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三分子遗传学研究（第1页）

“沈渔邨精神病学（第6版）（..）”

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第四节

精神疾病的遗传学

一、遗传基础

（一）DNA和基因

1.脱氧核糖核酸（deoxyribonucleicacid，DNA）

脱氧核糖核酸又称去氧核糖核酸。

DNA是由脱氧核糖核苷酸组成的长链状结构。

脱氧核糖核苷酸由核苷和磷酸组成，而核苷是由脱氧核糖和四种碱基（adenine，腺嘌呤A；guanine，鸟嘌呤G；cytosine，胞嘧啶C和thymine，胸腺嘧啶T）形成。

脱氧核糖核苷酸按照特定的排列顺序，通过3，5-磷酸二酯键依次头尾相连，以线形单链多聚体为一级结构。

两条单链按照碱基互补配对原则（A与T配对，C与G配对）形成反向平行的双螺旋二级结构（图2-7）。

DNA主要以染色质（chromatin）的形式储存在细胞核中（3.3×10

9

碱基对），另有少量DNA遗传信息储存在线粒体中（16569碱基对）。

图2-7DNA双螺旋结构及碱基互补配对图示

DNA通过形成十分致密的染色质结构将大量的遗传信息组装到细胞核中。

首先，146bp的DNA分子超螺旋缠绕组蛋白八聚体1.75周，组蛋白H1在核心颗粒外再结合20bpDNA构成核小体结构，两个相邻核小体之间以60bp左右DNA相连。

核小体为染色质的基本结构单元，通过进一步压缩折叠约8400倍后最终组装成染色质的结构。

染色质上存在着丝粒（centromere）的结构，如果着丝粒不在染色体的中央，则可区分为长臂（q）和短臂（p）。

在染色体末端有保护作用的端粒（telomeres）结构，是由一小段DNA和端粒结合蛋白组成的蛋白复合体，保持染色体的完整性和控制细胞分裂周期。

2.基因（gene）

基因是具有遗传效应的DNA片段，为控制生物性状的基本遗传单位，基因中储存着丰富的遗传信息。

根据目前的研究人类基因组共有基因约3万个。

基因具有三大特点：①能够自我复制，是生物繁衍保持物种稳定的基础；②基因能够通过遗传信息的表达决定性状；③基因能够发生突变，进而导致个体死亡、遗传病或者物种进化。

基因的结构包括编码区（外显子与内含子），前导区（5非编码区），尾部区（3非编码区）及调控区（启动子和增强子等）（图2-8）。

其中，外显子（exon）是一个基因表达为多肽链的部分，内含子（intron）转录后会被剪切掉。

图2-8基因结构图示

（二）DNA的复制

DNA复制是一个半保留复制的过程，在细胞分裂的间期（S期）完成，包括三个步骤：复制的引发、DNA链的延伸和复制的终止。

1.引发阶段

在引发阶段，DNA分子利用细胞提供的能量，在解旋酶的作用下将复制起点的双链解开，通过转录激活合成RNA引物，DNA聚合酶将第一个脱氧核苷酸加到引物RNA的3-OH末端，进而引发DNA的复制。

之所以用RNA引物来引发DNA复制是因为，DNA复制开始处的几个核苷酸最容易出现差错，即使RNA引物出现差错最后也要被DNA聚合酶Ⅰ切除，提高了DNA复制的准确性。

2.延伸阶段

DNA复制引发后，即以解开的每一段母链为模板，以dNTP（dATP、dCTP、dGTP和dTTP）为原料，按照碱基互补配对原则，在DNA聚合酶的催化作用下，各自合成与母链互补的子链。

在新合成的子链不断地延伸的同时，每条子链与其作为模板的母链盘绕成双螺旋结构，进而各形成一条新的DNA双螺旋分子。

在这个过程中有两种机制可以防止因出现拓扑学问题而停止，一种是DNA解链而产生正超螺旋可以被原来存在的负超螺旋所中和；另外一种是DNA拓扑异构酶的协调作用，即DNA拓扑异构酶Ⅰ打开一条链，使正超螺旋状态转变成松弛状态，而DNA拓扑异构酶Ⅱ（旋转酶）则在DNA解链前方不停地将负超螺旋引入双链DNA。

3.终止阶段

DNA复制为双向复制，即以复制起始点为中心，分别向两个方向进行复制。

DNA上存在着复制终止位点，DNA复制将在这些位点处终止，并不一定等全部DNA合成完毕。