基因的结构要点.ppt

基因的结构、功能与突变 1. 外显子和内含子 外显子（exon） 断裂基因中编码序列称为外显子，它是基因中可表达为多肽的部分。 内含子（intron） 断裂基因中的非编码序列称为内含子。 2. 外显子与内含子接头——“GT–AG法则” 外显子与内含子相连接的部位通常是一段高度保守的特定序列，即内含子5′端都是GT开始，3′端都是AG结尾，这种接头方式称为“GT–AG法则”。 在RNA中对应为GU–AG，是RNA剪接的信号。 （二）结构基因的侧翼序列与调控序列 启动子 增强子 终止子 三、基因组中的转座因子 转座子（transposable element）基因组中存在的能够自发地在基因组内移动，从染色体的一个区段转移到另一区段或从一条染色体转入另一条染色体的DNA片段。 转座因子转座后能够改变转座部位基因的结构和功能。 四、基因表达及其调控 基因表达（gene expression） 是DNA分子中蕴藏的遗传信息，通过转录、翻译形成蛋白质或转录形成RNA发挥功能的过程，即一些的传递过程。 基因的调控是指对基因的转录与翻译的调节机制。 基因表达调控在多层次进行，表现出时空性。 （一）原核生物基因表达调控 1. 操纵子及与调节有关的基因 操纵子（operon） 编码功能上相关的蛋白质或酶的基因，与一个共同的调控顺序相串联，形成基因表达和调控的功能单位，它包括结构基因、操纵基因和启动基因。 乳糖操纵子(lac operon)及其调节有关基因 （2）乳糖的诱导表达调节 (二）真核细胞基因表达的调控 1. 转录前的调控 2. 转录水平的调控 3. 转录后的调控 4. 翻译水平的调控 5. 翻译后的调控 1. 转录前的调控 指基因被激活和抑制的机理。 螺旋化程度低的常染色质可进行转录，螺旋化程度高的异染色质不转录。 组蛋白抑制DNA的转录。 ① 组蛋白转位模型 ② 真核生物基因调控系统模型 2. 转录水平的调控（transcriptional control） ① RNA聚合酶与启动子的结合对转录的启动十分关键。 ② 增强子能加强启动效应。 3. 转录后的调控（post-transcriptional control） 核内异质RNA的加工效率及mRNA的稳定性决定了转录后过程的特点。 4.翻译水平的调控（translational control） 受核糖体的数量，mRNA的成熟度，起始因子（IF），延长因子（EF），释放因子（RF）以及各种酶的影响。 5. 翻译后的调控（post-translational modification） 翻译初产物需经加工、修饰才具有活性，翻译后的调控主要是指蛋白质的翻译后修饰： ① 剪切 ② 化学基团的修饰 ③ 酶原的激活 四、基因突变 （一）基因突变的基本概念 基因突变（gene mutation）是指基因的核苷酸序列发生改变，造成基因表达产物的变化，从而引起表型的改变。 生殖细胞突变 发生在生殖细胞中的基因突变，可通过有性生殖遗传给后代，并存在于子代的每个细胞中。 体细胞突变 发生在体细胞中的基因突变，不会传递给子代，但可传递给由突变细胞分裂所形成的子细胞，在局部形成突变细胞群，它可能成为病变甚至癌变的基础。 （二）基因突变的类型及其分子机制 1. 碱基替换（base substitution） DNA分子中的一个碱基对被另一个碱基对所替代，也称为点突变（point mutation）。 转换（transition） 指一种嘌呤被另一种嘌呤所替代或一种嘧啶被另一种嘧啶所替代。 颠换（transversion） 是嘌呤和嘧啶碱基之间的替代。 碱基替换后可出现的效应： ① 同义突变（synonymous mutation） ② 错义突变（missense mutation） ③ 无义突变（nonsense mutation） 2. 碱基的插入与缺失 移码突变（frame-shift mutation） 某些化合物与DNA结合后，可使DNA分子插入或缺失一个或几个碱基对，使该碱基对以下的读码顺序发生移动，从而改变其遗传信息。 3. 动态突变 又称不稳定三核苷酸重复序列突变。 基因的编码区或非编码区的三核苷酸重复序列,如(CAG),(CGG),拷贝数变化,超过了正常范围。 （三）基因突变的效应 基因突变可造成蛋白质（包括酶蛋白）结构改变或活性降低，甚至缺乏，导致各种遗传性疾病的发生。 （1）引起细胞中结构蛋白的改变 分子病：基因突导致蛋白质数量或结构的异常而产生的疾病称为分子病。如镰状红细胞性贫血 （2）引起遗传性代谢病 遗传性代