人类染色体遗传不打印习题ppt课件

8 人 类 染 色 体 遗 传 染 色 体 及 基 因 组 性 决 定 和 性 分 化 人 类 孟 德 尔 式 遗 传 染 色 体 畸 变 8.1 染 色 体 及 基 因 组 基因的概念及其发展基 因 的 研 究 历 史 ：v 1882年 ， 孟 德 尔 遗 传 颗 粒 学 说v 1909年 ， W.Johansen (丹 麦 )首 先 使 用 “ 基 因 ” 一 词v 1925年 ， T.H Morgen证 明 基 因 是 在 染 色 体 上 呈 直 线 排 列 的遗 传 单 位v 1957年 ， S.Benzer用 大 肠 杆 菌 T4噬 菌 体 为 材 料 ， 证 明 基 因是 DNA分 子 上 的 一 个 特 定 区 段 ， 其 功 能 是 独 立 的 遗 传 单 位 。 中 国 遗 传 学 第 一 人 ， 谈 家 桢 先 生 （ 1909-2008） 是 国 际 著名 遗 传 学 家 ， 50年 代 回 国 从 事 基 因 研 究 工 作 新 中 国 成 立 后 ， 他 在 复 旦 大 学 建 立 了 中 国 第 一 个 遗 传 学 专业 ， 创 建 了 第 一 个 遗 传 学 研 究 所 ， 组 建 了 第 一 个 生 命 科 学学 院 ， 并 担 任 中 国 特 大 型 综 合 性 辞 典 大 辞 海 的 副 主 编 。 v80年 代 初 ， 发 达 国 家 来 我 国 采 血 进 行 基 因 的 研 究 ， 造成 基 因 资 源 的 流 失v安 徽 安 庆 地 区 的 农 村 作 为 采 集 点 ， 是 因 为 类 似 地 区 人口 流 动 性 小 ， 血 缘 关 系 相 对 稳 定 ， 服 用 药 物 较 少 。v从 村 民 的 家 谱 推 断 ， 当 地 人 在 本 地 有 千 余 年 的 定 居 历史v所 以 美 方 研 究 机 构 认 为 他 们 的 基 因 没 有 被 “ 污 染 ” ，可 以 更 方 便 地 查 出 中 国 人 的 基 因 特 征 ， 是 非 常 理 想 的破 解 东 方 人 群 基 因 密 码 的 试 验 场 人 类 基 因 组 计 划 （ HGP）1986年 ， 美 国 Dulbecco在 Science 上 发 表 的 一 篇 题 为“ 癌 症 研 究 的 转 折 点 ： 人 类 基 因 组 测 序 ” 的 短 文认 为 ： 要 弄 清 癌 症 的 发 生 、 演 进 、 侵 袭 和 转 移 的 机 制 ， 必须 对 人 的 基 因 组 进 行 全 序 列 测 定 ； 并 认 为 这 样 大 的 项 目 必须 通 过 国 际 协 作 共 同 完 成他 的 建 议 很 快 得 到 科 学 界 的 赞 同 和 美 国 有 关 部 门 支 持 1990年 正 式 启 动 ， 预 计 15年 时 间 ， 投 资 30亿 美 元 。美 、 英 、 法 、 德 、 日 、 中 六 国各 国 根 据 自 己 的 财 力 、 物 力 、 人 力 承 担 不 同 分 量美 国 54%， 英 国 33%， 日 本 7%， 法 国 3%， 德 国 2%， 中 国1%（ 3号 染 色 体 3千 万 个 碱 基 对 ）2000年 6月 公 布 草 图 ， 2003年 完 成 。 测 序 仅 进 行 2年 ， 美 国 国 家 基 因 组 研 究 中 心 的 科 学 家 C. Venter和 夫 人 因 与 中 心 主 任 发 生 意 见 ， 从 中 心 分 离 出 来 成立 了 自 己 的 基 因 公 司 ， 后 更 名 为 Celera基 因 组 公 司 ， 与 联合 体 间 形 成 竞 争 局 面 ， 竞 争 出 成 果 ， 使 HPG完 成 时 间 一 再提 前 2001年 2月 15日 ， 国 际 人 类 基 因 组 研 究 联 合 体 在 自 然 杂 志 上 发 表 了 人 类 基 因 组 测 序 结 果 ， 准 确 率 达 99.99% 第 二 天 ， Venter率 领 的 研 究 团 队 在 科 学 杂 志 上 也 发表 了 人 类 基 因 组 测 序 结 果 科 学 家 称 “ 两 个 序 列 比 一 个 好 ， 能 够 有 数 据 比 较 ， 是 极 为宝 贵 的 。 ” &基 因 组 （ genome） ： 一 个 生 物 体 的 全 部 基 因 序 列&最 简 单 的 生 物 如 SV40病 毒 的 基 因 组 仅 含 有 5100碱 基 对（ base pair bp）&大 肠 杆 菌 基 因 组 的 大 小 为 5700千 碱 基 对 （ kbp）&人 类 基 因 组 由 22条 常 染 色 体 和 1条 X和 1条 Y染 色 体 组 成&人 的 基 因 组 则 由 大 约 3.0 10 9个 bp组 成 人 类 基 因 组 的 构 成 假 基 因 (pseudogene):具 有 与 功 能 基 因 相 似 的 序 列 ， 但 由于 有 许 多 突 变 以 致 失 去 了 原 有 的 功 能 ， 所 以 假 基 因 是 没 有功 能 的 基 因 ， 常 用 表 示 。 间 隔 区 是 指 基 因 间 不 编 码 的 部 分 ， 间 隔 区 常 常 含 有 转 录 的启 动 子 和 其 它 上 游 调 节 序 列 。 内 含 子 是 指 基 因 内 部 不 编 码 的 区 域 ， 也 称 间 插 序 列 . 在 初 始 转 录 中 存 在 此 序 列 ， 但 在 加 工 后 将 被 切 除 掉 ， 所 以常 不 作 为 翻 译 的 信 息 。 有 的 内 含 子 也 可 以 编 码 ， 如 成 熟 酶 和 内 切 酶 等 。 在 人 类 基 因 组 中 ：T外 显 子 仅 占 1.5%，T内 含 子 和 调 节 序 列 占 25%；T基 因 外 DNA间 隔 占 74.5%， 其 中 Alu序 列 就 占 10%(中度 重 复 序 列 ) 人 类 共 有 2.5万 个 基 因 或 更 少 （ 原 先 估 计 5 10万 ） 是 原 核 生 物 平 均 基 因 数 的 5 15倍 人 平 均 基 因 长 度 27000bp， 而 原 核 生 物 基 因 约 1000bp 经 典 分 子 生 物 学 认 为 一 个 基 因 只 能 表 达 一 种 蛋 白 质 ， 而 人 体中 存 在 着 非 常 复 杂 繁 多 的 蛋 白 质 ， 提 示 一 个 基 因 可 以 编 码 多种 蛋 白 质 ， 蛋 白 质 比 基 因 具 有 更 为 重 要 的 意 义 基 因 、 DNA、 染 色 体 的 关 系 ：基 因 遗 传 的 基 本 功 能 单 位DNA基 因 的 载 体染 色 体 DNA的 载 体 8.1.2 人 体 细 胞 染 色 体 染 色 体 组 ： 指 二 倍 体 生 物 个 体 一 个 正 常 配 子 中 所 含 染 色 体数 ， 以 n表 示 人 的 n=23 编 号 1 22号 染 色 体 为 常 染 色 体 ； 余 下 一 对 为 性 染 色 体 ， 正 常 男 性 为 XY， 正 常 女 性 为 XX 由 于 着 丝 粒 一 般 并 不 位 于 染 色 体 中 央 ， 因 此 染 色 体 有 长短 臂 之 分 短 臂 用 p表 示 ， 长 臂 用 q表 示 每 条 染 色 体 又 分 若 干 带 ， 带 中 又 分 亚 带 ， 亚 带 中 又 分 次 亚 带 如 4p16.3： 4号 染 色 体 ， p短 臂 ， 1区 6带 3亚 带 8.2 性 决 定 和 性 分 化 8.2.1 人 的 性 决 定&生 物 体 雌 雄 性 别 决 定 由 性 染 色 体 决 定 哺乳动物的性别决定XX-雌 性XY-雄 性性 染 色 体 在 性 别 决 定 中 起 核 心 作 用常 染 色 体 上 某 些 基 因 起 辅 助 作 用 4已 知 X染 色 体 和 Y染 色 体 差 别 很 大4X染 色 体 有 1098个 基 因 ；4Y染 色 体 仅 有 78个 编 码 蛋 白 质 的 基 因 巴 氏 小 体 1949年 巴 尔 （ Barr ） 和 伯 特 伦（ Bertran） 观 察 到 公 猫 和 母 猫 间期 细 胞 核 之 间 有 形 态 学 上 的 差 别 。 在 紧 贴 核 膜 上 有 一 个 染 色 很 深 的 小体 ， 在 母 猫 细 胞 核 中 出 现 的 频 率 要比 公 猫 高 得 多 后 来 发 现 在 其 他 许 多 哺 乳 动 物 中 都有 相 同 的 性 区 别 正 常 人 类 女 性 间 期 体 细 胞 中 都 存 在 Barr小 体 研 究 发 现 这 是 一 条 异 固 缩 的 X染 色 质 (无 活 性 的X染 色 质 )， 称 性 染 色 质 或 Barr小 体 莱 昂 （ Lyon） 假 说q1961年 莱 昂 （ Lyon） 提 出 假 说q女 性 体 细 胞 中 ， 只 有 一 条 X染 色 质 有 活 性q另 一 条 无 活 性 ， 在 间 期 细 胞 核 中 呈 异 固 缩 状 态q异 固 缩 的 X染 色 质 可 来 自 父 亲 ， 或 来 自 母 亲q在 胚 胎 发 育 早 期 即 出 现 异 固 缩 ， 在 分 裂 后 所 产 生 的 子 代 细胞 中 持 续 存 在 剂 量 补 偿 效 应 女 性 间 期 细 胞 中 一 条 X染 色 质 发 生 异 固 缩 ， 上 面 大多 数 基 因 失 活 ， 致 使 男 女 之 间 基 因 差 异 得 以 弥 补 。 无 论 是 雌 性 还 是 雄 性 体 细 胞 中 都 只 有 一 条 有 活 性的 X染 色 质 ， 称 剂 量 补 偿 效 应 失 活 的 分 子 机 制基 因 Xist、 Tsix、 Xite只 在 失 活 的 X染 色 质 上 表 达该 基 因 产 物 是 功 能 性 RNA分 子 ， 含 大 量 终 止 密 码 ，不 编 码 蛋 白 质 ， 只 存 在 细 胞 核 中Xist表 达 的 RNA分 子 与 XIC位 点 相 互 作 用 ， 引 起 XIC 构 像 改 变 ， 易 于 结 合 各 种 蛋 白 质 因 子 ， 最 终 导 致 X染 色 质 失 活xist RNA+XIC X染 色 质 失 活失 活 中 心转 录功 能 性 RNA分 子 ，含 大 量 终 止 密 码 8.2.2 人 的 性 分 化 指 雌 性 或 雄 性 生 殖 器 官 发 育 ， 由 个 体 的 基 因 修饰 所 决 定 的 1、 SRY基 因1959年 科 学 家 发 现 Y染 色 体 是 决 定 人 类 及 哺 乳 动 物 的 雄 性表 型1966年 将 雄 性 决 定 区 （ TDF） 定 位 于 Y染 色 体 短 臂 上1990年 又 发 现 了 定 位 在 Y染 色 体 短 臂 上 的 SRY基 因 （ Yp11.3 ）编 码 的 蛋 白 是 一 种 转 录 因 子 ， 性 转 换 因 子 第 一 个 月 人 胚 胎 在 形 态 学 上 是 中 性 的 ， 包 含 原 始 的 卵 巢 和睾 丸 组 织 ， 性 转 换 因 子 决 定 分 化以 后 的 性 别 及 第 二 性 征 发 育 依 赖 雌 雄 性 激 素 作 用人 的 性 分 化 不 仅 与 基 因 有 关 ， 还 与 性 激 素 及 其 受 体 是 否 正常 有 关 T AIS雄 性 激 素 不 敏 感 综 合 症 男 假 两 性 人T 核 型 XY， 女 性 ， 身 材 优 美 ， 腿 长 ， 常 被 雇 作 模 特 。T 患 者 即 使 使 用 雄 性 激 素 ， 性 别 也 不 能 倒 转T AIS与 雄 性 激 素 受 体 （ AR） 的 基 因 异 常 有 关T 1988年 ， 将 AR基 因 定 位 于 X染 色 体 长 臂 上T 女 假 两 性 人 是 雄 性 激 素 分 泌 过 多 造 成 的2、 AIS-雄 性 激 素 不 敏 感 综 合 症(androgen insensitivity syndrome) 8.3 人 类 孟 德 尔 式 遗 传 常 染 色 体 遗 传 性 染 色 体 遗 传 8.3.1 常 染 色 体 遗 传 常 染 色 体 显 性 遗 传 常 染 色 体 隐 性 遗 传 1、 常 染 色 体 显 性 遗 传 常 染 色 体 显 性 遗 传 病 有 60多 种 遗 传 特 征 ： 杂 合 体 可 患 病 患 者 与 正 常 人 婚 配 后 ， 理 论 上 半 数 子 女 患 病 ， 且 男 女 患病 机 会 相 等 人 的 亨 廷 顿 病 （ HD） ， 即 舞 蹈 病 ， 患 者 体 细 胞 中 只 要 有此 致 病 的 显 性 基 因 就 会 得 病 主 要 表 现 ： 神 经 系 统 退 行 性 病 变 ， 脸 部 肌 肉 、 肢 体 肌 肉 等出 现 无 法 控 制 的 随 意 运 动 ， 形 如 舞 蹈 。 最 后 患 者 失 去 理 智 ，发 生 退 行 性 痴 呆 ， 发 病 几 年 后 便 恶 化 死 亡 致 病 基 因 位 于 4p16.3， 约 含 600bp 2、 常 染 色 体 隐 性 遗 传 人 的 先 天 聋 哑 、 白 化 病 、 侏 儒 症 等 比 常 染 色 体 显 性 遗 传 病 多 遗 传 特 征 ： 男 女 个 体 所 携 带 的 隐 性 等 位 基 因 概 率 相 等 在 任 何 性 别 的 杂 合 体 中 ， 隐 性 等 位 基 因 都 不 表 达 ； 只 有 在纯 合 子 中 表 达 两 亲 本 都 是 杂 合 体 时 ， 后 代 不 患 病 和 患 病 的 比 例 为 3:1 8.3.2 性 连 锁 遗 传X连 锁 遗 传非 经 典 X连 锁 遗 传Y连 锁 遗 传 1、 X连 锁 遗 传X连 锁 显 性 遗 传X连 锁 隐 性 遗 传 （ 1） X连 锁 显 性 遗 传T 由 于 X连 锁 显 性 遗 传 疾 病 的 基 因 位 于 X染 色 体 上T 因 此 无 论 是 男 性 还 是 女 性 只 要 有 一 个 致 病 基 因 就 会 发 病T 往 往 男 性 患 者 比 女 性 严 重 得 多 抗 维 生 素 性 佝 偻 病（ 低 血 磷 症 ）对 钙 、 磷 吸 收 差T患 病 母 亲 可 将 此 病 传 给 其 子 或 女 ， 其 患 病 率 各 50%T患 病 父 亲 只 将 病 传 给 女 儿 ， 患 病 率 100% 4血 友 病4红 绿 色 盲4自 毁 容 貌 症44男 性 患 者 远 远 多 于 女 性 患 者（ 2） X连 锁 隐 性 遗 传 X连 锁 的隐 性 遗 传色盲男 性 通 过 他 的 女 儿 传 给 外 孙 隔 代 遗 传 后 代 1/4患 病 血友病后 代 1/4患 病 自 毁 容 貌 症qHGPRT(次 黄 嘌 呤 鸟 嘌 呤 核 糖 转 移 酶 缺 乏 症 ， 属 于 先天 性 嘌 呤 代 谢 异 常 症 )完 全 缺 失 的 患 儿 ， 表 现 为 自 毁容 貌 征 。q分 子 基 础 ： HGPRT先 天 缺 陷 （ X性 连 锁 隐 性 遗 传 ）q临 床 表 现 ： 尿 中 尿 酸 排 出 量 过 量 ， 50mg/kg体 重/24hr。q智 力 发 育 障 碍 ， 攻 击 性 性 格 ， 肌 肉 痉 挛 ， 强 制 性 自咬 唇 舌 和 指 尖 2、 非 经 典 X-连 锁 遗 传 脆 性 X综 合 征 ： 遗 传 性 智 力 迟 钝 （ IQ35 50） 多 为 男 性 在 Xq27 Xq28带 之 间 的 染 色 体 呈 细 丝 样 ， 导 致 其 相 连 的 末端 呈 随 体 样 结 构 。 由 于 这 一 细 丝 样 部 位 易 发 生 断 裂 。 故 称脆 性 部 位 脆 性 位 点 在 X脆 性 部 位 发 现 基 因 FMR-1， 它 含 有 CGG重 复 序 列 正 常 人 ： 重 复 6 50次 前 突 变 ： 重 复 50 230次 完 全 突 变 （ 患 者 ） ： 重 复 230 4000次 ， CpG岛 上 C被 甲基 化 ， 关 闭 FMR-1转 录 FMR-1正 常 转 录 是 保 证 稳 定 的 孟 德 尔 遗 传 所 必 需 同 时 ， 由 于 脆 性 位 置 DAN持 续 处 于 解 旋 状 态 ， 导 致 DAN脆 弱容 易 断 裂 ， 从 而 导 致 基 因 缺 失 、 异 位 或 重 排 从 而 出 现 临 床 症 状 在 X脆 性 部 位 Xq27.3发 现 基 因 FMR-1 5非 翻 译 区 遗 传 不 稳 定 的 （ CGG)n三 核 苷 酸 重 复 序 列 正 常 人 中 :（ CGG） n约 为 8 50拷 贝 正 常 男 性 传 递 者 和 女 性 携 带 者 增 多 到 52 200拷 贝 ， 同 时相 邻 的 CpG岛 未 被 甲 基 化 ， 称 为 前 突 变 前 突 变 者 无 或 只 有 轻 微 症 状 女 性 携 带 者 的 CGG区 不 稳 定 ， 在 向 后 代 传 递 过 程 中 拷 贝 数逐 代 递 增 (即 动 态 突 变 )， 以 致 在 男 性 患 者 和 脆 性 部 位 高 表达 的 女 性 中 ， CGG重 复 数 目 达 到 200 4000拷 贝 ， 相 邻 的CpG岛 也 被 甲 基 化 ， 称 为 全 突 变 。 几 乎 所 有 患 者 不 表 达 或 只 有 低 表 达 的 FMR1mRNA， 从 而 出 现临 床 症 状 。 这 是 动 态 突 变 的 典 型 疾 病 之 一 。 由 前 突 变 转 化 为 完 全 突 变 只 发 生 母 亲 向 后 代 传 递 过 程 中 。 在 向 后 代 传 递 过 程 中 拷 贝 数 逐 代 递 增 (即 动 态 突 变 ) 与 经 典 X连 锁 遗 传 不 同 ， 其 是 随 世 代 遗 传 而 发 展 脆 性 X综 合 征 的 发 病 率 在 男 性 人 群 中 大 约 为 1200到 2500分之 一 ， 在 女 性 人 群 中 大 约 为 1650到 5000分 之 一 。 为 什 么 脆 性 X综 合 征 患 者 多 为 男 性 ？ 在 女 性 细 胞 中 有 两 条 X染 色 体 ， 可 能 一 条 正 常 的 X染 色 体 对另 一 条 异 常 X染 色 体 具 有 补 偿 效 应 3、 Y连 锁 遗 传 (限 雄 遗 传 )印 地 安 人 群 中 的 毛 耳 缘 8.4 染色体畸变 染 色 体 数 目 改 变 染 色 体 的 结 构 改 变 8.4.1 染 色 体 数 目 改 变 整 倍 体 改 变 非 整 倍 体 改 变 1、 染 色 体 的 数 量 变 异 （ 整 倍 体 改 变 ）.染 色 体 数 目 整 组 发 生 改 变.如 无 籽 西 瓜 是 3倍 体.人 类 中 3倍 体 是 较 常 见 的 异 常 核 型 ， 在 自 然 流 产 的 胎 儿 中占 到 323/4000 （ 8%）.原 因 ： 双 精 入 卵 66.4%； 单 倍 型 卵 和 二 倍 性 精 子 受 精 23.6%；二 倍 型 卵 和 正 常 精 子 受 精 10%.但 3倍 体 细 胞 在 人 的 某 些 特 定 组 织 中 却 是 正 常 的 ， 如 肝 、支 气 管 上 皮 和 羊 膜 2、 染 色 体 的 数 量 变 异 （ 非 整 倍 体 改 变 ） 常 染 色 体 数 目 异 常 性 染 色 体 数 目 异 常 常 染 色 体 数 目 异 常Down氏 综 合 症 （ 21三 体 ） ：q病 因 ： 47（ 2n+1), 21号 染 色 体 多一 条q症 状 :眼 裂 小 ， 舌 常 外 伸 并 有 舌 裂 ，掌 纹 异 常 ， 生 长 迟 缓 ， 智 力 低 下q群 体 发 病 率 1/650 病因：47（2n+1)，21号染色体多一条 性 染 色 体 数 目 异 常 YO个 体 总 是 致 死 XO个 体 能 存 活 Turner综 合 征 ： 核 型 45， XO Klinefelter（ 克 兰 费 勒 ） 综 合 征 ： 核 型 47， XXY XYY综 合 征 ： 核 型 47， XYY 三 体 X综 合 征 8.4.2 染 色 体 的 结 构 变 异T缺 失 ： 缺 失 某 一 片 段T重 复 ： 增 加 某 一 片 段T倒 位 ： 某 一 片 段 位 置 颠 倒 了 180 0T易 位 ： 某 一 片 段 移 接 到 非 同 源 染 色 体 上 大多数是有害的 Y 人 类 的 猫 叫 综 合 症 ：Y 第 5号 染 色 体 短 臂 缺 失Y 患 儿 发 出 咪 咪 声 ， 耳 位低 下 ， 智 商 低 1、 人 的 色 盲 基 因 属 于 （ B）A 、 X连 锁 显 性 遗 传 B、 X连 锁 隐 性 遗 传C、 Y连 锁 隐 性 遗 传 D、 Y连 锁 显 性 遗 传2、抗 维 生 素 性 佝 偻 病 属 于 （ A ）A 、 X连 锁 显 性 遗 传 B、 X连 锁 隐 性 遗 传C、 Y连 锁 隐 性 遗 传 D、 Y连 锁 显 性 遗 传3、 舞 蹈 病 属 于 （ D ）A 、 X连 锁 显 性 遗 传 B、 X连 锁 隐 性 遗 传C、 常 染 色 体 隐 性 遗 传 D、 常 染 色 体 显 性 遗 传4、 白 化 病 （ C ）A 、 X连 锁 显 性 遗 传 B、 X连 锁 隐 性 遗 传C、 常 染 色 体 隐 性 遗 传 D、 常 染 色 体 显 性 遗 传