核酸的化學(xué)21基因的分子生物學(xué)NucleicAcidR型細(xì)菌：無毒型肺炎球菌S型細(xì)菌：有毒型肺炎球菌OswaldAvery（1877-1955）肺炎球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)什么是轉(zhuǎn)化?一種遺傳型細(xì)胞的 DNA進(jìn)入另一不同遺傳型細(xì)胞中,從而引起穩(wěn)定遺傳變異的過程.一.核酸的概念

核酸（nucleicacid)是以核苷酸為基本組成單位的生物信息大分子。核酸核糖核酸（ribonucleicacid,RNA）脫氧核糖核酸

（deoxyribonucleicacid,DNA）

DNA存在于細(xì)胞核與線粒體內(nèi)，攜帶遺傳信息，決定著細(xì)胞與個體的遺傳型。RNA存在于細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞核與線粒體內(nèi)，參與遺傳信息的復(fù)制與表達(dá)。病毒中，RNA也可作為遺傳信息的載體。二.核酸的組成成分核酸核苷酸磷酸核苷戊糖堿基(核糖或脫氧核糖)(嘌呤或嘧啶)水解水解水解DNA的基本組成單位:

脫氧核糖核苷酸（deoxyribonucleotide

或deoxynucleotide)RNA的基本組成單位:核糖核苷酸（ribonucleotide)(一)核糖和脫氧核糖RNA和DNA兩類核酸是因所含的戊糖不同而分類的.RNA含D-核糖DNA含D-2-脫氧核糖鏡象對映體中的兩種構(gòu)型，一個為D-型，一個為L－型。OH1’OHH2’OH3’OHH4’H5’β-D-核糖O4’3’2’1’HOCH2HHHHOHHβ-D-2-脫氧核糖HOCH25’α－、β－為糖的兩種不同旋光率的存在形式。在構(gòu)型上，僅頭部不同，互為異頭物。OH(二)嘌呤堿和嘧啶堿堿基（base)嘌呤(purine)嘧啶（pyrimidine)嘧啶嘌呤堿基嘌呤嘧啶腺嘌呤（adenine,

A）鳥嘌呤（guanine,

G）胞嘧啶（cytosine,

C）尿嘧啶（uracil,U）胸腺嘧啶（thymine,

T）RNA中主要含有A、G、C、U這四種堿基；DNA中主要含有A、G、C、T這四種堿基。腺嘌呤(A)鳥嘌呤(G)胞嘧啶(C)胸腺嘧啶(T)DNA尿嘧啶(U)RNAHNNNNHNNNNNHH2NONNHNNH2腺嘌呤（6-氨基嘌呤）鳥嘌呤（2-氨基-6-氧嘌呤）嘌呤123456789NNNHNNH2OHNNHOOHNNHOOCH3嘧啶123456

胞嘧啶（2-氧-4-氨基嘧啶）尿嘧啶（2,4-二氧嘧啶）

胸腺嘧啶（5-甲基尿嘧啶）(三)核苷堿基與核糖或脫氧核糖通過糖苷鍵連接而成的化合物稱為核苷或脫氧核苷。構(gòu)成核苷酸的戊糖有兩種，因此核苷又可分為核糖核苷及脫氧核糖核苷。腺嘌呤核苷（腺苷）胞嘧啶脫氧核苷（脫氧胞苷）1’1’9115’2635478456234’3’2’5’4’3’2’糖苷鍵(四)核苷酸RNA堿基核苷核苷酸腺嘌呤（A）鳥嘌呤（G）胞嘧啶（C）尿嘧啶（U）腺苷鳥苷胞苷尿苷腺苷酸（AMP）鳥苷酸（GMP）胞苷酸（CMP）尿苷酸（UMP）DNA堿基脫氧核苷脫氧核苷酸腺嘌呤（A）鳥嘌呤（G）胞嘧啶（C）胸腺嘧啶（T）脫氧腺苷脫氧鳥苷脫氧胞苷胸苷脫氧腺苷酸（dAMP）脫氧鳥苷酸（dGMP）脫氧胞苷酸（dCMP）脫氧胸苷酸（dTMP）參與構(gòu)成核酸的主要堿基、核苷及相應(yīng)的核苷酸命名：

根據(jù)磷酸基團(tuán)數(shù)目的不同：核苷一磷酸（NMP）核苷二磷酸（NDP）核苷三磷酸（NTP）AMP（腺苷一磷酸）ADP（腺苷二磷酸）ATP（腺苷三磷酸）例：

dAMP

dGMP

dTMP

dCMP

AMPGMPUMPCMP

堿基

戊糖DNAAGCT脫氧核糖RNAAGCU核糖兩種核酸分子組成的比較ATP與UTP在能量代謝中均為重要的底物或中間產(chǎn)物。（五）核苷酸的連接方式鏈中每個核苷酸的3‘-羥基和相鄰核苷酸的戊糖上的5‘-磷酸相連。因此，核苷酸間的連接鍵是3’，5‘-磷酸二酯鍵.由相間排列的戊糖和磷酸構(gòu)成核酸大分子的主鏈，而代表其特性的堿基則可以看成是有次序地連接在其主鏈上的側(cè)鏈基團(tuán)。三.DNA的結(jié)構(gòu)（一）DNA的一級結(jié)構(gòu)四種脫氧核苷酸按照一定的排列順序以磷酸二酯鍵相連形成的多聚脫氧核苷酸鏈稱為DNA。

多聚核苷酸鏈則稱RNA。垂線表示戊糖的碳鏈，斜線代表３’，５’磷酸二酯鍵。兩種核酸分子組成的比較

堿基

戊糖DNAAGCT脫氧核糖RNAAGCU核糖核酸分子的骨架由核糖（脫氧核糖）和磷酸組成，不參與遺傳信息的貯存和表達(dá)。

DNA和RNA對遺傳信息的攜帶和傳遞是依靠堿基序列的變化來實(shí)現(xiàn)的。核酸分子的大小表示：堿基數(shù)目（base,kilobase)

堿基對數(shù)目（basepair,bp或kilobasepair,

kbp)（二）DNA的雙螺旋二級結(jié)構(gòu)DNA的空間結(jié)構(gòu)

1953年，Watson和Crick發(fā)現(xiàn)了DNA雙螺旋（doublehelix)結(jié)構(gòu)模型。

1、Chargaff’srule：A%＝T%G%＝C%ErwinChargaff（1905－1995）夏格夫法則

Chargaff’srules：所有DNA中腺嘌呤與胸腺嘧啶的摩爾含量相等（A=T），鳥嘌呤和胞嘧啶的摩爾含量相等（G=C），既嘌呤堿總量=嘧啶堿總量

（A+G=T+C）。

DNA的堿基組成具有種的特異性，但沒有組織和器官的特異性。生長和發(fā)育階段`營養(yǎng)狀態(tài)和環(huán)境的改變都不影響DNA的堿基組成RosalindFranklin

DNA分子X射線衍射照片

JamesWatson&FrancisCrick

2、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)要點(diǎn)（二）DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)要點(diǎn)(Watson和Crick，1953)1.DNA由兩條反相平行的脫氧核苷酸鏈組成，脫氧核糖-磷酸骨架位于雙鏈的外側(cè)，堿基位于內(nèi)側(cè)，雙鏈的堿基之間以氫鍵相結(jié)合。堿基互補(bǔ)配對形式：A

T；GC2.DNA是右手螺旋結(jié)構(gòu)，螺旋直徑為2nm，螺距為3.4nm。堿基平面垂直螺旋軸，相鄰堿基平面距離為0.34nm，

螺旋一圈包含10對堿基。3.氫鍵維持DNA雙鏈橫向穩(wěn)定性，堿基堆積力維持雙鏈縱向穩(wěn)定性。大溝(2.2nm)小溝(1.2nm)3.4nm2nmGCAT堿基互補(bǔ)配對原則

DNA右手雙螺旋模型的提出為DNA儲存和復(fù)制的遺傳機(jī)制提供了最好的解釋—

半保留復(fù)制機(jī)制DNA復(fù)制的要點(diǎn)是：1）在復(fù)制開始階段，DNA的雙螺旋拆分成兩條單鏈。2）以DNA單鏈為模板，按照堿基互補(bǔ)配對的原則,在DNA聚合酶催化下，合成與模板DNA完全互補(bǔ)的新鏈，并形成一個新的DNA分子。3)通過DNA復(fù)制形成的新DNA分子,與原來的DNA分子完全相同。經(jīng)過一個復(fù)制周期后，子代DNA分子的兩條鏈中，一條來自親代DNA分子，另一條是新合成的，所以又稱為半保留復(fù)制。

形成類核（nucleoid)結(jié)構(gòu)2、。絕大部分原核生物的DNA都是閉合環(huán)狀雙螺旋結(jié)構(gòu)，裸露而不與蛋白質(zhì)結(jié)合，這種雙螺旋分子還進(jìn)一步螺旋化形成超螺旋結(jié)構(gòu)。環(huán)狀DNA分子的生物活性形式為超螺旋結(jié)構(gòu)。圖環(huán)狀DNA結(jié)構(gòu)示意圖3、核心組蛋白核小體第一層次折疊，體積減少6倍。第二層次折疊，直徑30nm纖絲，每周6個核小體，致密度增加40倍。第三層次折疊，30nm纖絲折疊成柱狀結(jié)構(gòu)致密度增加約1000倍。在分裂期的染色體中，約1m長的DNA分子約壓縮8000-10000倍，容納于直徑只有數(shù)微米的細(xì)胞核中。四、RNA的結(jié)構(gòu)與功能

RNA的堿基組成不象DNA那樣有嚴(yán)格的規(guī)律。大多數(shù)天然RNA分子是一條單鏈，其許多區(qū)域自身回折，有能配對的堿基區(qū)域構(gòu)成雙螺旋，不能配對的堿基區(qū)域則形成環(huán)狀突起。所以,RNA分子是含短的不完全的螺旋區(qū)的多核苷酸鏈。圖示天然RNA為含不完全螺旋區(qū)的單鏈分子.tRNA幾種重要RNA的生物學(xué)功能:蛋白質(zhì)生物合成的運(yùn)輸工具;rRNA蛋白質(zhì)生物合成的場所;mRNA蛋白質(zhì)生物合成的模板.(一)tRNA(轉(zhuǎn)運(yùn)RNA)

轉(zhuǎn)運(yùn)RNA（transferRNA,tRNA)約占細(xì)胞總RNA的15%,由核內(nèi)形成并迅速加工后進(jìn)入細(xì)胞質(zhì);

tRNA的主要功能是將氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)到核糖體-mRNA復(fù)合物的相應(yīng)位置用于蛋白質(zhì)合成.

tRNA的三葉草型結(jié)構(gòu)

轉(zhuǎn)運(yùn)RNA約占細(xì)胞中RNA總量的10%~15%，是分子量最小的一類核酸，由74~95個核苷酸構(gòu)成。tRNA的功能是轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸，按照mRNA上的遺傳密碼的順序?qū)⑻囟ǖ陌被徇\(yùn)到核糖體進(jìn)行蛋白質(zhì)的合成。

DHU環(huán)反密碼環(huán)T

C環(huán)額外環(huán)

(可變的)tRNA

的二級結(jié)構(gòu)

三葉草形反密碼子氨基酸臂(二)信使RNA的結(jié)構(gòu)與功能MessengerRNA

DNA決定蛋白質(zhì)合成的作用是通過一類特殊的RNA實(shí)現(xiàn)的，這種作用類似于信使，因此這類RNA被命名為信使RNA（messengerRNA,mRNA).

在細(xì)胞內(nèi)合成的mRNA初級產(chǎn)物比成熟的mRNA分子大得多，這種初級的RNA分子大小不一，被稱為核內(nèi)不均一RNA（heterogeneousnuclearRNA,hnRNA)

hnRNA在細(xì)胞核內(nèi)存在時間極度短，經(jīng)過剪接成為成熟的mRNA,并依靠特殊的機(jī)制轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)中。真核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)hnRNA成熟mRNA成熟的mRNA由氨基酸編碼區(qū)和非編碼區(qū)構(gòu)成。真核生物的mRNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是含有特殊的5’末端的帽和3’末端的多聚A尾結(jié)構(gòu)。

mRNA分子從5‘-末端的AUG開始，每3個核苷酸為一組，決定肽鏈上的一個氨基酸，稱為三聯(lián)體密碼(tripletcode)或密碼子（codon)。遺傳密碼子的特點(diǎn)無標(biāo)點(diǎn)、不重疊

密碼子是不重疊的，每個三聯(lián)體中的三個核苷酸只編碼一個氨基酸，核苷酸不重疊使用噬菌體

x174中某些基因之間有重疊現(xiàn)象簡并

幾種密碼子對應(yīng)于相同一種氨基酸。這些密碼子為同義密碼子搖擺性密碼第三位上的堿基發(fā)生變化密碼的意思常常不變.如UUA和UUG都是甲硫氨酸的密碼.通用性絕大多數(shù)密碼子對各種生物都適用，某些線粒體中遺傳密碼有例外終止信號和起始信號

UAG、UAA、UGA.

AUG核蛋白體是細(xì)胞合成蛋白質(zhì)的場所：核蛋白體中的rRNA和蛋白質(zhì)共同為肽鏈合成所需要的mRNA、tRNA以及多種蛋白因子提供了相互結(jié)合的位點(diǎn)和相互作用的空間環(huán)境。

Reversetranscription中心法則(CentralDogma)Replication復(fù)制轉(zhuǎn)錄逆轉(zhuǎn)錄翻譯氨基酸活化的總反應(yīng)式是：

氨基酰-tRNA

合成酶氨基酸+ATP+tRNA+H2O

氨基酰-tRNA+AMP+PPi每一種氨基酸至少有一種對應(yīng)的氨基酰-tRNA

合成酶。它既催化氨基酸與ATP的作用,也催化氨基?；D(zhuǎn)移到tRNA。氨基酰-tRNA

合成酶具有高度的專一性。每一種氨基酰-tRNA

合成酶只能識別一種相應(yīng)的tRNA。tRNA

分子能接受相應(yīng)的氨基酸,決定于它特有的堿基順序,而這種堿基順序能夠被氨基酰-tRNA

合成酶所識別。氨基酸的活化2.在核糖體上合成肽鏈氨基酰-tRNA通過反密碼臂上的三聯(lián)體反密碼子識別mRNA上相應(yīng)的遺傳密碼，并將所攜帶的氨基酸按mRNA遺傳密碼的順序安置在特定的位置，最后在核糖體中合成肽鏈。肽鏈合成的起始起始密碼的識別首先辨認(rèn)出mRNA鏈上的起始點(diǎn)（AUG），核糖體小亞基上的16SrRNA和mRNA的SD序列（位于起始位點(diǎn)上游4－13個核苷酸）結(jié)合N－甲酰甲硫氨酸－tRNA的活化形成起始復(fù)合物的形成（圖示）肽鏈的延長進(jìn)位

（氨酰tRNA進(jìn)入A位點(diǎn)）參與因子：延長因子EFTu（Tu）、EFTs（Ts）、GTP、氨酰tRNA肽鏈的形成肽?；鶑腜位點(diǎn)轉(zhuǎn)移到A位點(diǎn)，形成新的肽鏈移位（translocase）在移位因子（移位酶）EF－G的作用下，核糖體沿mRNA（5’-3’）作相對移動，使原來在A位點(diǎn)的肽酰－tRNA回到P位點(diǎn)核糖體移動方向P位點(diǎn)A位點(diǎn)進(jìn)位核糖體移位肽鏈的形成延長過程中肽鏈的生成肽基轉(zhuǎn)移酶肽鏈的延伸過程肽鏈合成的終止與釋放識別mRNA的終止密碼子，水解所合成肽鏈與tRNA間的酯鍵，釋放肽鏈R1識別UAA、UAGR2識別UAA、UGAR3影響肽鏈的釋放速度RR幫助P位點(diǎn)的tRNA殘基脫落，而后核糖體脫落簡并(degeneracy)

幾種密碼子對應(yīng)于相同一種氨基酸。這些密碼子為同義密碼子關(guān)于中心法則

朊粒(傳染性蛋白質(zhì)顆粒)

羊的瘙癢癥瘋牛病中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病人的克魯病(kuru)和克-雅氏癥(v-CJD)

PrP基因—正常糖蛋白PrPc

—構(gòu)象變化–PrPsc(有感染性)

朊粒是正常寄主的PrP基因編碼的正常蛋白質(zhì)PrPc的異構(gòu)體PrPsc.五、基因、基因組學(xué)與

人類基因組計(jì)劃多核糖體在細(xì)胞內(nèi)一條mRNA鏈上結(jié)合著多個核糖體，甚至可多到幾百個。蛋白質(zhì)開始合成時，第一個核糖體在mRNA的起始部位結(jié)合，引入第一個蛋氨酸，然后核糖體向mRNA的3’端移動一定距離后，第二個核糖體又在mRNA的起始部位結(jié)合，現(xiàn)向前移動一定的距離后，在起始部位又結(jié)合第三個核糖體，依次下去，直至終止。每個核糖體都獨(dú)立完成一條多肽鏈的合成，所以這種多核糖體可以在一條mRNA鏈上同時合成多條相同的多肽鏈，這就大大提高了翻譯的效率

蛋白質(zhì)合成過程小結(jié)肽鏈合成方向NC（同位素證明）以mRNA的5’-3’方向閱讀遺傳密碼該合成過程是一個耗能過程

肽鏈的起始需要5ATP，延長時只需4ATP，合成一個n肽所需能量4×n＋1ATP，原核生物中，肽鏈的終止不需GTP，則合成n肽所需能量3×n＋1（一）DNA與基因DNA的功能：

DNA的基本功能是以基因的形式荷載遺傳信息,并做為基因復(fù)制與轉(zhuǎn)錄的模板.它是生命遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ),也是個體生命活動的信息基礎(chǔ).Reversetranscription中心法則(CentralDogma)Replication復(fù)制轉(zhuǎn)錄逆轉(zhuǎn)錄翻譯

遺傳學(xué)將DNA分子中最小的功能單位稱作基因?；蛲ǔＪ侵肝挥谌旧w的特定位置、編碼特異的蛋白質(zhì)或RNA的一段核酸序列（通常是DNA序列），是遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能單位。為RNA或蛋白質(zhì)編碼的基因稱結(jié)構(gòu)基因；

DNA中還有一些只有調(diào)節(jié)功能，而并不轉(zhuǎn)錄生成RNA的片段，稱調(diào)節(jié)基因。

基因組（genome)：

某生物體所含的全部基因稱該生物體的基因組。它包含了所有編碼RNA和蛋白質(zhì)的序列及所有的非編碼序列，也就是DNA分子的全序列。

最簡單的生物其基因組僅含幾千個堿基對，人的基因組則2.8X109個堿基對。

DNA分子絕非一成不變，它可以發(fā)生各種重組和突變，為自然選擇提供機(jī)會。（二）原核生物基因組的特點(diǎn)原核生物基因組較小，沒有核膜包裹，通常只有1個超螺旋DNA分子，且DNA分子較小。原核生物DNA分子超螺旋原核生物基因組特點(diǎn)為：1、除調(diào)節(jié)序列和信號序列外，DNA的大部分是為蛋白質(zhì)編碼的結(jié)構(gòu)基因，且每個基因在DNA分子中只出現(xiàn)一次或幾次。只有一小部分是不翻譯的，不翻譯區(qū)(又稱間隔區(qū))通常包含控制基因表達(dá)的序列。2、原核生物功能相關(guān)的幾個結(jié)構(gòu)基因常常串連在一起，受一套調(diào)控基因的調(diào)節(jié)，組成操縱子（operon）結(jié)構(gòu)，并轉(zhuǎn)錄生成同一個mRNA分子，稱為多順反子mRNA，作為多種蛋白質(zhì)合成的模板。DNAIPOabcDNA啟動子(promoter)結(jié)構(gòu)基因(structuralgene)操縱基因(operator)操縱子(operon)調(diào)節(jié)基因(regulatorygene)原核生物的操縱子結(jié)構(gòu)DNAIPOabcDNA轉(zhuǎn)錄翻譯蛋白A蛋白B蛋白C多順反子mRNA原核生物基因表達(dá)

病毒基因組具有重疊基因的結(jié)構(gòu)，即多個基因在同一DNA分子上部分或完全重疊，該DNA序列能夠編碼兩種甚至三種蛋白質(zhì)分子；

而真核基因組及細(xì)菌的基因組沒有這種結(jié)構(gòu)。3、有基因重疊現(xiàn)象（overlappinggene）

DNADNAIPOabc轉(zhuǎn)錄

翻譯重疊基因(overlappinggene)蛋白A蛋白B蛋白C（三）真核生物基因組的特點(diǎn)真核生物基因組遠(yuǎn)大于原核生物的基因組，多是線性雙鏈DNA分子，與蛋白質(zhì)結(jié)合構(gòu)成染色體，位于細(xì)胞核中，除配子細(xì)胞外，體細(xì)胞內(nèi)的基因組是雙份的(即雙倍體，diploid)，即有兩份同源的基因組；真核生物基因占整個基因組的比例很小，基因組中非編碼序列遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于編碼序列，非編碼序列可占80~90%。真核細(xì)胞基因轉(zhuǎn)錄：轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物為單順反子mRNA，即一個結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄生成一個mRNA分子，經(jīng)翻譯生成一條多肽鏈。DNADNA轉(zhuǎn)錄及加工翻譯蛋白質(zhì)真核生物基因表達(dá)單順反子mRNA

真核生物的基因一般分布在若干條染色體上,其主要特點(diǎn)有:1、有重復(fù)序列.2、有斷裂基因.1、重復(fù)序列.真核生物DNA分子中有些序列可重復(fù)多次,根據(jù)重復(fù)次數(shù)的多少可分為:單拷貝序列中度重復(fù)序列高度重復(fù)序列(1)單拷貝序列某些基因在整個DNA分子中只出現(xiàn)一次或少數(shù)幾次,主要是編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因.

單拷貝基因在人體的細(xì)胞中約占DNA總量的一半.(2)中度重復(fù)序列某些基因在DNA分子可重復(fù)幾十次到幾千次.

rRNA基因、tRNA基因和某些蛋白質(zhì)基因?qū)僦卸戎貜?fù)基因。

中度重復(fù)序列在人體的細(xì)胞中約占DNA總量的30%-40%.某些基因在DNA分子可重復(fù)幾百萬次.

高度重復(fù)序列一般位于異染色質(zhì)上，多數(shù)不編碼蛋白質(zhì)或RNA，可能與染色體結(jié)構(gòu)的形成及基因的表達(dá)調(diào)控有關(guān)。

高度重復(fù)序列被稱為衛(wèi)星DNA。(3)高度重復(fù)序列高度重復(fù)序列一般富含A-T對或富含G-C對；進(jìn)行密度梯度離心時，常在主體DNA密度帶附近形成副帶，因此被稱為衛(wèi)星DNA。主DNA帶富含G-C對的衛(wèi)星DNA帶富含A-T對的衛(wèi)星DNA帶衛(wèi)星DNA為異染色質(zhì)的組成部分,不被轉(zhuǎn)錄.

根據(jù)核心順序的長短,衛(wèi)星DNA分為:大衛(wèi)星DNA小衛(wèi)星DNA(ministatelliteDNA)微衛(wèi)星DNA(microstatelliteDNA,MS)2、斷裂基因.

原核生物基因和真核生物基因間有一個基本的不同點(diǎn)：

原核生物基因是編碼DNA的一個完整片段；而大多數(shù)真核生物為蛋白質(zhì)編碼的基因都含有“居間序列”，即不為多肽鏈編碼。

基因中不編碼的居間序列稱為內(nèi)含子（intron),而編碼的片段則稱為外顯子（extons).

內(nèi)含子的存在使真核生物基因成為不連續(xù)基因或斷裂基因（splitgene).

即基因內(nèi)部的編碼序列（外顯子）被非編碼序列（內(nèi)含子）所分隔；DNADNA

內(nèi)含子（intron）

外顯子（exon）真核生物斷裂基因5'結(jié)構(gòu)基因ABCDEFG1234567圖示，雞卵清蛋白基因（示斷裂基因）基因總長7700bp,被7個不編碼區(qū)A-G（內(nèi)含子，綠色）分割成8個編碼片段（外顯子，紅色）。這個基因的內(nèi)含子部分比外顯子部分長很多。L外顯子內(nèi)含子內(nèi)含子的功能還不清楚。它可能含有調(diào)節(jié)信號；也可能內(nèi)含子把基因分割成許多“可交換單位”，在生物進(jìn)化過程中，這些單位可重新組合構(gòu)成新的基因。真核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)hnRNA成熟mRNA內(nèi)含子外顯子mRNA剪切四、人類基因組計(jì)劃

（humangenomeproject，HGP）

基因組學(xué)(Genomics)是指對所有基因進(jìn)行基因組作圖(包括遺傳圖譜、物理圖譜、轉(zhuǎn)錄圖譜)，核苷酸序列分析，基因定位和基因功能分析的一門科學(xué)?；蚪M學(xué)包括兩方面的內(nèi)容：以全基因組測序?yàn)槟繕?biāo)的結(jié)構(gòu)基因組學(xué)(structuralgenomics)和以基因功能鑒定為目標(biāo)的功能基因組學(xué)(functionalgenomics)。概念：（一）人類基因組計(jì)劃產(chǎn)生的背景：20世紀(jì)70年代，Sanger等開始病毒全基因組測序；1984年，完成了噬菌體фX174(5386bp)、人線粒體基因組(16kb)等的全測序；1984年，美國Utah州，能源部召開的會議上討論了測定整個基因組DNA的意義與前景；1985年，美國能源部的‘HGP’草案形成；1986年，Dulbecco在Science發(fā)表HGP的短文；1988年，Watson主持成立‘美國國家人類基因組研究中心’；1990年，美國國會批準(zhǔn)本國的‘HGP’，正式啟動。癌癥研究的轉(zhuǎn)折點(diǎn)——人類基因組的全序列分析

RenatoDulbecco，Science1986

回顧了70年代以來癌癥研究的進(jìn)展，使人們認(rèn)識到包括癌癥在人類疾病的發(fā)生，都與基因直接、間接有關(guān)；同時指出，要么仍處在零打碎敲的方法研究，要么從整體上研究和分析整個人類基因組及其序列。這一計(jì)劃的意義重大。這樣的工作是任何一個實(shí)驗(yàn)室難以單獨(dú)承擔(dān)的項(xiàng)目。這個世界所發(fā)生的一切事情，都與這一人類的DNA序列息息相關(guān)。（二）HGP的研究目標(biāo)及內(nèi)容總體目標(biāo)：15年內(nèi)投入30億美元，完成人類24條染色體的3×109bp核苷酸序列分析；1993年馬里蘭會議上進(jìn)行修訂，內(nèi)容包括：基因組制圖（遺傳圖譜、物理圖譜、轉(zhuǎn)錄圖譜、序列圖譜）基因的定位與分析基因組研究技術(shù)的建立、改進(jìn)模式生物基因組的圖譜繪制及測序相關(guān)課題的研究（三）人類基因組作圖遺傳圖譜（geneticmap）

又稱連鎖圖譜（linkagemap），是表示基因或DNA標(biāo)志在染色體上的相對位置與遺傳距離的基因組圖，反映染色體上兩點(diǎn)之間的連鎖關(guān)系。遺傳圖譜是以細(xì)胞減數(shù)分裂時同源染色體發(fā)生交換的DNA區(qū)段為標(biāo)記。遺傳距離通常以基因或DNA片段在染色體交換過程中的重組頻率cM來表示。物理圖譜（physicalmap）

物理圖譜指DNA序列上兩點(diǎn)之間的實(shí)際距離,其目標(biāo)是在基因組中每100kb設(shè)一個標(biāo)志點(diǎn)（即“路標(biāo)”）;

目前最滿意的是以已定位的DNA序列標(biāo)記位點(diǎn)（sequencingtaggedsite，STS）作為“路標(biāo)”，以DNA的實(shí)際長度為“圖距”繪制物理圖譜。物理圖譜是進(jìn)行DNA序列分析和基因組織結(jié)構(gòu)研究的基礎(chǔ)。轉(zhuǎn)錄圖譜（transcriptionmap）

轉(zhuǎn)錄圖譜又稱cDNA（complementaryDNA）計(jì)劃，是以表達(dá)序列標(biāo)簽（expressionsequencetag，EST）為標(biāo)志繪制的圖譜。在獲得足夠多的EST序列后，對這些EST片段進(jìn)行染色體定位，最終繪制成一張可表達(dá)的基因圖——轉(zhuǎn)錄圖譜。有了這張轉(zhuǎn)錄圖譜，我們就可以了解不同基因在不同的時間、不同組織的表達(dá)情況；以及正常與異常狀況下基因表達(dá)的差異。來自不同組織和器官的EST可為基因的功能研究提供有價值的信息，為基因鑒定提供候選基因。序列圖

人類基因組計(jì)劃最終要測定出由3×109

bp核苷酸組成的人基因組DNA的全部序列。隨著全新測序技術(shù)與策略的參與，這項(xiàng)工作的進(jìn)度大大加快，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了原定計(jì)劃的時間表。目前已全部完成。（四）人類基因組計(jì)劃的步伐

1990年，HGP正式啟動；

1991年，人類染色體基因組數(shù)據(jù)庫（GDB）建立；

1992年，低分辨率人類基因組遺傳圖譜發(fā)表；

1993年，對HGP的目標(biāo)進(jìn)行了修正；

1994年，遺傳圖譜比原目標(biāo)提前一年完成；

1995年，最小的細(xì)菌——生殖器支原體測序完成；

1996年，真核生物酵母基因組測序完成；

1997年，大腸桿菌基因組測序完成；

1998年，秀麗線蟲基因組測序完成；同年5月，

celera公司宣布加入HGP，HGP的進(jìn)程走了一半；

1999年初，celera公司宣布果蠅的測序完成；

1999年9月，中國獲準(zhǔn)加入該計(jì)劃，測1％的基因組，也就是3號染色體上的30Mb；

1999年12月，國際人類基因組計(jì)劃聯(lián)合研究小組宣布對第一條人類染色體——22號染色體測序完成；

2000年4月，中國科學(xué)家按照國際人類基因組計(jì)劃的部署，完成了1%人類基因組的工作框架圖；

2000年5月，人類第21號染色體的測序完成；

2000年6