《醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)》第一章遺傳學(xué)與醫(yī)學(xué)

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1、第一章 遺傳學(xué)與醫(yī)學(xué) 主要內(nèi)容o 醫(yī) 學(xué) 遺 傳 學(xué) 概 論n 什 么 是 醫(yī) 學(xué) 遺 傳 學(xué)n 遺 傳 因 素 和 環(huán) 境 因 素 在 疾 病 中 的 作 用n 遺 傳 病 、 先 天 性 疾 病 和 家 族 性 疾 病n 遺 傳 病 的 分 類n 醫(yī) 學(xué) 遺 傳 學(xué) 簡 史o 人 類 基 因 組 研 究 現(xiàn) 狀n 人 類 基 因 組 研 究n 功 能 基 因 組 研 究 Medical Genetics 醫(yī) 學(xué) 遺 傳 學(xué) 是 研 究 人 類 疾 病 或 病 理 性 狀 的 遺 傳 規(guī) 律 和 物質(zhì) 基 礎(chǔ) 的 學(xué) 科 。 它 回 答 某 一 疾 病 是 否 遺 傳 ， 怎 樣 遺 傳 ，

2、 它 的物 質(zhì) 基 礎(chǔ) （ 病 因 ） 和 發(fā) 病 機 制 、 以 及 如 何 防 治 等 一 系 列 問 題 。 醫(yī) 學(xué) 遺 傳 學(xué) 是 一 門 交 叉 學(xué) 科 ， 是 遺 傳 學(xué) 方 法 和 知 識 在 醫(yī)學(xué) 中 的 應(yīng) 用 。 它 不 僅 指 出 了 人 類 變 異 與 遺 傳 的 基 礎(chǔ) ， 幫 助 醫(yī)師 從 遺 傳 學(xué) 的 觀 點 重 新 認 識 各 種 疾 病 ， 同 時 還 通 過 染 色 體 檢查 、 基 因 診 斷 、 基 因 治 療 等 為 疾 病 的 預(yù) 防 和 診 斷 治 療 提 供 了新 的 途 徑 。 遺 傳 醫(yī) 學(xué) （ genetic medicine)： 為 遺

3、傳 病 患 者 提 供 臨 床 服 務(wù) ， 包 括 遺 傳 病 的 篩查 、 診 斷 、 預(yù) 防 、 咨 詢 、 隨 訪 和 治 療 ， 其最 終 目 的 在 于 盡 可 能 減 少 遺 傳 病 患 者 的 痛苦 ， 使 他 們 盡 可 能 享 有 平 安 的 幸 福 人 生 。 The Genetic Background of Health and Diseases o 疾 病 是 遺 傳 因 素 與 環(huán) 境 因 素 相 互 作 用 而 形 成 的一 種 特 殊 的 生 命 過 程 。o 在 不 同 疾 病 的 病 因 中 ， 遺 傳 因 素 與 環(huán) 境 因 素 所占 比 重 各 不 相

4、同 。 到 底 哪 一 種 起 到 何 種 程 度 的作 用 因 具 體 疾 病 而 異 。 n 遺 傳 因 素 ： 半 乳 糖 血 癥 、 苯 丙 酮 尿 癥 、 Down綜 合 征 、Turner綜 合 征n 環(huán) 境 與 遺 傳 因 素 都 很 重 要 ： 心 血 管 疾 病 、 糖 尿 病 、 癌癥 、 自 身 免 疫 性 疾 病 、 神 經(jīng) 精 神 類 疾 病n 有 一 定 的 遺 傳 因 素 ， 在 特 殊 環(huán) 境 條 件 才 發(fā) 病 ： G-6-PD 缺 乏 者n 主 要 是 環(huán) 境 因 素 ： 外 傷 、 中 毒 等 幾個容易混淆的概念o遺 傳 病 （ inherited dis

5、ease， genetic disease)o先 天 性 疾 病 (congenital disease)o家 族 性 疾 病 (familial disease) Genetic Diseaseo 是 指 由 于 生 殖 細 胞 或 受 精 卵 內(nèi) 遺 傳 物 質(zhì) ，也 可 以 是 體 細 胞 內(nèi) 遺 傳 物 質(zhì) 的 結(jié) 構(gòu) 和 功 能發(fā) 生 了 改 變 。o 遺 傳 物 質(zhì) 的 改 變 傳 統(tǒng) 上 是 指 基 因 突 變 和 染色 體 畸 變 。 Congenital Diseaseo 指 嬰 兒 出 生 后 隨 即 表 現(xiàn) 出 來 的 疾 病 。o 有 些 遺 傳 病 是 先 天 性 疾

6、 病 。n 尿 黑 酸 尿 癥 、 血 友 病 、 Down綜 合 征o 先 天 性 疾 病 不 一 定 是 遺 傳 病 。n 如 在 胚 胎 發(fā) 育 過 程 中 由 于 病 毒 感 染 、 藥 物 作 用 等 所 致的 發(fā) 育 不 良 ， 畸 形 都 表 現(xiàn) 為 先 天 性 。o 不 少 遺 傳 病 出 生 時 毫 無 癥 狀 ， 到 一 定 年 齡 才 發(fā) 病 。n Hungtington舞 蹈 病 一 般 在 25 45 歲 才 發(fā) 病 。 Familial diseaseo 具 有 家 族 聚 集 現(xiàn) 象 的 一 類 疾 病 。o 遺 傳 病 往 往 表 現(xiàn) 為 家 族 性 ， 有 時

7、 可 能 呈 散 發(fā) 性 。在 親 代 和 子 代 中 均 有 患 者 ， 或 在 正 常 父 母 所 生 同胞 中 出 現(xiàn) 一 個 以 上 的 患 者 。o 家 族 性 疾 病 ， 不 一 定 是 遺 傳 病 。 由 于 共 同 的 生 活環(huán) 境 引 起 一 個 家 族 多 個 成 員 患 同 一 疾 病 。n 長 期 缺 乏 維 生 素 C飲 食 造 成 的 壞 血 病 。n 結(jié) 核 、 肝 炎 、 夜 盲 。 Major Catogories of Genetic Diseaseso Chromosome Disorderso Single-gene Disorderso Polygen

8、ic Disorders（ Complex traits）o Somatic cell genetic disorderso Mitochondrial genetic disorders Chromosome Disorderso 在 生 殖 細 胞 和 受 精 卵 早 期 發(fā) 育 過 程 中 發(fā) 生 了 差 錯 ，是 由 染 色 體 數(shù) 目 異 常 和 結(jié) 構(gòu) 異 常 引 起 的 疾 病 。o 表 現(xiàn) 為 種 種 先 天 發(fā) 育 異 常 ， 如 Down綜 合 征 。o 主 要 影 響 發(fā) 生 在 出 生 前 ， 染 色 體 異 常 約 占 自 然 流產(chǎn) 的 50%。o 染 色 體 病 通

9、 常 不 在 家 系 中 傳 遞 ， 但 也 有 可 傳 遞 的 。o 染 色 體 病 有 300多 種 。 (trisomy 21 syndrome) Single-gene Disorderso 單 個 基 因 突 變 所 致 。o 嚴 重 影 響 患 者 健 康 ， 如 家 族 性 高 膽 固 醇 血 癥 。o 按 孟 德 爾 方 式 遺 傳 。n 常 染 色 體 顯 性 、 常 染 色 體 隱 性 、 X 或 Y 連 鎖 的 遺 傳o 病 種 多 ， 發(fā) 病 率 較 低 。n 單 基 因 病 有 8000余 種 ， 約 有 3 % 5 %的 人 受 累o 主 要 發(fā) 生 在 新 生 兒

10、 和 幼 兒 階 段 。 Polygenic Disorderso 由 多 個 基 因 相 互 作 用 和 環(huán) 境 因 素 共 同 影 響 所 致 。n 一 些 可 能 起 主 要 作 用 ， 多 數(shù) 為 相 對 微 效 作 用 。o 主 要 是 一 些 常 見 病 和 先 天 缺 陷 。n 心 血 管 疾 病 、 糖 尿 病 、 風 濕 病 、 精 神 病 和 唇 裂 、 腭 裂 、先 天 性 心 臟 病 。o 有 家 族 聚 集 現(xiàn) 象 ， 但 無 單 基 因 病 那 樣 明 確 的 家 系傳 遞 格 局 。o 多 基 因 病 有 近 百 種 ， 發(fā) 病 率 高 ， 約 有 15 % 20

11、%的 人 受 累 。 Somatic Cell Genetic Disorderso 體 細 胞 遺 傳 病 只 在 特 異 的 體 細 胞 中 發(fā) 生 。o 體 細 胞 遺 傳 病 的 一 個 范 例 是 癌 癥 。o 其 惡 性 表 型 的 發(fā) 展 通 常 是 控 制 細 胞 生 長 的 基因 發(fā) 生 突 變 所 致 。 Mitochondrial Genetic Disorderso 是 線 粒 體 DNA上 基 因 突 變 所 致 。o 該 病 通 常 影 響 神 經(jīng) 和 肌 肉 的 能量 產(chǎn) 生 ， 在 細 胞 衰 老 中 起 作 用 。o 以 母 系 方 式 遺 傳 。 The H

12、istory of Medical Genetics 1866年 ， 奧 地 利 遺 傳 學(xué) 家 G.T.Mendel根 據(jù) 他 堅 持 10年 的 豌 豆 雜 交 試驗 ， 提 出 了 分 離 定 律 ， 自 由 組 合 定 律 等 。 這 些 工 作 的 重 要 性 在 于 辯 明 了遺 傳 不 是 性 狀 本 身 ， 而 是 決 定 性 狀 的 遺 傳 因 子 。 1910 1912年 ,美 國 遺 傳 學(xué) 家 Morgan和 他 的 學(xué) 生 以 果 蠅 為 實 驗 材 料 ， 確 認遺 傳 物 質(zhì) 基 礎(chǔ) 存 在 于 染 色 體 中 并 提 出 了 基 因 連 鎖 定 律 (law o

13、f linkage)和 互 換 定 律(law of crossing-over)。 1944年 Rockefeller研 究 所 Oswald Avery, with Colin MacLeod, and Macyln McCarty 發(fā) 現(xiàn) DNA 是 遺 傳 信 息 的 載 體 ， 使 全 球 生 物 學(xué) 家 和 化 學(xué) 家 大 為 震 驚 。 去 除 蛋 白 質(zhì) 后 ， DNA 可 以 象 纖 維 一 樣 纏 繞 在 試 管 中 的 玻 璃 棒 上 。 1949年 生 化 學(xué) 家 Pauling 發(fā) 現(xiàn) 鐮 狀 細 胞 貧 血 時 血 紅 蛋 白 電 泳 有 微 小 的改 變 ， 說

14、明 蛋 白 質(zhì) 分 子 的 遺 傳 變 異 可 以 導(dǎo) 致 疾 病 ， 并 提 出 了 分 子 病 的 概 念 。 1952 年 ,英 國 倫 敦 皇 家 學(xué) 院 的 Rosalind Franklin 得 到 了 非 同 尋 常 的 DNA的 X-線衍 射 照 片 ， 它 為 解 析 DNA 的 結(jié) 構(gòu) 提 供 了 關(guān) 鍵 線 索 。 James Watson 和 Francis Crick 在 1953 年 提 出 了 DNA 的 雙 螺 旋 結(jié) 構(gòu) 。 1956 年 蔣 有 興 和 A.Levan 首 次 正 確 地 確 定 了 人 類 染 色 體 數(shù) 為 46。 男 性 有 一 條 X

15、和 一 條 Y染 色 體 ， 女 性 有 兩 條 X染 色 體 。 1959年 ,Lejeune 等發(fā) 現(xiàn) Down綜 合 征 的 核 型 為 21三 體 ， 這 年 被 譽 為 “ 臨 床 遺 傳 學(xué) ” 開 創(chuàng) 年 。 重 組 DNA: 七 十 年 代 加 州 大 學(xué) 舊 金 山 分 校 的 科 學(xué) 家 Herb Boyer 和 斯 旦 福 大 學(xué)的 Paul Berg、 Stanley Cohen 利 用 限 制 性 內(nèi) 切 酶 和 DNA 連 接 酶 將 不 同 物 種 來 源的 DNA 片 段 進 行 了 重 組 。 1984 年 Cetus 公 司 的 Kary Mullis 發(fā) 明 了 The Polymerase Chain Reaction (PCR)， 這 個 技 術(shù) 在 基 因 克 隆 ， 基 因 定 位 和 法 醫(yī) 科 學(xué) 中 得 到 廣 泛 應(yīng) 用 。 1986年 , 美 國 能 源 部 提 出 了 進 行 人 類 全 基 因 組 測 序 的 建 議 ， 美 國 政 府 在 1990年 批 準 了 這 一 計 劃 。