第七讲-基因论.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,*,*,*,本世纪初，一项令人震撼，意义深远的生命科学成果面世由世界六国科学家联手合作的“人类基因组计划”，于2000年春，呈上她最重要的序列图,世界将由此而改变？,一个新生儿出生时，将来会怎样？,在你刚踏入职场时，老板已掌控你的秘密？,生物的进化，人种的起源将刻在这本天书上,一、什么是基因,人类的遗传物质是DNA,生物界的核酸有两大类,DNA脱氧核糖核酸,RNA核糖核酸,4种脱氧核糖核苷酸以磷酸二酯键,相连形成长链,什么是染色体,一个染色体就是一个DNA分子组成,拉直有2米长的DNA分子怎样能容纳在一个小小的细胞核里，只有折叠再折叠，就构成染色体,什么是基因,按不同顺序排列的核苷酸，决定遗传信息,一段核苷酸链决定一个“单位”的遗传信息,这就是基因,人体有6-10万个基因,基因就是决定一个生物物种的,所有生命现象,的最,基本因子,基因是如何被发现的？,1865年 现代遗传学之父，奥地利生物学家格雷戈尔孟德尔发现了“,遗传规律,”，提出了“,遗传因子,”。,1910年 美国遗传学家摩尔根证明了,基因存在于染色体上,。,美国生物化学家沃森,英国生物物理学家克里克,1953,年，最伟大的模型,DNA,分子的双螺旋模型。,提出了,DNA,的复制机制,二、基因论与人类基因组计划,1、人类基因组,DNA总和,30亿硷基对组成,分布在23对染色体中,6-10万个作为生命活动基本单位的编码基因,2、人类基因组计划,人类基因组计划的核心,是测定人类基因组的全部DNA序列,1999年，破译了第22对染色体的核苷酸序列,2000年春，完成最重要的序列图，人类遗传密码被破译（人体第二张解剖图）,曼哈顿工程,阿波罗登月计划,人类基因组计划,被誉为人类自然科学史的三计划,21世纪是否是生物学世纪？,人类基因组的三层含意,个体多样性,个体体细胞的高度特异性,按孟德尔遗传规律遗传,SNP (Single Nucleotide Polymorphism)单核苷酸多态性,是由于单个核苷酸改变而导致的核酸序列多态。,是人类基因组中最常见的基因多态性，是我们人体差异的最基本因素，这些差异形成了不同的基因型，决定了人们患有疾病的不同风险和对药物的不同反应。,SNP决定您的与众不同,肤色、外貌和患病,如果您独有的基因型决定了您是,一台需要无铅汽油的发动机，那么给,它加入卡车用的柴油就是不明智的。,人和人之间的基因序列,差异仅为千分之一,1.,ATCCTGT,A,CCTACGTGTACAATAGTA.CTGATCA,T,CTCTATGGG.,2.ATCCTGT,T,CCTACGTGTACAATAGTA.,CTGATCA,T,CTCTATGGG.,3.ATCCTGT,A,CCTACGTGTACAATAGTA.CTGATCA,G,CTCTATGGG.,1,2,3,SNP1,SNP2,人类基因组计划的主要思路基因论,基因论不仅是疾病，人的生长、成长、性格都与基因有关,白肌纤维：,快速收缩完成动力性工作，易疲劳,红肌纤维：,慢速收缩，完成身体姿势，持久力强,基因与健康,目录,基 因,主动健康基因检测服务,健康,基因与健康,主动健康与科学社会工程,基因与疾病的关系,现代医学认为,疾病,是由于先天的基因体质和后天的外来因素共同作用的结果，除外伤外，几乎所有疾病的发生都与基因有关。,基,因,外,界,因,素,蛋白质,编码合成,参与,人的生长发育过程,叠加,差异性,表观改变,突变,蛋白质活性,数量改变,疾病,心脑血,管疾病,肿瘤,其他,疾病,归结起来：,疾病的内在因素受基因决定，,所有的疾病都与人类基因有关,基因本身的变化（先天，后天获得）,基因的调控表达异常（修饰，外调）,基因的复合性作用，多个基因参与,单基因的疾病是少数,天灭沙皇：,小沙皇患有血友病,老沙皇和皇后都没有这个病,欧洲皇族的“系谱图”从英国女皇维多利亚开始,WHY?,为什么有些人少吃也发胖，而另外一些人多吃却苗条？,为什么有人烟不离手却不得肺癌，而另外一些仅仅吸二手烟却不能避免？,一九九零年中国聋哑儿童一百八十二万，近百万因滥用抗生素而引起药物中毒性耳聋。且这种态势仍以每年四万人的速度增长。,研究表明，抗生素导致耳聋和线粒体A1555G的单核苷酸突变密切相关。,更为重要的是，在东南亚耳聋病人中，A1555G所占的比例，这一数字超过了5，,因此对于儿童，在小时候使用氨基糖甙类抗生素之前进行线粒体A1555G突变的检测是十分必要的。,如果你的基因图被掌握，你的过去和将来不再是秘密,三、人类基因组计划的意义,（一）生物的进化,生物的进化史，都刻写在人类基因组这本“天书”上,13亿年前，世界上只有草履虫和与草履虫相类似的但细胞生物，进化,300-400万年前与猴子是同一的祖先,55-70万年前，尼安德特人与现代人分道扬镳，并于大约3万年前消失,基因组研究竟然印证了达尔文的进化论,基因1%的差异,决定了人和猩猩的不同,（二）、人种，民族的起源,越是亲缘关系近的，基因组相似程度就越高,我国云南一土族民族，一直被认为是北方契丹人的后代，后被证实同宗的可能性很小。,（三）、致病基因,所有疾病都与人类基因有关,如前述血友病,追病溯源：,以色列的几个墓葬，公元前700-1100年，发现,地中海贫血的基因突变,说明现代以色列人的这一突变至少在3000年前就存在,1918年，欧洲、北美流感流行，当年死亡达4000万人；在美国28%人感染，2.5%死亡，死亡大67万人。,在美国南卡州某军事要塞埋葬着28位当年死于流感的士兵,科学家从一位21岁的年轻士兵的尸体的肺组织中找到了流感病毒的9个DNA片断,本以为是禽传给人类，后证实是猪传给人类,外祖母的阴影（乳腺癌，常由外祖母向后代遗传）,南大西洋的一个小岛，300居民30有哮喘发病基因，20%可能发病,小鼠的肥胖基因,多基因参与，单基因并是极端例子,（四）免疫基因组学和药物基因组学,免疫基因组学对疾病的易感性不同,药物基因组学对药物的反应不同,个体特异性个体医学,四、DNA指纹,DNA 指纹,（DNA fingerprint）：,是指将人类基因组DNA用特定的限制性内切酶消化，经电泳分离，印迹转移后，用已知序列小卫星DNA探针进行分子杂交后而显示出的,高度多态性图谱,。,DNA 指纹的基本特征,：,1、体细胞稳定性：同一个体不同检材是一致,的，且终身不变。,2、个体高度特异性：,3、按孟德尔遗传规律遗传：,DNA指纹的意义,（一）破案,人与人的DNA序列差异为1/1000；约有300万核苷酸序列是不同的,根据排列组合，每个人的DNA序列是不可能相同的,可采用各种材料，可分析微量（PCR扩增）,案例：,英国曾发生两起强奸谋杀案，有两名女学生遇害。警方在一所精神医院拘留了一名主要嫌疑犯，他是一名厨房勤杂工，他承认杀害了其中一名女学生。警方将犯罪现场提取的精斑检材及这名厨房勤杂工血样交给了杰弗里斯教授，希望他能证实该嫌疑犯的罪行。杰弗里斯证实这两起案件的确是一个人所为，但不是拘留的这名可怜的勤杂工，这名勤杂工成为世界上第一个用DNA证据证实无罪的人，时间是1986年11月21日。,警方与当地居民都认为杀人犯就在本地。于是警方要求当地年龄在17至34岁的男性居民提交一份血样。一个月内，1000多名男性居民被采集了血样，到1987年5月已采集了3000多份血样，斗转星移，随着时间的流逝，仍未发现罪犯。DNA技术究竟有多大作用，似乎与以往的方法没有什么两样。不久，警方得到密报，一个面包房的主管在酒吧与同事闲聊时听到：他们的同事科林皮彻佛克,让另一个人代他采了血样,。警方获悉后连忙赶到皮彻佛克的家中，立即逮捕了他。皮彻佛克是第4583个被采集血样的人，经检验，他的血样与两名被害女学生身上的精斑具有完全相同的遗传特征。皮彻佛克招认了他所犯的全部罪行。这是1987年9月。（这个可怜的家伙是DNA检测的第一个“受害者”，但不是最大的“受害者”）,一个气死 一个笑死,（二）、亲子鉴定,决定某一性状的基因在亲代和子代之间传递的规律是,孟德尔遗传规律,：,（三）、身份鉴定,事件回放：,1918年7月22日，前苏联官方报纸宣布:沙皇已于7月16日夜在西伯利亚Ekateriburg被苏维埃处死。罗曼诺夫家族的其它成员被转移到其它安全的地方。,1991年7月，俄国总统叶利钦下令调查沙皇家属的遗案。,在Ekateriburg的松林深处，沙皇及家属遇害地开始挖掘。共挖出1000多块骨头，这些骨头被科学家拚接成9具较为完整的骨架，4男5女。,据文件记载，当时与沙皇一起被拘押和枪决的还有6名家属、1名皇家医生、3个侍从，共11人。还有两个人的骨骸没有找到。,科学家首先对这9人的头骨样品进行DNA分析，结果表明：其中5人有血缘关系，3个女性是年龄较大的1男1女的女儿；另外4人与这5人没有任何血缘关系，且这4人之间的血缘也各不相关。很可能，他们就是那个医生与3个侍从。,1994年7月613日，科学家获准打开彼得堡教堂里沙皇亲兄弟乔治斯的大理石棺材（他于1899年28岁时死于肺结核）取了头骨和一段腿骨样品送到美国马里兰美军病理研究所的DNA实验室。,科学家又在日本的一个博物馆里，从沙皇在远征日本时受伤擦血迹的一块手帕上提取、分离了沙皇的DNA.,接着，科学家又在圣彼得堡皇宫里的一个小柜里找到了沙皇3岁时理发留下的头发，并提取了DNA.,1995年秋，研究工作全部完成。结果证实，遗骸确为沙皇一家。准确率达到了99.9999999%,（四）、单亲鉴定与亲属鉴定,线粒体DNA,Y染色体DNA,五、基因诊断,1967年美国前副总统汉弗莱发现血尿。当时诊断不出膀胱癌（查不出癌细胞）,1976年确诊为膀胱癌，后虽经化疗、放疗治疗，终不治身亡,1994年，取他保存27年的尿液及1976年留下的癌组织样本,查出P,53,基因发生了变化,预测医学与预防医学,使预防医学提高到分子生物学水平,哪些遗传病或基因病需要预测？,可将遗传病或基因病分为三类,单基因病经典遗传病，如血友病、红绿色亡,多基因病如癌症、糖尿病、高血压、肥胖、老年痴呆,外源性基因病如感染引起,基因诊断的重要性,产前检查单基因病，即经典遗传病,如苯病酮尿症苯丙氨酸代谢途径中的酶缺陷，患儿尿中有大量苯丙酮酸排出，故得名。,3-6个月出现症状，1岁明显，智力发育落后，黑色素合成不足，尿和汗液中有鼠尿臭味,低苯丙氨酸饮食至青春期以后,多基因病的预测在于宣传预防知识,癌症要不要早期预测？,如一些符合单基因遗传的肿瘤可作预测,如家族性多发性息肉病（5号染色体的长臂上，缺了5个核苷酸）,多基因决定的则？,“癌症基因组解剖计划”,外源性基因病,艾滋病的DNA诊断,“疟原虫基因组计划”,“环境基因组计划”,六、基因治疗,直接把基因送到人体的细胞中而发挥治疗的功效,病毒转染,“外体”：把人有缺陷的细胞取出来，改造后送回人体,显微注射,基因枪：黄金子弹,如肿瘤的基因治疗，糖尿病的胰岛素基因治疗,七、生物医学工程的两条腿,资源基因,生物技术,1.基因组工业：,一个肥胖基因转让费为1.4亿美元,西夸纳治疗公司一宣布克隆到了哮喘病基因，股票一下涨了好几倍,基因药：基因产物,基因产物：基因药，如：,生长激素：1年5美元，5年计25美元,促红细胞生成素,胰岛素等,2.能产人奶的牛专转基因技术,转基因动物：,牛能产生与人奶成份相同的牛奶,能合成人体白蛋白的转基因猪、鸡,能合成人体促红细胞生成素的牛,3.施瓦辛格基因,牛的基因组中确定瘦肉蛋白的基因,4.人面猪心转基因器官,猪长的快，十几个月就可长成，脏器体积和人的差不多,5.转基因植物打破种间的障碍,抗感冒的苹果,增加植物本身的抗病能力，,缩短生长周期,改造营养,食品基因组计划：优质稻,八、恐龙复活？,一个生物结束了，躯体开始腐烂，细胞开始死亡，DNA随之降解，一切又归于宁静，又回到非生命的世界。,5-10万年前的DNA还有可能提炼、扩增、分析,侏罗纪公园是一种幻想吗？,（提取含有恐龙DNA的蚊子的琥珀）,九、生物学广岛？,生物学技术是双刃剑,如基因组工程的遗传歧视,假如把艾滋病病毒与感冒病毒结合起来,假如克隆人，克隆象希特勒那样的人,人畜细胞融合术,