基因和基因組的結(jié)構(gòu)與功能(參考版)
2025-01-21 11:45本頁面
【正文】 人類將依賴這張“生命元素周期表”徹底解開人類進(jìn)化和生命之謎，同時(shí)有望徹底闡明人類 6000多種單基因、多基因遺傳病的發(fā)病機(jī)制，并為這些疾病的診斷、治療及預(yù)防奠定基礎(chǔ)，人類健康的歷史將翻開全新的一頁。 2022年 6月，美國、英國、法國、德國、日本與中國幾乎同時(shí)宣布人類基因組工作草圖完成，盡管該工作草圖還需進(jìn)一步補(bǔ)充完善，但它的完成卻是科學(xué)界一個(gè)具有里程碑意義的重大成就。測(cè)定人類基因組的核苦酸順序是人類基因組計(jì)劃中最為明確、最為艱苦的定時(shí)、定量、定質(zhì)的任務(wù)。轉(zhuǎn)錄圖具有特定的生物學(xué)意義。因此如果能把 mRNA（或 cDNA）先分離、定位，就抓住了基因的主要部分（可轉(zhuǎn)錄的部分）。這段已知核苷酸序列的 DNA片段稱為序列標(biāo)記位點(diǎn)，在基因組中應(yīng)有明確的位置。遺傳圖所表現(xiàn)的，是通過連鎖分析確定的各基因間的相對(duì)位置。 ? 2022年 ? 六國科學(xué)家公布人類基因組細(xì)節(jié)研究成果 1. 遺傳圖譜 ? 遺傳圖的繪制是人類基因組研究的第一步，是以染色體上某一點(diǎn)為遺傳標(biāo)記，以與之相伴遺傳的特征為對(duì)象，經(jīng)連鎖分析，將編碼該特征的基因定位于染色體特定位置。 ? １２月１４日 美英等國科學(xué)家宣布繪出擬南芥基因組的完整圖譜，這是人類首次全部破譯出一種植物的基因序列。 ? ５月８日 德、日等國科學(xué)家宣布，已基本完成了人體第２１對(duì)染色體的測(cè)序工作。 ? 2022年 ? ４月６日 美國塞萊拉公司宣布破譯出一名實(shí)驗(yàn)者的完整遺傳密碼，但遭到不少科學(xué)家的質(zhì)疑。中國是繼美、英、日、德、法之后第６個(gè)國際人類基因組計(jì)劃參與國，也是參與這一計(jì)劃的唯一發(fā)展中國家。 ? １２月 一種小線蟲完整基因組序列的測(cè)定工作宣告完成，這是科學(xué)家第一次繪出多細(xì)胞動(dòng)物的基因組圖譜。 基因組研究大事記 ? １９９０年 ? １０月 被譽(yù)為生命科學(xué)“阿波羅登月計(jì)劃”的國際人類基因組計(jì)劃啟動(dòng)。 ? 1998年，最后一個(gè)五年計(jì)劃指定出來， HGP提前 2年于 2022年完成。 ? 1990年， NIH和 DOE聯(lián)合提出美國人類基因組計(jì)劃，正式啟動(dòng) HGP，計(jì)劃于 15年內(nèi)提供 30億美元的資助，在 2022年完成人類基因組全部序列的測(cè)定。 ? 1986年美國宣布啟動(dòng)“人類基因組啟動(dòng)計(jì)劃” 。 研究背景 ? 1985年，美國能源部（ DOE）率先提出，旨在闡明人類基因組 DNA長(zhǎng)達(dá) 3 109堿基對(duì)（ base pair， bp）的序列。 串聯(lián)重復(fù)順序多態(tài)性 （ tandem repeats po13rmor－ phism） ? 有一些重復(fù)序列，其重復(fù)單位很小，比如（ CC） n、（ ATT） n，但串聯(lián)重復(fù)次數(shù)有較大的變化，形成串聯(lián)重復(fù)順序多態(tài)性，也稱為可變數(shù)目的串聯(lián)重復(fù)序列（ variablc number of tandcm repeats， VNTRs），這是另一種DNA序列長(zhǎng)度多態(tài)性，這種多態(tài)性在人群中有極高的頻率。 ? 高度重復(fù)序列中的無間隔反向重復(fù)序列很容易形成限制酶識(shí)別位點(diǎn)，也很容易由于突變產(chǎn)生或失去一個(gè)酶切位點(diǎn)。當(dāng)堿基組成的變化改變了限制酶識(shí)別位點(diǎn)（位點(diǎn)消失、產(chǎn)生新的位點(diǎn)、位點(diǎn)移位等）時(shí)，就會(huì)得到不同的限制性片段類型，這樣的位點(diǎn)稱為多態(tài)性位點(diǎn)。 限制性片段長(zhǎng)度多態(tài)性 （ restriction fragment lgth polymorphism， RFLP） ? DNA位點(diǎn)多態(tài)性可影響限制酶的切割位點(diǎn)，造成限制性片段長(zhǎng)度多態(tài)性，即用同一種限制酶消化不同個(gè)體的 DNA時(shí)，會(huì)得到長(zhǎng)度各不相同的限制性片段類型。例如人血液中的許多蛋白質(zhì)和紅細(xì)胞、白細(xì)胞的表面抗原在不同個(gè)體之間的生化特征、抗原特性都存在著由遺傳造成的變異。只有從不同個(gè)體 DNA序列的差異上闡明人類基因組的多態(tài)性，才能真正了解與疾病特別是多基因疾病有關(guān)的遺傳機(jī)制，同時(shí)深入準(zhǔn)確地了解人類起源、進(jìn)化和遷徙過程中的 DNA序列變化。 基因組 DNA有 30億個(gè)堿基對(duì) (3 109bp)，5－ 10萬個(gè)基因，目前已定位的有 2022個(gè) 編碼序列只占基因組總 DNA量的 5%以下，非編碼區(qū)占 95%以上，大量為重復(fù)序列 人類基因組中的 DNA多態(tài)性 每個(gè)人之間基因組并不完全相同，也叫基因組的多態(tài)性，這個(gè)多態(tài)性表現(xiàn)在 DNA的序列上。 ? 跳躍基因的概念，使人們認(rèn)識(shí)到功能上相關(guān)的各個(gè)基因，并不一定以緊密連鎖的形式存在，它們可以分散在不同染色體或者同一染色體的不同部位上，因此極大地豐富和發(fā)展了現(xiàn)代基因概念。 ? 20世紀(jì) 50年代，美國遺傳學(xué)家 McClintock（ 1983年獲得諾貝爾生物醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)）在研究玉米籽粒顏色的高頻變異時(shí)提出這一概念，當(dāng)時(shí)稱為“控制因子”。 ? 不連續(xù)基因的發(fā)現(xiàn)時(shí)是通過 mRNA和 DNA雜交實(shí)驗(yàn)而發(fā)現(xiàn)的。編碼蛋白質(zhì)的基因稱為 外顯子（ exon） ，其間由不編碼的序列即 內(nèi)含子（ intron） 隔開。 斷裂基因 ? 即不連續(xù)基因。 ? 80%左右的 mRNA來自單一序列 DNA。 ? 真核生物一般為二倍體細(xì)胞，因此不重復(fù)的單一序列存在 2個(gè)拷貝
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