【遗传学和生殖发育生物学】第一章 绪论

重点提示

遗传病的基本特征、分类、代表性疾病

遗传学史上的里程碑、重要遗传事件

人类基因组计划的主要目标

基因组测序两种不同策略

人类基因组计划的主要事件

第二节 发育遗传与医学

发育（Development）是生物和人类的重要属性

遗传（Inheritance）是生物和人类的生命的基本现象

发育遗传学：研究个体发育过程中，发育与遗传内在联系规律的科学，是发育生物学和遗传学交叉结合产生的新兴学科。

受精卵（基因型）胚胎发育胚胎（embryo）胚后发育成体（表型）

1.细胞分化：一个细胞的受精卵可产生不同类型（形态和功能有差别）的细胞。

2.形态发生：分化的细胞并非随意分布，而是构成有限的组织和器官，并按一定的方式编排。这种有序形式的创建称为形态发生。

3.生长：细胞通过有丝分裂不断地增加数目，保证胚胎及个体生长的需要。

程序性细胞死亡（细胞凋亡）：以局部的、个别的死亡而利于整体的存在。

4.繁殖：两性成体产生精子和卵子，通过受精结合为受精卵并发育成个体，将遗传信息世代传递。

第三节 遗传学与医学

一、遗传学

遗传(Hereditary)：子代和亲代之间在形态构造、生理机能特点上相似的现象。

变异(Variance)：亲代和子代之间，以及子代个体间的性状差异。

遗传学(Genetics)：研究生物遗传物质及其变化规律的科学。

医学遗传学(Medical Genetics)：遗传学与医学结合产生的边缘学科，研究疾病产生的遗传机制、遗传方式及其诊治和预防的策略和措施。

生化遗传学、分子遗传学、细胞遗传学

二、遗传病及其基本特征

遗传病（Genetic diseases）遗传物质发生突变所引起的疾病。

遗传病的特点：垂直传递、终生性、遗传物质突变

遗传病发病受环境因素不同程度的影响：遗传因素起决定性作用；遗传因素起主要作用，环境因素诱发致病；遗传因素和环境因素共同作用；环境因素起决定作用

【遗传病≠家族性疾病】

大多数遗传病呈家族聚集现象，继承共同的致病基因。（并多指、血友病）

某些遗传病为散发性，仅有先证者发病。（苯丙酮尿症、白化病）

某些环境因素致病亦有家族聚集现象。（碘缺乏所致的呆小症）

【遗传病≠先天性疾病】

一些遗传病一出生就表现出疾病表型。（并多指、血友病）

某些遗传病在出生后不同年龄表现疾病表型。（Huntington舞蹈病、脊髓小脑共济失调）

某些环境因素致病也表现为先天畸。（孕期风疹病毒感染导致先天性白内障）

三、遗传病的分类；染色体病、单基因病、线粒体病、多基因病、体细胞遗传病

1.【染色体病】常染色体和性染色体数目和结构变化引起的疾病

特点：生长迟缓、智力低下和身体器官异常的复杂综合征

染色体数目异常:常染色体→21三体综合征；性染色体→Turner综合征

结构异常:常染色体→猫叫综合征（5p-综合征）；性染色体→脆性X染色体综合征

2.【单基因病】由单个基因突变所引起的疾病，按孟德尔方式遗传

常染色体显性遗传(AD)→并多指

常染色体隐性遗传(AR)→白化病

X连锁隐性遗传(XR)→DMD

X连锁显性遗传(XD)→抗维生素D性佝偻病

Y连锁遗传→多毛耳

3.【多基因病】遗传因素和环境因素相互作用引起的疾病

多基因交互作用，主基因&微效基因

与环境因素交互作用

多因素病、常见复杂疾病=唇／腭裂、精神分裂症、高血压、糖尿病、先心病、消化性溃疡等-

4.【体细胞遗传病】体细胞中遗传物质改变引起的疾病

突变发生在特定的体细胞。不传递给后代，代表性疾病：肿瘤

5.【线粒体遗传病】由线粒体基因组中基因突变引起的疾病

突变发生于线粒体基因，母系遗传，多累计神经、肌肉系统

代表性疾病：Leber遗传性视神经病

四、遗传学和医学相互影响

孟德尔（1865年）分离律&自由组合律

摩尔根（1900年）连锁与互换

1.细胞遗传学

1923年，Painter TS；人的染色体数目2n=48，性染色体为XX，XY

1952年，徐道觉；低渗处理细胞，染色体分散良好，46条

1956年，蒋有兴和Levan A；证明人的体细胞染色体数为46条

1959年，Lejune J；先天愚型是由于多了一条G组染色体，即21三体。

1968年，Casperson等；染色体显带技术

应用：高分辨G显带、染色体涂染

2.生化遗传学

1902年，Garrod AE；尿黑酸尿症，提出“先天性代谢缺陷”

1949年，Pauling L；镰状细胞贫血，提出“分子病”的概念

1956年，Ingram VM；证实了Hb S是β链第6位由谷氨酸→缬氨酸所致

半乳糖血症、糖原贮积症、自毁容貌综合征

3.分子遗传学

1944年，Avery、肺炎双球菌转化实验证明DNA是遗传物质

1953年，Watson 和Crick、阐明了DNA双螺旋结构，标志着分子遗传学的开始

1958年，Crick、提出中心法则是遗传信息的传递原则

1961年，Jacob和Monod、提出乳糖操纵子模型，建立了基因调控的概念

1967年，Khorana等；破译了全部遗传密码

1968年，Arber等；发现了限制性核酸内切酶

1972年，Berg等；完成DNA体外重组实验

1969年，Pardue；开创了分子杂交技术

1977年，Sanger；发明了双脱氧核苷酸测序法

1985年，Kary B. Mullis；建立体外扩增DNA方法（PCR）

4.人类基因组计划(Human Genome Project, HGP)

1986年3月，Renato Dulbecco 提出

1990年10月，美国政府正式启动了HGP，投资30亿美元，预期2005年完成人类基因组约30亿个碱基对的全序列测定

建立人类基因组国际组织（HUGO）

Watson Collins

1998年5月，Craig Venter 创立Celera公司

1993年，中国成立人类基因组南方和北方中心

1999年，中国加入HGP，负责3号染色体短臂末端30万bp

目标：遗传图、物理图、序列图、基因图

方法：全基因组霰弹法、分级霰弹法

2000年6月，完成人类基因组的框架图（工作草图）

2003年4月，完成人类基因组DNA的关键序列图

2006年5月，完成人类最后1条染色体——1号染色体的测序

中国对基因组研究的主要贡献：1999年加入HGP；3号染色体短臂末端30万bp；完成人类基因组关键序列图的六国之一；水稻基因组框架图；2007年10月，“炎黄一号”；人类基因组单体型图计划（HapMap）；黑猩猩、家蚕、家鸡、家猪、大熊猫等基因组

人与黑猩猩的基因组只有1.32％的差别，黑猩猩的Chr22＝人的Chr21

基因组学（genomics）：从整体的方式来阐明基因组和基因的结构与功能的科学。

HGP带来的新名词

(1)比较基因组学（comparative genomics）：研究模式生物与人类及其他生物基因组整体比较全基因组核苷酸序列特点。特点是在整个基因组的层次上比较基因组的大小及基因数目、位置、顺序、特定基因的缺失等。

(2)结构基因组学（structural genomics ）：在生物体的整体水平研究所有的蛋白质，以及蛋白质与其他生物分子复合体的精细三维结构。

(3)功能基因组学(functional genomics)：研究基因及DNA序列功能，基因表达的调控，以及基因组和基因与环境之间的相互作用。

(4)转录物组学(transcriptomics):研究细胞在不同时空基因转录物的种类，结构和功能。

(5)蛋白质组学(proteomics)：在生命体或细胞的整体水平研究全部蛋白质的组成、结构、功能和修饰状态，即研究细胞内活动规律。

(6)环境基因组学(bioinformatics)：研究人类基因组与环境之间相互作用关系。

(7)癌基因组学(cancer genomics)：研究癌症发生、进展、转移全过程相关基因的特征及其变化规律、与环境相互作用的科学。

(8)药物基因组学（pharmcogenomics）：从基因组入手研究药物作用的遗传多态性，优化药物设计，发现药物作用的靶点的科学。