5人类遗传学与优生.pptx

,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,人类遗传学与优生,许晔,xuye,主要内容,什么是人类遗传学,遗传的基本规律,遗传病的类型及其遗传特征,人类的优生,1.,健康与疾病的遗传学基础,健康：人体遗传结构控制的新陈代谢方式与人体周围环境保持平衡。这是狭义的健康,生理健康。广义的健康应包括心理的健康,疾病：遗传结构的改变或环境因素的改变打破了新陈代谢方式与周围环境的平衡,1.1.,疾病的遗传因素与环境因素,1.2.,疾病谱,主要由环境因素引起：,如外伤、传染性疾病、化学性中毒等。,主要由遗传因素引起：,如色盲、唐氏综合征、血友病、地中海贫血症等。,介于上述两者之间：,遗传结构发生了一定的改变，但必须在一定的环境下才可发病。主要是一些多基因病，如：肿瘤、心血管疾病、糖尿病、精神分裂症等。,根据疾病的概念，疾病可分为三大类：,1.3.,先天性疾病,先天性疾病是指婴儿出生时就表现出临床症状的疾病。有相当多的遗传病是先天性疾病，但并不是所有的先天性疾病都是遗传病。如先天梅毒、先天,AIDS,、怀孕时受某些微生物感染或药物影响等。相反，有些遗传性疾病并不表现先天性，必须到一定年龄以后才发病。,1.4,家族性疾病,遗传性疾病往往具有家族性，但并不是所有的家族性疾病都是遗传病，也不是所有的遗传病都具有家族性。,2.,人类遗传学,遗传（,heredity,）：,即亲代和子代之间或子代个体之间相似的现象。,变异（,variation,）：,即亲代和子代之间，子代个体之间的差异。,要研究和解决的问题：,人类的遗传和变异遵循什么样的规律？,人类常见遗传病的症状和致病机理如何？,怎样控制和治疗各种人类遗传病？,2.1,前人对遗传现象的认识,希波克拉底（古希腊，前,460,前,377,）认为：精液是整个身体产生的，健康的精液来自健康的部分，有病的精液来自有病的部分。,柏拉图（古希腊，前,427,前,347,）认为：父母的精神、道德和体质条件等都会传递给他们的子女。曾提出,“,国家之洗涤,”,。,左传,（春秋战国）：,“,男女同姓，其生不蕃。,”,论衡,（东汉）：,“,夫妇和气而生人,”,，,“,子性类父,”,2.2,人类遗传的细胞学基础,2.2.1,精子的发生,2.2.2,卵子的发生,2.2.3,受精,激发卵子转入代谢旺盛状态，启动细胞不断分裂。,使受精卵成为二倍体，保持染色体数目稳定，从而保证物种延续。,受精过程和结果决定性别。,使遗传物质重新组合，保证后代性状的多样性。,2.2.4,受精的遗传学意义,2.3,遗传的基本规律,Gregor Johann Mendel,1822-1884,实验材料：,豌豆、果蝇等,发现定律：,等位基因分离定律、非等位基因自由组合定律 和连锁交换律,Thomas Hunt Morgen,1866-1945,基本概念,基因,（,gene,）,基因座,（,locus,）,野生型与突变型,（,wild type and mutant type,）,等位基因,（,allele,）,纯合体与杂合体,（,homozygote and heterozygote,）,显性基因与隐性基因,（,dominant and recessive genes,）,表现型与基因型,（,phenotype and genotype,）,2.3.1,等位基因分离律,等位基因分离定律,每对性状受一对遗传因子控制，分别来自父本和母本。,生殖细胞成熟时，成对遗传因子彼此分离，分配到不同配子中。,受精后产生合子又恢复成对状态，虽然他们有显隐性之分，但彼此相互独立，隐性一方虽不表现，但仍独立存在。,黄,:,绿,=(315+101):(108+32)=3:1,圆,:,皱,=(315+108):(101+32)=3:1,2.3.2,非等位基因自由组合律,非等位基因自由组合律,具有两对（或更多对）相对性状的亲本进行杂交，在,F1,产生配子时，在等位基因分离的同时，非同源染色体上的非等位基因表现为自由组合。,生物学意义在于，杂交过程中，经过基因的自由组合，形成多种类型的配子，增加了生物的变异类型，为进化提供了原料。,1 :1 :1 :1,P,F,2,连锁与互换实验（,1,）,没有得到此结果！,2.3.3,连锁与互换律,50%,50%,P,F,2,连锁与互换实验（,2,）,P,配子,F,1,配子,F,2,41.5%41.5%8.5%8.5%,P,F,2,连锁与互换实验（,3,）,P,配子,F,1,配子,F,2,现象解释（,1,）,两种或两种以上性状联合传递的现象称为,连锁（,linkage,）,像雄果蝇那样在连锁过程中没有发生交换，这种现象称为,完全连锁,；,像雌果蝇那样产生了交换，这种现象称为,不完全连锁,。,连锁与交换律的本质,在生殖细胞的形成过程中，位于同一染色体上的基因连锁在一起，作为一个单位进行传递，表现出连锁现象；位于一对同源染色体上的不同对等位基因之间可以发生交换，表现出重新组合的性状；即连锁交换律。,2.3.4,伴性遗传,是指染色体上的基因伴随着一定性别表现的现象,雄性子代的性状像母本，雌性子代的性状像父本,隔代遗传现象,P,X,w,X,w,白眼雌果蝇,X,w,Y,红眼雄果蝇,配子,F,1,代,X,w,X,w,Y,X,W,X,w,红眼雌果蝇,X,w,Y,白眼雄果蝇,2.3.5,数量性状遗传,数量性状：是指性状呈连续变化，界限不清楚，不易分类的性状。例如，人的身高、体重、智力、牛的产奶量等。,通常是多对基因决定的，微效基因的累加作用。,遗传与环境共同作用。,2.3.6,人体性状的遗传,性别的遗传基因、环境,体表性状的遗传体型、肤色、毛发、眼、耳、鼻、手等,生理、生化特性的遗传血型、心血管机能、骨骼肌、血红蛋白等,智力和寿命的遗传,我国人口中有,1/5,到,1/4,的人患有危害轻重不同的遗传病！,单基因遗传病,3%-5%,，,多基因遗传病,15%-20%,染色体异常遗传病,0.5%-1%,。,新生儿,先天性缺陷,-1.3%,21,三体综合症,-100,万以上。,3.,遗传病的类型及其遗传特征,我国遗传病的发病状况,环境污染是导致遗传病发病率上升的一个主要原因,单基因病,多基因病,染色体病,体细胞遗传病,线粒体遗传病,根据遗传病的发病机理，遗传病可分为：,3.1,单基因遗传病,只与一对等位基因有关，受一对等位基因控制，主要由单个基因突变引起的遗传病，按典型孟德尔式遗传。目前已达,7700,多种。,常染色体显性遗传病：多指、软骨发育不全,常染色体隐性遗传病：白化病、先天性聋哑,X,连锁显性遗传病：抗维生素,D,佝偻病,X,连锁隐性遗传病：色盲、血友病,Y,染色体伴性遗传病：外耳道多毛症,遗传特点：,遵守孟德尔定律,男女均可发病，与性别无关,患者双亲之一为患者,由家系系谱来分析，可见连续遗传,3.1.1,常染色体显性遗传病,由常染色体上显性致病基因导致的疾病,目前已知有,3700,多种：,Huntington,舞蹈病、,Marfan,综合征、软骨发育不全等,Huntington,舞蹈病,致病机制：,亨廷顿舞蹈病是一种神经退行性脑病，致病基因定位于第,4,对染色体短臂上。,症状表现：,舞蹈样不自主运动，不能控制的肌肉痉挛和书写样动作，以及认知和行为障碍、智能障碍等。发病年龄,15-60,岁（高峰在,30-45,岁），目前尚无有效疗法。,Marfan,综合征,Marfan,综合症,致病机制：,蜘蛛脚样指（趾）病，属于一种先天性遗传性结缔组织疾病。致病基因在,15,号染色体上。原发缺陷不明，有人认为是弹性蛋白和胶原组织肽链之间的横向联合受损。,临床症状：,身高体瘦、肢长、两臂长于身高、颅骨细而长、鸡胸或漏斗胸以及脊柱畸形。眼部损伤表现为晶状体脱位、高度近视、白内障等；心血管系统表现为破裂性主动脉瘤，可致死。,地中海贫血,致病机理：珠蛋白基因缺失或突变，致病基因位于,16,号,/11,号染色体上。血红蛋白分子中的珠蛋白肽链结构异常或合成速率异常，造成肽链不平衡而产生以溶血性贫血为主的症状群。,主要分,和,地贫两种，以,地贫较常见。,2,b,-globin,chains,2,a,-globin,chains,3.1.2,常染色体不完全显性遗传,临床症状：,含有异常血红蛋白的红细胞变形性降低，寿命缩短，可以提前被人体的肝脾等破坏，导致贫血甚至发育异常,。骨皮质变薄将导致病理性骨折，进而导致颜面骨及颅骨变形；肝脾也显著增大并成为红细胞再生的另一场所。如不治疗，通常在,10,岁前由于贫血、虚弱和感染而死亡。,3.1.3,常染色体隐性遗传病,控制遗传性状的隐性基因位于常染色体上，只有在纯合时才表现出性状，杂和状态时表型与正常人相同。已知有,1600,多种。,遗传特点,与性别无关，男女机会均等,系谱中患者常呈散发分布,患者的双亲都不是患者，但都携带致病的隐性基因。,近亲婚配时常隐发病的风险很高。,致病机理：,控制酪氨酸酶的基因发生突变，导致该酶缺乏，黑色素不能形成。,临床症状：,患者皮肤和毛发白化，虹膜和脉络膜呈粉红色，羞明畏光。眼部伴有屈光不正，斜视，眼球震颤等。,白化病,致病机理：,致病基因位于第,12,条染色体上。基因突变导致肝脏中苯丙氨酸羟化酶缺陷从而引起苯丙氨酸代谢障碍所致。患者苯丙氨酸不能转化为酪氨酸，而蓄积在体内，引起中枢神经系统的损伤，同时导致酪氨酸、多巴、肾上腺素、黑色素等生理活性物质的合成障碍，引起一系列的病理改变。,临床症状：,婴儿出生,3-4,个月即发病，表情淡漠、惊厥、智力低下；尿液有霉臭味，皮肤毛发色浅。,苯丙酮尿症,致病基因在,X,染色体上，为显性基因。,遗传特征：,遵循摩尔根的基因连锁定律。,女性患者比男性多，但病情相对较轻（因多数为杂合子）。,患者双亲必有一名为患者。,男性患者的女儿全部是患者，儿子全部正常。女性杂合子患者的子女有,1/2,的可能性为患者。,连续传递。,3.1.4,X,连锁显性遗传,致病机理：,肾小管对磷酸盐再吸收障碍导致血磷降低，影响骨骼钙化，形成佝偻病。,临床症状：,表现为下肢弯曲成,O,型腿、牙齿发育不良等与,Vit D,缺乏相似的症状，但,Vit D,治疗无效。,抗,Vit D,佝偻病,致病机理：,致病基因在,X,染色体上，为隐性基因。女性纯合时发病，男性半合即发病。,遗传特征：,遵循基因连锁定律。,男性患者多于女性，系谱中常只有男性。,系谱呈现交叉遗传，既儿子的致病基因来自母亲，将来传给女儿。,女性患者的父亲一定是患者，母亲一定是携带者。,3.1.5,X-,连锁隐性遗传病,致病机理：,色盲分为红、绿色盲两种，两个基因在,x,染色体上紧密连锁在一起，且均为隐性基因。统称红绿色盲。,临床症状：,患者不能正确区分红色和绿色。,红绿色盲,74 6,发病机理：,涉及骨骼肌系统的疾病。患者的肌膜透过性增强，引起肌肉变性，表现为横纹肌进行性萎缩。,临床症状：,患儿行走较晚、左右摇摆、最后肌组织被结缔组织所取代，腓肠肌假性肥大。发病,10,年后卧床，多于,20,岁前死亡。,Duchenne,肌营养不良症,血友病,因先天缺乏凝血因子而导致凝血机制障碍，终身伴有出血倾向。,目前所知只有,10,余种。,Y-,连锁遗传病的遗传特征是限雄遗传，即只在男性中传递，由父亲传递给儿子。,3.1.6,Y-,染色体伴性遗传病,人类的耳道长毛症,数量性状遗传,。,生物和人类的许多表型性状由不同座位的较多基因协同决定，而非单一基因的作用，因而呈现数量变化的特征。与环境因素有关。,常见病：哮喘、精神分裂症、原发性高血压、消化性溃疡、,II,型糖尿病、冠心病、癫痫及动脉粥样硬化等；先天畸形如：唇裂、腭裂、无脑儿、脊柱裂、先天性心脏病等都表现为多基因遗传现象。,3.2,多基因遗传病,有一定的家族聚集性，但不符合孟德尔式遗传，无明显的遗传方式，是基因与环境相互作用的结果。,随亲属级别的降低，患者亲属发病风险迅速下降。,近亲婚配子女多基因病的发病率明显高于随机婚配，但不如常染色体隐性遗传显著。,畸形越重，再现风险越大，这说明遗传因素起着重要作用。,有些多基因病有性别的差异和种族的差异。,多基因遗传的特征,某些多基因遗传病患者不同级别亲属的发病风险比较,疾 病 群 体,名 称 发 病 率,发 病 风 险,一卵双生 一级亲属 二级亲属 三级亲属,唇裂,腭裂,0.001 400 40 7 3,足内翻,0.001 300 25 5 2,神经管缺损,0.002 8 2,先天性髋关节脱位,0.002 200 25 3 2,先天性幽门狭窄,0.005 80 10 5 1.5,一些常见多基因病的遗传率,疾病名称 群体发病率（,%,）遗传率（,%,）,哮喘,4 80,精神分裂症,1 80,躁狂抑郁症,0.6 70,癫痫,0.36 56,强直性脊柱炎,0.2 70,冠心病,3 65,原发性高血压,6 62,糖尿病（早发型）,0.2 75,消化性溃疡,4 35,畸形名称 群体发病率（,%,）遗传率（,%,）,唇裂,腭裂,0.17 76,先天性幽门狭窄,0.3 75,先天性髋关节脱位,0.07 70,先天性畸形足,0.1 68,脊柱裂,0.1 60,无脑畸形,0.3 60,先天性巨结肠,0.02 80,先天性心脏病,0.5 35,一些常见畸形的遗传率,3.3,染色体遗传病,致病机理：,染色体数目的改变或结构的畸变引起的疾病。这类疾病的后果往往比较严重。染色体病可分为常染色体异常和性染色体异常两个类型。,遗传特点：,染色体病除平衡易位外，一般不在家系中传递，即不表现为家族性，因为这是由于减数分裂异常引起的。,发病机理：,21,三体形成是由于亲代之一的配子形成时或受精卵卵裂时出现染色体不分离。主要与母亲的怀孕年龄有关，,35,岁以上孕妇发病率显著增加。,临床表现：,面容特殊，两外眼角上翘，眼距宽，鼻梁扁平，舌头常往外伸出，大舌头、肌无力及通贯手，身体短小、智力障碍、发育不良。,唐氏综合症,母亲怀孕年龄与胎儿患病的关系,母亲怀孕时年纪越大，卵子成熟、排卵及与精子结合时出错的机会便越大。胎儿患上唐氏综合症的机会越高。,母亲年龄,胎儿患病概率,30,岁以下,少于,1/1000,30,岁,1/900,35,岁,1/400,36,岁,1/300,37,岁,1/230,38,岁,1/180,39,岁,1/135,40,岁,1/105,42,岁,1/60,44,岁,1/35,46,岁,1/20,48,岁,1/16,49,岁,1/12,致病机理：,由,5,号染色体短臂缺失引起。发病率约,1/50000,，男女比率约,1,：,2,。,临床特征：,猫叫样哭声、小头、智力低下、低位耳朵、斜视、宽眼距等、先天性心脏病等。,猫叫综合症（,5p-,综合症）,Klinefelter,综合征,（先天性睾丸发育不全症）,致病机理：,核型,47,，,XXY,。,临床症状：,外表男性，但睾丸发育不全或隐睾，乳房发育，体毛及胡须稀少。性情体态趋于女性，体质较弱，智能一般较低，不育。约占男性的,1/500,。,Turner,综合征,（性腺发育不全症）,致病机理：,核型,45,，,XO,。,临床症状：,外表女性，身材矮小、原发性闭经，卵巢萎缩，乳房不发育、性器官发育不良，不育。在新生女婴中的发病率约为,1/5000,。,多,X,综合征（超雌）,核型（,47,，,XXX,），大多数与正常女性无明显差别，但有,2/3,患者智力稍低，并由患精神病倾向，少数发生月经减少、继发性闭经等现象。患者约占女性的,1/1000,。,XYY,综合征（超雄）,外表男性，表型大多正常，可生育，但身材特别高大，性格受损，表现为极度不安定和不负责；有暴力倾向，但通常针对财产（盗窃、抢劫、诈骗、放火等），犯罪年龄年轻。患者约占男性的,1/15001/750,。,Martin-Bell,综合征（脆性,X,染色体智障综合症）,染色体上有一些易断裂的位点，称脆性位点。这个断裂不是完全的断裂（否则将成为缺失），而是形成裂缝。脆性位点在许多染色体上都可发现，但目前只发现在,X,染色体上的脆性断裂对健康有害。发病率为,1/500,1/700,。临床表现为智力障碍（,IQ 0,50,）、大睾丸、大耳朵、长脸。该病为,X,连锁遗传病，因此男性发病率较高。,3.4,体细胞遗传病（肿瘤）,体细胞遗传病是由体细胞的突变基因逐渐积累所导致的疾病，故又称积累性遗传病。,单基因遗传的肿瘤，视网膜母细胞瘤。,多基因遗传的肿瘤，常见的恶性肿瘤。,癌家族有家族性癌肿遗传易感性。有些先天畸形也属于这类遗传病。,3.5,线粒体病,致病机理：,线粒体,DNA,的缺陷所造成的疾病，包括线粒体,DNA,重复、缺失及点突变。则细胞不能产生足够的,ATP,而导致细胞功能减退甚至坏死。,临床症状：,表现为复杂多样的症状。现已发现有上百种。包括：肌病、心肌病、痴呆、耳聋、失明等。遗传性视神经病是典型例子之一。,遗传特点：,主要为母性遗传性疾病。,4.,人类的优生,临症诊断：,在遗传病出现临床症状后所作的诊断。诊断方法除常规的病史、症状、体征外，又依赖于遗传病的特殊诊断方法，包括系谱分析、染色体分析、生化分析以及,DNA,分析等。,症状前诊断：,在临床症状出现前所作的诊断。主要用于某些发病年龄延迟的遗传病。诊断方法主要包括家系调查和系谱分析以及各种临床检查和实验室检查，但目前能明确诊断的方法只有,DNA,检查。,产前诊断：,由于目前大多数遗传病尚无有效的治疗方法，因此在患儿出生前作出明确诊断，必要时进行人工流产或引产以终止妊娠，避免患儿出生。这对于降低遗传病的发病率，提高人口素质具有重要的意义。,4.1,遗传病的诊断：,产前诊断的取样和方法,非侵袭性方法：,母亲血清、尿液分析,超声检查、,X,线检查,侵袭性方法：,绒毛取样术,羊膜穿刺术,脐带穿刺术,胎儿镜检察,羊水造影,运用遗传学原理改善人类的遗传素质。让每个家庭生育出健康的孩子。,高尔顿（,S.F.Galton),优生的概念,禁止近亲结婚,开展婚前检查,适龄生育,遗传咨询,产前诊断,优生的措施：,每个人都带有,5,6,个不同的隐性致病基因。在随机结婚的情况下，双双带有相同的致病基因的机会很少。在近亲结婚时，双方从同一个祖先那里得到同种致病基因的可能性就大大增加。,我国婚姻法规定：直系血亲和三代以内的旁系血亲禁止结婚。,开展婚前检查,对准备结婚的男女双方进行全面、系统的健康检查、健康状况询问、家族史调查以及提供性知识和生育指导,对严重的遗传病患者应该进行绝育,对隐性携带者应指导其婚姻与生育计划,对发现的疾病给予及时的治疗,最适于生育的年龄,女：,24,29,岁 男：,25,一,35,过早生育对母子的健康都不利。,20,岁以下的妇女所生的子女中，各种先天性疾病的发病率，要比,24,34,岁妇女所生子女的发病率高出,50,。,妇女过晚生育也不利于优生。,提倡“适龄生育”,遗传咨询,应用遗传学和临床医学的原理和技术，确认并解答遗传病患者及其亲属、有关社会服务人员所提出的关于遗传方面的问题，在权衡各方利弊的基础上，给予婚姻、生育、疾病防治和预后教育以及就业等方面医学指导的过程。,包括：婚前咨询、孕前咨询、孕期咨询、产前咨询等,4.2,遗传病的基因治疗,利用遗传学的原理治疗人类的疾病。,目的：,通过对变异基因或异常表达的基因基因进行修正，使其转变为正常基因并正确表达，从而在根本上治疗遗传病。,基本原理：,在体外培养条件下，以基因转移技术将外源性的目的基因导入患者的某种细胞中，让其增殖，然后在输回患者体内，通过正常基因的有效表达，纠正或弥补缺陷基因，从而治疗遗传病。,包括生殖细胞基因治疗和体细胞基因治疗,选择合适的疾病,具备该病分子缺陷的知识，深入了解其发病机理；,用于治疗的基因（目的基因）已被克隆；,克隆基因的有效表达；,具有可用于临床前试验的动物模型。,基因治疗必备条件,人类历史上首例基因治疗的病例,Ashanti DiSilva,1990,年,9,月美国,FDA,批准了人类历史上首例基因治疗的病例,用腺苷酸脱氨酶基因治疗先天性免疫缺陷综合症。,SCID,是由于免疫系统的,T,淋巴细胞或,B,淋巴细胞功能先天性缺乏的一种遗传病。患者完全丧失免疫防御功能。发病率约为新生儿的,1/10,5,。为常染色体隐性遗传。,1.,安全性问题：细胞恶变、免疫反应。,2.,体内表达目的基因的可控性问题,3.,外源基因不能在体内长期稳定表达的问题,4.,目的基因转移效率不高的问题,基因治疗中靶细胞生物学特性改变的问题。研究体细胞移植和重建的生物学，是今后基因治疗研究的一个重要方向。,6.,伦理学方面的问题,基因治疗面临的问题,思考题,什么是自由组合定律？,多基因遗传病的遗传特点是什么？,为什么不能近亲结婚？,优生的措施主要有哪些？,