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1、1福建医科大学2007级硕士研究生分子生物学笔记08.6.181.1.原理篇原理篇第一章第一章 基因和基因组基因和基因组1.1.基因基因：能够表达和产生蛋白质或 RNA 的 DNA 序列，包括编码序列，编码序列外的侧翼序列和插入序列，是决定遗传性状的功能单位。2.结构基因结构基因:基因中编码 RNA 或蛋白质的 DNA 序列3.调控序列调控序列:启动子/增强子/加尾信号4.4.基因组基因组(Genome): : 细胞或生物体一套完整单倍体的遗传物质的总和。5.病毒基因组结构与功能的特点病毒基因组结构与功能的特点* 种类单一：DNA or RNA , 一包基因 形式多样：单链、双链、分节段、环状
2、、线状 单倍体基因组：每个基因在病毒中出现一次(特例:Retrovirus 双倍体) 大小不一：2x103-2x105bp 基因重叠：高效资源利用 动物病毒与真核细胞基因组相似:有的含内含子间断;细菌病毒(噬菌体)与原核细胞基因组相似连续 编码基因90% 具有不规则结构基因2结构基因的编码区无间隔;有些病毒的 mRNA 没有 5端帽结构发卡结构的翻译增强子; 结构基因本身不具有翻译起始序列6.原核生物基因组结构与功能特点原核生物基因组结构与功能特点*1、为一条环状双链 DNA(无典型染色体结构,拟核) 2、只有一个复制起点（Ori）3、具有操纵子结构4、重复序列少:绝大部分基因为单拷贝（99.
3、7%）;rRNA 例外核糖体快速组装5、可表达基因约 50%，真核生物，病毒6、基因一般是连续的，无内含子（古细菌除外）7 、编码顺序一般不重叠7.真核生物基因组结构与功能特点真核生物基因组结构与功能特点*1.真核生物基因组远大于原核生物基因组，结构复杂，基因数庞大，具有多个复制起点。2.基因组 DNA 与蛋白质结合形成染色体，储存于细胞核内3.真核基因为单顺反子，而细菌和病毒的结构基因为多顺反子。4.基因组中非编码区远多于编码区。90%-10%5.真核基因多是不连续的（断裂基因） ，由外显子和内含子镶嵌排列而成。6.存在大量重复序列 7.功能相关的基因构成各种基因家族(gene family
4、)8.存在可移动的遗传因素（mobile genetic element）9.体细胞为双倍体，配子（精子/卵子）为单倍体8.操纵子操纵子 operon*原核基因组特有的结构数个功能上相关联的结构基因串联在一起,构成信息区,连同其上游的调控区3(包括启动子和操纵基因)以及下游的转录终止信号所构成的基因表达单位。所转录的 RNA 为多顺反子。操纵基因并非一个基因，而是一段能被特异阻遏蛋白识别和结合的 DNA 序列，是决定基因表达效率的关键元件。操作元件 operator 9.质粒质粒 plasmidDNA*细菌染色体外的遗传物质。共价、闭合、环状结构的 DNA 分子（cccDNA） ，能独立复制。
5、非细菌生长所必须，但能赋予细菌特定的遗传性状。C：Covalent C：Closed C: Circular10.转位因子转位因子 translocator 可移动的基因成分，能够在一个 DNA 分子内部或两个 DNA 分子之间移动的DNA 片段。在细菌中，指可在质粒和染色体之间或在质粒和质粒之间移动的 DNA 片段。转位也是 DNA 重组的一种形式。细菌的转位因子包括：插入序列（IS） ，转座子transposon及可转座的噬菌体11.转座子（转座子（transposon,Tn）这是一类长度在 200020000bp 之间较大的转座因子，是细菌细胞里发现的一各复合型转座因子，如 Tn1681
6、 Tn420.它们除了带有与转座有关的基因以外，还带有其他基因，如 Tn903 Tn5 带有卡那霉素抗药基因等。12.转座因子的类别和遗传效应：转座因子的类别和遗传效应：细菌基因组中的可移动成分能产生转座现象。1、原核生物转座因子可以分为：插入序列、转座子、Mu 噬菌体。2、转座因子的几个遗传效应。转座因子的转座不是本身的移动，而是由转座因子复制出一个新的拷贝转移到基因组中的新位置上去。新的转座因子转到靶点后，靶点序列会倍增为两个靶点序列，并分别排列在转座因子的两侧，形成同向重复序列。4在转座过程中能够形成共同体。转座因子转座后能促使染色体畸变。转座因子可以从原来的位置上切除，这个过程成为切离
7、。转座可引起插入突变。给受体基因组增添了新的标志基因。13.外显子外显子(exon)不仅包括基因中编码蛋白质氨基酸的 DNA 顺序，而且包括mRNA 中的 5前导顺序和 3端非翻译顺序。14.内含子内含子(intron)则是指插入到编码序列之中的非编码序列15.RNARNA 剪接剪接断裂基因的表达必须要以代表基因组顺序的 RNA 前体中精确地除去内含子，产生一系列外显子组成的成熟 RNA，此过程称为 RNARNA 剪接剪接splicingsplicing。16.16.单顺反子单顺反子monocistronic mRNA，一个结构基因经转录和翻译生成一个mRNA 分子或一条多肽链，基本上没有操纵
8、子的结构。17.17.多顺反子多顺反子polycistronic mRNA，即数个结构基因联在一起，受同一调节区调节，即具有操纵子结构（包括功能功能上相关的几个蛋白质基因和一个共同的基因调控区组成的一段 DNA）18.18.重复序列（重复序列（repeatrepeat sequencesequence）: :真核生物基因组中非编码序列占 95以上，这些非编码序列中一部分是基因的内含子、调控序列等，另一部分便是重复序列；重复序列中除了编码 rRNA、tRNA、组蛋白及免疫球蛋白的结构基因外，大部分是非编码序列。其功能主要与基因组的稳定性、组织形式以及基因的表达调控有关。 19.19. 反向重复序
9、列反向重复序列 invertedinverted repeats:repeats:两个顺序相同的拷贝在 DNA 链上反向排列,如果两个串联间无间隔序列,称回文结构回文结构.20.20.同向重复序列同向重复序列: :新的转座因子转到靶点后,靶点序列会倍增成为两个靶点序列,并分别排列在转座因子的两侧,则称为,是转座因子转座后的一个重要标志.21.21.卫星卫星 DNADNA：是出现在非编码区的串联重复序列。其特点是具有固定的重复单位，该重复单位首尾相连形成重复序列片段，通常存在于间隔 DNA 和内含子中。522.22.微卫星微卫星 DNADNA：又称为短串联重复（STR） ，是一类更简单的寡核苷酸
10、串联重复序列，其重复单位为 26bp，重复次数 1060 次左右，其总长度通常小于150bp，分布在所有的染色体。微卫星 DNA 由于重复单位的重复次数不同而具有高度的遗传多态性，并且遵照孟德尔遗传规律，可以作为很好的遗传标记。23.23.限制性片段多态性（限制性片段多态性（RFLPRFLP）：在高度重复序列中的无间隔反向重复序列很容易形成限制性内切酶识别位点,也很容易由于突变产生或失去一个酶切位点,形成限制性片段多态性,即用同一种限制性内切酶消化不同个体的同一段 DNA 时，由于碱基组成的变化而改变限制性内切酶识别位点，从而会产生长度不同的DNA 片段。遗传标记，基因诊断，法医鉴定24.24
11、.（多）基因家族：（多）基因家族：指核苷酸序列或编码产物的结构具有一定程度同源性的一组基因，它们功能相似。25.25.基因超家族：基因超家族：一组由多基因家族及单基因组成的更大的基因家族。它们的结构有程度不等的同源性，但功能并不一定相同，甚至毫无相同之处。在进化上亲缘关系较远。26.26.假基因假基因 pseudogenepseudogene：多基因家族中，某些成员并不能表达出有功能的产物。与有功能的基因同源，但因突变等原因失活，可能为进化的痕迹。27.顺式作用元件（Cis-acting element） 与结构基因相串联的特定 DNA 顺序，能够被基因调控蛋白特异性识别和结合，与基因表达调控
12、相关。根据这些顺式作用元件的位置、转录激活中的作用及发挥作用的方式，可将这些顺式作用元件区分为启动子、上游启动子元件、增强子和沉寂子、加尾信号、反应元件。28.启动子 promoterDNA 链上被 RNA 聚合酶识别、结合并启动转录的部位，位于被转录基因的5端上游-100-200bp，有方向性。TATA 盒：转录起始点上游 -25-30bp核心序列 TATA（A/T）A（A/T）转录因子 TFD 的结合位点，启动转录6上游启动子元件CAAT 盒： -70-80bp保守序列 GGNCAATCT，N=C 或 T转录因子 CTF 的结合位点，决定启动子启动转录的效率GC 盒： -35bp富含 GC
13、 的序列 GGCGG与转录因子 Sp1 结合，促进转录过程29.增强子enhancer 是位于真核基因中远离转录起始点，能明显增加启动子转录效率的特殊 DNA 序列。它可位于被增强的转录基因的上游或下游，也可以相距靶基因较远。30.沉寂子 silencer在真核基因中，和起正调控作用的增强子相对应的是起负调控作用的静息子。它所具有的特性与增强子类似，即静息子的功能不受定位和方向的限制。31.反应元件能与激活后的信息分子受体结合的特异 DNA 序列，能介导基因对细胞外的某种信号产生反应，通常位于启动子附近和增强子内HSE（Heat Shock Response Element ）热休克反应元件G
14、RE (Glucocorticoid Response Element )糖皮质激素反应元件32.加尾信号结构基因最后一个外显子的 AATAAA 序列及下游的一段 GT 丰富区或 T 丰富区33.GT-AG 法则：真核生物基因的外显子与内含子接头处都有一段高度保守的一致序列，即：内含子 5端大多数是以 GT 开始，3端大多是以 AG 结束。故可以用它作为真核基因中 RNA 剪接的识别信号。734.端粒 telomere：以线性染色体形式存在的真核基因组 DNA 末端都有一种特殊的结构叫端粒。该结构是一段 DNA 序列和蛋白质形成的一种复合体，仅在真核细胞染色体末端存在。35.35.反式作用因子
15、反式作用因子：是指真核细胞内含有的大量可以通过直接或间接结合顺式作用元件而调节基因转录活性的蛋白质因子。在结构上含有与 DNA 结合的结构域。 第二章 DNA 的损伤与修复1.1.基因突变基因突变（ Mutation）: :在基因的的特定DNA序列中,其碱基组成及排列顺序可因机体内外因素的作用发生改变,导致DNA一级结构和生改变,改变基因结构,形成基因突变.也称为DNA损伤（DNA damage）。即遗传物质结构改变引起遗传信息的改变。2.2.突变的类型突变的类型（一）点突变点突变(point mutation),错配（mismatch）DNA分子上的一个碱基错配称点突变(point muta
16、tion)。点突变发生在基因的编码区域，可导致氨基酸的改变。1. 转换转换transitiontransition：发生在同型碱基之间，即嘌呤代替另一嘌呤，或嘧啶代替另一嘧啶。2. 颠换颠换transversiontransversion：发生在异型碱基之间，即嘌呤变嘧啶或嘧啶变嘌呤。（二）缺失、插入.倒位缺失缺失deletiondeletion：一个碱基或一段核苷酸链从DNA大分子上消失。插入插入insertioninsertion：原来没有的一个碱基或一段核苷酸链插入到DNA大分子中间。倒位倒位inversion:inversion:是一段核苷酸序列方向倒转,基因内部的DNA序列重组,使一段DNA序列的方向倒转,如由原来的5-3倒置为3-5.（三）重排（重排（rearrangementrearrangement）DNA分子内发生较大片段的交换，称为重组
