分子病医学遗传学精品PPT课件
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分子遗传学 (共33张PPT)
五、基因突变
细胞中核酸序列的改变通过基因表达有可能导致生物遗传 特征的变化。这种核酸序列的变化称为基因突变。
DNA序列中涉及单个核苷酸或碱基的变化称为点突变。点 突变通常有两种情况：一是一个碱基或核苷酸被另一种碱 基或核苷酸所替换；二是一个碱基的插入或缺失。
DNA链中某一个碱基被另一个所替换，这种替换的结果有 时可以不影响其所翻译的蛋白质的结构和功能。这种突变 称为同义突变。
二、基因的表达
• 1、转录 • 2、翻译
RNA分子是单链的，RNA在细胞核内产生，然后进入细 胞质，在蛋白质的合成中起重要作用。
RNA分子结构
RNA是核糖核酸的缩写，它与脱氧核糖核酸（DNA）的主要 差别在于： （1）RNA大多是单链分子； （2）含核糖而不是脱氧核糖； （3）4种核苷酸中，不含胸腺嘧啶（T），而是由尿嘧啶 （U）代替了胸腺嘧啶（T）。
（4） 原核和真核的mRNA一般都以AUG作为翻译起始的密 码子，GUG和UUG比较少见，但两者翻译的起始机制不同。原 核mRNA在5’端起始密码子AUG的上游有4~6个碱基的多嘌呤 序列，协助翻译过程的启动。在真核细胞中，转录完成后 mRNA被修饰加上了5’端帽子结构，该5’端帽子结构提供了
信号作用，使之能够从核内输送到细胞质，也让40S核糖体
1按 碱基互补的原则，合 成 一 条 单 链 RNA ， DNA 分子携带的遗传信息 被转移到RNA中，细胞 中的这一过程被称为 转录。转录发生在细 胞核中。
转录的开始与终止是 由启动子和终止子控 制的。
在真核生物细胞核中，DNA 链上具有不能编码蛋白质 的核苷酸片段即内含子和 编码蛋白质的核苷酸片段 即外显子。转录后新合成 的 mRNA 是 未 成 熟 的 mRNA ， 又称为前体mRNA或核内非 均一RNA，这些RNA需要经 过一定的加工过程。包括 剪 接 除 去 内 含 子 ， 5' 端 加 一个7-甲基鸟苷酸“帽子 ” 和 在 3' 端 加 上 一 个 多 聚 腺苷酸尾。
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分子遗传学的另一个重要研究内容是DNA的复制与表达。复制过程保证遗传信息的传递，表达过程则决定着 生物体的基本特性。
1
复制
复制是通过DNA双链的解旋和DNA聚合
转录
2
酶的拼接，将一份DNA复制成两份的过 程。
转录是RNA聚合酶根据基因DNA所给出
的信息合成RNA分子的过程。
3
翻译
翻译是指利用RNA分子所携带的mRNA信 息，在核糖体上合成蛋白质的过程。
分子治疗
分子治疗是在分子层面上直接干预疾病的治疗方法， 例如基因治疗等。
未来展望
随着科技和研究的不断进步，分子遗传学的应用前景将越来越广泛。
1
个体化诊疗
通过对个体基因信息和表达的监测，实
基因编辑
2
现个体化诊疗，提高治疗效果和减少副 作用。
发展CRISPR等高效编辑技术，可在生物
体、细胞和基因组层面上轻松精准地做
分子遗传学PPTPPT课件
从DNA的化学结构到未来展望，这份课件将带你了解分子遗传学的方方面面。
什么是分子遗传学？
分子遗传学是关于DNA分子及其功能的研究。这一领域的研究有助于理解生物体的遗传信息的存 储与传递。
基础
分子遗传学的基础研究包括DNA的化学结构、复制和表达等。
应用
分子遗传学的应用方面主要包括遗传诊断、疾病治疗等。
遗传突变
遗传突变是指自然界或人工引起DNA序列的改变。它们是生物进化的驱动力，同时也常常与疾病的发生相关 联。
类型
遗传突变可以是点突变、插入、缺失、倒位等多种 类型。
疾病相关性
一些遗传突变会导致疾病的发生，例如囊性纤维化、 遗传性失聪症等。
表观遗传学
表观遗传学是指通过非DNA序列改变，影响基因表达的遗传学研究领域。它研究“表观遗传记忆” 的传递和维持。
医学遗传学(medical genetics)PPT课件
二、遗传病的概念
➢ 遗传病是遗传物质改变所致的疾病。 ➢ 遗传物质包括染色体和基因。
三、遗传病的类型
单基因病 多基因病 染色体病 体细胞遗传病
遗传病的类型
(一)单基因病
1、常染色体显性遗传病 2、常染色体隐性遗传病 3、X连锁显性遗传病 4、X连锁隐性遗传病 5、Y连锁遗传病 6、线粒体遗传病
2、基本由遗传因素决定发病,但是需要环境中一定的诱因才能发病。
苯丙酮尿症
蚕豆病(G6PD缺陷 )
疾病的发生与遗传因素和环境因素的关系
3、遗传因素和环境因素对发病都有作用,其中遗传因素所起的 作用的大小称为遗传度。在不同的疾病中,其遗传度各不相同。 例如:
①唇裂、腭裂、先天性幽门狭窄等,遗传度70﹪以上,说明遗传 因素对这些疾病的发生较为重要,但环境因素也是不可缺少的。 精神发育障碍、精神分裂症等疾病也是如此。
5 Pˉ女婴患者 ( 猫叫综合征 ,5号染色体短臂缺失)
遗传病的类型
(四)体细胞遗传病
➢
➢ ﹡体细胞中遗传物质改变所致的疾病,称为体细胞遗传病。 ➢ 遗传物质的改变只发生在特异的体细胞,所以不向后代传递。 ➢ ﹡这类疾病包括恶性肿瘤, 因为各种肿瘤的发病都涉及到特
定组织中的染色体和癌基因或抑癌基因的变化,所以肿瘤是体 细胞遗传病。 ➢ ﹡白血病、自身免疫缺陷病以及衰老等。 ➢ ﹡在经典的遗传病中,并不包括这一类疾病。
演进优生学(积极优生学)
目前采用的方法: 人工受精 试管婴儿 单性生殖等
临床遗传学(clinical genetics)
第三节 遗传性疾病的概述
一、疾病的发生与遗传因素和环境因素的关系 二、遗传病的概念 三、遗传病的类型
一、疾病的发生与遗传因素和环境因素的关系
《医学遗传学》ppt课件
3
基因突变影响基因表达和调控 突变影响基因的表达和调控，导致细胞生长、分 化和凋亡异常，进而引发疾病。
常见基因突变导致疾病案例
镰状细胞贫血
由β-珠蛋白基因突变引起，导致 红细胞形态异常和功能缺陷。
囊性纤维化
由囊性纤维化跨膜传导调节因子 （CFTR）基因突变引起，导致 呼吸道、消化道和生殖道黏液分 泌异常。
重要性
随着医学和遗传学的发展，越来越多的遗传性疾病被发现和认识，医学遗传学 在医学领域中的地位日益重要。它对于疾病的预测、诊断、治疗和预防具有重 要意义，有助于提高人类健康水平和生活质量。
医学遗传学发展历史及现状
发展历史
医学遗传学的发展经历了从经典遗传学、分子遗传学到现代遗传学的历程。随着人 类基因组计划的完成和精准医疗的提出，医学遗传学正迎来新的发展机遇。
教学要求
要求学生系统掌握医学遗传学的基本概念和基本理论，熟悉常见遗传性疾病的临床表现、诊断方法和治疗 措施，了解遗传性疾病的预防策略和最新研究进展。同时，要求学生具备独立思考和自主学习的能力，能 够运用所学知识分析和解决临床实际问题。
02
遗传物质基础
染色体结构与功能
染色体的化学组成
主要由DNA和蛋白质组成，其中 DNA是遗传信息的载体，蛋白质 则对DNA的包装、稳定和调控起
X连锁隐性遗传病
致病基因位于X染色体上，且为隐性 基因。男性患者多于女性患者，且女 性患者多为携带者。如红绿色盲、血 友病等。
04
人类基因组计划与基因组学
人类基因组计划背景及意义
人类基因组计划的提出
揭示人类生命奥秘，探索基因与疾ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 关系
人类基因组计划的意义
推动生命科学、医学等领域的发展，为 个性化医疗和精准治疗奠定基础
医学遗传学绪论课件PPT课件
壮年期：结肠息肉、Huntington’s chorea、高血压、冠心病、老年性痴呆等
老年期：哮踹、老年性痴呆，糖尿病等
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10
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11
二、医学遗传学的分支学科
1．从研究的技术层次： 细胞遗传学（cytogenetics) 生化遗传学（biochemical genetics) 分子遗传学（molecular genetics)
生殖细胞或受精卵中的遗传物质（基 因和染色体）发生突变（或畸变）所导致 的疾病。
2、现代解释： 细胞中的遗传物质（基因和染色体）
发生突变（或畸变）所导致的疾病。
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22
二）遗传病特点
1、遗传性：垂直传递（vertical transmission）
(SARS、ADIS等为水平传递）
医学遗传学教程
第一章 医学遗传学绪论 第二章 人类染色体 第三章 染色体畸变和染色体病 第四章 遗传的基本规律及单基因遗传 第五章 多基因遗传病 第六章 遗传的分子基础 第七章 分子病与遗传性酶病 第八章 药物遗传学 第九章 群体中的基因频率及遗传平衡 第十章 遗传与肿瘤 第十一章 遗传病的诊断原则 第十二章 优生优育与遗传病的防治原则
• 研究不同基因型的表型效应： DZ在同一环境中生长。
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（三）双生子法
同病率（CMZ或CDZ） ：
疾病（或性状）发生一致率，反映遗传 因素对疾病发生的作用大小。
同病(同性状)双生子对数
同％病率=
* 100
（MZ或DZ)总双生子对数
如果某疾病的MZ与DZ的同病率相差极
大，且MZ的同病率大，该疾病的发生与
如O血型者十二指肠溃疡患病率高。
老年期：哮踹、老年性痴呆，糖尿病等
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二、医学遗传学的分支学科
1．从研究的技术层次： 细胞遗传学（cytogenetics) 生化遗传学（biochemical genetics) 分子遗传学（molecular genetics)
生殖细胞或受精卵中的遗传物质（基 因和染色体）发生突变（或畸变）所导致 的疾病。
2、现代解释： 细胞中的遗传物质（基因和染色体）
发生突变（或畸变）所导致的疾病。
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二）遗传病特点
1、遗传性：垂直传递（vertical transmission）
(SARS、ADIS等为水平传递）
医学遗传学教程
第一章 医学遗传学绪论 第二章 人类染色体 第三章 染色体畸变和染色体病 第四章 遗传的基本规律及单基因遗传 第五章 多基因遗传病 第六章 遗传的分子基础 第七章 分子病与遗传性酶病 第八章 药物遗传学 第九章 群体中的基因频率及遗传平衡 第十章 遗传与肿瘤 第十一章 遗传病的诊断原则 第十二章 优生优育与遗传病的防治原则
• 研究不同基因型的表型效应： DZ在同一环境中生长。
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（三）双生子法
同病率（CMZ或CDZ） ：
疾病（或性状）发生一致率，反映遗传 因素对疾病发生的作用大小。
同病(同性状)双生子对数
同％病率=
* 100
（MZ或DZ)总双生子对数
如果某疾病的MZ与DZ的同病率相差极
大，且MZ的同病率大，该疾病的发生与
如O血型者十二指肠溃疡患病率高。
分子病与遗传性酶病PPT课件
2019/12/16
5
（三）、血红蛋白病的种类及其分子机理
1．异常血红蛋白病（异常血红蛋白综合征） 异常血红蛋白病是一类由于珠蛋白基因突变导致珠蛋白肽链结构发生异
常的血红蛋白分子病。又有两种，一种是镰形细胞贫血症，一种是血红蛋白 M病。
人类正常红细胞为双凹圆形盘。 镰形细胞贫血症是由于患者红细胞 中的血红蛋白的β珠 蛋白链第6位 的谷氨酸被缬氨酸替代，形成HbS （α2β26谷→缬 ）所致。
2019/12/16
2
第一节、分子病
1、分子病的定义：分子病是指由基因突变造成蛋白质结构或合成量异常所引 起的疾病。
重点介绍血红蛋白病，也要了解血友病、假肥大型肌营养不良症和家族 性高胆固醇血症。
一、血红蛋白病 血红蛋白病是指珠蛋白分子结构异常或合成量异常引起的疾病。 分为两类：一类是珠蛋白结构异常引起异常血红蛋白病。 一类是珠蛋白数目异常造成的地中海贫血。
2019/12/16
3
（一）、正常血红蛋白分子的结构及发育变化
血红蛋白是红细胞的主要成分，是血液中红细胞携带、运输氧气和二氧 化碳的载体。
2019/12/16
4
（二）、珠蛋白基因及其表达
珠蛋白基因血红蛋白含2个α 和2个β链，分别由α 链珠 蛋白基因和β链珠蛋白基因的信息而形成。哺乳动物的α 链 基因和β链基因在结构上相似，都是由2个内含子而分为3 个外显子部分。
白化病2019121913英国一位15岁白化病萝莉并没有因为自己的病而自暴自弃反而更加积极向上成为全球的宅男女神在网上卖萌扮萝莉俘获大批粉丝并且被网友封为真人版充气娃娃
第七章 分子病与遗传性 酶病
主讲：汪江桃
2019/12/16
1
分子病和遗传性酶病的关系？
2024版医学遗传学基础课件(全)
常见类型
红绿色盲、血友病、进行性肌营养不良 等。
要点三
遗传特点
男性发病率高于女性、交叉遗传、女性 携带者的儿子有1/2的可能患病。
05
多基因遗传病
多基因遗传病的概念与特点
01
02
03
04
概念
多基因遗传病是由多个基因和 环境因素共同作用所致的疾病。
家族聚集性
多基因遗传病在家族中有明显 的聚集现象。
遗传病是由单个基因突变引起的疾病，而多基因遗传病和复杂疾病则涉
及多个基因和环境因素的相互作用。
03
遗传的细胞基础
细胞周期与有丝分裂
细胞周期的概念及阶段 细胞周期是指细胞从一次分裂完成开始到下一次分裂结束 所经历的全过程，分为间期和分裂期两个阶段。
有丝分裂的过程 有丝分裂是一种真核细胞分裂的方式，包括前期、中期、 后期和末期四个时期，主要特征是DNA的复制和染色体的 分离。
遗传度
多基因遗传病的发病风险受遗 传因素影响，但不同疾病的遗
传度不同。
环境因素作用
环境因素在多基因遗传病的发 病中起重要作用，如生活习惯、
饮食、环境污染物等。
多基因遗传病的发病风险估计
发病风险估计方法
通过家族史、遗传标记、环境因素等 综合分析，可估计个体发病风险。
遗传咨询
针对具有多基因遗传病家族史的人群， 提供遗传咨询服务，帮助了解发病风险 及预防措施。
医学遗传学的研究方法
家系分析法
通过对患者家系进行调查分析， 确定遗传方式，评估再发风险。
双生子研究法
通过比较同卵双生子和异卵双生 子的表型差异，研究遗传因素对 表型的影响。
群体遗传学方法
通过研究人群中的基因频率和基 因型分布，探讨遗传性疾病的流 行规律和影响因素。
红绿色盲、血友病、进行性肌营养不良 等。
要点三
遗传特点
男性发病率高于女性、交叉遗传、女性 携带者的儿子有1/2的可能患病。
05
多基因遗传病
多基因遗传病的概念与特点
01
02
03
04
概念
多基因遗传病是由多个基因和 环境因素共同作用所致的疾病。
家族聚集性
多基因遗传病在家族中有明显 的聚集现象。
遗传病是由单个基因突变引起的疾病，而多基因遗传病和复杂疾病则涉
及多个基因和环境因素的相互作用。
03
遗传的细胞基础
细胞周期与有丝分裂
细胞周期的概念及阶段 细胞周期是指细胞从一次分裂完成开始到下一次分裂结束 所经历的全过程，分为间期和分裂期两个阶段。
有丝分裂的过程 有丝分裂是一种真核细胞分裂的方式，包括前期、中期、 后期和末期四个时期，主要特征是DNA的复制和染色体的 分离。
遗传度
多基因遗传病的发病风险受遗 传因素影响，但不同疾病的遗
传度不同。
环境因素作用
环境因素在多基因遗传病的发 病中起重要作用，如生活习惯、
饮食、环境污染物等。
多基因遗传病的发病风险估计
发病风险估计方法
通过家族史、遗传标记、环境因素等 综合分析，可估计个体发病风险。
遗传咨询
针对具有多基因遗传病家族史的人群， 提供遗传咨询服务，帮助了解发病风险 及预防措施。
医学遗传学的研究方法
家系分析法
通过对患者家系进行调查分析， 确定遗传方式，评估再发风险。
双生子研究法
通过比较同卵双生子和异卵双生 子的表型差异，研究遗传因素对 表型的影响。
群体遗传学方法
通过研究人群中的基因频率和基 因型分布，探讨遗传性疾病的流 行规律和影响因素。
2024版医学遗传学ppt课件
转录过程及调控机制
• 转录的定义和意义：转录是指以DNA为模板合成RNA的过程，是基因表达的第 一步。转录的产物包括信使RNA（mRNA）、转运RNA（tRNA）和核糖体 RNA（rRNA），它们在蛋白质合成过程中发挥重要作用。
• 转录的过程：转录过程包括起始、延伸和终止三个阶段。起始阶段需要特定的 转录因子识别并结合到DNA的启动子上，形成转录起始复合物。延伸阶段则以 DNA为模板，在RNA聚合酶的作用下，按照碱基互补配对原则合成RNA链。终 止阶段则涉及到转录终止信号的识别以及RNA聚合酶的释放。
03
遗传信息传递与表达
Chapter
DNA复制过程及特点
DNA复制的定义和意义
DNA复制的过程
DNA复制的特点
DNA复制是指DNA双链在细胞分裂间 期阶段进行以一个初始DNA分子产生 两个相同的DNA复制品的生物过程。 DNA复制是生物遗传的基础，能够保 证亲子代之间遗传信息的连续性。
DNA复制主要包括起始、延伸和终止 三个阶段。起始阶段需要特定的蛋白质 和酶识别并结合到DNA的复制起点上， 形成复制叉。延伸阶段则以复制叉为起 点，在DNA聚合酶的作用下，按照碱 基互补配对原则合成新的DNA链。终 止阶段则涉及到复制叉的解体以及 DNA连接酶对新合成DNA链的封口。
• 蛋白质合成的调控机制：蛋白质合成的调控机制包括转录后调控、翻译水平调 控以及蛋白质加工和修饰等。转录后调控涉及到mRNA的加工、修饰和转运等 过程，可以影响mRNA的稳定性和翻译效率。翻译水平调控则涉及到翻译起始 复合物的形成、核糖体的活性和多肽链的延伸等过程，可以影响蛋白质的合成 速率和种类。蛋白质加工和修饰则是在蛋白质合成后对其进行加工和修饰，如 磷酸化、糖基化等，可以改变蛋白质的结构和功能。
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• 血红蛋白病（hemoglobinopathy disease）是指由于 珠蛋白基因缺陷导致珠蛋白分子结构异常或 珠蛋白合成数量异常所引起的疾病。
二、人类Hb的分子结构、基因表 达和发育演化
（一）Hb的分子结构
❖ Hb是四聚体——四个亚单位（亚基） （1个亚单位=1条珠蛋白链+1个血红素辅基）
16pter-p13.3
5‘
1 2 1
3’
1 31 32 99 100 141
β珠蛋白基因簇
定位于11p15.5（OMIM#141900） 总长度为60kb 按5′→3′方向排列顺序为：5′-ε-Gγ-Aγ-δ-β-3′ 一条11号染色体有1个β基因(用βA表示)，正常2n细胞有2个β基 因
11p15.4-pter
分子病
（P129–147）
本章主要内容
❖ 生化遗传病、分子病、酶蛋白病的基本概念 ❖ 血红蛋白病的发病机制
生化遗传病:
基因突变或基因缺陷导致其编码的蛋白质或酶的 结构或合成数量异常，引起机体功能障碍而导致 的疾病。
1、分子病 2、酶蛋白病（遗传性性酶病、先天性代谢缺陷病等）
分子病(molecular disease) :
α珠蛋白基因簇 16P13
β珠蛋白基因簇 11P15
1个ζ 2个α (2n含4个α)
1个ε 1个δ 2个γ(Gγ和 Aγ) 1个β(2n含2个β)
α珠蛋白基因簇
定位于16pter-pl3.3（OMIM#141800） 总长度为30kb 按5′→3′方向排列顺序为：5′-ζ-α2-α1-3′ 一条16号染色体有2个α基因(用αA表示)，正常2n细胞有4个α基 因
珠蛋白链组合 ζ2ε2 α2ε2 ζ2γ2 α2γ2 α2δ2 α2β2
Hb名称
Hb形成和 存在时期
HbG HbG HbPo HbF
ower ower rtland
1
2
胚胎 胚胎 胚胎 胎儿
HbA2 HbA
成人 成人 少量 主要
三、珠蛋白基因的突变类型
（一）单个碱基置换（点突变）
1、错义突变：
单个核苷酸（碱基）的改变导致肽链中某个氨基酸 被另一个氨基酸取代。 α、 β基因中存在大量的错义突变，其中大多不 产生表型异常。 镰型细胞贫血(HbS病): β基因的6位密码子的GAG(谷氨酸)→GTG(缬氨酸) 是最常见和最严重的错义突变。
❖ 正常Hb由一对相同α类链和一对相同非α链组成。
发育阶段 胚胎
胎儿 成人
血红蛋白类型 Hb Gower1 Hb Gower2 Hb Portland Hb F Hb A Hb A2
分子组成 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2
（二）Hb的基因表达
❖ 珠蛋白基因组成— α珠蛋白基因簇和β珠蛋白基因簇
ε
G A ψ1 δ β
5’
3’
1 30 31 104 105 146
❖ 每个珠蛋白基因=3个外显子+2个内含子
α基因
β基因
1 31 32 99 100 141
1 30 31 104 105 146
❖ 珠蛋白基因的表达：按照特定的质量、数量和时空
有规律地依次进行表达。
（发育过程中α类珠蛋白基因和β类珠蛋白基因的表达顺序与 其排列先后顺序相一致 ，即发育早期是5′端ζ基因和ε、γ 基因表达；成人期主要为3′端的α2、α1基因和β基因表达）
2、无义突变：
某个核苷酸（碱基）被替换后导致编码氨基酸的 密码子变为终止密码子，使肽链合成提前终止， 形成无功能或功能异常的肽链。
Hb–Mckees Rocks（Hb–MR）： β基因的145位密码子的UAU(酪氨酸)→UAA(终止密码
子)
3、终止密码子突编码氨基酸的密码子，使肽链合成延长，直到下 一个终止密码子出现才停止翻译。
Hb–Constant Spring（Hb–CS）： α基因的142位密码子的TAA(终止密码子)→CAA(谷氨酰
胺)
（二）移码突变
基因中缺失或者插入一个或多个碱基，致使后面的 碱基移位，重新编码，导致珠蛋白肽链的结构异常 或合成速率改变。
Hb Wayne： α基因的138位的TCC缺失一个C
（三）密码子缺失或插入
酶蛋白病：
由于基因突变导致酶蛋白质分子结构和数量异常， 从而引起代谢障碍的一类疾病。
1、氨基酸代谢（缺陷）病 2、糖代谢（缺陷）病 3、脂代谢（缺陷）病 4、核酸代谢（缺陷）病 5、内分泌代谢（缺陷）病 6、溶酶体沉积病 7、药物代谢（缺陷）病 8、维生素代谢（缺陷）病
一、血红蛋白病的概念
• 血红蛋白(Hb)是由珠蛋白和血红素组成的 复合蛋白质.
（三）Hb的发育演化
Percentage of globin synthesis(%)
100
80 ζ ε
60
40
α
20
γβ
024
α
6 8 Birth 2 4
Months
δ 68
一条chr上的 gene
珠蛋白链
α珠蛋白基因簇16P13 β珠蛋白基因簇 11P15
ζ α2 α1 γα
ε Gγ Aγ δ β εγ δ β
由于基因突变导致蛋白质分子(除酶蛋白)结构或数 量的异常，从而引起机体功能障碍的一类疾病。
1.血红蛋白病 (运输性蛋白病） 2.血浆蛋白病（如凝血及抗凝血因子缺乏症的血友病） 3.受体蛋白病（如家族性高胆固醇血症） 4.膜转运蛋白病（如肝豆状核变性、胱氨酸尿症） 5.胶原蛋白病（如类风湿性关节炎、红斑狼疮等） 6.免疫蛋白缺陷病（如先天性免疫缺陷病） 7.蛋白质构像病
❖ 构成Hb的珠蛋白多肽链主要有6种：α、 β、γ、δ、ε、ζ
；α和ζ称为α类链，由141个氨基酸组成；β、γ、δ和ε 称 为β类链或非α链，由146个氨基酸组成。
两对四条 珠蛋白链
血红素
一对α类链（141个aa） α链 ζ链
一对β类链（146个aa）
β链 ε γ δ链
❖ 上述6种不同的珠蛋白链在人体发育不同阶段组合形成 6种不同类型的Hb。
基因中缺失或者插入一个或多个密码子，导致所 编码的肽链比正常的肽链缺少或增加一个或几个 氨基酸。
Hb Catonsville： α基因的37与38位密码子之间插入一个谷氨酸密码子
（四）基因缺失
珠蛋白基因的缺失导致不同的珠蛋白合成障碍， 形成不同类型的地中海贫血。
（五）融合基因（fusion gene）
二、人类Hb的分子结构、基因表 达和发育演化
（一）Hb的分子结构
❖ Hb是四聚体——四个亚单位（亚基） （1个亚单位=1条珠蛋白链+1个血红素辅基）
16pter-p13.3
5‘
1 2 1
3’
1 31 32 99 100 141
β珠蛋白基因簇
定位于11p15.5（OMIM#141900） 总长度为60kb 按5′→3′方向排列顺序为：5′-ε-Gγ-Aγ-δ-β-3′ 一条11号染色体有1个β基因(用βA表示)，正常2n细胞有2个β基 因
11p15.4-pter
分子病
（P129–147）
本章主要内容
❖ 生化遗传病、分子病、酶蛋白病的基本概念 ❖ 血红蛋白病的发病机制
生化遗传病:
基因突变或基因缺陷导致其编码的蛋白质或酶的 结构或合成数量异常，引起机体功能障碍而导致 的疾病。
1、分子病 2、酶蛋白病（遗传性性酶病、先天性代谢缺陷病等）
分子病(molecular disease) :
α珠蛋白基因簇 16P13
β珠蛋白基因簇 11P15
1个ζ 2个α (2n含4个α)
1个ε 1个δ 2个γ(Gγ和 Aγ) 1个β(2n含2个β)
α珠蛋白基因簇
定位于16pter-pl3.3（OMIM#141800） 总长度为30kb 按5′→3′方向排列顺序为：5′-ζ-α2-α1-3′ 一条16号染色体有2个α基因(用αA表示)，正常2n细胞有4个α基 因
珠蛋白链组合 ζ2ε2 α2ε2 ζ2γ2 α2γ2 α2δ2 α2β2
Hb名称
Hb形成和 存在时期
HbG HbG HbPo HbF
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1
2
胚胎 胚胎 胚胎 胎儿
HbA2 HbA
成人 成人 少量 主要
三、珠蛋白基因的突变类型
（一）单个碱基置换（点突变）
1、错义突变：
单个核苷酸（碱基）的改变导致肽链中某个氨基酸 被另一个氨基酸取代。 α、 β基因中存在大量的错义突变，其中大多不 产生表型异常。 镰型细胞贫血(HbS病): β基因的6位密码子的GAG(谷氨酸)→GTG(缬氨酸) 是最常见和最严重的错义突变。
❖ 正常Hb由一对相同α类链和一对相同非α链组成。
发育阶段 胚胎
胎儿 成人
血红蛋白类型 Hb Gower1 Hb Gower2 Hb Portland Hb F Hb A Hb A2
分子组成 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2
（二）Hb的基因表达
❖ 珠蛋白基因组成— α珠蛋白基因簇和β珠蛋白基因簇
ε
G A ψ1 δ β
5’
3’
1 30 31 104 105 146
❖ 每个珠蛋白基因=3个外显子+2个内含子
α基因
β基因
1 31 32 99 100 141
1 30 31 104 105 146
❖ 珠蛋白基因的表达：按照特定的质量、数量和时空
有规律地依次进行表达。
（发育过程中α类珠蛋白基因和β类珠蛋白基因的表达顺序与 其排列先后顺序相一致 ，即发育早期是5′端ζ基因和ε、γ 基因表达；成人期主要为3′端的α2、α1基因和β基因表达）
2、无义突变：
某个核苷酸（碱基）被替换后导致编码氨基酸的 密码子变为终止密码子，使肽链合成提前终止， 形成无功能或功能异常的肽链。
Hb–Mckees Rocks（Hb–MR）： β基因的145位密码子的UAU(酪氨酸)→UAA(终止密码
子)
3、终止密码子突编码氨基酸的密码子，使肽链合成延长，直到下 一个终止密码子出现才停止翻译。
Hb–Constant Spring（Hb–CS）： α基因的142位密码子的TAA(终止密码子)→CAA(谷氨酰
胺)
（二）移码突变
基因中缺失或者插入一个或多个碱基，致使后面的 碱基移位，重新编码，导致珠蛋白肽链的结构异常 或合成速率改变。
Hb Wayne： α基因的138位的TCC缺失一个C
（三）密码子缺失或插入
酶蛋白病：
由于基因突变导致酶蛋白质分子结构和数量异常， 从而引起代谢障碍的一类疾病。
1、氨基酸代谢（缺陷）病 2、糖代谢（缺陷）病 3、脂代谢（缺陷）病 4、核酸代谢（缺陷）病 5、内分泌代谢（缺陷）病 6、溶酶体沉积病 7、药物代谢（缺陷）病 8、维生素代谢（缺陷）病
一、血红蛋白病的概念
• 血红蛋白(Hb)是由珠蛋白和血红素组成的 复合蛋白质.
（三）Hb的发育演化
Percentage of globin synthesis(%)
100
80 ζ ε
60
40
α
20
γβ
024
α
6 8 Birth 2 4
Months
δ 68
一条chr上的 gene
珠蛋白链
α珠蛋白基因簇16P13 β珠蛋白基因簇 11P15
ζ α2 α1 γα
ε Gγ Aγ δ β εγ δ β
由于基因突变导致蛋白质分子(除酶蛋白)结构或数 量的异常，从而引起机体功能障碍的一类疾病。
1.血红蛋白病 (运输性蛋白病） 2.血浆蛋白病（如凝血及抗凝血因子缺乏症的血友病） 3.受体蛋白病（如家族性高胆固醇血症） 4.膜转运蛋白病（如肝豆状核变性、胱氨酸尿症） 5.胶原蛋白病（如类风湿性关节炎、红斑狼疮等） 6.免疫蛋白缺陷病（如先天性免疫缺陷病） 7.蛋白质构像病
❖ 构成Hb的珠蛋白多肽链主要有6种：α、 β、γ、δ、ε、ζ
；α和ζ称为α类链，由141个氨基酸组成；β、γ、δ和ε 称 为β类链或非α链，由146个氨基酸组成。
两对四条 珠蛋白链
血红素
一对α类链（141个aa） α链 ζ链
一对β类链（146个aa）
β链 ε γ δ链
❖ 上述6种不同的珠蛋白链在人体发育不同阶段组合形成 6种不同类型的Hb。
基因中缺失或者插入一个或多个密码子，导致所 编码的肽链比正常的肽链缺少或增加一个或几个 氨基酸。
Hb Catonsville： α基因的37与38位密码子之间插入一个谷氨酸密码子
（四）基因缺失
珠蛋白基因的缺失导致不同的珠蛋白合成障碍， 形成不同类型的地中海贫血。
（五）融合基因（fusion gene）