遗传病和人类基因组计划
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病源微生物——病理机制 药物、疫苗
医学ppt
33
（3）DNA 测序技术飞速提高 1998.5.9 J.C. Venter 等宣布， 组建商 业公司，投入 3 亿美元，3 年内完成。
接着又有若干家公司成立，总共投入资 金约几十亿美元，形成 “公”“私”并 进 格局
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34
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
医学ppt
35
同时发表两套报告
Science, Vol. 291, No. 5507
Nature , Vol.409, p.860
Celera 等的论文 （ Science , 2001, 291:1304-1351）
<作者 274 人，其中中国名字 57 人>
测出人类全套基因组的 DNA 碱基 序列（ 1n: 3 X 109 bp ）
医学ppt
30
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。 由国立卫生研究院和能源部共同组成“人类 基因组研究所（NHGRI）” 逐渐地，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。
西班牙 皇室
维多利亚女王家族谱系
医学ppt
47
末 代 沙 皇 尼 古 拉 二 世 家 庭
医学ppt
48
常 染 的色 家体 族显 遗性 传基 特因 征遗 传 病
医学ppt
49
克隆得到正常基因 以病毒DNA为载体
正常基因转入人体细胞
再转入病人身体
医学ppt
50
血凝过程级联反应
医学ppt
51
医学ppt
21
二、遗传病的诊断和治疗
1、遗传病的诊断有三个层次
（1）检查特征的异常代谢成份 如：
镰刀状贫血病 血友病
血红蛋白 凝血因子
（2）调查家族病史，以查明遗传病的遗 传特征
医学ppt
22
3）检查异常基因是遗传病确证的 关键步骤。 RFLP 技术的应用，使异常基 因的检查有可能从研究实验室 进入医院。
医学ppt
25
3、遗传病的治疗
2）蛋白质水平治疗 向病人体内补充缺失的蛋白质。 如：血友病－－补充凝血因子Ⅷ。 有时，补充必要的酶也很起作用。 纤维性囊泡化病（CF）是美国白色人种 中较为常见的遗传病。病儿从肺、胰腺 等处分泌粘液，阻碍呼吸、消化等功能。 5岁前可能因呼吸阻碍致死。
医学ppt
26
3、遗传病的治疗
医学ppt
8
镰刀状贫血症
由于红血球不正常带来严重后 果。 问题在于血红蛋白 - 链 一个谷 氨酸残基变成了缬氨酸残基。
图1
图2
图3 医学ppt
9Hale Waihona Puke 亨廷顿氏病是一种神经症状疾病，患者出现不 由自主动作，渐渐记忆丧失，行为 失常，直至行动失控、致死。
Nancy Wexler 领导的研究组在委 内瑞拉西北一个小山村里进行调查 并作出富有成效的研究。
医学ppt
23
2.限制性内切酶图谱多态性技术（RFLP）
基因突变后，使限制性内切酶切点 改变，导致电泳条带的改变。 在 RFLP 实际操作中，还是要使 用放射性探针。
医学ppt
24
3、遗传病的治疗
遗传病的治疗分为三个层次： （1）生理水平的治疗——对症治疗 如： 苯丙酮尿症——限制膳食中苯丙氨酸含量 白 化 病——戴帽子和墨镜
医学ppt
19
随着医学的进步，对人类威胁 很大或引起婴儿死亡率甚高的 许多传染病，如：鼠疫、天花 等已得到控制。代谢疾病，器 质性疾病和遗传病对人类健康 的影响相对的增长。
医学ppt
20
加上，医学生物学研究的深入， 使越来越多的代谢疾病和器质 性疾病中遗传因素被揭示出来， 归入多基因遗传病，所以遗传 病对人类健康的威胁益凸现出 来。
医学ppt
36
3、对人基因组计划的质疑 花这样大力气集中做一件事是否值 得？
是否冲击了生命科学其他重要问题的 研究？
医学ppt
37
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
13
血友病家族的一个著名的例子是 英国维多利亚女王（1819－1901） 家族。维多利亚女王身上的血友病 缺陷基因—使凝血因子Ⅸ失活—通 过皇族通婚，传递到普鲁士皇室， 西班牙王室和俄罗斯王室。
医学ppt
14
常染色体显性 常染色体隐性
X-染色体隐性
医学ppt
15
遗传病对人类健康的影响到底有多大？
医学ppt
17
染色体病：
由于染色体畸变，包括染色体数目或结 构改变所致的遗传病，称为染色体病。 这种疾病已记录有 500 多种，其中，性 染色体异常占 75％，常染色体异常占 25％。如：先天愚型病是因为有三条 21 号染色体所致。
医学ppt
18
因为有环境因素的影响，包 括：饮食、妊娠 、创伤、情 绪等，于是，遗传的影响程 度不一，被称为“遗传易感 性”。
（1） 单基因遗传病的患者在人群中比 例不高。 以上所说的遗传病都属于单基因遗传 病。即病因明确地在于一对基因的突变 或缺陷。单基因遗传病的发病率较低， 几百分之一至几万分之一。
医学ppt
16
遗传病还有两个类型：
多基因遗传病：
有的病受几对基因控制，这类遗传病发病 与否，不但取决遗传，也在很大程度上受 环境影响。 相当一部分常见病或多发病，如：糖尿病、 高血压、神经分裂症、支气管哮喘等，都 属多基因遗传病。
医学ppt
38
尿
黑
酸 病
苯 丙
酮
尿
症 白
化
病
苯丙氨酸代谢途径关系医学p到pt 三种遗传病 39
先天愚型病 患者 有 独特的 面部特征
先天愚型病 患者有独特的 面部特征
医学ppt
下40图
严重综合免疫缺失症（SCID）患儿从出生时起就必须生活在隔离室
中。
医学ppt
41
正常红血球
镰刀状红血球
医学ppt
3
加洛特的工作推动了对一系列遗传病的 发现
当时，对遗传病的认识是： • 由于某个基因的缺失、突变或异常，
导致一定病症的出现。 • 可以遗传给下一代子女。 • 这类病的遗传遵循孟德尔规律。
医学ppt
4
2、遗传病的类型和特征
迄今已记录的遗传病有 6000 多种，找到了 200 多 个与遗传病有关的基因。根 据基因的位置与病症，把单 基因遗传病分为三类：
医学ppt
10
最终找到缺陷基因位于4号染色体。 此基因包含一段 CAG 重复序列， 相当于谷氨酸重复序列。正常基因 含10－34 个 CAG 拷贝，病人含 40 以上甚至 100 个拷贝。
亨廷顿氏病是第一个被发现的显性 遗传病。
医学ppt
11
家族性高胆固醇血症
这种病的患者身体内，编码低密度脂 蛋白( LDL )受体的基因突变。 LDL受体分布在细胞表面，功能是把 血流中的 LDL 吸收到细胞中来。LDL 受体蛋白失去功能，便形成高胆固醇血 症，进一步造成动脉粥样硬化。
医学ppt
12
血友病
患者表现为血凝过程受阻，常常在有伤口时， 出血不止。
血凝机制包括一系列蛋白水解酶活化过程的 级联反应。涉及十个左右凝血因子。其中凝 血因子 Ⅷ和 Ⅸ 位于Ⅹ－染色体上。血友病 正是因为这两个因子之一的基因发生突变， 所以血友病是基因位于 X－染色体的隐性基 因遗传病。
医学ppt
医学ppt
31
2、人类基因组计划的进展状况 （1）截至 1998 年 10 月，完成 1.8 X 108bp，占 计划的 6％。 （2）完成一系列模式生物全基因组测 定。 这些模式生物全基因组测定的完 成有重大理论与现实意义。
医学ppt
32
理论意义 酵母—第一次揭示真核生物全基因组。 已大致确定：5885 个编码蛋白基因 140 个 rRNA 基因 40 个 SnRNA 275 个 tRNA 基因 实践意义
医学ppt
5
几种单基因遗传病
类型 基因在常染
基因在常染
基因在X－染
色体（隐性） 色体（显性） 色体
只有在父母均
父母一方有
母/女 常常是
特 携带缺陷基因
病症，子女
缺陷基因携
情况下，子女
出现病症的
带者。
征 才可能表现病
概率为 50％ ， 病症更多出
症。
现在儿子身上。
病 苯丙酮尿症
亨廷顿氏病
（PKU）
医学ppt
28
实施基因治疗的必要步骤如下：
找到致病基因 克隆得到大量与致病基因相 应的 正常基因 采取适当方法把正常基因放回 到 病人身体内去 进入体内的正常基因应正常表达
医学ppt
29
三、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——
医学ppt
42
种一 症个 状基
因 缺 陷 会 导 致 多
医学ppt
43
镰刀状贫血病 的
分子机理
血红蛋白 -链上 谷氨酸医变学ppt成缬氨酸
44
先天愚型病患 者有
三条 21 号染色 体
新生儿患病概率 与 母亲年龄有关
医学ppt
45
英国维多利亚女医学王ppt 及其家族
46
普鲁士 俄罗斯 皇室 皇室
（3）基因治疗 遗传病的根治应该是基因治疗，
但是基因治疗的难度很高。 1990 年第一例基因治疗临床试
验使腺苷酸脱氨酶（ADA）基因进入 骨髓细胞，再送回病人体内，治疗严重 综合免疫缺失症（SCID）获得初步效 果。
医学ppt
27
严重综合免疫缺失症 （SCID）患儿从出生时 起就必须生活在隔离室中。
例 纤维性囊泡化(CF) 家族性高胆固
镰刀状贫血症
醇血症
血友病 红绿色盲 肌营养不良症
医学ppt
6
苯病酮尿症（PKU）
亦是苯丙氨酸代谢紊乱病症。但 是疾病后果的严重程度远大于尿 黑酸症。因为脑发育受阻，严重 脑力呆滞，智商 0－50 。
医学ppt
7
白化病
是苯丙氨酸代谢途径中又 一种“遗传病”。也是常 染色体隐性遗传。
遗传病和人类基因组计划
医学ppt
1
遗传病的特征和分类
1、第一例遗传病的发现
1902 年英国医生加洛特 （A.Garrod）从家族病史，发现并研 究了第一例遗传病――尿黑酸症，并发 现该病在家族中的遗传遵循孟德尔规律， 是由单个隐性基因控制的。
医学ppt
2
尤其难得的是，加洛特预测，尿 黑酸病病人缺乏一种酶，而正常 人有，加洛特把这种遗传病症状 称为“先天性代谢差错”。 后来的研究证明加洛特的预见是 对的。
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33
（3）DNA 测序技术飞速提高 1998.5.9 J.C. Venter 等宣布， 组建商 业公司，投入 3 亿美元，3 年内完成。
接着又有若干家公司成立，总共投入资 金约几十亿美元，形成 “公”“私”并 进 格局
医学ppt
34
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
医学ppt
35
同时发表两套报告
Science, Vol. 291, No. 5507
Nature , Vol.409, p.860
Celera 等的论文 （ Science , 2001, 291:1304-1351）
<作者 274 人，其中中国名字 57 人>
测出人类全套基因组的 DNA 碱基 序列（ 1n: 3 X 109 bp ）
医学ppt
30
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。 由国立卫生研究院和能源部共同组成“人类 基因组研究所（NHGRI）” 逐渐地，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。
西班牙 皇室
维多利亚女王家族谱系
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47
末 代 沙 皇 尼 古 拉 二 世 家 庭
医学ppt
48
常 染 的色 家体 族显 遗性 传基 特因 征遗 传 病
医学ppt
49
克隆得到正常基因 以病毒DNA为载体
正常基因转入人体细胞
再转入病人身体
医学ppt
50
血凝过程级联反应
医学ppt
51
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21
二、遗传病的诊断和治疗
1、遗传病的诊断有三个层次
（1）检查特征的异常代谢成份 如：
镰刀状贫血病 血友病
血红蛋白 凝血因子
（2）调查家族病史，以查明遗传病的遗 传特征
医学ppt
22
3）检查异常基因是遗传病确证的 关键步骤。 RFLP 技术的应用，使异常基 因的检查有可能从研究实验室 进入医院。
医学ppt
25
3、遗传病的治疗
2）蛋白质水平治疗 向病人体内补充缺失的蛋白质。 如：血友病－－补充凝血因子Ⅷ。 有时，补充必要的酶也很起作用。 纤维性囊泡化病（CF）是美国白色人种 中较为常见的遗传病。病儿从肺、胰腺 等处分泌粘液，阻碍呼吸、消化等功能。 5岁前可能因呼吸阻碍致死。
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3、遗传病的治疗
医学ppt
8
镰刀状贫血症
由于红血球不正常带来严重后 果。 问题在于血红蛋白 - 链 一个谷 氨酸残基变成了缬氨酸残基。
图1
图2
图3 医学ppt
9Hale Waihona Puke 亨廷顿氏病是一种神经症状疾病，患者出现不 由自主动作，渐渐记忆丧失，行为 失常，直至行动失控、致死。
Nancy Wexler 领导的研究组在委 内瑞拉西北一个小山村里进行调查 并作出富有成效的研究。
医学ppt
23
2.限制性内切酶图谱多态性技术（RFLP）
基因突变后，使限制性内切酶切点 改变，导致电泳条带的改变。 在 RFLP 实际操作中，还是要使 用放射性探针。
医学ppt
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3、遗传病的治疗
遗传病的治疗分为三个层次： （1）生理水平的治疗——对症治疗 如： 苯丙酮尿症——限制膳食中苯丙氨酸含量 白 化 病——戴帽子和墨镜
医学ppt
19
随着医学的进步，对人类威胁 很大或引起婴儿死亡率甚高的 许多传染病，如：鼠疫、天花 等已得到控制。代谢疾病，器 质性疾病和遗传病对人类健康 的影响相对的增长。
医学ppt
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加上，医学生物学研究的深入， 使越来越多的代谢疾病和器质 性疾病中遗传因素被揭示出来， 归入多基因遗传病，所以遗传 病对人类健康的威胁益凸现出 来。
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3、对人基因组计划的质疑 花这样大力气集中做一件事是否值 得？
是否冲击了生命科学其他重要问题的 研究？
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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
13
血友病家族的一个著名的例子是 英国维多利亚女王（1819－1901） 家族。维多利亚女王身上的血友病 缺陷基因—使凝血因子Ⅸ失活—通 过皇族通婚，传递到普鲁士皇室， 西班牙王室和俄罗斯王室。
医学ppt
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常染色体显性 常染色体隐性
X-染色体隐性
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遗传病对人类健康的影响到底有多大？
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17
染色体病：
由于染色体畸变，包括染色体数目或结 构改变所致的遗传病，称为染色体病。 这种疾病已记录有 500 多种，其中，性 染色体异常占 75％，常染色体异常占 25％。如：先天愚型病是因为有三条 21 号染色体所致。
医学ppt
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因为有环境因素的影响，包 括：饮食、妊娠 、创伤、情 绪等，于是，遗传的影响程 度不一，被称为“遗传易感 性”。
（1） 单基因遗传病的患者在人群中比 例不高。 以上所说的遗传病都属于单基因遗传 病。即病因明确地在于一对基因的突变 或缺陷。单基因遗传病的发病率较低， 几百分之一至几万分之一。
医学ppt
16
遗传病还有两个类型：
多基因遗传病：
有的病受几对基因控制，这类遗传病发病 与否，不但取决遗传，也在很大程度上受 环境影响。 相当一部分常见病或多发病，如：糖尿病、 高血压、神经分裂症、支气管哮喘等，都 属多基因遗传病。
医学ppt
38
尿
黑
酸 病
苯 丙
酮
尿
症 白
化
病
苯丙氨酸代谢途径关系医学p到pt 三种遗传病 39
先天愚型病 患者 有 独特的 面部特征
先天愚型病 患者有独特的 面部特征
医学ppt
下40图
严重综合免疫缺失症（SCID）患儿从出生时起就必须生活在隔离室
中。
医学ppt
41
正常红血球
镰刀状红血球
医学ppt
3
加洛特的工作推动了对一系列遗传病的 发现
当时，对遗传病的认识是： • 由于某个基因的缺失、突变或异常，
导致一定病症的出现。 • 可以遗传给下一代子女。 • 这类病的遗传遵循孟德尔规律。
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2、遗传病的类型和特征
迄今已记录的遗传病有 6000 多种，找到了 200 多 个与遗传病有关的基因。根 据基因的位置与病症，把单 基因遗传病分为三类：
医学ppt
10
最终找到缺陷基因位于4号染色体。 此基因包含一段 CAG 重复序列， 相当于谷氨酸重复序列。正常基因 含10－34 个 CAG 拷贝，病人含 40 以上甚至 100 个拷贝。
亨廷顿氏病是第一个被发现的显性 遗传病。
医学ppt
11
家族性高胆固醇血症
这种病的患者身体内，编码低密度脂 蛋白( LDL )受体的基因突变。 LDL受体分布在细胞表面，功能是把 血流中的 LDL 吸收到细胞中来。LDL 受体蛋白失去功能，便形成高胆固醇血 症，进一步造成动脉粥样硬化。
医学ppt
12
血友病
患者表现为血凝过程受阻，常常在有伤口时， 出血不止。
血凝机制包括一系列蛋白水解酶活化过程的 级联反应。涉及十个左右凝血因子。其中凝 血因子 Ⅷ和 Ⅸ 位于Ⅹ－染色体上。血友病 正是因为这两个因子之一的基因发生突变， 所以血友病是基因位于 X－染色体的隐性基 因遗传病。
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医学ppt
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2、人类基因组计划的进展状况 （1）截至 1998 年 10 月，完成 1.8 X 108bp，占 计划的 6％。 （2）完成一系列模式生物全基因组测 定。 这些模式生物全基因组测定的完 成有重大理论与现实意义。
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理论意义 酵母—第一次揭示真核生物全基因组。 已大致确定：5885 个编码蛋白基因 140 个 rRNA 基因 40 个 SnRNA 275 个 tRNA 基因 实践意义
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几种单基因遗传病
类型 基因在常染
基因在常染
基因在X－染
色体（隐性） 色体（显性） 色体
只有在父母均
父母一方有
母/女 常常是
特 携带缺陷基因
病症，子女
缺陷基因携
情况下，子女
出现病症的
带者。
征 才可能表现病
概率为 50％ ， 病症更多出
症。
现在儿子身上。
病 苯丙酮尿症
亨廷顿氏病
（PKU）
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实施基因治疗的必要步骤如下：
找到致病基因 克隆得到大量与致病基因相 应的 正常基因 采取适当方法把正常基因放回 到 病人身体内去 进入体内的正常基因应正常表达
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三、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——
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42
种一 症个 状基
因 缺 陷 会 导 致 多
医学ppt
43
镰刀状贫血病 的
分子机理
血红蛋白 -链上 谷氨酸医变学ppt成缬氨酸
44
先天愚型病患 者有
三条 21 号染色 体
新生儿患病概率 与 母亲年龄有关
医学ppt
45
英国维多利亚女医学王ppt 及其家族
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普鲁士 俄罗斯 皇室 皇室
（3）基因治疗 遗传病的根治应该是基因治疗，
但是基因治疗的难度很高。 1990 年第一例基因治疗临床试
验使腺苷酸脱氨酶（ADA）基因进入 骨髓细胞，再送回病人体内，治疗严重 综合免疫缺失症（SCID）获得初步效 果。
医学ppt
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严重综合免疫缺失症 （SCID）患儿从出生时 起就必须生活在隔离室中。
例 纤维性囊泡化(CF) 家族性高胆固
镰刀状贫血症
醇血症
血友病 红绿色盲 肌营养不良症
医学ppt
6
苯病酮尿症（PKU）
亦是苯丙氨酸代谢紊乱病症。但 是疾病后果的严重程度远大于尿 黑酸症。因为脑发育受阻，严重 脑力呆滞，智商 0－50 。
医学ppt
7
白化病
是苯丙氨酸代谢途径中又 一种“遗传病”。也是常 染色体隐性遗传。
遗传病和人类基因组计划
医学ppt
1
遗传病的特征和分类
1、第一例遗传病的发现
1902 年英国医生加洛特 （A.Garrod）从家族病史，发现并研 究了第一例遗传病――尿黑酸症，并发 现该病在家族中的遗传遵循孟德尔规律， 是由单个隐性基因控制的。
医学ppt
2
尤其难得的是，加洛特预测，尿 黑酸病病人缺乏一种酶，而正常 人有，加洛特把这种遗传病症状 称为“先天性代谢差错”。 后来的研究证明加洛特的预见是 对的。