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1、1,遗传学复习,2,题型（100分制）,1，专业英语（词汇）30分 2，名词解释30分 3，选择题 20分 4，简单题 20分,3,专业英语,遗传学（Genetics） 遗传（heredity） 变异（variation） 基因（Gene） 分离定律 （Law of Segregation） 杂合子(heterozygote) 等位基因(alleles) 遗传性状(trait) 显隐性(dominant / recessive ),4,专业英语,不完全显性，共显性（incomplete dominance, codominance） 复等位基因 （multiple alleles） 外显率和表
2、现度 （penetrance （2）含编码转座酶的基因; （3）靶位点存在 5-9 bp 的短正 向重复序列。,插入序列的转座特点,作为一个整体进行转座,35,可以作为一个整体进行转座； 含有的一个或两个IS元件也可进行单独转座。,复合转座子的转座特点,36,转座机制,所有转座子的共同机制： 在靶DNA上造成交错切口，转座子与突出的末端相连，填补缺口。,37,转座类型,据转座子的移动机制，可分为： 复制型转座（replicative transposition） 非复制型转座（nonreplicative transposition） 保守型转座（conservative transposit
3、ion）,Replicative transposition,Nonreplicative transposition,Conservative transposition,38,Four types of transposable elements constitute almost half of the human genome.,39,染色体畸变的种类,40,可用于育种(单倍体选择后加倍，相关性状基因是纯合的）,41,植物种间杂交产生新种,42,Down syndrom与母亲生育年龄的关系,43,重复区段间的同源重组引起染色体结构的变化,44,2. 对细胞周期控制点的控制,主要通过两类
4、蛋白质之间的相互作用,蛋白激酶（protein kinases）：,当自身被激活后，能选择性地将靶蛋白磷酸化。,（控制细胞周期的）蛋白激酶 它们的活性随着细胞周期的进展而增加或降低,（1）CDKs （cyclin-dependent kinases 细胞周期蛋白依赖性激酶 ）,45,（2）cyclins （细胞周期蛋白）,通过调节CDK的活性而控制细胞周期,它们的合成与降解随着细胞周期的进展而呈周期性变化,46,（一）概念与意义,凋亡（apoptosis）一词来自希腊语，apo指分离，ptosis指落下，Apoptosis即花瓣或树叶的枯落。 1972年Kerr等人首先提出了细胞凋亡的概念：细
5、胞凋亡（apoptosis）是由基因调控的主动而有序的细胞死亡，又称程序性细胞死亡（programmed cell death ,PCD）。 细胞凋亡的意义： 1.正常的发育过程 2.清除受损、突变或衰老的细胞。,47,例如 蝌蚪尾的消失 脊椎动物的神经系统的发育 发育过程中手和足的成形过程,48,DNA的片段化断裂 蛋白质的降解,(三) 细胞凋亡的生化改变,49,细胞凋亡的两条通路：膜受体通路、线粒体通路,50,能够引起肉瘤的RSV基因组中还有一个v-src基因。这才是引起肉瘤的基因，也是第一个发现的癌基因。,1977年，Michael Bishop 和 Harold Varmus 在鸡和其
6、他生物的正常细胞中发现了v-src基因的同源基因，称为c-src。, 细胞癌基因：, RSV引起肿瘤的原因：,v-src,c-src,51, v-src与c-src的区别,c-src的第527位酪氨酸（Tyr527）（C末端倒数第6）通常被磷酸化使src失活。,磷酸化的Tyr527与N端SH2 domain结合，使激酶活性部位被包埋。,52,当Tyr527被特殊的磷酸酶去磷酸化以后就能激活整个蛋白的激酶活性。,Tyr与SH2 domain结合,53,54,图19-3 当Rb被磷酸化（在正常细胞中）或和肿瘤抗原结合时（在转化细胞中）细胞周期阻断被消除（引自Lewin,2000）,图19-3表面明
7、RB在正常细胞中与E2F结合，在转化细胞中与肿瘤抗原结合的模型。非磷酸化的RB可以阻止细胞的扩增。为了要使细胞周期得以进行必须要阻遏RB的活性。其途径就是周期蛋白使RB磷酸化。 当肿瘤蛋白和非磷酸化的RB结合时也能抑制其活性。由于RB-肿瘤复合物不再和E2F结合，使E2F得以游离进入S期，可活化S期需要的一些基因。,55, p53的作用,主要的功能是能够激活某些特殊基因的表达，其中最重要的是P21蛋白,P21是一个CDK的抑制因子，能与G1 期的Cdk-cyclin复合物结合，并抑制Cdk的活性（如CDK4/cyclin D），结果细胞被阻止在G1期直到DNA损伤被修复，然后P53和P21减少
8、，细胞周期才能继续进行。,56,p53,p21,CDK4/cyclin D,E2F,激活,抑制,磷酸化,RB/E2F,释放,DNA复制,图19-4几种和G0/G1或G1/S期控制有关的蛋白是肿瘤抑制物（引自Lewin,2000）,57,癌基因的形成机制,原癌基因通过三种机制转化为癌基因:,（1）点突变,原癌基因的点突变导致产生结构性激活的蛋白。,c-Src的Tyr527突变，成为v-Src。,c-ras的第12个氨基酸（甘氨酸）和第61个氨基酸（谷氨酰胺）突变会激活成癌基因 v-ras。,如：,Ras是第一个被确认的非病毒性癌基因。,58,（2）易位,染色体易位将生长调节基因带到其它启动子的控
9、制下，导致基因不适当地表达。 Burkitt淋巴瘤c-myc(8号染色体上）易位到14、2、22号染色体的免疫球蛋白的强启动子下，导致过量表达。,59,慢性粒细胞白血病（CML）的费城染色体，是9和22号染色体易位，导致bcr-abl 原癌基因融合。,60,（3）原癌基因的原位扩增（amplification）,原癌基因的原位扩增导致原癌基因的产物过量表达。,人神经母细胞瘤中v-myc基因复本多（N-myc）,61,（2）FAP结肠癌形成过程的特点, 多次突变,在人的一生中突变率是恒定的，如果只需一次突变就可以使细胞变成恶性，癌症的发病率就应当与年龄无关。,正常的细胞转化为恶性肿瘤需要经过多次
10、突变,62,调查显示绝大多数人癌症发病率的对数与年龄的对数成正比,说明恶性肿瘤的形成需要多次突变,63,基因组的特点,不同生物基因组大小不同,10 000,基因组大小与进化位置无关 基因数目和基因组大小也不成比例,64,C值悖论 生物体单倍体DNA总量称为 C值。 高等生物具有比低等生物更复杂的生命活动，理论上应该是它们的C值也应该更高。但是很多情况下C值没有体现出与物种进化程度相关的趋势。高等生物的C值不一定就意味着它的C值高于比它低等的生物。这种生物学上的DNA总量的比较和矛盾，称为C值悖论。,65,基因文库,一个生物体的基因组DNA用限制性内切酶部分酶切后，将酶切片段插入到载体DNA分子
11、中，所有这些插入了基因组DNA片段的载体分子的集合体，将包含这个生物体的整个基因组，也就是构成了这个生物体的基因文库。,66,基因组测序,两个策略： 鸟枪法测序 whole genome shotgun (WGS) sequencing 克隆的依次测序 ordered clone sequencing,鸟枪法测序,克隆的依次测序,67,第一代DNA测序技术：Sanger法,68,第一代DNA测序技术：Sanger法,69,第一代DNA测序技术：荧光自动测序技术,原理：基于Sanger原理,用荧光标记代替同位素标记,并用成像系统自动检测,从而大大提高了DNA测序的速度和准确性。,70,STR在家
12、系中的传递,71,STR多态性产生机理,主流的两种理论模型 滑移模型 （ slippage） 不等交换模型（unequal cross-over),72,滑移模型 认为在 DNA 复制合成的过程中发生了局部解链, 引起STR存在区域的新生链和模板链相对滑动而产生错配, 使得1 个或者几个重复单位形成环状而未能参与配对, 经后期修复过程中增添新的碱基与成环部分配对，从而导致了重复单元数量的改变，引起STR多态性的产生.,73,不等交换模型 两条染色体间DNA 重组过程中发生的不等交换以及基因转换可能是引起STR多态性产生的主要原因,74,发育遗传学的特点,发育是生物的共同属性 发育是贯穿每个生物
13、体的整个生活史，对有性生殖生物而言，则是从受精卵开始到个体正常死亡，其中早期胚胎发育过程包括受精、卵裂和胚层分化,是发育的关键的阶段, 如哺乳类的早期发育过程 发育是基因型与环境因子的相互作用 遗传控制发育的图式，发育则是基因按严格的时间和空间顺序表达的结果，是基因型与环境因子相互作用转化为相应表型的过程 发育中存在基因之间的作用 生物发育过程中的基因与基因的相互作用对执行了发育进程的调控 发育调控基因具有保守性 无脊椎动物和脊椎动物，如线虫、果蝇和人类的发育途径基本相同，控制发育的基因在进化上是保守的，在结构和功能上有很高的同源性,75,发育机制实质是细胞分化的问题，受精卵发育为成熟个体的各
14、种各样组织和器官的过程，也就是原始的胚胎细胞转变为具有特定的形态结构与功能的细胞学过程 细胞分化的本质就是在胚胎发育过程中，各类细胞合成它们各自所特有的蛋白质 在形成三个胚层之后，胚胎细胞的发育能力由多能逐渐向一定的方向发展，最后限定形成一种细胞，从而构成成体的某种器官、组织的细胞,胚胎发育机制,76,干细胞概念和应用,什么是干细胞？ 是动物（包括人）胚胎及器官中具有自我复制和多向分化潜能的原始细胞 能分裂、产生出表现型和基因型都和自己完全相同的子细胞 同时还能分化为各类祖细胞，是重建、修复病损或衰老组织、器官功能的 理 想种子细胞,干细胞的特点 具有无限增殖分裂的能力 长期保持自我稳定的能力
15、 长期保持分化成其它细胞的可能性 产生新细胞是对组织（细胞）损伤的反应 以对称和/或不对称两种方式进行生长， 或保持不分化状态，或不可逆地向终末分化,干细胞,胰岛A细胞,红细胞,肌细胞,神经元细胞,肝细胞,77,根据分化潜能分类 全能干细胞（Totipotent stem cell）:可以分化成为所有的成体细胞和组织，并具有形成完整个体的潜能，如人胚胎干细胞 多能干细胞（Pluripotent stem cell）:具有分化成为多种细胞、组织的潜能，但不具备发育成完整个体的能力，如造血干细胞、神经干细胞、间充质干细胞、皮肤干细胞等 专能干细胞（Unipotent stem cell）:只能向一
16、种类型或与之密切相关细胞分化，维持某一特定组织细胞的自我更新，如肠上皮干细胞,干细胞分类,根据发育过程中出现的先后次序分类 胚胎干细胞（Embryonic stem cells，ESCs）:是一种高度未分化细胞，具有发育的全能性 成体干细胞（Adult stem cell，ASCs）:普遍存在于机体的大多数组织器官中,78,2007年世界十大科技进展之一（iPS细胞）诱导多功能干细胞,2007年11月20日，美国威斯康星大学麦迪逊分校James Thomson小组和日本京都大学中山亚弥小组都利用了相同的技术基因重新编排技术，即向皮肤细胞中植入一组4个基因，通过基因重新编排，使皮肤细胞具备胚胎干细胞的功能 这种被改造过的细胞被称作“iPS细胞” 两个研究小组选择的植入基因组合略有不同，另外它们选用了不同类型的人体皮肤细胞为“底版”：美国研究小组选用的是成纤维细胞，而日本研究小组选择的是面部皮肤细胞,中山亚弥,79,俞君英： 威斯康星大学,独自确定了14种新的候选重组基因 通过系统的排除，最终使用了4个基因OC
