遗传与健康.ppt

*,*,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,生命与繁衍的保证,第二章,.,遗传与健康,概要,一、遗传,二、变异,三、,肿瘤与遗传,四、遗传与优生,一、遗 传,遗传：生物世代间的延续。,变异：生物个体间的差异。,生物进化的保证,遗传学：研究生物的遗传与变异的学科。,1,、遗传的物质基础,中心法则：,基因的概念,基因是一段有功能的,DNA,（,RNA,）片段,基因位于染色体上,基因决定生物,性状、发育、,代谢和免疫,状态等,等位基因,等位基因,位于同源染色体同一位置的基因,等位基因决定生物体的某一性状,在一般情况下，一个基因只有两种等位形式。其中一个起决定作用，为显性；另一个为隐性。,复等位基因：有,3,种或更多种等位形式。但是在每个个体最多只能有两种形式。例如：,A,B,O,血型的多等位基因,.,2,、孟德尔定律,G.Mendel,，奥地利修道士，,1822,年,1884,年，现代遗传学的奠基人。,1857,年开始豌豆遗传实验，,8,年后公布的研究成果，,1866,年发表了“植物杂交实验”的划时代论文。,否定了当时流行的所谓融合遗传，确定了遗传物质的存在和遗传学的两个基本规律：,分离律,和,自由组合律,。,1900,年，研究才引起遗传学家、育种家的高度重视。,孟德尔分离律,一对,等位基因,在杂合状态下（,Aa,），互不干预，保持独立性，在形成配子时各自（,A,或,a,）分配到不同的配子中去。,孟德尔自由组合律,研究两对或多对相对性状的遗传,(,非连锁,),非等位基因的自由组合,3,、连锁与交换定律,(,摩尔根,),位于同一条染色体上的基因连在一起伴同遗传的现象称为连锁（,linkage,）,基因不能随意组合,第一对等位基因,第二对等位基因,交换,处于同一染色体上的基因具有连锁关系，但是也可以发生交换。,两个基因距离越近，交换机会越小；,距离越远，交换频率越大,遗传图谱 连锁图谱,Fruit Fly,Drosophila melanogaster,(SEM X60).,染色体,4,对，形态各不相同，容易区别。基因组长,1.8,10,8,bp,，有,12000,个基因。推测人类,80%,的人类基因与之有同源性。已发现,100,余个人类疾病基因在果蝇中发现。,4,、摩尔根的伴性遗传,最初研究的目的：将遗传因子（基因）定位在特定染色体上,由性染色体上的基因决定的性状在遗传时与性别是联系着的，就是,sex-linked inheritance,。,人约有,80,种性状是伴性遗传的。红绿色盲、血友病等。男性的患病率较高。,5.,性别决定,性染色体决定性别,型：雌：,XX;,雄,:XY,雄性有两个异型性染色体。,人类，哺乳动物，果蝇等；,型：雌：,ZW;,雄,:ZZ,雌性有两个异型性染色体,鸟类，蝴蝶等；,型,:,雄性只有,1,条染色体，,蝗虫：雄性是，,雌性是,1,。,单倍体决定性别,蜜蜂,:,雄性为单倍体,(n),由未受精卵发育而来,无父亲,;,雌性为二倍体,(2n),由受精卵发育而来,环境决定,:,珊瑚岛鱼,:,在,30-40,条左右的群体中,只有一条为雄性,当雄性死后,由一条强壮的雌性,转变为雄性,.,基因决定性别,:,玉米雌雄同株,雌花序由,Ba,基因控制,;,雄花序由,Ts,基因控制,;,2025/8/30 周六,20,6,.,基因的表达调控机制,通过基因表达，,DNA,中的遗传信息即可用以决定细胞的表型和生物形状。但是，基因的表达随着组织细胞及个体发育的阶段的不同，随着内外环境的变化的不同，而表现为不同的基因的表达。,人类基因组,DNA,中约含,3-10,万个基因，但在某一特定时期，只有少数的基因处于转录激活状态，其余大多数基因则处于静息状态。一般来说，在大部分情况下，处于转录激活状态的基因仅占,5%,。通过基因表达以合成特异性蛋白质，从而赋予细胞以特定的生理功能或形态，以适应内外环境的改变。,基因表达的时间性及空间性,基因表达的时间特异性,(temporal specificity),是指特定基因的表达严格按照特定的时间顺序发生，以适应细胞或个体特定分化、发育阶段的需要。故又称为阶段特异性。,基因表达的空间特异性,（,spatial specificity,）是指多细胞生物个体在某一特定生长发育阶段，同一基因的表达在不同的细胞或组织器官不同，从而导致特异性的蛋白质分布于不同的细胞或组织器官。故又称为细胞特异性或组织特异性。,基因表达调控的基本原理,基因表达的多级调控,：,基因表达调控可见于从基因激活到蛋白质生物合成的各个阶段，因此基因表达的调控可分为,转录水平（基因激活及转录起始），转录后水平（加工及转运），翻译水平,翻译后水平,.,但以转录水平的基因表达调控最重要。,顺式作用元件,（分子内作用元件）：,启动子,：存在于结构基因上游，与基因转录启动有关的一段特殊,DNA,顺序称为启动子（,promoter),。与原核生物类似，也含有一段富含,TATA,的顺序，称为,TATA,盒。除此之外，还可见,CAAT,盒和,GC,盒。,真核基因转录调控元件及激活机制,基因的组织结构及顺式作用元件,反式作用因子（分子间作用因子）,真核生物反式作用因子通常属于,转录因子,（,transcription factor,，,TF,）。,转录因子的结构：,目前已知，反式作用因子至少含有三个功能域，,即,DNA,结合功能域，转录活性功能域和其它转录因子结合功能域,。,转录因子含有各自独立的结构域以结合,DNA,并激活转录,二、生物的变异,染色体的畸变,基因突变,单基因病,多基因病,1,、染色体畸变,染色体的数量畸变,（,1,）非整数畸变单体性（,2n-1,）,某同源染色体少一条 绝大多数不能成活缺体性（,2n-2,）,缺失一对染色体三体性（,2n+1,）,某同源染色体多一条多体性（,2n+x,）,某同源染色体多若干条（,2,）整数倍畸变多倍体：,3n,、,4n,多见于植物中,染色体数目或结构改变,染色体结构畸变,（,1,）缺失,染色体少了某一片段 通常是致死的（,2,）重复,染色体上多出了一段（,3,）倒位,染色体内部结构的顺序发生颠倒（,4,）易位,染色体断裂，断裂片断接到其他地方,染色体的数量变异,无籽西瓜,常染色体的数量变异,Down,氏综合症（,21,号染色体三体）又叫先天愚型,Down,氏综合症,群体发病率,1/800,。,症状,:,多器官组织异常。头颅小而圆，枕部扁平，,脸圆而平，鼻梁扁平，眼距过宽，眼裂小，舌常,外伸并有舌裂，掌纹异常，通常有通贯掌,“,蒙古样痴呆”；生长迟缓，智力低下，多数有,心脏病，无生育能力或生育能力低下。,病因：,47,XX/XY;+21,；第,21,号染色体多一条,Down,氏综合症与母亲年龄的关系,母亲,20,岁时约,2000,新生儿中有一例患者；,30,岁前略有增加,35,岁以后约,300,例中有一个患者；,40,岁后,100,例中有一例；,45,岁后,50,例中有一例。,常染色体的结构变异,猫叫综合症：,第,5,号染色体短臂缺失一部分，患儿哭声类似猫叫，耳位低下，面部表情似很机灵，但实则智力低下非常严重（,IQ,常低于,20,）。,发病率：,1:50,000,猫叫综合症：,性染色体异常,数目异常,结构异常,性染色体数目异常,Klinefetter,综合症,(,克氏综合症，先天性睾丸发育不全,),发病率：,1/850,临床症状：外貌男性,睾丸萎缩,男性第二性征发育差，,有女性化表现，如无胡须、体毛少、皮肤细嫩、乳,房发育，不育，部分智商低，有些有精神异常。,身高,180cm,占,1/260;,染色体组成,:47,XXY,在男性不育中占,1/100,Turner,综合症,（特纳综合症，性腺发育不全，先天性卵巢发育不全综合症）,发病率：,1/25005000,临床症状：外貌女性，个矮（,1.3,米左右）第二性征发育不良，原发性闭经，面呈三角形，口角下旋呈“鲨鱼样嘴”肘外翻，颈部发际很低，多数有颈蹼，胸宽平如盾，,35%,有心血管病，智力低下或正常。,性染色体数目异常,染色体组成：,45,X0,Turner,综合症患者,超雄,：,XYY,或多个,Y,个体，发病率1,/900,临床症状：身材高大，生育力下降，易于兴奋，易感到欲望不满足，自我克制力较差。,性染色体数目异常,多,X,女性,:,表现为女性,眼距宽,外生殖器及第二性征多正常,有的月经失调,类似,21,三体,智力发育迟缓,.,性染色体数目异常,基因突变的特性,（,1,）随机性,（,2,）突变的多方向性和复等位基因,一个基因可能存在多种突变体,（,3,）稀有性,（,4,）可逆性,2,、基因突变,H1N1-H7N9,所谓“,H7N9”,是病毒名称的缩写，,其“,H”,指的是血球凝集素（,Hemagglutinin,HA,抗原）、而“,N”,指的是神经氨酸酶（,Neuraminidase,适用抗原），,两种都是病毒上的,抗原,名称。其意思是：具有“血球凝集素（,Hemagglutinin,）第,7,型、神经氨酸酶（,Neuraminidase,）第,9,型”的病毒，因此，根据其结构类推，则有,H1N1,猪流感，,H5N1,禽流感等的流感病毒。,血球凝集素共有,1,16,型，神经氨酸酶共有,1,9,型,。,基因突变的类型,（,1,）碱基置换突变,（,2,）移码突变（由碱基插入或删除引起）,诱发基因突变的因素,常见的诱变剂有：,1,）物理诱变,X-,射线,-,射线 紫外线,2,）化学诱变,苯、亚硝酸盐、,3,）生物诱变,病毒,基因突变与性状改变,基因突变,血红蛋白,链基因突变,基因突变,血红蛋白,链基因突变,3,、基因与性状,显性基因 显性性状,隐性基因 隐性性状,共显基因 共显性状,性状是由基因与环境共同作用的结果,.,（,1,）常染色体上基因,显性基因的遗传,:,人类耳垂,AA,、,Aa:,有耳垂,aa:,无耳垂,显性基因的遗传,:,人类多指,显性基因的遗传,:,软骨发育不全症,常染色体显性遗传病的特点,患者一般携带一个致病基因,子代的患病概率为,1:1,传代过程中与性别无关，男女患病率一致。,常染色体,隐性基因的遗传,:,白化病,先天性聋哑,先天性高度近视,白化病遗传,常染色体隐性遗传病的特点,患者的一对等位基因必定都是致病基因,患者双亲为携带者杂合子,患者的兄弟姐妹中的患病概率为,1:3,患病概率和传代过程与性别无关，男女患病率一致。,（,2,）性染色体上基因,伴性遗传：,决定性状的基因位于性染色体上,连锁显性遗传,连锁隐性遗传,Y,连锁遗传,连锁的显性遗传,控制某形状的基因位于染色体,X,上，且为显性,等位基因：,X,A,X,a,A,显性症状,（母）（父）,aa,A0,（,0,代表,Y,染色体上无对应基因）,女儿：表现,A,症状（父传女）,儿子：不表现,A,症状,连锁的显性遗传病：,抗维生素性佝偻病,连锁的显性遗传病特点,患者一般携带一个致病基因；,若女方为患者，其子女患病的概率为,1:1,，且子女中男女患病概率为,1:1,；,若男方为患者，其子女患病的概率为,1:1,，但患者均为女性,(,所生的所有女儿都患病,而儿子正常,),。,连锁的隐性遗传,控制某形状的基因位于染色体,X,上，且为隐性,女性在纯合下表现症状,X,a,X,a,男性在,X,a,Y,时表现症状,有病的人大都是男性,男性患者的子女都正常，但是其外孙可能发病,X,连锁的,隐性遗传,-,色盲,X,连锁的隐性遗传病特点,群体中男性患者多于女性患者；,女性必定携带两个致病基因才可发病，男性携带一个致病基因就足以发病；,女性携带者的子女中的患病率为,1:3,，且为男性；,男性患者的子女中儿子均正常，女儿均为携带者，致病基因可由其女儿传给外孙，即隔代遗传；,Y,连锁遗传,控制某形状的基因位于染色体,Y,上,遗传规律：,父传子，子传孙，全男性遗传；,女性不会出现相应的遗传性状或疾病。,Y,连锁遗传,(,限雄遗传,),人类的,耳道长毛症,从性遗传,:,常染色体上的基因，表现受个体性别的影响。,人类的秃顶：,男性显性，女性隐性。,性反转,基因与性别畸形,男性阴阳人：,具有正常男性的染色体组成（,46,，,XY),。外观多呈女性，不育。,病因,:,雄性激素受体基因突变,.,女性阴阳人,:,第二性征多呈男性。,病因,:,基因突变导致雄性激素产生。,4,、多基因遗传,数量性状受环境的影响甚为明显。环境引起,的变异一般只表现于当代，不能连续。遗传变异,是可以遗传的。遗传变异对数量性状的作用，用遗,传率来表示：,遗传变异 遗传率（,%,）,=-X 100%,总变异（遗传变异,+,环境变异）,遗传率高说明群体的变异主要是由遗传变异引起的,。,遗传率,人类一些性状与疾病的遗传率,性状 遗传率 疾 病 群体发病率 遗 传率,（,%,）（,%,）（,%,）,身高,81,唇裂,+,腭裂,0.17 76,体重,78,糖尿病,0.2 75,智商,80,精神分裂症,1.0 80,语言能力,68,哮喘,4 80,计算能力,12,高血压,4-8 62,三、肿瘤与遗传,家族息肉型大肠癌,视网膜母细胞瘤,(,一,),肿瘤发生分子机制,癌症的产生涉及到两大类与细胞增殖相关的基因的突变：,促进细胞增殖相关基因突变：原癌基因,(proto-oncogene),突变成为癌基因,(oncogenes),；,抑制细胞增殖相关基因突变：抑癌基因,(tumor-suppressor gene),的突变。,原癌基因（显性突变）与抑癌基因（隐性突变）对细胞的影响,原癌基因,(proto-oncogene),原癌基因存在于细胞基因组中，是控制细胞生长和分裂的基因，编码多种类型的蛋白质。,这类基因功能获得性突变,(,显性突变,),，形成癌基因,(oncogene),，其产物量增加或活性升高，促进细胞癌变。,原癌基因的产物,抑癌基因,(tumor-suppressor gene),抑癌基因是正常细胞增殖过程中的负调控因子，其编码的蛋白抑制细胞增殖，使细胞停留于检验点上阻止周期进程。,抑癌基因发生,功能丧失性突变,(,隐性突变,),，则导致细胞周期失控而过度增殖。,Rb,基因突变导致视网膜母细胞瘤形成（,Rb,基因是第一个被克隆和完成全序列测定的抑癌基因）,p53,基因突变将导致细胞癌变或凋亡（,p53,基因是迄今发现与人类肿瘤相关性最高的基因）,抑癌基因,p53,如果抑癌基因突变，丧失其细胞增殖的负调控作用，则导致细胞周期失控而过度增殖。,p53,的突变，使损伤的,DNA,在细胞内得以复制，造成,DNA,链的缺口和断裂，最终导致基因组的不稳定，产生异倍体，发生癌变。,超过,50%,的癌变都涉及,p53,的突变，而很多癌细胞都是异倍体细胞。,细胞癌变是基因突变累积和自然选择的结果,癌症的发生并非为单一基因的突变，至少在一个细胞中发生,5,6,个基因突变才能赋予癌细胞所有特征；,癌症是一种典型的老年性疾病，它涉及一系列的原癌基因和抑癌基因的致癌突变的累积,.,(,二,),肿瘤遗传学,从遗传学的角度，研究肿瘤发生发展的一门的分支学科。,肿瘤发生的遗传现象,肿瘤的,染,色体异常,肿瘤发生的遗传易感性,遗传性癌前病变与肿瘤,遗传性肿瘤,肿瘤发生的遗传现象,肿瘤的家族聚集现象,染,色体异常与肿瘤,我们的身体得多么强大,?,四、遗传与优生,遗传病：是指遗传物质改变而导致的疾病。,遗传病诊断与治疗。,遗传病,8000,多种,人类中有约,10%,的人患有单基因遗传病，约,20%,的人,患有多基因遗传病，还有染色体病等，粗略估计，约,25%,的生理缺陷、,30%,的儿童死亡和,60%,的成年人疾病都是由,遗传疾病引起的，约,1/3,的人受遗传病所累。由于表现程,度不同，往往不大注意。我国每年出生的,1500,多万个婴儿,中，,3%,（约,36,万）出生缺陷，其中,80%,是遗传因素造成,的。智商（,IQ,）低于,70,者占总人口的,2.2%,，其中严重智力,低下者约占,0.2%,（约,200,多万）。遗传病也是造成人类寿,命缩短的主要因素,。,遗传病起因,生殖细胞或受精卵中遗传物质的异常改变,染色体 基因,体细胞中遗传物质的异常不能遗传,遗传病诊断,临床水平；常规检验,细胞水平：染色体、细胞、组织检查；,分子水平：一是检测基因产物,-,蛋白质、酶的量和活性。二是检测酶促反应底物或产物的变化；,基因水平：直接检测致病基因或与之连锁的的基因,遗传病早期诊断,基因诊断,Southern,杂交,PCR,法,聚合酶链反应,(Polymerase Chain Reaction),限制性内切酶法,核酸测序法等。,直接诊断,直接检测致病基因,间接诊断,通过家系的连锁分析,优生学,产前诊断,2013,年的最新统计，我国出生缺陷总发生率约为,5.6%,，以全国年出生数,1600,万计算，每年新增出生缺陷患儿约,90,万例，其中出生时有临床明显可见的出生缺陷约,25,万例。出生缺陷日渐成为儿童死亡的主要原因，在全国婴儿死因中的构成比顺位由,2000,年的第,4,位上升至,2011,年的第,2,位，达,19.1%,。,Thank You for,Your Attention!,