遗传和变异——生命特征的延续与发展.ppt

第五章遗传和变异，了解基因在遗传学中起作用的生物的遗传变异和生物进化遗传学和优生遗传工程，教科目和要求，教科目和要求：了解发现遗传因子的过程，掌握基因的本质。掌握基因在生物遗传中的作用。理解生物遗传变异在生物进化中的作用。了解遗传病的种类、诊断、基因治疗的一般知识。了解基因工程的原理、基本内容及应用。教育重点和困难：基因的本质。基因在生物遗传中的作用。遗传疾病、遗传工程、遗传工程概述遗传工程的方法阶段遗传工程研究进展和应用前景遗传工程安全遗传工程操作及其产品安全性、遗传工程安全遗传工程操作及其产品安全性，1971年，美国麻省理工学院(MIT)提出了重组猴肾脏病毒SV40DNA和噬菌体DNA，然后将其导入大肠杆菌细胞的想法。相反的原因：携带病毒DNA的重组分子退出实验室，大肠杆菌感染人类肠道，后果可能很严重。因此研究计划被搁置了。起初从事DNA重组研究的科学工作者很担心，后来被波及到公众团体。1973年美国公众首次公开的是担心应用重组DNA技术会产生潜在危险的新微生物，对人类造成难以预测的后果。1974年，美国成立了一个重组DNA咨询委员会，该委员会担心重组DNA在人类及其他生物中传播，因此需要扩大或扩大癌症及其他疾病的发生范围，停止两种类型的实验。第一类包括自然界中尚未发现的病毒能力或具有抗生素耐药基因的新有机体的组合。第二类是将肿瘤病毒或其他动物病毒的DNA引入细菌的实验。1975年，讨论：潜在危险的基因偶然脱离实验室，或成功寄生在实验者的肠道，可能导致某种致命的后果；过度忧虑是没有必要的，有防备的危险，原核生物与真核生物接触，自然合成重组体类型在自然选择中没有得到优势。但是，新开发的基因工程技术在三个问题上达成了共识，这三个问题具有解决生物、医学和社会问题的乐观前景。如果扩散到新配置的重组DNA有机体之外，可能会出现不同程度的潜在危险。采取预防措施，在严格的控制下进行必要的DNA重组实验。目前正在进行的一些实验在严格控制的条件下其潜在危险仍然很大。1976年，美国制定了重组DNA研究指南，禁止多种重组DNA实验，规定实验的物理保护和生物保护。物理保护，P1-P4(分别为常规、设备负压柜、全负压实验室、专用测试大楼)。生物保护EK1-EK3(大肠杆菌一般在自然环境中死亡，无法在自然环境中生存)1976年第一株安全株EK12，1776菌株发达，营养缺陷突变，细胞壁非常脆弱。1977年成立了第一家专门制造和生产医疗药物的基因工程公司。开发确认了不担心危险。到目前为止，还没有发现重组DNA危险病例。1979年，我们可以用病毒DNA进行重组实验。1984年，美国公布了新规定，有所放宽。1989年，植物遗传工程获得批准。基因工程研究进展及应用前景，微生物基因工程，快速生长和繁殖微生物，容易大规模培养人类胰岛素胰岛素，是治疗胰岛素依赖型糖尿病唯一有效的药物。胰岛素由a，b的两条链组成，每条有21，30个氨基酸。500多万患者。以前要获得500克胰岛素需要800-1000公斤牛胰腺。1978年，美国第ntech以大肠杆菌成功表达了人的胰岛素基因。1982年美国FDA批准在美国销售基因工程胰岛素.生长激素缺乏导致侏儒症。191个氨基酸蛋白质。生长激素具有物种特异性，只能用人的生长激素治疗侏儒症。以前大部分是从尸体的脑垂体获得的，来源很有限。现在用大肠杆菌生产。我国在试制。干扰素是一种既有抗病毒、抗肿瘤、免疫调节功能的蛋白质。根据来源，可分为，三个亚型。过去由体外培养的人类细胞生产，但产量低，成本高。活性大肠杆菌产生病毒感染和某些肿瘤的治疗。乙型肝炎疫苗HBV通过血液传播。我国HBV携带者至少1亿人。HBV不能在组织培养细胞中生长，以前乙肝抗原从病毒携带者的血清中分离，加热处理后，制造疫苗的成本高，数量少。目前大肠杆菌生产出生产乙型肝炎病毒的基因工程疫苗。我国已经普及。植物基因工程，培育优良品种，提高粮食产量，提高粮食质量，减少化肥和农药的使用。抗虫作物抗虫棉和抗虫玉米抗旱植物的抗旱烟草和番茄改善农产品质量，提高植物油中不饱和脂肪酸的含量，增加谷类和大豆种子中赖氨酸的含量。兔毛的棉花在我国栽培成功，棉花纤维质量很好，有兔毛般的光泽。利用疫苗和抗体生产表达动物蛋白的转基因植物，生产鼠标抗体用烟草，生产人类血清白蛋白的土豆，和人类干扰素的萝卜。现在的热点是利用植物生产疫苗。总有一天，可以不用注射疫苗，用吃香蕉的方法接种艾滋病疫苗。动物遗传工程使动物获得人类所需的特定特性；赋予动物可遗传的免疫力，对特定的疾病和不理想的环境具有抵抗力。生产对人类有价值的产品目前动物基因工程的主要方向。特定表达系统：乳腺表达系统，易于收集牛奶；牛奶中蛋白质种类少，很容易精制所需的外源蛋白质。饲养的家畜奶的产量都不低。血液表达系统，方便血液收集。基因动物生产的药物有人血红蛋白，人乳铁蛋白等。基因工程方法阶段，下5阶段目的基因获取，合成，PCR方法，利用基因杂交从基因库中筛选。目的基因和载体DNA片段体外连接，形成重组DNA分子。基因工程向量：目标基因的扩增需要在细胞内自主复制的向量。质粒(人工转化)，噬菌体。将重组DNA分子转移到受体细胞增殖，提取了重组DNA分子的细胞。基因的克隆，目标基因大量扩增，来自无性生殖的同一细胞。也称为外源基因(目标基因)表达检测、基因工程概述、基因工程、重组DNA技术。切割和连接外源DNA分子，插入病毒、质粒或其他载体分子，形成重组DNA分子，倒入受体细胞，使外源基因在受体细胞中表达的过程。重组DNA技术是现代生物技术的核心手段，可以在基因水平上改变生物遗传特性。遗传和优生、遗传病、细胞内遗传物质异常变化所导致的疾病。遗传病的一般特征遗传病的分类预防遗传学的治疗优生、遗传病的治疗、遗传病的发病过程，从4个层面进行分析：基因水平、酶水平、代谢水平、临床水平。环境工程：酶水平和代谢水平。出生后，或患者典型症状的诊断，并采取措施。基因工程：通过基因治疗、原位治疗、从患者中移除有基因缺陷的细胞基因修正修改的细胞培养细胞融合或移植，传递给患者。将具有体内基因治疗，治疗功能的基因直接转移到患者的特定组织。将肿瘤或癌症(无害的药物前体转化为毒性物质，转移到杀死致癌细胞的癌细胞的自杀基因治疗)。美国已经临床应用)；抑癌基因。反义疗法，抑制或减少目标基因表达。DNAmRNApro累积致病性。引入反义RNA和mRNA配对将减少mRNA，蛋白质产物的数量。通过核酶的基因治疗，具有酶活性的RNA分子可以分解RNA。核糖酶可以切割HIV基因组RNA，阻断其复制。美国FDA批准了将核糖酶倒入细胞的实验。基因治疗还需要克服的困难，潜在的危险和应用前景，需要克服的困难：进入临床实验的最大障碍是重组病毒载体带来的目的基因能否完成正常功能(表达)。目的基因产生太少的酶。潜在危险：主要问题是“插入突变”，即时插入是可能影响其他基因的表达。用于基因治疗的病毒可以脱离细胞，感染其他患者，甚至出现艾滋病等新的疾病。几乎不可能。因为使用缺陷型。应用前景：可用于基因治疗的遗传病、半乳糖症、精氨酸症、血友病。优生学，优生学：利用遗传学的原理和方法，改善人类遗传质量，预防出生缺陷，提高人口质量的科学。预防优生：减少不利的基因频率，减少疾病。消极优生学进化优生学：改善优秀个体，增加有利的基因组合。积极的优生，优生措施婚前检查近亲结婚适龄期避免分娩遗传咨询妊娠早期致癌物暴露：电离辐射、抗生素、化学物质、病毒。饮食控制疗法，现代诗歌中添加异常导致身体必需物质的不足；如果某个代谢物质积累了很多，就限制该代谢产物的全身物质摄取，以保持代谢平衡。例如半乳糖无乳糖饮食，苯丙酮尿症是低苯丙氨酸饮食，维生素缺乏补充维生素。药物治疗，原则是补充，剩馀。先天性免疫球蛋白血症患者可给予免疫球蛋白制剂。糖尿病给胰岛素。在先天性代谢病患者中，用正常酶代替有缺陷的酶，在脑苷患者中注射-葡萄糖苷酶，可以降低患者肝脏和血液中的脑苷含量。手术治疗，唇裂，腭裂，还有手指，青光眼，白内障可以通过手术矫正。回答有关遗传病预防、遗传咨询、医生或其他专家对遗传病患者或其亲属提出的疾病原因、遗传方式、诊断、预后、预防等问题。避免结婚和生育指导，避免近亲结婚，提倡元妍(血缘关系，地理上)。分娩图(适龄分娩)。产前诊断，也称为宫内诊断。出生前检测出遗传病和先天性畸形，立即终止妊娠，均可预防患者。孩子们的出生减轻了孩子们的家庭负担和痛苦，也有助于控制遗传病的社会传播。遗传病的一般特征，遗传性：从前期到下一代的特征。终生性：通过改变疾病的表型特征或改善症状，修复或纠正患者身体细胞中发生突变的遗传物质，可以治疗遗传病。先天性：先天性疾病是个体出生后出现的疾病。因为很多遗传病出生后就能看到，大部分先天性疾病其实是遗传病。家族性：显示家庭聚会现象的疾病，同一家族中有两个以上的患者。有的遗传病，有的遗传病。有些非典型性疾病，由于家庭成员处于相同的环境条件，因此跟某些疾病(例如缺乏物质导致的疾病)一起受苦。根据遗传病的分类，遗传物质的突变方式，分为遗传病(可分为单个和多个遗传病)和染色体病。单个基因的遗传病：与一对基因相关。主要是由基因突变引起的。白化病，血友病，色盲。多基因遗传病：由几对基因的变化引起的疾病不仅与遗传有关，还与环境有关。高血压，糖尿病，神经分裂症。是人类最常见的遗传病，但发病率低1%-10%。染色体疾病：染色体异常。500多种。75%是性染色体异常，25%是常染色体异常。遗传率表示对病因的遗传因素大小，遗传率为兔嘴唇、支气管哮喘、神经分裂症70%以上。遗传率为高血压，冠心病的50%-60%。遗传率低于40%的消化性溃疡，成人型糖尿病。生物的遗传变异和生物进化，表型变异：环境影响，不遗传。营养条件的差异导致个人之间的差异。遗传变异，可以遗传。基因重组：用自由组合法和连锁交换法解释。突变：遗传物质的变化，包括染色体异常：结构变化；数量变化基因突变：基因分子结构的变化生物进化，染色体异常，染色体结构的变异，缺少图表参考：染色体分裂，一部分丢失，基因丢失。儿童中的猫叫综合症。像猫叫声一样的儿童哭声，相隔很远的双眼，智力低下，生活能力低下。小儿视网膜肿瘤。13号染色体的长臂缺少14，11个部位。肾肿瘤，染色体11短臂13区缺失。重复：染色体增加片段有助于执行新功能和进化。神经障碍，15号染色体中长臂部分缺失，部分重复。颠倒：180度颠倒，改变染色体上基因的排列顺序。人是黑猩猩和6号，黑猩猩和大猩猩是8号。胸腺、甲状腺及先天性心脏病倒在22号染色体的长臂11部位。易位：非同源染色体交换染色体片段。可能导致家族性染色体异常。容易长肿瘤。人的慢性骨髓性白血病是由于22号染色体长臂片段的移位。先天性白内障，x染色体长臂25区移位。唐氏综合症，7号，9号染色体交换片段。染色体数目变化，整体变化：染色体的变化基于配偶的染色体数目增减。无籽西瓜、香蕉、小黑麦。非整体多倍体变化：一个或多个染色体的增减。在大多数情况下，非整体多倍体是致命的。缺乏，2n-2，个体丢失了一对同源染色体，称为零体。单体，2n-1，个体失去染色体。XO，特纳综合征，性腺发育不良，先天性卵巢发育不良。发生在女孩中。身材短(120厘米-140厘米)的人往往因蹼颈和肘外翻而没有生育能力。智力低下，经常伴有先天性心脏病。性器官型，三体，2n 1。13- 3体，小头，兔唇或腭裂，一般死于3月，少数能活到5岁。人类一般的21- 3体，天生的愚蠢，孩子们的眼睛小，眼神大，生长发育缓慢，一贯，智力低，平均寿命短。18- 3体，所有器官以上。Xxi，先天性睾丸发育不良。外貌像男人，身体比一般男人高，没有生育能力，智力低。XYY，楚雄，患者是男性，体型大，有些发育异常，智力低。因为XYY在犯罪中的比例很高(1: 28)，所以指出y染色体的存在可能会侵犯患者。但是还没有定论。XXX，超女性。大部分患者的表型和生育能力正常。男性阴阳，男性激素受体基因(tmf)变异成Tmf。女性阴阳人，激素代谢途径发生变化，产生男性荷尔蒙。双三体，2n 1 1个不同的染色体。多体，2n，一次染色体增加了1个以上。基因突变，DNA中碱基对的变化和遗传物质的分子结构变化，包括碱基对的插入和缺失。机制默认替代：包括转换和交换。移位码突变：一个或多个碱基的增减(不是3的倍数)。插入或丢失后的所有密码内容都发生了变化，从而在翻译级别完全改变了导致多肽链的氨基酸顺序。例如血红蛋白病，链缺少一个碱基。诱变，物理突变：射线化学突变：基本类似物，食品中的亚硝酸盐，汽车尾气等。诱变的应用：提高突变率，在繁殖中使用。基本转换和转换，改变后肽链氨基酸顺序的不同影响：同义突变，CTACTG，决定在mRNA上GAUGAC，Asp。无意义的突变，DNA碱基发生变化，在mRNA上成为UAG，UAA，UGA终结者之一。Misyi突变，DAN的碱基替换，mRNA的一个密码子交换，编码的氨基酸不同。变更主要结构会影响进阶结构。例如镰状细胞贫血和正常血红蛋白基因HbA，突变基因HbS决定三种基因型。GAGGTG。、生物进化、生物进化的证据比较解剖学证据：比较各种植物和动物的器官基本上具有相似的结构。同源器官不同种类的生物体在形状和功能上的差异很大，但内部结构