第二章基因组多态性
基因多态性
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小卫星（minisatellites）DNA多态 多态的结构与卫星DNA的相似。
首先由Jefferys等人，1985年，用Southern杂交等技术检测
发现。
是一类特殊的RFLP，酶切片段长度的差异起因于一类串连重 复核苷酸单元（6-70 bp）的拷贝数(6-100次)发生改变，因 此也被称之为数目可变的串连重复多态（Variable Number
Sample-2
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单核苷酸多态（single nucleotide polymorphism，SNP） 由单个核苷酸的替换、插入或缺失产生的。
人类基因组约有300万个SNP。
平均每1000个碱基就有一个SNP。
也被称为AluⅠ家族（ AluⅠ family）。 AluⅠ家族有一个282bp的一致序列，分左右两个亚组分， AluⅠ左组分与AluⅠ右组分序列相似，中间由富含CpG的 核苷酸串连接。所有AluⅠ序列的3’端有7~9bp的多聚脱氧 腺苷酸尾。
整个基因组中，大约有300 000-500 000个拷贝，占5％，累
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人类基因组多态性研究简史
1990年以前，对人类基因组多态性的研究已达到相当程度。 人们普遍认识到弄清人类基因组多态性的重要性，但基本格 局尚处于小区域分散式单兵独立研究状态。
1991年，一些人类遗传学家和分子生物学家率先提出建议，
拟以大联合大协作方式对全球或一定地理区域内的人类基因 组多样性进行研究。 1993年9月国际人类基因组多样性工作会议举行，正式筹备 人类基因组多样性计划（Human Genome Diversity Project，
基因多态性
人类基因多态性既来源于基因组中重复序列拷贝数的不同，也来源于单拷贝序列的变异。通常分为3大类： ⑴限制性片段长度多态性（RFLP），即由于单个碱基的缺失、重复和插入所引起限制性内切酶位点的变化，而导致DNA片段长度的变化。这是一类比较普遍的多态性。⑵DNA重复序列的多态性，特别是短串联重复序列，如小卫星DNA和微卫星DNA，并主要表现于重复序列拷贝数的变异。小卫星（minisatallite）DNA由15~65bp的基本单位串联而成，总长通常不超过20kb，重复次数在人群中是高度变异的。这种可变数目串联重复序列（VNTR）决定了小卫星DNA长度的多态性。卫星（microsatallite）DNA的基本序列只有1~8bp，而且通常只重复10~60次。⑶单核苷酸多态性（SNP），即散在的单个碱基的不同，包括单个碱基的缺失和插入，但更多的是单个碱基的置换，这是目前倍受关注的一类多态性。SNP通常是一种双等位基因的（biallelic），或二态的变异。作为一种碱基的替换，SNP大多数为转换，特别在CG序列上出现最为频繁。SNP在基因组中数量巨大，分布频密，而且其检测易于自动化和批量化，因而被认为是新一代的遗传标记。
Hale Waihona Puke 各种生物都能通过生殖产生子代，子代和亲代之间，不论在形态构造或生理功能的特点上都很相似，这种现象称为遗传（heredity）。但是，亲代和子代之间，子代的各个体之间不会完全相同，总会有所差异，这种现象叫变异（variation）。遗传和变异是生命的特征。遗传和变异的现象是多样而复杂的，正因为如此，才导致生物界的多种多样性，生物体所具有的遗传性状称为表型或表现型（phernotype）。生物体所具有的特异基因成分称为基因型（genotype）。表型是基因型与环境因素相互作用的结果。遗传物质是相对稳定的，但是又是可变的，遗传物质的变化以及由其所引起表型的改变，称为突变（mutation）。遗传物质突变包括染色体畸变和基因突变。基因突变是染色体中某一点上发生化学改变，所以又称为点突变（pointmutation）。基因结构和遗传表型的研究是深入了解脂蛋白代谢缺陷症的分子生物学基础，逆向遗传学方法（reversegeneticapproach）则使其有可能在蛋白质水平系统地分析结构和功能的关系。
基因多态性的影响及遗传机制研究
基因多态性的影响及遗传机制研究遗传学是一门致力于研究遗传规律、遗传现象和基因多态性等科学的综合性学科。
基因多态性指的是人类基因组对同一基因的不同变异型，其中的DNA序列有可能影响性状变异，极大程度地影响个体的生物多样性和健康状况。
基因多态性的影响人类基因组中的几乎所有基因均存在多个突变位点，这些位点可以影响覆盖该基因的转录因子的结合性质、启动子活性等，决定了基因转录的数量和速度。
基因多态性的不同变异型具有不同的功能，而这种功能多态性意味着在表达和/或相互配对时，它们对化学信号的响应以及同一物种的个体间的生命系统变化显著不同。
这就表明了基因多态性是一个显著地影响个体生命质量和健康状况的因素。
基因多态性的影响范围已经覆盖到了从心血管疾病、癌症和代谢性疾病到帕金森病、自闭症等复杂性疾病，上至儿童时期的发育问题，下至老年时期的肺癌等问题，多种疾病和障碍都与基因多态性有直接和间接联系。
基因多态性的遗传机制基因多态性是基因组中一种常见的自然现象。
多种突变机制都有可能导致基因多样性。
它们在遗传决定中的作用可能是常染色体隐性、常染色体显性或性染色体中的基因移位或嵌合。
其中，常见的基因多态性通常与单核苷酸多态性(SNP)有关。
SNP是指基因组中频率至少为1%的不同单个核苷酸变异，通常以单个碱基互换为主，也涉及几十个碱基段的差异。
最近，人们对SNP的分析及其与疾病和健康有关的机制做了很多工作。
SNP的数量非常大，质量也受到了精细处理，在全球范围内也建立了SNP数据库，为SNP研究提供了宝贵的资源。
通过对多个单核苷酸多态性（SNP）进行基因分型，可以识别以前没有注重或检测的人类基因多态性，这有助于将基因多态性描述为更复杂的遗传过程。
结语基因多态性的研究在医学、生物学、人类学和遗传学等领域都有大量的应用。
基因多态性也成为了一个新的研究方向，其背后包含了量子、计算生物学、生物医学工程学等多个学科的知识。
虽然我们还有很多需要了解和学习的东西，但正是这种不断探索和深入研究的方式推动了领先科学家们的新一轮创新和发现。
人类基因组多态性的汇总与分析
人类基因组多态性的汇总与分析人类是一个高度多样化的物种，这个多样性体现在我们全球不同种族、族群和个体间的遗传差异。
这些差异有时可以追溯到人类历史的不同时期和地理区域的不同环境和遗传漂变。
这些差异在基因组水平上被称为基因多态性，并且已被认为是许多人类疾病的原因。
在这篇文章中，我们将概述人类基因组多态性的几种主要形式，并讨论其在疾病和种族学研究中的应用。
SNP和基因频率基因多态性的重要形式之一是单核苷酸多态性(SNP)，即基因组中单个核苷酸的差异。
每个SNP由两个等位基因构成(也称为SNP的基因型，如AA、AG、GG 等)。
SNP在人类基因组中非常常见，估计有数百万个SNP散布在整个基因组中。
SNP的存在已经为许多与人类健康和疾病相关的表型提供了解释。
SNP的频率是指在一个人群中发现该SNP的不同等位基因的数量。
频率越高的等位基因(称为主导等位基因)通常与更广泛表现的表型相关。
SNP频率信息已被广泛用于研究人类种族学和疾病发病率的差异。
微卫星另一种广泛存在于人类基因组的多态性形式是微卫星。
微卫星是由重复序列组成的DNA碱基对序列，这些重复序列通常由2-7个碱基对组成。
微卫星在人类基因组中非常常见，其可用于构建物种树、推断人类进化历史以及鉴定DNA指纹。
唐纳德·杰弗里斯(T.R. Jefferys)和他的同事在1985年首次推广了微卫星应用的DNA指纹技术，自那时起，该技术已被广泛用于法医、家谱学和医学研究。
结构偏差结构偏差指随机的或与染色体重排、重复序列扩张和缩小相关的人类基因组变异。
常见的结构偏差形式包括基因缺失、基因重排和基因扩张。
结构偏差在许多人类疾病中发挥着重要作用。
例如，某些肌肉萎缩性横纹肌病是由于基因扩张所致的。
此外，结构偏差还被认为是癌症和其他遗传疾病的原因。
人类起源和种族学基因多态性对种族学研究具有重要价值。
根据单次核苷酸变异的角度分析，许多学者已经推断出人类的起源和人类种族的历史。
基因多态性
基因多态性多态性（polymorphism）是指在一个生物群体中，同时和经常存在两种或多种不连续的变异型或基因型（genotype）或等位基因（allele），亦称遗传多态性（genetic polymorphism）或基因多态性。
从本质上来讲，多态性的产生在于基因水平上的变异，一般发生在基因序列中不编码蛋白的区域和没有重要调节功能的区域。
对于一个体而言，基因多态性碱基顺序终生不变，并按孟德尔规律世代相传。
基因多态性分类生物群体基因多态性现象十分普遍，其中，人类基因的结构、表达和功能，研究比较深入。
人类基因多态性既来源于基因组中重复序列拷贝数的不同，也来源于单拷贝序列的变异，以及双等位基因的转换或替换。
按引起关注和研究的先后，通常分为3大类：DNA片段长度多态性、DNA重复序列多态性、单核苷酸多态性。
DNA片段长度多态性DNA片段长度多态性（FLP），即由于单个碱基的缺失、重复和插入所引起限制性内切酶位点的变化，而导致DNA片段长度的变化。
又称限制性片段长度多态性，这是一类比较普遍的多态性。
DNA重复序列多态性DNA重复序列的多态性（RSP），特别是短串联重复序列，如小卫星DNA 和微卫星DNA，主要表现于重复序列拷贝数的变异。
小卫星（minisatellite）DNA由15~65bp 的基本单位串联而成，总长通常不超过20kb，重复次数在人群中是高度变异的。
这种可变数目串联重复序列（VNTR）决定了小卫星DNA长度的多态性。
微卫星（microsatellite）DNA 的基本序列只有1~8bp，而且通常只重复10~60次。
单核苷酸多态性单核苷酸多态性（SNP），即散在的单个碱基的不同，包括单个碱基的缺失和插入，但更多的是单个碱基的置换，在CG序列上频繁出现。
这是目前倍受关注的一类多态性。
SNP通常是一种双等位基因的（biallelic），或二态的变异。
SNP大多数为转换，作为一种碱基的替换，在基因组中数量巨大，分布频密，而且其检测易于自动化和批量化，因而被认为是新一代的遗传标记。
基因多态性
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……。 ……。
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Prediction of the RLFP about a candidate gene
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1kb + 5kb + 6kb
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人类基因组的AluⅠ序列
一种高度重复的散在分布序列（ highly repeat interspersed sequences）
每一AluⅠ序列中均有一个AluⅠ酶切位点，AGCT，因此
计总长度1.5108 bp。 属于卫星序列（Satellite Sequences）。
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小卫星（minisatellites）DNA多态 多态的结构与卫星DNA的相似。
首先由Jefferys等人，1985年，用Southern杂交等技术检测
发现。
是一类特殊的RFLP，酶切片段长度的差异起因于一类串连重 复核苷酸单元（6-70 bp）的拷贝数(6-100次)发生改变，因 此也被称之为数目可变的串连重复多态（Variable Number
首先由Weber等人，1989年，用PCR扩增结合测序发现。
广泛存在于原核与真核基因组中。 多位于基因的非编码区和染色体的近端粒区。 核心序列为1-6bp，呈同向串连重复排列，也被称为一类特殊的VNTR。
遗传学研究中的多态性
遗传学研究中的多态性遗传学是一门探究基因遗传规律和遗传现象的学科，是现代生物学的重要分支之一。
而遗传学研究中多态性也成为研究人类遗传相关疾病的一个重要内容。
多态性是指基因或染色体上同一位点存在两种或两种以上等位基因的现象，而不同基因型表现不同的现象称为基因型多态性，不同表现型的现象称为表现型多态性。
多态性在遗传变异和多样性中起到了重要作用，它的存在不仅使得基因组具有了更多的变异可能，同时也反映了生物种群分化和发展的历程与现状。
而在人类遗传疾病研究中，多态性也发挥了重要的作用。
它可以为疾病的发生和发展提供理论基础，对疾病的防治和治疗提供重要参考。
DNA多态性是遗传学研究中最重要的多态性之一。
DNA多态性是基因组中重复序列的变异，包括微卫星DNA重复序列、线粒体DNA控制区变异、单核苷酸多态性等。
其中，微卫星DNA重复序列具有高度多态性和较强的稳定性，在不同基因型中高度变异，可以用于遗传学疾病的分子诊断、个体遗传分析及个体鉴定等方面。
另外，基因多态性也是人类遗传疾病研究中一个重要的方向。
基因的多态性和疾病的发生风险密切相关。
例如，丙戊酸脱氢酶遗传性疾病就与其基因多态性相关，而光敏性白癜风的发生和发展与多种遗传学因素有关，其中的基因多态性也是 a>影响因素之一。
这些研究结果表明，基因多态性在人类遗传疾病研究中发挥着重要的作用。
除此之外，人类遗传疾病的遗传模式也是研究多态性的一个方向。
单基因疾病的遗传模式包括常染色体显性、常染色体隐性、X-连锁显性、X-连锁隐性、常染色体显性遗传等。
了解遗传模式以及遗传载体的变异是进行基因诊断的基础。
总之，多态性在遗传学研究中具有十分重要的意义，能够为疾病的治疗和预防提供重要的依据。
随着技术的发展，多态性还将在遗传学领域发挥更重要的作用。
希望有更多的科学家投入到这一领域的研究之中，为人类健康事业做出更大的贡献。
遗传学知识：基因多态性的分析
遗传学知识：基因多态性的分析基因多态性的分析基因多态性指的是同一物种中基因序列的变异。
这种基因变异的存在能够导致个体在性状、健康状况、药物代谢等方面出现差异。
分析基因多态性是研究人类基因组的重要手段之一。
本文将从基因多态性的定义、应用、评估等方面进行阐述。
一、基因多态性的定义基因多态性是指基因序列中存在的可变性。
现有研究表明，基因组中约有1%的序列存在变异。
基因多态性的具体表现形式包括单核苷酸多态性（SNP）、串联重复序列（VNTR）等。
基因多态性的存在能够对生物学过程产生影响，如个体的健康状况、药物代谢等。
二、基因多态性的应用基因多态性的存在对个体特征的表现产生影响。
目前，许多研究开展了基因多态性和疾病之间的关联分析，以探究特定基因型与疾病的发生发展之间的关联。
例如，糖尿病、高血压等疾病就与特定基因型有着密切的联系。
另外，基因多态性在个体化用药方面也有广泛的应用。
现有研究表明，基因多态性能够影响药物的代谢和吸收，从而导致个体在药理治疗中出现不同的反应。
因此，在药物治疗中，针对个体基因多态性进行评估和应用，能够提高药物治疗效果和降低不适应症的发生率。
三、基因多态性评估目前，基因多态性的评估主要有两种方式：基于PCR的单纯性分析和基于芯片的多基因分型分析。
基于PCR的单纯性分析是最常见的基因多态性评估方式。
该技术采用特定引物进行扩增，得到基因对应位点的DNA序列，进而对基因型进行分析。
该技术具有操作简单、针对单一基因位点、成本低等特点。
基于芯片的多基因分型分析可以同时评估多个基因位点的多态性。
该技术采用芯片上固定的探针来检测基因多态性，具有高通量、高灵敏度等特点。
但该技术由于成本和技术难度较高，目前仅在特定研究领域得以应用。
四、总结基因多态性评估能够在疾病诊断、药物个体化治疗等方面发挥重要作用。
目前，基于PCR和芯片的技术已成为基因多态性评估的主要手段。
基因多态性是人类基因组研究的重要内容之一，未来随着技术的发展和深入研究，其应用领域和价值将不断扩大和深化。
(精品) 医学遗传学课件：基因突变与遗传多态性
2.移码突变（frame-shift mutation）
基因组DNA链中插入或缺失1个或几 个碱基对，从而使自插入或缺失的那一 点以下的三联体密码的组合发生改变， 进而使其编码的氨基酸种类和序列发生 变化。
移码突变
碱基对插入和（或）缺失的数目和方式不同， 对其后的密码组合的改变的影响程度不同。
5.有害性
一般而言，生物遗传性状的形成，是在长期的进化过程中 与其赖以生存的自然环境相互适应的结果，是自然选择的 产物。而对这些性状具有决定性意义的基因一旦发生突变， 通常都会对生物的生存带来消极或不利的影响，即有害性。
生殖细胞或受精卵中基因的突变是绝大多数人类遗传病发 生的根本原因；体细胞突变则常常是肿瘤发生的病理遗传 学基础。
芳香族化合物
吖啶类和焦宁类等扁平分子构型的芳香族化 合物可以嵌入DNA的核苷酸序列中，导致碱基插 入或丢失的移码突变。
三、生物因素
病毒 风疹、麻疹、流感、疱疹等 真菌和细菌 毒素
第三节 基因突变的形式
静态突变 动态突变
一、静态突变（static mutation）
是在一定条件下生物各世代中以相 对稳定的频率发生的基因突变。
其它物理因素
电磁辐射 高温 严寒 微重力
二、化学因素
羟胺（hydroxylamine，HA）
可使胞嘧啶（C）的化学成分发生改变，而 不能正常地与鸟嘌呤（G）配对，而改为与腺嘌 呤（A）互补。经两次复制后，C-G碱基对就变 换成T-A碱基对。
羟胺引起DNA碱基对的改变
亚硝酸或含亚硝基化合物
3.随机性
基因突变不仅是生物界普遍存在的一种遗 传事件，而且，对于任何一种生物，任何 一个个体，任何一个细胞乃至任何一个基 因来说，突变的发生也都是随机的。
简述真核基因组的特点
简述真核基因组的特点
1. 包含多个线性或环形染色体：真核生物的基因组由多个线性或环形染色体组成，每个染色体都包含一些基因序列。
2. 多态性：由于基因组中的染色体数量和长度在物种之间不同，所以基因组的大小和结构也会有很大的差异。
3. 含有非编码DNA：真核基因组中的非编码DNA占据较大比例，其中包括起调控作用的微小RNA和长链非编码RNA等。
4. 转录后修饰：真核生物的核糖体需要在转录后修饰RNA分子才能参与蛋白质的合成。
这样的修饰包括剪切、剪接、降解等过程。
5. 含有不连续基因：真核基因组中的基因序列通常不是连续的，而是由多个内含子和外显子组成，其中外显子的序列会被翻译成蛋白质序列。
6. 具有单倍性：真核细胞中的每个染色体都是来自配子的一个单倍体，在合子中形成双倍体。
这种单倍性也是真核基因组的一个重要特点。
等位基因与多态性
等位基因与多态性人类基因组序列的发现和研究，改变了我们对基因这种遗传单元的认知。
基因是我们生命中非常重要的组成部分，它们负责决定我们的体型、个性、智力、健康等众多方面。
然而，每个人的基因都不尽相同，这就涉及到一个非常关键的概念：等位基因。
等位基因通常被称为“基因型”，是指同一基因的两种或多种形态。
在人类体内，每个基因都会有两份，一份来自父亲，一份来自母亲，它们所承担的任务以及表达方式可能略有不同。
这种基因的多样性，被称作基因多态性。
基因的多态性包括两种不同类型的变异：单态性和多态性。
单态性变异是指基因只在一种形态下存在。
例如，如果对于某个基因来说，我们只能找到一种变异形式，那么它就是单态性的。
相反，多态性就是指基因存在两种或者更多的变异。
通常来说，基因的多态性给我们提供了一种可塑性，并为人体生理功能、形态和行为提供了巨大的差异。
基因的多态性对人类的影响非常明显，尤其是在药物的治疗方面。
近年来，越来越多的研究表明，药物在不同个体中的疗效和副作用也可能存在不同的表现。
其中，基因多态性是一个非常重要的因素。
基因多态性可能影响药物的吸收、代谢和排泄，进而影响药物的效果和副作用。
因此，通过了解基因多态性可以更好地指导药物治疗。
例如，人体中存在一种叫做CYP2D6基因的基因，负责代谢许多药物，包括抗抑郁药、抗精神病药、止痛药等。
而CYP2D6基因存在多种变异，这些变异影响了该基因的活性。
因此，CYP2D6基因的多态性常常会影响人对各种药物的反应。
比如，对于某些基因存在某种变异的人，其肝脏可能无法充分代谢某些药物，导致它们的浓度在血液中过高，从而导致副作用的出现。
总结一下，等位基因和基因多态性不仅在基础科学研究中占有重要地位，而且已经成为临床医学中不可或缺的一部分。
通过对等位基因和基因多态性的研究，我们可以更好地了解疾病发生的机制，并对药物治疗方案进行个体化。
这将大大提高药物疗效，减少副作用，并为临床诊断和治疗工作带来更多的选择和可能。
遗传学研究中的基因多态性分析
遗传学研究中的基因多态性分析遗传学是研究遗传规律和遗传变异的学科。
随着分子生物学和基因工程的发展，遗传学研究越来越深入，并影响到生命科学的各个领域。
其中，基因多态性分析是遗传学研究的重要方向之一。
什么是基因多态性基因多态性是指基因座上至少存在两种等位基因的特征。
等位基因是指同一基因在不同个体中有不同的变异形式。
例如，血型基因存在A、B、O三种等位基因，基因座上可以有1个或2个A、1个或2个B、0个或2个O等位基因。
基因多态性分析基因多态性分析是根据基因座的多态性分析个体的基因型。
一般来说，基因多态性分析包括基因座筛查和基因型分析两个方面。
基因座筛查是指通过分子生物学方法，检测一定数量的基因座上等位基因的多态性，确定被研究个体中的各等位基因频率和分布情况。
基因型分析则是根据筛查结果，确定被研究个体的基因型。
基因多态性分析的应用基因多态性分析在医学、生态学、人类学和法医学等领域都有广泛应用。
在医学领域，基因多态性分析可以用于疾病的遗传性分析和个体治疗方案的制定。
例如，BRCA1基因的突变与乳腺癌、卵巢癌的发生有关，通过基因多态性分析可以检测个体BRCA1基因的突变情况，为个体的乳腺癌、卵巢癌预防和治疗提供指导。
在生态学领域，基因多态性分析可以用于物种遗传多样性的分析和物种种群遗传结构的研究。
例如，通过基因多态性分析可以确定不同地理区域的某一物种个体之间的基因型和遗传多样性，为物种的保护和管理提供基本数据。
在人类学领域，基因多态性分析可以用于人群遗传结构和人种演化的研究。
例如，通过基因多态性分析可以确定不同地理区域个体之间的遗传距离和人种演化关系。
在法医学领域，基因多态性分析可以用于身份鉴定和家族关系分析。
例如，通过基因多态性分析可以确定DNA指纹，从而进行身份鉴定。
基因多态性分析存在的问题基因多态性分析虽然有着广泛的应用，但也存在一些问题。
其中，一些低频等位基因的存在会影响基因型的分析结果。
同时，由于人类基因组的复杂性，基因多态性分析结果容易产生误差和不确定性。
遗传学中的人类基因组多态性
遗传学中的人类基因组多态性人类的基因组是指人类细胞中所有基因的总和，也是遗传学中研究的重要对象。
基因组中有许多基因是不同的，而这些基因的变异就是多态性。
人类基因组多态性主要表现为人群之间和个体之间的差异。
这些差异包括单核苷酸多态性（SNP）、插入/缺失多态性（indel）、结构变异、单倍型和等位基因频率等。
单核苷酸多态性（SNP）单核苷酸多态性是指基因组中存在的单个核苷酸差异。
SNP是导致性状变异的主要因素，因而是遗传研究中最常见的多态性形式。
人类SNP的数量约为3000万个，其中大多数没有表型效应。
不过，仍有相当一部分SNP与疾病的发生相关，如胚胎发育中的基因多态性、心血管疾病等。
插入/缺失多态性（indel）插入/缺失多态性是指在基因组中存在的核苷酸插入或缺失。
这种多态性通常和基因功能紧密相关，因为插入/缺失会改变基因开放阅读框架的长度。
插入/缺失多态性在人类基因组中的数量很大，且许多插入/缺失具有遗传影响，特别是在复杂疾病的发生中起到了重要的作用。
结构变异结构变异是指在DNA分子中发生的大段基因重排。
这种多态性可以导致基因组中的某些区域的缺失或重复出现，导致基因功能变异、基因表达差异，甚至与某些疾病相关。
在人类基因组中，结构变异占据了基因组多态性的重要组成部分，是引起人类常见遗传疾病的主要原因之一。
单倍型和等位基因频率单倍型是指在某一基因型中不同等位基因组成的组合形式。
单倍型的变异表现为在人群中等位基因组成的频率差异。
同一单倍型中的等位基因组合具有共同的起源和进化路径，是基因演化和人类迁移历史的重要信息来源。
总的来说，人类基因组多态性是基因遗传学研究中的非常重要的研究对象，与人类疾病发生、个体特征和适应性等紧密相关，同时也涉及到人类的起源、演化和迁移历史。
随着高通量测序技术的不断进步，人类基因组多态性的研究将会更加深入和全面。
分子遗传学课件-遗传多态性
遗传多态性是指一个物种或个体群体中存在的多种不同基因型或表现型的现 象。了解遗传多态性可以帮助我们了解生物的多样性和适应性。
遗传多态性的类型
基因多态性
基因的不同变体导致个体间存在遗传差异， 这可以影响物种的适应性和表现型的多样性。
染色体多态性
染色体结构的变异，如染色体数目和结构的 改变，可以导致基因的排列和表达发生变化。
遗传多态性的应用领域
医学
研究遗传多态性有 助于了解疾病发生 机制，个体对药物 的反应差异以及疾 病的风险评估。
人类进化研究
通过遗传多态性的 研究，我们可以了 解人类的进化历程、 种群分化和迁徙。
农业
通过研究作物和家 畜的遗传多态性， 可以改良品种，提 高产量和耐逆性。
动物进化研究
研究动物的遗传多 态性有助于了解物 种的起源、适应性 和进化过程。
基因组多态性
整个基因组水平上的遗传变异，如基因组大 小、复制次数和基因组结构的不同。
表观遗传多态性
由于环境和其他非遗传因素的影响，个体间 表观基因表达产生差异，而非基因本身的变 异。
遗传多态性的影响因素
1 遗传因素
2 环境因素
不同基因型间的遗传差异和突变会导致遗 传多态性的产生。
环境的变化可以影响基因的表达和相互作 用，从而影响遗传多态性。
遗传多态性的意义和价值
1 丰富遗传资源
遗传多样性意味着物种存在着更多的基因型和表现型，增加了生物的适应性和抗遗传多态性，可以探索生物的进化机制、分子基础和新兴性状的发现。
3 为疾病预防和治疗提供帮助
了解遗传多态性有助于识别易感基因和个体对药物的反应差异，为个性化医学提供支持。
基因多态性与个体差异
基因多态性与个体差异基因多态性（Genetic Polymorphism）是指在人类基因组中存在多个变异形态的基因，这些变异形态可能导致个体间的差异。
这些差异可能涉及生理特征、疾病易感性以及药物反应等方面。
基因多态性是人类遗传学研究中的一个重要课题，并对医学、生物学以及心理学等领域产生广泛的影响。
1. 基因多态性的原理基因多态性是由基因中的DNA序列变异所导致的。
这些变异可以包括单核苷酸多态性（SNP）、插入/缺失多态性、串联重复序列多态性等等。
这些变异在人群中具有一定的频率，因此产生了基因多态性现象。
2. 基因多态性与生理特征基因多态性可以导致个体间生理特征的差异。
例如，眼睛颜色、皮肤颜色、身高等特征的差异往往与特定基因的多态性有关。
这些多态性基因对于个体的生理发育和表现有重要影响。
3. 基因多态性与疾病易感性基因多态性对于疾病的易感性也具有一定的影响。
某些基因的多态性与一些遗传性疾病的发病风险有关。
例如，BRCA1和BRCA2基因的突变与乳腺癌和卵巢癌的易感性密切相关。
研究基因多态性有助于了解个体在某些疾病方面的风险，以便进行个性化的预防和治疗。
4. 基因多态性与药物反应基因多态性还可以导致个体对药物的不同反应。
某些基因的多态性与个体的药物代谢能力、药物吸收、分布和排泄有关。
因此，相同剂量的药物在不同个体中可能会产生不同的效果。
了解基因多态性可以为个体提供个性化的药物治疗方案，以提高药效并减少不良反应。
5. 基因多态性的研究方法研究基因多态性通常涉及基因型分析。
通过分析个体的基因组信息，可以确定个体是否携带特定基因的多态性变异。
常用的研究方法包括PCR扩增、序列测定和SNP分型等。
6. 研究基因多态性的意义研究基因多态性不仅可以增加对个体差异的了解，还可以为医学、生物学以及心理学等领域提供重要的参考。
在医学领域，了解基因多态性有助于个性化医疗的发展，并为疾病的预防和治疗提供更准确的指导。
在生物学领域，研究基因多态性可以帮助解释物种间的进化关系以及个体适应环境的能力。
人类基因组的多态性与人口遗传学
人类基因组的多态性与人口遗传学人类基因组是一套由约31亿个碱基对组成的DNA序列，它是人类遗传信息的存储库。
然而，即使同一物种内的所有个体都具有相同的基因组，它们之间仍然存在巨大的差异。
这种差异，就是基因组的多态性。
而这种多态性，更是人口遗传学研究的主要对象。
人类基因组的多态性，表现为不同个体之间基因序列的差异。
这种差异来源于基因中的单核苷酸多态性（SNP），即单个碱基的不同，以及插入/缺失、复制数变异等多种类型的结构变异。
这些变异有时仅仅影响一个基因（例如常见的乳糜泻与乳糜泻相关淋巴组织白血病关联位点的合并突变），有时也会影响整个染色体的结构和数量（例如唐氏综合征由三个21号染色体而非常见的两个21号染色体所引起）。
除了这些单个基因序列的变异，还有一类基因组变异被称为地理分布模式（Geographic Distribution Pattern），主要表现为某些特定的变异表现在特定的地理区域中，称为地域差异。
例如哈布博埃的线粒体DNA变异，在欧洲的分布比较高，而在非洲和南美洲则偏低。
研究认为这是距离和交流程度等因素所导致的，即拓展人类历史中古代人类移动和交流的结果。
人类基因组的多态性的重要性，包括在疾病发生方面和人种分类上的应用。
在疾病的发生方面，很多疾病的发生和发展都与遗传因素有关，而基因组中的差异就是导致这些因素的关键。
例如，在印度的婆罗门群体中，血栓性心脏病的发病率高于普遍人群。
这是由于婆罗门群体的基因组中富含一种特定的基因多态性，增加了发生心血管疾病的风险。
而在人种分类上的应用，则具有较大的争议性。
长期以来，人种概念一直被应用于对人类进行分类，然而这种分类经常受到种族主义思想和政治干预等因素的影响。
目前，人类学家和基因学家等学者们也提出了人口遗传学的新理念，以取代传统的人种分类。
人口遗传学的研究对象是基因多态性，它并不专门考虑某个群体是否为“种族”，而更注重于观察和描述群体之间在基因方面的区别。
分子遗传学-遗传多态性
在现代遗传学中,遗传多态性是指基因组 中任何座位上的相对差异.
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DNA分子标记是DNA水平上遗传多态性 的直接反映.DNA水平的遗传多态性表现为 核苷酸序列的任何差异,哪怕是单个核苷酸的 变异.因此,DNA标记在数量上几乎是无限的.
《分子遗传学》
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分子遗传学
教师：刘若余
联系电话：0851-3864327，13984812913
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基因组多态性
基因组多态性：在不同群体或个体之间，基 因组的某些位点上碱基的差异。这种差异也 称之为分子遗传标记。
遗传标记是指可以明确反映遗传多态性的生 物特征
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DNA多态性的分类 1）长度多态性：等位基因片段长度的个体差 别。由一特定序列，首尾相连串联 重复次数不同产生的个体差别。 可变数目串联重复（variable number of tandem repeat,VNTR） 短串联重复(short tandem repeat,STR) A：产生原因：DNA滑动与同源染色体 不等交换。
（3）分类： A：Ⅰ型：远离识别部位随即切割，非特异。 B：Ⅱ型：在识别部位内部切割，特异。 C：Ⅲ型：在识别部位后定点切割，特异。
单位：1U：在标准条件下，1h完全水解1μgλ噬菌 体的酶量。
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Ⅱ型DNA限制性内切酶： A：识别核酸序列数目4-6个。 B：识别序列为回纹序列。 C：切割后产生的末端分为粘行末端与平 末端。 例：PstⅠ 5ˊ-C↓TGCAG-3ˊ
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(2)基于PCR的DNA标记.
基因组学 基因组多态性
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1. 小卫星DNA（minisatellite DNA）
……[GCTACGTATCGGTACTGAACG]n……
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分子遗传标记ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ种类
➢ 限制性片段长度多态性（RFLP） ➢ 小卫星DNA (minisatellite DNA) ➢ 微卫星DNA （microsatellite DNA） ➢ 单核苷酸多态性（SNPs) ➢ 表达序列标签(EST）和序列标签位点（STS） ➢ 表观遗传修饰（epigenetic modification)
（3）DNA指纹在生物学中的应用
DNA Fingerprints from a Murder Case
DNA指纹的应用
（1）法医学方面——个体识别
现场检材和嫌疑对象的DNA指纹 条带位置与强度一致，则为同一 个体。
（2）亲子鉴定
如能从父母指纹中找到孩子的所 有条带，亲子关系成立。
（3）DNA指纹在生物学中的应用
➢ 是一类能够稳定遗传的物质，同时通过一定的方法可以检测其客观存在 （识别），用以区分不同的个体和群体（鉴定），或者能够区分不同的染 色体位点。
➢ 常用于基因的连锁分析、基因定位、遗传作图和基因转移的鉴定等
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遗传标记的发展
遗传标记的内涵是随着遗传学，特别是基因概念的发展 而发展的
常见的遗传标记有：
例如，用α珠蛋白3’HVR核心序列探针所显示的DNA指纹，个体相同 机率为4×10-12，意味着现今世界上除同卵双生外没有DNA指纹相同 的人。
人体基因组的多态性与遗传疾病
人体基因组的多态性与遗传疾病随着科技的不断发展，人类对基因组的理解也越来越深入。
基因组多态性是指同一物种或同一种族个体基因组序列上的差异，这一差异既可以产生后代优越的生理特征，也可能造成一些遗传疾病。
本文将针对人体基因组的多态性及其与遗传疾病的关系展开讨论。
一、人类基因多态性的来源人体细胞内含有23对染色体，其中最关键的一对是性染色体，即X、Y染色体。
基因是存在于染色体上，决定人类体内的遗传特征，其中同一基因可有多个等位基因。
等位基因是指同一基因所对应的基因根据其不同的表达方式，产生的由不同的序列构成的基因。
人类基因多态性来源主要包括三个方面：自然突变、基因重组及交换。
自然突变是指在DNA复制、DNA修复或细胞分裂时突然发生的变异，产生新的等位基因。
基因重组则是指发生在有性生殖中不同亲本基因物种间突然组合的变异，产生新的基因型。
另外，基因交换与基因重组类似，通常发生在兄弟姐妹及其他亲缘关系亲属间。
二、基因多态性与遗传疾病基因多态性和遗传疾病之间存在一定的相关性。
一般来说，基因多态性对于单基因遗传病的发病率没有太大影响。
但对于一些复杂性疾病，基因多态性是决定疾病形成的重要因素之一。
1.单基因遗传病单基因遗传病大多数情况下仅因单一基因的突变所引起，主要分为显性遗传和隐性遗传两种类型。
其中以囊性纤维化为例，这种病是由某一单基因的突变质变所引起的，危害程度相对较高。
相反，血红蛋白C病的影响程度相对较轻，虽然也是遗传型隐性但发病率较低。
2.复杂遗传病复杂遗传疾病是指由多个基因突变、外部环境及其他因素共同引起的疾病，如高血压、糖尿病等。
通常，这些疾病的发病率由基因环境因素所主导，并不受单一基因的调节。
三、某些基因的多态性与疾病的联系人类基因组多态性非常复杂，现代医学已经证明很多基因与疾病之间存在着一定的联系。
在这方面进行了深入的研究，以下是几个案例：1. ACE基因多态性与高血压ACE（血管紧张素转换酶）基因多态性和高血压之间存在一定的相关性。
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1. 小卫星DNA的特点 同一HVR的重复单位具有高度保守性。
在不同的个体或同一个体的同源染色体之间，重复单位的重复次数不同，构成 众多等位基因。
经酶切、电泳、变性、印迹、重复序列杂交、冲洗、显影后表现为丰富多彩的 RFLPs。
同一个体不同组织来源的RFLP谱带完全一样；而不同个体的谱带的位置和宽 度千差万别，可称为DNA指纹。
一、限制性片段长度多态性（restriction fragment length polymorphism, RFLP ）
使用某种限制性内切酶酶切不同个体的DNA分子后，个体之间酶切片段长度的 差异性即限制性片段长度多态性。
限制性内切酶(restriction endonuclease) 酶主要分为6大类：氧化还原酶、转移酶、水解酶、裂合酶、异构酶、 连接酶 基因工程中常用的作用于核酸的酶，包括水解酶、修饰酶、聚合酶等 水解酶分为内切酶和外切酶 内切酶在核酸链内部切割，生成寡核苷酸；外切酶从核酸链的末端开 始，渐进式地水解核酸链，逐渐释放单核苷酸
不同的个体或群体有不同的DNA 指纹图。英国遗传学家杰弗里斯对 白种人研究表明，两个随机个体具 有完全相同的DNA指纹图的概率 为3000亿分之一，两个同胞个体 具有相同图谱的概率也仅仅为200 万分之一。
2. 小卫星DNA与人类白细胞抗原多态性比较
HLA呈单倍型遗传
小卫星DNA非单倍型遗传 小卫星 DNA 的基因散在分布在多条染色体上，多对染色体的分离和自由组合，使得 同胞中也无相同的。
小卫星DNA的本质
由 一 些 约 十 多 个 或 几 十 个 bp 的 短 序 列 （ 即 重 复 单 位 ） 串 联 重 复 而 成 。 如 ： GGTTCTTAAAAAGGTTCTTAAAAA----GGTTCTTAAAAAGGTTCTTAAAAA 不 同 的个体或同一个体的两条同源染色体之间，重复次数可能并不相同。区别于存在 于着丝粒、端粒和Y长臂的重复序列，称为小卫星DNA。又称其为可变数目串联 重复序列（VNTR）。
应用： 法医学方面——个体识别 现场检材和嫌疑对象的DNA指纹条 带位置与强度一致，则为同一个体。 亲子鉴定：如能从父母指纹中找到 孩子的所有条带，亲子关系成立。
三、微卫星DNA（microsatellite DNA)
人类基因组的间隔序列和内含子等非编码区内，广泛存在着与小卫星DNA相似的 重复单位为1～6bp的短小重复序列，称为微卫星DNA。也称为短串联重复序列（ short tandem repeats，STR)，如：（GACA)n、(GATA)n、(TCC)n 、(CT)n 、(CA)n。
卫星DNA通常是串联重复序列。卫星DNA按其重复单元的核苷酸的多少，可以分为两类。 小卫星DNA(minisatelliteDNA），由几百个核苷酸对的单元重复组成。 微卫星DNA(microsatelliteDNA），由2个到20个左右的核苷酸对的单元重复成百上千 次所组成。
1980年代，用内切酶切割DNA后电泳，发现人类基因组某些位点含有多个等 位基因，称为人类基因组高变区（hyper variable rigion, HVR)，即小卫星 DNA。
特点： 1、在人类基因组中出现的数目和重复次数不同，表现高度多态性。 2、是分散排列的简单重复序列。每10kb的DNA中可能有一个微卫星DNA，约占 基因组的10%。 3、同一染色体上的微卫星DNA具有遗传连锁不平衡现象。 4、微卫星DNA可能被转录，但不具有编码蛋白质功能。 5、不稳定的DNA序列。 6、重复单位为3碱基或4碱基的微卫星DNA，突变率低，实验中稳定性好，易于 标准化，更受人们重视。
5×10-2 有限，有些染色体无
微卫星DNA的检测
DNA指纹图谱法 PCR—RFLP检测法 毛细管电泳法 多重PCR微卫星荧光标记全自动基因组扫描
微卫星DNA的应用
1、基因定位和人类基因组计划（HGP）
2、高风险人群筛查或产前诊断：与致病基因或主基因紧密连锁的微卫星标记。
3、个体识别和亲子鉴定：多位点微卫星DNA测定，检测方便，结果稳定可靠。8位点 微卫星DNA用于亲子鉴定。
人类基因组包括： 细胞核基因组：规模庞大。 线粒体基因组：仅37个基因。
细胞核基因组 24条染色体上全部遗传信息，包括：
编码顺序:结构基因3～4万个 非编码顺序：基因内的插入顺序、重复顺序、基因间的间隔顺序等
结构基因 由编码顺序、插入顺序和侧翼顺序构成。 编码顺序被插入顺序隔开呈不连续状态，故称为间隔/断裂基因（split gene) 。
3. DNA指纹的检测方法及应用
方法： 1）、Southern bloting(RFLP法）： 酶切、电泳、变性、印迹、杂交、冲 洗、显影。得到多条泳带图谱，每一 谱带代表一个位点的探针互补序列的 重复次数。
2）、AMP---FLP法（单位点）: 即PCR扩增片段长度多态性方法： 引物合成、PCR、电泳、染色。得 到一条或二条带，仅代表一个位点 的重复序列，是纯合子或杂合子。
• 人类历史上第一个用DNA指纹破案的例子也是由Jefferys参与完成的。在1986年的 一起发生在英国列斯特郡的奸杀案中，Jefferys使用DNA指纹成功的证明了当时一 名嫌疑男子并非真正凶手。
遗传学家Jefferys& 第一张DNA指纹
DNA指纹 图谱的构建
• 国外在20世纪70年代发展起来的DNA片段分析技术——限制性片段长度多态性标记（RF LP）在许多领域都有成功的应用，也常用于构建各种DNA指纹图谱。
RFLP的遗传基础：
限制性内切酶具有特异的识别序列和切点，如： ApaI的识别序列和பைடு நூலகம்点为： 5’GGGCC^C 3’， BamHI的识别序列和切点为：5’G^GATCC 3’。
不同个体DNA分子存在个别碱基的差异，如果这种差异正好位于某种限 制性内切酶的特异性识别序列上，将会失去或增加一个酶切位点，从而 改变酶切后形成的特定DNA片段的大小。 凡是可以引起酶切位点变异的突变，如点突变、DNA片段插入或缺失等 均可导致RFLP的产生。
微卫星DNA的genotyping： PCR扩增微卫星片段、电泳、分析基因型 （一条带为纯合子，两条带为杂合子）
应用微卫星DNA标记，有人从欧洲出土的数 千年前的人类骨骼中提取到DNA，与现在欧 洲大陆人的微卫星DNA比较，居然找到了古 尸的后裔。
四、单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphism, SNPs)
• 但目前人们已普遍感到RFLP方法技术步骤繁琐费时费力，应用不便。自20世纪80年代中 期PCR技术诞生以来，因其操作简便、不需使用同位素、灵敏度高、特异性强等优点，迅 速被用于相关领域。从常规PCR发展而来的应用随机引物扩增的随机扩增多态性DNA标记 或称任意引物PCR解决了未知特异DNA序列的情况下检测DNA的多态性。RAPD技术目前 广泛用于中药DNA指纹图谱的构建，在目前绝大多数药用动植物DNA序列还未知的情况 下，RAPD技术具有广阔的应用前景。
基因多态性的种类： 限制性片段长度多态性 (RFLP) 小卫星DNA (minisatellite DNA) 微卫星DNA (microsatellite DNA) 单核苷酸多态性 (SNPs) 表达序列标签(EST ）和序列标签位点 (STS) 表观遗传修饰 (epigenetic modification)
基因表达
基因表达：：DNA序列所携带的遗传信息，通过转录和翻译形成 具有生物活性的蛋白质的过程。
cDNA单链可以与基因外显子互补配对结合
基因组多态性的概念
在不同群体或个体之间，基因组的某些位点上碱基的差异性。
遗传学标记 (genetic marker)
遗传学标记是一类能够区分不同的个体和群体，或者能够区分不同的染色体位点，同 时又能稳定遗传的物质。宏观可见或微观存在。
DNA指纹 图谱的特点
多位点性
DNA指纹区中的绝大多数区带是独立遗传 的，因此一个DNA指纹探针能同时检测基 因组中数十个位点的变异性。
稳定性
DNA指纹的 特点
高度变 异性
1. 亲代遗传稳定性：DNA 指纹区带遵循简单的孟 德尔遗传方式。
2. 体细胞稳定性：同一个 体不同组织的DNA指纹 图谱是一致的。
微卫星DNA与小卫星DNA的区别
存在部位 重复单位长度
微卫星DNA
染色体任何区域广泛 存在于内含子、基因 间隔区、启动子
1～6bp
重复次数 总序列长度 重复单位变异程度 存在数目
探针
10～60
几十～几佰
10-4～10-5
5万～50万 约10kb中有一个 约占基因组10% 更易合成
小卫星DNA
近端粒和近着丝粒 6～70bp 几～几佰 0.5～30kb
限制性内切酶分类 第Ⅰ类限制性酶：每隔一段DNA序列随机切割双链DNA分子，没有序列特异性 第Ⅱ类限制性酶：能识别一段特异的DNA序列，准确地酶切双链DNA的特异序列 识别的序列是对称的，即在一条链中从5’到3’方向的序列，与其互补链从5’到3’方向的序列完 全相同。这种从两个方向阅读而序列相同的序列称为回文对称序列(palindrome)（EcoRⅠ） 另一类酶，如SmaⅠ，它们酶切DNA双链后，产生的DNA片段具有平齐末端(blunt ends)
GENOME POLYMORPHISM
第二章 基因组多态性
人种的分類 林奈最后的研究，是將「人」放入自然分类的系統中。他在1749年至1760
年仔细地研究，如何精确的区分「人类」。林奈写道：「如果生物的分类是一 個阶梯，人类將是最高的一阶。」林奈首先建立「智人种」（Homo sapiens）， 而后将人类归于哺乳类灵长目人属智人种內。
RFLP 分析过程
二、小卫星DNA（minisatellite DNA ）
人类基因组DNA中贮存这可供正常生存和遗传的信息，这些信息以及因、密码的形式 排列组合在DNA分子中，其中能有制造蛋白质的基因约有8万个。