第七講-基因論課件

第七講基因論本世紀初，一項令人震撼，意義深遠的生命科學成果面世——由世界六國科學家聯(lián)手合作的“人類基因組計劃”，于2000年春，呈上她最重要的序列圖世界將由此而改變？一個新生兒出生時，將來會怎樣？在你剛踏入職場時，老板已掌控你的秘密？生物的進化，人種的起源將刻在這本天書上一、什么是基因人類的遺傳物質是DNA

生物界的核酸有兩大類

DNA脫氧核糖核酸

RNA核糖核酸

4種脫氧核糖核苷酸以磷酸二酯鍵相連形成長鏈什么是染色體一個染色體就是一個DNA分子組成

拉直有2米長的DNA分子怎樣能容納在一個小小的細胞核里，只有折疊再折疊，就構成染色體什么是基因按不同順序排列的核苷酸，決定遺傳信息一段核苷酸鏈決定一個“單位”的遺傳信息這就是基因人體有6-10萬個基因基因就是決定一個生物物種的所有生命現(xiàn)象的最基本因子基因是如何被發(fā)現(xiàn)的？1865年現(xiàn)代遺傳學之父，奧地利生物學家格雷戈爾·孟德爾發(fā)現(xiàn)了“遺傳規(guī)律”，提出了“遺傳因子”。1910年美國遺傳學家摩爾根證明了基因存在于染色體上。美國生物化學家沃森英國生物物理學家克里克1953年，最偉大的模型－－DNA分子的雙螺旋模型。提出了DNA的復制機制二、基因論與人類基因組計劃1、人類基因組DNA總和30億鹼基對組成分布在23對染色體中6-10萬個作為生命活動基本單位的編碼基因2、人類基因組計劃人類基因組計劃的核心

——是測定人類基因組的全部DNA序列1999年，破譯了第22對染色體的核苷酸序列2000年春，完成最重要的序列圖，人類遺傳密碼被破譯（人體第二張解剖圖）曼哈頓工程阿波羅登月計劃人類基因組計劃被譽為人類自然科學史的三計劃21世紀是否是生物學世紀？人類基因組的三層含意個體多樣性個體體細胞的高度特異性按孟德爾遺傳規(guī)律遺傳SNP(SingleNucleotidePolymorphism)單核苷酸多態(tài)性是由于單個核苷酸改變而導致的核酸序列多態(tài)。是人類基因組中最常見的基因多態(tài)性，是我們人體差異的最基本因素，這些差異形成了不同的基因型，決定了人們患有疾病的不同風險和對藥物的不同反應。SNP決定您的與眾不同膚色、外貌和患病

如果您獨有的基因型決定了您是一臺需要無鉛汽油的發(fā)動機，那么給它加入卡車用的柴油就是不明智的。人和人之間的基因序列差異僅為千分之一1….ATCCTGTACCTACGTGTACAATAGTA…..CTGATCATCTCTATGGG….2….ATCCTGTTCCTACGTGTACAATAGTA…..

CTGATCATCTCTATGGG….3….ATCCTGTACCTACGTGTACAATAGTA…..CTGATCAGCTCTATGGG….123SNP1SNP2人類基因組計劃的主要思路－－基因論基因論－－不僅是疾病，人的生長、成長、性格都與基因有關白肌纖維：

快速收縮完成動力性工作，易疲勞紅肌纖維：

慢速收縮，完成身體姿勢，持久力強基因與健康目錄基因主動健康基因檢測服務健康基因與健康主動健康與科學社會工程基因與疾病的關系現(xiàn)代醫(yī)學認為疾病是由于先天的基因體質和后天的外來因素共同作用的結果，除外傷外，幾乎所有疾病的發(fā)生都與基因有關?；蛲饨缫蛩氐鞍踪|編碼合成參與人的生長發(fā)育過程疊加差異性表觀改變突變蛋白質活性數(shù)量改變疾病心腦血管疾病腫瘤其他疾病歸結起來：疾病的內在因素受基因決定，所有的疾病都與人類基因有關基因本身的變化（先天，后天獲得）基因的調控表達異常（修飾，外調）基因的復合性作用，多個基因參與單基因的疾病是少數(shù)

天滅沙皇：小沙皇患有血友病老沙皇和皇后都沒有這個病歐洲皇族的“系譜圖”從英國女皇維多利亞開始WHY?為什么有些人少吃也發(fā)胖，而另外一些人多吃卻苗條？為什么有人煙不離手卻不得肺癌，而另外一些僅僅吸二手煙卻不能避免？

一九九零年中國聾啞兒童一百八十二萬，近百萬因濫用抗生素而引起藥物中毒性耳聾。且這種態(tài)勢仍以每年四萬人的速度增長。研究表明，抗生素導致耳聾和線粒體A1555G的單核苷酸突變密切相關。更為重要的是，在東南亞耳聾病人中，A1555G所占的比例，這一數(shù)字超過了5％，因此對于兒童，在小時候使用氨基糖甙類抗生素之前進行線粒體A1555G突變的檢測是十分必要的。如果你的基因圖被掌握，你的過去和將來不再是秘密三、人類基因組計劃的意義（一）生物的進化生物的進化史，都刻寫在人類基因組這本“天書”上13億年前，世界上只有草履蟲和與草履蟲相類似的但細胞生物，進化300-400萬年前與猴子是同一的祖先55-70萬年前，尼安德特人與現(xiàn)代人分道揚鑣，并于大約3萬年前消失基因組研究竟然印證了達爾文的進化論基因1%的差異決定了人和猩猩的不同（二）、人種，民族的起源越是親緣關系近的，基因組相似程度就越高我國云南一土族民族，一直被認為是北方契丹人的后代，后被證實同宗的可能性很小。（三）、致病基因所有疾病都與人類基因有關如前述血友病追病溯源：以色列的幾個墓葬，公元前700-1100年，發(fā)現(xiàn)β－地中海貧血的基因突變說明現(xiàn)代以色列人的這一突變至少在3000年前就存在1918年，歐洲、北美流感流行，當年死亡達4000萬人；在美國28%人感染，2.5%死亡，死亡大67萬人。在美國南卡州某軍事要塞埋葬著28位當年死于流感的士兵科學家從一位21歲的年輕士兵的尸體的肺組織中找到了流感病毒的9個DNA片斷本以為是禽傳給人類，后證實是豬傳給人類外祖母的陰影（乳腺癌，常由外祖母向后代遺傳）南大西洋的一個小島，300居民30％有哮喘發(fā)病基因，20%可能發(fā)病小鼠的肥胖基因多基因參與，單基因并是極端例子（四）免疫基因組學和藥物基因組學免疫基因組學－－對疾病的易感性不同藥物基因組學－－對藥物的反應不同個體特異性－－個體醫(yī)學四、DNA指紋

DNA指紋（DNAfingerprint）：是指將人類基因組DNA用特定的限制性內切酶消化，經(jīng)電泳分離，印跡轉移后，用已知序列小衛(wèi)星DNA探針進行分子雜交后而顯示出的高度多態(tài)性圖譜。

DNA指紋的基本特征：

1、體細胞穩(wěn)定性：同一個體不同檢材是一致的，且終身不變。

2、個體高度特異性：

3、按孟德爾遺傳規(guī)律遺傳：

DNA指紋的意義（一）破案人與人的DNA序列差異為1/1000；約有300萬核苷酸序列是不同的根據(jù)排列組合，每個人的DNA序列是不可能相同的可采用各種材料，可分析微量（PCR擴增）

案例：英國曾發(fā)生兩起強奸謀殺案，有兩名女學生遇害。警方在一所精神醫(yī)院拘留了一名主要嫌疑犯，他是一名廚房勤雜工，他承認殺害了其中一名女學生。警方將犯罪現(xiàn)場提取的精斑檢材及這名廚房勤雜工血樣交給了杰弗里斯教授，希望他能證實該嫌疑犯的罪行。杰弗里斯證實這兩起案件的確是一個人所為，但不是拘留的這名可憐的勤雜工，這名勤雜工成為世界上第一個用DNA證據(jù)證實無罪的人，時間是1986年11月21日。

警方與當?shù)鼐用穸颊J為殺人犯就在本地。于是警方要求當?shù)啬挲g在17至34歲的男性居民提交一份血樣。一個月內，1000多名男性居民被采集了血樣，到1987年5月已采集了3000多份血樣，斗轉星移，隨著時間的流逝，仍未發(fā)現(xiàn)罪犯。DNA技術究竟有多大作用，似乎與以往的方法沒有什么兩樣。不久，警方得到密報，一個面包房的主管在酒吧與同事閑聊時聽到：他們的同事科林·皮徹佛克讓另一個人代他采了血樣。警方獲悉后連忙趕到皮徹佛克的家中，立即逮捕了他。皮徹佛克是第4583個被采集血樣的人，經(jīng)檢驗，他的血樣與兩名被害女學生身上的精斑具有完全相同的遺傳特征。皮徹佛克招認了他所犯的全部罪行。這是1987年9月。（這個可憐的家伙是DNA檢測的第一個“受害者”，但不是最大的“受害者”）一個氣死一個笑死（二）、親子鑒定決定某一性狀的基因在親代和子代之間傳遞的規(guī)律是——孟德爾遺傳規(guī)律：（三）、身份鑒定

事件回放：

1918年7月22日，前蘇聯(lián)官方報紙宣布:沙皇已于7月16日夜在西伯利亞Ekateriburg被蘇維埃處死。羅曼諾夫家族的其它成員被轉移到其它安全的地方。

1991年7月，俄國總統(tǒng)葉利欽下令調查沙皇家屬的遺案。在Ekateriburg的松林深處，沙皇及家屬遇害地開始挖掘。共挖出1000多塊骨頭，這些骨頭被科學家拚接成9具較為完整的骨架，4男5女。據(jù)文件記載，當時與沙皇一起被拘押和槍決的還有6名家屬、1名皇家醫(yī)生、3個侍從，共11人。還有兩個人的骨骸沒有找到。

科學家首先對這9人的頭骨樣品進行DNA分析，結果表明：其中5人有血緣關系，3個女性是年齡較大的1男1女的女兒；另外4人與這5人沒有任何血緣關系，且這4人之間的血緣也各不相關。很可能，他們就是那個醫(yī)生與3個侍從。

1994年7月6~13日，科學家獲準打開彼得堡教堂里沙皇親兄弟喬治斯的大理石棺材（他于1899年28歲時死于肺結核）取了頭骨和一段腿骨樣品送到美國馬里蘭美軍病理研究所的DNA實驗室?？茖W家又在日本的一個博物館里，從沙皇在遠征日本時受傷擦血跡的一塊手帕上提取、分離了沙皇的DNA.

接著，科學家又在圣彼得堡皇宮里的一個小柜里找到了沙皇3歲時理發(fā)留下的頭發(fā)，并提取了DNA.1995年秋，研究工作全部完成。結果證實，遺骸確為沙皇一家。準確率達到了99.9999999%

（四）、單親鑒定與親屬鑒定線粒體DNAY染色體DNA五、基因診斷1967年美國前副總統(tǒng)漢弗萊發(fā)現(xiàn)血尿。當時診斷不出膀胱癌（查不出癌細胞）1976年確診為膀胱癌，后雖經(jīng)化療、放療治療，終不治身亡1994年，取他保存27年的尿液及1976年留下的癌組織樣本查出P53基因發(fā)生了變化預測醫(yī)學與預防醫(yī)學使預防醫(yī)學提高到分子生物學水平哪些遺傳病或基因病需要預測？可將遺傳病或基因病分為三類單基因?。?jīng)典遺傳病，如血友病、紅綠色亡多基因病－－如癌癥、糖尿病、高血壓、肥胖、老年癡呆外源性基因?。绺腥疽鸹蛟\斷的重要性產(chǎn)前檢查單基因病，即經(jīng)典遺傳病如苯病酮尿癥－－苯丙氨酸代謝途徑中的酶缺陷，患兒尿中有大量苯丙酮酸排出，故得名。3-6個月出現(xiàn)癥狀，1歲明顯，智力發(fā)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飲食至青春期以后多基因病的預測在于宣傳預防知識癌癥要不要早期預測？如一些符合單基因遺傳的腫瘤可作預測如家族性多發(fā)性息肉?。?號染色體的長臂上，缺了5個核苷酸）多基因決定的則？“癌癥基因組解剖計劃”外源性基因病艾滋病的DNA診斷“瘧原蟲基因組計劃”“環(huán)境基因組計劃”六、基因治療

直接把基因送到人體的細胞中而發(fā)揮治療的功效病毒轉染“外體”：把人有缺陷的細胞取出來，改造后送回人體顯微注射基因槍：黃金子彈如腫瘤的基因治療，糖尿病的胰島素基因治療七、生物醫(yī)學工程的兩條腿資源基因生物技術1.基因組工業(yè)：一個肥胖基因轉讓費為1.4億美元西夸納治療公司一宣布克隆到了哮喘病基因，股票一下漲了好幾倍基因藥：基因產(chǎn)物基因產(chǎn)物：基因藥，如：生長激素：1年5美元，5年計25美元促紅細胞生成素胰島素等2.能產(chǎn)人奶的牛－－專轉基因技術轉基因動物：牛能產(chǎn)生與人奶成份相同的牛奶能合成人體白蛋白的轉基因豬、雞能合成人體促紅細胞生成素的牛3.施瓦辛格基因牛的基因組中確定瘦肉蛋白的基因4.人面豬心－－轉基因