对象的科学,研究内容包括对基因组作图、测序、基因定位和基因功能分析等。,第三节 基因组学人类基因组,69,第三节 基因组学人类基因组,二、 人类基因组计划 (human genome project,HGP
13、) 测定人类基因组DNA约 30亿个碱基对的排列顺序,在此基础上发现所有人类基因并确定它们在染色体上的位置,从而破译人类全部遗传信息的生命科学研究计划。,70,第三节 基因组学人类基因组,背景知识 美国从70年代起启动了“肿瘤计划”,但结果令人失望。 检测基因的碱基序列,是基因研究的基础。 科学家们面临两种选择:分离和研究肿瘤基因,或者对人类基因组进行全测序。,71,第三节 基因组学人类基因组,背景知识 美国病毒学家杜尔贝科1986年指出:“人类DNA序列是人类的真谛,这个世界上发生的一切事情,都与这一序列息息相关”,该文被称为“人类基因组计划”的“标书”。,雷那托杜尔贝克,72,第三节 基因
14、组学人类基因组,1990年,人类基因组计划正式启动,预期在15年内完成。 英国、日本、法国、德国和中国先后加入该计划,形成了国际基因组测序联盟。 1988年国际人类基因组组织(HUGO)宣告成立 。,73,第三节 基因组学人类基因组,1999年中国正式加入人类基因组计划,承担1的测序工作,2000年4月,中国科学家完成人第3号染色体上3000万个碱基对的工作草图。,74,第三节 基因组学人类基因组,2003.5.282003.6.2 冷泉港 人类基因组完成图发布会,75,人类基因组计划的意义 有助于人类认识疾病的致病机理 。 实现依照每个人的“基因特点”对症下药的个体化医学。 不但可预防当事人
15、日后发生疾病,还可预防其后代发生同样的疾病。,第三节 基因组学人类基因组,76,人类基因组的研究内容 人类基因组DNA的全部序列测定。 基因DNA 序列的识别和正常功能、 基因变异和人类疾病的研究。,第三节 基因组学人类基因组,77,绘制人类基因组的四张图: 遗传图、物理图、 转录图、序列图。,第三节 基因组学人类基因组,3.人类基因组计划研究核心内容,78,遗传图:基因在染色体上以遗传距离表示的相对位置。 物理图:各基因之间实际距离图。 转录图:是人类“基因图”的雏形。 序列图:整个人类基因组的核苷酸(碱基)序列 。,第三节 基因组学人类基因组,79,第三节 基因组学人类基因组,遗传图(ge
16、netic map) 是以遗传标志作为“路标”, 遗传学距离为“图距”的基因组图,又称基因连锁图 (gene linkage map)。 遗传学距离是通过计算连锁的遗传标志之间的重组频率来确定的,一般用厘摩(centimorgan,cM) 表示。,80,第三节 基因组学人类基因组,物理图(physical map) 是以序列标签位点(sequence tagged site, STS)为“路标”, 以 DNA的长度单位碱基对(bp)为图距的基因组图。 STS是指一段在染色体上定位明确的已知核苷酸序列,通常是单拷贝。,81,第三节 基因组学人类基因组,转录图(transcription map)
17、 是以表达序列标签(expressed sequence tag, EST)为“路标”的基因组图。 EST是指具有表达能力的DNA序列,占人类基因组总序列的2%。 构建转录图的前提是获得大量基因的转录产物以构建cDNA文库。因此,转录图又称cDNA图,它实际上就是人类“基因图”的雏形。,82,第三节 基因组学人类基因组,序列图(sequence map) 是基因组中所有核苷酸序列的一维排列图。 在基因组图中,序列图是分子水平上最高层次、最详尽的物理图。,83,第三节 基因组学人类基因组,人类基因组计划示意图,84,追踪疾病基因 用于优生优育 用于基因治疗 估计遗传风险 建立个体DNA档案,人类基因组计划的应用价值,第三节 基因组学人类基因组,85,第三节 基因组学人类基因组,人类基因组计划的影响,86,思考题,基因与基因组的概念 原核生物基因组和真核生物基因组的特点 突变概念和类型 人类基因组计划的研究内容,,
链接地址:https://www.31doc.com/p-2971749.html