遗传和人类基因组计划

关于遗传和人类基因组计划第一页，共九十三页，编辑于2023年，星期四遗传学的发展古代近代现代细胞遗传学时期微生物遗传学时期分子遗传学时期第二页，共九十三页，编辑于2023年，星期四遗传学的基本概念：

遗传：生物世代间的延续变异：生物个体间的差异遗传学：研究生物的遗传与变异的学科第三页，共九十三页，编辑于2023年，星期四主要内容:基因在遗传中的作用生物的变异基因的概念第四页，共九十三页，编辑于2023年，星期四一、基因的概念1.孟德尔遗传因子2.基因位于染色体上3.DNA与染色体的关系4.从DNA到蛋白质5.DNA与生物性状第五页，共九十三页，编辑于2023年，星期四1.孟德尔遗传因子第六页，共九十三页，编辑于2023年，星期四2.基因位于染色体上第七页，共九十三页，编辑于2023年，星期四3.染色体与DNA的关系第八页，共九十三页，编辑于2023年，星期四4.从DNA到

蛋白质DNA前体RNAmRNA多肽链第九页，共九十三页，编辑于2023年，星期四5.DNA与性状第十页，共九十三页，编辑于2023年，星期四二、基因在遗传中的作用1.基因与性状2.常染色体上基因的遗传3.性染色体上基因的遗传4.性别决定5.性别畸形6.多基因遗传第十一页，共九十三页，编辑于2023年，星期四1.基因与性状显性基因显性性状隐性基因隐性性状致死基因致死作用性状是由基因与环境共同作用的结果。第十二页，共九十三页，编辑于2023年，星期四2.常染色体人类耳垂

AA、Aa:有耳垂；

aa:无耳垂显性基因的遗传第十三页，共九十三页，编辑于2023年，星期四2.常染色体人类多指显性基因的遗传第十四页，共九十三页，编辑于2023年，星期四2.常染色体软骨发育不全症(UPI/BettmannNewsPhotos)显性基因的遗传第十五页，共九十三页，编辑于2023年，星期四2.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第十六页，共九十三页，编辑于2023年，星期四2.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第十七页，共九十三页，编辑于2023年，星期四3.性染色体伴性遗传：决定性状的基因位于性染色体上.Ｘ连锁的显性遗传病抗维生素Ｄ性佝偻病第十八页，共九十三页，编辑于2023年，星期四3.性染色体伴性遗传：决定性状的基因位于性染色体上X连锁的隐性遗传——色盲第十九页，共九十三页，编辑于2023年，星期四3.性染色体伴性遗传：决定性状的基因位于性染色体上X连锁的隐性遗传——血友病第二十页，共九十三页，编辑于2023年，星期四3.性染色体伴性遗传：决定性状的基因位于性染色体上Y连锁遗传(限雄遗传)人类的耳道长毛症第二十一页，共九十三页，编辑于2023年，星期四3.性染色体从性遗传:常染色体上的基因，表现受个体别的影响。人类的秃顶

男性显性，女性隐性羊角雄性显性，雌性隐性第二十二页，共九十三页，编辑于2023年，星期四4.性别决定性染色体决定性别。ＸＹ型雄性有两个异型性染色体，人类，哺乳动物，果蝇等ＺＷ型雌性有两个异型性染色体，鸟类，蝴蝶等ＸＯ型雄性只有Ｘ染色体，没有Ｙ染色体。

蝗虫：雄性是１６＋Ｘ，雌性是1６＋ＸＸ第二十三页，共九十三页，编辑于2023年，星期四4.性别决定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),由受精卵发育而来第二十四页，共九十三页，编辑于2023年，星期四4.性别决定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第二十五页，共九十三页，编辑于2023年，星期四4.性别决定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;第二十六页，共九十三页，编辑于2023年，星期四5.性别畸形性染色体与性别畸形Klinefetter综合症(先天性睾丸发育不全)外貌男性、睾丸萎缩、具有乳房、不育、低智商身高>183cm

染色体组成:47,XXY

在男性不育中占1/100第二十七页，共九十三页，编辑于2023年，星期四5.性别畸形性染色体与性别畸形Klinefetter综合症(先天性睾丸发育不全)第二十八页，共九十三页，编辑于2023年，星期四5.性别畸形性染色体与性别畸形Turner综合症（性腺发育不全）外貌女性，个矮（1.3m左右），第二性征发育不良，原发性闭经，肘外翻，盾状胸，35%有心血管病，智力低下或正常。染色体组成：45,X0第二十九页，共九十三页，编辑于2023年，星期四5.性别畸形性染色体与性别畸形Turner综合症（性腺发育不全）第三十页，共九十三页，编辑于2023年，星期四5.性别畸形性染色体与性别畸形XYY或多个Y个体占男性的1/250～1/500，个高（1.80m以上)，外貌男性，病症类似47，XYY，智力一般较低，性格粗暴，易冲动，生殖器官发育不良，多数不育，有人认为患者有反社会行为。第三十一页，共九十三页，编辑于2023年，星期四5.性别畸形性染色体与性别畸形XYY或多个Y个体第三十二页，共九十三页，编辑于2023年，星期四5.性别畸形性染色体与性别畸形多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。第三十三页，共九十三页，编辑于2023年，星期四5.性别畸形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第三十四页，共九十三页，编辑于2023年，星期四5.性别畸形基因与性别畸形女性阴阳人

第二性征多呈男性病因

基因突变导致雄性激素产生第三十五页，共九十三页，编辑于2023年，星期四6.多基因遗传数量性状:其变异在一个群体中是连续的第三十六页，共九十三页，编辑于2023年，星期四6.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（%）=------------------------------------------X100%

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。遗传率第三十七页，共九十三页，编辑于2023年，星期四6.多基因遗传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第三十八页，共九十三页，编辑于2023年，星期四三、生物的变异染色体的畸变基因突变第三十九页，共九十三页，编辑于2023年，星期四染色体的数量变异无籽西瓜第四十页，共九十三页，编辑于2023年，星期四染色体的数量变异群体发病率1/650症状:

眼裂小，舌常外伸并有舌裂，掌纹异常，生长迟缓，智力低下病因：47（2n+1)，21号染色体多一条Down氏综合症（21三体）第四十一页，共九十三页，编辑于2023年，星期四染色体的数量变异Down氏综合症（21三体）第四十二页，共九十三页，编辑于2023年，星期四21三体，16岁及1岁的女孩21三体，16岁及1岁的女孩第四十三页，共九十三页，编辑于2023年，星期四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。第四十四页，共九十三页，编辑于2023年，星期四染色体的结构变异人类的猫叫综合症：

第5号染色体缺失（短臂缺失）患儿发出咪咪声，耳位低下，智商仅20～40。发病率：1：50，000第四十五页，共九十三页，编辑于2023年，星期四猫叫综合症：

第四十六页，共九十三页，编辑于2023年，星期四基因突变

基因的结构发生改变，编码氨基酸的DNA碱基发生变化，通常有碱基替换，移码突变等。三联体密码改变，编码的氨基酸、蛋白质的结构功能随之改变。诱发基因突变的因素又称诱变剂，常见的诱变剂有：

（1）烷化剂：引起DNA中A和G，T和C碱基转换

（2）碱基类似物：以假乱真，如：5-Bu，2氨基嘌呤

（3）造成DNA增加或减少一、二个碱基：丫啶类染料，氮芥类衍生物等第四十七页，共九十三页，编辑于2023年，星期四基因突变

——血红蛋白β链基因突变第四十八页，共九十三页，编辑于2023年，星期四基因突变

——血红蛋白β链基因突变第四十九页，共九十三页，编辑于2023年，星期四遗传病：是指遗传物质改变而导致的疾病遗传病诊断与治疗四、遗传病的诊断与治疗第五十页，共九十三页，编辑于2023年，星期四遗传病

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第五十一页，共九十三页，编辑于2023年，星期四遗传病的诊断对于任何疾病来说，明确诊断是疾病防治的第一部，遗传病也不例外。遗传病的诊断包括：临症诊断、症状前诊断以及产前诊断。临症诊断（symptomaticdiagnosis）：是指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（核型分析及分带分析）、酶与蛋白质的生化分析以及DNA分析等。第五十二页，共九十三页，编辑于2023年，星期四症状前诊断（presymptomaticdiagnosis）：是指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（prenataldiagnosis）：即出生前诊断。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。第五十三页，共九十三页，编辑于2023年，星期四第五十四页，共九十三页，编辑于2023年，星期四基因诊断

定义通过对某个遗传病患者的某一特定基因（DNA）或其他转录物（mRNA）进行分析病作出诊断的技术。第五十五页，共九十三页，编辑于2023年，星期四基因诊断中常用的分子生物学方法核酸分子杂交PCRSSCP（PCR－SSCP）限制酶酶谱分析DNA序列测定DNA芯片技术第五十六页，共九十三页，编辑于2023年，星期四遗传病的基因治疗所谓的基因治疗是指利用遗传学的原理治疗人类的疾病。传统意义上的基因治疗（genetherapy）是指目的基因导入靶细胞以后与宿主细胞内的基因发生重组，成为宿主细胞的一部分，从而可以稳定地遗传下去并达到对疾病进行治疗的目的。由于技术的进步，近年来采用基因工程技术，即使目的基因和宿主细胞内的基因不发生重组，目的基因也能得到暂时的表达，为了与传统意义上的基因治疗相区别，有时又将其称为基因疗法（genetherapeutics）。第五十七页，共九十三页，编辑于2023年，星期四基因治疗根据对宿主病变基因采取的措施不同，可分为基因置换、基因修正、基因修饰和基因失活四大策略。基因置换是指用正常的基因整个地替代突变基因，使突变基因永久地得到更正。基因修正则指将突变基因的突变碱基序列用正常的序列加以纠正，而其余未突变的正常部分予以保留。基因修饰则指将目的基因导入宿主细胞，利用目的基因的表达产物来改变宿主细胞的功能，或使原有功能得到加强。基因失活是指利用反义技术来封闭某些基因的表达，以达到抑制有害基因表达的目的。第五十八页，共九十三页，编辑于2023年，星期四目前，世界上已批准了90个基因治疗方案，至1997年初，世界上共记录了2103例基因治疗病例（美国1700例），其中68%是治疗肿瘤的（1403例），19%是治疗遗传病的，另有12%用于治疗传染性疾病及其它一些疾病。对于成功地进行基因治疗来说，必需具备以下条件：①选择合适的疾病；②具备该病分子缺陷的知识，深入了解其发病机理；③用于治疗的基因（目的基因）已被克隆；④克隆基因的有效表达；⑤具有可用于临床前试验的动物模型。第五十九页，共九十三页，编辑于2023年，星期四遗传病的基因治疗：由于上述的原因，到目前为止只有10多种遗传性疾病的分子发病机理了解得比较清楚，也只有少数几种遗传性疾病具有基因治疗的方案。如腺苷脱氨酶基因缺陷引起的严重型复合性免疫缺陷症（SCID）；凝血因子Ⅸ基因（FⅨ）缺陷引起的血友病B（HEMB）；低密度脂蛋白受体基因（LDLR）缺陷引起的家族性高血脂症（FH）以及跨膜转导调节因子（CFTR）基因缺陷引起的囊性纤维变性（CF）等。除此之外，还有多个遗传性疾病有望可以作为基因治疗的对象。第六十页，共九十三页，编辑于2023年，星期四第六十一页，共九十三页，编辑于2023年，星期四第六十二页，共九十三页，编辑于2023年，星期四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1/105。在某些人群中，如法籍加拿大人，北美Mennonite人群等有较高的发病率，可达1/500。该病约有20%是由腺苷脱氨酶（ADA）缺乏引起，常染色体隐性遗传。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ada基因治疗SCID的病例。第一名接受治疗的患者是一名4岁的女孩，于1990年9月14日接受她自身的，带有娇正基因的T细胞的回输。第二例病例是一名9岁的女孩。这两名女孩经治疗后均有疗效并进入了普通小学上学。第六十三页，共九十三页，编辑于2023年，星期四第六十四页，共九十三页，编辑于2023年，星期四五、肿瘤与遗传家族息肉型大肠癌视网膜母细胞瘤第六十五页，共九十三页，编辑于2023年，星期四癌家族——指一个家系中恶性肿瘤的发病率高，发病年龄早，通常按常染色体显性方式遗传。家族性癌——指一个家系中多个成员患同一种肿瘤。第六十六页，共九十三页，编辑于2023年，星期四与肿瘤发生相关的基因

癌基因——促进肿瘤的发生抑癌基因——抑制肿瘤的发生肿瘤的发生——癌基因的激活，抑癌基因的失活。第六十七页，共九十三页，编辑于2023年，星期四肿瘤抑制基因

正常细胞内有一类对细胞增殖起负调节的基因，当它失去抑制活性时，往往会使细胞呈恶性生长，种类基因叫肿瘤抑制基因。Rb基因

p53基因其他如WT--1基因，NF--1基因BRCA--1基因和BRCA--2基因第六十八页，共九十三页，编辑于2023年，星期四环境致癌因素

多环芳烃，芳香氨与氨基偶氮染料，亚硝胺类，真菌毒素，烷化剂与酰化剂，其它。

离子辐射，包括X射线，r射线，亚原子微粒，紫外线等。

RNA致瘤病毒，包括急性与慢性转化病毒，DNA致瘤病毒，如HPV，EBV与HBV等。化学致癌因素物理致癌因素病毒和细菌第六十九页，共九十三页，编辑于2023年，星期四正常大肠粘膜细胞生长增殖增强腺瘤Ⅰ腺瘤Ⅱ腺瘤Ⅲ癌移转

APC突变Ki-ras突变ras突变DCC突变P53突变

5q缺失8q缺失17p缺失结肠癌发生的各个阶段和肿瘤相关基因的异常肿瘤的发生是多基因参与的过程第七十页，共九十三页，编辑于2023年，星期四人类基因组计划

1、人类基因组计划的启动

1986年诺贝尔奖获得者R.Dulbecco提出人类基因组计划—测出人类全套基因组的DNA碱基序列:3X109BP第七十一页，共九十三页，编辑于2023年，星期四

美国政府决定于1990年正式启动HGP，预计用15年时间，投入30亿美元，完成HGP。

HGP扩展为多国协作计划。参与者包括：欧共体、日本、加拿大、俄罗斯、巴西、印度和中国等国的科学家。第七十二页，共九十三页，编辑于2023年，星期四1998.5.9

J.C.Venter组建Celera公司投入3亿美元，3年内完成。

从而形成了“公”“私”并进

格局。第七十三页，共九十三页，编辑于2023年，星期四美国总统克林顿于2000年3月14日宣布了美英同意公开分享其解密人类遗传方式的数据。Celera声称，不会对人类染色体申请专利，但将对有重要医学作用的基因申请专利权。他们不是对简单的序列数据感兴趣，而要利用基因分析和其他服务来赚钱。第七十四页，共九十三页，编辑于2023年，星期四1999年其销售额达11亿美元。Celera公司的主要业务是开发有关基因组、蛋白质组及相关的生物学和医学信息，并综合应用开发开发的信息进行医药、生物技术以及有关的基础研究。第七十五页，共九十三页，编辑于2023年，星期四2000.6

完成并公布人类基因组工作草图。

2001年2月16日人类基因组计划（HGP）完成。

第七十六页，共九十三页，编辑于2023年，星期四目前估计，3x109bp中仅5％编码蛋白质，95％不编码蛋白质第七十七页，共九十三页，编辑于2023年，星期四DNA测序胶图第七十八页，共九十三页，编辑于2023年，星期四第七十九页，共九十三页，编辑于2023年，星期四

4、人类基因组计划的重大影响

（1）在HGP推动下，世界大公司投入生物技术意向剧增。

（2）推动新学科兴起

生物信息学Bioinformatics

基因组学Genomics第八十页，共九十三页，编辑于2023年，星期四红原鸡约有２万到２.３万个遗传基因，与人类数量基本持平，其中有６０％与人类相同。人与猩猩的基因差异比较小，只有大约2%。但是正是这2%的差异使得人与猩猩的智能、行为、心理和生理变得差之毫厘，失之千里。第八十一页，共九十三页，编辑于2023年，星期四基因组研究的伦理问题２０世纪初，当人类着手进行原子能研究的时候，还很少有人关心躲在这巨大能量后的隐患。而今天，世界各国在庆贺的时候，普遍表现出了审慎的态度。

人们关注的焦点问题有两大类：一是能否随意获取、传播基因信息，并加以商业应用，或者根据基因信息判断其所有者的生老病死等遗传特征；二是能否通过改造基因来改变人的生物特征。第八十二页，共九十三页，编辑于2023年，星期四I.OverviewofProteomicsII.ApplicationsofProteomicsⅢ.Presentexperiment蛋白质组学后基因组研究:第八十三页，共九十三页，编辑于2023年，星期四Science,Vol291,Issue5507,1221-1224,16February2001

第八十四页，共九十三页，编辑于2023年，星期四GeneralApproachesforProteomicAnalysisProteinmixturePeptidemixtureProteinsPeptidesMSanalysisMSdataProteinidentificationSeparationDigestionIngelDigestionSeparationDatabaseSearch(2Dgel)(HPLC)第八十五页，共九十三页，编辑于2023年，星期四ExtractingProteinsfromBiologicalSamplesAbiologicalsampleisusuallypulverized,homogenized,sonicated,orotherwisedi