第二次課第一篇醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)基礎(chǔ)第一章人類基因和基因組

1、第一篇 醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)基礎(chǔ)（疾病發(fā)生的遺傳學(xué)機(jī)制）第一章 人類基因和基因組,第一節(jié) 基因的概念,DNA分子的組成DNA分子結(jié)構(gòu),第二節(jié) 基因的化學(xué)本質(zhì),第三節(jié) 細(xì)菌的基因組,基因的結(jié)構(gòu) 基因組的組成,第四節(jié) 基因的生物學(xué)特性,遺傳信息的儲(chǔ)存單位 基因的自我復(fù)制 基因表達(dá) 基因表達(dá)的調(diào)控,第五節(jié) 人類基因組計(jì)劃,結(jié)構(gòu)基因組學(xué) 后基因組學(xué),第一節(jié) 基因的概念,是原核、真核生物以及病毒的DNA和RNA分子中具有遺

2、傳效應(yīng)的核苷酸序列，是遺傳的基本單位和突變的單位以及控制性狀的功能單位。 生物化學(xué)概念：一段DNA或RNA順序，該順序可以產(chǎn)生或影響某種表型，可以由于突變生成等位基因變異體。 遺傳學(xué)概念：代表一個(gè)遺傳的功能單位，同時(shí)也是一個(gè)交換單位和突變單位。,基因,20世紀(jì)50年代以前，主要從細(xì)胞的染色體水平上進(jìn)行研究，屬于基因的染色體遺傳階段。 20世紀(jì)50年代，主要從DNA大分子水平上進(jìn)行研究，屬于基因的分子生物學(xué)

3、階段。 20世紀(jì)80年代以后，研究基因的功能及其與表型之間的關(guān)系，使基因的研究進(jìn)入了反向生物學(xué)階段。,基因,基因結(jié)構(gòu)研究的歷史,基因研究大體的三個(gè)階段：,基因結(jié)構(gòu)研究的歷史,從遺傳學(xué)史的角度看，基因概念大致分以下幾個(gè)階段：,泛基因（或前基因）,遺傳學(xué)的奠基人孟德爾（Gregor Johann Mendel 1822～1884）,19世紀(jì)60年代初，孟德爾對(duì)具有不同形態(tài)的豌豆作雜交實(shí)驗(yàn)，在解釋實(shí)驗(yàn)中每種性狀的遺傳行為時(shí)，用A代

4、表紅花，a代表白花，表明生物的某種性狀是由遺傳因子負(fù)責(zé)傳遞的，遺傳下來的不是具體的性狀，而是遺傳因子。遺傳因子是顆粒性的，在體細(xì)胞內(nèi)成雙存在，在生殖細(xì)胞內(nèi)成單存在。孟德爾所說的“遺傳因子”是代表決定某個(gè)性狀遺傳的抽象符號(hào)。,☆基因的兩個(gè)基本屬性： 基因是世代相傳的； 基因是決定遺傳性表達(dá)的。,現(xiàn)在所說的“基因是生物體傳遞遺傳信息和表達(dá)遺傳信息的基本物質(zhì)單位”，實(shí)際上就是孟德爾所闡明的基因觀。,,1926年，摩爾根的巨著《基因論》出版

5、，從而建立了著名的基因?qū)W說。,☆ 基因是染色體上的實(shí)體； ☆ 基因象鏈珠(bead)一樣，孤立地 呈線狀地排列在染色體上；☆ 基因是,功能突變 交換,“三位一體”的 (Three in one),最小的 不可分割的基本的,遺傳單位。,,,,,,,,,,,,,,,,1957年，本澤爾（Seymour Benzer）以T4噬菌體為材料，在DNA分子水平上研究基因內(nèi)部的精細(xì)結(jié)構(gòu)，提出了順反子（cis

6、tron）概念。,對(duì)經(jīng)典的基因概念的 第一次重要修正與發(fā)展,,,,,,,,,,順反子假說（Theory of cistron）,☆ Cistron 是基因的同義詞☆在一個(gè)順反子內(nèi)，有若干個(gè)突變單位 突變子☆在一個(gè)順反子內(nèi)，有若干個(gè)交換單位 交換子☆基因是一個(gè)具有特定功能的，完整的，不可分割的 最小的遺傳單位。 three in one

7、 one in one☆基因內(nèi)可以較低頻率發(fā)生基因內(nèi)的重組，交換 。,,,☆ one gene → one enzyme one gene → one peptide one gene → one function,,,,,,,,Lac. Operon,,,,,,Lactose,,操縱子理論,☆基因功能的表現(xiàn)是若干基因組成的信息表達(dá)的整體行為。,,I P O Z

8、 Y A,,z,,,,,y,,a,根據(jù)其是否具有轉(zhuǎn)錄和翻譯功能可以把基因分為三類：☆編碼蛋白質(zhì)的基因，它具有轉(zhuǎn)錄和翻譯功能，包括編碼酶和結(jié)構(gòu)蛋白的結(jié)構(gòu)基因以及編碼調(diào)節(jié)蛋白的調(diào)節(jié)基因；☆只有轉(zhuǎn)錄功能而沒有翻譯功能的基因，包括tRNA基因和rRNA基因；☆不轉(zhuǎn)錄的基因，它對(duì)基因表達(dá)起調(diào)節(jié)控制作用，包括啟動(dòng)子和操縱基因。啟動(dòng)子和操縱基因有時(shí)被統(tǒng)稱為控制基因。,基因主要位于染色體上，還有染色體外遺傳物質(zhì)。,

9、基因概念的發(fā)展,☆移動(dòng)基因 DNA能在有機(jī)體的染色體組內(nèi)從1個(gè)地方跳到另一個(gè)地方，它們能從1個(gè)位點(diǎn)切除，然后插入同一或不同染色體上的另一個(gè)位置。移動(dòng)基因機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，由幾個(gè)促進(jìn)移位的基因組成?；虻奶鴦?dòng)能夠產(chǎn)生突變和染色體重排，進(jìn)而影響其他基因的表達(dá)。 ☆斷裂基因 真核蛋白質(zhì)編碼基因的核苷酸序列中間插入有與編碼無關(guān)的DNA間隔區(qū)，使1個(gè)基因分隔成不連續(xù)的若干區(qū)段 。☆重疊基因

10、 一些噬菌體和動(dòng)物病毒，不同基因的核苷酸序列有時(shí)是可以共用的。,內(nèi)含子(intron) 位于基因內(nèi)部，不編碼基因產(chǎn)物的序列，在成熟mRNA中被切除。外顯子(exon) 一個(gè)基因不包括內(nèi)含子的任何編碼序列，其mRNA相應(yīng)區(qū)域可翻譯成蛋白。,外顯子和內(nèi)含子中發(fā)生突變的概率是相同的，但是內(nèi)含子的突變率總是高于外顯子，為什么？,2.增加變異機(jī)率， 有利于生物的進(jìn)化,,1977年Sanger在研究ΦX174時(shí)發(fā)現(xiàn)的。ΦX

11、174是一種單鏈DNA病毒，宿主為大腸桿菌，因此，又是噬菌體。它感染大腸桿菌后共合成11個(gè)蛋白質(zhì)分子，總分子量為25萬左右，相當(dāng)于6078個(gè)核苷酸所容納的信息量。而該病毒DNA本身只有5375個(gè)核苷酸，最多能編碼197kDa蛋白質(zhì)，實(shí)際上編碼263kDa蛋白質(zhì)。,,如：B和A， E和D 其讀碼結(jié)構(gòu)互不相同,一個(gè)基因完全在另一個(gè)基因內(nèi)部,如： K和C,-------TAATG-------,D 終止密碼子,J

12、起始密碼子,部分重疊,兩個(gè)基因共用少數(shù)堿基對(duì),如： D和J,第二節(jié) 基因的化學(xué)本質(zhì),一、DNA分子的組成,1.DNA基本組成單位：脫氧核苷酸；2.脫氧核苷酸組成：磷酸、脫氧核糖和含氮堿 基；,一、DNA分子的組成,3.四種堿基：腺嘌呤（adenine,A） 鳥嘌呤（guanine,G） 胞嘧啶（cytosine,C） 胸腺嘧

13、啶（thymine,T）,一、DNA分子的組成,4.四種堿基構(gòu)成的四種脫氧核苷酸： 脫氧腺嘌呤核苷酸（dAMP,A） 脫氧鳥嘌呤核苷酸（dGMP,G） 脫氧胞嘧啶核苷酸（dCMP,C） 脫氧胸腺嘧啶核苷酸（dTMP,T）5.四種脫氧核苷酸按一定順序排列成DNA單鏈， 兩個(gè)相鄰脫氧核苷酸由磷酸二酯鍵連接。,一、DNA分子的組成,6.每條脫氧核苷酸單鏈都有3’端和5 ’端。7.生物的遺傳性狀以脫氧核苷酸的排列來儲(chǔ)存

14、遺傳信息。8.脫氧核苷酸的排列是DNA遺傳的核心。,二、DNA分子結(jié)構(gòu),DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型,1.DNA由兩條堿基互補(bǔ)的、反向平行排列的脫氧多核苷 酸單鏈組成； 一條是5 ’ 3’方向，另一條是3 ’ 5’方向； 堿基互補(bǔ)的方式:A與T或T與A，C與G或G與C； A與T間由2個(gè)氫鍵相連，C與G間由3個(gè)氫鍵相連。氫鍵維持雙鏈橫向穩(wěn)定性，堿基堆積力維持雙鏈縱向穩(wěn)定性。,二、DNA分子結(jié)構(gòu),DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)

15、模型,2.自然情況下，絕大多數(shù)DNA分子的 兩條互補(bǔ)鏈圍繞一“主軸”向右 盤旋形成雙螺旋結(jié)構(gòu)。3.四種堿基（A、T、G、C）的排列 順序在不同的DNA分子中各不相同， 蘊(yùn)含各種生物性狀的遺傳信息。,二、DNA分子結(jié)構(gòu),DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型,4.雙螺旋表面形成兩條凹槽，一面寬而深，稱之為大溝（major groove），另一面狹而淺，稱之為小溝（minor groove）。兩條溝，對(duì)于有特定功能的蛋白質(zhì)（

16、酶） 識(shí)別并調(diào)節(jié)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)上的遺傳信息非常重要。,二、DNA分子結(jié)構(gòu),DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型,5.DNA分子相對(duì)分子質(zhì)量巨大，堿基對(duì)的排列方 式多種多樣，導(dǎo)致DNA分子種類繁多。復(fù)雜的 DNA分子內(nèi)蘊(yùn)藏著生物界無窮無盡的遺傳信息， 決定了自然界生命的多樣性。,第三節(jié) 人類基因和基因 組的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),人類基因組（human genome）是人體所有遺傳信息的總和。 人類基因

17、組包括兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立而相互關(guān)聯(lián)的基因組：核基因組（nuclear genome）和線粒體基因組（mitochondrial genome）。,一、基因的結(jié)構(gòu),（一）基因的分類,一、基因的結(jié)構(gòu),（一）基因的分類,人類基因組約有20000-22000個(gè)基因，與蛋白質(zhì)合成相關(guān)的基因序列只占整個(gè)基因組序列的1.1%左右；4%為基因調(diào)控序列和RNA基因序列；20%為內(nèi)含子、基因非翻譯區(qū)序列及假基因；75%為基因外序列，55%為重復(fù)DNA序列。

18、 人類基因組中的功能序列可分為四大類：,一、基因的結(jié)構(gòu),（一）基因的分類,1.單一基因（solitary gene） 人的基因中，25%-50%的蛋白質(zhì)基因在單倍體基因組中只有一份，稱為單一基因或單一序列（unique sequence）。,一、基因的結(jié)構(gòu),（一）基因的分類,2.基因家族（gene family） 已克隆的許多基因都不完全是單拷貝，有重復(fù)的多拷貝，這一部分基因?qū)儆趦蓚€(gè)或更多個(gè)相似基因的家族，稱為基因家

19、族。 類同的蛋白質(zhì)則組成蛋白質(zhì)家族（protein family）,蛋白質(zhì)成員可達(dá)數(shù)百個(gè)。,一、基因的結(jié)構(gòu),（一）基因的分類,3.假基因（pseudogene） 一種畸變基因，核苷酸序列與有功能的正?；蛴泻艽笸葱裕捎谕蛔儭⑷笔Щ虿迦胍灾敛荒鼙磉_(dá)，因而沒有功能的基因。,一、基因的結(jié)構(gòu),（一）基因的分類,4.串聯(lián)重復(fù)基因（tandem repetitive sequence） 45SrRNA、5SrRNA、各

20、種tRNA基因以及蛋白質(zhì)家族中的組蛋白基因是呈串聯(lián)重復(fù)排列的，這類基因稱為串聯(lián)重復(fù)基因。,一、基因的結(jié)構(gòu),（二）割裂基因（split gene）,真核生物的結(jié)構(gòu)基因是割裂基因，由編碼序列（外顯子，exon）和非編碼序列（內(nèi)含子，intron）組成，兩者相間排列，不同基因所含內(nèi)含子數(shù)目和大小各不相同。,一、基因的結(jié)構(gòu),（二）割裂基因（split gene）,由于mRNA剪接加工的方式不同，使得編碼不同的多肽鏈的基因時(shí)外顯子和內(nèi)含子的關(guān)系不

21、固定，這種關(guān)系產(chǎn)生了基因的差異表達(dá)，構(gòu)成割裂基因結(jié)構(gòu)上的一個(gè)重要特點(diǎn)。,一、基因的結(jié)構(gòu),（二）割裂基因（split gene）,每個(gè)割裂基因中第一個(gè)外顯子的上游和最末一個(gè)外顯子的下游，都有一段不被轉(zhuǎn)錄的非編碼區(qū)稱為側(cè)翼序列（flanking sequence），包括啟動(dòng)子、增強(qiáng)子及終止子。 啟動(dòng)子：位于基因轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)上游100—200bp處（范圍）；是RNA聚合酶與模板DNA（轉(zhuǎn)錄因子）互相作用的核苷酸序列或結(jié)合區(qū)段，是識(shí)別轉(zhuǎn)錄

22、起始部位的信號(hào)，能啟動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄；目前已發(fā)現(xiàn)有三種啟動(dòng)序列：即“TATA框“CAAT框”和“GC框”。（或稱三個(gè)DNA序列元件）。 增強(qiáng)子：“增強(qiáng)子”是一個(gè)短序列元件，特異性地結(jié)合于轉(zhuǎn)錄因子，能增強(qiáng)基因的轉(zhuǎn)錄活性，它可以位于轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)的上游，也可以位于下游，與與啟動(dòng)子相距1000bp—3000bp以上， 當(dāng)它被激活時(shí)，轉(zhuǎn)錄活性增強(qiáng)200倍以上。,一、基因的結(jié)構(gòu),（二）割裂基因（split gene）,終止子：“終止子”位于3′非編

23、碼區(qū)下游，由AATAAA段反向重復(fù)（回文序列）、（倒位重復(fù)）組成，AATAAA是PoolyA（多聚腺苷酸）附加信號(hào)，PolyA構(gòu)成轉(zhuǎn)錄的終止信號(hào),因回文序列轉(zhuǎn)錄后形成發(fā)夾結(jié)構(gòu),阻礙RNA聚合酶連續(xù)移動(dòng)，轉(zhuǎn)錄終止。,En: 增強(qiáng)子； P1 . P2 . P3 啟動(dòng)子（TATA 框、CAAT 框、GC 框）; E: 外顯子; I: 內(nèi)含子； UT: 非翻譯區(qū)； GT-AG: 外顯子- 內(nèi)含子接頭 主體部分（編碼區(qū)）－內(nèi)含子、外

24、顯子側(cè)翼順序（調(diào)控區(qū)）－啟動(dòng)子（TATA框、CAAT框、GC框）、增強(qiáng)子、終止子,一、基因的結(jié)構(gòu),（二）割裂基因（split gene）,割裂基因結(jié)構(gòu)中外顯子-內(nèi)含子接頭區(qū)是高度保守的一致序列，稱為外顯子-內(nèi)含子接頭，是割裂基因結(jié)構(gòu)上的又一重要特點(diǎn)。 每個(gè)內(nèi)含子5 ’端起始兩個(gè)堿基是GT，3’端最后兩個(gè)堿基是AG，這種接頭形式叫GT-AG法則。 各種真核生物基因的內(nèi)含子中的接頭均相同。,一、基因的結(jié)構(gòu),5’…...AG

25、CCGACTATGTCGAAGCTT…..…GCTTGACTATAAGACA……3’3‘…...TCGGCTGATACAGCTTCTAA…..…CGAACTGATATTCTGT……5‘轉(zhuǎn)錄調(diào)控區(qū) 貯存RNA或蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)信息區(qū) 轉(zhuǎn)錄終止區(qū),二、基因組的組成,（一）單拷貝序列,指在單倍體基因組中只出現(xiàn)一次或數(shù)次，在人類基因組中約占60-65%；大多數(shù)編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因?qū)龠@一類。 又稱非重復(fù)序列或單

26、一基因，在基因中僅有單一拷貝或少數(shù)幾個(gè)拷貝,長(zhǎng)度在800-1000bp之間。,二、基因組的組成,（二）重復(fù)多拷貝序列,高度重復(fù)序列重復(fù)頻率可達(dá)106次，包括反向重復(fù)序列、衛(wèi)星DNA等，約占10-15%；這類DNA由非編碼的DNA重復(fù)串聯(lián)排列,分散或局限在基因組的某區(qū)域，高度重復(fù)，分為：高重序列（串聯(lián)重復(fù)）和反重序列（散在重復(fù)）。1.串聯(lián)重復(fù)：在一個(gè)基因組中存在大量拷貝的DNA序列，重復(fù)的拷貝數(shù)106—108,散在分布于基因組中，占基因

27、組DNA10%—30%,這些序列通常很短，一般在6—200bp，因序列短缺乏轉(zhuǎn)錄必須的啟動(dòng)子,故沒有轉(zhuǎn)錄能力,不編碼任何Pr，高度重復(fù)序列大多集中在異染色質(zhì)區(qū)。,二、基因組的組成,（二）重復(fù)多拷貝序列,1.串聯(lián)重復(fù)功能 參與復(fù)制水平的調(diào)節(jié)；如反向重復(fù)序列常存在于DNA復(fù)制起點(diǎn)區(qū)的附近，是一些蛋白質(zhì)的結(jié)合位點(diǎn)；參與基因表達(dá)的調(diào)控；參與染色體配對(duì)。2.散在（中度）重復(fù)DNA序列和其他可動(dòng)DNA因子 以不同的量分布于整個(gè)基因

28、組的不同部位，在一個(gè)基因組中出現(xiàn)102—105拷貝的DNA序列，長(zhǎng)度為300～7000bp，這些DNA序列在長(zhǎng)度和拷貝數(shù)量上有很大的差異，占整個(gè)基因組的25～40%，它可分為兩類：,二、基因組的組成,（二）重復(fù)多拷貝序列,2.散在重復(fù)DNA序列和其他可動(dòng)DNA因子短散在重復(fù)元件（short interspersed nuclear elements,SINES） 即短分散核元件，占人類基因組的7%，這些間隔的DNA長(zhǎng)度30

29、0～500bp，但拷貝數(shù)目可達(dá)75萬個(gè)以上，這些分散核元件常位于基因的非編碼區(qū)，可能與基因表達(dá)的調(diào)控有關(guān)。長(zhǎng)散在重復(fù)元件（long interspersed nuclear elements,LINES） 即長(zhǎng)分散核元件，占人類基因組的5%，長(zhǎng)度可達(dá)6000—7000bp，拷貝數(shù)目在20-50萬個(gè)。 核元件：指間隔的DNA片段，尤其是指那些中度重復(fù)的DNA。,第四節(jié) 基因的生物學(xué)特性,一、遺傳信息的儲(chǔ)存單位,（一）遺

30、傳密碼,DNA轉(zhuǎn)錄的mRNA鏈上每3個(gè)相鄰堿基序列構(gòu)成一個(gè)三聯(lián)體，每個(gè)三聯(lián)體能編碼一種氨基酸，三聯(lián)體又稱三聯(lián)體密碼、遺傳密碼或密碼子，遺傳密碼是遺傳信息的具體表現(xiàn)形式。 mRNA鏈上4種堿基以三聯(lián)體形式組合成43，即64種遺傳密碼。其中61種為20種aa編碼，3種為終止密碼。,一、遺傳信息的儲(chǔ)存單位,（二）遺傳密碼的特性,1.通用性：一般情況下病毒、原核生物、真核生物、人類都能通用。2.簡(jiǎn)并性：幾個(gè)密碼編碼一種aa。3.起始

31、密碼和終止密碼：有的既可作起始密碼，也可編碼aa.如AUG既是起始密碼又能編碼甲硫氨酸。另有UAA、UAG、UGA不編碼任何aa，只作終止密碼。,二、基因的自我復(fù)制,（一）DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)解旋為兩條單股的多核苷酸鏈,基因復(fù)制是以DNA復(fù)制為基礎(chǔ)的，真核生物DNA分子上有多個(gè)復(fù)制起始點(diǎn)，一個(gè)復(fù)制起始點(diǎn)所復(fù)制的DNA區(qū)段為復(fù)制單位，稱“復(fù)制子”。,DNA雙螺旋分子在解旋酶的作用下解旋、氫鏈斷開、兩鏈分開。兩條鏈根據(jù)自身的堿基在細(xì)胞核中按互補(bǔ)

32、的原則進(jìn)行堿基配對(duì)，即A=T、T=A、C≡G、G≡C，又在連接酶作用下形成一條新多核苷酸鏈，并與原有的多核苷酸母鏈形成新的雙螺旋結(jié)構(gòu)。,二、基因的自我復(fù)制,（二）DNA分子的每一股單鏈都可作為模板進(jìn) 行自我復(fù)制,1、互補(bǔ)性：即子鏈與模板鏈堿基互補(bǔ)。2、半保留性：DNA分子以兩條鏈各為模板合成新DNA的過程，新合成DNA雙鏈中保留了一條原有DNA分子的舊鏈，故稱“半保留復(fù)制”。3、反向平行性：即5′→3′ 3′→5′。

33、4、不對(duì)稱性：DNA的復(fù)制是不對(duì)稱的，即以 3′→5′復(fù)制時(shí)，子鏈?zhǔn)沁B續(xù)的，而5′→3′復(fù)制時(shí)，子鏈?zhǔn)遣贿B續(xù)的，首先在引發(fā)體的起始引發(fā)下合成大量DNA小片段 ，稱岡崎片段，岡崎片段在DNA連接酶作用下連接成一條長(zhǎng)鏈。5、不連續(xù)性：即復(fù)制子。,三、基因表達(dá),（一）轉(zhuǎn)錄,在RNA聚合酶催化下，DNA以一條鏈為模板，以ATP、CTP、GTP、UTP為前體RNA合成RNA的過程稱“轉(zhuǎn)錄”；或：DNA將遺傳信息傳遞到RNA的過程。1.轉(zhuǎn)錄過程

34、 轉(zhuǎn)錄在細(xì)胞核中進(jìn)行，5′→3′方向轉(zhuǎn)錄；一般包括起始、延伸和終止3個(gè)連續(xù)步驟；轉(zhuǎn)錄要在啟動(dòng)子和RNA聚合酶的作用下從轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)開始，以堿基因互補(bǔ)的方式合成一個(gè)RNA。這種新合成的RNA稱核內(nèi)異質(zhì)RNA或不均一核RNA（hnRNA­）。DNA中3′→5′稱有義鏈（模板鏈）或Watson鏈，另一條則稱編碼鏈或Criek鏈或稱反義鏈。RNA聚合酶Ⅱ在DNA模板上移動(dòng)到達(dá)終止信號(hào)時(shí)，RNA合成停止。,三、基因表達(dá),（一）轉(zhuǎn)錄

35、,2.轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的加工和修飾 加工一般包括戴帽、加尾和剪接。（1)戴帽（加帽）：即在初級(jí)轉(zhuǎn)錄物5′端加上一個(gè)甲基化核苷酸，即加上“7-甲基鳥嘌呤核苷酸”帽，封閉了3RNA的5′端稱加帽。 加帽的功能： 保護(hù)RNA轉(zhuǎn)錄本避免外切核苷酸酶5′→3′消化；有利于RNA從細(xì)胞核運(yùn)到細(xì)胞質(zhì)；便于RNA剪接；有助于細(xì)胞質(zhì)中的核糖體識(shí)別mRNA。,三、基因表達(dá),（一）轉(zhuǎn)錄,2.轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的加工和修飾 加工一般包括戴帽、

36、加尾和剪接。（2）加尾：即在初級(jí)轉(zhuǎn)錄物3′端加上“多聚腺苷酸”尾，也稱POlyA化。 加尾的作用： 促使mRNA從核進(jìn)入質(zhì)；穩(wěn)定mRNA分子；有利于核糖體識(shí)別mRNA。,三、基因表達(dá),（一）轉(zhuǎn)錄,2.轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的加工和修飾 加工一般包括戴帽、加尾和剪接。（3）剪接：轉(zhuǎn)錄是把基因的外顯子和內(nèi)含子轉(zhuǎn)錄成RNA序列，這個(gè)原始RNA轉(zhuǎn)錄本稱為異質(zhì)RNA（hnRNA）或稱為不均一核RNA。在剪接酶的作用下，把內(nèi)含子非編

37、碼序列切除，再將外顯子編碼序列由連接酶逐段連接起來，形成成熟的mRNA分子，稱“剪接”。 每個(gè)內(nèi)含子的5′端起始處有GT序列，3′端尾部有AG序列，這兩個(gè)序列為高度保守的一致序列，它們是酶切和拚接的信號(hào)。 tRNA、rRNA 的轉(zhuǎn)錄最后也要經(jīng)過相應(yīng)的加工和修飾過程，才具有功能。,三、基因表達(dá),（二）翻譯,以mRNA為模板指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的過程（三種RNA的作用）：1.mRNA攜帶遺傳信息，作為Pr合成的模板。2.tRN

38、A轉(zhuǎn)運(yùn)活化的aa并識(shí)別mRNA分子上的遺傳密碼。3.rRNA與Pr結(jié)合形成→核蛋白體，作為Pr合成的場(chǎng)所，把各種特定的aa連接成多肽鏈。,三、基因表達(dá),（三）RNA編輯及其意義,1.RNA編輯（RNA editing）（1）U的加入或刪除；（2）C→U，A→G或G→A的RNA堿基轉(zhuǎn)換；（3）C→G，G→C或U→A的堿基顛換。2.RNA編輯的生物學(xué)意義（1）經(jīng)編輯的mRNA具有翻譯活性；（2）使該mRNA能被通讀；（3）

39、在一些轉(zhuǎn)錄物5′末端造成起始密碼子AUG，調(diào)節(jié)翻譯活性；（4）RNA編輯與生物進(jìn)化有關(guān)；（5）RNA編輯不偏離中心法則，信息源于DNA。,四、基因表達(dá)的調(diào)控,（一）轉(zhuǎn)錄前調(diào)控,染色質(zhì)螺旋化程度與基因轉(zhuǎn)錄活性有關(guān)，疏松的常染色質(zhì)可進(jìn)行轉(zhuǎn)錄，異固縮的異染色質(zhì)由于DNA螺旋化阻礙RNA聚合酶作用而抑制了轉(zhuǎn)錄，也就是組蛋白乙?；虳NA甲基化的關(guān)系。 染色質(zhì)中的組蛋白能非特異性地非組蛋白則能特異性地解除組蛋白的抑制作用而開始轉(zhuǎn)錄。,

40、四、基因表達(dá)的調(diào)控,（二）轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控,1.順式作用元件和轉(zhuǎn)錄因子 順式作用元件：是指存在于基因內(nèi)的那些參與轉(zhuǎn)錄調(diào)控的DNA序列，包括啟動(dòng)子、增強(qiáng)子等。啟動(dòng)子中有一些保守序列能與轉(zhuǎn)錄因子特異性結(jié)合；調(diào)節(jié)基因的轉(zhuǎn)錄，這些元件稱“順式作用元件”，功能僅限于5′端側(cè)翼序列TATA框、CAAT框。也即啟動(dòng)與轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合才能進(jìn)行轉(zhuǎn)錄。,四、基因表達(dá)的調(diào)控,（二）轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控,2.反式作用因子（元件）和轉(zhuǎn)錄因子 真核細(xì)胞中的RNA聚

41、合酶本身不能啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄，必須有許多轉(zhuǎn)錄因子特異結(jié)合在基因上游的順式作用元件；激活RNA聚合酶，從轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)開始合成RNA。反式作用因子：是指能夠與順式作用元件結(jié)合，參與轉(zhuǎn)錄調(diào)控的Pr分子。,四、基因表達(dá)的調(diào)控,（二）轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控,反式作用因子又稱“轉(zhuǎn)錄因子”，轉(zhuǎn)錄因子根據(jù)與DNA結(jié)合的結(jié)構(gòu)域分為：（1）螺旋—轉(zhuǎn)角—螺旋蛋白質(zhì)（2）鋅指蛋白（3）亮氨酸拉鏈蛋白（4）螺旋—環(huán)—螺旋蛋白 不同RNA聚合酶催化轉(zhuǎn)錄的RNA不一樣：