突变与遗传疾病课件.pptx

1、第五节 突变与遗传疾病（一）染色体畸变（二）基因突变（三）遗传病的基因诊断（一）染色体畸变1.染色体数目的改变 非整倍体(Aneuploidy)有丝分裂时某对同源染色体或姐妹染色体未能正确分开，造成其后代某个染色体数目不正常。三体(Trisomy，2N+1)单体(Monosomy,2N-1)缺体(Nullisomy,2N-2)双三体等 多倍体（Polyploidy)一些突变体具有多于两倍的整套染色体数。3N(Triploidy)4N(Tetraploidy)减数分裂中的染色体不分离减数分裂中的染色体不分离人的染色体 23对/46条21三体综合症（又称唐式综合症）孕妇的年龄与先天愚型发病率的关系

2、孕妇的年龄与先天愚型发病率的关系 人类中一些染色体数目异常的疾病人类中一些染色体数目异常的疾病基因型基因型 表型表型 发病比例发病比例XO Turner Syndrome(女性)性器官不成熟，无第二性征，不育，个矮 1/5000 XXX 超雌，生育能力差，智 力迟缓 1/1500 XXY Klinefelter Syndrome(男性),有性器官，睾丸 不正常的小，且不育，时有女性外形特征 1/2000XYY 正常男性,无明显症状，比普通男性略高 1/2000Tri-21 Down Syndrome,身高矮小，易感染，智力迟缓 明显的脸部特征 1/700Tri-13 Patau Syndrom

3、e,严重的眼、脑、血液循环缺陷 兔唇、缺唇 1/5000Tri-18 Edwards Syndrome,几乎影响到每个器官系统 1/10000 果蝇性染色体的正常分离果蝇性染色体的正常分离果蝇性染色体的不正常分离果蝇性染色体的不正常分离 2.染色体结构的改变l 缺失(Deletion)l 重复(Duplication)l 易位(Translocation)l 倒位(Inversion)46,XY(5p-)人类5号染色体缺失了一个片段5号染色体部分缺失综合症又称为猫叫综合症(Cri-du-chat Syndrome)婴儿期间猫叫般的哭声是该类病人最主要的特征，这与神经系统机能缺陷有关。但这一奇特

4、的症状随着患者年龄增长会变得逐渐不明显，直至消失。根据国外报告，“猫叫综合症”在新生儿中的发病率为四万五千分之一；在精神发育不全者中，其发生率为3/2000。果蝇棒眼突变体-linked 16A region repeated(Dominant)复眼779个小眼棒眼68个小眼双棒眼25个小眼染色体重复 缺失的应用 常作为一种研究手段探测某些调控元件和蛋白质的结合位点（缺失突变体）。重复的应用 植物多倍体育种。3.染色体突变的应用多倍体育种多倍体育种秋水仙素处理植物幼苗，使体细胞成多倍体。多倍体的体细胞发育成多倍体的植株。三倍体无籽西瓜AAAAAAAAAAAAAAAA多倍体在植物育种中的应用有农

5、业和园艺价值的多倍体植物有农业和园艺价值的多倍体植物（二）基因突变1.点突变 在基因特定位点上碱基对的改变引起的基因突变。一个碱基对被另一个碱基对所替换，可造成同义、错义或无义突变。一个或2个碱基对的插入（移码突变）一个或2个碱基对的缺失（移码突变）2.片段的缺失与插入突变同义突变同义突变错义突变错义突变无义突变无义突变移码突变移码突变3.基因突变的意义 可遗传的突变给进化提供了新的材料 基因的多样性(如等位基因)为生物适应环境提供了条件4.基因突变与疾病镰刀型细胞贫血症的基因突变谷氨酸缬氨酸地中海贫血症的各种基因突变正常红细胞正常红细胞镰刀型红细胞镰刀型红细胞（三）遗传病的基因诊断 1.基因

6、诊断的定义 通过对受检者的特定基因进行分析,判断其结构及表达是否正常，从而诊断其是否患有遗传疾病的一种诊断技术。产前诊断苯丙酮尿症（Phenylketonuria,PKU)症状：精神发育迟缓、缺乏表情、智力低下，皮肤、毛发和虹膜色素减退，头发赤褐色，鼠样臭味尿(可通过饮食控制)。病理:常染色体隐性遗传病，患者肝脏内苯丙氨酸羟化酶缺乏，苯丙氨酸不能完全代谢，尿中排泄大量苯丙酮酸.诊断：RFLP(限制性内切酶片段长度多态性)等手段 亨廷顿舞蹈病（Huntingtons Disease）症状：是一种神经系统退行性改变的显性遗传病.西方人发病率为1/10,000，一般中年后发病，表现为舞蹈样不随意运动

7、，进而出现神经精神障碍，认知力丧失、行为改变，常于发病后1020年内死亡。病理：常染色体遗传，4号染色体上亨廷顿基因内重复片段的长度改变，神经元坏死。诊断：PCR扩增杜氏肌营养不良症（Duchenne Muscular Dystrophy）症状：也称假肥大型肌营养不良症，骨骼肌进行性无力、萎缩和小腿腓肠肌假性 肥大，患者大多为男性，通常4-5岁时发病。发病率约为活产男婴的1/3500。病理：为X-连锁隐性遗传病。基因部分缺失（2/3）、部分重复或点突变。2.诊断方法及其它扩展运用 核酸分子杂交技术(Southern blot)聚合酶链式反应技术(PCR)限制性片段长度多态性分析技术(RFLP)

8、DNA 片段的分离凝胶电泳Southern blot 技术变性 退火 延伸 特定DNA片段的PCR扩增RFLP（限制性片段长度多态性分析）DNA指纹法与司法鉴定指纹法与司法鉴定被告人血样被告人血样被告人衣物上的血样被告人衣物上的血样受害人血样受害人血样亲权鉴定第六节 基因工程（一）基因工程原理（二）基因工程应用（一）基因工程原理1.概念 基因工程(Gene Engineering)是按照人们的需要，在分子水平上，用人工方法，提取或合成不同生物的遗传物质（DNA片段），在体外切割后与载体拼接形成重组DNA，再将其引入到受体细胞中进行复制和表达，生产出符合人类需要的产品和创造出生物的新性状，并使之

9、稳定地遗传给下一代。特征：可以按照人们的意愿，改造生物的遗传特性，创造出生物的新性状。2.基因工程诞生的分子生物学基础 理论上的三大发现 生物遗传物质是 DNA（20 世纪 40 年代）DNA 分子的双螺旋结构和半保留复制机制（20世纪 50 年代)遗传信息传递方式的确定（20 世纪 60 年代）技术上的三大发明 DNA限制性核酸内切酶和DNA连接酶 1970年,Smith 和 Wilcox 在细菌中首次分离并纯化到可对DNA特定片段进行定点切割的酶。1967年,个实验室几乎同时发现了DNA连接酶。基因工程的载体 质粒，病毒载体等 逆转录酶 1970年,Temin 和 Baltimore 在R

10、NA肿瘤病毒中发现了逆转录酶真核基因的制备成为可能。DNA限制性内切酶识别特定的DNA顺序并酶切 DNA连接酶将不同来源的DNA酶切片段连接成完整的DNA 3.基因工程的基本内容目的基因的获得:lDNA限制性内切酶片段分离 l人工合成DNAlPCR扩增l逆转录合成cDNA通过琼脂糖电泳分离DNA片段 cDNA合成合成Word文件：附加信息：字体：Monotype Corsiva Courier New 颜色：黑色，红色，蓝色 字形：斜体，正体 修饰：下划线，方框Notepad文件：没有附加信息。文件大小比较密码子统一性 基因工程载体 特点:复制起始点（可以自主复制）可筛选标记（抗性基因抗生素）

11、多克隆位点（通过酶切和连接插入外源片段）易于分离纯化 如：质粒(Plasmid)、噬菌体、粘粒（cosmid)、YAC、BAC等。pSC101(Stanley Cohen分离的第101个质粒)抗性基因抗性基因多克隆位点多克隆位点限制性内切酶片段重组DNA的构建 目的片段与载体的连接重组DNA的转化与扩增克隆的筛选克隆的筛选克隆是一种无性繁殖过程，产生相同细胞群体或相同DNA分子的过程。克隆是一个亲本细胞产生成千上万个相同细胞组成的群体。（二）基因工程的应用1.基因工程药物2.转基因植物3.转基因动物4.基因治疗(1)胰岛素 胰岛素是治疗糖尿病的特效药，过去长期以来只能依靠从猪、牛等动物的胰腺中

12、提取，100Kg胰腺只能提取4-5g的胰岛素。基因工程胰岛素:将合成胰岛素的基因导入大肠杆菌，每2000L培养液就能产生100g胰岛素。(2)干扰素 干扰素可以治疗病毒感染。过去从人血中提取，300L血才提取1mg。基因工程人干扰素-2b（安达芬）是我国第一个全国产化基因工程人干扰素-2b，具有抗病毒，抑制肿瘤细胞增生，调节人体免疫功能的作用，广泛用于病毒性疾病治疗和多种肿瘤的治疗。发酵设备发酵设备2.转基因植物表达萤光素酶基因的表达萤光素酶基因的 转基因烟草转基因烟草抗象鼻虫豌豆抗象鼻虫豌豆抗除草剂矮牵牛抗除草剂矮牵牛 抗枯萎康乃馨抗枯萎康乃馨 金色大米金色大米转基因动物MT-1（金属硫因基

13、因-1）在体细胞中稳定表达的持家基因。用MT-1的调节序列启动小鼠生长激素(Rat Growth Hormone,GH)的基因表达。转生长激素基因小鼠转生长激素基因小鼠转基因小鼠 正常小鼠 超级三文鱼超级三文鱼（重量增加（重量增加11倍）倍）转人乳铁蛋白基因工程牛转人乳铁蛋白基因工程牛 基因治疗 治疗的对象 单基因突变或缺失引起的遗传病 癌症和心脏病 治疗或预防 某些传染性疾病如艾滋病等基因治疗基因治疗1.取骨髓2.分离干细胞并培养3.用含有治疗基因的病毒处理干细胞干细胞和基因治疗干细胞和基因治疗 4.病毒进入单个细胞,治疗基因进入细胞核6.处理细胞对退化(病)肌肉或其他组织的受 损害信号应答并进入7.处理细胞修补损坏组织并产生健康组织 5.处理后“改正”的细胞注射入血管已采取基因治疗的疾病已采取基因治疗的疾病第七节 人类基因组计划（HGP）(一)HGP产生的背景(二)HGP对医学发展的影响(三)基因资源的保护(四)我国的HGP计划