第24章人类基因组课件.ppt

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1、第第24章人章人类基因基因组第1页，此课件共99页哦24.1 人类基因组及其组成人类基因组及其组成24.1.1 人类基因组的人类基因组的DNA序列组成序列组成l1.基因组及基因组学基因组及基因组学(1)基因组基因组:在在遗传学名词遗传学名词第二版中对第二版中对“基因组基因组”的释义的释义:是是指一个单倍体细胞核中指一个单倍体细胞核中、一个细胞器一个细胞器(如动如动、植物细胞质植物细胞质中的中的线粒体线粒体,植物细胞质中的植物细胞质中的叶绿体叶绿体)中或一个病毒毒粒中或一个病毒毒粒中所含的全部中所含的全部DNA(或或RNA)分子的总称分子的总称。第2页，此课件共99页哦基因组基因组(Genome

2、)l可分为核基因组、可分为核基因组、线粒体线粒体基因组、基因组、叶绿体叶绿体 基因组基因组及病毒及病毒基因组。基因组。l一般的定义是单倍体细胞中的全套染色体为一般的定义是单倍体细胞中的全套染色体为一个基因组，或是单倍体细胞中的全部基因一个基因组，或是单倍体细胞中的全部基因为一个基因组。为一个基因组。l可是基因组测序的结果发现基因编码序列只可是基因组测序的结果发现基因编码序列只 占整个基因组序列的很小一部分。占整个基因组序列的很小一部分。第3页，此课件共99页哦l因此，因此，基因组基因组应该指应该指单倍体细胞中包括编码序列和非编单倍体细胞中包括编码序列和非编码序列在内的全部码序列在内的全部DNA

3、分子。分子。l说的更确切些，核基因组是单倍体细胞核内的说的更确切些，核基因组是单倍体细胞核内的全部全部DNA分子；分子；l线粒体基因组则是一个线粒体所包含的全部线粒体基因组则是一个线粒体所包含的全部DNA分子；分子；l叶绿体基因组则是一个叶绿体所包含的全部叶绿体基因组则是一个叶绿体所包含的全部DNA分子。分子。第4页，此课件共99页哦不同的生物不同的生物,基因组的大小差别很大基因组的大小差别很大l基因组是基因组是原核细胞内构成染色体的一个原核细胞内构成染色体的一个DNA分子(霍乱菌有一大一小两个环状霍乱菌有一大一小两个环状DNA分子分子)。l而真核生物有细胞核和细胞质而真核生物有细胞核和细胞质

4、,染染色色体在细胞核内体在细胞核内,细胞细胞器在细胞质中。器在细胞质中。l真核生物的真核生物的基因组是基因组是指单倍体细胞核内整套染色指单倍体细胞核内整套染色体所包含的的DNA分子。第5页，此课件共99页哦 l而细胞器中的细胞器中的基因组则应区分基因组则应区分线粒体线粒体的的 基因组基因组(动动、植物均有植物均有)和叶绿体和叶绿体基因组基因组 (行光合作用的行光合作用的植物植物)。l人类的核基因组是指单倍体细胞核中的核基因组是指单倍体细胞核中 整套染色整套染色体上(22+X+Y)所具有的全部的全部 DNA分子。第6页，此课件共99页哦(2)基因组学l基因组学（英文基因组学（英文genomics

5、）台湾译作基因体学，基因组）台湾译作基因体学，基因组学出现于学出现于19世纪世纪80年代，年代，1919世纪世纪90年代随着几个物种基年代随着几个物种基因组计划的启动，基因组学取得长远发展。因组计划的启动，基因组学取得长远发展。l2020世纪末基因组研究的迅猛发展而形成的世纪末基因组研究的迅猛发展而形成的 一个新的遗传学分支学科，其研究基因以及在遗传中一个新的遗传学分支学科，其研究基因以及在遗传中的功能。的功能。第7页，此课件共99页哦基因组学的分类:l基因组学是研究生物基因组和如何利用基因组学是研究生物基因组和如何利用 基因的一门学问基因的一门学问。l该学科提供基因组信息以及相关数据系统利用

6、，试该学科提供基因组信息以及相关数据系统利用，试图解决生物，医学和工业领域的重大问题。图解决生物，医学和工业领域的重大问题。l基因组学分成结构基因组学基因组学分成结构基因组学(structuralgenomics)和功和功能基因组学能基因组学 (functionalgenomics)。第8页，此课件共99页哦结构基因组学和功能基因组学的概念结构基因组学和功能基因组学的概念:l结构基因组学结构基因组学:是研究基因和基因组的结是研究基因和基因组的结构构,各种遗传元件的组成各种遗传元件的组成 物质的序列特征物质的序列特征,基因定位和基因组的作图等。基因定位和基因组的作图等。l功能基因组学功能基因组学

7、:旨在是基因组水平上阐明旨在是基因组水平上阐明DNA序列的功能序列的功能,着重着重 研究不同的序列结构所具有的不同功能研究不同的序列结构所具有的不同功能,基因的基因的 表达与调控表达与调控,基因与环境之间的相互作用等。基因与环境之间的相互作用等。第9页，此课件共99页哦l基因组学能为基因组学能为一些疾病提供新的诊断和治疗一些疾病提供新的诊断和治疗 方法。方法。l例如，对刚诊断为乳腺癌的女性，一个名为例如，对刚诊断为乳腺癌的女性，一个名为 “OncotypeDX”的基因组测试，能用来评估的基因组测试，能用来评估 病人乳腺癌复发的个体危险率以及化疗效果，病人乳腺癌复发的个体危险率以及化疗效果，这有

8、助于医生获得更多的治疗信息并进行个性这有助于医生获得更多的治疗信息并进行个性 化医疗。化医疗。l基因组学还基因组学还被用于食品与农业部门被用于食品与农业部门。第10页，此课件共99页哦基因组学的主要工具和方法包括：基因组学的主要工具和方法包括：l生物信息学、遗传分析、基因表达测量和基因生物信息学、遗传分析、基因表达测量和基因 功能鉴定。功能鉴定。l近年来基因组学研究如雨后春笋般蓬勃兴起近年来基因组学研究如雨后春笋般蓬勃兴起,该领域的研究成果已经包括该领域的研究成果已经包括599种病毒和类病毒种病毒和类病毒(viroid),),205种天然质粒种天然质粒,185种细胞器种细胞器,31种种 真细菌

9、真细菌,7种古细菌种古细菌,1种单细胞真核生物种单细胞真核生物,2种种 动物和动物和1 1种植物的全基因组序列的测定。种植物的全基因组序列的测定。第11页，此课件共99页哦2.人类基因组的DNA序列组成l人类基因组有总长约人类基因组有总长约3.2109bp的的DNA，只有，只有3.43.5万个基因万个基因，涵盖编码各种，涵盖编码各种蛋白蛋白,也也包括包括 编码编码tRNA和和rRNA的基因。的基因。l基因内存在大量的非编码序列基因内存在大量的非编码序列,如内元和调节如内元和调节 序列序列(如启动子区如启动子区)等。等。第12页，此课件共99页哦 l人类基因组拥有数量巨大的基因外人类基因组拥有数

10、量巨大的基因外DNA,约占总数的约占总数的80%90%。l主要包括各种类型的重复序列主要包括各种类型的重复序列,如卫星如卫星DNA,小卫星小卫星DNA和和微微卫星卫星DNA等等。等等。第13页，此课件共99页哦24.1.2 人类基因组各组成成分的基本特征1.基因（Gene,Mendelianfactor）l是指携带有遗传信息的是指携带有遗传信息的DNA或或RNA序列，也称为遗传序列，也称为遗传因子，是控制生物性状的基本遗传单位因子，是控制生物性状的基本遗传单位,在在染色体染色体上呈线上呈线性排列。性排列。l基因通过指导蛋白质的合成来表达自己所携带的遗传信基因通过指导蛋白质的合成来表达自己所携带

11、的遗传信息，从而息，从而控制生物个体的性状表现。控制生物个体的性状表现。第14页，此课件共99页哦2.基因外DNAl大多数基因外大多数基因外DNA序列序列(70%80%)是以单一是以单一或低拷贝数的形式存在或低拷贝数的形式存在的的,其余其余(20%30%)是是中度或高度重复序列。中度或高度重复序列。l重复序列重复序列(repetitivesequence)是指在基因组中是指在基因组中重复出现的重复出现的DNA序列。序列。l人类基因组中有大量的重复序列。人类基因组中有大量的重复序列。第15页，此课件共99页哦 l高度重复序列：重复高度重复序列：重复几百万几百万次，一般是少于次，一般是少于10个核

12、个核苷酸残基组成的短片段。苷酸残基组成的短片段。l如异染色质上的卫星如异染色质上的卫星DNA。它们是不翻译的。它们是不翻译的DNA片段。片段。在小鼠中约占基因组的在小鼠中约占基因组的10。l中度重复序列：重复次数为中度重复序列：重复次数为几十次到几千次几十次到几千次。l在小鼠中约占在小鼠中约占20。如。如rRNA基因、基因、tRNA基因和某些蛋基因和某些蛋白质（如组蛋白、肌动蛋白、角蛋白等）的基因。白质（如组蛋白、肌动蛋白、角蛋白等）的基因。第16页，此课件共99页哦重复序列分成两大类重复序列分成两大类l根据重复序列在基因组中的组织形式根据重复序列在基因组中的组织形式,分为分散重复序分为分散重

13、复序列列(dispersedrepetitivesequence)和串联重复序列和串联重复序列(tandemrepetitivesequence)两类。两类。l单一序列是在整个基因组里只出现单一序列是在整个基因组里只出现一次或少数一次或少数几次几次的的DNA序列序列,基因序列多半是单一序列基因序列多半是单一序列,但有些基因但有些基因在在基因组内的拷贝数也不止一基因组内的拷贝数也不止一个个,同时同时基因序列也有单基因序列也有单一序列。一序列。第17页，此课件共99页哦 l单一序列在小鼠中约占基因组的单一序列在小鼠中约占基因组的70。l如珠蛋白基因、卵清蛋白基因、丝心蛋白基因。如珠蛋白基因、卵清蛋

14、白基因、丝心蛋白基因。l实验证明，实验证明，所有真核生物染色体可能均含所有真核生物染色体可能均含重复序列而原核生物一般只含单一序列。重复序列而原核生物一般只含单一序列。l高度和中度重复序列的含量随真核生物高度和中度重复序列的含量随真核生物物种的不同而变化。物种的不同而变化。第18页，此课件共99页哦3.分散重复序列l这些这些DNA序列一般属于序列一般属于中度重复中度重复序列序列,以散在以散在的的方式分布于基因组中。方式分布于基因组中。l依重复单位的长度又分为长分散重复序列依重复单位的长度又分为长分散重复序列(LINE)和短和短分散重复序列分散重复序列(SINE)。l人类基因组中最典型的人类基因

15、组中最典型的SINE的代表是的代表是Alu家族家族,由于这由于这种种DNA序列中有限制酶序列中有限制酶Alu的的识别序列识别序列ACCT,故称故称为为Alu重复序列。重复序列。第19页，此课件共99页哦Alu家族的结构和功能lAlu家族是人类基因组中含量最丰富的中度重复家族是人类基因组中含量最丰富的中度重复序序列列,在在整个人类基因组中散布有整个人类基因组中散布有100万份拷万份拷贝贝,平均每平均每46kb就有一个就有一个Alu序序列列,每个每个序列的平均序列的平均长度为长度为282bp。lAlu重复序列较集中在染色体的基因转录最活跃的区段。重复序列较集中在染色体的基因转录最活跃的区段。l其功

16、能可能与转录调节及其功能可能与转录调节及DNA复制的起始有关。复制的起始有关。第20页，此课件共99页哦LINE的结构和功能lLINE有更长有更长的序列的序列,重复单元重复单元的长度在的长度在1000bp以上以上,在人类基因组中有在人类基因组中有上万份拷贝。上万份拷贝。lLINE是一类反转录元件是一类反转录元件(或或称因子称因子),),这些这些序列序列在人类基因组中通过在人类基因组中通过转座转座(transposition)而移动而移动位置。位置。l人类基因组中著名的人类基因组中著名的LINE是是LINE-1(L1)。第21页，此课件共99页哦4.簇状重复序列l人类基因组中有广泛的区域含有人类

17、基因组中有广泛的区域含有首尾相连成长串联状的重首尾相连成长串联状的重复序列复序列。l这些序列称为串联重复序列或称这些序列称为串联重复序列或称簇状重复序列簇状重复序列。l根据重复单元的大小或重复序列簇的长度根据重复单元的大小或重复序列簇的长度,分为分为 卫星卫星DNA、小卫星、小卫星DNA和微卫星和微卫星DNA3种。种。l卫星卫星DNA是一类重复单元很大的高度重复序列重复单元很大的高度重复序列,其长度为其长度为1005000bp。l一般分布在染色体的一般分布在染色体的异染色质区异染色质区(端粒、着丝粒端粒、着丝粒)。第22页，此课件共99页哦l小卫星小卫星DNA的长度的长度通常在通常在970kb

18、之间。之间。l重复单元的数目重复单元的数目(n)为几个至几百个为几个至几百个。l主要存在于主要存在于染色体末端靠近端粒的区域染色体末端靠近端粒的区域。l由于同一物种不同个体间由于同一物种不同个体间,在给定的基因座上在给定的基因座上,重复数重复数目是可变的目是可变的,所以小卫星所以小卫星DNA串联重复又称数目可变串串联重复又称数目可变串联重复联重复。l微卫星微卫星DNA分布于染色体的任何区域分布于染色体的任何区域,由由1-41-4个核苷酸个核苷酸的的单元重复串联而成单元重复串联而成,可长达几十个碱基对地几百个碱基对可长达几十个碱基对地几百个碱基对,在在基因的间隔区和内元等非编码区内基因的间隔区和

19、内元等非编码区内广泛存在广泛存在。第23页，此课件共99页哦 l在人类在人类基因组中至少有基因组中至少有3万个微卫星序列万个微卫星序列基因座基因座。l基因组中两个核苷酸的重复基因组中两个核苷酸的重复(如如CA重复重复)非常普遍，平均每非常普遍，平均每3060kb就存在一个这类重复序列就存在一个这类重复序列,其重复其重复次数次数(n)大约为大约为1560。l这类短序列的微卫星这类短序列的微卫星DNA又称短串联重复又称短串联重复(shorttandemrepeat,STR)。第24页，此课件共99页哦24.2人类遗传性疾病人类遗传性疾病l人类遗传性疾病人类遗传性疾病humangeneticdise

20、ases 是指遗传物质发生改变或者由致病基因所控制的疾病是指遗传物质发生改变或者由致病基因所控制的疾病,通通常具有常具有垂直传递和终身性的特征。垂直传递和终身性的特征。l遗传病具有遗传病具有由亲代向后代由亲代向后代传递的特点。传递的特点。l这种传递不仅是指疾病的传递这种传递不仅是指疾病的传递,最根本的是指最根本的是指致病基因的致病基因的传递传递。所以。所以,发病表现出发病表现出一定的家族性一定的家族性。l父母的父母的生殖细胞生殖细胞(精子或卵细胞精子或卵细胞)里携带的致病基里携带的致病基 因因,通过生殖传给子女并引起发病通过生殖传给子女并引起发病,而且这些子女结婚后而且这些子女结婚后还可能把致

21、病基因传给下一代还可能把致病基因传给下一代。第25页，此课件共99页哦24.2.1 染色体病chromosomediseasel由于染色体的由于染色体的数目或形态、结构异常引起的遗传性疾数目或形态、结构异常引起的遗传性疾病。病。l迄今已知的染色体病约迄今已知的染色体病约300余种。余种。l染色体病的典型实例是染色体病的典型实例是第第5号染色体缺失号染色体缺失导致的导致的“猫叫猫叫综合征综合征”(criduchat,“cat-cry”)”)。l患有患有“猫叫综合征猫叫综合征”的新生儿的新生儿,表现出智力迟缓表现出智力迟缓,头头小小,耳位低耳位低,眉间宽眉间宽,眼裂外斜眼裂外斜,通贯手通贯手,哭声

22、像小猫的咪哭声像小猫的咪呜咪呜叫。呜咪呜叫。l患者往往在幼年或童年早期死亡。患者往往在幼年或童年早期死亡。第26页，此课件共99页哦染色体病的种类和染色体病的种类和临床表现l常染色体病由常染色体异常引起常染色体病由常染色体异常引起，临床表现先天性智力低，临床表现先天性智力低下、发育滞后及多发畸形。下、发育滞后及多发畸形。l如如“猫叫综合征猫叫综合征”和和2121三体。三体。l性染色体病由性染色体异常引起性染色体病由性染色体异常引起，临床表现性发育不全、，临床表现性发育不全、智力低下、多发畸形等。智力低下、多发畸形等。l如原发性小睾丸症、卵巢退化症、如原发性小睾丸症、卵巢退化症、XXY、多、多Y

23、男人男人(XYY、XXYY)、多、多X女人女人(XXXY、XXXXY、XXX)和和XO、性染色体嵌合体性染色体嵌合体如如46(XX)/47(XXY)嵌合体和嵌合体和46(XY)/45(X)嵌合体嵌合体等。等。第27页，此课件共99页哦唐氏综合征唐氏综合征l21三体综合征三体综合征,又称先天性愚型或又称先天性愚型或唐氏综合征唐氏综合征 (Downssynrome)是人类是人类21条染色体在减数分裂条染色体在减数分裂时时发生不分离发生不分离,那么一半配子会携带那么一半配子会携带一条多余的一条多余的21号染色号染色体体。l当这些带有当这些带有一条多余的一条多余的21号染色体号染色体的配子与正常的配子

24、的配子与正常的配子结合时结合时,21三体就产生了。三体就产生了。l发病率为发病率为1/600-1/800,不会生育不会生育。第28页，此课件共99页哦Klinefeler综合征综合征l男性携带一条多余的男性携带一条多余的X染色体染色体(XXY),),发病率为发病率为1/1000-1/2000。l多数患多数患KlinefelerKlinefeler综合征综合征,外貌男性外貌男性,具有男性具有男性 性器官性器官,但是但是睾丸异常缩小睾丸异常缩小并且导致并且导致不育不育,身长身长 比一般男性高比一般男性高。l这种综合征伴有这种综合征伴有乳房增大乳房增大和其他和其他女性身体的轮廓女性身体的轮廓,患者智

25、力往往正常。患者智力往往正常。l携带超过携带超过一条多余的性染色体的个体也会一条多余的性染色体的个体也会患患Klinefeler综合综合征征,如如XXYY、XXXY、XXXXY。第29页，此课件共99页哦Turner综合征综合征l具有具有一条多余的一条多余的X染色体的染色体的女性称为女性称为“超雌超雌”(XXX),),表表现正常但生殖力有问题。现正常但生殖力有问题。l缺少一条缺少一条X染色体的女性染色体的女性(XO)不育不育,因为卵巢完全因为卵巢完全缺失缺失,原发性闭经原发性闭经,她们成年后性器官仍未成熟。她们成年后性器官仍未成熟。l这些女性患有这些女性患有Turner综合征综合征,她们身材矮

26、小她们身材矮小,不能发育第不能发育第二性征。二性征。l发病率为发病率为1/3500 。第30页，此课件共99页哦性染色体的影响性染色体的影响l多一条或少一条性染色体多一条或少一条性染色体,常使常使性腺发育不全性腺发育不全,失去生育能力失去生育能力。少一条性染色体的影响比多一条性染色。少一条性染色体的影响比多一条性染色体的影响要大。体的影响要大。XO个体远比个体远比XXY少见。少见。lY染色体有强烈染色体有强烈(特殊特殊)的男性化作用。的男性化作用。l有有Y染色体存在染色体存在,性别分化趋向男性性别分化趋向男性,体内出现睾丸等男体内出现睾丸等男性器官性器官,外貌像男性外貌像男性(因为因为Y染色体

27、上存在决定雄性睾丸染色体上存在决定雄性睾丸的发育基因的发育基因,能产生能产生H-Y抗原抗原)。l而没有而没有Y Y染色体存在时染色体存在时,性别分化趋向女性性别分化趋向女性,体内出现体内出现卵巢卵巢,外貌像女性外貌像女性,不能产生不能产生H-Y抗原抗原。第31页，此课件共99页哦24.2.2 单基因病（monogenicdisorder）：）：l主要与主要与一对致病基因一对致病基因有关有关,它们按简单的它们按简单的孟德尔方式孟德尔方式遗传遗传。l至今已知有至今已知有60006000多种遗传性疾病是由单基因多种遗传性疾病是由单基因显性或隐显性或隐性性突变引起的。突变引起的。l人类的体细胞核中染色

28、体是成对的，其染色体上的基因也人类的体细胞核中染色体是成对的，其染色体上的基因也是成对的。是成对的。l如果一种遗传病的发病涉及一对基因，这对基因就如果一种遗传病的发病涉及一对基因，这对基因就成为主基因，它所导致的疾病就成为单基因病。成为主基因，它所导致的疾病就成为单基因病。第32页，此课件共99页哦突变基因可在突变基因可在常染色体上或性染色体常染色体上或性染色体上上l根据致病基因所在的染色体和显、隐性关系根据致病基因所在的染色体和显、隐性关系,可有可有6种遗传方式种遗传方式:常染色体显性遗传常染色体显性遗传,常染色体常染色体 隐性遗传隐性遗传,X连锁显性遗传连锁显性遗传,X连锁隐性遗传和连锁隐

29、性遗传和 Y连锁遗传及线粒体病。连锁遗传及线粒体病。l线粒体病：致病基因在细胞质中，只有母系线粒体病：致病基因在细胞质中，只有母系 (母亲母亲)遗传。遗传。第33页，此课件共99页哦1.隐性遗传病隐性遗传病l(1)常染色体隐性遗传病常染色体隐性遗传病:已发现已发现千余千余种种,如白化病、苯丙酮尿症、黑尿症、先天如白化病、苯丙酮尿症、黑尿症、先天性聋哑、镰刀型细胞贫血症、性聋哑、镰刀型细胞贫血症、半乳糖血症和呆小症等。半乳糖血症和呆小症等。l(2)X连锁隐性遗传病连锁隐性遗传病:已发现已发现两百余两百余种种,如红绿色盲、血友病、肛门闭锁如红绿色盲、血友病、肛门闭锁症、血鳞癣症、进行性肌肉营养不良

30、等。症、血鳞癣症、进行性肌肉营养不良等。第34页，此课件共99页哦2.显性遗传病显性遗传病l(1)常染色体显性遗传病常染色体显性遗传病:已发现已发现1000多种，如多发性结肠息肉、软骨成骨发育多种，如多发性结肠息肉、软骨成骨发育不全侏儒症、不全侏儒症、享氏舞蹈症、享氏舞蹈症、秃头、并指、多指秃头、并指、多指(趾趾)、偏头痛症等。偏头痛症等。l(2)X连锁显性遗传病连锁显性遗传病:目前只发现目前只发现十十余种，如遗传性肾炎、钟摆型眼球震颤余种，如遗传性肾炎、钟摆型眼球震颤症、抗维生素症、抗维生素D佝偻症等。佝偻症等。第35页，此课件共99页哦3.X连锁遗传病l包括包括X连锁显性遗传病和连锁显性遗

31、传病和X连锁隐性遗传病。连锁隐性遗传病。l血友病血友病X连锁遗传病的特点连锁遗传病的特点:只有只有XX同时有致病基因才表现患病同时有致病基因才表现患病,男性男性只要只要X染色体上有致病基因就表现患病。因此染色体上有致病基因就表现患病。因此,社会调查表明伴性遗传病总是男性多于女性患者。社会调查表明伴性遗传病总是男性多于女性患者。lX连锁伴性遗传病是由连锁伴性遗传病是由男性通过他的女儿传给男性通过他的女儿传给他的外孙，是交叉遗传他的外孙，是交叉遗传。第36页，此课件共99页哦Y连锁遗传病连锁遗传病的特点的特点:l基因位于性染色体上，遗传总是和性别相关联的，叫基因位于性染色体上，遗传总是和性别相关联

32、的，叫做伴性遗传。做伴性遗传。l包括包括X连锁显性遗传病和连锁显性遗传病和X连锁隐性遗传病及连锁隐性遗传病及Y连锁遗传连锁遗传病病。lY连锁遗传病，全雄遗传病，限雄遗传病，如外耳道连锁遗传病，全雄遗传病，限雄遗传病，如外耳道多毛症多毛症(毛耳毛耳:耳廓上长出浓密而硬的长毛耳廓上长出浓密而硬的长毛)、刺猬皮症、刺猬皮症等。等。l致病基因随致病基因随Y染色体而染色体而传递传递,由父传子由父传子,子传孙子传孙,女女性不会患此病。性不会患此病。第37页，此课件共99页哦24.2.3 多基因遗传病l多基因遗传病多基因遗传病(polygenicdisease)是由是由许多对基因许多对基因共同控制共同控制的

33、。的。l是由是由遗传因素和环境因素共同作用而呈现的性状变异。遗传因素和环境因素共同作用而呈现的性状变异。l如哮喘、糖尿病、原发性高血压、先天性心脏病、先天如哮喘、糖尿病、原发性高血压、先天性心脏病、先天性畸形足、先天畸形性畸形足、先天畸形(唇裂、腭裂唇裂、腭裂)、肿瘤、心血管病、肿瘤、心血管病、精神分裂症精神分裂症(神经神经-精神类疾病精神类疾病)、代谢性疾病、免疫性疾、代谢性疾病、免疫性疾病、无脑儿等常见病。病、无脑儿等常见病。第38页，此课件共99页哦多基因遗传病的特点多基因遗传病的特点:l(1)有家族聚集现象有家族聚集现象,在患者亲属发病率较高在患者亲属发病率较高,在一般群体在一般群体中

34、发病率较低中发病率较低,大约只在大约只在1%10%之间。之间。l(2)病症表现程度是多基因作用效应的病症表现程度是多基因作用效应的累积累积,单个基因作用单个基因作用效应是微弱的效应是微弱的,易受环境因素影响。在同类患者之间易受环境因素影响。在同类患者之间存在有许多中间类型存在有许多中间类型,如农作物的高度、产量等。如农作物的高度、产量等。l(3)生过患儿的夫生过患儿的夫妇，其后代再生孩子妇，其后代再生孩子,则复发危险率增则复发危险率增高。因为他们带有相当多的致病基因高。因为他们带有相当多的致病基因,以脊椎裂为例以脊椎裂为例,生生了一个病儿后复了一个病儿后复发危险率为发危险率为4%，生了两个病儿

35、后复发危，生了两个病儿后复发危险率为险率为10%。第39页，此课件共99页哦优生和优生学优生和优生学l优生优生是是1883年由人类学家高尔顿年由人类学家高尔顿(Galton)首先提首先提 出来的出来的,主张通过主张通过选择性婚配减少不良遗传素质选择性婚配减少不良遗传素质。l优生学优生学（eugenics）是是应用医学遗传学的原理来研究改善应用医学遗传学的原理来研究改善人类遗传素质的一门科学。人类遗传素质的一门科学。专门研究使一个民族未来的专门研究使一个民族未来的遗传素质在肉体和精神两方面向前进或衰退的社会因遗传素质在肉体和精神两方面向前进或衰退的社会因素的学科。研究如何改良人的遗传素质，产生优

36、秀后素的学科。研究如何改良人的遗传素质，产生优秀后代的学科。代的学科。l主要措施涉及各种影响婚姻和生育的社会因素，如宗教主要措施涉及各种影响婚姻和生育的社会因素，如宗教法律、经济政策、道德观念、婚姻制度等。法律、经济政策、道德观念、婚姻制度等。第40页，此课件共99页哦24.3 癌基因与恶性肿瘤l肿瘤肿瘤(tumor)是一类疾病的总称是一类疾病的总称,其基本特征是正常的其基本特征是正常的细胞增殖与凋亡失控细胞增殖与凋亡失控,扩张性增生的细胞群形成肿块。扩张性增生的细胞群形成肿块。l其中的一类恶性肿瘤其中的一类恶性肿瘤(malignanttumor)就是我们通常所就是我们通常所指的癌症指的癌症(

37、cancer),),它区别于良性肿瘤的重要特性是一它区别于良性肿瘤的重要特性是一群能侵袭周围组织和器官的癌细胞有群能侵袭周围组织和器官的癌细胞有远端转移能力远端转移能力,破破坏受侵染的脏器坏受侵染的脏器,最终使机体衰亡。最终使机体衰亡。第41页，此课件共99页哦 l肿瘤分为良性肿瘤和恶性肿瘤，一般所说的癌肿瘤分为良性肿瘤和恶性肿瘤，一般所说的癌即指恶性肿瘤而言。即指恶性肿瘤而言。l恶性肿瘤从组织学上分为上皮性癌和非上皮性的恶性肿瘤从组织学上分为上皮性癌和非上皮性的肉瘤及血液癌。肉瘤及血液癌。l良性和恶性的区别常根据临床的预后加以判定。良性和恶性的区别常根据临床的预后加以判定。l两者的鉴别常常很

38、难有严格的区别。两者的鉴别常常很难有严格的区别。第42页，此课件共99页哦良性肿瘤和恶性肿瘤的区别良性肿瘤和恶性肿瘤的区别l良性肿瘤和恶性肿瘤由良性肿瘤和恶性肿瘤由各个肿瘤细胞所处的环境条件各个肿瘤细胞所处的环境条件来决定。来决定。l有的学者主张良性肿瘤和恶性肿瘤之间是存在着连续有的学者主张良性肿瘤和恶性肿瘤之间是存在着连续的阶段，可是有的良性肿瘤例如前列腺腺瘤、乳腺纤的阶段，可是有的良性肿瘤例如前列腺腺瘤、乳腺纤维腺瘤、子宫肌瘤、血管球瘤等是和内分泌、神经等维腺瘤、子宫肌瘤、血管球瘤等是和内分泌、神经等机体调节机制有密切关系的组织增生，因而有的学者机体调节机制有密切关系的组织增生，因而有的学

39、者主张它和恶性肿瘤有本质上的区别。主张它和恶性肿瘤有本质上的区别。l恶性肿瘤对人类健康和生命的威胁很大，它和心血管疾患恶性肿瘤对人类健康和生命的威胁很大，它和心血管疾患已经成为医学上的两大难关，是已经成为医学上的两大难关，是疾病导致死亡原因的头疾病导致死亡原因的头两位两位。第43页，此课件共99页哦24.3癌基因与恶性肿瘤癌基因与恶性肿瘤24.3.1 原癌基因与抑癌基因l1.病毒癌基因和原癌基因病毒癌基因和原癌基因l病毒癌基因：病毒癌基因：l存在于病毒（大多是逆转录病毒）基因组中能使存在于病毒（大多是逆转录病毒）基因组中能使靶细胞发生恶性转化的基因。靶细胞发生恶性转化的基因。l它不编码病毒结构

40、成分，对病毒无复制作用，但是当受它不编码病毒结构成分，对病毒无复制作用，但是当受到外界的条件激活时可产生诱导肿瘤发生的作用。到外界的条件激活时可产生诱导肿瘤发生的作用。第44页，此课件共99页哦原癌基因（原癌基因（oncogene）l是细胞内与细胞增殖相关的基因，是维持机体是细胞内与细胞增殖相关的基因，是维持机体正常生命活动所必须的，在进化上高等保守。正常生命活动所必须的，在进化上高等保守。l当原癌基因的结构或调控区发生变异，基因当原癌基因的结构或调控区发生变异，基因 产物增多或活性增强时，使细胞过度增殖，产物增多或活性增强时，使细胞过度增殖，从而形成肿瘤。从而形成肿瘤。l肿瘤细胞中存在着显形

41、作用的癌基因，在正常肿瘤细胞中存在着显形作用的癌基因，在正常 细胞中有与之同源的正常细胞中有与之同源的正常基因基因,被称为被称为原癌基因。原癌基因。第45页，此课件共99页哦原癌基因表达的特点：l(1)(1)正常细胞中原癌基因的表达水平一般较低，正常细胞中原癌基因的表达水平一般较低，而且是受生长调节的，其表达主要有三个特点：而且是受生长调节的，其表达主要有三个特点：l具有分化阶段特异性；具有分化阶段特异性；l细胞类型特异性；细胞类型特异性；l细胞周期特异性。细胞周期特异性。l(2)肿瘤细胞中原癌基因的表达肿瘤细胞中原癌基因的表达有有2个比较普遍个比较普遍 突出的特点：突出的特点：第46页，此课

42、件共99页哦原癌基因表达的特点：l(2)肿瘤细胞中原癌基因的表达有肿瘤细胞中原癌基因的表达有2个比较普遍个比较普遍突出的特点：突出的特点：l一些原癌基因具有高水平的表达成过度表达一些原癌基因具有高水平的表达成过度表达l原癌基因的表达程度和次序发生紊乱，不再原癌基因的表达程度和次序发生紊乱，不再具有细胞周期特异性。具有细胞周期特异性。l(3)细胞分化与原癌基因表达细胞分化与原癌基因表达在分化过程中，与分化有关的原癌基因表达在分化过程中，与分化有关的原癌基因表达增加，而与细胞增殖有关的原癌基因表达受抑制。增加，而与细胞增殖有关的原癌基因表达受抑制。第47页，此课件共99页哦2.抑癌基因l抑癌基因也

43、称为抗癌基因。抑癌基因也称为抗癌基因。l早在早在1960年，有人将癌细胞与同种正常成纤维细胞融年，有人将癌细胞与同种正常成纤维细胞融合，所获杂种细胞的后代只要保留某些正常亲本染色合，所获杂种细胞的后代只要保留某些正常亲本染色体时就可表现为正常表型，但是随着染色体的丢失又体时就可表现为正常表型，但是随着染色体的丢失又可重新出现恶变细胞。可重新出现恶变细胞。l这一现象表明，正常染色体内可能存在某些抑制肿瘤这一现象表明，正常染色体内可能存在某些抑制肿瘤发生的基因，它们的丢失、突变或失去功能，使激活发生的基因，它们的丢失、突变或失去功能，使激活的癌基因发挥作用而致癌。的癌基因发挥作用而致癌。第48页，

44、此课件共99页哦24.3.2 癌症的遗传学基础癌症的遗传学基础l1.基基因突变因突变(genemutation)是一个是一个基因基因内部可以遗传的结内部可以遗传的结构的改变构的改变。l又称为点突变，通常可引起一定的表型变化又称为点突变，通常可引起一定的表型变化。l广义的突变包括广义的突变包括染色体畸变染色体畸变。l狭义的突变专指狭义的突变专指点突变点突变。实际上畸变和点突变的界限并。实际上畸变和点突变的界限并不明确，特别是微细的不明确，特别是微细的畸变畸变更是如此。更是如此。l野生型基因通过突变成为突变型基因。突变型一词既指突野生型基因通过突变成为突变型基因。突变型一词既指突变基因，也指具有这

45、一突变基因的个体。变基因，也指具有这一突变基因的个体。第49页，此课件共99页哦基因突变的特性l随机性：随机性：l指基因突变的发生在时间上、在发生这一个突变的个指基因突变的发生在时间上、在发生这一个突变的个体上、在发生突变的基因上都是随机的。体上、在发生突变的基因上都是随机的。l在高等植物中所发现的无数突变都说明基因突变的随机性。在高等植物中所发现的无数突变都说明基因突变的随机性。在细菌中则情况远为复杂。在细菌中则情况远为复杂。l可逆性：可逆性：l突变基因又可以通过突变而成为野生型基因，突变基因又可以通过突变而成为野生型基因，这一过程称为回复突变。这一过程称为回复突变。第50页，此课件共99页

46、哦基因突变的特性l正向突变率总是高于回复突变，一个突变基因内部只有正向突变率总是高于回复突变，一个突变基因内部只有一个位置上的结构改变一个位置上的结构改变,才能使它恢复原状。才能使它恢复原状。l稀有性：稀有性：l突变是极为稀有的，野生型基因以极低的突变率发生突变。突变是极为稀有的，野生型基因以极低的突变率发生突变。l少利多害性：少利多害性：l一般基因突变会产生不利的影响，被淘汰或死亡，但一般基因突变会产生不利的影响，被淘汰或死亡，但有极少数会使物种增强适应性。有极少数会使物种增强适应性。第51页，此课件共99页哦2.多次遗传改变的致癌作用l致癌作用致癌作用(carcinogenesis)l是指

47、环境有害因素引起或增进正常细胞发生恶性是指环境有害因素引起或增进正常细胞发生恶性 转化并发展成为肿瘤的过程。转化并发展成为肿瘤的过程。l化学致癌化学致癌(chemicalcarcinogenesis)l是指化学物质引起或增进正常细胞发生恶性转化是指化学物质引起或增进正常细胞发生恶性转化 并发展成为肿瘤的过程。并发展成为肿瘤的过程。第52页，此课件共99页哦24.3.3改变生活方式能降低癌症的危险性改变生活方式能降低癌症的危险性l具有这类作用的化学物质称为化学致癌物具有这类作用的化学物质称为化学致癌物(chemicalcarci-nogen)。l在毒理学中，在毒理学中，“癌癌”的概念广泛，包括上

48、皮的恶性病的概念广泛，包括上皮的恶性病变变(癌癌)，也包括间质的恶性病变（肉瘤）及良性肿瘤。，也包括间质的恶性病变（肉瘤）及良性肿瘤。l这是因为迄今为止尚未发现只诱发良性肿瘤的致癌物，这是因为迄今为止尚未发现只诱发良性肿瘤的致癌物，而且良性肿瘤有恶变的可能。而且良性肿瘤有恶变的可能。第53页，此课件共99页哦24.4人类基因组计划人类基因组计划24.4.1什么是人类基因组计划什么是人类基因组计划l人类人类基因组基因组计划计划(humangenomeproject,HGP)是美国科学家沃森等先提出了测定人类基因组是美国科学家沃森等先提出了测定人类基因组全序列的建议，是在全序列的建议，是在1985

49、年年5月，能源部在美国月，能源部在美国加利福尼亚州的圣克鲁兹召开的一次会议上，加利福尼亚州的圣克鲁兹召开的一次会议上，第一次认真讨论这个建议，由此形成了美国能源第一次认真讨论这个建议，由此形成了美国能源部的部的“人类基因组计划人类基因组计划”草案。草案。l于于1990年年10月月1日日正式启动的。正式启动的。第54页，此课件共99页哦 l美国、英国、法兰西共和国、德意志联邦共和国、美国、英国、法兰西共和国、德意志联邦共和国、日本和我国科学家共同参与了这一价值达日本和我国科学家共同参与了这一价值达30亿亿美元的人类基因组计划。美元的人类基因组计划。l这一计划旨在为这一计划旨在为30多亿个多亿个碱

50、基碱基对构成的人类对构成的人类 基因组精确测序，发现所有人类基因并搞清其基因组精确测序，发现所有人类基因并搞清其 在染色体上的位置，破译人类全部遗传信息，在染色体上的位置，破译人类全部遗传信息，使人类第一次在分子水平上全面地认识自我。使人类第一次在分子水平上全面地认识自我。第55页，此课件共99页哦“人类基因组计划人类基因组计划”分为两个阶段：分为两个阶段：l具有具有DNA序列图以前的计划和序列图以前的计划和DNA序列图计划。序列图计划。lDNA序列图以前的计划包括物理图、转录图、遗传图。序列图以前的计划包括物理图、转录图、遗传图。lDNA序列图计划包括序列图、基因图。序列图计划包括序列图、基