基因多態(tài)性與突變以及基因芯片(完成版本)03版課件

基因多態(tài)性與突變以及基因芯片

09口腔七年制2009041102王芳2009041109王瑤2009041110周游2009041118史海欣

基因多態(tài)性與突變以及基因芯片

09口腔七年制1基因多態(tài)性定義表現(xiàn)形式檢測方法醫(yī)學(xué)意義和應(yīng)用基因多態(tài)性定義2基因多態(tài)性定義

多態(tài)性(Polymorphism):

群體中經(jīng)常存在的兩種或兩種以上較常見的變異型或等位基因，其中最罕見的一種在人群中不少于1%。亦稱遺傳多態(tài)性（geneticpolymorphism）或基因多態(tài)性。基因多態(tài)性定義3基因多態(tài)性表現(xiàn)形式DNA多態(tài)(分子水平的遺傳多態(tài))染色體多態(tài)蛋白質(zhì)、酶的多態(tài)

基因多態(tài)性表現(xiàn)形式4多態(tài)性表現(xiàn)形式

DNA多態(tài)(分子水平的遺傳多態(tài))? DNA片段長度多態(tài)性? DNA重復(fù)序列多態(tài)性? 單核苷酸多態(tài)性多態(tài)性表現(xiàn)形式DNA多態(tài)(分子水平的遺5DNA片段長度多態(tài)性（FLP）

--Restrictionfragmentlengthpolymorphism

由于單個堿基的缺失、重復(fù)和插入所引起限制性內(nèi)切酶位點的變化，而導(dǎo)致DNA片段長度的變化。又稱限制性片段長度多態(tài)性(RFLP)

這是一類比較普遍的多態(tài)性。DNA片段長度多態(tài)性（FLP）

--Restriction6基因多態(tài)性與突變以及基因芯片(完成版本)03版課件7檢測技術(shù)：PCR-RFLP酶切(瓊脂糖)電泳SouthernBlot

檢測技術(shù)：PCR-RFLP8

DNA重復(fù)序列多態(tài)性（VNTR）Variablenumbertandemrepeats

DNA重復(fù)序列的多態(tài)性（RSP），特別是短串聯(lián)重復(fù)序列，如小衛(wèi)星DNA和微衛(wèi)星DNA，主要表現(xiàn)于重復(fù)序列拷貝數(shù)的變異。當(dāng)用限制酶切割VNTR區(qū)域時，只要酶切位點不在重復(fù)區(qū)，就可以得到各種長度不同的片段。這種可變數(shù)目串聯(lián)重復(fù)序列（VNTRVariablenumbertandemrepeats）決定了小衛(wèi)星DNA長度的多態(tài)性。

DNA重復(fù)序列多態(tài)性（VNTR）Variablenum9

VNTR

區(qū)域VNTR區(qū)域10

VNTR

示意圖VNTR示意圖11

用途：

DNA指紋：個體識別、親子鑒定

用適當(dāng)?shù)南拗菩詢?nèi)切酶消化基因組DNA，從各位點可獲得一系列長度不等的小衛(wèi)星片斷，如用適當(dāng)?shù)奶结樧鲇∮涬s交,獲得的具有高度個體特異性的帶譜。

12個人鑒定個人鑒定13

單核苷酸多態(tài)性（SNP）

----singlenucleotidepolymorphism

基因組內(nèi)特定核苷酸位置上存在兩種不同的堿基，其中最少的一種在群體中的頻率不小于1%,平均每隔100-300bp有一多態(tài)位點.

單核苷酸多態(tài)性（SNP）

----singlenu14單核苷酸多態(tài)性的特征

二等位基因的遺傳變異多為轉(zhuǎn)換，CTCG二核苷酸處集中分布單核苷酸多態(tài)性的特征二等位基因的遺傳變異15CTCT16多態(tài)性表現(xiàn)形式染色體多態(tài)：染色體的細胞遺傳學(xué)形態(tài)隨體的有無、次溢痕的大小、以及帶紋的變異等。多態(tài)性表現(xiàn)形式染色體多態(tài)：染色體的細胞遺傳學(xué)形17基因多態(tài)性與突變以及基因芯片(完成版本)03版課件18多態(tài)性表現(xiàn)形式蛋白質(zhì)、酶的多態(tài)結(jié)合珠蛋白：HP-1、HP2-1、HP2-2；G6PD有3種類型；抗原多態(tài)性：紅細胞抗原ABO型；HLA的多態(tài)性；多態(tài)性表現(xiàn)形式19

DNA多態(tài)的檢測方法限制性片斷長度多態(tài)性

(RFLP)單鏈構(gòu)象多態(tài)性（SSCP）變性梯度凝膠電泳（DGGE）等位基因特異的寡核苷酸雜交（ASO）

DNA多態(tài)的檢測方法限制性片斷長度多態(tài)性(RFLP)20DNA多態(tài)的檢測方法

DNA芯片

DNA測序

DHPLC

質(zhì)譜法DNA多態(tài)的檢測方法DNA芯片21基因突變概念：基因突變是指由于DNA堿基對的置換、增添或缺失而引起的基因結(jié)構(gòu)的變化。點突變移碼突變動態(tài)突變靜態(tài)突變發(fā)生頻率相對穩(wěn)定的基因突變?nèi)祟惢蚪M中的短串重復(fù)序列，在一代一代傳遞過程中會發(fā)生明顯的增加基因突變概念：基因突變是指由于DNA堿基對的置換、增22點突變（pointmutation）

概念：是指一個堿基被另一個堿基所替代，又稱堿基替換（basesubstitution）。轉(zhuǎn)換（transition）:嘌呤與嘌呤之間，或嘧啶與嘧啶之間的替換顛換（transvertion）:嘌呤與嘧啶之間的替換。兩種形式點突變（pointmutation）概念：是指一個23基因外DNA序列一般不產(chǎn)生效應(yīng)基因的調(diào)控區(qū)域可能對基因表達造成影響基因的編碼序列，密碼子改變造成不同的突變反應(yīng)點突變突變效應(yīng)可發(fā)生在不同的區(qū)域同義突變：密碼子改變后，編碼氨基酸未改變錯義突變：密碼子改變后，編碼氨基酸改變無義突變：新密碼子為終止密碼，多肽合成提前終止終止密碼突變：終止密碼變?yōu)榉墙K止密碼基因外DNA序列一般不產(chǎn)生效應(yīng)點突變突變效應(yīng)可發(fā)24同義突變（samesensemutation）

同義突變（samesensemutation）25無義突變（non-sensemutation）

終止密碼突變（terminatorcodonmutation）終止密碼突變與無義突變無義突變終止密碼突變終止密碼突變與無義突變26錯義突變（missensemutation）

錯義突變（missensemutation）27移碼突變（frame-shiftmutation）概念:由于基因組DNA鏈中插入或缺失1個或幾個堿基對從而使自插入或缺失的那一點以下的三聯(lián)體密碼的組合發(fā)生改變，進而使其編碼的氨基酸種類和序列發(fā)生變化。最小變化是在DNA鏈上增加或減少一個遺傳密碼大范圍改變密碼組合整條多肽鏈的氨基酸種類及序列的變化導(dǎo)致一條或幾條多肽鏈喪失活性或根本不能合成堿基對插入和（或）缺失的數(shù)目和方式不同對其后的密碼組合的改變的影響程度不同。移碼突變（frame-shiftmutation）28誘發(fā)基因突變的因素

自發(fā)突變（spontaneousmutation）：在自然條件下，未經(jīng)人工處理而發(fā)生的突變。誘發(fā)突變（inducedmutaion）：經(jīng)人工處理而發(fā)生的突變。

物理因素化學(xué)因素生物因素誘發(fā)基因突變的因素物理因素29物理因素

紫外線：使DNA順序中相鄰的嘧啶類堿基結(jié)合成嘧啶二聚體，最常見的為胸腺嘧啶二聚體（TT）。在復(fù)制或轉(zhuǎn)錄進行時，該處堿基配對發(fā)生錯誤，從而引起新合成的DNA或RNA鏈的堿基改變。電離輻射

射線直接擊中DNA鏈，DNA分子吸收能量后引起DNA鏈和染色體的斷裂，片斷發(fā)生重排，引起染色體結(jié)構(gòu)畸變.物理因素30化學(xué)因素羥胺（hydroxylamine，HA）可使胞嘧啶（C）的化學(xué)成分發(fā)生改變，而不能正常地與鳥嘌呤（G）配對，而改為與腺嘌呤（A）互補。經(jīng)兩次復(fù)制后，C-G堿基對就變換成T-A堿基對。羥化胞嘧啶化學(xué)因素羥胺（hydroxylamine，HA）羥化胞嘧啶31亞硝酸或含亞硝基化合物可使堿基脫去氨基（-NH2）而產(chǎn)生結(jié)構(gòu)改變，從而引起堿基錯誤配對。化學(xué)因素去氨基次黃嘌呤亞硝酸或含亞硝基化合物化學(xué)因素32生物因素主要來源于病毒和細菌如乙肝病毒將自身的DNA導(dǎo)入人體的DNA中，進行基因重組，導(dǎo)致基因變異。生物因素主要來源于病毒和細菌33基因突變的一般特性多向性同一基因座上的基因可獨立發(fā)生多次不同的突變而形成復(fù)等位基因可逆性突變的方向可逆,可以是正突變，也可以是回復(fù)突變有害性突變會導(dǎo)致人類許多疾病的發(fā)生基因突變的一般特性多向性34稀有性在自然狀態(tài)下發(fā)生突變的頻率很低

隨機性可重復(fù)性基因突變的一般特性基因突變的一般特性35基因突變的意義根據(jù)基因突變對機體的影響，有以下幾種情況：中性突變：變異后果輕微，對機體效應(yīng)不明顯，從進化觀點看—中性突變造成個體間的生物化學(xué)組成的遺傳學(xué)差異，一般對機體無影響；

如：ABO血型，HLA，同工酶等有利于個體生存生育。如：Hbs突變基因雜合子比正常純合子對抗瘧疾；基因突變的意義根據(jù)基因突變對機體的影響，有以下幾種情況：36產(chǎn)生遺傳易感性。如：腫瘤易感性；引起遺傳病。每個健康人均有5—6個有害突變；致死突變：造成死胎、自然流產(chǎn)、生后夭折。基因突變的意義：基因突變是生物變異的根本來源，是生物多樣性的物質(zhì)基礎(chǔ)，為生物的進化提供了最初的原材料?；蛲蛔兊暮蠊?/p>

續(xù)產(chǎn)生遺傳易感性。如：腫瘤易感性；基因突變的后果37基因芯片技術(shù)及其應(yīng)用

DNAMicroarrayTechnologyanditsApplication基因芯片技術(shù)及其應(yīng)用

DNAMicroarrayTech38一、背景介紹二、應(yīng)用領(lǐng)域三、前景展望

一、背景介紹39概念原理技術(shù)發(fā)展背景介紹概念原理技術(shù)發(fā)展背景介紹40基因芯片電子芯片集成電子線路集成分子線路背景介紹基因芯片電子芯片集成電子線路集成分子線路背景介紹41背景介紹----基因芯片概念DNA微陣列（DNAmicroarray）又稱DNA陣列或DNA芯片，比較通俗的名字是基因芯片（genechip）。是一塊帶有DNA微陣列（micorarray）涂層的特殊玻璃片，在數(shù)平方厘米之面積上安裝數(shù)千或數(shù)萬個核酸探針，經(jīng)由一次測驗，即可提供大量基因序列相關(guān)資訊。背景介紹----基因芯片概念DNA微陣列（DNAmicro42背景介紹----基因芯片原理

基因芯片的測序原理是雜交測序方法，即通過與一組已知序列的核酸探針雜交進行核酸序列測定的方法。背景介紹----基因芯片原理43基因多態(tài)性與突變以及基因芯片(完成版本)03版課件44

背景介紹----技術(shù)發(fā)展概況

基因芯片技術(shù)的研制開發(fā)起始于上世紀九十年代初，美國國家自然科學(xué)基金首先資助了兩個DNA芯片的制作方案。

光源遮蔽板芯片

打印式基因芯片

原位光刻基因芯片

背景介紹----技術(shù)發(fā)展概況基因芯片45第一種方案是斯坦福大學(xué)的P.Brown實驗室提出的點陣打印式基因芯片，將DNA合成出來，然后制成點樣液并顯微點印在平方厘米的固體介質(zhì)表面。

背景介紹----技術(shù)發(fā)展概況第一種方案是斯坦福大學(xué)的P.Brown實驗室提出的點46

第二種方案是美國Affymetrix公司研制出來的。其原理與計算機芯片類似，即采用激光引導(dǎo)的原位光刻技術(shù)，使DNA片段的序列在原位合成延伸。

背景介紹----技術(shù)發(fā)展概況第二種方案是美國Affymetrix公司研制出來的。其原47

背景介紹----技術(shù)發(fā)展概況微型化、集成化高通量、平行化同時檢測多個基因的改變飛速發(fā)展背景介紹----技術(shù)發(fā)展概況微型化、集成化飛速發(fā)展48

平均每年增長94%平均每年增長57%2000多家如PackerMotorola

發(fā)表論文

專利申請

參與公司

背景介紹----技術(shù)發(fā)展概況平均每年增長94%平均每年增長57%2000多家49

基因芯片的應(yīng)用領(lǐng)域科學(xué)研究臨床疾病診斷環(huán)境檢測藥物研究開發(fā)法醫(yī)學(xué)鑒定動植物檢疫食品檢測軍事應(yīng)用健康管理運動醫(yī)學(xué)基因芯片的應(yīng)用領(lǐng)域科學(xué)研究臨床疾病診斷環(huán)境檢測藥物研50應(yīng)用領(lǐng)域----科學(xué)研究中的應(yīng)用1994年~2011.9年microarrayORgenechip

79632篇應(yīng)用領(lǐng)域----科學(xué)研究中的應(yīng)用1994年~2011.9年m51近7(2011.9前)年來公開發(fā)表的與基因芯片相關(guān)的學(xué)術(shù)論文近7(2011.9前)年來公開發(fā)表的與基因芯片相關(guān)的學(xué)術(shù)論文52（1）SNP（SingleNucleotidePolymorphism)芯片的應(yīng)用:

即單核苷酸多態(tài)性芯片，指基因組中微小的基因序列差異。研究基因多態(tài)性與疾病易感性的關(guān)系識別特殊SNP譜圖應(yīng)用領(lǐng)域----科學(xué)研究中的應(yīng)用（1）SNP（SingleNucleotidePoly53（2）mCGH的應(yīng)用：CGH(comparativegenomehybridization）即比較基因組雜交與DNA芯片技術(shù)結(jié)合形成mCGH技術(shù)在腫瘤、新藥研究、藥物敏感性以及新療法的開拓中已開始發(fā)揮著重要的作用。應(yīng)用領(lǐng)域----科學(xué)研究中的應(yīng)用（2）mCGH的應(yīng)用：CGH(comparativegen54（3）功能基因組研究：基因芯片的高通量、平行化、快速化等特點，為功能基因組學(xué)的研究提供了可靠平臺，使大規(guī)模研究各物種功能基因組成為可能。

應(yīng)用領(lǐng)域----科學(xué)研究中的應(yīng)用（3）功能基因組研究：基因芯片的高通量、平行化、快速55

（4）生物信息學(xué)研究：基因芯片應(yīng)用過程中產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)，為生物信息學(xué)研究提供了極好的平臺。根據(jù)數(shù)據(jù)的歸類，分析基因表達或比較基因組的差異，可探索這些差異所反映出的生物學(xué)功能或機制。目前的主要瓶頸是軟件開發(fā)方面。應(yīng)用領(lǐng)域----科學(xué)研究中的應(yīng)用（4）生物信息學(xué)研究：基因芯片應(yīng)用過程中產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)，56應(yīng)用領(lǐng)域----臨床疾病診斷中的應(yīng)用應(yīng)用領(lǐng)域----臨床疾病診斷中的應(yīng)用57采取樣本核酸提取樣品標(biāo)記反轉(zhuǎn)錄擴增放大雜交反應(yīng)洗脫讀取信息，診斷結(jié)果采取樣本核酸提取樣品標(biāo)記反轉(zhuǎn)錄擴增放大雜交反應(yīng)洗脫讀取信息，58早期診斷基因細胞組織臟器個體全身應(yīng)用領(lǐng)域----臨床疾病診斷中的應(yīng)用早期診斷基因細胞組織臟器個體全身應(yīng)用領(lǐng)域----臨59

對HIV、HBV、HCV等病毒感染的檢測方面，基因芯片還以發(fā)現(xiàn)早期窗口期的病例，從而為血庫檢驗提供更加精密的技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域----臨床疾病診斷中的應(yīng)用對HIV、HBV、HCV等病毒感染的檢測方面，基因60呼吸系統(tǒng)感染消化系統(tǒng)感染●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●應(yīng)用領(lǐng)