第四章 基因突变与基因病(2012-4-28).ppt
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1、基因突变与基因病基因突变与基因病遗传物质的结构改变而引起的遗传信息遗传物质的结构改变而引起的遗传信息改变,均可称为改变,均可称为突变突变。在复制过程中发生的在复制过程中发生的DNA突变称为突变称为DNA损伤损伤(DNA damage)。从分子水平来看,突变就是从分子水平来看,突变就是DNA分子上分子上碱基的改变。碱基的改变。一、突变的意义一、突变的意义(一)突变是进化、分化的分子基础(一)突变是进化、分化的分子基础(二(二)突变导致基因型改变突变导致基因型改变(三(三)突变导致死亡突变导致死亡(四)突变是某些疾病的发病基础(四)突变是某些疾病的发病基础二、引发突变的因素二、引发突变的因素物理因
2、素物理因素物理因素物理因素 紫外线紫外线紫外线紫外线(ultra violet,UV)(ultra violet,UV)、各种辐射、各种辐射、各种辐射、各种辐射 UV 化学因素化学因素化学因素化学因素三、突变的分子改变类型三、突变的分子改变类型错配错配错配错配 (mismatch)(mismatch)缺失缺失缺失缺失 (deletion)(deletion)插入插入插入插入 (insertion)(insertion)重排重排重排重排 (rearrangement)(rearrangement)框移框移框移框移(frame-shift)(frame-shift)DNADNA分子上的碱基错配称分
3、子上的碱基错配称分子上的碱基错配称分子上的碱基错配称点突变点突变点突变点突变(point mutation)(point mutation)。发生在同型碱基之间,即嘌呤代替另发生在同型碱基之间,即嘌呤代替另发生在同型碱基之间,即嘌呤代替另发生在同型碱基之间,即嘌呤代替另一嘌呤,或嘧啶代替另一嘧啶。一嘌呤,或嘧啶代替另一嘧啶。一嘌呤,或嘧啶代替另一嘧啶。一嘌呤,或嘧啶代替另一嘧啶。1.转换转换发生在异型碱基之间,即嘌呤变嘧啶发生在异型碱基之间,即嘌呤变嘧啶发生在异型碱基之间,即嘌呤变嘧啶发生在异型碱基之间,即嘌呤变嘧啶或嘧啶变嘌呤。或嘧啶变嘌呤。或嘧啶变嘌呤。或嘧啶变嘌呤。2.颠换颠换(一)错配
4、(一)错配镰形红细胞贫血病人镰形红细胞贫血病人镰形红细胞贫血病人镰形红细胞贫血病人HbHb(HbSHbS)亚基亚基亚基亚基N N-valval hishis leuleu thrthr pro pro valval gluglu C C 肽链肽链肽链肽链C CA AC C GGT TGG基因基因基因基因正常成人血红蛋白正常成人血红蛋白正常成人血红蛋白正常成人血红蛋白HbHb(HbAHbA)亚基亚基亚基亚基N N-valval hishis leuleu thrthr pro pro gluglu gluglu C C 肽链肽链肽链肽链C CT TC C GGA AGG基因基因基因基因(二(二)
5、缺失缺失、插入插入和框移和框移缺失:缺失:缺失:缺失:一个碱基或一段核苷酸链从一个碱基或一段核苷酸链从一个碱基或一段核苷酸链从一个碱基或一段核苷酸链从DNADNA大分子上大分子上大分子上大分子上消失。消失。消失。消失。插入:插入:插入:插入:原来没有的一个碱基或一段核苷酸链插入原来没有的一个碱基或一段核苷酸链插入原来没有的一个碱基或一段核苷酸链插入原来没有的一个碱基或一段核苷酸链插入到到到到DNADNA大分子中间。大分子中间。大分子中间。大分子中间。框移突变框移突变框移突变框移突变是指三联体密码的阅读方式改变,造是指三联体密码的阅读方式改变,造是指三联体密码的阅读方式改变,造是指三联体密码的阅
6、读方式改变,造成蛋白质氨基酸排列顺序发生改变。成蛋白质氨基酸排列顺序发生改变。成蛋白质氨基酸排列顺序发生改变。成蛋白质氨基酸排列顺序发生改变。缺失或插入都可导致缺失或插入都可导致缺失或插入都可导致缺失或插入都可导致框移突变框移突变框移突变框移突变 。谷谷谷谷 酪酪酪酪 蛋蛋蛋蛋 丝丝丝丝5 5 G G C C A A G U AG U A C A UC A U G U CG U C 丙丙丙丙 缬缬缬缬 组组组组 缬缬缬缬正常正常正常正常5 5 G A GG A G U A CU A C A U GA U G U C U C 缺失缺失缺失缺失C C缺失缺失引起框移突变引起框移突变(三(三)重排重
7、排DNA分子内较大片段的交换,称为分子内较大片段的交换,称为重组或重排。重组或重排。由基因重排引起的两种地中海贫血基因型由基因重排引起的两种地中海贫血基因型无义突变无义突变无义突变无义突变 碱基核苷酸的改变碱基核苷酸的改变碱基核苷酸的改变碱基核苷酸的改变不会改变氨基酸种类,不会改变氨基酸种类,不会改变氨基酸种类,不会改变氨基酸种类,因此蛋白质的氨基酸序因此蛋白质的氨基酸序因此蛋白质的氨基酸序因此蛋白质的氨基酸序列没有改变,蛋白质的列没有改变,蛋白质的列没有改变,蛋白质的列没有改变,蛋白质的性质和功能不会改变。性质和功能不会改变。性质和功能不会改变。性质和功能不会改变。四、四、DNA损伤的修复损
8、伤的修复修复修复(repairing)是对已发生分子改变的补偿措施,使其是对已发生分子改变的补偿措施,使其是对已发生分子改变的补偿措施,使其是对已发生分子改变的补偿措施,使其回复为原有的天然状态。回复为原有的天然状态。回复为原有的天然状态。回复为原有的天然状态。光修复光修复光修复光修复(light repairing)(light repairing)切除修复切除修复切除修复切除修复(excision repairing)(excision repairing)重组修复重组修复重组修复重组修复(recombination repairing)(recombination repairing)S
9、OSSOS修复修复修复修复 修复的主要类型修复的主要类型(一)光修复(一)光修复光修复酶光修复酶光修复酶光修复酶(photolyasephotolyase)UVUvrAUvrAUvrBUvrBUvrCUvrCOHOHP PDNADNA聚合酶聚合酶聚合酶聚合酶OHOHP P (二)切除修复(二)切除修复是细胞内最重要和是细胞内最重要和是细胞内最重要和是细胞内最重要和有效的修复机制,主要有效的修复机制,主要有效的修复机制,主要有效的修复机制,主要由由由由DNA-DNA-polpol和连接酶和连接酶和连接酶和连接酶完成。完成。完成。完成。DNADNA连接酶连接酶连接酶连接酶ATPATP(三)重组修复
10、(三)重组修复(四)四)SOS修复修复当当当当DNADNA损损损损伤伤伤伤广广广广泛泛泛泛难难难难以以以以继继继继续续续续复复复复制制制制时时时时,由由由由此此此此而而而而诱诱诱诱发出一系列复杂的反应。发出一系列复杂的反应。发出一系列复杂的反应。发出一系列复杂的反应。在在在在E.E.colicoli,各各各各种种种种与与与与修修修修复复复复有有有有关关关关的的的的基基基基因因因因,组组组组成成成成一一一一个个个个称为称为称为称为调节子调节子调节子调节子(regulonregulon)的网络式调控系统。的网络式调控系统。的网络式调控系统。的网络式调控系统。这这这这种种种种修修修修复复复复特特特特
11、异异异异性性性性低低低低,对对对对碱碱碱碱基基基基的的的的识识识识别别别别、选选选选择择择择能能能能力力力力差差差差。通通通通过过过过SOSSOS修修修修复复复复,复复复复制制制制如如如如能能能能继继继继续续续续,细细细细胞胞胞胞是是是是可可可可存存存存活活活活的的的的。然然然然而而而而DNADNA保保保保留留留留的的的的错错错错误误误误较较较较多多多多,导导导导致致致致较较较较广泛、长期的突变。广泛、长期的突变。广泛、长期的突变。广泛、长期的突变。人类到底有多少病是遗传病、基因病呢?染色体遗传病染色体遗传病染色体数目异常或结构异常而引起的疾病。染色体染色体数目异常或结构异常而引起的疾病。染色
12、体染色体数目异常或结构异常而引起的疾病。染色体染色体数目异常或结构异常而引起的疾病。染色体病患者在发育过程中常伴有发育畸形和智力低下,病患者在发育过程中常伴有发育畸形和智力低下,病患者在发育过程中常伴有发育畸形和智力低下,病患者在发育过程中常伴有发育畸形和智力低下,同时也是导致流产和不育的主要原因。同时也是导致流产和不育的主要原因。同时也是导致流产和不育的主要原因。同时也是导致流产和不育的主要原因。染色体病分为常染色体病和性染色体病,其特征:染色体病分为常染色体病和性染色体病,其特征:染色体病分为常染色体病和性染色体病,其特征:染色体病分为常染色体病和性染色体病,其特征:染色体患者均有生长、智
13、力和性发育落后的表现;染色体患者均有生长、智力和性发育落后的表现;染色体患者均有生长、智力和性发育落后的表现;染色体患者均有生长、智力和性发育落后的表现;大多染色体病散发、无家族史。大多染色体病散发、无家族史。大多染色体病散发、无家族史。大多染色体病散发、无家族史。目前染色体病无好的治疗方法,主要通过遗传咨询目前染色体病无好的治疗方法,主要通过遗传咨询目前染色体病无好的治疗方法,主要通过遗传咨询目前染色体病无好的治疗方法,主要通过遗传咨询和产前诊断来加以预防。和产前诊断来加以预防。和产前诊断来加以预防。和产前诊断来加以预防。(一)数目异常的遗传病(一)数目异常的遗传病人类女性细胞中含有人类女性
14、细胞中含有人类女性细胞中含有人类女性细胞中含有22222222对常染色体和对常染色体和对常染色体和对常染色体和1 1 1 1对性染色体,对性染色体,对性染色体,对性染色体,表现为表现为表现为表现为46464646,XXXXXXXX。人类男性细胞中含有人类男性细胞中含有人类男性细胞中含有人类男性细胞中含有22222222对常染色体和对常染色体和对常染色体和对常染色体和1 1 1 1对性染色体,对性染色体,对性染色体,对性染色体,表现为表现为表现为表现为46464646,XYXYXYXY。染色体数目发生异常,会导致遗传病。染色体数目发生异常,会导致遗传病。染色体数目发生异常,会导致遗传病。染色体数
15、目发生异常,会导致遗传病。(二)染色体结构突变(二)染色体结构突变(二)染色体结构突变(二)染色体结构突变缺失缺失缺失缺失染色体的一个臂发生了断裂,一个或多个染色体的一个臂发生了断裂,一个或多个染色体的一个臂发生了断裂,一个或多个染色体的一个臂发生了断裂,一个或多个基因丢失,在染色体发生配对时,会拱起形成缺失基因丢失,在染色体发生配对时,会拱起形成缺失基因丢失,在染色体发生配对时,会拱起形成缺失基因丢失,在染色体发生配对时,会拱起形成缺失圈。圈。圈。圈。重复重复重复重复基因增加了拷贝数,使染色体多了一些额基因增加了拷贝数,使染色体多了一些额基因增加了拷贝数,使染色体多了一些额基因增加了拷贝数,
16、使染色体多了一些额外的染色体片段,重复可在同一个染色体,也可在外的染色体片段,重复可在同一个染色体,也可在外的染色体片段,重复可在同一个染色体,也可在外的染色体片段,重复可在同一个染色体,也可在不同染色体上。在染色体发生配对时,也会拱起,不同染色体上。在染色体发生配对时,也会拱起,不同染色体上。在染色体发生配对时,也会拱起,不同染色体上。在染色体发生配对时,也会拱起,但遗传影响较小。但遗传影响较小。但遗传影响较小。但遗传影响较小。易位易位易位易位非同源染色体间交换了部分片段,产生相非同源染色体间交换了部分片段,产生相非同源染色体间交换了部分片段,产生相非同源染色体间交换了部分片段,产生相互易位
17、。互易位。互易位。互易位。倒位倒位倒位倒位染色体在断裂的某一片段倒转了位置又重染色体在断裂的某一片段倒转了位置又重染色体在断裂的某一片段倒转了位置又重染色体在断裂的某一片段倒转了位置又重新愈合。新愈合。新愈合。新愈合。性染色体数目异常遗传病:性染色体数目异常遗传病:性染色体数目异常遗传病:性染色体数目异常遗传病:n nTurnerTurnerTurnerTurner综合症,又名先天性卵巢发育不全综合症综合症,又名先天性卵巢发育不全综合症综合症,又名先天性卵巢发育不全综合症综合症,又名先天性卵巢发育不全综合症核型核型核型核型45454545,X X X X,比正常女性少一条性染色体,一般出生率和
18、成活率较,比正常女性少一条性染色体,一般出生率和成活率较,比正常女性少一条性染色体,一般出生率和成活率较,比正常女性少一条性染色体,一般出生率和成活率较低。低。低。低。特征:特像女性,智力正常,身材矮小,没有卵巢,性器特征:特像女性,智力正常,身材矮小,没有卵巢,性器特征:特像女性,智力正常,身材矮小,没有卵巢,性器特征:特像女性,智力正常,身材矮小,没有卵巢,性器官发育不全,终身不孕,寿命不长。官发育不全,终身不孕,寿命不长。官发育不全,终身不孕,寿命不长。官发育不全,终身不孕,寿命不长。原因:双亲之一在性细胞形成过程中,发生性染色体不分原因:双亲之一在性细胞形成过程中,发生性染色体不分原因
19、:双亲之一在性细胞形成过程中,发生性染色体不分原因:双亲之一在性细胞形成过程中,发生性染色体不分离,致使性细胞中发生性染色体丢失,少给下一代一条离,致使性细胞中发生性染色体丢失,少给下一代一条离,致使性细胞中发生性染色体丢失,少给下一代一条离,致使性细胞中发生性染色体丢失,少给下一代一条“X X X X”染色体,其中染色体,其中染色体,其中染色体,其中75757575是由于父方精子的性染色体丢失引是由于父方精子的性染色体丢失引是由于父方精子的性染色体丢失引是由于父方精子的性染色体丢失引起。起。起。起。KlinefelterKlinefelterKlinefelterKlinefelter综合症
20、,又称精小管发育不良、原发小综合症,又称精小管发育不良、原发小综合症,又称精小管发育不良、原发小综合症,又称精小管发育不良、原发小睾丸症睾丸症睾丸症睾丸症核型核型核型核型47474747,XXYXXYXXYXXY,发病率较高,婴儿发,发病率较高,婴儿发,发病率较高,婴儿发,发病率较高,婴儿发生率为生率为生率为生率为 1.41.41.41.42.92.92.92.9。特征:外貌像男性,身材高大,四肢长,乳房女特征:外貌像男性,身材高大,四肢长,乳房女特征:外貌像男性,身材高大,四肢长,乳房女特征:外貌像男性,身材高大,四肢长,乳房女性化,睾丸小,无精子,无生殖能力,智能低下。性化,睾丸小,无精子
21、,无生殖能力,智能低下。性化,睾丸小,无精子,无生殖能力,智能低下。性化,睾丸小,无精子,无生殖能力,智能低下。原因:父亲精子形成过程中第二次减数分裂时发原因:父亲精子形成过程中第二次减数分裂时发原因:父亲精子形成过程中第二次减数分裂时发原因:父亲精子形成过程中第二次减数分裂时发生生生生Y Y Y Y染色体不分离。染色体不分离。染色体不分离。染色体不分离。XYYXYYXYYXYY综合症,又称综合症,又称综合症,又称综合症,又称“超雄超雄超雄超雄”核型核型核型核型47474747,XYYXYYXYYXYY发病发病发病发病率率率率1/10001/10001/10001/1000。特征:身材特别高大
22、,智力较差,雄性激素分泌较特征:身材特别高大,智力较差,雄性激素分泌较特征:身材特别高大,智力较差,雄性激素分泌较特征:身材特别高大,智力较差,雄性激素分泌较高,多数有性格和行为异常,性格暴躁,易发生攻高,多数有性格和行为异常,性格暴躁,易发生攻高,多数有性格和行为异常,性格暴躁,易发生攻高,多数有性格和行为异常,性格暴躁,易发生攻击行为,患者大都有生育能力,子女大都正常。击行为,患者大都有生育能力,子女大都正常。击行为,患者大都有生育能力,子女大都正常。击行为,患者大都有生育能力,子女大都正常。XXXXXXXXXXXX女性综合症,又称女性综合症,又称女性综合症,又称女性综合症,又称“超雌超雌
23、超雌超雌”核型核型核型核型47474747,XXXXXXXXXXXX,女性常见的染色体异常,发病率,女性常见的染色体异常,发病率,女性常见的染色体异常,发病率,女性常见的染色体异常,发病率1/10001/10001/10001/1000。特征:大体与正常女性相同,有正常的生育力,第特征:大体与正常女性相同,有正常的生育力,第特征:大体与正常女性相同,有正常的生育力,第特征:大体与正常女性相同,有正常的生育力,第二性征多数正常,少数表现早期卵巢功能减退。二性征多数正常,少数表现早期卵巢功能减退。二性征多数正常,少数表现早期卵巢功能减退。二性征多数正常,少数表现早期卵巢功能减退。性染色体结构异常遗
24、传病:性染色体结构异常遗传病:性染色体结构异常遗传病:性染色体结构异常遗传病:脆性脆性脆性脆性X X X X综合症,又称综合症,又称综合症,又称综合症,又称“多动症多动症多动症多动症”一种一种一种一种X X X X连锁智力连锁智力连锁智力连锁智力低下遗传病,男女均可发病,是一种极为常见的遗低下遗传病,男女均可发病,是一种极为常见的遗低下遗传病,男女均可发病,是一种极为常见的遗低下遗传病,男女均可发病,是一种极为常见的遗传性疾病,发病率仅次传性疾病,发病率仅次传性疾病,发病率仅次传性疾病,发病率仅次21212121三体综合症。三体综合症。三体综合症。三体综合症。特征:特征:特征:特征:“多动症多
25、动症多动症多动症”加加加加“智力低下智力低下智力低下智力低下”是该病的典型特是该病的典型特是该病的典型特是该病的典型特征,发育快,方形脸,脾气暴躁,语言障碍,征,发育快,方形脸,脾气暴躁,语言障碍,征,发育快,方形脸,脾气暴躁,语言障碍,征,发育快,方形脸,脾气暴躁,语言障碍,“三三三三大一空大一空大一空大一空”:大耳朵、大睾丸、大阴茎、智力差。:大耳朵、大睾丸、大阴茎、智力差。:大耳朵、大睾丸、大阴茎、智力差。:大耳朵、大睾丸、大阴茎、智力差。原因:由于原因:由于原因:由于原因:由于X X X X染色体脆性部位容易发生断裂,导致染色体脆性部位容易发生断裂,导致染色体脆性部位容易发生断裂,导致
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