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1、基因与基因组戴五星同济医学院生物化学与分子生物学系本章介绍内容一、基因二、基因组结构与功能三、DNA的多态性第一节基因基因（gene）1个遗传基本功能单位一段DNA或RNA（病毒）顺序贮存有功能的蛋白质多肽链或RNA序列信息及表达这些信息所必需的全部核苷酸序列一、基因的概念及结构基因的基本结构5’、、、AGCCGACTATGTCGAAGCTT、、、、、、GCTTGACTATAAGACA、、、3’3‘、、、TCGGCTGATACAGCTTCTAA、、、、、、CGAACTGATATTCTGT、、、5‘转录调控区贮
2、存RNA或蛋白质结构信息区转录终止区原核基因的结构特点真核基因的结构特点结构基因与RNA的关系二、基因作图将基因组中的基因或遗传标记分配在各个染色体上,并确定基因或标记间的距离的线性图称为基因组图谱。基因组图谱包括以染色体重组交换为基础的遗传图谱和以DNA的核苷酸序列为基础的物理图谱。指将基因定位于某一特定的染色体上,以及测定基因在染色体上的线性排列的顺序与距离。（一）基因作图(基因定位)的定义:又称基因连锁图(linkagemap)或染色体图(chromosomemap),是以多态性遗传标记为界标,通过计算
3、在细胞减数分裂过程中,由于同源染色体间交换所导致的遗传标记间发生重组的频率,来确定这两个标记间在染色体上的相对位置的图谱。1、遗传图谱:图距:在遗传图谱上基因(或遗传标记)间的距离称为图距。图距单位以重组值1%去掉%号表示,单位为厘摩尔根(centimorgan,cM),1cM约为106bp（二）基因作图的方法:以特异DNA序列为界标所展示的染色体图,它能反映生物基因组中基因或标记间的实际距离,图上界标之间的距离是以物理长度即核苷酸对数如bp、kb、Mb等来表示的。这些特定的DNA序列可以是多态的,如RFLP
4、s,但主要是非多态的如STS、STR、EST和特定的基因序列等。2、物理图谱:作图的基本方法:自上而下作图(top-downmapping)自下而上作图(bottom-upmapping)作图的基本方法:自上而下作图(top-downmapping)NotⅠHindⅢ自下而上作图(bottom-upmapping)三、人类基因定位的基本方法家系分析定位体细胞杂交定位核酸杂交技术定位1、家系分析定位通过分析、统计家系中有关性状的连锁情况和重组率而进行基因定位的方法。有用的遗传标记:取材方便按孟德尔方式遗传多态性
5、标记位点多态性：在一个群体中，某遗传特性存在若干种类型。家系分析定位深绿代表红绿色盲患者,浅绿代表红绿色盲基因携带者,黄色代表正常外祖父法性连锁分析家系分析定位常染色体基因定位收集家系成员DNA样品扩增每个成员DNA中的VNTR进行“基因组扫描”寻找性状相关基因2、体细胞杂交定位运用体细胞遗传学原理和体细胞杂交技术,在离体条件下,把基因定位在染色体上从而制作遗传图谱的方法。细胞融合技术是进行基因定位的基础技术。两个亲缘关系较远的动物细胞相互融合后,杂种细胞往往会排除一种亲本细胞的染色体。杂种细胞中一个亲本染色
6、体的被排除由不同亲本细胞的相对生长速率来决定。体细胞杂交定位鼠细胞人细胞含全套鼠染色体,人1号染色体,肽酶C细胞融合技术应用已知的核酸探针与待定位的DNA序列进行杂交对基因进行定位的方法具有互补序列两条单链核酸分子在一定条件下按碱基互补配对原则退火形成双链的过程。杂交的双方是待定位的核酸和已知核酸序列，已知核酸序列称探针。3、核酸分子杂交定位(1)克隆基因定位法用已克隆基因的cDNA探针与保留在杂种细胞内的人染色体DNA序列进行分子杂交,来确定克隆基因所在的染色体位置的方法。核酸分子杂交技术克隆基因定位法Hi
7、ndⅢ酶切人基因组DNA人白蛋白cDNA探针人细胞人-CHO杂种细胞HindⅢ酶切人-CHO基因组DNA6.8kb杂交带3.5kb杂交带6.8kb杂交带以标记的待定位基因的特定DNA序列或转录产物RNA分子为探针,直接同变性后的中期染色体进行原位杂交,通过放射自显影或显色技术,就可确定标记探针在染色体上的位置,以达到基因定位的目的。是一种分子水平和染色体水平相结合,应用比较广泛而直接的基因定位方法。(2)原位杂交法核酸分子杂交技术原位杂交定位法标记待定位基因的特定DNA或RNA探针变性中期染色体的制备原位杂交
8、放射自显影或显色反应确定基因在染色体的位置在单细胞或组织切片上对特异的核苷酸序列进行PCR扩增,再进行DNA分子杂交以进行细胞内基因定位或检测的技术。它是原位杂交的细胞定位技术与PCR的高灵敏度相结合的一种技术。(3)原位PCR法进行基因定位核酸分子杂交技术原位PCR定位法固定细胞蛋白酶消化原位PCR扩增产物检测直接检测法：放射自显影、免疫组织化学、荧光检测固定细胞蛋白酶消化原位PCR扩增原位杂交间
