第0506章遗传秋季学期PPT学习教案

1、会计学1第第0506章遗传秋季学期章遗传秋季学期4、研究结果显示 1）实验组，NK603或草甘膦除草剂对实验鼠健康危害相似；特别在雌性实验鼠中，幼鼠夭折和患病比例特别高。2）实验进行第14个月，对照组的实验鼠无一例患癌，而在喂食含NK603和草甘膦除草剂饲料的组别中，有10%到30%实验鼠患上肿瘤。3）实验进行24个月，在喂食含有NK603和草甘膦除草剂饲料所有的组别中，50%到80%实验鼠长肿瘤，且平均每只鼠长3个肿瘤；而对照组中，30%长1个肿瘤。雄性实验鼠中，还出现肝脏受损、肾脏和皮肤肿瘤及消化系统疾病。5、其他各界反应1）欧盟可能禁止进口转基因谷物。2）孟山都公司法国总部称：“此前所做

2、的超过300多次实验都证明安全，现在做出评论为时过早，还需请专家对研究结果评估。”3）欧洲一些环保团体长期认为，转基因作物可能对人类健康和环境造成危害，但一直没有长期的大规模研究成果作为依据。欧洲不种植NK603，进口这种转基因玉米作为饲料，这一研究报告可能导致欧盟禁止进口这种转基因谷物。孟山都公司研发的MON810转基因玉米，在欧洲获得了种植许可。然而在澳大利亚、保加利亚、法国、希腊、匈牙利、卢森堡和罗马尼亚，已禁止种植MON810型转基因玉米。 转基因？第1页/共40页1、基因工程 生物技术的核心部分，基因工程的操作： 基因工程（DNA重组）指将特定的基因，通过遗传载体（DNA）或其他手段

3、送入受体细胞，使其在受体细胞中增殖并表达的一种遗传学操作。转基因植物获得新的性状如：苍蝇中的抗菌肽基因如：苍蝇中的抗菌肽基因第2页/共40页第3页/共40页1）目的基因的获得到哪里去找目的基因？ 从组织细胞中可以分离得到人/小鼠的全套基因，称为基因文库。如人基因文库中约有3 万个基因。 如何从中把需要的基因找出来？采取“钓”的办法；这个办法通常称为印迹法。第4页/共40页印迹法的主要步骤：B)DNA 片断混合物通过电泳分离。C)电泳后，通过印迹技术转到酯酰纤维薄膜上。D)用已知小片断DNA 作为探针，互补结合找所需要的基因片断。E)探针DNA 片断已用放射性元素(或其它)标记，使胶片感光后可看

4、出。A)基因文库 DNA 用限制性内切酶处理。第5页/共40页2）目的基因的扩增（获得相当数量的目的基因） 用上面方法“钓”出的目的基因，数量极少，所以，接下来必须经过扩增，亦称为基因克隆。 生物分子 细胞 生物个体无性增殖过程都称为克隆。克隆第6页/共40页3）PCR法 PCR多聚酶链式反应，是近年来仍不断发展的基因工程技术； 其最大优点是把目的基因的寻找和扩增，并为一步完成。（三个步骤DNA变性、复性和扩增）变性，90 下DNA 成单链复性，50 下引物 DNA结合在适于配对的DNA片断上。合成（扩增） 70 下，由DNA 高温聚合酶催化，从引物开始目的基因 DNA。第7页/共40页 首先

5、要有基因载体，其次是装载；载体有好几种，常用的有： 质粒细菌环状双链小分子DNA，适于做小片断基因的载体。(1-20kb) 噬菌体DNA线状双链DNA，适于做大片断基因的载体。(噬菌体49kb)用用质粒质粒构建构建重组重组DNADNA分子分子用用噬菌体噬菌体DNADNA构建构建重组重组DNADNA分子分子第8页/共40页 限制性内切酶切成的粘性末端，有利于重组DNA 分子的构建！ 此酶识别特定碱基序列，有的还可切出“粘性”末端，使目的基因和载体连接非常容易。第9页/共40页 把构建好的重组 DNA 分子送进寄主细胞，亦需要适当的技术方法。 （电转化，脂质体） 若受体细胞是细菌，通常称转化；若受

6、体细胞是 动/植物细胞，通常称转染。 重组 DNA 分子进入寄主细胞后，其中的目的基因能否表达，表达效率高低，还有很大差别。 表达，通常指目的基因编码的蛋白质合成。基因工程的最后一步，是把所获得的蛋白质分离纯化，得到蛋白质产品。第10页/共40页 基因工程技术已经在医学、工业、农业等各个领域得到了广泛的应用。1）在医药学上的应用 基因工程被用于大量生产过去难以得到或几乎不可能得到的蛋白质肽类药物和药用植物中的有效成分。第11页/共40页胰岛素1000 磅牛胰磅牛胰 10 克胰岛素克胰岛素200 升发酵液升发酵液 10 克胰岛素克胰岛素干扰素1200 升人血升人血 1 升发酵液升发酵液23 万美

7、元万美元 / 病人病人 200300 美元美元 / 病病人人 （降低成本（降低成本100倍）倍）第12页/共40页2）用于提高奶酪产量 哺乳小牛 凝乳酶基因 胃 转入啤酒酵母 凝乳酶 凝乳酶 制造奶酪第13页/共40页3）转基因动物和植物4）其它方面应用 治理环境污染。 转基因植物亦已在大田中广为播种。 现在转基因动物技术已用于牛、羊，使得从 牛/羊 奶中可以生产蛋白质药物。称“乳腺反应器”工程。第14页/共40页第六章 遗传病和人类基因组计划 一、遗传病的特征与分类 二、遗传病的诊断与治疗 三、人类基因组计划（HGP） 四、后基因组生物学第15页/共40页 1902 年英国医生加洛特（A.G

8、arrod）从家族病史，发现并研究了第一例遗传病尿黑酸症，并发现该病在家族中的遗传遵循孟德尔规律，是由单个隐性基因控制。1、第一例遗传病的发现遗传物质发生变化而引起的疾病，几千种，百种/年递增 尤其难得的是：加洛特预测，尿黑酸病病人缺乏正常人有的一种酶，加洛特把这种遗传病症状称为“先天性代谢差错”。 后来的研究证明，加洛特的预见正确。第16页/共40页2、遗传病的类型和特征 迄今已记录的遗传病有3000多种，找到了200多个与遗传病有关的基因。根据基因在染色体的位置与病症，把遗传病分为三类：第17页/共40页第18页/共40页 由于红血球不正常带来严重后果。 问题出在血红蛋白 - 链 一个谷氨

9、酸残基变成了缬氨酸残基。缬氨酸是非极性氨基酸，导至使表面疏水性增大！血友病 患者血凝过程受阻，受伤时，出血不止。 血凝机制是一系列蛋白水解酶活化过程的级联反应。涉及十个左右凝血因子。其中凝血因子 和 位于染色体上；血友病则是因为这两个因子之一的基因发生突变。 血友病是基因位于 X染色体的隐性基因遗传病。第19页/共40页 这种病患者体内，编码低密度脂蛋白( LDL )受体的基因发生突变。 LDL受体：位于细胞表面，能将血流中的 LDL 吸收到细胞中。LDL 受体蛋白失去功能，便形成高胆固醇血症，进一步造成动脉粥样硬化。 正常人 轻度病症 严重病症第20页/共40页 维多利亚女王身上的血友病缺陷

10、基因使凝血因子失活通过皇族通婚，传递到普鲁士皇室，西班牙王室和俄罗斯王室。第21页/共40页1）单基因遗传病 患者在人群中比例不高！ 以上所说的遗传病都属单基因遗传病。即病因明确地在于一对基因的突变或缺陷。单基因遗传病的发病率较低，几百分之一至几万分之一。 2）染色体病 因染色体畸变，包括染色体数目或结构改变(缺失，重复，倒位，易位)所致的遗传病，称染色体病。第22页/共40页3）多基因遗传病 因为有环境因素的影响，包括：饮食、妊娠 、创伤、情绪等，于是，遗传的影响程度不一，被称为“遗传易感性”。人类健康危险的继承有害健康的“遗传”（相对于智慧，天赋，美丽，慷慨 )第23页/共40页在一些发达

11、国家， 婴儿死亡率中的 50 归因于遗传病。我国每年出生 1500 万婴儿中， 3 带有先天缺陷，其中 80 与遗传病有关。 第24页/共40页二、遗传病的诊断和治疗1、遗传病的诊断有三个层次1）检查特征的异常代谢成份，如： 镰刀状贫血病 血红蛋白 血友病 凝血因子3）检查异常基因是遗传病确证的关键步骤 RFLP 技术（限制性内切酶图谱多态性技术）的应用，使异常基因的检查有可能从研究实验室进入医院。 RFLP 技术亦可用于检查缺陷基因携带者。RFLP 技术还可用于其他领域，如： 亲缘关系确认、法医学等等。第25页/共40页 遗传病的治疗分为三个层次：1）生理水平的治疗对症治疗如： 苯丙酮尿症限

12、制膳食中苯丙氨酸含量 白 化 病戴帽子和墨镜2）蛋白质水平治疗 病人体内补充缺失的蛋白质。 如：血友病补充凝血因子。 有时，补充必要的酶也很起作用。纤维性囊泡化病（CF）是美国白色人种中较为常见的遗传病。病儿从肺、胰腺等处分泌粘液，阻碍呼吸、消化等功能。 5岁前可能因呼吸阻碍致死。稀释痰液第26页/共40页第27页/共40页实施基因治疗的必要步骤如下： 找到致病基因 克隆得到大量与致病基因相应的 正常基因 采取适当方法把正常基因放回到病人细胞内 进入病人体内的正常基因应正常表达克隆得到克隆得到正常基因正常基因以病毒以病毒DNA为载为载体体正常基因转正常基因转入病人细胞入病人细胞再转入病再转入病

13、人身体人身体第28页/共40页三、人类基因组计划 读生命天书，话基因时代1、人类基因组计划（HGP）的启动1）1986 年诺贝尔奖获得者R.Dulbecco提出： 人类基因组计划 测出人类全套基因组的 DNA 碱基序列(1n: 30亿个碱基对)；我国完成：1%，3号染色体上3千万个碱基对，142个基因。2）美国政府决定于 1990年正式启动HGP，预计用 15 年时间，投入 30 亿美元，完成 HGP。第29页/共40页 由国立卫生研究院和能源部共同组成“人类基因组研究所（NHGRI）”3）逐渐HGP 扩展为多国协作计划(被誉为生命“登月”计划)。 参与包括：欧共体、日本、加拿大、俄罗斯、巴西

14、、印度和中国等国的科学家。2、人类基因组计划的进展状况1）截至 1998 年 10 月，完成 1.8 X 108b，占 计划的 6。2001年2月公布图谱和初步分析结果！ 2）完成一系列模式生物全基因组测定。 这些模式生物全基因组测定的完成有重大理论与现实意义。（老鼠，果蝇)第30页/共40页4）研究发现 (Science, 2001，291）基因数量少得惊人：3万个/30亿个 人类基因组有约3万个基因，比线虫仅多1万，比果蝇多2万个；远小于原先估计的10万个基因。人类基因组中： 基因分布不均匀，存在“热点”和“荒漠”； 基因组上约有四分之一的区域是长长的，没有基因的片断；基因密度：在第17、

15、19、22号染色体上最高；在第4、8号染色体上相对贫瘠。第31页/共40页 35.3%的基因包含重复序列； 意味着原先认为的那些“垃圾DNA”的重复序列也起重要作用，应该重视！地球上人类的基因： 99.99%的基因密码相同，差异不到0.01%；来自不同人种间的人比同一人种间的人基因上更相似。人与低等动物基因上十分相似： 人类蛋白质61%与果蝇同源，43%与线虫同源，46%与酵母同源。两胚层的腔肠动物仅有1376个基因的珊瑚中的11%与人类基因相同。第32页/共40页人类第17号染色体上的全部基因都可在小鼠的第11号染色体上找到；（小鼠与人类共享80%遗传物质，99%的基因）用克隆的方法，定位了

16、数十种疾病的基因，如： 第1号染色体与阿兹海默病症相关； 第6号染色体与人类智能有关； X染色体上带有更多的疾病基因，与数十种疾病有关联。*2006.5Nature第1号染色体测序破译完成（150位/10年），10%基因，千余中新基因，与350余种与疾病有关基因 （帕氏、痴呆、孤独症、智障）第33页/共40页3） 目前估计，3 x 109 bp中 仅 5 编码蛋白质 95 不编码蛋白质4）人类基因组计划(HGP)的意义： HGP是一本蕴藏生命奥秘，决定人的生老病死的“天书”； 生命天书使用的语言是细胞中肉眼看不到的基因； 破解了它的语言，即破译了！第34页/共40页4、人类基因组计划的重大影响

17、 美国住院病人用药不当引起：10万人死亡/年，220万人受害/年？ 治疗用药：OneSizeFitsAll； 新药开发：3千种基因药物（药物靶基因10%）个性化给药：生物遗传的不同和个体差异巯基嘌呤甲基转移酶缺失，采用1/151/10剂量！应该： Right DrugRight DoesRight Person 6-巯基嘌呤 治疗儿童淋巴性白血病常规药 1/30 中毒反应！第35页/共40页2）开拓新学科领域 生物信息学 Bioinformatics 基因组学 Genomics 蛋白质组学 Proteomics 司法审判：科学性提高，利用基因多态性美国检测一批囚犯，其中72名获无罪释放（包括8名死囚）。3）推动生物技术的高新技术的发展：又有商机，又有知识产权；带来机遇，带来挑战！第36页/共40页4）对社会伦理的影响：HGP的进展，能为每人建“个人的基因档案”。积极一面：了解自己体质，防病治病；扬长避短，合理的规划自己；问题：隐私与公正的应用问题 基因歧视上学，招工，医疗保险，婚姻 基因革命“科学成果”使基因有缺陷人， 被打成 “新的下等公民”？第37页/共40页1、指在人类基因组测定工作完成之后的生物学。2、人类后基因组计划，包括：1）基因克隆计划：从30亿个