生命科學(xué)導(dǎo)論遺傳專家講座

人類基因組計劃（HGP）生命科學(xué)導(dǎo)論遺傳專家講座第1頁人類基因組計劃大事記１９９０年１０月被譽為生命科學(xué)“阿波羅登月計劃”國際人類基因組計劃開啟。１９９８年塞萊拉遺傳企業(yè)與國際人類基因組計劃展開競爭。１２月線蟲完整基因組序列測定工作宣告完成，第一次繪出多細(xì)胞動物基因組圖譜。１９９９年９月中國獲準(zhǔn)加入人類基因組計劃，負(fù)責(zé)測定人類基因組全部序列１％。中國是繼美、英、日、德、法之后第６個國際人類基因組計劃參加國，也是參加這一計劃唯一發(fā)展中國家。生命科學(xué)導(dǎo)論遺傳專家講座第2頁人類基因組計劃大事記１２月１日國際人類基因組計劃聯(lián)合研究小組宣告，完整破譯出人體第２２對染色體遺傳密碼，這是人類首次成功地完成人體染色體完整基因序列測定。２０００年４月６日美國塞萊拉企業(yè)宣告破譯出一名試驗者完整遺傳密碼，但遭到不少科學(xué)家質(zhì)疑。４月底中國科學(xué)家按照國際人類基因組計劃布署，完成了１％人類基因組工作框架圖。５月８日德、日等國科學(xué)家宣告，已基本完成了人體第２１對染色體測序工作。生命科學(xué)導(dǎo)論遺傳專家講座第3頁人類基因組計劃大事記６月２６日科學(xué)家公布人類基因組工作草圖。１２月１４日美英等國科學(xué)家宣告繪出擬南芥基因組完整圖譜，這是人類首次全部破譯出一個植物基因序列。２００１年２月１２日中、美、日、德、法、英等６國科學(xué)家和美國塞萊拉企業(yè)聯(lián)合公布人類基因組圖譜及初步分析結(jié)果。生命科學(xué)導(dǎo)論遺傳專家講座第4頁人類基因組圖譜分析

初步分析表明，人類基因組由３１．６４７億個堿基對組成，共有３萬至３．５萬個基因，比線蟲僅多１萬個，比果蠅多２萬個，遠(yuǎn)小于原先１０萬個基因預(yù)計。另外，科學(xué)家還發(fā)覺與蛋白質(zhì)合成相關(guān)基因只占整個基因組２％。生命科學(xué)導(dǎo)論遺傳專家講座第5頁1%１９９９年９月，我國主動加入這一研究計劃，負(fù)責(zé)測定人類基因組全部序列１％，也就是３號染色體上３０００萬個堿基對，我國所以成為參加這一研究計劃唯一發(fā)展中國家。生命科學(xué)導(dǎo)論遺傳專家講座第6頁年4月5日出版美國《科學(xué)》雜志封面

在一片青山襯托下金燦燦中國云南紅河哈尼水稻梯田登上了世界著名科學(xué)雜志美國《SCIENCE》封面成功完成了全世界第一張水稻（秈稻）全基因組框架序列圖，中國科學(xué)家取得了空前尊重和殊榮。生命科學(xué)導(dǎo)論遺傳專家講座第7頁人類基因組研究主要內(nèi)容建立遺傳圖譜建立物理圖譜DNA序列測定基因確實定和分析生命科學(xué)導(dǎo)論遺傳專家講座第8頁建立遺傳圖譜1、遺傳圖譜

遺傳圖譜（geneticmap），又稱連鎖圖（linkagemap），是指基因或DNA標(biāo)志在染色體上相對位置與遺傳距離。遺傳距離通常由基因或DNA片斷在染色體交換過程中分離頻率厘摩（cM）來表示。1厘摩表示每次減數(shù)分裂重組頻率為１％。遺傳圖譜建立為基因識別和完成基因定位創(chuàng)造了條件。生命科學(xué)導(dǎo)論遺傳專家講座第9頁建立遺傳圖譜2、遺傳圖譜意義：6000多個遺傳標(biāo)識已經(jīng)能夠把人基因組分成6000多個區(qū)域，使得連鎖分析法能夠找到某一致病或表現(xiàn)型基因與某一標(biāo)識鄰近（緊密連鎖）證據(jù)，這么可把這一基因定位于這一已知區(qū)域，再對基因進(jìn)行分離和研究。對于疾病而言，找基因和分析基因是個關(guān)鍵。3、遺傳圖譜繪制及進(jìn)展多態(tài)性標(biāo)志：限制性內(nèi)切酶片段長度多態(tài)性（RFLP）；短串聯(lián)重復(fù)序列（STR）,又稱微衛(wèi)星（MS）；單個核苷酸多態(tài)性（sSNP）生命科學(xué)導(dǎo)論遺傳專家講座第10頁建立物理圖譜

1、物理圖譜

物理圖譜（physicalmap）是指DNA序列上兩點實際距離，通常由DNA限制酶片段或克隆DNA片段有序排列而成。物理圖譜反應(yīng)是DNA序列上兩點之間實際距離，而遺傳圖譜則反應(yīng)這兩點之間連鎖關(guān)系。在DNA交換頻繁區(qū)域，兩個物理位置相距很近基因或DNA片段可能含有較大遺傳距離，而兩個物理位置相距很遠(yuǎn)基因或DNA片段則可能因該部位在遺傳過程中極少發(fā)生交換而含有很近遺傳距離。生命科學(xué)導(dǎo)論遺傳專家講座第11頁建立物理圖譜2、物理圖譜應(yīng)用物理圖譜是進(jìn)行DNA分析和基因組織結(jié)構(gòu)研究基礎(chǔ)。3、物理圖譜繪制進(jìn)展分布于整個基因組3萬個序列標(biāo)簽位點（STS），標(biāo)簽位點是指染色體定位明確，而且可用PCR擴(kuò)增單拷貝序列，每隔100kb距離就有一個標(biāo)志。

生命科學(xué)導(dǎo)論遺傳專家講座第12頁DNA序列測定

伴隨遺傳圖譜和物理圖譜完成，測序就成為重中之重工作。DNA序列分析技術(shù)是一個包含制備DNA片段化及堿基分析、DNA信息翻譯多階段過程。經(jīng)過測序得到基因組序列圖譜。生命科學(xué)導(dǎo)論遺傳專家講座第13頁基因確實定和分析

基因圖譜是在識別基因組所包含蛋白質(zhì)編碼序列基礎(chǔ)上繪制結(jié)合相關(guān)基因序列、位置及表示模式等信息圖譜。在人類基因組中判別出占具2%~5%長度全部基因位置、結(jié)構(gòu)與功效，最主要方法是經(jīng)過基因表示產(chǎn)物mRNA反追到染色體位置。生命科學(xué)導(dǎo)論遺傳專家講座第14頁遺傳學(xué)基礎(chǔ)理論生命科學(xué)導(dǎo)論遺傳專家講座第15頁遺傳學(xué)三大定律分離定律自由組合定律連鎖定律生命科學(xué)導(dǎo)論遺傳專家講座第16頁分離定律意義

（1）含有普遍性

遺傳病約有4344種侏儒（先天性軟骨發(fā)育不全）顯性短肢畸形舞蹈?。℉untington）

生命科學(xué)導(dǎo)論遺傳專家講座第17頁生命科學(xué)導(dǎo)論遺傳專家講座第18頁生命科學(xué)導(dǎo)論遺傳專家講座第19頁

白化半乳糖血癥隱性苯丙酮尿癥全色盲早老癥自毀容貌綜合征

（2）雜合體是不能留作種子生命科學(xué)導(dǎo)論遺傳專家講座第20頁腦損害白內(nèi)障黃疸肝臟腫大腎損害生命科學(xué)導(dǎo)論遺傳專家講座第21頁半乳糖激酶1—磷酸半乳糖尿苷二磷酸葡萄糖葡萄糖—1—磷酸尿苷轉(zhuǎn)移酶尿苷二磷酸半乳糖差向異構(gòu)酶

生命科學(xué)導(dǎo)論遺傳專家講座第22頁右圖顯示患Hutchinson-Gilford綜合癥8歲男孩,左圖為正常9歲男孩.生命科學(xué)導(dǎo)論遺傳專家講座第23頁生命科學(xué)導(dǎo)論遺傳專家講座第24頁生命科學(xué)導(dǎo)論遺傳專家講座第25頁自由組合定律意義(1)自由組合定律廣泛存在，如蜜蜂腐臭?。╢oulbrood）;(2)使生物群體中存在著多樣性，使得生物得以生存和進(jìn)化;(3)可應(yīng)用于育種。生命科學(xué)導(dǎo)論遺傳專家講座第26頁生命科學(xué)導(dǎo)論遺傳專家講座第27頁染色體畸變?nèi)笔е貜?fù)易位倒位生命科學(xué)導(dǎo)論遺傳專家講座第28頁5Pˉ女嬰患者(又稱貓叫綜合征,5號染色體短臂缺失)生命科學(xué)導(dǎo)論遺傳專家講座第29頁ThisisCharlottewhenshewassixyearsold.

CharlottehasCriduChatsyndrome.(貓叫綜合征5p-)生命科學(xué)導(dǎo)論遺傳專家講座第30頁

Drosophila

Baranddouble-Barresultsfromduplicationscausedbyunequalcrossing-over

生命科學(xué)導(dǎo)論遺傳專家講座第31頁基因型小眼數(shù)目表現(xiàn)型16A區(qū)域片段結(jié)構(gòu)生命科學(xué)導(dǎo)論遺傳專家講座第32頁14142121唐氏綜合征生命科學(xué)導(dǎo)論遺傳專家講座第33頁生命科學(xué)導(dǎo)論遺傳專家講座第34頁生命科學(xué)導(dǎo)論遺傳專家講座第35頁生命科學(xué)導(dǎo)論遺傳專家講座第36頁21-三體患者(殘疾人奧林匹克運動會運動員)生命科學(xué)導(dǎo)論遺傳專家講座第37頁生命科學(xué)導(dǎo)論遺傳專家講座第38頁人類伴性遺傳攜帶者（Carrier）半合子（hemizygote)第一性比男胎兒女胎兒＝120100第二性比男嬰女嬰＝（103～105）100第三性比成年男性成年女性＝11老翁老嫗＝62100(85歲)生命科學(xué)導(dǎo)論遺傳專家講座第39頁

1、劑量賠償效應(yīng)：

（1）現(xiàn)象：正常女性每個體細(xì)胞中有兩個X染色體，而男性只有一條,不過女性X染色體基因表示產(chǎn)物數(shù)量并未比男性多一倍。（2）概念：相關(guān)這種在男女之間X連鎖基因表示水平相等現(xiàn)象，人類遺傳學(xué)上稱為劑量賠償效應(yīng)。

生命科學(xué)導(dǎo)論遺傳專家講座第40頁2、X染色質(zhì)（巴氏小體）：1961年英國女遺傳學(xué)家MaryLyon提出：

女性細(xì)胞中2個X染色體中，一條失活，失活一條在分裂間期細(xì)胞核中展現(xiàn)固縮狀態(tài)即巴氏小體。

巴氏小體數(shù)目＝X染色體數(shù)目－1。

生命科學(xué)導(dǎo)論遺傳專家講座第41頁生命科學(xué)導(dǎo)論遺傳專家講座第42頁生命科學(xué)導(dǎo)論遺傳專家講座第43頁萊昂假說關(guān)鍵點：（1）失活時期：X染色體失活發(fā)生于胚胎早期（受精后16天左右）；

（2）X1，X2染色體失活是隨機發(fā)生；

（3）不過某條X染色體一旦失活，細(xì)胞系中全部細(xì)胞維持同一條X染色體失活；生命科學(xué)導(dǎo)論遺傳專家講座第44頁萊昂假說依據(jù):玳瑁色貓遺傳:XBXB黑色,XbXb黃色,而XBXb型因為不一樣體細(xì)胞X染色體發(fā)生異固縮不一樣,而形成玳瑁色。這也說明,XX型個體細(xì)胞中,異固縮X染色體上基因不表示。生命科學(xué)導(dǎo)論遺傳專家講座第45頁

生命科學(xué)導(dǎo)論遺傳專家講座第46頁生命科學(xué)導(dǎo)論遺傳專家講座第47頁X-連鎖隱性遺傳

(X-linkedrecessiveinheritance)紅綠色盲(congenitaldyschromatopsiaoftheprotananddeutantype)

血友?。╤emophilia）

進(jìn)行性肌營養(yǎng)不良（progressivemusculardystorphy，DMD）(杜興氏癥

Duchemme’smusculardystrophy）

睪丸女性化(testicularfeminizationsyndrome)

自毀容貌綜合征(Lesch-Nyhansyndrome)生命科學(xué)導(dǎo)論遺傳專家講座第48頁生命科學(xué)導(dǎo)論遺傳專家講座第49頁人血友病性連鎖遺傳女性攜帶者生命科學(xué)導(dǎo)論遺傳專家講座第50頁全部女孩均為攜帶者生命科學(xué)導(dǎo)論遺傳專家講座第51頁菲利普親王查爾斯王子威廉二世尼古拉二世維多利亞女王伊麗莎白女王生命科學(xué)導(dǎo)論遺傳專家講座第52頁X-連鎖顯性遺傳

（X-linkeddominantinhertance）

抗維生素D佝僂?。╒itaminDresistantrickets）(1)患者女性多于男性；(2)每代都有患者；(3)男性患者女兒都為患者；(4)女性患者兒女患病機會為1/2。生命科學(xué)導(dǎo)論遺傳專家講座第53頁經(jīng)典X－連鎖顯性遺傳家族圖譜生命科學(xué)導(dǎo)論遺傳專家講座第54頁Y-連鎖遺傳

毛耳(hairyears)

魚類中背鰭上斑點外耳道多毛家族譜系生命科學(xué)導(dǎo)論遺傳專家講座第55頁生命科學(xué)導(dǎo)論遺傳專家講座第56頁人類性染色體異常一、克蘭費爾特綜合征:47XXY(Klinefelter’ssyndrome）

不育生命科學(xué)導(dǎo)論遺傳專家講座第57頁XXY綜合征患者男性身體略高,外貌男性.睪丸發(fā)肓不全,精細(xì)管玻璃樣變性,看不到精子形成.尿中促性腺激素排泄量上升,常出現(xiàn)女性似乳房,智能較差,不能生育.染色體組成是47,XXY.生命科學(xué)導(dǎo)論遺傳專家講座第58頁二、XYY個體

超雄(supermale)

可育47，XYY生命科學(xué)導(dǎo)論遺傳專家講座第59頁XYY綜合征外貌男性,癥狀類似Klinefelter患者,智力或差或正常.有生育能力.記作47,XYY.生命科學(xué)導(dǎo)論遺傳專家講座第60頁三、特納氏綜合征:45，XO（Turner’ssyndrome）

不育生命科學(xué)導(dǎo)論遺傳專家講座第61頁Turner氏綜合征女性身高略矮,第二性征發(fā)育不良,卵巢完全缺如,或僅存少許結(jié)締組織.原發(fā)性閉經(jīng),無生育能力.蹼頸,肘外翻,常有先天性心臟病和智力低下.2n=45.