染色質、染色體、基因和基因組第一節(jié)染色質和染色體同一種物質不同細胞周期表現(xiàn)的不同形態(tài)間期：染色質；分裂期：染色體第二節(jié)基因

一、基因的概念1、順反子：Benzer通過互補試驗發(fā)現(xiàn)的遺傳功能單位；順反子是編碼一條多肽鏈的單位。有關基因就是一個順反子；2、基因的分子生物學定義：基因是指DNA分子中能編碼一條多肽鏈，并具有一定長度的片段?；虬ň幋a蛋白質肽鏈或RNA的核酸序列以及保證其轉錄所必需的調(diào)控序列。P433、基因的結構：完整的基因結構包括：前導區(qū)、尾部區(qū)、內(nèi)含子和外顯子；

前導區(qū)（leader）：位于編碼區(qū)的前面，相當于mRNA起始密碼5’端的序列；

尾部區(qū)（trailer）：位于編碼區(qū)之后，指mRNA3’端終止密碼子后面的非翻譯序列；

內(nèi)含子（intron）：位于編碼序列之間，通常指基因中能被轉錄成前體轉錄物，但卻不能成為mRNA組成部分的區(qū)域；

外顯子（exon）：即編碼序列，也就是DNA分子中編碼mRNA某一部分序列的區(qū)域。轉錄時，外顯子和內(nèi)含子均被轉錄在hnRNA中，然后經(jīng)轉錄后的剪接加工過程去除內(nèi)含子結構部分，外顯子轉錄物再連接成一個完整的成熟的mRNA分子。二、原核生物基因特征1、基因組較小，1分子環(huán)狀雙鏈DNA。其DNA是與蛋白質結合，但并不形成染色體結構，只是習慣上將之稱為染色體。細菌染色體DNA在胞內(nèi)形成一個致密區(qū)域，即類核（nucleoid），類核無核膜將之與胞漿分開。2、功能相關的基因高度集中，構成操縱子，多順反子；

操縱子（operon）是指數(shù)個功能相關的結構基因串聯(lián)在一起，構成信息區(qū)，連同其上游的調(diào)控區(qū)（包括啟動和操縱區(qū)）及其下游的轉錄終止信號構成的基因表達單位。

調(diào)控區(qū)CAP結合位點啟動序列操縱序列

結構基因Z：β-半乳糖苷酶Y：透酶A：乙酰基轉移酶ZYAOPDNA3、大多數(shù)的蛋白質基因保持單拷貝形式；RNA基因常是多拷貝的；4、沒有內(nèi)含子，基因是連續(xù)的；5、重復序列少；6、絕大部分DNA都是用于編碼蛋白質的，只有很少不編碼的序列；原核基因的結構特點

三、真核生物基因特征

1、核基因組由染色體DNA組成：分子量較大；結構復雜；與蛋白質結合；2、多數(shù)都是斷裂基因：即編碼序列（外顯子）被非編碼序列（內(nèi)含子）間隔開；3、大量重復序列（20～60％）：單一序列、輕度重復序列、中度重復序列、高度重復序列；4、多基因家族：起源相同、結構相似、功能相關的一組基因。5、單順反子；真核基因的結構特點

四、亞細胞結構基因特征

只有一種核酸，大部分是一條單鏈或雙鏈分子；核酸大小差別大，通常DNA病毒的核酸分子較大，而RNA病毒則較小；具有啟動子和操縱子結構；噬菌體基因組中沒有內(nèi)含子，感染真核細胞的病毒基因組中有內(nèi)含子；存在重疊基因；第三節(jié)基因組

一、基因組定義基因組是細胞中一套完整單體的遺傳物質的總和?；蚪M結構主要指不同的DNA功能區(qū)在DNA分子中的分布和排列情況。二、基因組大小與C值矛盾

C值（Cvalue）：單倍體基因組中DNA的含量。C值大小與生物進化程度基本成正比，但這種相關性并不很精確。C值矛盾（Cvalueparadox）也稱C值悖論，指生物體的進化程度與基因組大小之間不完全成比例的現(xiàn)象。C值矛盾主要是由于各種生物基因組的結構特征的差異所造成的。三、遺傳圖譜、物理圖譜、基因圖譜1、遺傳圖譜（geneticmap）

（1）定義也稱連鎖圖譜，以具有遺傳多態(tài)性的遺傳標記為“路標”，以遺傳學距離為圖距的基因組圖。（2）原理：真核生物遺傳過程中發(fā)生減數(shù)分裂時，染色體的重組和交換的概率會隨著染色體上任意兩點間相對距離的遠近而發(fā)生相應的變化。（1％＝1cM）（3）遺傳標記第一代DNA遺傳標記——限制性片段長度多態(tài)性（restrictionfragmentlengthpolymorphism，RFLP）；第二代DNA遺傳標記——微衛(wèi)星（microsatellite）；第三代DNA遺傳標記——單個核苷酸多態(tài)性（singlenucleotidepolymorphism，SNP）；

2、物理圖譜

物理圖譜是指以一段已知核苷酸序列的DNA片段（sequencetaggedsite，STS，序列標記位點）為路標，以Mb或kb為圖距的基因組圖。人類基因組計劃的目標之一就是完成人類基因組中平均相隔100kb的以30000個STS為基礎的物理圖譜。3、基因圖譜鑒別全部基因，包括RNA基因，以及基因組中其它序列的結構和功能。轉錄圖又稱cDNA圖譜或表達序列標簽圖譜。即把mRNA（或據(jù)mRNA人工合成的cDNA）分離、定位，繪制出的圖譜稱之。所有的生物性狀，包括疾病，都是由結構或功能蛋白質決定的，而已知的所有蛋白質都是RNA聚合酶II指導的mRNA依據(jù)“遺傳密碼”編碼的。抓住了（RNA）轉錄圖，抓住了基因的主要特點與主要部分（可轉錄的部分）。序列圖：測定總長度約由30億核苷酸組成的序列圖是人類基因組計劃最為艱巨的任務。

四、人類基因組1、人類基因組定義：是對人類自身認識生物體一個細胞所包含DNA結構的一整套基因，攜帶著決定生物特性的全部遺傳信息——即記錄基因組全部DNA序列。2、人類基因組計劃研究的意義人類基因組計劃（humangenomeproject，HGP）人類基因組計劃研究主要分為兩個部分，一是人類基因組DNA的完全測序；二是基因DNA序列的識別和正常功能，基因變異與人類疾病的研究；目標是全面而透徹地認識人類基因組的正常結構、功能及基因的異常結構（變異）與人類疾病。對生命進行系統(tǒng)地和科學地解碼，以達到了解和認識生命的起源、種間和個體間存在的差異的起因、疾病產(chǎn)生的機制以及長壽與衰老等生命現(xiàn)象的目的。3、人類基因組計劃策略建立基因組DNA的重疊細胞克隆群；次級克隆群；測序；分析

一般說來，“基因組學”主要解決的問題是基因組的“結構”，即上述4張結構圖，當HGP完成后，下一步該做什么？下步是將重心逐步由“結構”向“功能”轉移，人們提出1個新的名詞，稱“后基因組學”

(post-genomics)。4、人類基因組計劃下一步的方向功能基因組學蛋白質組學比較基因組學細胞計劃生物信息學與生物芯片

功能基因組學

—21世紀生物學的新方向盡管基因圖譜非常重要,但他并沒有告訴我們所有基因的“身份”以及他們所編碼的在人體內(nèi)真正發(fā)揮作用的蛋白質等基因功能的有用信息,而如何了解這些基因的功能和特性就成為各研究機構下一步的主要目標。功能基因組學研究的內(nèi)容包括鑒定基因,分析基因的功能和描述基因表達模式。蛋白質組學—后基因組時代的主角

蛋白質組是指全部基因表達的全部蛋白質及其存在方式,是一個基因、一個細胞或組織所表達的全部蛋白質成分,蛋白質組學是對不同時間和空間發(fā)揮功能的特定蛋白質群體的研究,它旨在闡明生物體全部蛋白質的表達模式及功能模式,內(nèi)容包括鑒定蛋白質的表達、存在方式、結構功能和相互作用方式等,研究的技術體系包括:樣品制備,雙向聚丙烯酰胺凝膠電泳,蛋白質的染色,凝膠圖象分析,蛋白質分析,蛋白質數(shù)據(jù)庫。比較基因組—對更多的基因組進行測定比較基因組學是基于基因組圖譜和測序的基礎上,對已知的基因和基因組結構進行比較,來了解基因的功能、表達機制和物種進化的學科。因為直接用人進行實驗是不符合倫理和法律的,所以比較基因組就為研究非人類生命個體中基因的功能來確定人類基因的功能提供了有價值的手段。模式生物基因組的研究為揭示人類疾病的功能,克隆人類疾病基因,分析人類基因組的復雜性狀及加深對基因組結構的認識發(fā)揮了重要的作用。細胞計劃—從分子水平的研究上升到細胞水平的研究

細胞是自然界中生命活動的基本結構與功能單位。在闡明了以基因為核心的生命物質的本質后,以訊號傳導為主線,闡明發(fā)生在細胞中一切生命現(xiàn)象的奧秘,是“細胞計劃”的設想。生物信息學與生物芯片—新型學科和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展

基因組研究的發(fā)展使得海量信息的產(chǎn)生,對這些信息的分析、加工和利用,從而誕生了生物信息學。生物信息學的發(fā)展也推動了生物芯片技術的研究與開發(fā),它是繼大規(guī)模集成電路之后的又一次具有深遠意義的科學技術革命。生物芯片主要是指通過微加工技術和微電子技術在固相介質表面構建的微型生物化學分析系統(tǒng),能實現(xiàn)對細胞、蛋白質、DNA及其他生物組分的準確、快速、大信息的檢測。五、藥物基因組學1、概念

主要以闡明藥物代謝,藥物轉運和藥物靶分子的基因多態(tài)性與藥物作用包括療效和毒副作用之間關系的一門科學。藥物基因組學的基礎是基因的多態(tài)性,它主要研究基因序列變異及其對藥物的不同反應,是研究高效、特效藥物的重要途徑,通過它為患者或特定人群尋找合適的藥物。2、藥物基因組學研究的內(nèi)容研究影響藥物吸收、轉運、代謝、消除等個體差異的基因特性研究由于個體基因差異所致的對藥物的不同反應研究與藥物起效、活化、排泄等過程相關的候選基因鑒定基因序列差異,揭示這些差異的遺傳特征根據(jù)病人基因組特征優(yōu)化藥療方案3、藥物基因組學與基因多態(tài)性基因多態(tài)性是藥物基因組學的基礎和重要研究內(nèi)容,主要包括:藥物代謝酶的多態(tài)性:由同一基因位點上具有多個等位基因引起,決定表型多態(tài)性和藥物代謝酶的活性催化第Ⅰ相反應的藥物代謝酶主要是細胞色素P450(CYP)酶系催化第Ⅱ相反應的酶主要是硫嘌呤甲基轉移酶(TPMT)、N－乙?；D移酶(NAT)、谷胱甘肽S-轉移酶(GST)等藥物轉運蛋白的多態(tài)性:在藥物的吸收、排泄、分布、轉運等方面起重要作用,其變異對藥物的吸收和消除具有重要意義許多藥物是通過細胞膜上的載體主動轉運而進入體內(nèi)的。這表明,藥物轉運基因與藥效之間也有非常密切的關系系。P2糖蛋白是一種重要的膜載體,它是由MDR21基因編碼的ATP依賴性跨膜外流泵,可從細胞內(nèi)向外泵出某些藥物或其代謝物,這些藥物包括抗腫瘤藥、地高辛、環(huán)孢素A等。藥物受體基因多態(tài)性：最重要的藥物受體是G蛋白偶聯(lián)受體,它的種類很多。

β2－腎上腺素受體是其中研究較多的一類。它的3種多態(tài)性(Arg16Gly,Gln27Glu,Thr164Ile)可改變受體功能。Ward等發(fā)現(xiàn)具有16Gly多態(tài)性的哮喘病人,比具有16Arg的病人對支氣管擴張藥沙丁胺醇介導的受體下調(diào)脫敏感增加。與純合的16Gly相比,純合的16Arg和雜合的16Arg對沙丁胺醇的反應分別高5倍和2倍。藥物作用靶點的多態(tài)性:使靶蛋白對特定藥物有不同親和力4、藥物基因組學的應用

在基因組層次上揭示藥物效應的遺傳學基礎,實現(xiàn)根據(jù)不同病人的基因差異選擇更加科學優(yōu)化的治療方案與劑量,達到藥物治療的個性化、安全化、經(jīng)濟化。應用前景:開辟全新的藥物開發(fā)領域藥物基因組學是以人類基因組中所有的基因信息來指導新藥開發(fā),是在整體水平研究遺傳因素對藥物治療效果的影響