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1、第一章第一章 遗传学与医学遗传学与医学主要内容主要内容o医学遗传学概论医学遗传学概论n什么是医学遗传学什么是医学遗传学n遗传因素和环境因素在疾病中的作用遗传因素和环境因素在疾病中的作用n遗传病、先天性疾病和家族性疾病遗传病、先天性疾病和家族性疾病n遗传病的分类遗传病的分类n医学遗传学简史医学遗传学简史o人类基因组研究现状人类基因组研究现状n人类基因组研究人类基因组研究n功能基因组研究功能基因组研究 Medical Genetics 医学遗传学医学遗传学是研究人类疾病或病理性状的遗传规律和物是研究人类疾病或病理性状的遗传规律和物质基础的学科。它回答某一疾病是否遗传，怎样遗传，它的质基础的学科。它
2、回答某一疾病是否遗传，怎样遗传，它的物质基础（病因）和发病机制、以及如何防治等一系列问题。物质基础（病因）和发病机制、以及如何防治等一系列问题。 医学遗传学是一门交叉学科，是遗传学方法和知识在医医学遗传学是一门交叉学科，是遗传学方法和知识在医学中的应用。它不仅指出了人类变异与遗传的基础，帮助医学中的应用。它不仅指出了人类变异与遗传的基础，帮助医师从遗传学的观点重新认识各种疾病，同时还通过染色体检师从遗传学的观点重新认识各种疾病，同时还通过染色体检查、基因诊断、基因治疗等为疾病的预防和诊断治疗提供了查、基因诊断、基因治疗等为疾病的预防和诊断治疗提供了新的途径。新的途径。 遗遗传传医医学学（gen
3、etic medicine) )：为为遗遗传传病病患患者者提提供供临临床床服服务务，包包括括遗遗传传病病的的筛筛查查、诊诊断断、预预防防、咨咨询询、随随访访和和治治疗疗，其其最最终终目目的的在在于于尽尽可可能能减减少少遗遗传传病病患患者者的的痛痛苦，使他们尽可能享有平安的幸福人生。苦，使他们尽可能享有平安的幸福人生。The Genetic Background of Health and Diseases o疾病是遗传因素与环境因素相互作用而形成的疾病是遗传因素与环境因素相互作用而形成的一种特殊的生命过程。一种特殊的生命过程。o在不同疾病的病因中，遗传因素与环境因素所在不同疾病的病因中，遗传因
4、素与环境因素所占比重各不相同。到底哪一种起到何种程度的占比重各不相同。到底哪一种起到何种程度的作用因具体疾病而异。作用因具体疾病而异。几个容易混淆的概念几个容易混淆的概念o遗传病（遗传病（inherited disease，genetic disease) )o先天性疾病先天性疾病( (congenital disease) )o家族性疾病家族性疾病( (familial disease) )Genetic Diseaseo是指由于生殖细胞或受精卵内遗传物质，是指由于生殖细胞或受精卵内遗传物质，也可以是体细胞内遗传物质的结构和功能也可以是体细胞内遗传物质的结构和功能发生了改变。发生了改变。o遗
5、传物质的改变传统上是指基因突变和染遗传物质的改变传统上是指基因突变和染色体畸变。色体畸变。Congenital Diseaseo指婴儿出生后随即表现出来的疾病。指婴儿出生后随即表现出来的疾病。o有些遗传病是先天性疾病。有些遗传病是先天性疾病。n尿黑酸尿症、血友病、尿黑酸尿症、血友病、 Down综合征综合征o先天性疾病不一定是遗传病。先天性疾病不一定是遗传病。n如在胚胎发育过程中由于病毒感染、药物作用等所致的如在胚胎发育过程中由于病毒感染、药物作用等所致的发育不良，畸形都表现为先天性。发育不良，畸形都表现为先天性。o不少遗传病出生时毫无症状，到一定年龄才发病。不少遗传病出生时毫无症状，到一定年龄
6、才发病。nHungtington舞蹈病一般在舞蹈病一般在 25 45 岁才发病。岁才发病。Familial diseaseo具有家族聚集现象的一类疾病。具有家族聚集现象的一类疾病。o遗传病往往表现为家族性，有时可能呈散发性。在遗传病往往表现为家族性，有时可能呈散发性。在亲代和子代中均有患者，或在正常父母所生同胞亲代和子代中均有患者，或在正常父母所生同胞中出现一个以上的患者。中出现一个以上的患者。o家族性疾病，不一定是遗传病。由于共同的生活环家族性疾病，不一定是遗传病。由于共同的生活环境引起一个家族多个成员患同一疾病。境引起一个家族多个成员患同一疾病。n长期缺乏维生素长期缺乏维生素C饮食造成的坏
7、血病。饮食造成的坏血病。n结核、肝炎、夜盲。结核、肝炎、夜盲。Major Catogories of Genetic DiseasesoChromosome DisordersoSingle-gene DisordersoPolygenic Disorders（Complex traits）oSomatic cell genetic disordersoMitochondrial genetic disordersChromosome Disorderso在生殖细胞和受精卵早期发育过程中发生了差错，在生殖细胞和受精卵早期发育过程中发生了差错，是由染色体数目异常和结构异常引起的疾病。是由染色体数
8、目异常和结构异常引起的疾病。o表现为种种先天发育异常，如表现为种种先天发育异常，如Down综合征。综合征。o主要影响发生在出生前，染色体异常约占自然流主要影响发生在出生前，染色体异常约占自然流产的产的50%。o染色体病通常不在家系中传递，但也有可传递的。染色体病通常不在家系中传递，但也有可传递的。o染色体病有染色体病有300多种。多种。Down Syndrome (trisomy 21 syndrome)Single-gene Disorderso单个基因突变所致。单个基因突变所致。o严重影响患者健康，如家族性高胆固醇血症。严重影响患者健康，如家族性高胆固醇血症。o按孟德尔方式遗传。按孟德尔方
9、式遗传。n常染色体显性、常染色体隐性、常染色体显性、常染色体隐性、X 或或 Y 连锁的遗传连锁的遗传o病种多，发病率较低。病种多，发病率较低。n单基因病有单基因病有 8000余种，约有余种，约有 3 % 5 %的人受累的人受累o主要发生在新生儿和幼儿阶段。主要发生在新生儿和幼儿阶段。Polygenic Disorderso由多个基因相互作用和环境因素共同影响所致。由多个基因相互作用和环境因素共同影响所致。n一些可能起主要作用，多数为相对微效作用。一些可能起主要作用，多数为相对微效作用。o主要是一些常见病和先天缺陷。主要是一些常见病和先天缺陷。n心血管疾病、糖尿病、风湿病、精神病和唇裂、腭裂、心
10、血管疾病、糖尿病、风湿病、精神病和唇裂、腭裂、先天性心脏病。先天性心脏病。o有家族聚集现象，但无单基因病那样明确的家系有家族聚集现象，但无单基因病那样明确的家系传递格局。传递格局。o多基因病有近百种，发病率高，约有多基因病有近百种，发病率高，约有15 %20%的人受累。的人受累。Somatic Cell Genetic Disorderso体细胞遗传病只在特异的体细胞中发生。体细胞遗传病只在特异的体细胞中发生。o体细胞遗传病的一个范例是体细胞遗传病的一个范例是癌症。癌症。o其恶性表型的发展通常是控制细胞生长的基其恶性表型的发展通常是控制细胞生长的基因发生突变所致。因发生突变所致。Mitocho
11、ndrial Genetic Disorderso是线粒体是线粒体DNA上基因突变所致。上基因突变所致。o该病通常影响神经和肌肉的能该病通常影响神经和肌肉的能量产生，在细胞衰老中起作用。量产生，在细胞衰老中起作用。o以母系方式遗传。以母系方式遗传。The History of Medical Genetics 1866年，奥地利遗传学家根据他坚持年，奥地利遗传学家根据他坚持1010年的豌豆杂交试验，提出了年的豌豆杂交试验，提出了分离定律，自由组合定律等。这些工作的重要性在于辩明了遗传不是性分离定律，自由组合定律等。这些工作的重要性在于辩明了遗传不是性状本身，而是决定性状的遗传因子。状本身，而是
12、决定性状的遗传因子。 19101912年年, ,美国遗传学家美国遗传学家 Morgan和他的学生以果蝇为实验材料，确认和他的学生以果蝇为实验材料，确认遗传物质基础存在于染色体中并提出了基因连锁定律遗传物质基础存在于染色体中并提出了基因连锁定律( (law of linkage) )和互换定律和互换定律( (law of crossing-over) )。 1944年年 Rockefeller研究所研究所 Oswald Avery, with Colin MacLeod, and Macyln McCarty 发现发现 DNA 是遗传信息的载体，使全球生物学家和化学家大为震惊。是遗传信息的载体，
13、使全球生物学家和化学家大为震惊。 去除蛋白去除蛋白质后，后，DNA 可以象可以象纤维一一样缠绕在在试管中的玻璃棒上。管中的玻璃棒上。 1949年生化学家年生化学家 Pauling 发现镰状细胞贫血时血红蛋白电泳有微小的发现镰状细胞贫血时血红蛋白电泳有微小的改变，说明蛋白质分子的遗传变异可以导致疾病，并提出了分子病的概念。改变，说明蛋白质分子的遗传变异可以导致疾病，并提出了分子病的概念。 1952 年年,英国伦敦皇家学院的英国伦敦皇家学院的 Rosalind Franklin 得到了非同寻常的得到了非同寻常的DNA的的 X-线线衍射照片，它为解析衍射照片，它为解析 DNA 的结构提供了关键线索。
14、的结构提供了关键线索。James Watson 和和 Francis Crick 在在 1953 年提出了年提出了 DNA 的双螺旋结构。的双螺旋结构。 1956 年蒋有兴和年蒋有兴和 A.Levan 首次正确地确定了人类染色体数为首次正确地确定了人类染色体数为46。 男性有一条男性有一条X和一条和一条Y染色体，女性有两条染色体，女性有两条X染色体。染色体。 1959年年, ,Lejeune 等发等发现现Down综合征的核型为综合征的核型为21三体，这年被誉为三体，这年被誉为“临床遗传学临床遗传学”开创年。开创年。 重组重组DNA: 七十年代加州大学旧金山分校的科学家七十年代加州大学旧金山分校
15、的科学家 Herb Boyer 和斯旦福大学和斯旦福大学的的Paul Berg、 Stanley Cohen 利用限制性内切酶和利用限制性内切酶和 DNA 连接酶将不同物种来源连接酶将不同物种来源的的 DNA 片段进行了重组。片段进行了重组。 1984 年年 Cetus 公司公司的的 Kary Mullis 发明了发明了The Polymerase Chain Reaction (PCR)，这个技术在基因克隆，基因定位和法医科学中得到广泛应用，这个技术在基因克隆，基因定位和法医科学中得到广泛应用 。 1986年年, 美国能源部提出了进行人类全基因组测序的建议，美国政府在美国能源部提出了进行人类全基因组测序的建议，美国政府在 1990年批准了这一计划。年批准了这一计划。
