基因诊断原理课件-PPT课件

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典型例子：抗烟草花叶病毒的转基因烟草、 抗病毒的转基因小麦、甜椒
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转黄瓜抗青枯病基因的甜椒
3.抗逆转基因植物
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4.利用转基因改良植物的品质
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富含赖氨酸的转基因玉米
基转 因入 的荧 发光 荧素 光酶 烟蛋 草白
PPT课件 不会引起过敏的转基因大4豆0
原 理： 基因重组
表达水平： DNA分子水平
过程：
意义： 1、定向改造某些性状
2、克服远缘杂交
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原核细胞的基因结构
非编码区 编码区上游 启动子
编码区
非编码区 编码区下游
终止子
RNA聚合酶结合位点
启动子：位于基因首端一段能与RNA聚合酶结合并能起 始mRNA合成的序列。没有启动子，基因就不能转录。
将目的基因导入 农杆菌介导的遗传转化法
植物细胞
基因枪法
方法
将目的基因导入 动物细胞
——显微注射法
将目的基因导入——感受态细胞吸收DNA分子
微生物细胞
(氯化钙法)
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(四)目的基因的检测与鉴定 ——检查是否成功 ①形态检测
检测— ②分子检测
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非目的基因片段 GACATAGCTACA CTGTATCGATGT
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1
我们主要讨论4个问题：
1. 什么是基因工程——基因工程的概念。
2. 为什么能进行基因工程——基因工程的原理和技术。 3. 怎样进行基因工程——4大步骤 4. 基因工程的应用和前景
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2
1、概念：又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。

区域性排列
某些基因在染色体上聚集在一起，形 成区域性排列，这些区域称为基因组 区域。
基因的排列方式
01
02
03
串联排列
基因按照一定顺序串联在 一起，形成一个基因组。
并联排列
基因在染色体上呈并联排 列，不同基因可以相互交 换或重组。
跳跃排列
某些基因可以跳跃至其他 位置，这种排列方式有助 于基因重组和进化。
性。
基因突变可以导致染色体的结构 和功能发生变化，进而影响生物
体的表型和进化。
02
基因在染色体上的位置和排列
基因在染色体上的位置
线性排列
组织特异性排列
基因在染色体上呈线性排列，按照一 定的顺序分布在染色体上。
某些基因在特定组织或细胞中表达， 它们的排列具有组织特异性，这种排 列方式有利于细胞分化与发育。
染色体变异的概念
染色体变异是指染色体结构和数目的改变，导致基因排列顺序和数量的变化。
染色体变异可以分为结构变异和数目变异两种类型，其中结构变异包括缺失、重复、 倒位和易位等，数目变异则包括整倍体变异和非整倍体变异。
染色体变异通常会导致遗传性疾病和发育异常，对生物体的生存和繁衍产生负面影 响。
基因突变的概念
目前已有多种基因治疗方法进入临床试验阶段，包括体细胞 基因治疗和胚胎基因治疗等。
基因治疗的应用前景
随着技术的不断进步，基因治疗有望成为一种重要的疾病治 疗方法，为患者带来更好的治疗效果和生活质量。
基因与染色体的伦理问题
基因编辑的伦理争议
基因编辑技术可能引发一系列伦理问题，如设计婴儿、人类种群干预等，需要制定严格的伦理规范和监管措施。
个人基因信息的隐私保护
个人基因信息属于敏感信息，需要加强隐私保护和数据安全，防止滥用和侵犯个人隐私。

RFLP分析法 限制酶酶切图谱直接分析法 RFLP间接分析法
（1）限制酶酶切图谱直接分析法
① 限制酶酶切—Southern印迹杂交。 ② PCR—限制酶酶切
应用RFLP诊断镰刀状红细胞性贫血
正常人珠蛋白基因
正常人珠蛋白mRNA 6 CTC GAG Glu 6 CAC
正常人珠蛋白肽链
HbS的珠蛋白基因
HbS的珠蛋白mRNA
HbS的珠蛋白肽链
GUG Val
MstⅡ酶切位点 CCTNAGG A T替换
MstⅡ酶 CCTNTGG
HbA ---------CCT GAG GAG-------
MstⅡ 1.1kb
HbS
MstⅡMstⅡ 0.2kb
---------CCT GTG GAG-------
• 2、聚合酶链反应的发明 • 直到1985年，美国PE-Cetus公司的人类遗传研究室 Mullis等人才发明了具有划时代意义的聚合酶链反应 (Polymerase Chain Reaction, PCR), 使人们梦寐以求的体外 无限扩增核酸片段的愿望成为现实。其原理类似于DNA 的体内 复制，只是在试管中给DNA的体外合成提供一种 合适条件。开始是使用大肠杆菌 DNA聚合酶Klenow片段 来扩增人基因组中的特异片段。由于该酶不耐热，因此， 每次 加热变性DNA后都要重新补加Klenow酶。在操作多 份标本时，这一过程耗时，费力， 且易出错。耐热DNA 聚合酶的应用使得PCR反应更易于自动化，继而PE-Cetus 公司推 出了第一台PCR热循环仪，使该技术的自动化成 为现实。Mullis等因此项技术于1993年 获得诺贝尔奖金。
第一节
基因诊断 的技术方法
一、基因诊断中常用的分子生物 学技术 （一）核酸分子杂交 （二）聚合酶链反应（PCR） （三）单链构象多态性检测 （四）限制酶酶谱分析 （五）DNA序列测定 （六）DNA芯片技术

分析酶变型的方法：电泳速率、酶动力学、指纹分析和 免疫反应
分析蛋白质变型的方法：电泳、肽链和氨基酸顺序分析 测定中间代谢产物
苯丙酮尿症 PKU
酶活性检查
PAH
血液滤片法 Guthrie test
FeCl3显色反应
苯丙氨酸
苯丙酮酸
肝脏 血
尿 绿色
上海：1981～1987年对284,396名新生儿进行PKU筛查， 查出PKU患儿15名，高苯丙氨酸血症4名。
➢对中期染色体或间期核的DNA进行荧光原位杂交检测可完成非 整倍体的检测。 ➢进行中期染色体荧光原位杂交还可检测染色体微小缺失、插入、 易位、倒位或扩增等结构异常。 DAPI、喹吖因、PI用于染色体着色显示红色 AMCA、FITC、Bidopy标记探针显示绿色 罗丹明、Texas red标记探针显示红色
片段，99bp片段是来自母亲而成为携带者。 3）Ⅲ1为99bp片段
如果是 男性 为患者（99bp片段来自母亲）；女性为携带 者（来自父母双方）
4）PCR产物变性梯度凝胶电泳（DGGE）
➢ 条件：尿素甲酰胺浓度梯度，恒温水浴（＞30℃）
➢ 过程：DNA逐渐由低强度进入高强度，解离温度较低 的DNA片段先达到其解离强度（变性梯度）解离 成局部单链，泳动减慢，通过溴化乙啶或银染观 测区带的变化。
和传统的诊断方法主要差异在于直接从基因型推断表型， 即可以越过产物（酶和蛋白质）直接检测基因结构而作出 诊断，这就改变了传统的表型诊断方式,故基又称为逆向诊 断（reverse diagnosis）。
➢ 特点：针对性强、特异性高、灵敏度高、适应性强
基因诊断两个必要的条件
一．特异的基因探针． 二．基因组DNA
HbS 镰型细胞贫血
正常人 Mst II

通过荧光染料或探针标记的特异引 物，对特定基因进行实时荧光检测 ，实现对基因表达的定量分析。
蛋白质组学分析
利用质谱等技术对蛋白质进行鉴定 和定量分析，了解蛋白质的表达情 况和功能。
基因突变分析
Sanger测序
通过对目标基因进行双脱氧终止法测序，检测基 因突变位点和类型。
高通量测序
对全基因组或目标区域进行深度测序，发现基因 突变和结构变异。
随着基因技术的进步，相关的伦理和法规 也将不断完善，以保障技术的安全和合理 应用。
THANKS
[ 感是生物多样性的基础。不同物种或同一物种不同种群间的基因变异导致了生物多 样性的产生和发展。了解基因变异对生物多样性的影响有助于保护和利用生物资源。
CHAPTER 04
基因功能研究的应用
医学诊断与治疗
基因诊断
利用基因检测技术，对遗传性疾病进行早期诊断，有助于制定个性 化的治疗方案。
基因与药物反应个体差异
不同个体对同一种药物的反应可能存在差异，这种差异部 分由基因变异引起。了解个体基因变异情况有助于预测患 者对特定药物的反应。
基因与进化
基因变异与物种形成
基因变异是生物进化的驱动力之一。通过自然选择和遗传漂变，基因变异在种群中积累并 最终导致新物种的形成。
基因与适应性进化
生物在适应环境过程中，某些基因变异有助于提高生存和繁殖能力，从而在自然选择作用 下得到保留和传播。这些变异可以影响生物的生理机能、行为和形态等方面。
03
基因与个性化医疗
了解基因变异对疾病的影响有助于实现个性化医疗，为患者提供更精准
的诊断和治疗方案。
基因与药物反应
基因与药物代谢
药物代谢酶的基因变异可以影响药物的代谢速率和效果。 有些变异可能导致药物代谢过快或过慢，从而影响治疗效 果。

高通量测序技术则可以对整个 基因组进行测序，提供更加全 面和准确的基因信息，是目前 最先进的基因诊断技术之一。
基因诊断技术在临床中应用案例分析
01
基因诊断技术在临床中应用广泛，如用于遗传性疾病的诊断、病原体 检测、药物基因组学等。
02
例如，对于遗传性疾病的诊断，基因诊断技术可以检测出患者是否携 带某种遗传病的致病基因，为疾病的早期预防和治疗提供依据。
03
在病原体检测方面，基因诊断技术可以快速、准确地检测出病原体的 种类和数量，有助于临床医生及时采取有效的治疗措施。
04
药物基因组学则是利用基因诊断技术，分析个体对药物的代谢和反应 差异，为个体化用药提供指导。
07
基因治疗策略安全性问题 探讨
基因治疗策略概述
基因治疗定义
通过修改或操纵人类或其 他生物的遗传物质以达到 治疗疾病的目的。
06
基因诊断技术原理临床应 用
基因诊断技术原理简介
基因诊断是利用分子生物学技术 ，检测和分析基因的结构和功能 异常，从而对疾病进行诊断和预
测。
基因诊断技术基于DNA或RNA 水平的变化，包括基因突变、基 因缺失、基因插入、基因重排等
。
通过检测这些变化，可以确定个 体是否携带某种疾病的易感基因 或已经患病，为临床诊断和治疗
提供依据。
基因诊断技术方法分类
基因诊断技术主要包括核酸检 测技术、基因芯片技术、高通
量测序技术等。
核酸检测技术是最常用的基因 诊断方法之一，包括聚合酶链 式反应（PCR）、实时荧光定 量PCR等，可用于检测病原体
、基因突变等。
基因芯片技术是一种高通量的 基因检测技术，可以同时检测 多个基因的变化，适用于大规 模筛查和基因表达谱分析。

研究生基因组学PPT课件
目 录
• 基因组学概述 • 基因组学基础知识 • 基因组学研究方法 • 基因组学在医学中的应用 • 基因组学在农业中的应用 • 基因组学的伦理、法律与社会问题
01
基因组学概述
基因组学的定义与特点
总结词
基因组学的定义、特点与研究对象
详细描述
基因组学是一门研究生物体基因组的学科，其研究对象包括基因组的组成、结构、功能和演化等方面的内容。基 因组学具有系统性、整体性和复杂性等特点，其研究范围涵盖了基因组的结构、功能、进化以及基因组与环境之 间的相互作用等多个方面。
研究作物耐盐碱的基因基础，有助于 培育出能在盐碱地生长的作物品种， 扩大可耕地面积，提高农业生产效益。
抗病性基因
发掘和利用作物的抗病性基因资源， 可以培育出抗病性更强的品种，减少 农药使用，降低生产成本，同时保障 食品安全。
转基因技术与作物改良
转基因技术原理
转基因技术是一种将外源基因导入到生物体基因组中的技术，通 过该技术可以改良作物的性状和产量。
息被滥用或泄露。
基因歧视与公平性问题
基因歧视的问题
基因检测可以揭示个体的遗传疾病风险，这可能会引发 就业、保险等方面的歧视问题。政府应该制定相关法律 和政策，禁止基于基因信息的歧视行为。
公平获取基因技术的机会
虽然基因技术可以带来巨大的益处，但并不是每个人都 能公平地获得这些技术。政府和社会应该采取措施，确 保所有人都能公平地获得基因检测和治疗的机会。
基因表达与调控
基因表达
是指基因经过转录和翻译，将遗传信息转化为蛋白质或RNA分子的过程。
基因调控
是指对基因表达的调节和控制，以确保生物体在生长发育和应对环境变化时能够做Байду номын сангаас适当的反应。

风疹病毒
• 在孕8周内感染，先天性风疹综合征的发病率为 85%，9-12周为52%，而20周以后就很罕见。因 此，妊娠期确定风疹感染时间很重要； • 早期妊娠妇女若确诊为RV应行人工流产 • 风疹感染后累及胎儿致先天性风疹综合征 • 有四个主要缺陷，其发生频率从高到低为： • 先天性耳聋 • 智力障碍 • 先天性心脏病（室间隔缺损、动脉导管未闭） • 眼异常（白内障、青光眼）
第二节 遗传性疾病常用的筛查试验
（一） 早孕期母体外周血PAPP-A、hCG（free β-hCG）二 联筛查试验 hCG由胎盘滋养层细胞分泌，其β亚基具有特异序列，少量 可呈游离状态存在。怀孕时，母血清free β-hCG的水平约是 总hCG水平的1%，在妊娠早期，free β-hCG浓度升高很快， 孕8周时达最高峰，后逐渐下降，至18周时维持在一定水平。 在唐氏综合征胎儿母血清中hCG 和free β-hCG均呈现持续上 升趋势，分别为正常孕妇的1.8～2.3 MOM和2.2～2.5 MOM。 结合母亲年龄分别用hCG和free β-hCG作指标进行唐氏综合 征筛查时发现，DR分别为50%和59%，FPR同为5%。因此认 为free β-hCG较hCG在筛查中更有特异性，在孕14～16周时 尤佳，而且在早孕筛查时，free β-hCG是高特异性的指标。 在18-三体筛查中，free β-hCG表现为降低异常。 上一页 下一页 返回
第二节 遗传性疾病常用的筛查试验
（一） 早孕期母体外周血PAPP-A、hCG（free β-hCG）二 联筛查试验 PAPP-A是1974年报道的一种妊娠期母体血浆中逐渐增多的 高分子糖蛋白，90年代初分离出PAPP-A亚基，由胎盘合体滋 养细胞分泌，孕妇血清中可能由因子刺激其合成，非孕妇子 宫内膜、卵泡液、黄体、男性精液中也有少量分泌。PAPP-A 在单胎受精后32天，双胎受精后21天即可在孕妇血清中检出， 孕7周时血清浓度上升比hCG显著，随孕周持续上升，足月时 达高峰，产后开始下降，产后6周即测不到。通常在21-三体 综合征胎儿母体外周血PAPP-A下降。结合孕妇年龄、孕周、 孕妇体重等因素计算得出胎儿罹患21-三体的风险率。 上一页 下一页 返回

生物芯片技术：

根据生物分子间特异性相互作用，
将生化分析过程集成于芯片表面，从而实
现对DNA、RNA、多肽、蛋白质等各种生物
成分的高通量快速检测分析。
常见芯片种类：
疾病诊断芯片 个性化用药芯片
景 广 阔芯 的片 基技 因术 诊是 断应 技用 术前
DNA
基因诊断策略
在分子发病机制水平上对 不同疾病的区分 诊断策略各不相同
基因诊断常用的分子生物学技术
核酸分子杂交 聚合酶链反应（PCR） DNA序列测定 生物芯片/DNA芯片 单链构象多态性（SSCP） 限制性片段长度多态性（RFLP
） 单核苷酸多态性（SNP）
进应
行用
核酸分子杂交基本原理：
基核
——核酸变性和复性理论 和因酸
分的分
核酸分子杂交 基本过程
5. (- 3.7 / --SEA ) 2.0kb; 1.3kb
6. (/--SEA )
1.8kb; 1.3kb
-珠蛋白基因型 PCR产物片段长度
•- 3.7 •
2.0kb 1.8kb
临床报告单－－样式
α-地中海贫血点突变基因检测
临床意义：
作为 -地中海 贫血三种缺失型的 补充，对怀疑 地中海贫血有漏诊 的患者进行 CS、 QS、 WS点突变 的诊断（课同时检 测），确定具体的 基因突变类型
临床β-地中海贫血基因诊断结果判读
654M/71-72M 17M/N βEM/βEM 41-42M/N
临床报告单－－样式
α-地中海贫血
α地中海贫血的 基因缺陷主要为缺失 型，α基因共有四个 (父源和母源各两个)， 缺失一个为静止型， 缺失两个为标准型， 缺失三个为HbH(β4) 病，缺失四个为 HbBarts(γ4)胎儿水肿 (死胎)。

DNA诊断 RNA诊断
利用分子杂交原理 具有很高的特异性 诊断灵敏度高，标本只需微 量，DNA pg水平即可 在表型改变之前，基因结构 或表达已发生改变，故往往 可以早期诊断。
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基因诊断遵循诊断学的基本原则
基因诊断的基础是医学基础，专业基础是医学分 子生物学和医学遗传学，不同的是我们在基因水平上 研究：基因结构（解剖）、基因转录翻译等（生理）、 基因结构异常（病理），基因表达异常（病生），然 后主要应用分子生物学技术手段进行基因诊断。
第十章 临床分子生物学诊断
（ Clinical Molecular Biology Diagnosis ）
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学习内容
❖ 了解流式细胞术及染色体检测在临床中的应用 ❖ 熟悉分子生物学常用技术及在临床诊断中的地位 ❖ 掌握基因诊断的定义及在临床诊断中的应用（重点）
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分子生物学概念
在分子水平上研究生命现象的科学。通过研 究生物大分子(核酸、蛋白质)的结构、功能和生 物合成等方面内容，阐明各种生命现象的本质。
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第一节 基因诊断
Gene Diagnosis
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一、基因诊断的定义：
以DNA或RNA为检查对象，应用分子生物学 技术，通过检查基因的结构或表达量的改变，对 人体状态和疾病作出诊断的方法和过程。遗传物 质可以是外源性基因，也可以是内源性基因。
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基因诊断的主要内容
基因突变分析 基因连锁分析 基因表达分析 病原体诊断
置上 ④ 插入：两处断裂产生的中间一段染色体转移到同一染色体或另
一条染色体的一个断裂处并重新连接 ⑤ 重复：染色体中增加的额外染色体成分，是染色体个别区带或
片段的重复
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