人类基因组The human genome - 我们的DNA

1.基因组

*你的基因组就是你的遗传组成，它是你从父母那里得到的遗传信息。

基因组是干什么的？

如果把人体设想成一台复杂的生物机器，基因组就是这台机器的蓝图。

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人体构成

基因组 – DNA – 基因 – 蛋白质的关系

DNA--即ATGC是地球上所有生物最基本的构件。

基因组就是所有的ATGC。

基因是DNA链上一段具有特定遗传信息的序列。

基因可编码蛋白质，蛋白质构成了所有的细胞和组织。

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基因组

人类有30亿个碱基序列却只有2-3万个基因 ，那么剩下的ATGC（97-98%)是什么？

这就要扯出来一些概念：编码区与非编码区 以及 外显子与内含子。

基因分为编码区和非编码区，

编码区 包含 外显子和内含子。 一般由外显子控制遗传和蛋白质的合成；

非编码区 具有 基因表达的调控功能。

非编码DNA也被称为JUNK DNA (无用DNA）占人类基因组的97-98%，即人类基因组只有不到2%的序列时蛋白质编码序列。

打个比方就是说，长达2米的DNA链上遗传密码大概只占几厘米，剩余的都是无用DNA。其包括一些病毒DNA和重复序列。

但非编码DNA并不是无用DNA， 越来越多的研究发现这些所谓的垃圾DNA在调控基因表达上作用不可忽视。

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基因与junk DNA

绿色的那个基因盒子里其实真正有编码作用的 只是那一点蓝色的外显子。

启动子与内含子虽然也是基因的构成, 但是他们并不编码信息，所以他们是编码区内的非编码序列。

2.个人基因组 （遗传&变异）

(1)遗传

遗传物质通过性细胞 即精子与卵子传递给下一代。

我们的染色体 并不是原封不动的从父母那里继承。

同源染色体配对时 在相同位点断开交换相应的DNA，然后重新连上。

产生的染色体带有父母任何一方都没有的新基因，从而产生新的特性。

(2)变异

人类基因组的变化是怎么发生的？

细胞一般能精确的复制DNA， 但偶尔也会出现错误的碱基 即碱基的改变/插入/缺失。

如果DNA复制过程中的错误发生在生殖细胞, 则会遗传给下一代即“生殖细胞突变”；

如果发生在体细胞则不会遗传， 就是“体细胞突变”。

并不是所有的变异都是坏的或是有害的。

如果变异发生在编码区且影响蛋白质的正常功能 即 产生低/无功能的蛋白质才会引起一些疾病。

3.DNA测序

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基因组测序

基因组测序就像在做一个巨大的智力拼图。

1.把基因组切成 小片段

2.每个片段 测序

3.按着正确的顺序排列这些片段

之所以能重新拼接时因为他们有部分重叠。

4.基因组的闪光点

复杂性不在于基因数目。

人类大概只有线虫和果蝇基因数目的2-3倍， 是酵母基因组的200多倍，但却与青蛙，鲨鱼的基因组相当。而蝾螈基因组有150亿碱基对（人类基因组的5倍），另一种单细胞微生物-变形虫的基因组足足有人类的200多倍。

生物的复杂性并不存在于基因数目之和。

是我们成为人类的是那些在生命的不同时期控制基因开启和关闭的复杂内在机制。

（eg:RNA选择性剪切； 转录因子的过量表达）

基因组的地形图

基因不均衡地散布在基因组中，甚至粘连在一起。（有拥挤地带，也有荒漠地带。）

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基因地形图

基因由外显子和内含子两部分构成。

*外显子编码蛋白质。

*内含子不是编码序列，但它跟之前提到的非编码序列即JUNK DNA不一样。

内含子是参与DNA转录成RNA的过程，就是以前生物课本里学到的遗传中心法则。

即：

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遗传中心法则

但是内含子会在形成成熟的mRNA之前被剪接掉。然后再由这个成熟的mRNA翻译成蛋白质。

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内含子被剪接掉

#重复序列

人类基因组大约有半数是由重复序列组成的。

虽然其意义还不是很明确，但在基因组进化过程中这张看似无意的重复序列的作用还是显著的。

Y染色体

1.男性XY染色体不能进行重组交换，结果Y染色体上很多并非必不可少的基因由于积累了很多的突变，关闭或丢失了。 所以Y染色体短了一截，只剩下维持雄性竞争优势的一些基因。

2. Y染色体有很大段的重复区域。 很多与睾丸发育和精子产生有关的基因就在于此。

这些重复很可能正是为了确保这些基因不丢失的一种努力。（确保数目的安全性）

3.Y染色体上大约3500万剪辑的一大片段的伸展方向在一些男性与其他男性身上恰恰相反。

这可能代表男性在生殖和特征方面的差异。

4.男性基因组变异较女性多见。

精细胞的突变率是卵细胞的2倍，因为精细胞的产生过程贯穿男性的一生。即成年男性一生要经历无数次的精细胞分裂，而女性在发育过程中只经历卵细胞生成的简单周期性循环。

多一次细胞分裂，多一次DNA合成过程就多一次发生错误的潜在风险。

基因治疗

将基因导入体细胞称为体细胞基因治疗，处于实验阶段。

技术问题：1.必须将基因导入适当的体细胞；

   2.细胞必须在恰当的时间表达有活性的适当数量的基因产物。