生命科学导论遗传幻灯片.ppt

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1、生命科学导论遗传第1页，共68页，编辑于2022年，星期一人类基因组计划大事记年月 被誉为生命科学“阿波罗登月计划”的国际人类基因组计划启动。年 塞莱拉遗传公司与国际人类基因组计划展开竞争。月 线虫完整基因组序列的测定工作宣告完成，第一次绘出多细胞动物的基因组图谱。年月 中国获准加入人类基因组计划，负责测定人类基因组全部序列的。中国是继美、英、日、德、法之后第个国际人类基因组计划参与国，也是参与这一计划的唯一发展中国家。第2页，共68页，编辑于2022年，星期一人类基因组计划大事记月日 国际人类基因组计划联合研究小组宣布，完整破译出人体第对染色体的遗传密码，这是人类首次成功地完成人体染色体完整

2、基因序列的测定。年月日 美国塞莱拉公司宣布破译出一名实验者的完整遗传密码，但遭到不少科学家的质疑。月底 中国科学家按照国际人类基因组计划的部署，完成了人类基因组的工作框架图。月日 德、日等国科学家宣布，已基本完成了人体第对染色体的测序工作。第3页，共68页，编辑于2022年，星期一人类基因组计划大事记月日 科学家公布人类基因组工作草图。月日 美英等国科学家宣布绘出拟南芥基因组的完整图谱，这是人类首次全部破译出一种植物的基因序列。年月日 中、美、日、德、法、英等国科学家和美国塞莱拉公司联合公布人类基因组图谱及初步分析结果。第4页，共68页，编辑于2022年，星期一人类基因组图谱分析 初步分析表明

3、，人类基因组由亿个碱基对组成，共有万至万个基因，比线虫仅多万个，比果蝇多万个，远小于原先万个基因的估计。另外，科学家还发现与蛋白质合成有关的基因只占整个基因组的。第5页，共68页，编辑于2022年，星期一1%年月，我国积极加入这一研究计划，负责测定人类基因组全部序列的，也就是号染色体上的万个碱基对，我国因此成为参与这一研究计划的唯一发展中国家。第6页，共68页，编辑于2022年，星期一2002年4月5日出版的美国科学杂志封面 在一片青山衬托下的金灿灿的中国云南红河哈尼水稻梯田登上了世界知名科学杂志美国SCIENCE的封面成功完成了全世界第一张水稻（籼稻）全基因组的框架序列图，中国科学家获得了空

4、前的尊重和殊荣。第7页，共68页，编辑于2022年，星期一人类基因组研究的主要内容建立遗传图谱建立物理图谱DNA序列测定基因的确定和分析第8页，共68页，编辑于2022年，星期一建立遗传图谱1、遗传图谱 遗传图谱（genetic map），又称连锁图（linkage map），是指基因或DNA标志在染色体上的相对位置与遗传距离。遗传距离通常由基因或DNA片断在染色体交换过程中分离的频率厘摩（cM）来表示。1厘摩表示每次减数分裂的重组频率为。遗传图谱的建立为基因识别和完成基因定位创造了条件。第9页，共68页，编辑于2022年，星期一建立遗传图谱2、遗传图谱的意义：6000多个遗传标记已经能够把人

5、的基因组分成6000多个区域，使得连锁分析法可以找到某一致病的或表现型的基因与某一标记邻近（紧密连锁）的证据，这样可把这一基因定位于这一已知区域，再对基因进行分离和研究。对于疾病而言，找基因和分析基因是个关键。3、遗传图谱的绘制及进展 多态性标志：限制性内切酶片段长度多态性（RFLP）；短串联重复序列（STR）,又称微卫星（MS）；单个核苷酸的多态性（sSNP）第10页，共68页，编辑于2022年，星期一建立物理图谱1、物理图谱物理图谱（physical map）是指DNA序列上两点的实际距离，通常由DNA的限制酶片段或克隆的DNA片段有序排列而成。物理图谱反映的是DNA序列上两点之间的实际距

6、离，而遗传图谱则反应这两点之间的连锁关系。在DNA交换频繁的区域，两个物理位置相距很近的基因或DNA片段可能具有较大的遗传距离，而两个物理位置相距很远的基因或DNA片段则可能因该部位在遗传过程中很少发生交换而具有很近的遗传距离。第11页，共68页，编辑于2022年，星期一建立物理图谱2、物理图谱的应用 物理图谱是进行DNA分析和基因组织结构研究的基础。3、物理图谱绘制的进展 分布于整个基因组的3万个序列标签位点（STS），标签位点是指染色体定位明确，并且可用PCR扩增的单拷贝序列，每隔100kb距离就有一个标志。第12页，共68页，编辑于2022年，星期一DNA序列测定 随着遗传图谱和物理图谱

7、的完成，测序就成为重中之重的工作。DNA序列分析技术是一个包括制备DNA片段化及碱基分析、DNA信息翻译的多阶段的过程。通过测序得到基因组的序列图谱。第13页，共68页，编辑于2022年，星期一基因的确定和分析 基因图谱是在识别基因组所包含的蛋白质编码序列的基础上绘制的结合有关基因序列、位置及表达模式等信息的图谱。在人类基因组中鉴别出占具2%5%长度的全部基因的位置、结构与功能，最主要的方法是通过基因的表达产物mRNA反追到染色体的位置。第14页，共68页，编辑于2022年，星期一遗传学基础理论遗传学基础理论第15页，共68页，编辑于2022年，星期一遗传学三大定律遗传学三大定律分离定律分离定

8、律自由组合定律自由组合定律连锁定律连锁定律第16页，共68页，编辑于2022年，星期一分离定律的意义分离定律的意义 （1 1）具有普遍性）具有普遍性 遗传病约有遗传病约有43444344种种 侏儒（先天性软骨发育不全）侏儒（先天性软骨发育不全）显性显性 短肢畸形短肢畸形 舞蹈病（舞蹈病（HuntingtonHuntington）第17页，共68页，编辑于2022年，星期一第18页，共68页，编辑于2022年，星期一第19页，共68页，编辑于2022年，星期一 白化白化 半乳糖血症半乳糖血症 隐性隐性 苯丙酮尿症苯丙酮尿症 全色盲全色盲 早老症早老症 自毁容貌综合征自毁容貌综合征 （2 2）杂合

9、体是不能留作种子）杂合体是不能留作种子 第20页，共68页，编辑于2022年，星期一脑损害脑损害白内障白内障黄疸黄疸肝脏肿大肝脏肿大肾损害肾损害第21页，共68页，编辑于2022年，星期一半乳糖激酶半乳糖激酶1磷酸半乳糖磷酸半乳糖尿苷二磷酸葡萄糖尿苷二磷酸葡萄糖葡萄糖葡萄糖1磷酸尿苷转移酶磷酸尿苷转移酶尿苷二磷酸半乳糖尿苷二磷酸半乳糖差向异构酶差向异构酶第22页，共68页，编辑于2022年，星期一右图显示患Hutchinson-Gilford综合症的8岁男孩,左图为正常的9岁男孩.第23页，共68页，编辑于2022年，星期一第24页，共68页，编辑于2022年，星期一第25页，共68页，编辑于

10、2022年，星期一自由组合定律的意义自由组合定律的意义(1)自由组合定律广泛自由组合定律广泛存在，如蜜蜂存在，如蜜蜂 的腐臭的腐臭 病（病（foul brood）;(2)使生物群体中存在着多样性，使生物群体中存在着多样性，使得生物使得生物 得以生存和进化得以生存和进化;(3)可应用于育种。可应用于育种。第26页，共68页，编辑于2022年，星期一第27页，共68页，编辑于2022年，星期一染色体畸变染色体畸变缺失缺失重复重复易位易位倒位倒位第28页，共68页，编辑于2022年，星期一5 5 P P女婴患者女婴患者(又称猫叫综又称猫叫综合征合征,5,5号染色体短臂缺失号染色体短臂缺失)第29页，

11、共68页，编辑于2022年，星期一This is Charlotte when she was six years old.Charlotte has Cri du Chat syndrome.(猫叫综合征猫叫综合征 5 5p-)p-)第30页，共68页，编辑于2022年，星期一 Drosophila Bar and double-Bar results from duplications caused by unequal crossing-over 第31页，共68页，编辑于2022年，星期一基因型小眼数目 表现型16A区域片段结构第32页，共68页，编辑于2022年，星期一1414212

12、1唐氏综合征唐氏综合征第33页，共68页，编辑于2022年，星期一第34页，共68页，编辑于2022年，星期一第35页，共68页，编辑于2022年，星期一第36页，共68页，编辑于2022年，星期一21-21-三体患者三体患者(残疾人奥林匹克运动会运动员残疾人奥林匹克运动会运动员)第37页，共68页，编辑于2022年，星期一第38页，共68页，编辑于2022年，星期一人类的伴性遗传人类的伴性遗传携带者携带者（Carrier）半合子半合子（hemizygote)第一性比第一性比 男胎儿男胎儿 女胎儿女胎儿120 100第二性比第二性比 男婴男婴 女婴女婴（103105）100第三性比第三性比 成

13、年男性成年男性 成年成年女性女性 1 1 老翁老翁 老妪老妪 62 100 (85岁岁)第39页，共68页，编辑于2022年，星期一1 1、剂剂量量补偿补偿效效应应：（1 1）现现象：正常女性的每个体象：正常女性的每个体细细胞中有两个胞中有两个X X染色体，而染色体，而男性的只有一条男性的只有一条 ,但是女性的但是女性的X X染色体基因表达染色体基因表达产产物数量并物数量并未比男性多一倍。未比男性多一倍。（2 2）概念：有关）概念：有关这这种在男女之种在男女之间间X X连锁连锁基因表达水平相等基因表达水平相等的的现现象，人象，人类遗传类遗传学上称学上称为剂为剂量量补偿补偿效效应应。第40页，共

14、68页，编辑于2022年，星期一2 2、X X染色质（巴氏小体）：染色质（巴氏小体）：19611961年英国年英国女遗传学家女遗传学家Mary LyonMary Lyon提出：提出：女性细胞中女性细胞中2 2个个X X染色体中，一条失染色体中，一条失活，失活的一条在分裂间期的细胞核中活，失活的一条在分裂间期的细胞核中呈现固缩状态即巴氏小体。呈现固缩状态即巴氏小体。巴氏小体的数目巴氏小体的数目X X染色体的数目染色体的数目1 1。第41页，共68页，编辑于2022年，星期一第42页，共68页，编辑于2022年，星期一第43页，共68页，编辑于2022年，星期一莱昂假说要点：莱昂假说要点：（1 1

15、）失活时期：）失活时期：X X染色体的失活发生于胚胎早期染色体的失活发生于胚胎早期（受精后的（受精后的1616天左右）；天左右）；（2 2）X X1 1，X X2 2染色体的失活是随机发生的；染色体的失活是随机发生的；（3 3）但是某条）但是某条X X染色体一旦失活，细胞系中的所染色体一旦失活，细胞系中的所有细胞维持同一条有细胞维持同一条X X染色体的失活；染色体的失活；第44页，共68页，编辑于2022年，星期一莱昂假说莱昂假说的依据的依据:玳瑁色猫的遗传玳瑁色猫的遗传:XBXB黑色黑色,XbXb黄色黄色,而而XBXb型由于不同体细型由于不同体细胞的胞的X染色体发生的异固缩不同染色体发生的异

16、固缩不同,而形成而形成玳瑁色。玳瑁色。这也说明这也说明,XX型个体的细胞中型个体的细胞中,异固缩的异固缩的X染色体上的基因不表达。染色体上的基因不表达。第45页，共68页，编辑于2022年，星期一 第46页，共68页，编辑于2022年，星期一第47页，共68页，编辑于2022年，星期一X-X-连锁隐性遗传连锁隐性遗传 (X-linked recessive inheritance)(X-linked recessive inheritance)红绿色盲红绿色盲(congenital dyschromatopsia of the protan and deutan type)血友病血友病（hem

17、ophilia）进行性肌营养不良（进行性肌营养不良（progressive muscular dystorphy，DMD）(杜兴氏症杜兴氏症 Duchemmes muscular dystrophy）睾丸女性化睾丸女性化(testicular feminization syndrome)自毁容貌综合征自毁容貌综合征 (Lesch-Nyhan syndrome)第48页，共68页，编辑于2022年，星期一第49页，共68页，编辑于2022年，星期一人的血友病的性连锁遗传女性携带者第50页，共68页，编辑于2022年，星期一所有女孩均为携带者第51页，共68页，编辑于2022年，星期一菲利普亲王查

18、尔斯王子威廉二世尼古拉二世维多利亚女王伊丽莎白女王第52页，共68页，编辑于2022年，星期一X-X-连锁显性遗传连锁显性遗传（X-linked dominant inhertance）抗维生素抗维生素D佝偻病佝偻病（Vitamin Dresistant rickets）(1)患者女性多于男性；患者女性多于男性；(2)每代都有患者；每代都有患者；(3)男性患者的女儿都为患者；男性患者的女儿都为患者；(4)女性患者的子女患病的机会为女性患者的子女患病的机会为1/2。第53页，共68页，编辑于2022年，星期一 典型的典型的X X连锁显性遗传家族图谱连锁显性遗传家族图谱第54页，共68页，编辑于2

19、022年，星期一Y-Y-连锁遗传连锁遗传 毛耳毛耳(hairy ears)鱼类中背鳍上的斑点鱼类中背鳍上的斑点 外耳道多毛家族谱系外耳道多毛家族谱系第55页，共68页，编辑于2022年，星期一第56页，共68页，编辑于2022年，星期一 人类的性染色体异常人类的性染色体异常一、一、克兰费尔特综合征克兰费尔特综合征:47 XXY (Klinefelters syndrome）不育不育第57页，共68页，编辑于2022年，星期一XXY 综合征患者 男性身体略高,外貌男性.睾丸发肓不全,精细管玻璃样变性,看不到精子形成.尿中促性腺激素的排泄量上升,常出现女性似的乳房,智能较差,不能生育.染色体组成是

20、 47,XXY.第58页，共68页，编辑于2022年，星期一二、二、XYY个体个体 超雄超雄(supermale)可育可育 47，XYY第59页，共68页，编辑于2022年，星期一XYY 综合征综合征外貌男性,症状类似Klinefelter患者,智力或差或正常.有生育能力.记作 47,XYY.第60页，共68页，编辑于2022年，星期一三、三、特纳氏综合征特纳氏综合征:45，XO （Turners syndrome）不育不育第61页，共68页，编辑于2022年，星期一Turner 氏综合征 女性身高略矮,第二性征发育不良,卵巢完全缺如,或仅存少量结缔组织.原发性闭经,无生育能力.蹼颈,肘外翻,

21、常有先天性心脏病和智力低下.2n=45.性染色体组成是XO,记作 45,X.第62页，共68页，编辑于2022年，星期一四、四、XXX综合征综合征 超雌超雌(superfemale)记做记做47，XXX 可育可育第63页，共68页，编辑于2022年，星期一(XXX 综合征患者及其核型综合征患者及其核型)第64页，共68页，编辑于2022年，星期一五、睾丸女性化五、睾丸女性化睾丸女性化睾丸女性化(testicular feminization)(性连锁隐性性连锁隐性)假阴道会阴阴囊性尿道下裂假阴道会阴阴囊性尿道下裂 (隐性遗传隐性遗传)第65页，共68页，编辑于2022年，星期一睾丸女性化患者(

22、X t f Y)睾丸女性化基因携带者(X+X t f )正常个体睾丸女性化患者家系第66页，共68页，编辑于2022年，星期一男性的脑下垂体前叶产生促性腺激素(GSH),刺激睾丸间质细胞分泌睾酮.以后睾酮变成生理作用更强的双氢睾酮.双氢睾酮和双氢睾酮结合蛋白相结合后,进入细胞核内,激活雄性分化所需要的基因.第67页，共68页，编辑于2022年，星期一睾丸女性化患者是由于X染色体上的双氢睾酮结合蛋白基因变生了突变(tmf).尽管体内存在睾丸,能分泌睾酮,生成双氢睾酮,但由于体内不能产生双氢睾酮结合蛋白,表型仍是女性,且乳房发育良好.即使注射睾酮,也不出现男性化反应.第68页，共68页，编辑于2022年，星期一