高中生物选修三教学课件：《基因诊断与基因治疗》_1
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高中生物课件1.2基因诊断与基因治疗
胞→培养T淋巴细胞→将携带 正常ada基因 的 T 淋 巴 细 胞
再注入患者体内→获得免疫力。
3.基因治疗恶性肿瘤
(1)杀死肿瘤细胞：将抑制癌细胞 增生 的基因转入到癌细胞 内，不仅可 阻断 癌细胞繁殖，还可诱导它自杀死亡，或
者将一段可抑制 癌基因转录 的DNA序列导入癌细胞，使
癌基因不能表达，导致癌细胞不能增殖。 (2)提高人体免疫力：将提高 人体免疫力
(3)对有遗传风险的胎儿作产前诊断 通过基因诊断，不仅可以检测胎儿性别，还可以检测与染色体 有关的遗传病，对于高发性遗传病(如地中海贫血症、镰刀型 细胞贫血症、凝血因子缺乏症等)的基因诊断已在临床上应用， 为优生优育作出了巨大贡献。 (4)在法医学上的应用 通过对人基因结构的深入研究发现，有些具有个体特征的遗传 标记可用于个体识别、亲子鉴别、DNA指纹分析等司法鉴定， 还可以应用于动植物检疫与转基因动物中阳性基因的检测。
思考：用基因诊断技术可检测哪些疾病？ 提示：通过直接探查基因进行诊断，不受细胞类型和发病年龄的 限制，可用于部分遗传病的诊断。例如，癌细胞的病变过程，主 要是由于基因调节控制失灵，通过基因诊断，将发生紊乱的基因 加以修复，有希望根治癌症。
[活学活用]
应用基因工程技术诊断疾病的过程中必须使用基因探针才能达 到检测疾病的目的，这里的基因探针是指( ) A.用于检测疾病的医疗器械 B.用放射性同位素或荧光分子等标记的DNA分子 C.合成β-珠蛋白的DNA D.合成苯丙羟化酶的DNA片段 解析 本题考查对基因诊断概念的理解。依据基因诊断的定义 可知B项正确。 答案 B
2.基因诊断的过程 构建 基因探针 →获得待测组织 单链DNA →对待测单链
DNA分子进行 PCR 技术扩增，将扩增获得的DNA热处理得
第十四章基因诊断和基因治疗GenediagnosisandGene.ppt
连锁分析是基于遗传标记与Gene连锁，子 代是否获得遗传标记间接地判断做出诊断。
这些遗传标记是基因组中的DAN 多态，如：
RFLP，VNTR 等。
2020-11-9
谢谢欣赏
13
1、Gene异常不明确的遗传病的诊断
例：成年型多囊肾病——APKD，AD ，临床表 现为腰痛，蛋白尿，血尿，高血压，肾盂性 肾炎，肾结石。最终导致肾功能衰竭和尿毒 症。
14kb 10kb
正常 缺1
缺2
2020-11-9
谢谢欣赏
缺3 缺4
5
2）DMD/BMD的缺失诊断（进行性肌营养 不良或假肥大型）
DMD是一种严重致死性疾病（XR），临床症 状表现肌肉进行性萎缩和乏力。BMD临床症 状与DMD相似，但症状较轻。
Gene 定位Xp21 ， Gene 2300kb,79 个 Exon ，cDNA全长13974bp 编码3685 Aa， 分子量427kD。
例 如： 镰形细胞贫血的Gene诊断 已知突变基因编码β珠蛋白链的
第6位密码子 GAG——GTG 谷Aa——缬Aa
2020-11-9
谢谢欣赏
8
1）RFLP诊断
已知限制酶MstII
识别序列
MstII 1.15kb
CCTG AGG
1.35kb x
probe
CCTGTGG 突变后不能识别， 酶切位点消失，限制酶切片段长度发生变化。
2020-11-9
谢谢欣赏
2
一、直接诊断
直接检测致病基因本身的异常。通 常使用基因本身或邻近的DNA序列作为 探针，或通过PCR 扩增产物，以检测基 因点突变、缺失、插入等异常及性质。 它主要适用于已知基因异常疾病
的诊断。
《生物化学》教学课件：基因诊断与基因治疗-1-8
（一）核酸分子杂交
按碱基互补原则, 利用标记的探针进行配对, 形 成杂合双链的过程。
核酸分子杂交流程
待测核酸制备 滤膜上核酸固化
杂交 去除未杂交的探针
核酸探针制备 探针标记
加入标记探针
检测杂交信号
1. Southern 印迹杂交
提取DNA→限制性内切酶消化DNA以产 生特定长度的片段→凝胶电泳分离 →变性处 理→DNA转印到膜上并使其牢固结合→将标 记的探针与膜上DNA片段杂交，分析杂交信 号。
E
－
＋
FG
C +D E F
B A G
（五） DNA序列测定（DNA sequencing）
DNA序列自动分析
橙 ddG 绿 ddA 红
蓝 ddC
ddT
不同荧光素标记
DNA合成
毛细管电泳
32
测序结果展示
序列分析用于基因诊断研究 左侧：正常；右侧突变
（六）生物芯片（biochips）
• 基因芯片（gene chip） • 蛋白质芯片(protein chip)
基因芯片杂交流程示意图
基因诊断中常用的分子生物学方法比较
方法
优点与问题
解决方案
核酸分子杂交 结果可靠但操作繁琐
选择合适的探针
PCR
灵敏度、特异性高
设计合适的引物
SSCP
操作简便、检出率不高
PCR-SSCP分析原理示意
PCR-SSCP分析
-
+
正常人
纯合突变 杂切位点或原有的酶切 位点消失，在用限制性核酸内切酶消化时产生不同 长度或不同数量的片段，称限制性片段长度多态性 分析（restriction fragment length polymorphism, RFLP） 。
基因诊断与基因治疗PPT精品课件
3．基因诊断的过程 对恶性肿瘤进行基因诊断的原理和过程如图所 示：
例1 关于基因诊断的叙述，不正确的是( ) A．基因诊断具有更准确、快速、灵敏、简便等 特征 B．基因诊断应用放射性同位素或荧光分子等标 记的DNA分子做探针 C．基因诊断的技术前提是DNA分子杂交 D．科技发展、技术进步，使基因诊断已能完成 许多疾病的诊断和治疗 【尝试解答】 D
3.基因诊断的过程
构 建 基 因 探 针 ―→ 获 得 待 测 组 织 DNA 单 链 ―→对待测单链DNA分子进行___P_C__R_技__术___扩 增，将扩增获得的DNA热处理得到大量的DNA 单链―→将待测DNA转移到含基因探针的尼龙 膜上―→将待测DNA与尼龙膜上的DNA探针进 行杂交，如果尼龙膜上含有突变基因，就会形 成特定颜色的杂交斑。
作者简介：
杨绛，原名杨季康，生 于1911年，江苏无锡人。 作家、评论家、文学翻译 家。著有散文集《干校六 记》 、《将茶饮》译作有 《堂.吉诃德》等。其夫钱 钟书，字默存，代表作 《围城》。
杨绛
认识老王
温馨提示：
1.速读课文 ，标好段序 ,疏通字词。
2.请大家用“老王是个
的人，我从
从文中
看出”的形式，说说你对老
__转__录__的__D_N_A_____序列导入癌细胞，使癌基因 不能表达，导致癌细胞不能增殖。 (2) 免 疫 系 统 杀 死 ： 将 提 高 人 类 免 疫基力因的 _______ 导 入 免 疫 系 统 ， 提 高 人 的 免 疫 防 御 功 能，清除癌细胞。
4.基因治疗的一般步骤：选择治疗基因―→将治 疗基因与__运__载__体__结合―→治疗基因在细胞内 正常表达。
平等观念 人道主义精神
姐妹抓阄jiū读书，有书读 的妹妹却哭了……
基因诊断与基因治疗.ppt
24
（4）缓冲溶液与2+ 技 术 常 用 10 50 、 8.3 8.88 、 偏 碱
缓冲液；并含有一定量的2+浓度； （5）浓度
一般用50 200μ的；并且4种浓度应 相等；
25Βιβλιοθήκη （6）参数 变性温度与时间 一般选择： 940C， 30秒 退火温度与时间 取决于引物长度、浓度 和含量， 一般选择： - 5℃ 延伸温度与时间 一般选择： 70℃ 75℃
（二）聚合酶链反应(， )技术
是体外基因扩增技术。它利用体内复制的原
理和变性与复性的性质进行目的基因的大量扩
增。
1. 基本原理：
技术在模板、、2+等条件下，用耐热的酶
代替聚合酶，用合成的引物代替引物，经过变
性、引物与模板结合（复性）和延伸3个步骤的
循环过程（25 30个循环），目的可扩增100万
倍以上。
11
(1) 印迹杂交法 （ ）
限制性内切酶酶切 提取
检测杂交信号
法可用于检测特异的序列片断、基因定位、分
子量测定等。
12
（2） 印迹杂交法 （） （其基本过程类似于上述法） 提取样本→变性→琼脂糖凝胶电泳分离
→转移至膜→探针（标记或）与之杂交→显 影或显色→检测信号。
法可用于检测组织细胞中总或
13
在一定温度下，使核酸双链解开为两条单链；
复性：
6
• 5’ A T G C C G A T
•
3’ T A C G G C
•
5’ A T G C G T A
•
3’ U A C G C A U
•
5’ A U G C U A C G
•
3’ U A C G A U G C
（4）缓冲溶液与2+ 技 术 常 用 10 50 、 8.3 8.88 、 偏 碱
缓冲液；并含有一定量的2+浓度； （5）浓度
一般用50 200μ的；并且4种浓度应 相等；
25Βιβλιοθήκη （6）参数 变性温度与时间 一般选择： 940C， 30秒 退火温度与时间 取决于引物长度、浓度 和含量， 一般选择： - 5℃ 延伸温度与时间 一般选择： 70℃ 75℃
（二）聚合酶链反应(， )技术
是体外基因扩增技术。它利用体内复制的原
理和变性与复性的性质进行目的基因的大量扩
增。
1. 基本原理：
技术在模板、、2+等条件下，用耐热的酶
代替聚合酶，用合成的引物代替引物，经过变
性、引物与模板结合（复性）和延伸3个步骤的
循环过程（25 30个循环），目的可扩增100万
倍以上。
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(1) 印迹杂交法 （ ）
限制性内切酶酶切 提取
检测杂交信号
法可用于检测特异的序列片断、基因定位、分
子量测定等。
12
（2） 印迹杂交法 （） （其基本过程类似于上述法） 提取样本→变性→琼脂糖凝胶电泳分离
→转移至膜→探针（标记或）与之杂交→显 影或显色→检测信号。
法可用于检测组织细胞中总或
13
在一定温度下，使核酸双链解开为两条单链；
复性：
6
• 5’ A T G C C G A T
•
3’ T A C G G C
•
5’ A T G C G T A
•
3’ U A C G C A U
•
5’ A U G C U A C G
•
3’ U A C G A U G C
基因诊断与基因治疗课件82页PPT
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。
基因诊断和基因治疗
Gene Diagnosis and Gene Therapy
Section Ⅰ
Genetic Diagnosis 基因诊断
基因诊断的依据—基因变异:
内源性基因变异 基因结构突变 基因表达异常
外源基因的入侵
➢核酸分子杂交（Nucleic acid hybridization） ➢聚合酶链式反应(PCR) ➢单链构象多态性（SSCP） ➢限制性内切酶谱分析法 ➢限制性片段长度多态性（RFLP） ➢DNA序列测定（DNA sequencing） ➢生物芯片（biochips）
❖ 标记物：同位素、生物素或荧光染料 ❖ 探针种类(广义）：DNA(合成的寡聚核苷酸片段，
基因组DNA、cDNA)、RNA、Protein
（1） Southern 印迹杂交：
提取受检者DNA→限制性内切酶消化DNA以 产生特定长度的片段→凝胶电泳分离 →变性处 理DNA成单链→DNA转印到膜上并使其牢固结 合→将标记的探针与膜上DNA片段杂交，分析 杂交信号。
法合成后再固定于芯片上的寡核苷酸探针阵列。 DNA微矩阵（DNA Microarray）：将DNA探针通过自动
化点样技术固定于特定的固相支持物如玻璃表面，然后再 与靶序列杂交。
(2)基因芯片技术的原理
DNA芯片技术是将许多特定的寡核苷酸片段或基 因片段有规律地排列、固定于支持物（如膜、硅片 或玻璃片）上，然后通过类似核酸杂交的的方法与 待测的标记样品按碱基配对原则进行杂交，再通过 检测系统对其进行扫描，并用相应软件对信号进行 比较和检测，得到所需的生物信息。其特点是可进 行基因的高通量、大规模、平行化、集约化的信息 处理和功能研究。
1.2《基因诊断与基因治疗》课件(1)
小 结
• 基本概念 基因诊断 PCR技术 基因芯片 • 基本理论 • 基因诊断过程 • 基因诊断及基因芯片的应用 • 基因治疗的过程 • 基因治疗的机理
基因治疗
基因诊断与基因治疗
回顾：
1。细胞内决定生物性状的物质是什么？其功能
单位是什么？
2。不同的基因结构上的差异表现在哪些方面？
3。什么碱基互补配对原则？
4。现有某DNA片断上一条链上的碱基排列顺序 是AAGGCGTTA，你能写出另一条链上碱基 的排列顺序吗？
基因诊断
基因 蛋白质
性状
基因 诊断
生化 诊断
临床 诊断
基因芯片
• 阅读课本，思考： – 什么是基因芯片？ – 基因芯片与基因诊断有什么关系？ – 基因芯片有什么优点？ – 基因芯片有哪些应用？
基因治疗
1。基因治疗： 将特定外源基因导入有基因缺陷的细 胞来治疗疾病 2。基因治疗过程： 选择治疗基因 治疗基因与载体结合
治疗基因正常表达
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基因治疗对癌症的治疗方案
• 抑制癌细胞增生基因 导入癌细胞 • 抑制癌细胞转录 DNA片断导入癌细胞
• 提高机体免疫力基因 导入免疫系统
阻断癌 细胞繁 殖
提高免 疫力
基因治疗的机理
• 基因置换：正常基因取代致病基因 • 基因修正：纠正致病基因的突变碱基序列 • 基因修饰：目的基因表达产物补偿致病基因 的功能 • 基因抑制：外源基因干扰、抑制有害基因的 表达 • 基因封闭：封闭特定基因的表达
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基因芯片在感染性疾病、遗传性疾病和肿瘤等 疾病的临床诊断方面具有独特的优势。与传统 检测方法相比，它可以在一张芯片同时对多个 病人进行多种疾病的检测；无需机体免疫应答 反应，能及早诊断，待测样品用量小；能检测 病原微生物的耐药性，病原微生物的亚型；极 高的灵敏度和可靠性；检测成本低，自动化程 度高，利于大规模推广应用。这些特点使得医 务人员在短时间内，可以掌握大量的疾病诊断 信息，这些信息有助于医生在短时间内找到正 确的治疗措施。同时为不久的将来实现真正意 义上的网络诊断提供了有效手段。
基因治疗
1.基因治疗： 将特定外源基因导入有基因缺陷的细 胞来治疗疾病
2.基因治疗过程： 选择治疗基因 治疗基因与载体结合
治疗基因正常表达
抑制癌细胞增生基因 导入癌细胞
抑制癌细胞转录 DNA片断导入癌细胞
提高机体免疫力基因 导入免疫系统
阻断癌 细胞繁 殖
提高免 疫力
基因置换：正常基因取代致病基因 基因修正：纠正致病基因的突变碱基序列 基因修饰：目的基因表达产物补偿致病基因
基因诊断过程：
基因诊断过Leabharlann ：1. 制备基因探针2. 提取目的基因，获得单链DNA PCR扩增仪
3. PCR扩增DNA
4. 目的DNA与尼龙膜结合
5. 探针与目的DNA互补配对
6. 冲洗尼龙膜 7. 检测杂合分子
关键要素：
探针DNA、目的DNA、信号
检测
基因诊断结果
感染性疾病的病原诊断
结核病、柯萨奇B3病毒感染的心肌炎、乙型肝炎病毒（HBV）、丙型 肝炎病毒（HCV），爱滋病等
各种肿瘤的生物学特性的判断
遗传病的基因异常分析（包括产前诊断）
器官移植组织配型
法医学中个体识别、亲子鉴定
阅读课本，分组讨论思考： 什么是基因芯片？ 基因芯片与基因诊断有什么关系？ 基因芯片有什么优点？ 基因芯片有哪些应用？
通过微技术手段将大量特定序列的DNA片段 （探针）有序地固定在尼龙膜、玻片或硅片 上，从而能大量，快速、平行地对DNA分子 的碱基序列进行测定和定量分析。
基因诊断与基因治疗
恶性肿瘤的早期诊断？ 产生胎儿的早期诊断？ SARS疑似患者的快速诊断？
基因诊断
基因 蛋白质 性状
基因 诊断
生化 诊断
临床 诊断
基因诊断
基因诊断
工具：
放射性同位素标记或荧光分子标记的 DNA分子探针
原理： 碱基互补配对原则（DNA分子杂交）
PCR技术：
在DNA聚合酶作用下，利用4种脱氧核苷酸， 依据模板DNA序列合成相同序列的DNA片断
的功能 基因抑制：外源基因干扰、抑制有害基因的
表达 基因封闭：封闭特定基因的表达
基本概念 基因诊断 PCR技术 基因芯片
基本理论 基因诊断过程 基因诊断及基因芯片的应用 基因治疗的过程 基因治疗的机理
基因治疗
基因治疗
1.基因治疗： 将特定外源基因导入有基因缺陷的细 胞来治疗疾病
2.基因治疗过程： 选择治疗基因 治疗基因与载体结合
治疗基因正常表达
抑制癌细胞增生基因 导入癌细胞
抑制癌细胞转录 DNA片断导入癌细胞
提高机体免疫力基因 导入免疫系统
阻断癌 细胞繁 殖
提高免 疫力
基因置换：正常基因取代致病基因 基因修正：纠正致病基因的突变碱基序列 基因修饰：目的基因表达产物补偿致病基因
基因诊断过程：
基因诊断过Leabharlann ：1. 制备基因探针2. 提取目的基因，获得单链DNA PCR扩增仪
3. PCR扩增DNA
4. 目的DNA与尼龙膜结合
5. 探针与目的DNA互补配对
6. 冲洗尼龙膜 7. 检测杂合分子
关键要素：
探针DNA、目的DNA、信号
检测
基因诊断结果
感染性疾病的病原诊断
结核病、柯萨奇B3病毒感染的心肌炎、乙型肝炎病毒（HBV）、丙型 肝炎病毒（HCV），爱滋病等
各种肿瘤的生物学特性的判断
遗传病的基因异常分析（包括产前诊断）
器官移植组织配型
法医学中个体识别、亲子鉴定
阅读课本，分组讨论思考： 什么是基因芯片？ 基因芯片与基因诊断有什么关系？ 基因芯片有什么优点？ 基因芯片有哪些应用？
通过微技术手段将大量特定序列的DNA片段 （探针）有序地固定在尼龙膜、玻片或硅片 上，从而能大量，快速、平行地对DNA分子 的碱基序列进行测定和定量分析。
基因诊断与基因治疗
恶性肿瘤的早期诊断？ 产生胎儿的早期诊断？ SARS疑似患者的快速诊断？
基因诊断
基因 蛋白质 性状
基因 诊断
生化 诊断
临床 诊断
基因诊断
基因诊断
工具：
放射性同位素标记或荧光分子标记的 DNA分子探针
原理： 碱基互补配对原则（DNA分子杂交）
PCR技术：
在DNA聚合酶作用下，利用4种脱氧核苷酸， 依据模板DNA序列合成相同序列的DNA片断
的功能 基因抑制：外源基因干扰、抑制有害基因的
表达 基因封闭：封闭特定基因的表达
基本概念 基因诊断 PCR技术 基因芯片
基本理论 基因诊断过程 基因诊断及基因芯片的应用 基因治疗的过程 基因治疗的机理
基因治疗