《基因變異的探究》課件

《基因變異的探究》基因變異，生命演化的基石，揭示生命奧秘的關(guān)鍵探討基因變異的概念和機(jī)制定義基因變異是指基因結(jié)構(gòu)或序列發(fā)生的改變，導(dǎo)致遺傳信息的改變，進(jìn)而影響生物體的性狀。機(jī)制基因變異的機(jī)制包括DNA復(fù)制錯誤、基因突變、染色體變異等，這些機(jī)制導(dǎo)致了基因序列的改變，進(jìn)而影響生物體的性狀?；蚪Y(jié)構(gòu)和DNA復(fù)制的基本知識1DNA2基因一段具有特定功能的DNA片段3染色體由DNA和蛋白質(zhì)組成的線性結(jié)構(gòu)，是遺傳信息的載體基因突變的種類和形式堿基置換一個堿基被另一個堿基替換插入一個或多個堿基插入到基因序列中缺失一個或多個堿基從基因序列中丟失堿基置換、插入和缺失突變堿基置換例如，腺嘌呤(A)被鳥嘌呤(G)替換插入例如，在基因序列中插入一個新的堿基C缺失例如，基因序列中丟失一個堿基T基因錯義突變和無義突變錯義突變導(dǎo)致蛋白質(zhì)氨基酸序列發(fā)生改變無義突變導(dǎo)致蛋白質(zhì)合成提前終止，產(chǎn)生截短的蛋白質(zhì)框移讀錯誤和劇毒效應(yīng)框移讀錯誤插入或缺失的堿基數(shù)目不是3的倍數(shù)，導(dǎo)致閱讀框發(fā)生偏移劇毒效應(yīng)導(dǎo)致蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生嚴(yán)重改變，甚至導(dǎo)致細(xì)胞死亡DNA修復(fù)機(jī)制和DNA復(fù)制糾錯1DNA修復(fù)機(jī)制細(xì)胞內(nèi)存在多種DNA修復(fù)機(jī)制，修復(fù)受損的DNA2DNA復(fù)制糾錯DNA復(fù)制過程中存在校對機(jī)制，識別并修復(fù)復(fù)制錯誤基因變異的自然選擇作用1適應(yīng)性有利的基因變異使生物體更適應(yīng)環(huán)境2淘汰不利的基因變異使生物體難以生存，被淘汰環(huán)境因素導(dǎo)致的基因變異1輻射紫外線、X射線等輻射可導(dǎo)致DNA損傷，引發(fā)基因突變2化學(xué)品某些化學(xué)物質(zhì)可與DNA結(jié)合，導(dǎo)致堿基置換或插入3病毒病毒感染可整合到宿主細(xì)胞的基因組中，導(dǎo)致基因突變輻射、化學(xué)品和病毒的突變誘發(fā)輻射例如，核輻射可導(dǎo)致DNA斷裂，引發(fā)基因突變化學(xué)品例如，苯并芘等致癌物質(zhì)可誘發(fā)基因突變，增加患癌風(fēng)險病毒例如，人類免疫缺陷病毒(HIV)可將自己的基因組整合到宿主細(xì)胞的基因組中，引發(fā)基因突變基因突變與疾病的關(guān)系1遺傳性疾病由基因突變導(dǎo)致，例如，血友病、囊性纖維化2癌癥某些基因突變導(dǎo)致細(xì)胞失控增殖，引發(fā)癌癥3其他疾病基因突變也與心血管疾病、糖尿病等其他疾病有關(guān)癌癥發(fā)生的基因突變機(jī)制抑癌基因突變抑制細(xì)胞生長和分裂的基因突變，導(dǎo)致細(xì)胞失控增殖癌基因激活促進(jìn)細(xì)胞生長和分裂的基因發(fā)生突變或過度表達(dá)，導(dǎo)致細(xì)胞失控增殖遺傳性疾病的基因診斷基因變異檢測的實驗技術(shù)聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)擴(kuò)增特定基因片段，檢測基因突變基因測序測定基因序列，檢測基因突變基因芯片同時檢測多個基因，用于基因分型和突變檢測二代測序技術(shù)在基因分析中的應(yīng)用1高通量一次性測定大量基因序列，提高效率2低成本降低了基因測序的成本，使其更易普及3精準(zhǔn)醫(yī)療為個性化治療提供精準(zhǔn)的基因信息基因編輯技術(shù)的發(fā)展歷程鋅指核酸酶(ZFN)早期基因編輯技術(shù)，效率較低轉(zhuǎn)錄激活因子樣效應(yīng)物核酸酶(TALEN)效率更高，但設(shè)計和制備較為復(fù)雜成簇的規(guī)律間隔的短回文重復(fù)序列(CRISPR-Cas9)高效、便捷、低成本的基因編輯技術(shù)CRISPR-Cas9系統(tǒng)的基因編輯原理1Cas92向?qū)NA(gRNA)引導(dǎo)Cas9蛋白靶向到特定基因序列3基因編輯Cas9蛋白切割DNA，實現(xiàn)基因編輯基因編輯在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用前景1遺傳病治療修復(fù)致病基因，治療遺傳性疾病2癌癥治療靶向腫瘤基因，抑制腫瘤生長3免疫治療改造免疫細(xì)胞，增強(qiáng)免疫力倫理問題:基因編輯技術(shù)的限制基因歧視根據(jù)基因信息進(jìn)行歧視人類胚胎編輯改變?nèi)祟惿臣?xì)胞的遺傳信息，引發(fā)倫理爭議生物安全基因編輯技術(shù)可能帶來不可預(yù)知的風(fēng)險生物安全和生物倫理的考量生物安全防止基因編輯技術(shù)帶來的潛在風(fēng)險，確保生物安全生物倫理規(guī)范基因編輯技術(shù)的應(yīng)用，避免違反倫理道德基因變異的表觀遺傳調(diào)控DNA甲基化在DNA序列上添加甲基，影響基因表達(dá)組蛋白修飾改變組蛋白的化學(xué)修飾，影響染色質(zhì)結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響基因表達(dá)epigenetic修飾與基因表達(dá)調(diào)節(jié)基因表達(dá)上調(diào)表觀遺傳修飾促進(jìn)基因表達(dá)基因表達(dá)下調(diào)表觀遺傳修飾抑制基因表達(dá)各類表觀遺傳機(jī)制及作用1DNA甲基化在DNA序列上添加甲基，影響基因表達(dá)2組蛋白修飾改變組蛋白的化學(xué)修飾，影響染色質(zhì)結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響基因表達(dá)3非編碼RNA調(diào)節(jié)基因表達(dá)的非編碼RNA分子環(huán)境與表觀基因組的互作飲食飲食結(jié)構(gòu)影響表觀遺傳修飾，進(jìn)而影響健康環(huán)境污染環(huán)境污染物可導(dǎo)致表觀遺傳改變，引發(fā)疾病生活方式運動、睡眠等生活方式影響表觀遺傳修飾，影響健康表觀遺傳在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用1疾病診斷利用表觀遺傳標(biāo)記診斷疾病，例如癌癥2藥物研發(fā)開發(fā)靶向表觀遺傳機(jī)制的藥物，治療疾病3預(yù)防保健通過改變生活方式，預(yù)防疾病基因變異的研究前景和未來發(fā)展1基因編輯技術(shù)基因編輯技術(shù)將繼續(xù)發(fā)展，應(yīng)用于更多領(lǐng)域2精準(zhǔn)醫(yī)療基因變異信息將用于精準(zhǔn)醫(yī)療，制定個性化治療方案3生命科學(xué)