《基因与疾病的关系》PPT课件
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第二十七章
基因与疾病
GENE AND DISEASE
第一节
基因与疾病概述
Introduction to Genes and Diseases
一、人类所有疾病均可视为基因病
一种正常表型 一种异常表型
正常基因型 异常基因型
疾病是典型的异常表型；在逻辑上，可推定每种疾病都存 在与其异常表型相对应的基因型。
➢ 在特定情况下，存在等位基因排斥现象，即二倍体细胞中某 一基因的两个等位基因中只有一个表达，另一个失效。例如B 细胞2个H链位点和2个L链位点中分别只有1个得到表达，故在 浆细胞中只能合成一种类型的H链和L链。
➢ 一对相同的等位基因称纯合等位基因，一对不同的等位基因 称杂合等位基因。生物体特定的等位基因组则称为基因型。 基因型是产生表型的遗传学基础。在同一种群中可因出现少 数突变而产生新的基因型。
按照参与疾病发生过程的基因的性质和来源，可将基因病分为3大类:
单基因病（monogenic disease）:单基因病由一种基因所引致。 多基因病（polygenic disease）:多基因病由数目不等、作用不同的
若干种基因相互协作而引起。 获得性基因病（acquired genetic disease）:获得性基因病则是由
4. 线粒体病: 遗传方式比较复杂。
5. 体细胞遗传病: 遗传方式比较复杂。例如肿瘤，一般认为散发性肿瘤主要 是由于体细胞中特定基因改变而引起体细胞突变所致。体细胞特定基因改 变可遗传给下一代体细胞，但不能在亲代个体与子代个体之间遗传。这一 类肿瘤也存在遗传易感基因，但其对肿瘤形成的贡献度都很低，它们与环 境因素相互作用产生的综合效应在肿瘤形成中发挥了一定作用。对于某些 家族性肿瘤，其发生可能由主效基因所决定，主效基因按照孟德尔遗传方 式起作用。质量性状比较容易采用孟德尔遗传的分析方法来分析，而数量 性状难以采用通常的遗传分析方法进行分析，需采用适宜的遗传统计学方 法进行分析。
外源性病原体携带其致病基因或毒力基因侵入人体细胞后所引起。
不论何种基因病，皆可通过某Hale Waihona Puke Baidu或某些基因型、等位基因的作用而发 生。一种基因可参与不同的发病过程，不同基因的相互作用可参与同一种发病 过程，表现出疾病发生的基因机制的复杂性和异质性。
等位基因和基因型
位于一对同源染色体的同一位置（基因型）上、控制相对性状 的两个不同形式的基因叫等位基因。
冠心病 原发性高血压 消化性溃疡 唇裂或腭裂 先天性心脏病 先天性幽门狭窄
脊柱裂
发病率（％） 1.0 4.0 0.20 2~10 2.50
10~20 4.0 0.17 0.50 0.30 0.30
遗传易感性程度（％） 80 80 75 35 65 62 37 76 35 75 60
疾病基因所具有的遗传易感性程度与遗传方式有重要的关 联性。这决定了从遗传学角度看，疾病基因遗传的并不是疾病本身， 而是是对疾病的易感性。疾病基因与遗传方式相配合，构成不同类 型的基因病。
目前已知的基因病有5种遗传方式，形成5大类遗传病
1. 染色体病
2. 单基因遗传病: 单基因遗传病达6000多种，涉及位于常染色体和性染色体 上致病基因的显性遗传、隐性遗传或交叉遗传等方式，这些遗传方式符合 孟德尔遗传定律，引起质量性状改变，致病基因与疾病的因果关系明确。
3. 多基因遗传病: 多基因遗传病的性状受许多基因控制，其中每个基因的作 用都比较微弱，称之为微效基因，无显性、隐性遗传之分，但它们的综合 作用可产生共显性的效应，即数量性状。
表型/表现型
指由于基因与环境因素相互作用所引起的在细胞、器官和整 体水平可检测到和可观察到的特征或性状。具有同种基因型的生物在 不同环境条件下可表现出不同的表型，具有相同基因型的生物和细胞 可因基因表达谱和表达程度不同而呈现不同的表型。此外，具有不同 基因型的生物若带有同一个显性基因，也可表现出相同的表型。
一个基因由于突变（包括中性突变）可形成2个以上的等位基 因，不同的等位基因可产生不同的遗传特征的变化，同时控制相对性状 的显、隐性关系和遗传效应。如由突变形成的多种等位基因可产生多种 异常表型。
➢ 在个体中，等位基因的某个形式（显性的）可以比其他形式 （隐性的）表达得多。基因多态性造成等位基因多样化，可 能是人类在进化过程中抵御不良环境因素的一种适应性表现， 对维持种群的生存和延续具有重要的生物学意义，如HLA每一 对等位基因均为共显性，从而大大增加了人群中某些基因表 现型的多样化。
（二）14类基因对单基因遗传病发生贡献率不同
根据目前已确定的1000多个单基因遗传病致病基因的归纳统计，按其表达 产物的功能来划分，共包括14个大类基因：
1. 酶（enzyme） 2. 调节蛋白（modulator protein） 3. 受体（receptor） 4. 转录因子（transcription factor） 5. 细胞内基质（intracellular matrix） 6. 细胞外基质（extracellular matrix） 7. 跨膜转运体（transmembrane transporter） 8. 离子通道（channel） 9. 细胞信号转导分子（cell signalling） 10. 激素（hormone） 11. 细胞外转运体（extracellular transporter） 12. 免疫球蛋白（immunoglobulins） 13. 其他 14. 未确定基因产物功能者
二、疾病基因与遗传易感性有关
（一）疾病基因的遗传易感性程度 与遗传方式有关联性
疾病基因参与疾病发生过程，并非完全是基因本身特性所致， 而是其基因型在一定的遗传背景和环境因素影响下进行的，其复杂的 相互作用所形成的结果表明了该基因型在个体对特定疾病的遗传易感 性程度（遗传度）。
1. 若遗传易感性程度达到100％，表明该基因型在发病过程中起主要作用， 亦即遗传因素起决定性作用，单基因遗传病属于这种情况。
2. 若遗传易感性程度低于100％，大于50％，表明该基因型在发病过程中 起重要作用，但环境因素也在其中起到重要作用。
3. 若遗传易感性程度低于50％，则表明环境因素在发病过程中起的作用 比遗传因素（基因型）为大。多基因遗传病属后两种情况。
部分多基因疾病的遗传易感性程度（参考值）
疾病 精神分裂症
哮喘 早发型糖尿病 迟发型糖尿病
基因与疾病
GENE AND DISEASE
第一节
基因与疾病概述
Introduction to Genes and Diseases
一、人类所有疾病均可视为基因病
一种正常表型 一种异常表型
正常基因型 异常基因型
疾病是典型的异常表型；在逻辑上，可推定每种疾病都存 在与其异常表型相对应的基因型。
➢ 在特定情况下，存在等位基因排斥现象，即二倍体细胞中某 一基因的两个等位基因中只有一个表达，另一个失效。例如B 细胞2个H链位点和2个L链位点中分别只有1个得到表达，故在 浆细胞中只能合成一种类型的H链和L链。
➢ 一对相同的等位基因称纯合等位基因，一对不同的等位基因 称杂合等位基因。生物体特定的等位基因组则称为基因型。 基因型是产生表型的遗传学基础。在同一种群中可因出现少 数突变而产生新的基因型。
按照参与疾病发生过程的基因的性质和来源，可将基因病分为3大类:
单基因病（monogenic disease）:单基因病由一种基因所引致。 多基因病（polygenic disease）:多基因病由数目不等、作用不同的
若干种基因相互协作而引起。 获得性基因病（acquired genetic disease）:获得性基因病则是由
4. 线粒体病: 遗传方式比较复杂。
5. 体细胞遗传病: 遗传方式比较复杂。例如肿瘤，一般认为散发性肿瘤主要 是由于体细胞中特定基因改变而引起体细胞突变所致。体细胞特定基因改 变可遗传给下一代体细胞，但不能在亲代个体与子代个体之间遗传。这一 类肿瘤也存在遗传易感基因，但其对肿瘤形成的贡献度都很低，它们与环 境因素相互作用产生的综合效应在肿瘤形成中发挥了一定作用。对于某些 家族性肿瘤，其发生可能由主效基因所决定，主效基因按照孟德尔遗传方 式起作用。质量性状比较容易采用孟德尔遗传的分析方法来分析，而数量 性状难以采用通常的遗传分析方法进行分析，需采用适宜的遗传统计学方 法进行分析。
外源性病原体携带其致病基因或毒力基因侵入人体细胞后所引起。
不论何种基因病，皆可通过某Hale Waihona Puke Baidu或某些基因型、等位基因的作用而发 生。一种基因可参与不同的发病过程，不同基因的相互作用可参与同一种发病 过程，表现出疾病发生的基因机制的复杂性和异质性。
等位基因和基因型
位于一对同源染色体的同一位置（基因型）上、控制相对性状 的两个不同形式的基因叫等位基因。
冠心病 原发性高血压 消化性溃疡 唇裂或腭裂 先天性心脏病 先天性幽门狭窄
脊柱裂
发病率（％） 1.0 4.0 0.20 2~10 2.50
10~20 4.0 0.17 0.50 0.30 0.30
遗传易感性程度（％） 80 80 75 35 65 62 37 76 35 75 60
疾病基因所具有的遗传易感性程度与遗传方式有重要的关 联性。这决定了从遗传学角度看，疾病基因遗传的并不是疾病本身， 而是是对疾病的易感性。疾病基因与遗传方式相配合，构成不同类 型的基因病。
目前已知的基因病有5种遗传方式，形成5大类遗传病
1. 染色体病
2. 单基因遗传病: 单基因遗传病达6000多种，涉及位于常染色体和性染色体 上致病基因的显性遗传、隐性遗传或交叉遗传等方式，这些遗传方式符合 孟德尔遗传定律，引起质量性状改变，致病基因与疾病的因果关系明确。
3. 多基因遗传病: 多基因遗传病的性状受许多基因控制，其中每个基因的作 用都比较微弱，称之为微效基因，无显性、隐性遗传之分，但它们的综合 作用可产生共显性的效应，即数量性状。
表型/表现型
指由于基因与环境因素相互作用所引起的在细胞、器官和整 体水平可检测到和可观察到的特征或性状。具有同种基因型的生物在 不同环境条件下可表现出不同的表型，具有相同基因型的生物和细胞 可因基因表达谱和表达程度不同而呈现不同的表型。此外，具有不同 基因型的生物若带有同一个显性基因，也可表现出相同的表型。
一个基因由于突变（包括中性突变）可形成2个以上的等位基 因，不同的等位基因可产生不同的遗传特征的变化，同时控制相对性状 的显、隐性关系和遗传效应。如由突变形成的多种等位基因可产生多种 异常表型。
➢ 在个体中，等位基因的某个形式（显性的）可以比其他形式 （隐性的）表达得多。基因多态性造成等位基因多样化，可 能是人类在进化过程中抵御不良环境因素的一种适应性表现， 对维持种群的生存和延续具有重要的生物学意义，如HLA每一 对等位基因均为共显性，从而大大增加了人群中某些基因表 现型的多样化。
（二）14类基因对单基因遗传病发生贡献率不同
根据目前已确定的1000多个单基因遗传病致病基因的归纳统计，按其表达 产物的功能来划分，共包括14个大类基因：
1. 酶（enzyme） 2. 调节蛋白（modulator protein） 3. 受体（receptor） 4. 转录因子（transcription factor） 5. 细胞内基质（intracellular matrix） 6. 细胞外基质（extracellular matrix） 7. 跨膜转运体（transmembrane transporter） 8. 离子通道（channel） 9. 细胞信号转导分子（cell signalling） 10. 激素（hormone） 11. 细胞外转运体（extracellular transporter） 12. 免疫球蛋白（immunoglobulins） 13. 其他 14. 未确定基因产物功能者
二、疾病基因与遗传易感性有关
（一）疾病基因的遗传易感性程度 与遗传方式有关联性
疾病基因参与疾病发生过程，并非完全是基因本身特性所致， 而是其基因型在一定的遗传背景和环境因素影响下进行的，其复杂的 相互作用所形成的结果表明了该基因型在个体对特定疾病的遗传易感 性程度（遗传度）。
1. 若遗传易感性程度达到100％，表明该基因型在发病过程中起主要作用， 亦即遗传因素起决定性作用，单基因遗传病属于这种情况。
2. 若遗传易感性程度低于100％，大于50％，表明该基因型在发病过程中 起重要作用，但环境因素也在其中起到重要作用。
3. 若遗传易感性程度低于50％，则表明环境因素在发病过程中起的作用 比遗传因素（基因型）为大。多基因遗传病属后两种情况。
部分多基因疾病的遗传易感性程度（参考值）
疾病 精神分裂症
哮喘 早发型糖尿病 迟发型糖尿病