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分子病理学导论，病理学，什么是特异性改变功能和结构特征？水平a。裸眼水平： grosschangesindorgans . Level b . lightmicroscopiclevel : inhistologicalandcytologicallevel . Level c . electronic-micro(EM)Level :介绍性结构(细胞器)。水平。分子水平：检测大肠杆菌、核糖核酸和蛋白质。第一节绪论，分子病理学是病理学的一个分支，利用分子生物学技术在蛋白质和核酸水平上研究疾病的发生和发展。一般来说，所有的生物分子分为两种类型：1。小分子，如水、无机盐、碳水化合物和寡核苷酸，分子量一般小于500；2.生物大分子是人体内最重要的生物大分子，即蛋白质和核酸，是生命结构和功能的核心物质。分子病理学的核心内容是通过研究蛋白质、核酸等生物大分子的结构、功能和相互作用规律来阐明生命的分子基础，从而探索生命、疾病乃至生死的奥秘。就病理学学科体系而言，传统病理学涉及的所有领域，如病因、发病机制、病理变化、预后及相应的功能代谢变化，都是分子病理学的研究内容和对象。第二部分是遗传物质的核和分子病理学。1.核和遗传物质(1)被核膜包围的核是真核细胞最重要的特征，它不同于原核细胞。光镜下可见细胞核内核仁结构。由真核细胞组成的生物称为真核生物，包括单细胞生物(如酵母)、原生动物、动植物和人类。(2)核和遗传信息存储结构真核细胞和原核细胞在结构上有很大差异。真核细胞和原核细胞在基因组组成上有三个主要差异：真核细胞含有更多的DNA，DNA是遗传信息的载体，所以真核细胞比原核细胞含有更多的遗传信息。此外，真核细胞的DNA不是圆形的，而是线形的，并被包装成高度浓缩的染色质结构。2.真核细胞的细胞器也含有脱氧核糖核酸，它在线粒体中含有少量的脱氧核糖核酸，可以编码线粒体tRNA、rRNA和一些组成线粒体的蛋白质。3。原核细胞的信使核糖核酸转录和蛋白质翻译同时进行，即转录和翻译，不加工信使核糖核酸。然而，真核细胞的信使核糖核酸在合成后必须在细胞核中经过剪接处理，然后被运输到细胞质中翻译成蛋白质，即细胞核中的脱氧核糖核酸，储存遗传信息的脱氧核糖核酸以与蛋白质结合的形式存在，并被包装成高度有序的染色质结构。4.转录和翻译是分开进行的。(引自WWW。(引自WWW。DXY.cn)，2。核与疾病，(1)基因患者疾病的发生和发展与基因有直接和间接的密切关系。因此，可以认为人类疾病都是遗传病。正因为如此，人们一直不遗余力地寻找基因和疾病之间的对应关系。遗传病可分为三类：1。单一遗传疾病：由单一遗传缺陷引起。通常遵循经典的孟德尔遗传定律：有些表现为常染色体显性遗传，如手指短、马凡氏综合征、上睑下垂等。有些是常染色体隐性遗传，如白化病、先天性耳聋等。也有一些致病基因位于性染色体上，表现出性别连锁遗传，如红绿色盲。马凡氏综合征，白化病，2。多基因疾病：涉及多个基因缺陷。这些缺陷基因可能相互作用，可能有初级和次级差异，也可能受环境影响，并经常有家族倾向。它属于复杂遗传疾病，如糖尿病、心血管疾病和各种肿瘤。与简单的单基因疾病相比，复杂性状疾病的形成是许多小基因的叠加。在这些不同基因的遗传背景中，可能存在主要基因。此外，基因是否发挥作用以及基因作用的最终结果(表型)也受到环境因素的制约。因此，如果我们想要阐明这类疾病的发病机制，我们需要解决两个问题：(1)来定位和克隆疾病易感基因。大多数疾病的发生是许多微效、低外显率易感基因相互作用及其与环境因素相互作用的综合结果。为了识别疾病易感基因，目前的主要理论是每种疾病都有一组相应的突变等位基因(包括多态性)，这些基因突变发生在人类的祖先或某些人群中。因此，有可能通过高通量技术和遗传分析从疾病患者的基因组中逐个找到相应的变异等位基因。疾病相关基因定位和克隆的常用方法定位和克隆候选基因的关联分析。使用序列标记(突变、微卫星、单核苷酸多态性等。)作为筛选标记，根据疾病患者组和匹配对照组之间出现频率的显著差异，从候选基因中筛选出易感基因。这是目前最常用的方法。疾病相关基因定位和克隆的常用方法单体型关联分析单体型关联分析。根据最近的单倍型作图结果，人类基因组包含120，000个单倍型嵌段，每个嵌段平均长度为25kb，总共仅覆盖整个基因组，每个结构域最多跨越一个靶基因。因此，单倍型结构域可以作为靶标，可以进行全基因组扫描，可以搜索与疾病易感性相关的单倍型结构域，可以找到单倍型结构域，也可以找到相应的易感基因。人类基因组单倍型图谱计划是人类基因组研究领域的第二个主要战略目标。其主要内容是测量和分析亚洲、非洲和欧洲人群全基因组中DNA序列的多态性位点，从而构建整合人类遗传多态性信息的每条染色体的“单倍型图”。单核苷酸多态性(SNP)是指由单个核苷酸在基因组水平上以超过1%的频率变异而引起的DNA序列多态性。单核苷酸多态性广泛存在于人类基因组中，通常以两个等位基因的形式出现，便于大规模高通量分析。因此，单核苷酸多态性是继限制性片段长度多态性(RFLP)和微卫星之后的第三代遗传标记。单核苷酸多态性最大限度地代表了不同个体之间的遗传差异，因此成为研究复杂疾病、药物敏感性和人类进化的重要标志。迄今为止，人类基因组中已经鉴定出超过500万个单核苷酸多态性位点。如果对一个群体或个人的每个研究项目都必须检测和鉴定所有样本中的每个单核苷酸多态性位点，甚至是基因组中的一部分序列，那么成本将非常昂贵。因此，在人类基因组计划协作组的基础上成立的“HapMap”国际协作组提出了人类基因组研究的第二个战略任务，即以多国共享与合作的形式，共同构建整合全人类基因组遗传和突变信息的单倍型图谱。单倍体的科学基础是染色体上单核苷酸多态性的“块状”结构。单核苷酸多态性在染色体上成组遗传，并在DNA“板上”形成一个不可见的区域。每个板在进化中非常保守，并且在多代传递中不发生或很少发生DNA重组，并且其单核苷酸多态性在单个染色体上构成一种模式，即单倍型(图1)。因此，不同个体的DNA序列的差异可以由SNP的祖先板或单体型准确地表示。特别是，对于一个单倍型，只需要几个位点作为它的标签)单核苷酸多态性就可以知道整个单倍型的模式。因此，只需检测几个标签单核苷酸多态性，而无需检查所有位点，就可以确定“板”的单倍型。对不同人群的单核苷酸多态性单倍型的研究也表明，在人类基因组的每个板或单倍型中通常只有几种类型的单核苷酸多态性单倍型。因此，绘制了揭示人类遗传多态性信息的“单倍型图”，这极大地简化了未来从全基因组规模进行的单核苷酸多态性分型研究，并为疾病相关的遗传多态性研究提供了单核苷酸多态性标记位点。单体类型示意图。一段脱氧核糖核酸上的单核苷酸多态性位点。来自4个不同个体的同一染色体区域的这一段DNA的大多数序列完全相同，但是有3个位点显示出差异。每个单核苷酸多态性有两个可能的等位基因，第一个单核苷酸多态性的可能等位基因是单体型和单体型。该图显示了从6000bpDNA片段中检测到的20个单核苷酸多态性的排列类型，包括A中的3个基因座(第二行中的箭头)。大多数人的染色体表现为单倍型1-4。c标签单核苷酸多态性。只要20个单核苷酸多态性分型中的3个得到验证，就足以确定该序列的单倍型。例如，如果检测到一条染色体的3个标签单核苷酸多态性是-T-C-T-C，那么该序列就是单倍型1。(引自国际拉普财团。国际LHAPMap项目，图1。自然，2003年；426)，通过对整个基因组的表型和SNPs图谱的研究，可以从理论上定位人类的任何表型、功能和对任何疾病的易感性，从而为阐明疾病的遗传机制做出重要贡献。然而，即使发现了疾病易感基因和特定的分子表型，也并不意味着疾病发生和发展的分子机制得到了阐明。最终的解释机制仍需进一步澄清：哪些信号通路与疾病易感基因有关？这些信号传导路径是如何起作用并相互影响的？疾病易感性基因如何在这些信号通路中发挥作用，以及它们是否与信号通路之外的分子相互作用？什么是HapMap，HapMap是人类基因组中常见遗传多态性位点的目录。它描述了这些突变的形式，它们在DNA上的位置，以及它们在同一人群和不同人群中的分布。HapMap程序不使用HapMap中的信息来建立特定遗传变异和特定疾病之间的关系，而是向其他研究人员提供相关信息，使他们能够将遗传多态性位点与特定疾病风险联系起来，从而为疾病的预防、诊断和治疗提供新的方法。我们细胞中的脱氧核糖核酸是一条长链，由四种基本化学“构件”组成，即腺嘌呤(a)、胸腺嘧啶(t)、胞嘧啶(c)和鸟嘌呤(g)。人类细胞中的23对染色体由超过60亿个这样的化学单位组成。(见“遗传学基础知识”。这些基因序列中包含的信息会影响我们的身体特征、患病的可能性以及身体对外界物质的反应。不同人的基因序列非常相似。如果你比较两个人的染色体，他们的DNA序列可以是数百个相同的连续核苷酸。然而，平均而言，每1200个碱基有一个核苷酸差异(图1)。在一个地点，一个人是甲，而另一个人可能是乙；或者有人在特定位点添加或删除了一些碱基或DNA片段。染色体上每个不同的“拼写”被称为等位基因，人类染色体上所有等位基因的集合就是基因型。图1:当比较两个随机个体的7号染色体上的DNA序列时，在2200个核苷酸序列中发现了两个SNPs。不同个体之间碱基的差异是目前最常见的遗传多态性。这些遗传差异被称为单核苷酸多态性或单核苷酸多态性。国际人类基因组专题计划确定了人类基因组中常见的大约1000万个单核苷酸多态性中的大多数，以确定大多数人类遗传多样性的分子基础。对于遗传学家来说，单核苷酸多态性也是基因定位的分子标记。例如，一个基因的拼写改变会增加患高血压的风险，但是研究人员不知道该基因在染色体上的位置。他们可以比较高血压患者和正常人之间的单核苷酸多态性。如果单核苷酸多态性在高血压患者中很常见，它可以作为一种标记物来定位和鉴定与该疾病相关的基因。然而，检测人类染色体上所有1000万个常见的单核苷酸多态性是极其昂贵的。HapMap的构建将使遗传学家能够利用SNPs的组成和染色体上的其他遗传变异。一些彼此相邻的多态位点倾向于一起遗传。例如，对于所有在某个位点上是A而不是G的人，该位点周围染色体区域的单核苷酸多态性状态可能是一致的。这些变异连接的区域是单体型。图2:2:HapMap的构建分为三个步骤：(a)鉴定多个个体的DNA样品中的单核苷酸多态性(SNPs)；(b)将群体中频率大于1%的共同遗传的相邻单核苷酸多态性组合成单倍型；(c)寻找用于在单倍型中鉴定这些单倍型的标签单核苷酸多态性。通过对图中的三个标签单核苷酸多态性进行基因分型，研究人员可以确定每个个体拥有图中所示的四种单倍型中的哪一种。在人类染色体的许多区域只发现了少数单倍型。在特定人群中，55%的人可能有相同的单体型，30%的人可能有另一个单体型，8%的人可能有第三个单体型，其余的人可能有几种罕见的单体型。HapMap项目将从世界不同地区的四个群体中鉴定常见的单倍型，以及特异性鉴定这些单倍型的标记单核苷酸多态性。通过检测单个标签单核苷酸多态性(一种称为基因分型的过程)，研究人员可以识别一组单倍型。据估计，包含大多数遗传变异模式信息的标签单核苷酸多态性的数量约为300，000至600，000，远远少于1，000万个普通单核苷酸多态性。一旦标签单核苷酸多态性的信息从HapMap中获得，研究人员将能够使用它们来定位与重要医学特征相关的基因。假设研究人员想找到与高血压相关的遗传变异，他不需要确定一个人所有单核苷酸多态性的类型，而只需要对数量少得多的标记单核苷酸多态性进行基因型分析，就可以获得一组人的单倍型。研究人员可以关注可能与疾病相关的特定候选基因，或者他们可以通过观察整个基因组来发现与疾病相关的染色体区域。如果高血压患者都倾向于有一种特殊的单倍型，那么与该疾病相关的突变位点很可能在该单倍型内或附近。单倍型的起源，人类基因组中的单倍型来源于人类有性生殖的分子机制和我们作为一个物种的历史。除了性细胞外，人类细胞中的染色体成对出现。一条染色体来自父母，另一条来自母亲。然而，在代代相传的过程中，染色体并不是固定的。在精子和卵子形成的过程中，染色体对重组，即一对染色体聚集在一起并交换片段。由此产生的杂交染色体包含两对成员的片段，并传递给下一代。许多代以后，经过反复的重组事件，祖先染色体片段的原始排列在非近交群体中被破坏了。一些祖先染色体片段将出现在许多后代个体的DNA序列中(图1)。这些部分没有被重组所打破，而是被发生重组的那些领域相互分开。这些片段是单倍型，遗传学家可以用它们来发现与疾病或其他重要医学特征相关的基因。图1说明了两个祖先染色体被重组和拼接多代以产