人类遗传与优生第一章.ppt

第一章 人类遗传与优生概述,教学目的： 1、人类遗传病的主要类型 2、遗传病对人类的危害 3、优生的概念和开展优生工作应该采取的主要措施,主要知识内容,一、人类遗传学的研究内容 遗传：“种瓜得瓜，种豆得豆” 变异：“一母生九子，连母十个样” 人类遗传学：专门研究人类遗传和变异规律的科学。,遗传的基本规律,三大遗传基本规律 孟德尔的分离规律 自由组合规律 摩尔根的连锁与互换规律 ,主要研究和解决的问题？,人类特征是如何代代相传保持不变？ 支配遗传现象的客观规律是什么？ 遗传和变异的物质基础是什么，化学本质？ 人能否控制遗传和变异，进而控制和治疗遗传病，最终控制人类自身未来命运？,人类遗传学相关内容,细胞遗传学：研究人类染色体结构、异常（或畸变）的类型、发生频率及与疾病的关系。 生化遗传学：用生物化学的方法研究遗传病中的蛋白质、酶及核酸的改变，了解分子病和遗传性代谢病对人类健康的影响。 分子遗传学：用分子生物学技术从基因的结构、突变、表达、调控等方面研究遗传病的分子改变，为遗传病的基因诊断、基因治疗等提供新的策略和手段,群体遗传学：研究人群中的遗传结构及其变化规律。遗传病的种类、发病率、遗传方式、携带频率及影响因素。 药物遗传学：主要研究遗传因素对药物反应能力的个体差异间的影响。 遗传毒理学：用遗传学方法研究环境因素对遗传物质的损害及其毒理效应产生机制的一门学科。 免疫遗传学：主要研究免疫反应的本质和免疫应答过程的基因调控。 肿瘤遗传学：研究肿瘤的发生与遗传和环境之间的关系：癌症发生的遗传背景；遗传物质变化与肿瘤的关系；分析环境致癌因素。,二、人类遗传学的研究方法,社会普查法 系谱分析法 双生法 疾病组分分析法 关联分析法 染色体分析法,遗传病是指因遗传物质不正常引起的先天性疾病。 遗传病一般可以分为三大类：单基因遗传病、多基因遗传病和染色体异常遗传病。也有分为五大类的，即在上述三大类的基础上再加上线粒体基因病和体细胞遗传病。,三、人类遗传病,一、单基因病的大致分类：,单基因遗传病：受一对等位基因控制的遗传病。主要有两类：,、显性遗传病： 如软骨发育不全是由常染色体上的显性基因控制的遗传病；抗维生素佝偻病是由染色体上的显性基因控制的。,、隐性遗传病：由隐性基因控制的遗传病。如白化病、先天性聋哑、苯丙酮尿症、进行性肌营养不良等。,单基因遗传病 单基因病起因于突变基因。在一对同源染色体上，可能其中一条含有突变基因，也可能同源染色体对应点都含有突变基因。单基因病通常呈现特征性的家系传递格局。单基因病在群体中的发病率比较低，一般为1/1 000 0001/10 000。 单基因病被发现的病种越来越多，目前已知的有6 500多种。其中某些病种的发病率并不低，如红绿色盲男性发病率约为7%。因此，单基因病在人群中并不罕见。总的估计，人群中约有3%5%的人受累。,二、多基因遗传病 多基因病起源于遗传素质和环境因素，包括一些先天性发育异常和一些常见病。多基因病有家族聚集现象，但无单基因病那样明确的家系传递格局(见“多基因病简介)。 多基因病与单基因病比较，在同胞(兄弟姐妹)中的发病率比较低，约为1%10%(单基因病在同胞中的发病率一般为1/21/4)，但在群体中的发病率却比较高，如原发性高血压约为6%，冠心病约为2.5%。所以总的估计，人群中约15%25%的人受累。 常见的多基因病，如原发性高血压、冠心病、哮喘、精神分裂症、先天性心脏病等。,多基因遗传病：由多对等位基因控制。常表现出家族性聚集现象，且比较容易受环境影响。,较常见的有唇裂（俗称兔唇）、无脑儿、原发性高血压、青少年型糖尿病等。,一些先天畸形或疾病在群体中的发病率较高，大多超过1/10 000，所以可以算做常见病。这些畸形或疾病的发病有一定家族倾向，即有一定的遗传基础。但是，患者同胞中的发病率并不像单基因遗传病那样，是1/2或1/4，而远比这个发病率要低，约为1%10%。过去，临床医生常常认为这些病有遗传因素。20世纪60年代以来的研究工作表明，这些病就是多基因遗传病。 多基因遗传病的发病受遗传基础和环境因素的双重影响，基中遗传因素所起作用的大小称为遗传率。遗传率一般用百分率(%)来表示。一种疾病的发病如果完全由遗传基础所决定，其遗传率就是100%，在多基因遗传病中，遗传率高者可达70%80%，这表明遗传基础在决定一个个体是否易于患病上有重要作用，环境因素作用较小。相反，遗传率低者可低于30%40%，这表明遗传基础在决定一个个体是否易于患病上作用较小，环境因素对是否发病可能更为重要。,三、染色体异常遗传病 染色体异常遗传病，染色体的非整倍体变异，染色体结构变异类型的遗传病，如猫叫综合征等。此外，在自然流产儿中，除了最常见的常染色体三体类型外，其余为染色体结构变异和其他遗传病等。 人类正常体细胞具有二倍体数目染色体。如果在生殖细胞发生和受精卵早期的发育过程中，染色体发生了不分离或断裂与不正常的重接，就会产生整条染色体或染色体节段超过或少于二倍体数目的个体，即染色体数目异常或结构异常，表现为各种综合征。 目前已经发现的人类染色体数目或结构异常的遗传病约有400余种。 把上述三类遗传病汇总估计，人群中约有20%25%的人患有不同的遗传病。,染色体异常遗传病,患者大多寿命短暂，甚至在胚胎期就死亡造成流产。较常见的有21三体综合症（先天性愚型）和Turner综合症（性腺发育不良）等。,“马凡氏综合症”是一种由遗传基因突变引起的疾病。患上此病的人通常都又高又瘦，手指很长，脊柱弯曲，头颅与面孔比常人要长。另外，病人可能会有关节毛病、深度近视及视网膜移位。大部分病人都有大动脉扩张问题，有些病人的大动脉会因过分扩张而爆裂，导致死亡。,拉登的身高异于其家族中人，达193至198厘米；非常瘦，肌肉很少，体重仅72公斤；他使用手杖，显示背部可能有问题。此外，有资料显示他或者心脏有毛病。他瘦长的头部和“马凡氏综合症”的病征相吻合。,贺-赵恒齿缺陷症,一、“贺-赵缺陷症”是一种新发现的孟德尔常染色体显性遗传病，并是国际上第一例以中国人姓氏命名的遗传病。 二、“贺-赵缺陷症”的致病基因定位到10号染色体长臂11.2区域D10S604与D10S568之间的5.5cM范围内。此项工作被专家评选为“2001年度中国医药科技十大新闻” 三、完全由本土的国人完成，体现出中国人在这一领域所处的位置以及工作的原创性。结束了中国作为遗传资源大国但长期以来没有由自己发现和命名遗传病的尴尬局面。 四、 新遗传病发现的本身是遗传学界的重要事件,而用我国人姓氏对遗传病的命名和对该致病基因的定位在人类遗传史上和中国遗传史上均有十分重要的意义。,线粒体基因病 线粒体DNA是呼吸链部分肽链及线粒体蛋白质合成系统rRNA和tRNA的编码。这些线粒体基因突变可以导致线粒体基因遗传病，随同线粒体传递，呈细胞质遗传。 体细胞遗传病 已知癌肿起因于遗传物质的突变。癌家族有家族性癌肿遗传易感性。体细胞癌肿的产生是以体细胞遗传物质突变为直接原因的，所以癌肿属于体细胞遗传病。有些先天畸形也属于这类遗传病。 应该指出，由于对人类遗传病的研究日益深入，有些以前认为与遗传无关的一些传染病，现在发现是受遗传因素影响的。例如，控制脊髓灰质炎病毒敏感性的基因(pvs)位于人类19号染色体上；有白细胞抗原HLABs的人，是由于6号染色体上有相应的基因，这样的人易患慢性活动性肝炎。,先天性疾病、家族性疾病与遗传病,遗传病是指生殖细胞或受精卵内的遗传物质发生改变而引起的疾病。要弄清遗传病的概念，首先要弄清遗传病与先天性疾病、家族性疾病的关系。 1.先天性疾病与遗传病 先天性疾病一般是指婴儿出生时就已经表现出来的疾病。先天性疾病当然可以由遗传物质的改变所致。例如，我们所熟悉的先天性愚型、多指(趾)、白化病、苯丙酮尿症等遗传病，都是婴儿一出生就能够表现出来的疾病，在这种情况下先天性疾病就是遗传病。现在已知的大多数遗传病都是先天性疾病。但是，也有不少在婴儿出生时就可以确诊的先天性疾病并不是遗传病，这些病并不是由于遗传物质发生改变而引起的，而是在胚胎发育过程中因某些环境因素造成的。例如，胎儿在子宫内受天花病毒感染，出生时面部就会留有瘢痕；母亲在妊娠早期受风疹病毒感染，致使婴儿出生时患先天性心脏病或先天性白内障等。所以说婴儿出生时所患的疾病并不等于是遗传病。,2.家族性疾病与遗传病 家族性疾病是指一个家族中多个成员都表现出来的同一种病，即某一种疾病有家族史。在遗传病中显性遗传病往往表现出明显的家族性倾向，如多指(趾)、多发性结肠息肉、抗维生素D佝偻病等。但是，遗传性疾病也不一定都有家族史。例如，隐性遗传病，由于患者的父母都是杂合子，所以表现型都正常。在患这类遗传病的家族中，由于发病的机会较少(只有在纯合状态下才发病)，所以家族中的病例常常是散发的，难以表现出家族性倾向，如果不是近亲结婚，往往在几代中只见到一个患者。 另外，家族性疾病也不一定都是遗传病。这是因为同一家系的多个成员中，由于环境因素相同，也可能都患有相同的疾病。例如，由于饮食中缺少维生素A，一家中多个成员都可以患夜盲症。 综上所述，先天性疾病和家族性疾病中的许多疾病都与遗传病有一定关系，但是，这些疾病不都等于遗传病。因此，笼统地将这两类疾病归于遗传病范畴是错误的。,四、遗传病对人类的危害,1、我国遗传的发病状况： 统计表明，我国人口中有1/5到1/4的人患有危害轻重不同的遗传病！其中单基因遗传病约3%-5%，多基因遗传病约15%-20%，染色体异常遗传病约0.5%-1%。每年新出生的儿童中，有先天性缺陷的约1.3%，其中70%以上是遗传因素所致。在自然流产儿中，约50%是染色体异常引起的！ 我国人口中患21三体综合症的人就在100万以上。,2、危害： 危害人类健康，降低人口素质；给患者本人、家庭和社会带来严重的经济负担和精神负担；某些精神病患者给社会治安带来危害。 3、环境污染是导致遗传病发病率上升的主要原因。,五、优生学概论,定义：以医学遗传学为基础，研究并提出有效的社会措施，以降低人群中有害基因的频率，逐步消灭有害基因，保持和增加有利基因的频率，并创造条件促进优秀素质的充分发展，从而改善人类遗传素质。,学习优生学目的,明确优生学是应用遗传学原理来改善人类遗传素质的科学，以及研究和提倡优生学的必要性。我国为预防遗传病的发生所采取的主要措施。禁止近亲结婚、进行遗传咨询属于胚胎形成前的一级预防措施产前诊断及中止妊娠属于胚胎形成后的二级预防措施。此外，适龄生育和节制生育也是一项重要的优生措施。,优生思想的诞生和发展,优生（eugenes）：healthy birth,优生学是应用遗传学原理来改善人类遗传素质的科学,也可以说优生学是研究防止出生缺陷,提高出生素质的科学。优生学是19世纪60年代由英国学者高尔顿(S.F.Galton,18221911)创建的。此后,优生学作为一门科学发展起来。但是,优生学的发展经过了一个曲折的历程。在法西斯主义横行时期,种族主义者胡说什么人有“优”等和“劣”等之分,以优生学为幌子,疯狂地推行种族歧视和种族灭绝政策,把优生学引入歧途。因此,优生学在很长一段时间里被人们误解,而对其全盘加以否定,使优生学的发展受到了严重的影响。,优生学作为一门科学,并没有因为遭受了上述的厄运而消亡,在遗传学家和优生学家的努力下,随着细胞遗传学、分子生物学、医学遗传学的发展,优生学又进入了科学发展的新阶段。20世纪60年代,以美国学者斯特恩(C.Stern,19021982)为代表的优生学家提出了优生学可分为预防性优生学和进取性优生学的观点。,优生学（eugenics）一词是英国科学家高尔顿在1883年创用的。 德国的种族歧视政策：亚利安“主宰民族”，屠杀600万犹太人 20世纪20年代，美国提出一项优生绝育模范法规。 1948年，日本规定优生坠胎，预防下等人出生。 现代优生学：借助医学知识和技术选择自己后代的遗传品质，包括遗传咨询、产前诊断和选择性流产。,优生学研究的基本内容,基础优生学 临床优生学 社会优生学 环境优生学,正优生学：演进性优生 优选优育、人工受精、试管婴儿、克隆技术 负优生学：预防性优生 婚前检查、遗传咨询、产前诊断、选择性人工流产,1.预防性优生学 预防性优生学是指研究降低人群中产生不利表现型的基因频率,以减少后代遗传病发生的方法。这实际是遗传病的预防问题,所以,有人将预防性优生学称为消极优生学或负优生学。为了预防遗传病的发生,预防性优生学提出了下列几个主要措施:(1)在人群中普及有关遗传病的知识；(2)对遗传病进行群体普查,并且检出某些致病基因的携带者；(3)避免近亲结婚；(4)提倡适龄生育；(5)开展遗传咨询；(6)进行产前诊断；(7)注意产期护理。 随着基因工程的诞生和发展,人们又赋予了消极优生学新的活力从单纯遗传病的预防走向遗传病的治疗实验阶段。例如,一种叫半乳糖血症的隐性遗传病,由于患儿的细胞里缺少一种将半乳糖代谢为葡萄糖的转移酶,而使半乳糖在血液中大量积聚,造成患者出现肝脾肿大、白内障、智力低下等症状。1971年科学家在体外培养半乳糖血症患儿的成纤维细胞,用带有上述转移酶的基因的噬菌体,去感染培养的细胞,结果将此基因导入了一部分细胞,使细胞合成了以前不能合成的酶,这就是说细胞获得了利用半乳糖的能力,科学家在体外完成了基因治疗。可见,基因工程的发展,为人类遗传病的治疗展现出了美好的前景。,2.进取性优生学 进取性优生学是指研究维持和增加人群中产生有利表现型的基因频率,以促使体力和智力上优秀的个体有更多的生育机会的方法。所以,有人把进取性优生学称为积极优生学或正优生学。 近些年来,随着人工授精、体外受精、胚胎移植等技术的普遍采用和试管婴儿的问世,许多学者提出了“积极优生”的想法:通过人工授精、体外受精等途径,使遗传上“优秀”的基因得以增加,从而使社会人口优质化。为此,他们主张将经过选择的优秀人物的精子或卵细胞取出,冷冻起来,贮存备用。除此之外,还有人大胆地提出了用单性繁殖的途径,来保证“优秀”个体繁衍的设想。按照这种设想,需要将有成就者的细胞核(含有全部遗传信息)移植到一个去核的卵细胞中,或者通过两个未受精的卵细胞的“细胞融合”等方法,繁殖出没有经过精卵细胞融合的“单性人”。 人工授精、体外受精已有成功的实例,单性繁殖仅仅是一种设想,它不仅存在大量技术上的障碍,而且在社会上、伦理观念上也存在很大分歧。更重要的是这一设想还缺乏科学上的根据。例如,什么是“优秀”基因？“杰出人物”的基因是否能复制出杰出人物环境因素与遗传因素在决定人类的智力上各占多大比例重复使用少数“优秀”基因是否会损害人类的进化选择等等,许多问题都有待于进一步的研究。,1、例如:苯丙酮尿症的隐性致病基因频率为0.00778，自然人群中携带者的频率约为0.0156。非近亲结婚时子女发病率约为1/40.01560.0156=0.0000608表兄妹结婚时子女发病率则为1/40.01561/8=0.000489，相当于非近亲结婚发病率的8倍多。遗传咨询是遗传学专家或医生根据患者遗传病类型进行系谱分析，以确定该遗传病的遗传方式和发病几率，使患者和家属了解该遗传病的前因后果，或解除忧虑，或劝阻可能引起严重遗传病的婚姻或妊娠。 2、血友病基因(h)和红绿色盲基因(b)都位于X染色体上。根据交叉遗传的原理，小华母亲的红绿色盲基因会传给儿子，所以小华的X染色体上一定也有红绿色盲基因。,六、人类遗传学与优生的关系,人类遗传学的发展为优生科学奠定了科学基础 优生科学的发展是人类遗传学发展的原动力,例一 、中国某大学一位教授，其妻是电气工程师。二人的智商都很高，超过130。他们才华出众，身体健康，下一代的孕育环境和教育条件优良。他们婚后生了一个女儿和两个儿子。从性别上看,是“红花绿叶，品种齐全”，可谓美矣。遗憾的是，他（她）们全部是重的先天痴呆性患者!,八 事例,究其原因，仅仅是因为夫妻为俩姨表兄妹,例二、 中国东北某地有一山村，地理环境封闭。全村近百户人家，只有两姓，这两姓世代通婚。村中所有夫妻几乎都是近亲婚。他们的后代中，或者是呆傻低能（占儿童总数90%以上），或者体弱多病（加上又有智力低下者有30%），早死儿的比例很高，畸形儿占群体中的8%建国三十多年,全村中找不到一位能写帐目的会计。 一些资料表明，近亲婚后代中，患病率大大高于非近亲婚的子女。同范围内非近亲婚配所生子女相比，患病率是后者的145倍。 在上海市调查的结