《医学遗传学》教案

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1 教 案 学年度第学期 学年度第学期 学年度第学期 课程名称 医学遗传学 授课教师 职 称 教研室 医学遗传学 授课对象性质专业年级 哈尔滨医科大学基础医学学院

2 教案编写及使用要求 一 授课教师在认真备课的同时, 必须编写教案 ; 二 书写要求字迹工整 清晰, 注意思想性 科学性 逻辑性 和艺术性 ; 三 开学前教案必须经教研室主任审核, 无教案或审核不合格者不准参加课堂教学, 并按教学事故处理 ; 四 完成教学任务后, 写出本阶段教学总结, 将教案交教研室作为该教师教学档案内容存档 基础医学学院

3 学期授课计划 教材名称普通高等教育 十五 国家级规划教材 医学遗传学 主编李璞 出版单位北京大学医学出版社出版时间 授课轨道 授课地点 周次 起讫时间 课次 授课时数 内容纲要 备注 绪论 遗传的细胞与分子基础 单基因病 (1) 4 单基因病 () 单基因病 (3); 线粒体病 多基因病 7 染色体病 (1) 染色体病 () 群体遗传学 (1) 10 群体遗传学 () 人类疾病的生化与分子遗传学 1 基因操作 基因定位与基因克隆 14 遗传病的诊断 (1) 遗传病的诊断 (); 遗传病的治疗 (1) 16 遗传病的治疗 () 肿瘤遗传学 (1) 18 肿瘤遗传学 (); 总结 合计 3 教研室主任

4 教案 ( 课时计划 ) 课题绪论 授课时间 教学大纲要求 ( 教学目的 ) 掌握内容 : 遗传病的特征 ; 遗传病的种类 熟悉内容 : 关于遗传病的误解 ; 遗传病对人类的危害 了解内容 : 医学遗传学的分科及其发展简史 教材分析 ( 重点 难点 ) 遗传病的特征遗传病的种类关于遗传病的误解 教学方法 讲授法 ; 启发式教学 教具板书 多媒体幻灯 新内容新知识 思想教育内容 遗传病的特征遗传病的种类关于遗传病的误解通过讲解遗传病的特征 分类, 使学生了解遗传病对人类的危害 ; 结合实际病例讲授, 使学生了解遗传病与家族性疾病和先天性疾病的区别 双语内容 Medical Genetics; Genetic disease; Single gene disorder; Multifactorial disease; Familial disease; Congenital disease 要求自学内容 参考资料 1. Principles of Medical Genetics. nd. Gelehrter TD, et al Genes Ⅷ. Lewin B. Oxford University Press. 003 复习题或要点 遗传病的特征 ; 遗传病的种类

5 导课自我介绍 办公地点课程简介 前期基础等绪论 1. 医学遗传学的性质医学遗传学 : 遗传学与医学相结合的边缘学科 研究对象 : 遗传病研究内容 : 遗传病发病机制 传递方式, 诊断 治疗 预后, 再发风险 预防方法, 控制再发 降低危害. 遗传病的类型遗传病 (genetic disease): 遗传物质改变所导致的疾病 ⑴ 单基因病 (single gene disorder): 主基因 (major gene) 一对基因 ( 主基因 ) 改变导致的遗传病 1 常染色体显性遗传病 (AD) 常染色体隐性遗传病 (AR) 3 X 连锁显性遗传病 (XD) 4 X 连锁隐性遗传病 (XR) 5 Y 连锁遗传病 6 线粒体病 :mtdna ⑵ 多基因病 (polygenic disease): 微效基因 (minor gene) 多因子病 (multifactorial disease,mf) 遗传病的发生有复杂的病因, 既涉及遗传基础, 又需要环境因素的作用 ⑶ 染色体病 (chromosome disease): 综合征 (syndrome) 染色体数目或结构改变所导致的遗传病 ⑷ 体细胞遗传病 (somatic cell genetic diseases) 体细胞中遗传物质改变所导致的遗传病 一般不向后代传递 0 分钟 OMIM 网址 OMIM 编号 MIM X XXXXX 1:AD( ) :AR( ) 3:X-linked 4:Y-linked 5:mtDNA 6:Autosomal

6 3. 误解 10 分钟 ⑴ 家族性疾病 (familial disease) 地方性甲状腺肿 ;AR ⑵ 先天性疾病 (congenital disease) 先天畸形 ; 血友病 成年型多囊肾 4. 遗传病的危害 1 ⑴ 出生缺陷 (birth defect)) 先天畸形 (congenital malformation) ⑵ 自然流产 ⑶ 遗传病患儿 ⑷ 人群 ⑸ 体细胞遗传病 ⑹ 智力低下 ⑺ 携带者 (carrier): 遗传负荷 (genetic load) 5. 医学遗传学的发展简史 40 分钟 ⑴ 早期遗传学 Mendel: 植物杂交实验 ; 遗传学第一 第二定律 Galton: 双生子 (twins method) Landsteiner:ABO 血型系统 Bernstein: 复等位基因 Garrod: 先天性代谢缺陷 Hardy & Weinberg: 遗传平衡定律 Nilsson-Ehle: 数量性状 ⑵ 生化遗传学 Beadle & Tatum: 一个基因一种酶 学说 Pauling:sickle cell disease, 分子病 (molecular disease) Ingram:sickle cell disease,β 6Glu Val

7 ⑶ 细胞遗传学 Morgan:Theory of Gene (196) Painter TS:n = 48;XX,XY Hsu: 低渗处理法 Tjio:n = 46 Down s (+1);Turner (XO);Klinefelter (XXY) Denver system Lyon 假说染色体带型 (Banding pattern) Molecular cytogenetics ⑷ 分子遗传学 DNA DNA double helix structure genetic code restriction endonucleases dideoxy sequencing polymerase chain reaction,pcr human genome project (HGP) ⑸ 群体遗传学 Hardy & Weinberg: 遗传平衡定律 Human Genome Diversity 小结 教学小结 ( 经验教训 学生反映 改进意见等 )

8 教案 ( 课时计划 ) 课题遗传的细胞和分子基础 授课时间 教学大纲要求 ( 教学目的 ) 掌握内容 :Denver 体制 ;Lyon 假说 熟悉内容 : 性染色质 ; 遗传印记 ; 动态突变 了解内容 : 人类性别决定的染色体机制 ;RNA 编辑 教材分析 ( 重点 难点 ) Denver 体制 ;Lyon 假说 ; 遗传印记 ; 动态突变 教学方法 讲授法 ; 启发式教学 教具板书 多媒体幻灯 新内容新知识 Denver 体制 ;Lyon 假说 ; 人类性别决定的染色体机制 ;RNA 编辑 ; 遗传印记 ; 动态突变 思想教育内容 本章节内容除 Lyon 假说 遗传印记和动态突变外, 多为学生接触过的, 指导学生明了医学基础课程具有很强的相关性 双语内容 要求自学内容 Euchromatin; Heterochromatin; Chromatid; Centromere; Denver system; Autosome; Sex chromosome; Karyotype analysis; Lyon hypothesis; Dosage compensation; Multigene family; pseudogene; Genetic Imprinting; mrna editing; Gene mutation; Dynamic mutation 染色质的结构与染色体的包装 ; 配子发生和减数分裂 参考资料 1. Principles of Medical Genetics. nd. Gelehrter TD, et al Genes Ⅷ. Lewin B. Oxford University Press. 003 复习题或要点 Lyon hypothesis;genetic Imprinting;Dynamic mutation

9 导课遗传的细胞基础 1. 常染色质 (enchromatin)& 异染色质 (heterochromatin): 结构异染色质 (constitutive heterochromatin) 兼性异染色质 (facultative heterochromatin) 8 分钟. 人类染色体 ⑴ 染色体形态结构着丝粒 (centromere): 主缢痕 (primary constriction) 中央着丝粒 亚中央着丝粒 近端着丝粒 7 分钟 中央着丝粒 (1, 3, 16, 19, 0) 近端着丝粒亚中央着丝粒 (13, 14, 15, 1,, Y) (, 4-1, 4 17, 18, X) 随体 (satellite) 端粒 (telomere) 副缢痕 (secondary constriction) ⑵ 丹佛体制 (Denver system) 常染色体 (autosome) & 性染色体 (sex chromosome) 核型 (karyotype) 核型分析 (karyotype analysis) 1

10 ⑶ 染色体参数 臂比 ; 着丝粒指数 ; 相对长度 3. 性染色质 (sex chromatin) X chromatin Y chromatin 1 X 染色质与 X 染色体数目 比较 Y 染色质与 Y 染色体数目 比较 Lyon 假说 (Lyon hypothesis) 1 雌性哺乳动物体细胞内仅有一条 X 染色体有活性, 另一条 X 染色体在遗传上是失活的, 在间期异固缩为 X 染色质 ; 失活发生在胚胎早期, 在此之前所有细胞中的 X 染色体都是具有活性的 ; 3 失活是随机的 ; 但是是恒定的 X 染色体剂量补偿 (Dosage compensation) 4. 人类性别决定的染色体机制 Chromosomal mechanisms 1 两条性染色体结构形态不同,X 染色体大一些 女性核型为 XX, 男性核型为 XY 3 男性决定后代性别

11 遗传的分子基础 1. 染色体的分子组成 染色体组 (chromosome set)& 基因组 (genome) ⑴ 单一序列 (unique sequence) ⑵ 重复序列 (repetitve sequence) 1 高度重复序列 卫星 DNA 小卫星 DNA & 微卫星 DNA 反向重复序列 (inverted repeat sequence) 中度重复序列 短分散元件 :Alu 家族 长分散元件 :KpnⅠ 家族 3 多基因家族 (multigene family) 4 拟基因 (pseudogene). 断裂基因 (Split gene) Enhancer CAAT box TATA box Exon 8 分钟 复习 GC box Intron 3.DNA 的转录及加工,mRNA 的编辑 ⑴ 中心法则 AATAAA 7 分钟 复习 转录翻译 DNA RNA 蛋白质逆转录 复制 复制 ⑵ 转录 (transcription) 编码链 (coding strand) & 反编码链 (anticoding strand) ⑶ hnrna 加工 剪接 ; 戴帽 ; 加尾 ⑷ mrna 编辑 新内容

12 4. 遗传印记 (genetic imprinting) 10 分钟 不同性别的亲体传给子代的同一染色体或基因, 当发生 改变时可引起不同表型的现象 Prader-Willi syndrome(pws) & Angleman syndrome(as) Anti -PWS Anti -AS Anti -PWS Anti -AS del(15q13) 5. 基因突变 (gene mutation) 10 分钟 ⑴ 概念点突变 (point mutation) 突变基因 (mutation gene) ⑵ 结果 1 中性突变 (neutral mutation) 个体生化组分的遗传学差异 3 有益突变 4 有害突变 5 致死突变 (lethal mutation) ⑶ 分子机制 10 分钟 1 碱基替换 (base-pair substitution) 转换 (transition)& 颠换 (transversion) 效应 : a) 同义突变 (same sense mutation) b) 错义突变 (missense mutation) c) 无义突变 (nonsense mutation) d) 终止密码突变 (termination codon mutation)

13 移码突变 (frame shift mutation) Insertion Deletion UAC AGU CCU ACA GAA AGG GAG Tyr Ser Pro Thr Glu Arg Glu UAC AAG UCC UAC AGA AAG GGA G Tyr Lys Ser Tyr Arg Lys Gly UAC GUC CUA CAG AAA GGG AG Tyr Val Leu Gln Lys Gly 3 动态突变 (dynamic mutation 10 分钟 Fra X syndrome (CGG)n n = 6 ~ 46; normal n = 60 ~ 00; n = 00 ~ 30; pre mutation patient 小结 教学小结 ( 经验教训 学生反映 改进意见等 )

14 教案 ( 课时计划 ) 课题单基因病 (1) 授课时间 教学大纲要求 ( 教学目的 ) 教材分析 ( 重点 难点 ) 掌握内容 : 单基因遗传的基本概念 ; 系谱符号和系谱分析 ;AD AR 系谱的特 征 ; 肯定携带者与可能携带者的识别方法 熟悉内容 : 可变表现度 不完全外显率在单基因病识别上的作用 ; 近亲婚配的 危害 Concept of Monogenic Disease Pedigree Symbol & Pedigree Analysis Pedigree Characteristics of AD, AR Irregular dominance 教学方法 讲授法 ; 启发式教学 教具板书 多媒体幻灯 新内容新知识 思想教育内容 Pedigree Symbol & Pedigree Analysis Pedigree Characteristics of AD, AR Mechanism of Irregular Dominance 通过讲解单基因遗传病的分类 系谱特征, 使学生了解遗传病对人类的危害 ; 使学生掌握单基因病的系谱特征 ; 宣传避免近亲婚配, 减少 AR 病的再发 双语内容 Monogenetic Disease; Autosomal Dominant; Homozygote & Heterozygote; Genotype & Phenotype; Pedigree & pedigree analysis; Prohand (Index case); Irregular Dominance; Penetrance; Delayed Dominance; Autosomal Recessive; Carrier; Close Relatives; Coefficient of Relationship 要求自学内容 参考资料 复习题或要点 1. Principles of Medical Genetics. nd. Gelehrter TD, et al Genes Ⅷ. Lewin B. Oxford University Press ncbi.nlm.nih.gov/omim Concept of Monogenic Disease Pedigree Symbol & Pedigree Analysis Pedigree Characteristics of AD, AR Irregular dominance

15 单基因病 导课 1. 基本概念基因座 (locus) 等位基因 (allele) 基因型 (genotype) & 表型 (phenotype) 纯合子 (homozygote) & 杂合子 (heterozygote) 显性 (dominant) & 隐性 (recessive). 系谱符号先证者 (proband) 或索引病例 (index case) 常见系谱符号及系谱绘制方法 (OMIM 数据更新 ) 10 分钟 3. 常染色体显性 (autosomal dominant,ad) 遗传病 ⑴ AD 系谱 10 分钟 P 配子 Aa aa F 1 1 : 1

16 AD 系谱特点 1 患者双亲中有一方发病, 致病基因由患者亲代传来 若双亲未发病, 可能是新生突变所致 患者的子女有 1/ 的发病风险 3 因为致病基因位于常染色体上, 其传递不涉及到性别决定, 所以男女有同样的发病可能 4 由先证者向上连续几代都能看到患者, 即这类遗传病有连续遗传的现象 ⑵ 类型 40 分钟 1 完全显性 (complete dominance) 不完全显性 ( 半显性 ) (incomplete dominance) 软骨发育不全 (MIM ) 复习 MIM 编号 3 不规则显性 (irregular dominance) 隔代遗传 (skipped generation) 不规则显性机制 外显率 (penetrance): 修饰基因 (modifier gene) 完全外显 (complete penetrance) 不完全外显 (incomplete penetrance) 4 共显性 (codominance) ABO 血型系统 (MIM ) 5 延迟显性 (delayed dominance) 遗传印记和动态突变 Huntington 舞蹈病 (MIM )

17 4. 常染色体隐性 (autosomal recessive,ar) 遗传病 10 分钟 ⑴ AR 系谱及系谱特点 P 配子 F 1 1 : 1 : 1 : 1 AR 系谱特点 1 病人的双亲一般不患病, 但都是携带者 患者同胞有 1/4 发病可能, 男女发病机会均等 3 患者表型正常的同胞有 /3 的可能性为携带者 4 系谱中一般见不到连续几代发病的连续遗传现象, 往往出现散发病例 5 近亲结婚可使发病风险明显增加 ⑵ 两个问题 1 临床对患者同胞发病风险的统计比预期的 1/4 高 0 分钟 完全确认 (complete ascertainment) 不完全确认 (incomplete ascertainment) 一对夫妇都是携带者 生一个孩子 生两个孩子 计算 举例 Weinberg 先证者法 : C = a( r 1) a( s 1)

18 近亲结婚明显提高 AR 病的发病风险近亲 (close relativs): 指在 3~4 代之内有共同祖先的个体 近亲婚配 (consanguineous marriage) 亲缘系数 (coefficient of relationship): 两个有共同祖先的个体在某一基因座上具有相同等位基因的概率 随机婚配 VS 近亲婚配 ( 三级亲属 ) 计算 举例 如果一种 AR 病的携带者频率为 0.01 如果一种 AR 病的携带者频率为 近亲婚配比随机婚配所生后代患 AR 的风险高 一种 AR 病越是少见, 近亲婚配后代的发病风险越高 教学小结 ( 经验教训 学生反映 改进意见等 )

19 教案 ( 课时计划 ) 课题单基因病 () 授课时间 教学大纲要求 ( 教学目的 ) 掌握内容 :XD XR 系谱的特征 ; 影响单基因病发病的因素 ; 肯定携带者与可 能携带者的识别方法 熟悉内容 : 单基因病再发风险计算 了解内容 :Y 连锁遗传病的特征 教材分析 ( 重点 难点 ) Pedigree Characteristics of XD, XR, Y-linked 影响单基因病发病的因素 The Estimate of AR in Consanguineous Marriage 教学方法 讲授法 ; 提问式教学 教具板书 绘图 多媒体幻灯 新内容新知识 Pedigree Characteristics of XD, XR, Y-linked 影响单基因病发病的因素 The Estimate of AR in Consanguineous Marriage 思想教育内容 结合实际病例, 说明预防 X- 连锁遗传性疾病的再发 ; 了解遗传异质性, 学会判断 AR 发病的各种可能 双语内容 Hemizygote; Criss-cross inheritance; Expressivity; Pleiotropy; Genetic heterogeneity; Allelic heterogeneity; Locus heterogeneity; Anticipation 要求自学内容 两种单基因性状的伴随遗传 参考资料 1. Principles of Medical Genetics. nd. Gelehrter TD, et al Genes Ⅷ. Lewin B. Oxford University Press ncbi.nlm.nih.gov/omim 复习题或要点 XD, XR, Y 连锁遗传的系谱特征影响单基因病发病的因素 The Estimate of AR in Consanguineous Marriage

20 单基因病 1.X 连锁显性 (X-linked dominant,xd) 遗传病 ⑴ 半合子 (hemizogote) ⑵ 交叉遗传 (criss-cross inheritance) ⑶ XD 系谱 10 分钟 P 配子 F 1 1 : 1 : 1 : 1 1 : 1 XD 系谱特点 1 群体中女性患者的人数多于男性, 但女性患者的病情较男性轻 男性患者的母亲是患者, 父亲一般正常 ; 而女性患者的父母之一是患者 3 男性患者的女儿都是患者, 儿子都正常 ; 而女性患者的儿子和女儿患病的机率各为 1/ 4 系谱中可见连续遗传的现象.X 连锁隐性 (X-linked recessive,xr) 遗传病 XR 系谱 10 分钟 P 配子 F 1 1 : 1 : 1 : 1 1 : 1 : 1 : 1 1 : 1

21 XR 系谱及特点 1 男性发病的可能性大大高于女性, 系谱中常常只见男性患者 双亲无病时, 儿子有 1/ 发病风险, 女儿无发病风险 儿子如果发病, 母亲肯定是携带者, 女儿有 1/ 可能性是携带者 3 在系谱中表现出女性传递, 男性发病的交叉遗传的特点, 因此在系谱中可出现隔代遗传的现象 4 女性患者的父亲一定是患者 3.Y 连锁遗传 (Y-linked inheritance) 全男性遗传 (holandric inheritance) 4. 影响单基因病发病的因素 ⑴ 表现度 (expressivity) 表现度 vs 外显率 ⑵ 基因多效性 (pleiotropy) 一个基因有多种生物学效应 初始效应 : 指基因通过转录和翻译过程指导一条多肽链的合成 次级效应 : 指由多肽链所构成的蛋白质或酶所参与或控制的各种生理过程 ⑶ 遗传异质性 (genetic heterogeneity) 几种基因型可以表现为同一种或相似的表型, 这种表型相似而基因型不同的现象 等位基因异质性 :β 地中海贫血基因座异质性 : 先天性聋哑 ⑷ 从性遗传和限性遗传从性遗传 (sex-conditioned inheritance): 是指位于常染色体上的基因在不同的性别有不同的表达程度和表达方式, 从而造成男女性状分布上的差异 ( 秃顶,MIM 10900) 限性遗传 (sex-limited inheritance): 是指常染色体上的基因只在一种性别中表达, 而在另一种性别完全不表达 3

22 ⑸ 早现 (anticipation) 疾病在世代的发病过程中存在发病年龄逐渐提前或病情逐代加重的情况 5. 复发风险计算 ⑴ 亲代基因型确定时通过系谱特点推断 ⑵ 亲代基因型可做概率估计时通过系谱特点和亲缘系数推断 Ⅰ 1 30 分钟 课堂讲解 Ⅱ Ⅲ Ⅳ 课堂习题 Ⅰ 1 Ⅰ 1 提问学生到黑板解题 再进行评判讲解 Ⅱ Ⅱ Ⅲ 1 Ⅲ 1 3 Ⅳ 1 Ⅳ 1 教学小结 ( 经验教训 学生反映 改进意见等 )

23 教案 ( 课时计划 ) 课题单基因病 (3); 线粒体遗传病 授课时间 教学大纲要求 ( 教学目的 ) 掌握内容 : 线粒体基因的遗传学特征 熟悉内容 : 单基因病再发风险的 Bayes 计算法 了解内容 : 线粒体疾病的发病机制 教材分析 ( 重点 难点 ) Bayes Theorem 教学方法 讲授法 ; 提问式教学 教具板书 绘图 多媒体幻灯 新内容新知识 Bayes Theorem 思想教育内容 通过 Bayes Theorem 熟悉单基因遗传病再发风险的计算方式 ; 了解线粒体 DNA 的母系遗传方式 双语内容 Bayes Theorem; Matrilineal Inheritance; Replicative segregation 要求自学内容 mtdna 的结构特征 参考资料 1. Principles of Medical Genetics. nd. Gelehrter TD, et al Genes Ⅷ. Lewin B. Oxford University Press ncbi.nlm.nih.gov/omim Bayes Theorem; 线粒体基因的遗传学特征 复习题或要点

24 单基因病 1.Bayes Theorem 前概率 (prior probability) 条件概率 (conditional probability) 联合概率 (joint probability) 后概率 (posterior probability) ⑴ 根据子女数量估计 1 XR 的条件 : 正常男性后代数目 Ⅰ 分钟 板书讲解 Ⅱ Ⅲ AR 近亲婚配的条件 : 表型正常子女数目 Ⅰ 1 3 Ⅱ 1 10 分钟 板书讲解 Ⅲ Ⅳ 1 1 ⑵ 延迟显性的条件 : 各年龄段发病率 Ⅰ 1 Ⅱ 40 1 Ⅲ 分钟提问学生到黑板解题再进行评判讲解

25 ⑶ 不完全外显的条件 : 外显率 (P) Ⅰ Ⅱ 1 1 Ⅲ 10 分钟 提问学生到黑板解题 再进行评判讲解 1 补充家系 Bayes 分析内容 Ⅰ 1 Ⅱ 1 Ⅲ 10 分钟 提问学生到黑板解题 再进行评判讲解 1 线粒体病导课 1.mtDNA 的遗传学特征 ⑴ 具有半自主性 Complex Subunits Nuclear mtdna Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ ⑵ 遗传密码与通用密码不同 Codon Universal code mtdna UGA STOP Trp AGA Arg STOP AUA Ile Met

26 ⑶ 母系遗传母亲决定后代性状 ⑷ 在有丝分裂和减数分裂间都要经过复制分离遗传瓶颈复制分离 ⑸ 杂质性与阈值效应 ⑹ 突变率和进化率极高.mtDNA 突变与疾病 线粒体遗传病发生机制 ⑴ 碱基突变 1 错义突变 : 氨基酸替换突变 Leber 遗传性视神经病 (LHON) (MIM ) 蛋白质生物合成基因突变 MERRF 综合征 ( 癫痫伴碎红纤维病 ) (MIM ) 线粒体碱基替换疾病的命名 MTTK*MERRF 8344G 核苷酸位置的替换描述临床特征的疾病字母缩略词线粒体基因突变及突变发生基因 ⑵ 缺失 插入突变 ⑶ mtdna 拷贝数目突变小结 1 教学小结 ( 经验教训 学生反映 改进意见等 )

27 教案 ( 课时计划 ) 课题多基因病 授课时间 教学大纲要求 ( 教学目的 ) 掌握内容 : 多基因遗传的特征 ; 多基因病再发风险的计算方法 :Edward 公式 熟悉内容 : 多基因病的遗传特征 ; 阈值学说与遗传率的计算方法 ; 家庭中患者 数目 病情轻重程度与 Carter 效应 教材分析 ( 重点 难点 ) 教学方法 Characteristics of Polygenic Inheritance Threshold Theory Heritability & Estimate of Heritability Inheritance Characteristics of Polygenic Disease Estimate of Recurrence Risk 讲授法 ; 提问式教学 教具板书 查表 多媒体幻灯 新内容新知识 思想教育内容 Characteristics of Polygenic Inheritance & Polygenic Disease Threshold Theory Heritability & Estimate of Heritability Estimate of Recurrence Risk 通过对多基因病遗传方式的熟悉, 了解多基因病发病率高的遗传机制 双语内容 Additive effect; Qualitative trait & Quantitative trait; Susceptibility; Liability; Threshold; Heritability 要求自学内容 多基因病研究的策略 参考资料 1. Human Molecular Genetics. Strachan T and Read AP. Bios Scientific Publishers 复习题或要点 Characteristics of Polygenic Inheritance Threshold Theory Heritability & Estimate of Heritability Inheritance Characteristics of Polygenic Disease Estimate of Recurrence Risk

28 多基因病 导课微效基因 (minor gene) 加性效应 (additive effect) 多基因遗传 (polygenic inheritance) 多因子遗传 (multifactorial inheritance) 1. 多基因遗传的特点 ⑴ 质量性状和数量性状 1 质量性状 (qualitative character) 10 分钟 10c m aa 165 cm AA 或 Aa 0~5% 45~50% 100% aa Aa AA 数量性状 (quantitative character) 变异数 身高 (cm) ⑵ 数量性状的变异 10 分钟 亲代 极高个体 极矮个体 AABB A A B B 子 1 代 中等身高 AA BB AA BB BB 子 代 AABB A A BB AB AB A B A B AB AABB AABB AA BB AA BB AB AABB AAB B AA BB AA B B A B AA BB AA BB A A BB A A BB A B AA BB AA B B A A BB A A B B AABB AA BB AAB B AA B B A A BB A A B B

29 ⑶ 多基因遗传特点 1 极端个体婚配 子一代婚配 3 群体随机婚配 高 矮. 多基因病的特征 ⑴ Threshold theory 回归 (regression) 易感性 (susceptibility)& 易患性 (liability) 阈值 (threshold) 变异数 ⑵ 遗传率 (Heritability) 及计算 1 Falconer 公式 h = b / r b: 亲属对患者的回归系数 r: 亲缘系数 已知患者一级亲属和群体发病率 : X g X r b = a g 低 平均值 易患性 阈值 (threshold) 高 1 0 分钟 教会学生查正态分布表 已知患者亲属和对照组亲属发病率 : b = Holgiger 公式 h CMZ C = 100 C p( X c X r ) a DZ DZ c

30 ⑶ 多基因病遗传的特点 1 包括一些常见病和常见的畸形, 发病率大多超过 1/1,000 发病有家族聚集倾向 3 发病率有种族 ( 或民族 ) 差异 4 近亲婚配, 子女发病风险增高, 但不如 AR 显著 5 患者双亲 同胞 子女亲缘系数相同, 发病风险相同 6 随着亲属级别降低, 发病风险迅速下降 3. 多基因病发病风险的估计 ⑴ Edward 公式与查表估计一般群体发病率 :0.1%~1% 遗传率 :70%~80% f = P 患者一级亲属发病率 (%) 分钟 0 分钟教学学生使用估算表 一般群体发病率 (%) ⑵ 患病人数与发病风险一个家庭患病人数越多, 则发病风险越大 ⑶ 病情严重程度与发病风险所生患儿的病情越重, 其同胞的发病风险越高 ⑷ Carter 效应及发病风险 多基因遗传病群体发病率有性别差异时, 表明不同性别 的阈值高低不同 小结 举例说明 教学小结 ( 经验教训 学生反映 改进意见等 )

31 教案 ( 课时计划 ) 课题染色体病 (1) 授课时间 教学大纲要求 ( 教学目的 ) 掌握内容 : 正常核型与异常核型 ; 染色体数目异常及发生机制 熟悉内容 : 染色体畸变的原因 了解内容 : 显带核型的种类 教材分析 ( 重点 难点 ) 染色体数目异常及发生机制 教学方法 讲授法 ; 提问式教学 教具板书 多媒体幻灯 新内容新知识 染色体数目异常及发生机制 思想教育内容 了解染色体数目异常的机制及咨询方法 双语内容 Banding Pattern; Landmark; Chromosome aberration; Haploid & Diploid; Numerical Abnormality; Polyploid; Diplochromosome; Hypodiploid & Hyperdiploid; Monosomy, Trisomy & Polysomy; Non-disjunction; Mosaic; Chromosome loss 要求自学内容 参考资料 1. Human Chromosome, Structure, Behavior, Effects. Springer-Verlag 染色体数目异常及发生机制 复习题或要点

32 染色体病 导课 1. 人类非显带核型 Denver 体制. 显带核型 ⑴ 种类 1 Q 带 : 带型 (banding pattern) G 带 3 R 带 4 T 带 : 染色体末端 5 C 带 : 着丝粒及副缢痕的结构异染色质,Y 染色体 长臂 6 N 带 : 核仁组织者区 (NOR) ⑵ 染色体带命名的国际体制 : 界标 (landmark) 区 (region) 带 (band) 3. 染色体畸变原因 1 物理因素 化学因素 3 生物因素 4 年龄因素 5 遗传因素 4. 染色体数目异常及其机制 单倍体 (haploid)& 二倍体 (diploid) 假二倍体 (pseudoploid) ⑴ 整倍体 (Euploid) 改变及其机制 1 三倍体 :3n=69 Xq Xp Xq 复习 1 10 分钟

33 四倍体 :4n=9 3 机制 a) 双雌受精 (digyny) 或双雄受精 (diandry) b) 核内复制双倍染色体 10 分钟 ⑵ 非整倍体改变 c) 核内有丝分裂 亚二倍体 (hypodiploid) & 超二倍体 (hyperdiploid) 1 非整倍体类型亚二倍体 : 单体型 (monosomy) 超二倍体 : 三体型 (trisomy) 多体型 (polysomy) 复合非整倍体 非整倍体形成机制 >比较 : 单体型和三体型耐受性常染色体与性染色体耐受性 <1 细胞有丝分裂或减数分裂时的染色体分离机制异常 a) 染色体不分离 (non-disjunction) 减数分裂不分离 (meiotic non-disjunction) N N N+1 N-1 N N N+1 N+1 N-1 N-1 N N N N+1 N-1 N+1 N+1 N-1 N-1 N N N+1 N-1 第一次减数分裂不分离 第二次减数分裂不分离

34 初级不分离 (primary non-disjunction) 父母均为正常二倍体, 只是在生殖细胞形成时, 由于减数分裂染色体不分离, 导致受精后产生三体型患儿 次级不分离 (secondary non-disjunction) 由于父母一方为三体型, 其生殖细胞在减数分裂时发生的不分离 N+1 N N+1 N N N+1 N+1 N N N N+1 N+1 有丝分裂不分离嵌合体 (mosaic) 指体内同时存在染色体数目不同的两种或两种以上细胞系的个体 N+1 N N N N N-1 47/45 嵌合体个体 N N+1 N N-1 46/47/45 嵌合体个体 小结 b) 染色体丢失 (loss) 或后期延迟 (anaphase lag) 教学小结 ( 经验教训 学生反映 改进意见等 )

35 教案 ( 课时计划 ) 课题染色体病 () 授课时间 教学大纲要求 ( 教学目的 ) 掌握内容 : 染色体结构畸变的发生机理及其遗传效应, 简式书写格式 ; 易位型 染色体病再发风险的估计方法 熟悉内容 : 异常染色体的传递方式 了解内容 : 常见染色体改变与临床特征 教材分析 ( 重点 难点 ) Structural Aberration & Mechanism Disjunction of balancing chromosome 教学方法 讲授法 ; 提问式教学 教具板书 多媒体幻灯 新内容新知识 Structural Aberration & Mechanism Disjunction of balancing chromosome 思想教育内容 了解染色体结构畸变的机制, 明了易位型 1 三体的分离 双语内容 Structural Aberration; Derivative chromosome; Deletion; Inversion; Ring chromosome; Translocation; Inversion loop; Fragile Site 要求自学内容 其他临床常见的染色体病 参考资料 1. Human Chromosome, Structure, Behavior, Effects. Springer-Verlag 复习题或要点 Structural Aberration & Mechanism Disjunction of balancing chromosome

36 染色体病 1. 染色体结构畸变及其机制 机制 : 染色体断裂和 / 或断裂后的异常连接 衍生染色体 ; 平衡的 与 不平衡的 ⑴ 缺失 (del) 末端缺失 & 中间缺失 4q13 <50 分钟染色体畸变的描述简式书写方式缺失 倒位 易位 4q7 4q5 末端缺失部分单体型 ⑵ 倒位 (inv) 臂内倒位 & 臂间倒位 中间缺失 4q13 4q4 4p14 4q1 臂内倒位 ⑶ 易位 (t): 相互易位 臂间倒位 0q1 4q5

37 罗伯逊易位 ( 着丝粒融合,centric fusion) ⑷ 环状染色体 (r) ⑸ 等臂染色体 (i) ⑹ 双着丝粒染色体 (dic) ⑺ 嵌合体 ; 异源嵌合体. 染色体结构畸变的传递 ⑴ 经过有丝分裂的传递 1 染色体型畸变 : DNA 复制前发生的断裂和重接染色单体型畸变 :DNA 复制后 有丝分裂前发生的断裂和重接 稳定型染色体畸变 : 经有丝分裂课保留的畸变 >10 分钟 非稳定型染色体畸变 : 不能经有丝分裂传递的畸变 ⑵ 经过减数分裂的传递 结构杂合体 1 相互易位 四射体 A 衍生染色体重组染色体 B C D 四射体 倒位 倒位环 倒位环 (inversion loop)

38 3. 常见染色体病 ⑴ 染色体畸变的后果 1 自然流产 先天缺陷 3 携带者 ⑵ 常染色体病 1 三体综合征 a) 先天愚型 (Trisomy 1 syndrome) 单纯三体型 :47, XX(XY), +1 嵌合型 :46/47,+1 易位型 :46, XX(XY), -14, +t(14q1q) 0 分钟易位型 1 三体分离举例 45, XX(XY), -14, -1, +t(14;1)(p11;q11) 45, XX(XY), -1, -1, +t (1;1)(p11;q11) 易位型亲代分离示意图

39 b) Trisomy 18 syndrome c) Trisomy 13 syndrome 部分三体综合征猫叫综合征 (5p - 综合征,Cri-du-chat syndrome) ⑶ 性染色体病 1 Klinefelter syndrome:47,xxy XYY syndrome:47,xyy 3 Turner syndrome:45,x 4 Trisomy X syndrome:47,xxx 5 Fragile X syndrome:46,x,frax FMR-1 基因 Xq7 5' 端有一个 (CGG)n n = 6 ~ 50 正常人 60 ~ 00 前突变 (premutation) 00 ~ 30 全突变 (full mutation) 小结 10 分钟 复习动态突变 教学小结 ( 经验教训 学生反映 改进意见等 )

40 教案 ( 课时计划 ) 课题群体遗传学 (1) 授课时间 教学大纲要求 ( 教学目的 ) 掌握内容 : 遗传平衡定律及其应用 : 基因频率 基因型频率的计算, 群体遗传 平衡状态的检测 熟悉内容 : 影响遗传平衡的因素 : 突变 选择 ( 适合度与选择系数 ) 突变的计 算方法 教材分析 ( 重点 难点 ) Gene Frequency & Genotypic Frequency Law of Genetic Equilibrium Factors that Alter Genetic Equilibrium Mutation, Selection 教学方法 讲授法 ; 提问式教学 教具板书 多媒体幻灯 新内容新知识 Law of Genetic Equilibrium Factors that Alter Genetic Equilibrium Mutation, Selection 思想教育内容 了解遗传病在人群中的分布 双语内容 Gene pool; Gene frequency & Genotypic frequency; Genetic equilibrium; Mutation rate; Fitness; Selection coefficient 要求自学内容 参考资料 1. Human Genetics. 3rd. Vogel F & Motulsky AG 遗传学. 刘祖洞, 江绍慧 复习题或要点 Law of Genetic Equilibrium Factors that Alter Genetic Equilibrium Mutation, Selection

41 群体遗传学 导课 群体遗传学 教学进程 医学群体遗传学 ( 遗传流行病学 ) 1. 基因频率和基因型频率 ⑴ 孟德尔式群体 (Mendelian population) 基因库 (gene Pool) ⑵ 基因频率 (gene frequency) p + q =1 基因型频率 (genotype frequency) p + pq + q = 1 计算 ( 共显性与不完全显性遗传 ). 遗传平衡定律 ⑴ 遗传平衡定律 (Law of Genetic Equilibrium) 一定条件下, 群体中的基因频率和基因型频率在世代传 递中保持不变 如果一个群体达到了这种状态, 就是一个遗传平衡的群体 1 群体很大 随机婚配 3 没有突变 4 没有选择 5 没有大规模迁移 ⑵ 遗传平衡定律的应用 1 遗传平衡群体的判定 a) 每个世代基因频率保持不变 : p + q = 1 b) 基因型频率展开精子 f (A)=p f (a)=q 卵 f (A)=p p pq 子 f (a)=q pq q 既 : p + pq + q = 1 c) 一个不平衡的群体只要经过一个世代随机婚配就可以达到遗传平衡 10 分钟 Mount Athos 1 10 分钟

42 遗传平衡群体基因频率的计算 f ( a) = q = q f ( A) = p = 1 q 3 遗传平衡定律推导的数据 0 分钟 a) 常染色体隐性 (AR) 遗传病 : pq q = pq q q q q b) 常染色体显性 (AD) 遗传病 : pq 1 H = pq p + pq c) X 连锁遗传 : p 性别 女 性 男 性 基因型 X A X A X A X a X a X a X A Y X a Y 基因型频率 p pq q p q 男性 : 表型频率 = 基因型频率 = 群体基因频率 XD 中, 男女发病比例为 : p /( p + pq) = 1/ XR 中, 男女发病比例为 : q / q = 1/ q d) 复等位基因 (ABO 血型系统 ) 血 型 A B O AB 频 率 A B O AB 基因型 I A I A, I A i I B I B, I B i ii I A I B 基因型频率 p +pr q +qr r pq

43 在 ABO 血型系统中, 假设 p I f A = ) ( q I f B = ) ( r i f = ) ( 即 =1 + + r q p 1 ) ( = = + + qr r pr q pq p r q p 可推断 : O r i f = = ) ( O B r qr q r q r q p I f A + = + + = + = + = = 1 1 ) ( 1 ) ( 1 ) ( O A r pr p r p r p q I f B + = + + = + = + = = 1 1 ) ( 1 ) ( 1 ) (. 影响遗传平衡的因素 ⑴ 突变及突变间的平衡突变率 (mutation rate) 一对等位基因 A 和 a p A f = ) (, 突变率为 u, 每一世代 qv p = Δ q a f = ) (, 突变率为 v, 每一世代 pu q = Δ 在一个遗传平衡的群体中, q p Δ = Δ v u u q v u q qu qv u qv qu u qv v q qv pu + = + = + = = = = ) ( ) (1 同理 : v u v p + = 中性突变, 看不到选择作用时存在 10 分钟

44 ⑵ 选择 0 分钟 1 选择 (selection): 指由于基因型的差别而导致生存能力和生育能力的差别 常用适合度和选择系数来表示 适合度 (fitness, f ): 指一定环境条件下, 某种基因型个体能生存并能将他的基因传给后代的能力 一般用相对生育率 (relative fertility) 来衡量 选择系数 (selection coefficient,s): 在选择作用下, 降低 的适合度, S =1 f 频率 选择与突变间的平衡 选择 突变 有害基因数目选择对群体遗传结构的改变和突变的作用正好相反 选择压力 (selection pressure) 自然界中, 选择对群体遗传结构改变所起的作用突变压力 (mutation pressure) 自然界中, 突变对群体遗传结构改变所起的作用在一个遗传平衡的群体中, 选择压力和突变压力基本上维持着平衡

45 a) 选择对常染色体显性基因的作用 在一个遗传平衡的群体中, 由于 1 p = D + H 所以 1 1 Δ p = S( D + H ) = S( p + pq) 即 = S ( p + pq) = Sp( p + q) = Sp 1 v = Sp = SH b) 选择对常染色体隐性基因的作用 在一个遗传平衡的群体中, u = Sq c) 选择对 X 连锁隐性基因的作用 在一个遗传平衡的群体中, 1 u = Sq 3 小结 教学小结 ( 经验教训 学生反映 改进意见等 )

46 教案 ( 课时计划 ) 课题群体遗传学 () 授课时间 教学大纲要求 ( 教学目的 ) 掌握内容 : 选择压力增强与放松对群体遗传平衡的影响 熟悉内容 : 遗传漂变与迁移对群体遗传结构的影响 ; 近亲婚配的有害效应 : 近 交系数 平均近交系数 ; 遗传负荷 了解内容 : 建立者效应 教材分析 ( 重点 难点 ) Factors that Alter Genetic Equilibrium Consanguineous Marriage Genetic Load 教学方法 讲授法 ; 提问式教学 教具板书 多媒体幻灯 新内容 新知识 Random Genetic Drift Migration Genetic Load 思想教育内容 了解遗传病在人群中的分布 ; 遗传负荷对群体遗传平衡的影响 双语内容 Random genetic drift; Isolation; Founder effect; Migration; Gene flow; Inbreeding coefficient; Genetic load 要求自学内容 遗传负荷 参考资料 1. Human Genetics. 3rd. Vogel F & Motulsky AG 遗传学. 刘祖洞, 江绍慧 复习题或要点 Factors that Alter Genetic Equilibrium Consanguineous Marriage Genetic Load 医学遗传学 教案 ( 简案 )

47 群体遗传学 1. 影响遗传平衡的因素 ⑴ 选择选择压力改变对群体遗传平衡的影响选择压力增强选择压力增强, 可是致病基因的频率降低 AD 遗传病 : 1 1 AR 遗传病 : n = q q n 1 选择压力放松 AD 遗传病 : AR 遗传病 : q + M 10 6 n = q q n = M 10 6 ⑵ 随机遗传漂变 (random genetic drift) 10 分钟 孤岛模型 AA Aa Aa aa AA AA AA AA Aa AA Aa AA aa Aa Aa AA Aa Aa Aa Aa Aa aa Aa Aa AA Aa Aa Aa Aa Aa aa aa aa AA aa Aa aa Aa aa aa 小群体遗传漂变 基因 A 的频率 人 50 人 500 人 世代数

48 ⑶ 隔离由于自然条件 ( 地理隔离 ) 或宗教 民族风俗习惯 ( 社会隔离 ) 等因素所形成的隔离 (isolation), 使该群体与其他人群无基因交流, 使纯合子的比例增加, 产生类似于近亲婚配的遗传效应 建立者效应 (founder effect) 在一些隔离群体中, 基因频率是由少数几个始祖的某一突变基因在小的隔离群体近亲繁殖的结果 随机遗传漂变可能起了重要的作用 ⑷ 迁移指具有某一基因频率群体的部分个体因某种原因迁入与其基因频率不同的另一群体中, 并杂交定居, 从而改变迁入群体的基因频率, 这种影响也称迁移压力 (migration pressure) 基因流 (gene flow) 迁移压力的增强可使某些基因从一个群体有效地散布到另一个群体中 PTC 味盲 ⑸ 近亲婚配近亲 (close relative)& 近亲婚配 (consanguineous marriage) 1 近婚系数 (inbreeding coefficient, F ) 近亲婚配使子女从婚配双方得到祖先同一基因的概率 近婚系数的计算 : 常染色体 10 分钟 10 分钟 40 分钟 复习概念 比较亲缘系数 A 1 A A 3 A 4 A 1 A A 3 A 4 S S

49 近婚系数的计算 : 半同胞婚配 A 3 A 4 A 1 A A 5 A 6 S A 1 A 1 A A 近婚系数的估算 n = 4 (1/ 或 F ) F = (1/ ) 4 : 两个共同祖先 (4 条染色体 ) : 一个共同祖先 ( 条染色体 ) n: 传递步骤 n= 世代数 n= 世代数 1+ 世代数 近婚系数的计算 :X 连锁 a) 女性有两条 X 染色体, 可形成纯合子 b) 男性只有一条 X 染色体, 是个半合子 只需计算女性的近婚系数 F 由于交叉遗传 : n 10 分钟 a) 男性的 X 连锁基因一定传给女儿, 传递概率为 1 b) 男性的 X 连锁基因不会传给儿子, 传递概率为 0 X 1 Y X X 3 X 1 Y X X 3 S S 姨表兄妹 舅表兄妹

50 近婚系数的计算 :X 连锁 X 1 Y X X 3 X 1 Y X X 3 S S 姑表兄妹堂兄妹 平均近婚系数 (average inbreeding coefficient,a) Mi = Fi a N a > 遗传负荷 (genetic load) 指在一个群体中, 由于致死基因 (lethal gene) 或有害基因的存在而使该群体适合度降低的现象 来源于突变负荷和分离负荷 ⑴ 突变负荷 (mutation load) 是指基因突变产生有害或致死基因, 使群体适合度下降而给群体带来的负荷 取决于突变率和突变基因的选择系数 ⑵ 分离负荷是指适合度较高的杂合子由于基因分离而产生适合度较低的显性纯合子 (AA) 与隐性纯合子 (aa), 从而降低群体适合度的现象 小结 10 分钟 教学小结 ( 经验教训 学生反映 改进意见等 )

51 教案 ( 课时计划 ) 课题人类疾病的生化与分子遗传学 授课时间 教学大纲要求 ( 教学目的 ) 掌握内容 : 分子病 ; 单基因病的发病机制 ; 酶蛋白病 熟悉内容 : 血红蛋白的分子结构和遗传控制 ; 酶蛋白病的发病机制及遗传基础 教材分析 ( 重点 难点 ) Molecular Disease Pathogenesis of Abnormal Hemoglobin Pathogenesis of Thalassemia 教学方法 讲授法 ; 提问式教学 教具板书 多媒体幻灯 新内容新知识 Molecular Disease Pathogenesis of Abnormal Hemoglobin Pathogenesis of Thalassemia 思想教育内容 通过对血红蛋白病发病机制的了解, 熟悉各种单基因病的发病机制 双语内容 Molecular disease; Hemoglobinopathy; Abnormal hemoglobin; Thalassemia; Sickle cell disease; Fusion gene; Enzyme protein disease 要求自学内容 血友病 ; 胶原蛋白病 ; 受体蛋白病 ; 参考资料 1. Human Genetics. 3rd. Vogel F & Motulsky AG Principles of Medical Genetics. nd. Gelehrter TD, et al 复习题或要点 Molecular Disease Pathogenesis of Abnormal Hemoglobin Pathogenesis of Thalassemia

52 生化遗传学 导课分子病 (1949,Pauling) 分子病 (molecular disease): 由于基因突变导致蛋白质分子结构和数量的异常, 从而引起机体功能障碍的一类疾病 种类 :1 运输性蛋白病 凝血及抗凝血因子缺乏症 3 免疫蛋白缺陷病 4 膜转运蛋白病 5 受体蛋白病 6 胶原蛋白病 1. 血红蛋白病血红蛋白病 (hemoglobinopathy): 指由于珠蛋白分子结构或合成数量异常所引起的疾病 ⑴ 分子结构和发育演变 1 分子结构 10 分钟 10 分钟 肽链 :α 链 :α ζ (141 aa ) 发育演变 Percentage of globin synthesis(%) β 链 : β G γ A γ δ ε (146 aa ) ζ ε α α γ β δ Birth Months

53 发育阶段血红蛋白类型分子组成 胚胎 Hb GowerⅠ ζ ε Hb GowerⅡ α ε Hb Portland γ 胎儿 Hb F γ ζ G ζ A γ α G α A γ 成人 Hb A α β Hb A α δ ⑵ 人类珠蛋白基因簇 1 α 珠蛋白基因簇 16pter-p13.3 ζ ψζ ψα 1 α α β 珠蛋白基因簇 11p ε G γ A γ ψβ 1 δ β ⑶ 血红蛋白病的分子遗传学 1 异常血红蛋白病及其发病机制异常血红蛋白病 : 由于珠蛋白的分子结构异常导致的疾病 a) 镰状细胞贫血镰状细胞贫血 (sickle cell anemia) 是因 β 珠蛋白基因缺陷所引起的一种疾病, 为常染色体隐性遗传 (AR) Sickle Cell Disease

54 Normal Sickle Cell Anemia Sickle Cell Trait Mix b) 血红蛋白 M 病

55 c) 异常血红蛋白病发病机制 ⅰ) 单个碱基替换 : 镰状细胞贫血 ⅱ) 移码突变 ⅲ) 整码突变 ⅳ) 融合基因 : 某些异常血红蛋白肽链由两种不同的肽链连接而成 VHLTPEEKSA VHLTPEEKTA PDAVMGNPKV PDAVMGNPKV ENFRLLGNVL ENFRLLGNVL Hb Lepore: 非 α 链由 δ β 链连接而成 VTALWGKVNV VNALWGKVNV KAHGKKVLGA KAHGKKVLGA VCVLAHHFGK VCVLARNFGK DEVGGEALGR DAVGGEALGR LLVVYPWTQR LLVVYPWTQR FSDGLAHLDN LKGTFATLSE FSDGLAHLDN LKGTFSQLSE EFTPPVQAAY QKVVAGVANA EFTPQMQAAY QKVVAGVANA FFESFGDLST FFESFGDLSS LHCDKLHVDP LHCDKLHVDP LAHKYH LAHKYH δ βδ β Anti Lepore δβ Lepore ⅴ) 终止密码突变和无义突变 地中海贫血及其发病机制 a) α 地中海贫血 0 α 链完全不能合成者, 称为 α 地贫 ; + 尚有部分 α 链合成者, 称为 α 地贫 10 分钟 Types Genotype Deletion Alpha protein Hemoglobin Barts α 0 /α 0 --/-- 0 HbH disease α + /α 0 α-/-- 5% Mild anemia α A /α 0 α α/-- 50% α + /α + α-/ α- Silent Carrier α A /α + α α/ α- 75% Normal α A /α A α α/ α α 100%

56 b) β 地中海贫血 0 β 链完全不能合成者, 称为 β 地贫 ; + 尚有部分 β 链合成者, 称为 β 地贫 c) 发病机制 ⅰ) α 地中海贫血 : 基因缺失 ⅱ) β 地中海贫血 : 点突变 转录缺陷 翻译障碍 转录产物加工缺陷. 其它分子病 3. 酶蛋白病 : 编码酶蛋白的基因发生突变导致合成的酶蛋白结构异常, 或由于基因调控系统突变导致酶蛋白合成数量减少, 导致的机体代谢紊乱 又称先天性代谢缺陷, 遗传性代谢病 ⑴ 发病机制 10 分钟 0 分钟 S 1 E 1 E 3 S S 3 E 3P P S 4 S 5

57 ⑵ 常见病例 Protein Phe PAH 1 Phenylypruvic acid Protein Tyr Dopa Tyrosinase Melanin Phenyllactic Phenylacetic acid acid Benzophenone 1 苯丙酮尿症 (PKU) 白化病 3 半乳糖血症 3 二磷酸尿苷葡萄糖 二磷酸尿苷半乳糖 ATP ADP 半乳糖 1- 磷酸半乳糖 1 - 磷酸尿苷葡萄糖 1- 磷酸葡萄糖 半乳糖醇 1 半乳糖激酶 半乳糖 -1- 磷酸尿苷转移酶 3 尿苷二磷酸半乳糖 -4- 异构酶 6- 磷酸葡萄糖 小结 教学小结 ( 经验教训 学生反映 改进意见等 )

58 教案 ( 课时计划 ) 课题基因操作 授课时间 教学大纲要求 ( 教学目的 ) 掌握内容 : 重组 DNA 技术 ( 限制性内切核酸酶,DNA 连接酶, 载体 );Southern 印迹 ;PCR 原理 熟悉内容 :DNA 文库 ; 核酸探针及其标记 ;ASO 杂交 Northern 印迹 Western 印迹 ;PCR 技术的优缺点 教材分析 ( 重点 难点 ) Recombination DNA Technique Molecular Hybridization Polymerase Chain Reaction, PCR 教学方法 讲授法 ; 提问式教学 教具板书 多媒体幻灯 新内容新知识 思想教育内容 学习分子生物学的基本实验操作技能 双语内容 Recombinant DNA technique; Restriction endonuclease; Ligase; Vector; Plasmid; Cosmid; YAC; Probe; Molecular Hybridization; RFLP; Southern Blot; Northern Blot; Western Blot; Polymerase Chain Reaction, PCR 要求自学内容 参考资料 1. Human Genetics. 3rd. Vogel F & Motulsky AG Principles of Medical Genetics. nd. Gelehrter TD, et al 复习题或要点 Recombination DNA Technique Molecular Hybridization Polymerase Chain Reaction, PCR

59 基因操作 导课 1. 重组 DNA 技术 (recombination DNA technique): 将目的 DNA 片段或人工合成的基因, 通过运载体在体外重组 转移并插入到另一种生物的基因组中, 使其表达为新的性状或用于进一步的研究 包括 DNA 克隆 (DNA cloning) 和分子杂交 (molecular hybridization) 流程 foreign DNA bacterial cell restriction endonuclease vector ligase 重组 DNA 技术流程简图 host ⑴ 限制酶 (Restriction endonuclease): 能识别 DNA 链的特定 1 分类 TypeⅠ TypeⅡ TypeⅢ 命名法 1973,Smith HO & Nathans D EcoRⅠ 部位并能进行切割 细菌的菌株名称, 正体大写或小写 细菌种名的前两个字母, 斜体小写 细菌属名的第一个字母, 斜体大写 1

60 3 平末端 (Blunt end) & 粘性末端 (Sticky end) HaeⅢ MboⅠ 5 G G C C 3 3 C C G G 5 5 G A T C 3 3 C T A G 5 5 G G C C 3 3 C C G G 5 5 G A T C 3 3 C T A G 5 5 G G A T C C 3 BamHⅠ 3 C C T A G G 5 5 G G A T C C 3 3 C C T A G G 5 PstⅠ 5 C T G C A G 3 3 G A C G T C 5 5 C T G C A G 3 3 G A C G T C 5 ⑵ 连接酶 ⑶ 运载体 (Vector): 能将外源目的 DNA 导入受体细胞, 并可自我复制和增殖的工具 1 载体特征 a) 分子量小 ; b) 有多种限制酶切位点 ( 多克隆位点 ); c) 有可供选择的标记基因或报道基因 ; d) 克隆载体有复制起点, 表达载体有启动子 载体种类 a) 插入型 & 置换型 b) 克隆载体 & 表达载体质粒 (plasmid) 是存在于许多细菌中, 独立于染色体外的双链闭合环状 DNA 分子 1 SacⅠ SmaⅠ XbaⅠ PstⅠ HindⅢ agtgaattcgagctcggtacccggggatcctctagagtcgacctgcaggcatgcaagcttggcgtaatcatggtcat taatcatggtcat EcoRⅠ KpnⅠ BamHⅠ SalⅠ SphⅠ LacZ puc bp Ori Ap R

61 λ 噬菌体 (lambda phage) 是一种可在体外包装的细胞病毒, 能高效感染细菌细胞并在其中克隆中等长度的 DNA 片段的载体 粘粒 (cosmid) 是将质粒和 λ 噬菌体改建的一种人工载体, 只含有 λ 噬菌体的复制起点, 抗性标记 ( 来自质粒 ) 以及 cos 粘性末端, 多用于构建高等生物的基因文库 P1 与 PAC BAC YAC( 酵母人工染色体 ) 着丝粒 端粒 自主复制序列 (ARS). 基因文库 ⑴ 种类 1 基因组文库 亚基因组文库 3 cdna 文库 ⑵ 探针及标记探针 (probe): 分子杂交检测其互补序列的标记 DNA 或 RNA 序列, 能在许多 DNA 或 RNA 序列的复杂混合物中识别所需克隆的分子 1 寡核苷酸探针 (oligonucleotide probe) a) 简并探针 (degenerate probe) 1 Leu Cys Ile Tyr Met His Gln Asp Ser CT T C A G TT G A TG AT C T C T TA A C T ATG CA C T CA G A GA C T TC AT C T A T C A G AG C T b) 单一 EST 探针 (unique EST-base probe)

62 探针标记 a) 缺口平移法 (nick translation) b) 随机引物法 (random-primed labeling) c) 末端标记 (end labelling) d) PCR 法 (PCR amplification) 3. 分子杂交 ⑴ 点印迹 (dot-blot) 法 1 斑点杂交 ASO 杂交 CTG ACT CCT GAG G G GAG AAG TCT CAT CTG ACT CCT GAG GAG AAG TCT GCC His Leu Thr Pro Glu Glu Lys Ser Ala His Leu Thr Pro Val Glu Lys Ser Ala CAT CTG ACT CCT GTG GAG AAG TCT GCC CTG ACT CCT GTG G G GAG AAG TCT ⑵ Southern Blot MstⅡ: : CCTNAGG β A : CCTGAGGAG GGAG β S : CCTGTGGAG GGAG β A β A β A β S β S β S 1.40 Kb 1.0 Kb 1. Kb 0.Kb 0.0 Kb

63 ⑶ Northern Blot ⑷ Western Blot 4. 聚合酶链式反应 (Polymerase Chain Reaction,PCR) 1 是一种在体外 (in vitro) 短时间内大量 迅速的选择扩增特 定的靶 DNA 序列的核酸扩增方法 ⑴ PCR 原理模板 DNA 引物 Mg Tag DNA 聚合酶退火温度循环次数 ⑵ PCR 技术的主要优点 快速 灵敏 稳定可靠 ⑶ PCR 技术的主要缺点 需要靶序列的信息 PCR 产物短小有限 DNA 复制的不精确性 小结 教学小结 ( 经验教训 学生反映 改进意见等 )

64 教案 ( 课时计划 ) 课题基因定位与基因克隆 授课时间 教学大纲要求 ( 教学目的 ) 掌握内容 : 连锁分析技术 ; 遗传标记 ; 体细胞杂交 ; 基因克隆的策略 ( 功能克 隆 定位克隆 候选克隆 ) 熟悉内容 :LOD 法 ; 杂种细胞克隆嵌板 了解内容 : 放射杂种技术 教材分析 ( 重点 难点 ) Gene mapping Linkage analysis 基因克隆的策略 教学方法 讲授法 ; 提问式教学 教具板书 多媒体幻灯 新内容新知识 思想教育内容 Gene mapping Linkage analysis 基因克隆的策略学习分子生物学的基本实验操作技能 双语内容 Gene mapping; Linkage analysis; Genetic marker; Somatic cell Hybridization; Cell fusion; Genetic marker; Gene cloning 要求自学内容 参考资料 1. Human Genetics. 3rd. Vogel F & Motulsky AG Principles of Medical Genetics. nd. Gelehrter TD, et al 复习题或要点 Gene mapping Linkage analysis Genetic marker

65 基因定位与基因克隆 导课基因定位 (gene mapping): 利用一定的方法将一个基因确定到染色体上的实际位置上 1911 年,Wilson 将红绿色盲基因定位到 X 染色体 1968 年,Duffy 血型基因定位于 1 号染色体 1. 连锁分析 (linkage analysis) 在基因定位中的作用 ⑴ 连锁分析 : 利用被定位的基因与在同一染色体上另一遗传座位相连锁的特点, 将该基因定位在某一染色体或染色体某一区带上 重组值 (recombination fraction) 是基因定位时两个基因间遗传图距的量度, 即基因间的遗传距离 厘摩 (cm) ⑵ 遗传标记 (genetic marker) 1 血型基因 ; 血清蛋白 ;HLA 第一代 :RFLP 3 第二代 :STR & VNTR 4 第三代 :SNPs ⑶ 病例分析 1 1 Ⅰ Ⅱ Neurofibroma, NF 1 RFLP Ⅲ kb 3.0 kb ⑷ Lod 法 +3 -

66 . 体细胞杂交 (Somatic cell hybridization) ⑴ 细胞融合 (cell fusion): 是将两个同种和 / 或不同种的细 0 分钟 胞融合成一个新细胞, 即杂种细胞 (hybrid cell) 病毒诱导的细胞融合 仙台病毒化学融合技术 聚乙二醇 (PEG) 电融合技术 电穿孔法异核细胞 (heterokaryon) 合核细胞 (synkaryon) 杂种细胞 ⑵ 体细胞杂交的染色体丢失不同种动物的细胞融合后, 细胞核含有双亲的的染色体, 但随着增殖传代的过程, 会出现保留一方染色体, 另一方染色体逐渐丢失的现象 ⑶ HAT 选择系统人类 HPRT - 小鼠 TK - H: 次黄嘌呤 A: 氨基喋呤 T: 胸腺嘧啶 ⑷ 杂种细胞克隆嵌板 Hybrid Human chromosome clone A B C 放射杂种 (radiation hybrid,rh) 原位杂交技术 (in site hybridization,ish)

67 4. 网络定位 genome.ucsc.edu 5. 基因克隆基因克隆 (gene cloning): 用一定的方法把不同位点上的基因分离出来 ⑴ 功能克隆 (functional cloning) 从蛋白质到基因 : 先研究相关基因的功能, 再定位克隆该基因 ⑵ 定位克隆 (positional cloning) 从基因到蛋白质 Met A A Met T T G G 30 分钟 Val G TC G TC Val Ser Leu Gln Pro T T CAC CAC T T G G CAA TAA CC CC G G Ser Leu Stop ⑶ 候选克隆 (candidate cloning) 1 定位候选克隆 GDB 或 GenBank 已知的基因或 EST 与疾病关系 确定致病基因

68 功能候选克隆 已知基因 GDB 或 GenBank 已定位的疾病 与该基因关系 确定致病基因 小结 教学小结 ( 经验教训 学生反映 改进意见等 )

69 教案 ( 课时计划 ) 课题遗传病的诊断 (1) 授课时间 教学大纲要求 ( 教学目的 ) 周次年月日课次学时 周次年月日课次学时 周次年月日课次学时 周次年月日课次学时 掌握内容 : 系谱分析对遗传病诊断的意义 ; 细胞遗传学检查对染色体病诊断的作用 熟悉内容 : 生化检查, 超声检查,X 线检查, 胎儿镜检查对遗传病检查的意义 了解内容 : 家族史 始发年龄 病程特点 教材分析 ( 重点 难点 ) Announcements of Pedigree Analysis Indication of Cytogenetics 教学方法 讲授法 ; 提问式教学 教具板书 绘图 多媒体幻灯 新内容新知识 思想教育内容 了解遗传病的诊断方法, 掌握系谱分析进行遗传咨询的能力 双语内容 Prenatal diagnosis; Newborn screening; Carrier screening; Genetic register 要求自学内容 参考资料 1. Human Genetics. 3rd. Vogel F & Motulsky AG Principles of Medical Genetics. nd. Gelehrter TD, et al ncbi.nlm.nih.gov/omim 复习题或要点 Announcements of Pedigree Analysis Indication of Cytogenetics

70 遗传病的诊断 导课产前诊断症状前诊断 ( 植入前诊断 ) 现症病人诊断 1. 病史 症状和体征 ⑴ 病史 1 家族史 婚姻史 3 生育史 ⑵ 症状和体征. 系谱分析系谱分析可以有效地记录遗传病的家族史, 确定遗传病的遗传方式, 还能用于遗传咨询中个体患病风险的计算和基因定位中的连锁分析 系谱分析有助于区别某些表型相似的遗传病, 以及同一遗传病的不同类型, 也可鉴别由于遗传异质性造成的遗传方式的混淆 系统 完整 去伪存真 新突变 ⑴ 孟德尔式遗传病 1 常染色体显性 (AD) 遗传病 a) 外显率 b) 延迟显性 常染色体隐性 (AR) 遗传病遗传异质性 > >10 分钟

71 ⑵ 非孟德尔式遗传病 1 线粒体遗传病 a) 母系遗传 b) 晚发 c) 进行性疾病 多基因病 a) 遗传率 b) Carter 效应 ⑶ 特殊遗传方式 1 遗传印记 动态突变 3. 细胞遗传学检查 ⑴ 染色体检查 核型分析 ⑵ 性染色质检查 1 X 染色质检查 Y 染色质检查 ⑶ 染色体原位杂交 1 荧光原位杂交 (FISH) 1 染色体涂染 (chromosome painting) 3 比较基因组杂交 (CGH) 4. 生化检查 苯丙酮尿症,PKUⅠ 酶活性检查 PAH 肝脏 血液滤片法 Guthrie test FeCl 3 显色反应苯丙酮酸绿色

72 5. 产前诊断 (prenatal diagnosis) ⑴ 类型 1 染色体病 特定酶缺陷的遗传性代谢病 3 可进行 DNA 检测的遗传病 4 多基因遗传的神经管缺陷 5 有明显形态改变的先天畸形 ⑵ 方法 1 羊膜穿刺 绒毛取样 3 超声检查 4 X 线检查 6. 新生儿筛查 (newborn screening) 对新生儿进行遗传性代谢病筛查, 筛查后可进行症状前诊断, 及时治疗, 可防止病损的出现 7. 携带者筛查 (carrier screening) 为预防一种高发的遗传病在群体中发生, 在群体中进行筛查, 对查出的携带者进行婚育指导, 以控制该病的发生 8. 遗传登记 (genetics register) 遗传医学中心为控制遗传病的发生, 在遗传咨询的基础上进行遗传登记 ⑴ 保存先证者及家系成员资料 ⑵ 与家系成员保持长期联系 ⑶ 保存随访资料, 以利于检查遗传服务的效果小结 0 分钟 教学小结 ( 经验教训 学生反映 改进意见等 )

73 教案 ( 课时计划 ) 课题遗传病的诊断 (); 遗传病的治疗 (1) 授课时间 教学大纲要求 ( 教学目的 ) 掌握内容 : 基因诊断 熟悉内容 : 基因诊断的方法及意义 ; 药物治疗的原则 ; 饮食疗法的原则 教材分析 ( 重点 难点 ) Haplotype analysis 教学方法 讲授法 ; 提问式教学 教具板书 绘图 多媒体幻灯 新内容新知识 Gene diagnosis; Haplotype analysis 思想教育内容 学习基因诊断及其方法 ; 双语内容 Gene diagnosis; Haplotype analysis; Molecular hybridization; Polyperase chain reaction (PCR); Pharmacotherapy; Dietetic treatment 要求自学内容 参考资料 1. Human Genetics. 3rd. Vogel F & Motulsky AG Principles of Medical Genetics. nd. Gelehrter TD, et al ncbi.nlm.nih.gov/omim 复习题或要点 Gene Diagnosis Haplotype Analysis 药物治疗的原则 ; 饮食疗法的原则

74 遗传病的诊断 1. 基因诊断 概述 1978,Kan YW, 镰状细胞贫血症状前诊断 外周静脉血产前诊断 孕早期的绒毛细胞 孕中期的羊水胎儿脱落细胞 母亲外周血中的胎儿有核红细胞植入前诊断 受精卵卵裂细胞 ⑴ Southern Blot 1 直接分析法 a) 镰状细胞贫血 0 b) β 珠蛋白基因缺失造成的 β 地中海贫血 10 分钟 10 分钟 BglⅡ 5. kb β A BglⅡ 0.6 kb β kb BglⅡ RFLP a) 神经纤维瘤 (NF1) b) 苯丙酮尿症 (PKUⅠ) BglⅡ 1 SphⅠ SphⅠ SphⅠ 11.0 kb PAH 9.0 kb SphⅠ SphⅠ SphⅠ SphⅠ 11.0 kb PAH 7.0 kb.7 kb 医学遗传学 教案 ( 简案 )

75 Ⅰ 教学进程 1 PKU,AR Ⅱ Kb 9.7 Kb 7.0 Kb SphⅠ Ⅰ c) 甲型血友病 1 甲型血友病,XR 学生分析 Ⅱ Kb 5.0 Kb BglⅠ 3 单体型分析 1 Ⅰ 1 PKU,AR Ⅱ Kb 5. Kb 4. Kb 4.0 Kb 11.0 Kb 9.7 Kb 7.0 Kb Hind Ⅲ SphⅠ ⑵ ASO 斑点杂交 10 分钟 PKU,AR 正常探针 突变探针 医学遗传学 教案 ( 简案 )

76 ⑶ 聚合酶链式反应 (PCR) 1 PCR/RFLP 镰状细胞贫血 (HbS HbS): 第 5~7 位密码子 MstⅡ: CCTNAGG β A : CCTGAGGAG GGAG β S : CCTGTGGAG GGAG 1 1. kb 0. kb PCR/SSCP GAA GAG TGT TAT CTC CAC 3 Multi-PCR 遗传病的治疗 0 分钟 1. 手术治疗 ⑴ 矫正畸形 ⑵ 器官和组织移植. 药物治疗原则 : 补其所缺 去其所余 ⑴ 出生前治疗 ⑵ 症状前治疗 ⑶ 现症病人治疗 1 激素替代疗法 补其所缺 医学遗传学 教案 ( 简案 )

77 3 去其所余 a) 应用螯合剂 b) 应用促排泄剂 c) 使用代谢抑制剂 d) 血浆置换或血浆过滤 e) 平衡清除法 4 酶疗法 a) 酶诱导疗法 b) 酶补充疗法 5 维生素疗法 3. 饮食疗法原则 : 禁其所忌 ⑴ 产前治疗 ⑵ 现症病人治疗 1953,Bickle, 苯丙酮尿症患儿 小结 教学小结 ( 经验教训 学生反映 改进意见等 )

78 教案 ( 课时计划 ) 课题遗传病的治疗 () 授课时间 教学大纲要求 ( 教学目的 ) 掌握内容 : 基因治疗的特点及意义 熟悉内容 : 基因治疗方法 : 目的基因转移 ( 病毒转移法和同源重组法 ) 了解内容 : 基因治疗临床应用 教材分析 ( 重点 难点 ) Concept of Gene Therapy Gene Delivery Method 教学方法 讲授法 ; 提问式教学 教具板书 绘图 多媒体幻灯 新内容新知识 Concept of Gene Therapy Gene Delivery Method 思想教育内容 掌握遗传病药物治疗和饮食控制疗法的原则 ; 学习遗传病基因治疗的概念 目的基因转移的方法及基因治疗的进展和不足 双语内容 Gene therapy; Gene correction; Gene augmentation; Homologous recombination; Retrovirus; Adenovirus; Suicide gene; By-stander effect 要求自学内容 参考资料 1. Human Genetics. 3rd. Vogel F & Motulsky AG Principles of Medical Genetics. nd. Gelehrter TD, et al ncbi.nlm.nih.gov/omim 复习题或要点 Concept of Gene Therapy Gene Delivery Method

79 遗传病的治疗 基因治疗 ⑴ 基因治疗 (gene therapy): 运用 DNA 重组技术设法修复患者细胞中有缺陷的基因, 使细胞恢复正常功能而达到治疗遗传病的目的 1 基因治疗的策略 a) 基因修正 (gene correction) 基因修正 : 定点导入外源正常基因, 代替有缺陷的基因, 对靶细胞基因组无任何改变 属于直接治疗 b) 基因添加 (gene augmentation) 基因添加 : 非定点导入外源正常基因, 而没有去除或修复有缺陷的基因 属于间接治疗 基因治疗的基本方式 a) 体细胞基因治疗 b) 生殖细胞基因治疗 1 3 基因治疗的关键 a) 外源基因的安全导入 b) 外源基因高效正确的表达 案 ( 简案 )

80 4 开展基因治疗必须具备的条件 a) 疾病的发病机制及相应基因的结构功能清楚 b) 已克隆正常基因, 明确该基因表达与调控机制 c) 导入基因具有合适的受体细胞, 并能有效表达 d) 具有安全有效的转运载体和方法 ⑵ 目的基因的转移 1 物理法 a ) 直接注射法 b) 电穿孔法 c) 微粒子轰击法 3 化学法 CaCl 共沉淀法 3 膜融合法 a) 人工脂质体 b) 红细胞影泡 c) 微细胞 d) 原生质球 4 受体载体转移法 5 同源重组法 (homologous recombination) δ Xba I Bst I 11.1 Kb β Xba I Bst I Δβ Xba I Bst I neo 13.1 Kb δ Δβ neo β Xba I Bst I Xba I Bst I Xba I 16.5 Kb 7.7 Kb 医学遗传学 教案 ( 简案 )

81 6 病毒介导转移法 (virus mediated gene transfer) a) 逆转录病毒 (Retrovirus,RV) 优点 : 能高效转染宿主细胞, 转染率可达 100% 宿主范围广泛 可转染大量细胞并长期停留, 病毒基因和所载的外源基因都能表达缺点 : 病毒容量有限 (7 kb) 随机插入 有致癌作用小鼠白血病病毒 (Mo-MLV) 病毒核心逆转录酶外壳蛋白抗原基因基因基因 ψ U3 R U5 U3 R U5 5 LTR gag pol env LTR 3 ψ U3 R U5 外源目的基因 U3 R U5 5 LTR LTR 3 Helper virus Packaging cell RNA ψ - ψ + Packaging protein RNA Virus Recombinant virus b) DNA 病毒优点 : 插入 DNA 片段较长 宿主范围广泛, 不需要正在分裂的细胞 不整合, 减少插入突变的潜在危险缺点 : 需反复给药 具有免疫原性

82 腺病毒 (adenovirus) 载体优点 : 复制缺陷型病毒 可感染分裂和非分裂细胞 病毒颗粒稳定, 易于浓缩和纯化 可导入多种靶细胞, 并持续表达 无致癌性 ⑶ 靶细胞的选择 1 易于取材 便于体外培养 3 便于进行遗传技术操作 4 安全回输 ⑷ 反义核酸技术 1 反义 RNA 表达载体 反义 RNA( 或 DNA) 的体外显微注射 3 用脂质体运送反义 RNA 4 其它方法 ⑸ 自杀基因 (suicide gene) 单纯疱疹病毒的胸腺嘧啶激酶 (HSV1TK) > cytosol TK cytosol dtmp-k cytosol dndp-k TdR dtmp dtdp dttp HSV1TK HSV1TK HSV1TK HSV1TK cytosol dndp-k GCV GCVMP GCVDP GCVTP 旁观者效应 (by-stander effect)

83 ⑹ 多抗药性基因 (MDR) > ⑺ 抑癌基因 基因替代疗法 ⑻ 临床应用 1 ADA 缺乏症 French Anderson(NIH) September 14,1990 Ashanti de Silva 10 分钟 LTR ADA SV40 neo LTR 乙型血友病 3 肿瘤的基因治疗 ⑼ 存在问题及解决方法 1 导入基因的持续表达 导入基因的高效表达 3 安全性问题小结 教学小结 ( 经验教训 学生反映 改进意见等 )

84 教案 ( 课时计划 ) 课题肿瘤遗传学 (1) 授课时间 教学大纲要求 ( 教学目的 ) 掌握内容 : 癌基因的激活机制 熟悉内容 : 肿瘤发生的染色体理论 ; 癌基因的种类 教材分析 ( 重点 难点 ) 肿瘤发生的染色体理论 ; 癌基因的激活机制 教学方法 讲授法 ; 提问式教学 教具板书 绘图 多媒体幻灯 新内容新知识 肿瘤发生的染色体理论 ; 癌基因的激活机制 思想教育内容 使学生了解肿瘤发生 发展的进程, 为日后的专业或研究工作奠定基础 双语内容 Germline mutation; Two mutation theory; Chromosome theory; Clone evolution; Stem line & Side line; Modal number; Ph chromosome; Oncogene; Proto-oncogene 要求自学内容 参考资料 1. ncbi.nlm.nih.gov. Principles of Medical Genetics. nd. Gelehrter TD, et al 复习题或要点 肿瘤发生的染色体理论 ; 癌基因的激活机制

85 肿瘤遗传学 导课 10 分钟 肿瘤泛指由一群生长失去正常调控的细胞形成的新生物 (neoplasm) 肿瘤细胞是一个累积了不同基因突变的体细胞, 这些突变共同导致了细胞增殖的失控, 结果形成了大量细胞的集合 肿瘤 癌家族 (cancer family) 家族性癌 (familial carcinoma) 1. 染色体不稳定综合征与肿瘤发生 1 ⑴ Bloom 综合征 1 临床特征 细胞遗传学改变 3 BLM 基因基因定位基因定位于 15q6.1 4 BLM 基因基因产物及生物学功能基因全长 4.5 kb,orf 长 451 bp 蛋白质为 159 kda,1417 个氨基酸残基编码产物是 RecQ DNA 解链酶家族成员

86 ⑵ 着色性干皮病 (XP) 教学进程 遗传性核苷酸切除修复缺陷. 染色体异常与肿瘤 ⑴ 肿瘤染色体理论的提出 1 肿瘤细胞来源于正常细胞 肿瘤细胞是具有染色体异常的有缺陷的细胞 3 染色体畸变是引起正常细胞向恶性转化的主要原因 ⑵ 肿瘤的染色体异常肿瘤细胞的克隆演化 (clone evolution) 1 单克隆起源 & 多克隆性 干系 (stem line) & 旁系 (side line) 3 干系 (stem line) & 众数 (modal number) ⑶ Ph 染色体的发现及意义 1960 年,Nowell CML 1973,Rowley t(9;) t(9;)(pter q11::9q34 9qter) 1 10 分钟 意义首次证实一种染色体畸变与一种特异性肿瘤的关系, 为 Boveri 的肿瘤染色体理论提供了实验证据

87 3. 癌基因 (oncogene) 癌基因 : 是指能引起细胞恶性转化的基因 ⑴ 病毒癌基因与细胞癌基因 v-src 10 分钟 LTR ψ GAG POL ENV v-src LTR C-SRC 原癌基因 (proto oncogene) ⑵ 癌基因的分类 1 蛋白激酶 (protein kinase) 信号转导蛋白 (single transduction protein) 3 生长因子 (growth factor) 4 核内转录因子 (transcription factor) ERBB1 FMS ERBA KIT 细胞膜 SIS INT HST HRAS KRAS NRAS SRC ABL ROS YES 细胞质 细胞骨架 SRC ABL ROS YES 级联反应 MAPKK MAPK 激活 细胞核 核膜 MYC JUN FOS ⑶ 癌基因的激活 0 分钟 1 突变 a) 点突变 b) 缺失 c) 插入

88 病毒诱导与启动子插入 LTR 插入 3 基因扩增 (gene amplification) a) 均质染色区 (HSR) b) 双微体 (DMs) 4 染色体断裂与重排 a) 转录激活 Burkitt 淋巴瘤 (BL) 75%:t(8;14)(q4;q3) 14q3: IGH 16%:t(8;)(q4;q11) q11: IGL 9%:t(;8)(q1;q4) q1: IGK 8q4.1:C-MYC b) 融合基因 (fusion gene) Ph 染色体 (CML) t(9;)(q34;q11) 9q34.1:C-ABL q11:breakpoint cluster region,bcr1 BCR1-ABL C-ABL:6 kb mrna,145 kda pr. BCR1-ABL:8.5 kb mrna,10 kda pr. 小结 教学小结 ( 经验教训 学生反映 改进意见等 )

89 教案 ( 课时计划 ) 课题肿瘤遗传学 () 授课时间 教学大纲要求 ( 教学目的 ) 掌握内容 : 恶性肿瘤发生的二次突变学说 多步骤损伤学说 熟悉内容 : 抑癌基因及其功能 教材分析 ( 重点 难点 ) 恶性肿瘤发生的二次突变学说 多步骤损伤学说 教学方法 讲授法 ; 提问式教学 教具板书 绘图 多媒体幻灯 新内容新知识 恶性肿瘤发生的二次突变学说 多步骤损伤学说 ; 抑癌基因及其功能 思想教育内容 使学生了解肿瘤发生 发展的进程, 为日后的专业或研究工作奠定基础 双语内容 Tumor suppressor gene; Anti-oncogene; Clonal selection; Two mutation theory 要求自学内容 参考资料 1. ncbi.nlm.nih.gov. Principles of Medical Genetics. nd. Gelehrter TD, et al 恶性肿瘤发生的二次突变学说 多步骤损伤学说 ; 抑癌基因及其功能 复习题或要点

90 肿瘤遗传学 1. 肿瘤抑制基因 (tumor suppressor gene) 抑癌基因, 是人类正常细胞中存在的能够抑制肿瘤发生的一类基因 也称抗癌基因 (anti-oncogene) 隐性癌基因 (recessive oncogene) G 0 M G 1 p16, p15 Cyclin D CDK4,6 G p53 prb p1 p7 EF S Cyclin E CDK ⑴ pbr 基因 1 低磷酸化 : 与转录因子 E F 结合, 抑制细胞转录, 细胞增殖终止 高磷酸化 : 与 E F 分离,E F 促进细胞转录, 促使细胞增殖 ⑵ p1 p7 基因 1 激活 RB 基因 ( 低磷酸化 ) 与 cyclin E 竞争结合, 抑制其与 CDK 结合, 抑制细胞增殖 ⑶ p53 基因 1 激活 RB p1 p7 基因 诱导细胞凋亡 3 癌基因 MDM 的负调节 > > >10 分钟

91 ⑷ p15 p16(mts1) 基因与 cyclin D 竞争结合, 抑制其与 CDK 结合, 抑制 cyclin D/CDK 复合物促使 RB 磷酸化 ⑸ nm3 基因肿瘤转移抑制基因. 肿瘤发生的遗传学说 ⑴ 单克隆起源假说肿瘤形成的染色体理论证据 : 1 女性 X 连锁基因的分析 标记染色体 ⑵ 二次突变学说 1 遗传性肿瘤 a) 第一次突变发生在生殖细胞, 并传递给胚胎发育的每一个体细胞 ; b) 第二次突变随机发生在体细胞, 完成始动 遗传性肿瘤早发, 且双侧或多侧发病 非遗传性肿瘤 a) 同一个体细胞内发生两次独立的突变, 才能完成始动 非遗传性肿瘤晚发, 且单侧发病 ⑶ 多步骤损伤学说 10 分钟 10 分钟 Normal epithelium Hyperproliferative epithelium Early adenoma Intermediate adenoma APC LOH DNA hypomethylation nm3h 1 LOH Activation of K-RAS p53 LOH DCC LOH Metastasis Carcinoma Late adenoma

92 课程总结 30 分钟 群体遗传学 生化遗传学 单基因病 多基因病 染色体病 体细胞遗传病 医学遗传学 遗传病 遗传的细胞与分子基础 遗传病的诊断 遗传病的治疗 基因操作 基因定位克隆 教学小结 ( 经验教训 学生反映 改进意见等 )

93 教 学 总 结 授课教师 : 年月日 教 研 室 评 语教研室主任 : 年月日