生化β-地中海贫血

生化PBL讨论剪影案例一位25岁的广西籍孕妇在其12周孕期时到医院妇产科进行首次产前检查，这是她的首次怀孕，她非常关注她怀的小孩患其家族其他成员出现的一种遗传性血液病的风险。孕妇主诉轻度贫血史，但是，没有象她哥哥那样严重，其哥哥患有严重的贫血，需要经常输血，10岁去世。该孕妇以往被诊断为贫血。体格检查符合12周妊娠，超声波检查确诊为12周宫内妊娠，血液学检查显示为小细胞低色素性贫血（血红蛋白(Hb)浓度为90g/L），平均红细胞容积(MCV)为75fl，红细胞平均血红蛋白量(MCH)为25pg，红细胞脆性试验阳性，血红蛋白电泳分析显示血红蛋白A2（HbA2）含量增高（4.0%），胎儿血红蛋白含量也增高(4.5%)，符合轻型β-地中海贫血的表现。为了检查胎儿是否患有地中海贫血，孕妇进行了绒毛膜穿刺检查，几个小时后得到诊断结果。诊断：β-地中海贫血携带者

CD41-42(-CTTT)缺失突变重型β地贫出生后一年发病多于未成年前因严重贫血而夭折输血和去铁治疗可维持，代价昂贵贫血贫血：血液中红细胞数量、血红蛋白浓度低于正常。地中海贫血：地中海贫血又称海洋性贫血，是一组遗传性疾病。其发病机制是合成血红蛋白的珠蛋白链减少或缺失导致血红蛋白结构异常，这种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，导致贫血甚至发育等异常，这种疾病也就是医学上讲的溶血性贫血。地中海型贫血最重要的α型(甲型)与β型(乙型)两种β-地中海贫血：指β链的合成受部分或完全抑制的一组血红蛋白病。小细胞低色素性贫血主要包括六大类疾病(1)铁粒幼细胞贫血：包括多种原因引起的低色素性贫血。血红素合成障碍和铁利用不良，伴有红细胞无效生成是此类贫血发生的共同机理。其血液学的共同特点为骨髓中铁粒幼细胞显著增多，其中很多细胞中的铁小粒在核周围排列成环状，外周血中的红细胞呈明显的低色素特征，血清铁浓度显著增高，单核—巨噬细胞中含铁血黄素显著增多。它可分为：①遗传性铁粒幼细胞贫血：较为少见。这类贫血可能还包括几种遗传类型和治疗效应不相同的贫血。②获得性铁粒幼细胞贫血：它又分为原发性、药物或毒物伴发、其它疾病伴发。原发性铁粒幼细胞贫血亦称难治性幼红细胞贫血。这种贫血较为少见，在我国尤为罕见。有一些病例对吡哆醇治疗有较好的效应。

(2)转铁蛋白缺乏症：亦称无转铁蛋白血症，是指由于遗传上的缺陷，在患者的血浆中缺少或缺乏转铁蛋白。肝、脾、胰腺中有大量铁的贮积，而骨髓中无可利用的铁以合成血红蛋白。这种病非常罕见。

(3)缺铁性贫血：是指各种原因使体内贮存铁消耗怠尽，红细胞的成熟受到影响的贫血。其特点是骨髓、肝、脾及其它组织中缺乏可染色铁。血清铁蛋白、血清铁及转铁蛋白饱和度降低。

(4)珠蛋白生成障碍性贫血：主要是重型β地中海贫血、轻型β地中海贫血、HbH病。它们常有家族史、血片中可见多数靶形红细胞，可见胎儿血红蛋白(HbF)或血红蛋白A2(HbA2)或HbH增高。患者的血清铁、转铁蛋白饱和度、骨髓可染铁均增多。

(5)原发性肺含铁血黄素沉着症和肺肾出血综合征：原发性肺含铁血黄素沉着症是一种罕见的铁代谢异常疾病，其特点为广泛的肺毛细血管出血，肺泡中有大量含铁血黄素沉着，同时伴有缺铁性贫血。主要的临床表现为反复发作的咯血、气急和贫血。肺肾出血综合征亦称Goodpasture综合征，也是一种罕见病。与原发性肺含铁血黄素沉着症相似，其特点亦为肺泡中出血的反复发作和缺铁性贫血，但同时还有肾小球性肾炎病变和表现。

(6)慢性感染性贫血和其它：慢性感染性贫血，血清铁虽然降低，但总铁结合力不会增加或有降低，故转铁蛋白饱和度正常或稍增加。血清铁蛋白常有增高。骨髓中铁粒幼细胞数量减少，含铁血黄素颗粒明显增多。其它如铅中毒可出现小细胞低色素性贫血。绒毛穿刺绒毛穿刺（CVS）又称绒毛膜穿刺术，是用于确诊胎儿是否有染色体异常、神经管缺陷以及某些能在羊水中反映出来的遗传性代谢疾病。穿刺时用穿刺针穿过孕妇的腹壁刺入宫腔吸出少许绒毛进行检查。手术时间一般在孕11-14周，由于但绒毛穿刺流产、畸胎风险高于羊水穿刺，一般在孕16-22周行羊水穿刺更合适。通常进行绒毛膜取样者是经第一孕期筛检后为高危险群者，意即后颈部透明带太厚或超音波即发现胎儿结构异常者，或高龄产妇担心胎儿可能异常、前次怀孕有过染色体异常者，亦或是夫妻两人有一人有染色体异常者。若是绒毛穿刺早于怀孕10周前实施，会有些许胎儿肢体异常现象，为了避免此风险，会在11周后才实施绒毛穿刺。但若绒毛膜取样结果为正常，也不百分百代表会生出健康的胎儿，因人类肢体先天的缺陷占了约2～3%，这部分则不在绒毛穿刺的检验之内。教材P262其患者有何分布特点？为什么？

地中海贫血在世界范围内都有分布，但主要以地中海沿岸、东南亚、非洲北部与南部以及中国南部为高发区。分布原因：血红蛋白有哪几个亚基组成，亚基如何排列？

血红蛋白由2个α亚基和2个ß亚基组成。其每个亚基由一条肽链和一个血红素分子构成，肽链在生理条件下会盘绕折叠成球形，把血红素分子抱在里面。4个亚基通过8个离子键相连，形成血红蛋白的四聚体。

ß-珠蛋白基因基因结构剪切-连接位点TATA盒3’非翻译区5’非翻译区转录起始位点起始密码子外显子1(E1)外显子2(E2)内含子1内含子2外显子3(E3)AATAAA启动子5’,3’非翻译区都是内含子ß-珠蛋白基因有多少个外显子？每个外显子DNA序列中的起始位置和终止位置在哪里？

ß-珠蛋白基因有3个外显子每个外显子DNA序列中的起始位置位于图中开始的起始密码子终止位置在终止密码子上外显子包含在编码序列中外显子和编码序列有何关系？mRNA序列与编码序列之间有何关系外显子是编码区内的有效编码序列，内含子是编码区中的非编码序列，两者都能被转录为RNA（确切的说是HnRNA),然后被RNA加工机制把内含子切掉，成为成熟的mRNA，然后就只剩下外显子了，有效编码区能被转录为mRNA,非编码区不能被转录为mRNA。在DNA序列中，每个内含子序列分别从哪里开始到哪里结束？3个内含子序列的开始2个碱基和末尾两个碱基分别为什么？大多数以GU为5'端的起始，而其末端为AG-OH-3'。DNA中的内含子的序列开始于“GT”二核苷酸，结束于“AG”二核苷酸从AUG开始编码，编码甲硫氨酸，因为mRNA在编码氨基酸序列后，生成的是蛋白质的一级结构，新生肽链要进行修饰才能成为具有活性的蛋白质（四级结构蛋白质），而这一过程伴随着肽链的折叠、肽链一级结构的修饰、高级结构修饰，可能导致mRNA的序列发生移位。mRNA序列中的编码序列从哪三个碱基开始？这三个碱基编码什么氨基酸？

镰刀形贫血为β–珠蛋白基因的第六位的谷氨酸突变为缬氨酸所致，但在mRNA编码的氨基酸序列中，该谷氨酸为第七个氨基酸，为什么？

因为mRNA在编码氨基酸序列后，生产的是蛋白质的一级结构，新生肽链要进行修饰才能具有活性的蛋白质（四级结构蛋白质),而这一过程伴随着肽链的折叠、肽链的一级结构的修饰，高级结构修饰，可能导致mRNA的序列发生移位。

什么是开放阅读框，在成熟序列中从哪里开始，到哪里结束？

开放阅读框指的是DNA序列中的蛋白质编码区，一个开放阅读框是从出现一个起始密码子开始到出现终止密码子结束的DNA序列长度。在mRNA序列中，有一段序列是一个特定蛋白质多肽键的序列信息，这一段核苷酸从起始密码子（AUG)开始到终止子（UAG,UGA,UAA）结束。在基因序列中转录过程中的加尾信号、断裂位点起始核苷酸位置和加尾信号与断裂位点之间的距离。

加尾信号：602-607，AAUAAA

断裂位点：第626位的C （胞嘧啶）

其两者之间的距离是18个碱基该基因的转录起始点在哪个核苷酸？其TATA和CAAT盒应大约在什么位置?找出TATA和CAAT盒的具体位置和序列，并说明这两个启动子原件有什么功能？该基因的转录起点在A核苷酸TATA位于转录起点上游有25-30bp序列：5’TATAAAA3’功能：与RNA聚合酶结合决定转录起始位点的位置

CAAT位于转录起点上游70-78bp处序列：5‘GGCCAATCT3’功能：控制转录频率β-地中海贫血的分子基础是什么？中国人群中有哪5种最常见的突变？

地中海贫血的分子基础：β–地中海贫血是由于位于11号染色体短臂的两个β珠蛋白基因或者与其相关的序列发生点突变，在转录、RNA的加工及翻译过程中出现各种障碍，导致β珠蛋白的合成不足或缺失。中国人长见的5种突变：CD41-42、CD71-72、CD17-0、IVS-II-654C-T、-28A-G。这些突变对该基因的表达有何影响？有些突变是自然选择的结果，会表达出更利于生存的基因型。有些突变会产生致死基因型，是地贫的发病基础，会导致个体的死亡。有些是无义突变，不会对基因的表达产生影响。总之，基因的突变导致了后代的表达出祖先从未有的新性状。是基因表达出不同的蛋白质，产生不同的功能。

如何检测β-地中海贫血

寡核苷酸探针技术反向点杂交等位基因特异聚合酶链反应限制性内切酶酶谱分析检测方法

寡核苷酸探针技术是检测点突变的有效技术。使用该技术的前提条件是必须知道点突变的确切位置和基因顺序，只要知道这些，就可人工合成含有突变位点在内的正常和突变的一对寡核苷酸(约20个脱氧核苷酸)，经标记后作为探针。用这两个探针分别与正常人和病人细胞的DNA杂交，经放射自显影后，如只能和正常的探针杂交即说明受检者是正常的，如只能和突变的探针杂交，说明受检者是病人。如两者均可杂交，表明受检者为杂合子。为了同时检测多种突变和多态，也可将各种寡核苷酸片段固定在膜上，然后用样品DNA来杂交，这种方法称之为反向点杂交技术。该技术的原理是：一对碱基对的错配会影响DNA与探针结合的稳定性。在一定条件下，不完全互补的探针可以洗去，只留下正确互补的信号。该技术的优点是：探针容易人工合成和标记，不仅可用于有单碱基改变的等位基因的区分，还可用于mRNA检测，从基因转录水平上作出诊断。但由于必须知道被测基因的碱基顺序，因此，应用上受到一定限制。常用的寡核苷酸探针有3种：①特定序列的单一寡核苷酸探针；②较短的简并性较高的成套寡核苷酸探针；③较长而简并性较低的成套寡核苷酸探针。优点：制备简易序列任定易穿透组织杂交时间短使用简便缺点：分子较短一般只能采用末端标记法标记，结合的标记物较少，故其敏感性较低。此外，大量合成寡核苷酸探针所需费用较高。限制性内切酶酶谱分析检测方法定义：在DNA上以限制性内切酶的酶切位点作为标记所绘制的物理图谱就是限制性内切酶图谱原理：（1）酶切图谱的构建限制性内切酶在DNA上有特异的识别和切割位点，可将DNA切开而得到两个或两个以上的大小不同的片段，这些片段可通过电泳分离并检测其大小。双酶切法酶切图谱构建是使用两种不同的限制性内切酶对同一个DNA分子进行单酶切和双酶切，将所得的片段进行对比组装，对交替区域进行加减以确定酶切位点的相对位置。（2）重组子的酶切分析

重组子是插入了外源DNA片段的载体分子。与空载的载体相比，其酶切图谱出现了变化。所以，检测疑是重组子的酶切图谱可以帮助确定是否是真的重组子，并可以确定插入片段的插入方向，为基因克隆的结果鉴定和进一步的操作提供依据。

目前有哪些先进的诊断方法？DNA杂交限制酶酶谱分析寡核苷酸杂交RPLP连锁分析聚合酶链反应外显子1的DNA序列70501GCCAGGGCTGGGCATAAAAGTCAGGGCAGAGCCATCTATTGCTTACATTTGCTTCTGACA70561CAACTGTGTTCACTAGCAACCTCAAACAGACACCATGGTGCATCTGACTCCTGAGGAGAA70621GTCTGCCGTTACTGCCCTGTGGGGCAAGGTGAACGTGGATGAAGTTGGTGGTGAGGCCCT70681GGGCAGGTTGGTATCAAGGTTACAAGACAGGTTTAAGGAGACCAATAGAAACTGGGCATG外显子2的DNA序列

70801ATTTTCCCACCCTTAGGCTGCTGGTGGTCTACCCTTGGACCCAGAGGTTCTTTGAGTCCT70861TTGGGGATCTGTCCACTCCTGATGCTGTTATGGGCAACCCTAAGGTGAAGGCTCATGGCA70921AGAAAGTGCTCGGTGCCTTTAGTGATGGCCTGGCTCACCTGGACAACCTCAAGGGCACCT70981TTGCCACACTGAGTGAGCTGCACTGTGACAAGCTGCACGTGGATCCTGAGAACTTCAGGG外显子3的DNA序列71881CTCCCACAGCTCCTGGGCAACGTGCTGGTCTGTGTGCTGGCCCATCACTTTGGCAAAGAA71941TTCACCCCACCAGTGCAGGCTGCCTATCAGAAAGTGGTGGCTGGTGTGGCTAATGCCCTG72001GCCCACAAGTATCACTAAGCTCGCTTTCTTGCTGTCCAATTTCTATTAAAGGTTCCTTTG72061TTCCCTAAGTCCAACTACTAAACTGGGGGATATTATGAAGGGCCTTGAGCATCTGGATTC72121TGCCTAATAAAAAACATTTATTTTCATTGCAATGATGTATTTAAATTATTTCTGAATATT成人与婴儿β珠蛋白的区别人的拟β链珠蛋白基因在整个65000个碱基对程度的长度上，从5′末端按顺序连锁地存在ψ(普赛)β2、ε(伊普西隆)

、Gy、Aγ、ψβ1、δ(德尔塔)和β7个基因。其中ε在胚期表达，γ在胎儿期表达，β和δ在成年时表达，ε在量上极少。ψβ2和ψβ1为假基因状态，无表达。而人的拟α链珠蛋白基因最少有ξ、ψα1、α1、α24个，ξ(克西)在胎儿时期表达。α1及α2在成年时期表达。ψα1为假基因。成年人的Hb（HbA）由2条α链和2条β链组成，为α2β2结构。胎儿的Hb（HbF）由2条α链和2条γ链组成，为α2γ2结构。出生后不久，HbF即为HbA所取代。DNA复制与突变遗传的关系DNA复制的高保真性是维持物种相对稳定的主要因素。

突变：在生物学上的含义是指细胞中的DNA或RNA发生永久的、可遗传的改变，即DNA一级结构的改变。DNA突变具体指个别dNMP残基以致片段DNA在构成，复制或表型功能的异常变化。突变与遗传保守性是相互对立又相互统一的自然现象，是由遗传物质结构改变引起遗传信息的变化。DNA在复制过程中个别dNMP残基以致片段DNA发生的异常变化是产生突变遗传的原因。DNA突变（损伤）错配：DNA分子上的碱基错配称点突变(pointmutation)。缺失：一个碱基或一段核苷酸链从DNA大分子上消失。插入：原来没有的一个碱基或一段核苷酸链插入到DNA大分子中间。重排：DNA分子内较大片段的交换，称为重组或重排。

β-地中海贫血主要由于基因的点突变，少数为基因的缺失。点突变（两种类型）转换：不同嘧啶或不同嘌呤之间的相互置换。颠换：嘌呤和嘧啶之间的置换。转录起始（需要启动子、RNA聚合酶和转录因子的参与）转录延长（没有转录和翻译同步的现象）转录终止（其终止和加尾修饰同时进行）真核生物RNA的加工（包括首、尾修饰和剪接）转录起始前的上游区段顺式作用元件(cis-actingelement)RNA的加工首修饰：

5端形成帽子结构(m7GpppGp—)尾修饰：3端加上多聚腺苷酸尾巴(polyAtail)剪接：主要去除内含子RNA的转录与加工的关系真核生物中，DNA指导RNA的合成叫做转录。真核生物mRNA转录后，在其5’-末端加入7-甲基鸟嘌呤的帽结构，在其3’-末端加入多聚腺苷酸尾结构，并对mRNA进行剪接即剪掉内含子，将外显子接起来的过程叫做加工。而RNA的加工也仅存在于真核生物中。所以机体要对RNA加工是建立在其转录上的。真核生物转录生成的RNA分子是初级RNA转录物，几乎所有的初级RNA转录物都要经过加工，才能成为具有功能的成熟RNA.密码子和氨基酸的关系在mRNA的开放阅读框内，以每三个相邻的核苷酸为一组，代表一种氨基酸或其他信息，这种存在于mRNA的开放阅读框区的三联体形式的核苷酸序列称为密码子。人体内含有20种氨基酸。由A,G,C,U这四种核苷酸可组合成64种密码子，其中AUG既可编码甲硫氨酸又可作为起始密码子，而UAA,UAG,UGA不编码任何氨基酸只作为终止密码子。因此有61个密码子分别编码不同的氨基酸，而一个氨基酸可由两个或两个以上的密码子编码而成。（简并性）而mRNA分子中如有一个或非3n个核苷酸插入或缺失，就会使此后的读码产生错译，造成下游翻译氨基酸序列发生改变。（连续性）β-珠蛋白mRNA序列(请根据该序列上写出-珠蛋白的氨基酸序列)：根据蛋白质一级结构推出的阅读框架1ACAUUUGCUUCUGACACAACUGUGUUCACUAGCAACCUCAAACAGACACCAUGGUGCAUC

61UGACUCCUGAGGAGAAGUCUGCCGUUACUGCCCUGUGGGGCAAGGUGAACGUGGAUGAAG121UUGGUGGUGAGGCCCUGGGCAGGCUGCUGGUGGUCUACCCUUGGACCCAGAGGUUCUUUG181AGUCCUUUGGGGAUCUGUCCACUCCUGAUGCUGUUAUGGGCAACCCUAAGGUGAAGGCUC241AUGGCAAGAAAGUGCUCGGUGCCUUUAGUGAUGGCCUGGCUCACCUGGACAACCUCAAGG481ACAAGUAUCACUAAGCUCGCUUUCUUGCUGUCCAAUUUCUAUUAAAGGUUCCUUUGUUCCβ-珠蛋白的氨基酸排列顺序（一级结构）

MVHLTPEEKSAVTALWGKVNVDEVGGEALGRLLVVYPWTQRFFESFGDLSTPDAVMGNPKVKAHGKKVLGAFSDGLAHLDNLKGTFATLSELHCDKLHVDPENFRLLGNVLVCVLAHHFGKEFTPPVQAAYQKVVAGVANALAHKYH叶酸缺乏导致的贫血

在哺乳动物组织的代谢系统中叶酸是以四氢叶酸的形式作为辅酶而起作用的，它是氨基酸、嘧啶和嘌呤代谢中所必须的一碳单位的传递者，主要参与胸腺核苷的合成。如果叶酸缺乏胸腺嘧啶核苷合成受阻，随之影响DNA的合成，从而导致大量形态和功能均异常的巨幼红细胞合成，造成贫血即巨幼红细胞贫血维生素E缺乏性贫血

维生素E是一种脂肪性维生素，又名α-生育酚，在体内作为一种抗氧化剂，而不是作为辅酶在各种反应中发挥作用。维生素E的营养性缺乏非常罕见，因为食物中维生素E含量非常丰富。由于食物中维生素E分