基因组进化的分子基础PPT课件.ppt

基因组进化的分子基础基因组进化的分子基础:
突变
重组
转座突变
1.1突变的机制
♦自发性损伤(复制中的损伤、碱基的自发性化学改变、
自发脱碱基、细胞的代谢产物对DNA的损伤)
♦物理因素引起的损伤(电离辐射、紫外线、热诱变等)
♦化学因素引起的损伤(烷化剂、碱基类似物、嵌入试剂等)
1.1.1自发性损伤

错配突变

纯化学的碱基配对差错率为:5％～10％

为维持基因组的稳定性,DNA的复制必须增加几个数量级,提高DNA复制的精确性有2种方法:
♪渗入碱基的筛选
♪错配碱基的校正
碱基异构式引起DNA复制过程的错误-----自发突变碱基异构式引起DNA复制的错配A(a)滑序复制碱基类似物(Baseanalog)5-BrU碱基的化学修饰导致突变NH2OH(HydroxylamineHA羟胺)嵌合剂的质突变作用♪紫外线的致突变作用脱氨氧化1.2突变的效应
◙突变对基因组的影响
同义突变:没有改变产物氨基酸序列的密码子
错义突变:碱基序列的改变引起了氨基酸序列的改变(中性突变、渗漏突变)
无义突变:碱基的改变使代表某种氨基酸的密码子变为蛋白合成的终止密码子
连读突变:与终止突变正好相反,终止密码子变成指
令某一氨基酸的密码子,使翻译继续进行◙突变对多细胞生物的影响

♫多细胞生物的细胞有2种类型:
体细胞－－不参与时代间的遗传事件
种质细胞－－负责将遗传物质传递给下一代

♫多细胞突变产生的影响:
体细胞－－仅限其本身、不会影响后代及进化;
即使死亡,也有同类型的体细胞存在;
引起细胞无限增值的突变,使细胞分裂失去控制,产生肿瘤;
种质细胞－－当代不会对个体表型产生重要影响,局限于很小的器官;
可以传递给下一代,使子代个体所有细胞都含有从亲代继承的突变;
♫多细胞生物的突变效应分为2类:
功能丧失:使蛋白质的活性降低或丧失;
显性、隐姓;
显性导致遗传病,如Marfan综合症,产生异常的结缔组织蛋白原纤维蛋白;

功能增益:突变提供一种异常蛋白质活性;
一般为显性;
多发生在调控区,如使1个或多个基因在错误的组织中表达,导致细胞功能紊乱,或控制细胞周期的一
个或几个基因的过量表达,使细胞分裂失控引发癌症;
◙突变率与生物的复杂性

生物进化的基本动力:突变

如果突变率太高－－基因组处于不稳定状态,不利于进化;

现存生物,包括低等生物和高等生物基因组的自发突变率约为10－9－－－－这是各种因素综合作用的结果;

每个基因都有积累突变的风险,而大多数突变都是有害的,因此生物含有的基因数越多,发生突变的几率越大,由此判断平均突变率为生物的复杂性设定了一个上限;

群体遗传学家估计,根据DNA复制的忠实性,哺乳动物含有基因数不超过60000。

1.3超突变和程序性突变
SOS修复系统倾向增加突变SOS修复机制SOS修复只是SOS反应的一部分RecA-P;三种功能当DNA复制受阻/DNAdamaged免疫球蛋白基因V片段中突变的引入

免疫球蛋白多样性产生的过程:
♫免疫球蛋白重链和轻链基因的V,D,J,C片段重组连接;
♫重组后还可通过V基因片段的超突变增加多样性;大肠杆菌的适应性突变1.4DNA修复碱基切除修复复制前进行
不易出错DNAmismatch♪错配修复系统组成(Mismatchrepairsystem)甲基化程度的差异后复制修复、E.coli的挽回系统TTTT重组修复
(链转移修复)DNA修复和人类疾病1.5DNA单链的非对称性进化2.重组3‘
5‘位点专一性重组

大肠杆菌的位点专一
性重组(同源重组):免疫球蛋白基因的重排(双链断裂重接模型):双链断裂重组模型3.转座DNA转座

♫复制转座♫保守转座逆转录转座本章主要内容

♫基因组进化的分子基础
♫突变的分类及作用效应
♫同源重组的简单过程及Holliday结构形成的分子机制
♫转座子的分类及作用机理
现今医学分为传统医学、基于“生物-医学模式”近代发展起来的西医，20世纪西医又发展到“社会-心理-生物医学”或综合医学模式，后基因组时代系统生物学的兴起，形成了系统医学在全球的迅速发展，成为继传统医学、西医学之后中、西医学汇通的未来医学。当代中国医学类专业比较优秀的学校有北京大学、华中科技医学化验
医学定义（medicine），是处理人健康定义中人的生理处于良好状态相关问题的一种科学，（高血压心脏病糖尿病）以治疗预防生理疾病和提高人体生理机体健康为目的。狭义的医学只是疾病的治疗和机体有效功能的极限恢复，广义的医学还包括中国养生学和由此衍生的西方的营养学。现在世界上医学主要有西方微观西医学和东方宏观中医学两大系统体系。医学的科学性在与应用基础医学的理论不断完善和实践的验证，例如生化、生理、微生物学、解剖、病理学、（肺炎青霉素肝炎）
药理学、统计学、流行病学，中医学