1、绪论和基因,医学遗传学是应用遗传学的理论和方法研究人类遗传性疾病和人类疾病发生的遗传学问题的一门综合性学科。,基因突变或染色体畸变是其发病原因；垂直传递；只有生殖细胞或受精卵发生的遗传物质改变才能遗传；常有家族性聚集现象。,遗传性疾病：是指遗传物质改变(基因突变或染色体畸变）所引起的疾病。,遗传性疾病特点：,绪论和基因,五大类遗传病：,1.单基因病 2.多基因病 3.染色体病 4. 线粒体病 5.体细胞遗传病,基因：是一段制造功能产物（蛋白质或RNA）的完整的DNA片段。,人类结构基因：断裂基因（外显子-内含子）+侧翼序列（启动子，终止子，增强子）,突变：染色体畸变（数目，结构） 基因突变：碱
2、基替换（同义，错义，无义），移码突变，动态突变,绪论和基因,绪论和基因,绪论和基因,脆性X染色体综合征,FMR-1基因表达下调：,5,ATG,(CCG)n,正常：n=6-60患者：n200,动态突变：三核酸拷贝数增加,第三章 人类基因组学,基因组（genome）:一个生命体遗传物质的总和。生殖细胞含1套基因组 1套来自父本生殖细胞体细胞含 2套基因组 1套来自母本生殖细胞,完整的人类基因组包含： 1-22号常染色体 核基因组 X和Y染色体 线粒体基因组,基因组学（genomics） 是从基因组整体层次上系统地研究各生物种群基因组的结构和功能及相互关系的学科。基因组学研究内容的三个基本方面： 结
3、构基因组学 （structural genomics）功能基因组学 （functional genomics）比较基因组学 （comparative genomics）由此又派生出其他研究分支。,人类基因组计划,（ human genome project, HGP）,HGP的科学目标：测定组成人类基因组的全部DNA序列，从而为阐明人类所有基因结构与功能、解码人类生命奥秘奠基。HGP的技术成果: 主要体现在对人类基因组整体结构的认识，即人类基因组遗传图、物理图、序列图的完成，奠定了人类结构基因组学基础。而人类基因图的完成，仍有大量工作要做。,遗传图（genetic map） 又称连锁图（lin
4、kage map），是将每条染色体上的基因或遗传标记的相对位置经连锁分析确定下来，构成图谱。,连锁图中两个基因间图距以单位厘摩（cM）衡量。1厘摩（cM）=减数分裂时两个基因间重组值为1%。人类基因组全长3600 cM。,遗传标记：,第一代 限制片断长度多态（RFLP） 第二代 短串连复制序列长度多态(STR)第三代 单核苷酸多态（SNP）,物理图（physical map）是确定各种遗传标志之间的物理距离的图谱，以碱基对的数量表示。,DNA序列标定部位（seguones tagged site, STS)重叠克隆群（conting）YAC (yeast artificial chromoso
5、me)BAC (bacterial artificial chromosome),通过单拷贝DNA序列标定部位（STS）作路标来确定随机长度的DNA片断在染色体上的排列顺序。这些克隆DNA片断连接起来，形成重叠克隆群（Conting），再将一个个（Conting)相连成线状，覆盖整个染色体。,序列图（seguence map） 是通过对基因组DNA进行序列分析而建立的图谱。,两种技术路线：,1.公共序列路线,2.“鸟枪法”测序路线,在物理图基础上，将各个BAC克隆片段切成更短的片段，形成亚克隆分别进行测序，再将相互重叠的读出序列组装成连续重叠线。,直接将基因组DNA分割成20kb左右的小片段进
6、行随机测序，再用超级计算机组装成重叠线。所形成的序列图称celera序列。 ACGTCCGATCGGTTCATGCC TCGGTTCATGCCAATGCCGTCC,基因图（gene map） 在序列图基础上，用不同方法测定各个基因所在区域位置。,大多数持家基因和40%组织特异性基因5端均存在CpG岛序列。制备探针进行染色体涂染，间接指示基因位置分布。,基因图测定方法：,1.CpG岛的应用：,2.计算机识别：,研发计算机GRAIL系统，可识别每个基因区的外显子-内含子接头区保守序列。,3.cDNA策略：,由组织细胞中表达mRNA，逆转录合成cDNA片段，称为表达序列标签（EST），将收获EST定
7、位后，构建的图称为转录图，是人类基因图雏形。,目前对人类基因组结构的认识,1.人类基因组DNA全长约3109bp，相当3600cM。其中仅有约5%的序列为编码序列（编码蛋白或tRNA、rRNA等）。2.人类基因组中约有3.6万基因，其中编码蛋白质的外显子只占基因组DNA的1%，内含子则占24%。不同个体间，基因编码仅有0.01%的差异。.基因在各个染色体上的分布是不均匀的，17、19、22号染色体基因密度最高，而4、13、18、X、Y染色体基因密度最低。人类基因组中约20%的区段是没有基因的“沙漠”。,后基因组计划（past-genome project，PGP）,人类基因组多样性计划 人类基
8、因组的多样性（种族多样性、族群多样性、个体特异性）。 功能基因组学（蛋白组学） 绘制基因表达图 比较基因组学 各种模式生物基因组序列的比较，生物基因组进化的连续性分析。 环境基因组学 研究与环境因素相关的疾病易感性基因。 疾病基因组学 分离重要疾病的致病基因与相关基因并确定其致病机制。 药物基因组学 研究药物多态性 生物信息学 应用数学与计算机科学检索、获取生物学数据并加工、存储、分析。,研究领域,基因定位与克隆（gene mapping and cloning ）,基因定位：,用一定方法，将各个基因确定到染色体的实际位置。,主要方法 连锁分析（linkage analysis） 体细胞杂交（
9、somatic cell hybridization） 原位杂交（hybridization in situ） 放射杂种（radiation hybrid） 计算机识别（computer identify）,1连锁分析,两个基因如连锁，则重组值50%，且重组值与遗传距离成正比。,两个基因如非连锁，则重组值=50%，即随机组合。,2.体细胞杂交,人/鼠融合细胞的特点： 融合细胞兼有有双亲细胞染色体，但鼠一方染色体一般全部保留，而人一方染色体在细胞增殖过程中优先丢失，以至最后仅剩少数几条，乃至1条人染色体是基因定位的好材料。结合染色体显带和生化分析技术，可把某些生化性状决定基因定位在保留的一条染色
10、体上。,3.原位杂交,荧光原位杂交（FISH）,是核酸分子杂交技术在基因定位中的应用。用经放射性同位素标记的探针，同染色体标本载玻片上原位变性的染色体DNA进行分子杂交，通过放射自显影来检测与探针杂交结合的染色体同源序列，依据放射性探针在染色体上的显影位置进行基因定位。,4.放射杂种,基因克隆,从基因组中把某一基因用一定方法分离出来，以便进行单一基因精细结构和功能的研究。,基因克隆的三种策略： 功能克隆（functional clonins） 定位克隆（positional clonins） 候选克隆（cardidate clonins）,1.功能克隆,根据目的遗传性状的特征，分析决定基因的功 能，推测有关蛋白质。分析纯化这一蛋白质，并测出部分氨基酸顺序。根据遗传密码推测可能的mRNA序列。设计相应的寡核苷酸探针，杂交筛选cDNA或基因组DNA文库，最终获得决定基因的基因克隆。,2.定位克隆,3.候选克隆,从系列候选基因克隆中，鉴定某遗传病决定基因克隆的方法：,特异突变筛选法在体外恢复正常表型法构建小鼠疾病模型法,
