遗传的分子基础

遗传学——遗传的分子基础知识总结，包括人类基因的分子结构、人类基因组的DNA组成、遗传的分子基础人类基因的分子结构人类基因组的DNA组成基因的表达与调控、基因突变、DNA损伤与修复等内容。

遗传的分子基础

• 人类基因的分子结构
  • 断裂基因
    • 外显子：具有编码意义
    • 内含子：无编码意义（5`GT、3’AG；GT—AG法则）
    • 侧翼序列
      • 启动子
        • TATA框：TATAAAA
        • CAAT框：GCCAAT
        • GC框：调节转录的活动，GGGCGG
      • 增强子
      • 终止子
        • mRNA裂解信号（AATAAA）
        • 回文结构
• 人类基因组的DNA组成
  • 基因组：携带生物体全部遗传信息的核酸量
    • 核基因组3.2×10^9bp 2～2.5万个基因
    • 线粒体基因组16.6kb 37个基因
• 基因的表达与调控
  • 基因的表达
    • 转录
      • 剪接：去除内含子序列，连接外显子序列
      • 加帽：mRNA分子5’端加上一个7—甲基鸟核苷三磷酸
      • 加尾：转录后以ATP为前体，由腺苷酸转移酶催化聚合到mRNA3’端
    • 翻译
      • 肽链的起始：mRNA模板，tRNA运载工具。tRNA反密码子是UAC，识别mRNA的起始密码子AUG
      • 肽链的延长：核糖体上有两个结合点—P位A位
      • 肽链的终止：终止密码子：UAA，UAG，UGA
  • 基因表达的调控
    • 转录前调节
    • 转录水平调节
      • 顺式作用元件：决定转录的起始位点、转录效率的DNA序列。通常是非编码序列
      • 反式作用因子：又称转录调节因子或转录因子。真核生物基因表达转录水平调控的基本方式就是通过反式作用因子对顺式作用元件的识别和结合来实施调控。
      • RNA聚合酶活性：RNA聚合酶与启动子的亲和力大小直接影响转录起始的频率
      • 协调表达
      • 沉默子；负性调节元件，当结合特异蛋白因子时，对基因转录其阻遏作用
    • 转录后调节
      • miRNAs：内源性小RNA分子，在转录后水平负调控蛋白编码基因的表达
      • siRNA：外源性RNA分子，通过完全互补配对的方式与同源的靶mRNA结合，引起其降解
    • 翻译水平调节：翻译起始因子活性的调节，RNA结合蛋白对翻译起始的调节
    • 翻译后调节：磷酸化，泛素化，乙酰化，糖基化修饰
• 基因突变
  • 遗传物质发生的可遗传的变异
  • 基因突变的特性
    • 稀有性
    • 可逆性：正向突变，反向突变（回复突变）
    • 多向性：复等位基因
    • 少利多害性
    • 随机性
  • 基因突变的诱发
    • 物理因素：太空育种
    • 化学因素
      • 碱基类似物：5—溴尿嘧啶（5—BU）与T，2—氨基嘌呤（2—AP）与A（酮式结构）与G（烯醇式结构）
      • 碱基的修饰剂：亚硝酸（氧化脱氨基作用，下一轮DNA复制时产生碱基替换），羟胺，烷化剂
      • DNA插入剂：芳香类化合物（吖啶类染料，氮芥类衍生物）插入DNA双链中的碱基之间，引起单一核酸的缺失插入
      • 抗生素：重氮丝氨酸，丝裂霉素C
    • 生物因素：乙肝病毒，黄曲霉素
  • 类型
    • 点突变
      • 替换分为：转换（同种碱基），颠换（异种碱基）
      • 同义突变：UUU和UUC均编码苯丙氨酸
      • 错义突变：镰形细胞贫血的血红蛋白β基因突变
      • 无义突变：编码氨基酸的密码子突变为终止密码子
    • 移码突变和整码突变
    • 动态突变：亨廷顿氏舞蹈症
• DNA损伤与修复
  • 光修复
  • 切除修复
  • 重组修复
• 人类基因多态性