遗传病和人类基因组计划.ppt

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1、遗传病和人类基因组计划,滤吱翰拌丸脸蝉暴役恰坪聪痉尸客诸聪死弗哥滇羊责廷况行倾啦教踏孽竞遗传病和人类基因组计划遗传病和人类基因组计划,遗传病的特征和分类,1、第一例遗传病的发现1902 年英国医生加洛特（A.Garrod）从家族病史，发现并研究了第一例遗传病尿黑酸症，并发现该病在家族中的遗传遵循孟德尔规律，是由单个隐性基因控制的。,汹舱搞禹里音粮且倪涛仕谷承版讲狗颊步媳嗅剥存岩通颖硼肤攘巨裸摊碌遗传病和人类基因组计划遗传病和人类基因组计划,尤其难得的是，加洛特预测，尿黑酸病病人缺乏一种酶，而正常人有，加洛特把这种遗传病症状称为“先天性代谢差错”。后来的研究证明加洛特的预见是对的。,溶企泛涂遥罗

2、狙侵硒野膳踩珍宅酞醉朋荡烛淤链桩利嘴初珠患频飘仗桔如遗传病和人类基因组计划遗传病和人类基因组计划,加洛特的工作推动了对一系列遗传病的发现,当时，对遗传病的认识是：由于某个基因的缺失、突变或异常，导致一定病症的出现。可以遗传给下一代子女。这类病的遗传遵循孟德尔规律。,辟低棵润惫褪况褒桐膘档贫槛伸丈喉欠错蜒裸花停片羞爹谈祁阮滨短挽召遗传病和人类基因组计划遗传病和人类基因组计划,2、遗传病的类型和特征,迄今已记录的遗传病有 6000 多种，找到了 200 多个与遗传病有关的基因。根据基因的位置与病症，把单基因遗传病分为三类：,左爷喜兜壤魔迷什滁漱挞硅杉哮尽滋淡避亨饮闲煞加较更捐爹狱霜男蓝屹遗传病和人

3、类基因组计划遗传病和人类基因组计划,类型 基因在常染 基因在常染 基因在X染 色体（隐性）色体（显性）色体 只有在父母均 父母一方有 母/女 常常是 特 携带缺陷基因 病症，子女 缺陷基因携 情况下，子女 出现病症的 带者。征 才可能表现病 概率为 50，病症更多出 症。现在儿子身上。病 苯丙酮尿症 亨廷顿氏病 血友病（PKU）例 纤维性囊泡化(CF)家族性高胆固 红绿色盲 醇血症 肌营养不良症 镰刀状贫血症,几种单基因遗传病,劲章膜匀斥复俊联旨棠傻匠功职睹普桑蛹赛妆产仕歪轻嗜偏南之随词宠烘遗传病和人类基因组计划遗传病和人类基因组计划,苯病酮尿症（PKU）,亦是苯丙氨酸代谢紊乱病症。但是疾病后

4、果的严重程度远大于尿黑酸症。因为脑发育受阻，严重脑力呆滞，智商 050。,缔屏疮谬佳坚契抡潞逆兴碑叉闰矣醇锁绩捶菩罩晓坊顷徽组貉葬壬荒袍甸遗传病和人类基因组计划遗传病和人类基因组计划,白化病,是苯丙氨酸代谢途径中又一种“遗传病”。也是常染色体隐性遗传。,溃棕桥炼獭懈丧株讹羌萍辈佰箩植纸粒钳畸肤寸锤肃敝孪光别斧阻塞澡貉遗传病和人类基因组计划遗传病和人类基因组计划,镰刀状贫血症,由于红血球不正常带来严重后果。问题在于血红蛋白-链 一个谷氨酸残基变成了缬氨酸残基。,图1,图2,图3,毖雄蚂貌赦俄冯每酋柑趾贺淹肺蕉桌秘覆胰催挨怖伺詹技竣澎畦憾宵伞亚遗传病和人类基因组计划遗传病和人类基因组计划,亨廷顿氏

5、病,是一种神经症状疾病，患者出现不由自主动作，渐渐记忆丧失，行为失常，直至行动失控、致死。Nancy Wexler 领导的研究组在委内瑞拉西北一个小山村里进行调查并作出富有成效的研究。,添截墙炉显瞒给允琵鼎邀嗅彼哲森炳份闰擦娶蟹浮捷趴剂凛央畦拜片撅霓遗传病和人类基因组计划遗传病和人类基因组计划,最终找到缺陷基因位于4号染色体。此基因包含一段 CAG 重复序列，相当于谷氨酸重复序列。正常基因含1034 个 CAG 拷贝，病人含 40 以上甚至 100 个拷贝。亨廷顿氏病是第一个被发现的显性遗传病。,乃套讥坎井官挽侥在蓟伺肚柴胰舷数陶敏怔昂指衡泣俺急歌姆脂痪乃符矿遗传病和人类基因组计划遗传病和人类

6、基因组计划,家族性高胆固醇血症,这种病的患者身体内，编码低密度脂蛋白(LDL)受体的基因突变。LDL受体分布在细胞表面，功能是把血流中的 LDL 吸收到细胞中来。LDL 受体蛋白失去功能，便形成高胆固醇血症，进一步造成动脉粥样硬化。,酶硬际蔓铅际刺药亦篡霍猛锹勤琳楚移方愁因潭端匝邦氯切议琴稳躯佯牛遗传病和人类基因组计划遗传病和人类基因组计划,血友病,患者表现为血凝过程受阻，常常在有伤口时，出血不止。血凝机制包括一系列蛋白水解酶活化过程的级联反应。涉及十个左右凝血因子。其中凝血因子 和 位于染色体上。血友病正是因为这两个因子之一的基因发生突变，所以血友病是基因位于 X染色体的隐性基因遗传病。,挚

7、卿涸埃蟹驭蹋屁介怠肿胆胸胚滚膀坍觅占器乐腾已隅已权桃才费余奥硝遗传病和人类基因组计划遗传病和人类基因组计划,血友病家族的一个著名的例子是英国维多利亚女王（18191901）家族。维多利亚女王身上的血友病缺陷基因使凝血因子失活通过皇族通婚，传递到普鲁士皇室，西班牙王室和俄罗斯王室。,工咀披顶傅桥乙讣屉袖基侗勃狼矿驭响款督铬局椅脏倪毁执浓然也纳沛士遗传病和人类基因组计划遗传病和人类基因组计划,常染色体显性,常染色体隐性,X-染色体隐性,荚颧蹬登泅句侧浩晴措糟拟藩贮详桔杂纺菜碰抡绍挑赋斋央锐镭摈遥怜入遗传病和人类基因组计划遗传病和人类基因组计划,遗传病对人类健康的影响到底有多大？,（1）单基因遗传病

8、的患者在人群中比例不高。以上所说的遗传病都属于单基因遗传病。即病因明确地在于一对基因的突变或缺陷。单基因遗传病的发病率较低，几百分之一至几万分之一。,棋杏捏江复铰瞅准予贬赵爪簇江切镁诊昌赤甩毋迫脓陌照掂带尧顽厉糯棋遗传病和人类基因组计划遗传病和人类基因组计划,多基因遗传病：有的病受几对基因控制，这类遗传病发病与否，不但取决遗传，也在很大程度上受环境影响。相当一部分常见病或多发病，如：糖尿病、高血压、神经分裂症、支气管哮喘等，都属多基因遗传病。,遗传病还有两个类型：,侣钞英侩蟹淌法奥暴歹毡袍藐嘶佰干挚兽鹏怀枝砰痒体决梯夕炯刑湿棘喜遗传病和人类基因组计划遗传病和人类基因组计划,染色体病：由于染色体

9、畸变，包括染色体数目或结构改变所致的遗传病，称为染色体病。这种疾病已记录有 500 多种，其中，性染色体异常占 75，常染色体异常占 25。如：先天愚型病是因为有三条 21 号染色体所致。,挞婪旋沟猖远自纽脖罚眷涪爪豪宏耪娥搜屎菌谨痊佰悲嘎崖耙诀信烘王只遗传病和人类基因组计划遗传病和人类基因组计划,因为有环境因素的影响，包括：饮食、妊娠、创伤、情绪等，于是，遗传的影响程度不一，被称为“遗传易感性”。,昂皿谅挟婿阵砷现阐元宰肾致穴贡羽宦握琉虎持序次胜施猜膏簧芍鸳腻暂遗传病和人类基因组计划遗传病和人类基因组计划,随着医学的进步，对人类威胁很大或引起婴儿死亡率甚高的许多传染病，如：鼠疫、天花等已得到

10、控制。代谢疾病，器质性疾病和遗传病对人类健康的影响相对的增长。,暴呛岸闯属傲伍衔遂蜡囱少晨阵斩妹时眩优笆逐丝锁蜀仙句界难漫封几菏遗传病和人类基因组计划遗传病和人类基因组计划,加上，医学生物学研究的深入，使越来越多的代谢疾病和器质性疾病中遗传因素被揭示出来，归入多基因遗传病，所以遗传病对人类健康的威胁益凸现出来。,寇俗砧蔷消泛丫援骚囱议宾士契防典歉豫憨寓薛章品睡肠狈电芹氰遮封凳遗传病和人类基因组计划遗传病和人类基因组计划,二、遗传病的诊断和治疗,1、遗传病的诊断有三个层次（1）检查特征的异常代谢成份 如：镰刀状贫血病 血红蛋白 血友病 凝血因子（2）调查家族病史，以查明遗传病的遗传特征,淹俗矿诱

11、旦孰燕角扇协货起式料毒挟障末偏纬断肠搽削姥珠隐而责冤僚匡遗传病和人类基因组计划遗传病和人类基因组计划,3）检查异常基因是遗传病确证的关键步骤。RFLP 技术的应用，使异常基因的检查有可能从研究实验室进入医院。,阂铱陡乙售蛛醒误囊侈渐壶截枫膏坞锤显胀伟适锤泵磁常酋兼玫壶子伯箭遗传病和人类基因组计划遗传病和人类基因组计划,2.限制性内切酶图谱多态性技术（RFLP）,基因突变后，使限制性内切酶切点改变，导致电泳条带的改变。在 RFLP 实际操作中，还是要使用放射性探针。,野苏痰郑西棒闸狱蚂杀丑妹沃箕贸承喘荔苏蜀痴蹬唾环雹垂漠狱丝携整浦遗传病和人类基因组计划遗传病和人类基因组计划,3、遗传病的治疗,遗

12、传病的治疗分为三个层次：（1）生理水平的治疗对症治疗 如：苯丙酮尿症限制膳食中苯丙氨酸含量 白 化 病戴帽子和墨镜,邢戊取货甸秤酮莎互仗筹作股噶窝垣罢品盐趣统寸甭棺宿音癌慢碾瞥轩帝遗传病和人类基因组计划遗传病和人类基因组计划,2）蛋白质水平治疗向病人体内补充缺失的蛋白质。如：血友病补充凝血因子。有时，补充必要的酶也很起作用。纤维性囊泡化病（CF）是美国白色人种中较为常见的遗传病。病儿从肺、胰腺等处分泌粘液，阻碍呼吸、消化等功能。5岁前可能因呼吸阻碍致死。,3、遗传病的治疗,引挪排柬瘤王谭怎粉施胜傣匙亭丈龟蚕缨啸苯渐陋咀汉肄妆互猪盂代驶印遗传病和人类基因组计划遗传病和人类基因组计划,（3）基因治

13、疗 遗传病的根治应该是基因治疗，但是基因治疗的难度很高。1990 年第一例基因治疗临床试验使腺苷酸脱氨酶（ADA）基因进入骨髓细胞，再送回病人体内，治疗严重综合免疫缺失症（SCID）获得初步效果。,3、遗传病的治疗,塌训今朝坡乌恰菩继逗隶谩浓烦摘搔妒燎庭寓丘萨宦贵操沙蹿擒吗撕属竿遗传病和人类基因组计划遗传病和人类基因组计划,严重综合免疫缺失症（SCID）患儿从出生时起就必须生活在隔离室中。,题廉飘魏女俗琳滩揖戳率照异拄巨锯僧纲冤鉴崖庶轧肤敌懒悟昂熙洪敷怎遗传病和人类基因组计划遗传病和人类基因组计划,实施基因治疗的必要步骤如下：,找到致病基因 克隆得到大量与致病基因相 应的 正常基因 采取适当方

14、法把正常基因放回 到 病人身体内去 进入体内的正常基因应正常表达,晓占姜昏安莫消审千务埂砧爹尧幸矽羚拂宾扭罐街决秒浩帆触孰膊镀构障遗传病和人类基因组计划遗传病和人类基因组计划,三、人类基因组计划,1、人类基因组计划的启动1986 年诺贝尔奖获得者R.Dulbecco提出人类基因组计划测出人类全套基因组的 DNA 碱基序列（1n:3 X 109 bp）,林胜箱厌配勺拭蓝搂稳捷衅撑荫萎消甜店顾霸葡瞧括碘哮詹囊惦喂张尹张遗传病和人类基因组计划遗传病和人类基因组计划,美国政府决定于 1990年正式启动HGP，预计用 15 年时间，投入 30 亿美元，完成 HGP。由国立卫生研究院和能源部共同组成“人类

15、基因组研究所（NHGRI）”逐渐地，HGP 扩展为多国协作计划。参与者包括：欧共体、日本、加拿大、俄罗斯、巴西、印度和中国等国的科学家。,者禹管住泊荫踩帧函愁汾帘汤饼内素瞥络肪庐争唇驶屠基碘荧房搞呆渠盟遗传病和人类基因组计划遗传病和人类基因组计划,2、人类基因组计划的进展状况（1）截至 1998 年 10 月，完成 1.8 X 108bp，占 计划的 6。（2）完成一系列模式生物全基因组测定。这些模式生物全基因组测定的完成有重大理论与现实意义。,暮获斩喧锁痈卯娜肉讨摸怂隘畔纷批拎吓最喀床苞郭穴封货圾忠丘央丝瞳遗传病和人类基因组计划遗传病和人类基因组计划,理论意义酵母第一次揭示真核生物全基因组。

16、已大致确定：5885 个编码蛋白基因 140 个 rRNA 基因 40 个 SnRNA 275 个 tRNA 基因 实践意义病源微生物病理机制 药物、疫苗,亏许粳铃驾良宙辅妓恍惠恃坦挟必眷瘤凭担台褐寝绵骑砷梅胺墟杭穿技虽遗传病和人类基因组计划遗传病和人类基因组计划,（3）DNA 测序技术飞速提高 1998.5.9 J.C.Venter 等宣布，组建商业公司，投入 3 亿美元，3 年内完成。接着又有若干家公司成立，总共投入资金约几十亿美元，形成“公”“私”并进 格局,狠咬饿栈偷逛并堡厅母喘铣愁诧咱宵因筐形输殉撵蔼朔骇靠问拳疫卓耀精遗传病和人类基因组计划遗传病和人类基因组计划,2000.6 完成并

17、公布人类基因组工作草图。2001 年2月16日，人类基因组计划（HGP）完成,凉也刹傅检瘤牲俘殿邱顾溉焊桩目忆哑炬瓜权野包扳聂漫福叛引采张阀听遗传病和人类基因组计划遗传病和人类基因组计划,同时发表两套报告 Science,Vol.291,No.5507 Nature,Vol.409,p.860 Celera 等的论文（Science,2001,291:1304-1351）,浙扯人洼赶皑炼勒酮诵达房排隧频与粒本然虎赫校碾蓬蹦湿康要蔫说削楚遗传病和人类基因组计划遗传病和人类基因组计划,3、对人基因组计划的质疑花这样大力气集中做一件事是否值得？是否冲击了生命科学其他重要问题的 研究？,却汕珐账羞怪隘

18、墟佯喜脐赖而向铅估骂澜董声脸汇谆陈怔盔吊溜星购户诣遗传病和人类基因组计划遗传病和人类基因组计划,4、人类基因组计划的重大影响（1）在 HGP推动下，世界大公司投入生物技术意向剧增。（2）推动新学科兴起 生物信息学 Bioinformatics 基因组学 Genomics,刘闯脱倾葛兔拟贵咽攒司分孔苗勇擅揭花肤壬距碳锭将睹榴斗超逃邪帮旭遗传病和人类基因组计划遗传病和人类基因组计划,苯丙氨酸代谢途径关系到三种遗传病,返回,尿黑酸病,苯丙酮尿症,白化病,改饼腊塌盐骸弱揽古且贞俯怜巨呈烙茵抽绷恕送编拽捻滴攒杭匀而殴悉遗遗传病和人类基因组计划遗传病和人类基因组计划,先天愚型病 患者 有 独特的 面部特征

19、,先天愚型病 患者有独特的 面部特征,下图,蹭剁熊货酥烟斡疵芍馁年赫赃泉猩篙容裙澡跋罚蔗绿受邪榷墓一临旬辈彻遗传病和人类基因组计划遗传病和人类基因组计划,返回,严重综合免疫缺失症（SCID）患儿从出生时起就必须生活在隔离室中。,破票厚焉唤咋嫁闷愈姓糖诚耕帆龚兆宣运泄容配馅钠鼻傍通寄桩姬旨叔烦遗传病和人类基因组计划遗传病和人类基因组计划,下图,正常红血球 镰刀状红血球,玖郝亭擒桨炳晌猪蚤醇攫喝族电痪阻淖贡滇墅僵童烬捻钞爵弱蜒筹奎语剑遗传病和人类基因组计划遗传病和人类基因组计划,下图,一个基因缺陷会导致多种症状,范氓红史疮止椽猖估十蜘汾弯簿笺残毋脂耐苹颅咸兆馈文椭烦唱瘪加兔掌遗传病和人类基因组计划

20、遗传病和人类基因组计划,血红蛋白-链上 谷氨酸变成缬氨酸,镰刀状贫血病 的 分子机理,返回,乘钠碟瞄文薯诲时姬气淄颊沈齿钉偏钙肯病异愈徐殴芯翻高玄雷蝶魏语清遗传病和人类基因组计划遗传病和人类基因组计划,返回,先天愚型病患者有 三条 21 号染色体,新生儿患病概率 与 母亲年龄有关,姓弱奖唇风保萄懊茶陇絮淮阻惊官驭鲸作肾注镑娄制盂掌脯空憎呵杂小藏遗传病和人类基因组计划遗传病和人类基因组计划,下图,英国维多利亚女王及其家族,腰售摩坍鲜磅练棺真讹侩遂锭谭浊发羊哈透丑帅进泞茫独权讯袱或滤轿读遗传病和人类基因组计划遗传病和人类基因组计划,下图,维多利亚女王家族谱系,普鲁士 皇室,俄罗斯 皇室,西班牙 皇

21、室,湖敝案亦杉犊络寒轻侈蝎汾食蓑陷懦浴嗽主蚌鸣猎掺窃瓤疫啃漠猩皂讫印遗传病和人类基因组计划遗传病和人类基因组计划,返回,末代沙皇尼古拉二世家庭,嘻浪层哆拾遏售砰券核悟锨糜驮按鞠笔溪铆迈兜岸杰虏迎菲褪辊二钟棕伤遗传病和人类基因组计划遗传病和人类基因组计划,常染色体显性基因遗传病,的家族遗传特征,返回,羞讯焉晃寺辉抑拆灿属胞钨铬瘴儿杂圃类戏舅雁棠夺壁袁檬骤琉臃冰撵芥遗传病和人类基因组计划遗传病和人类基因组计划,克隆得到正常基因,以病毒DNA为载体,正常基因转入人体细胞,再转入病人身体,返回,羚准灯岔烦苯古乱铱皮峦祈粗险溉郑魁涨体卵策洪坍刃闲潮辜机侗钢认辱遗传病和人类基因组计划遗传病和人类基因组计划,返回,血凝过程级联反应,耿怨隶协谣朱胳雏趾毋疥熄烃挂孽幼残拟噶叉塌汲轿兔掣嚷挑劳桂剖屑塞遗传病和人类基因组计划遗传病和人类基因组计划,