分子病与先天性代谢病ppt课件

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遗传性代谢缺陷与分子病课件

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疾病预防与遗传咨询
遗传风险评估
01
通过家族史、基因检测等手段,评估个体遗传代谢缺陷的风险
,提供针对性的预防建议。
遗传咨询
02
为携带遗传代谢缺陷基因的家庭提供遗传咨询,解释疾病风险
、传递方式等问题,指导家庭生育决策。
新生儿筛查
03
通过大规模新生儿筛查,早期发现潜在的遗传代谢缺陷患者,
进行早期干预和治疗,降低疾病对患儿的影响。
治疗措施
探讨针对该遗传性代谢缺陷的 治疗措施,如饮食控制、酶替
代疗法、基因治疗等。
案例二:一种分子病的综合诊断与治疗
01
02
03
04
案例介绍
详细介绍某种分子病的病例, 包括患者的临床表现、疾病的
遗传基础等。
分子病的发病机制
阐述该分子病的发病机制,包 括相关基因、突变位点、蛋白
质功能异常等。
诊断流程
遗传性代谢缺陷的发病机制涉及基因突变,这些突变可能导致酶活性的降低或丧失,代谢 通路受阻,以及代谢产物在体内的异常累积。这些异常代谢产物可能对机体产生毒性作用 ,引起不同组织和器官的损害。
遗传性代谢缺陷的分类
单基因遗传代谢缺陷
由单一基因突变引起的代谢缺陷,如苯丙酮尿症、囊性纤维化等 。
多基因遗传代谢缺陷
05
典型案例分析
案例一:某种遗传性代谢缺陷的分析
案例介绍
详细介绍某种遗传性代谢缺陷 的病例,包括患者的临床表现
、家族史、遗传方式等。
诊断方法
介绍对该遗传性代谢缺陷的诊 断方法,包括生化检测、基因 检测等手段。
代谢缺陷的生化机制
阐述该遗传性代谢缺陷的生化 机制,如涉及的代谢途径、关 键酶、代谢产物的变化等。

第九章-分子病与代谢缺陷病

第九章-分子病与代谢缺陷病
5′ ζ
染色体16:
胎儿和成人
ψζ ψα1 α α θ 3′
α 蛋白质: ζ蛋白(dànbái)(类α蛋白)
α 蛋白
染色体16 5′
量少可忽略。
出生后
αα
3′
第五页,共二十四页。
(2)β(或β)珠蛋白基因簇位于(wèiyú)11p15.5-pter。
胚胎期
5′ ε 染色体11:
胎儿期
成人期
Gγ Aγ ψβ δ β 3′
第十八页,共二十四页。
第二节 先天性代谢(dàixiè)缺陷病
由于基因突变(jī yīn tū biàn)导致酶蛋白结构异常或酶蛋
白数量异常,导致代谢紊乱引起机体的功能障碍。 氨基酸代谢(dàixiè)病 糖代谢病
嘌呤代谢病
第十九页,共二十四页。
……
一、氨基酸代谢(dàixiè)病 苯丙酮尿症
蛋白质

苯丙氨酸
蛋白质

黑色素
酪氨酸
多巴
儿苯酚胺
苯丙酮酸
苯乳酸(rǔ suān)
苯乙酸
尿黑酸

乙酰乙酸(yǐ suān)
CO2+H2O
第二十页,共二十四页。
甲状腺素
①苯丙氨酸羟化酶, ②酪氨酸酶
③尿黑酸氧化酶
苯丙酮尿症:由苯丙氨酸羟化酶(PAH)遗传性缺乏引起。
典型PKU患儿出生时,外貌正常,约至3-4个月时,渐出现智能发育 不全,患儿步伐小,姿似猿猴,90%以
%
100
αγ
肽 80 ζ

( 60
) 40
α β
20
ε
0
2
4
妊娠月龄
δ
6 8 出生 2

分子病及先天代谢病

分子病及先天代谢病


苯丙酮尿症
发病环节:酶缺乏导致旁路代谢产物增多 遗传方式:AR
缺乏的酶:苯丙氨酸羟化酶
遗传基因定位:
PAH基因 12q24.1
全长90Kb,13个外显子,12个内含子。 目前已发现近200种错义突变
治疗:低苯丙氨酸饮食 早期治疗以避免神经系统损伤, 减少智力损害
生化手段可作新生儿筛查
②血红蛋白M病 AD
正常HbA分子 Fe2+与组氨酸(a87 β 92)结合和作用(α 58
β 63)保证Fe2+的稳定性,便于与氧结合。
当点突变使得与Fe2+元素结合的氨基酸发生替代,导致Fe2+变成
Fe3+,形成高铁血红蛋白,丧失了血红素与氧的结合能力,使组
织细胞供应不足。
③ 不稳定血红蛋白病(Heinz小体病) AD
Marfan Syndrome
身材瘦高, 皮下脂肪少 指细长
晶状体向上半脱位
Marfan综合征
胶原蛋白病
胶原蛋白病(collagen disease)可由原胶原基因 转录和翻译缺陷引起,也可由翻译后各种修饰酶缺 陷引起。
1. Marfan综合征(Marfan syndrome,MS)
2. 成骨不全(osteogenesis imperfect,OI)综合征
AD, 患儿颅骨及面颊部骨骼增大, 头颅变大,额部隆起,颧高,鼻梁 塌陷,两眼距离增宽,眼睑浮肿, 形成地中海贫血的特殊面容。
To date , there are more than 100 Beta Thalassemia in the word. 二 广地区和四川发病率较高(2.195.1%).
点突变使得β 链67位缬氨酸被天冬氨酸取代,使得血红蛋白不

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•遗传性代谢缺陷与分子病
第二节 分子病
分子病是指由于结构基因突变而造成 蛋白质分子结构或合成量异常所引起的疾病。
•遗传性代谢缺陷与分子病
一、血红蛋白病
由血红蛋白分子合成异常引起的疾病称为血红蛋白病。
(a)血红蛋白亚单位 (b) 血红蛋白四聚体 人类正常血红蛋白的结构
•遗传性代谢缺陷与分子病
正常人体血红蛋白
白化病患者
•遗传性代谢缺陷与分子病
尿黑酸尿症
1
发病率
1/250000
2
遗传方式 AR
3
基因定位
3q21-q23
•遗传性代谢缺陷与分子病
4、尿黑酸尿症的发病原理
苯丙氨酸
酪氨酸
尿黑酸(堆积) 尿黑酸氧化酶(缺乏)
乙酰乙酸
CO₂+H₂O
•遗传性代谢缺陷与分子病
5、尿黑酸尿症的临床特征
新生儿期即可由尿排出大量尿黑酸, 新鲜尿的颜色正常,放置空气中则变为棕 色或黑色。成年以后因被氧化的尿黑酸长 期沉积于结缔组织中,致使中廓、巩膜、 鼻、颊等变为褐色或蓝黑色而出现褐黄病, 晚期可累及关节,进展为褐黄病性关节炎。
2
遗传方式 AR
3
基因定位 12q24.1
•遗传性代谢缺陷与分子病
4、苯丙酮尿症的发病原理
苯丙氨酸羟化酶(缺乏)
苯丙氨酸 (堆积)
酪氨酸
酪氨酸酶(活性降低)
苯丙酮酸 (堆积)
黑色素(减少)
苯乳酸(堆积) 苯乳酸(堆积)
•遗传性代谢缺陷与分子病
5、苯丙酮尿症的临床特征
①神经系统症状:如兴奋不安、多 动或嗜睡、萎靡、肌张力增高、腱 反射亢进、惊厥、智能发育落后, 80%有脑电图异常。

7分子病与先天性代谢病

7分子病与先天性代谢病

二、血红蛋白变异与异常血红蛋白症
(一)血红蛋白变异:
编码珠蛋白肽链的基因突变,引起血红蛋白的 结构异常 仅有结构异常,不致病— 异常血红蛋白 结构与功能异常,致病— 异常血红蛋白症
(二)变异机制
1.碱基替换(点突变)
错义突变: 如镰形细胞贫血、不稳定血红蛋白病 无义突变: 突变为终止密码,使肽链合成提前终止 例如,Hb Mckees-Rock 终止密码突变: 指终止密码突变为可读密码而使肽链合成延 长到下一个终止密码。 例如,Hb Constant Spring
3.主要临床表现:
3-4个月开始智力发育障碍。
脑电图异常,骨骼发育异常,门齿疏松。 有较严重的呕吐,皮肤、毛发颜色变浅,虹膜 颜色减退。 尿、汗有特殊腐臭味
4.治疗:
饮食疗法,低苯丙氨酸饮食。
PKU患者精神发育迟缓,皮肤、毛发 和虹膜色素减退,头发呈赤褐色
右1为PKU患者;左1为其妹,经产前诊断后确诊亦为 患者,出生后低苯丙氨酸饮食,达到临床痊愈。
α A/α
α -/α α
α α /α α
75%
100%
(二)β 地中海贫血
• 主要特征 β基因控制的β链合成缺陷,持续产生γ和δ链
• 临床类型 1.重型β地中海贫血 2.中间型β地中海贫血 3.轻型β地中海贫血
患儿颅骨及面颊部骨骼增大,头颅 变大,额部隆起,颧高,鼻梁塌陷, 两眼距离增宽,眼睑浮肿,形成地 中海贫血的特殊面容。
主要临床表现: 1、溶血性贫血 2、肝脾肿大 3、血管阻塞引起脑血栓、腹痛等
Hb M病(高铁血红蛋白症)
由于取代的氨基酸占据了血红素Fe原子的配 基位置,使Fe原子呈稳定高铁状态,丧失了血红 素与氧结合的能力,导致组织缺氧。 常染色体显性遗传。 高铁血红蛋白:

人类生化遗传病PPT课件

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血 红 蛋 白 病 ( hemoglobinopathy ) 是 由 于 血红蛋白分子结构或合成量异常而引起的疾病。
(一)、人类正常血红蛋白分子的结构与发育变化
2条类α链 : ζ 、α链,141个aa组成
珠蛋白
血红蛋白
2条类β链 : ε、Gγ、Aγ、δ、β
HB
血红素
链 ,146个aa组成。
不同珠蛋白肽链组成不同类型血红蛋白
僵硬的镰状红细胞变形能力低,通过狭窄的毛细血管时,不 易变形通过,挤压时易破裂,导致溶血性贫血。
血红蛋白M 病 HBA→HBM 遗传方式:AD
产生原因:珠蛋白链上的一些位置与血红素中铁原子 结合的氨基酸发生突变(α58His→Tyr), 使血红素固定在高铁状态,影响携氧能力,使组织细 胞供氧不足,患者的血呈深棕色,自幼有发绀症状。
β–珠蛋白生成障碍性贫血 (β地中海贫血) β链生成减少或完全不能合成者
生化遗传病
α0地贫 :α链完全不能合成(――)
α地中海贫血
1条16号染色体上缺失2个α基因
α+地贫 :α链有部分能合成 (α-)
1条16号染色体上缺失1个α基因
αA :1条16号染色体有2个α基因(正常)
α地贫的临床分类及发病机制
生化遗传病
镰状细胞贫血
HbA O2
HbS
镰状细胞贫血
机制:
β6 GAG→GTG 谷氨酸→缬氨酸, HBA→ HBS, 血红蛋白的溶解度下降
在氧张力低的毛细血管区,HbS形成管状
凝胶结构(如棒状结构)
红细胞扭曲
成镰刀状(即镰变)
这种僵硬的镰状红细胞不能通过毛细血管,加上HbS的凝胶化 使血液的黏滞度增大,阻塞毛细血管,引起局部组织器官缺血 缺氧,产生脾肿大、肌肉骨骼痛、胸腹疼痛等痛性危象。

第9章分子病与先天性代谢缺陷病刘-9

第9章分子病与先天性代谢缺陷病刘-9
家系调查:父母均为非洲裔人,非近亲结婚,家系中无类 似病人。经检查,患儿父母均有轻度的红细胞镰变。
诊断:镰状细胞贫血。
1904首次发现镰形红细胞病病例 1917发现此种贫血病患者的红细胞可在体外发生镰变 1927年发现缺氧是红细胞发生镰变的重要条件 1949年Pauling等利用电泳检测技术,证明镰形红细胞是
Hb Grady
α链:第119~120位氨基酸之间插入 Pro苯丙Thr苏-Phe脯。 →144aa
(二) 血红蛋白病
1、异常血红蛋白病
(1)异常血红蛋白病的分子基础 ① 单个碱基的取代(占90%以上) ② 移码突变 ③ 密码子缺失或插入 ④ 融合基因
融合基因(fusion gene):是指由两个非同 源基因部分片段拼接而成的基因。
β
3’
3’
成人期
Hb A (α2β2) Hb A2 (α2δ 2)
表9-1 正常人体血红蛋白的类型
发育阶段
胚胎
胎儿 成人
血红蛋白类型
Hb Gower 1 Hb Gower 2 Hb Portland
Hb F
Hb A(95~98%) Hb A2(2 ~3 %)
分子组成
2 2 2 2 2G 2 2A 2
第九章 分子病与先天性 代谢缺陷病
医学生物学与遗传学教研室
[教学要求]
1.掌握: ① 分子病和先天性代谢缺陷病的定义、类型。 ② 常见分子病和先天性代谢病发病的遗传机制 (重点:镰状细胞性贫血、地中海贫血、苯丙酮尿症)。
2.熟悉: ① 正常血红蛋白结构、遗传控制及其发育演变; ② 常见分子病和先天性代谢病的临床特征。
2G 2 2A 2
22 22
(二) 血红蛋白病
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血红蛋白四聚体
×4 血红蛋白单体
珠蛋白链 血红素
类链
( 、)
类链
(、、、)
一级结构
类链(141个氨基酸) 类链(146个氨基酸)
二级结构
α螺旋 β折叠片层
三级结构 四级结构
血红蛋白的发育演变
血红蛋白类型
血红蛋白类型
胚胎Hb: Hb GowerⅠ 22
Hb Gower Ⅱ 22
Hb Portland 2γ2
总之,珠蛋白基因在表达时空的遗传控制上具 有精确的协调性。
血红蛋白病 (Hemoglobinopathy)
由于珠蛋白分子结构或合成量异常所引起的疾病称为 血红蛋白病。
血红蛋白病分为两大类: (1)异常血红蛋白病 (2)地中海贫血
异常血红蛋白病
由于珠蛋白基因突变导致珠蛋白肽链结构异常, 如有临床表现者称为异常血红蛋白病。
临床表现:
力降低)
异常血红蛋白病的分子基础 ——珠蛋白基因突变
主要类型:
(1)单个碱基置换 (2)移码突变 (3)密码子的缺失和插入 (4)融合基因
单个碱基置换 ☆ 错义突变
单个碱基置换
☆ 无义突变
Hb A Hb McKees-Rock
DNA 144 145 146 147 AAG UAU UCG UAA AAG UAA
分子病与先天性代谢病
本章重点内容提示
1、概念:分子病、血红蛋白病 2、血红蛋白的类型、发育演变及遗传控制 3、异常血红蛋白病发病的分子基础 4、地中海贫血的基因型及临床类型 5、地中海贫血发病的分子基础 6、先天性代谢病:病名,酶缺陷,遗传方式 7、LDL受体基因突变的功能类型
第一节 分子病
分子病(Molecular Disease):基因突变导致蛋白质分子质 和量的异常,从而引起机体功能障碍的一类疾病。
Hb A Hb McKees-Rock
PROTEIN 144 145 146 147
赖氨酸 酪氨酸 精氨酸 (终止) 赖氨酸(终止)
单个碱基置换
☆ 终止密码突变
DNA
139 140 141 142 143
Hb A
AAA UAC CGU UAA GCU
Hb Constant-Spring AAA UAC CGU CAA GCU
PROTEIN
139 140 141 142 143
Hb A
赖氨酸 酪氨酸 精氨酸(终止)
Hb Constant-Spring 赖氨酸 酪氨酸 精氨酸 谷酰胺 丙氨酸---172
移码突变
密码子的缺失或插入
融合基因
不等交换 → 融合基因 Hb Lepore/Hb anti-Lepore → 不稳定 → β地贫
1949年,Pauling等在研究镰状细胞贫血时提出分子病 的概念。 血红蛋白病(Hemoglobinopathy):由于珠蛋白分子结构或 合成量的异常所引起的疾病。
血红蛋白病是人类研究分子病的最好模型。
本节内容阐述 血红蛋白的结构与功能 珠蛋白基因的结构及表达 珠蛋白基因表达调控 血红蛋白病
血红蛋白的分子结构
地 中 海 贫 血
α地中海贫血
+地贫:一条16号染色体缺失1个基因 0地贫:一条16号染色体缺失2个基因
临床类型
类型
症状
正常人
静止型
+地贫杂合子
无症状
轻型 (标准型)
0地贫杂合子 +地贫纯合子
血红蛋白H病
0地贫和+地 贫双重杂合子
Hb Bart’s胎儿 水肿综合征
0地贫纯合子
轻度贫血
溶血性贫血 胎儿水肿
血红蛋白病M病 (遗传性高铁血红蛋白病)
遗传方式:AD
形成原因: 肽链中与血红素铁原子连接的组氨酸发生
替代,导致部分铁原子呈稳定的高铁状态。
临床表现: 紫绀和继发性红细胞增多
氧亲和力改变的血红蛋白病
形成原因: 由于珠蛋白基因突变致Hb肽链上氨基酸发
生置换,致使Hb分子与氧的亲和力增高或降低, 运输氧功能改变。
5'- 2- -G-A-1---3'
珠蛋白基因
5’ Exon1 IVS-1
Exon2
IVS-2
3’ Exon3
起源相同、结构相似、功能相关
珠蛋白基因表达
珠蛋白基因表达特点
发育阶段特异性 基因簇上的基因5′→3 ′顺次表达、关闭
合成场所特异性
卵黄囊→胎肝→骨髓
表达数量协调性
类α、类β链的表达维持1:1的比例
主要类型: (1)镰状细胞病 (2)不稳定血红蛋白病 (3)血红蛋白M病 (4)氧亲和力改变的血红蛋白病
镰状细胞病
遗传方式:AR
形成原因:链第6位谷氨酸被缬氨酸取代,形 成HbS。在缺氧情况下,HbS聚合形成长棒状 聚合物,使细胞镰变,引起血粘度增高,导致 血管梗阻性继发症状。
HbSHbS 镰状细胞病 HbAHbS 镰形细胞性状 HbAHbA 正常人
胎儿Hb: Hb F
2γ2
成人Hb :Hb A
22 >95%
Hb A2
22
正 常 成 人 血 红 蛋 白
血红蛋白的遗传基础——珠蛋白基因
人类珠蛋白基因分为
珠蛋白基因簇 珠蛋白基因簇
重点掌握基因定位、排列顺序
珠蛋白基因簇(16p13)
5'-2- 1-2-1-2-1-θ1-3'
珠蛋白基因簇(11p15)
地中海贫血
由于珠蛋白基因缺失或突变导致某种珠蛋白链 合成障碍,造成链和链合成失去平衡而导致的溶 血性贫血称为地中海贫血。 ☆ 主要类型 (1)地中海贫血
由于珠蛋白基因的缺失或缺陷,使链的合成受 到抑制而引起的溶血性贫血。 (2)地中海贫血
由于珠蛋白基因的缺失或缺陷,使链的合成受 到抑制而引起的溶血性贫血。
杂合子优势 → 疟疾
不稳定血红蛋白病
遗传方式:AD(不完全显性)
临床表现:
Hb不稳定容易自发变性,形成的珠蛋白小体(Heinz小 体)粘附在细胞膜导致阳离子通透性增加,同时红细胞变 形性降低,通过微循环时导致血管内、外溶血。
代表疾病:Hb Bristol
形成原因:链第67位缬氨酸被天冬氨酸取代 临床症状:先天性溶血性贫血、黄疸、脾肿大
镰 状 细 胞 病
临床症状:
血管梗阻性继发症 状:一过性剧痛 (肌肉、骨骼和腹 痛)
急性大面积组织损 伤:心梗,肺、肾 脏损伤;
慢性溶血性贫血
• 治疗: – 药物 • 儿童 → 氨苄青霉素预防性治疗 • 成人重症 → 羟基尿 (hydroxyurea)→ 升高 HbF↑ – 输血和吸氧 – 骨髓移植 – 基因治疗
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