《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(cuò)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。基因結(jié)構(gòu)和DNA復(fù)制的基本知識(shí)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(gè)堿基被另一個(gè)堿基替換插入一個(gè)或多個(gè)堿基插入到基因序列中缺失一個(gè)或多個(gè)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(gè)新的堿基C缺失例如，基因序列中丟失一個(gè)堿基T基因錯(cuò)義突變和無(wú)義突變錯(cuò)義突變導(dǎo)致蛋白質(zhì)氨基酸序列發(fā)生改變無(wú)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(cuò)誤和劇毒效應(yīng)框移讀錯(cuò)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(cuò)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(cuò)DNA復(fù)制過(guò)程中存在校對(duì)機(jī)制，識(shí)別并修復(fù)復(fù)制錯(cuò)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(xiǎn)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(zhǎng)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(zhǎng)和分裂的基因發(fā)生突變或過(guò)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(cè)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)擴(kuò)增特定基因片段，檢測(cè)基因突變基因測(cè)序測(cè)定基因序列，檢測(cè)基因突變基因芯片同時(shí)檢測(cè)多個(gè)基因，用于基因分型和突變檢測(cè)二代測(cè)序技術(shù)在基因分析中的應(yīng)用1高通量一次性測(cè)定大量基因序列，提高效率2低成本降低了基因測(cè)序的成本，使其更易普及3精準(zhǔn)醫(yī)療為個(gè)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(jì)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(shí)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(zhǎng)3免疫治療改造免疫細(xì)胞，增強(qiáng)免疫力倫理問(wèn)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(zhēng)議生物安全基因編輯技術(shù)可能帶來(lái)不可預(yù)知的風(fēng)險(xiǎn)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(lái)的潛在風(fēng)險(xiǎn)，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(yùn)動(dòng)、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(kāi)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(guò)改變生活方式，預(yù)防疾病基因變異的研究前景和未來(lái)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(gè)性化治療方案3生命科學(xué)