gene mutation & disease
讲授内容
一、基因突变的概念和原因
二、基因突变的特征、类型和意义
三、基因突变与基因病
四、基因诊断与基因治疗
一、基因突变的概念和原因
<一 >概念
1.基因及其特征 基因 (gene)即 DNA分子上一段
具有遗传功能的核苷酸序列。
基因的特征,①基因能自我复制；
②基因决定性状；
③基因能发生突变。
2.基因突变 (gene mutation), DNA分子上核苷
酸序列或数目发生改变。
3.点突变 (point mutation),由一个或一对碱基发
生改变引起核苷酸序列改变所致的突变。
4.缺失性和插入性突变 (deletional and insertionar mutation)
即核苷酸数目改变的基因突变。
5.突变基因 (multant gene) 基因突变后在原有位置上
出现的新基因。
*基因突变的后果
生殖细胞基因突变 受精卵 将突变的遗传信息传给下一
代 (代代相传 ),即遗传性疾病。
体细胞基因突变 分裂 局部形成突变细胞群（肿瘤）。
<二 >原因
1.自发性损伤 可能与 DNA复制过程中碱基配对出现
误差有关 (自发突变 )。
2.诱变剂的作用 诱变剂（ mutagen） 是外源诱发突变
的因素，种类繁多，主要有以下几种,
（ 1）物理因素,紫外线、电离辐射等。
（ 2）化学因素,①烷化剂
② 碱基类似物, 如 5-BU A
T 5-BU
A 5-BU A A
T 5-BU 5-BU(烯醇式 )
(酮式 ) G G
C
碱基类似物 5-BU引起 DNA碱基改变示意图
③其他化学诱变剂, 羟胺、亚硝酸盐等
常见化学诱变剂起基因突变的机制
诱变剂 作用机制 DNA分子改变
烷化剂 C-G CH3 C G-CH3 G-C T-A
碱基类似物（ 5-BU） G 5-BU A-T G-C
羟胺类（ NH2OH） C A C-G A-T
亚硝酸盐（ NO2） C U G-C A-T
（ 3） 生物因素 如：病毒、真菌、细菌等
二、基因突变的特征、类型和意义
（一）基因突变的特征
1.多向性
2.有害性
3.重复性
4.随机性
（二）基因突变的类型
1.根据发生的原因分：自发突变
诱发突变
2.根据突变的细胞不同分：生殖细胞突变
体细胞突变
3.根据碱基改变不同分,
(1) 碱基置换突变
1) 同义突变,指碱基置换后，密码子虽发生
改变，但其编码的氨基酸并未改变，并不影响
蛋白质的功能，不发生表型的变化，即改变前
后的密码子为同义密码。
2）错义突变：指碱基置换后的密码子为另一种
氨基酸的编码，导致氨基酸组成发生改变，产生
异常的蛋白质。
3）无义突变：指碱基置换后，使原来编码某一
个氨基酸的密码子变为终止密码子，多肽链合成
提前终止，蛋白质失去活性。
4）终止密码突变：指碱基置换后使原密码子变
成编码某一个氨基酸的密码子，从而形成延长的
异常多肽链。
（ 2） 碱基插入性和缺失性突变
1）移码突变：即在 DNA编码序列中插入或缺失
一个或几个碱基对，使插入或缺失点以下的 DNA
编码框架全部改变。
2）片断突变：即在 DNA编码序列中插入或缺失
某些碱基对的片断。
*DNA修复系统,①光修复；②切除修复；
③复制后修复。
（三）、基因突变的意义
1.突变是生物进化、分化的分子基础
2.突变是某些疾病的病变基础
基因突变与基因病
基因病 (gene disease),是基因突变或其表达调控
障碍引起的疾病。包括单基因病和多基因病。
一、单基因病 (mologenic disease)
是由于单基因突变而发生的疾病。
（一）常染色体显性遗传病 (autosomal dominant disorder)
（二）常染色体隐性遗传病 (autosomal recessive disorder)
（三）性连锁遗传病 (sex-linked disorder)
X连锁隐性遗传
X连锁显性遗传
Y连锁遗传
二、多基因病 (polygenic disease)
常见的多基因病有精神分裂症（ 80%）、支气管
哮喘（ 80%）、青少年型糖尿病（ 75%）、冠心病
（ 65%）、原发性高血压（ 62%）、消化性溃疡
（ 37%）、各型先天性心脏病（ 35%）等。
多基因病有如下特点,
（ 1）发病有家族聚集倾向，患者亲属的发病率高
与群体发病率。
（ 2）随着亲属级别的降低，发病风险也相应降低。
（ 3）多基因病再现率随妊娠次数及疾病严重程度
而相应增高。
（ 4）发病率有种族（民族）差异，这表明不同种
族（或民族）的基因库不同。
基因诊断与治疗的病生基础
一、基因诊断的病生基础
基因诊断 (gene diagnosis),是利用现代分子生物学
和分子遗传学的技术方法，直接检测基因结构及
其表达水平是否正常，从而对疾病作出诊断的方
法。其检测的目的物是 DNA或 RNA。
基因诊断的特点：针对性强、特异性强、灵敏度高、
诊断范围广。
基因诊断的常用技术：核酸分子杂交,PCR和 DNA
芯片技术。
基因诊断常用于：① 遗传病诊断； ② 肿瘤诊断； ③
感染性疾病诊断； ④ 器官移植的组织分型； ⑤ 法
医鉴定。
二、基因治疗的病生基础
基因治疗 (gene therapy),是用正常基因置换致病
基因以纠正基因结构和功能异常的一种治疗疾
病的方法。
基因治疗的主要方法有：①基因置换； ②基因修
正；③基因增补； ④基因失活。
基因治疗的基本步骤：选择目的基因及选择基因
载体、选择靶细胞、基因转移、外源基因表达
的筛选、将目的基因修饰的细胞回输到病人体
内等。
讲授内容
一、基因突变的概念和原因
二、基因突变的特征、类型和意义
三、基因突变与基因病
四、基因诊断与基因治疗
一、基因突变的概念和原因
<一 >概念
1.基因及其特征 基因 (gene)即 DNA分子上一段
具有遗传功能的核苷酸序列。
基因的特征,①基因能自我复制；
②基因决定性状；
③基因能发生突变。
2.基因突变 (gene mutation), DNA分子上核苷
酸序列或数目发生改变。
3.点突变 (point mutation),由一个或一对碱基发
生改变引起核苷酸序列改变所致的突变。
4.缺失性和插入性突变 (deletional and insertionar mutation)
即核苷酸数目改变的基因突变。
5.突变基因 (multant gene) 基因突变后在原有位置上
出现的新基因。
*基因突变的后果
生殖细胞基因突变 受精卵 将突变的遗传信息传给下一
代 (代代相传 ),即遗传性疾病。
体细胞基因突变 分裂 局部形成突变细胞群（肿瘤）。
<二 >原因
1.自发性损伤 可能与 DNA复制过程中碱基配对出现
误差有关 (自发突变 )。
2.诱变剂的作用 诱变剂（ mutagen） 是外源诱发突变
的因素，种类繁多，主要有以下几种,
（ 1）物理因素,紫外线、电离辐射等。
（ 2）化学因素,①烷化剂
② 碱基类似物, 如 5-BU A
T 5-BU
A 5-BU A A
T 5-BU 5-BU(烯醇式 )
(酮式 ) G G
C
碱基类似物 5-BU引起 DNA碱基改变示意图
③其他化学诱变剂, 羟胺、亚硝酸盐等
常见化学诱变剂起基因突变的机制
诱变剂 作用机制 DNA分子改变
烷化剂 C-G CH3 C G-CH3 G-C T-A
碱基类似物（ 5-BU） G 5-BU A-T G-C
羟胺类（ NH2OH） C A C-G A-T
亚硝酸盐（ NO2） C U G-C A-T
（ 3） 生物因素 如：病毒、真菌、细菌等
二、基因突变的特征、类型和意义
（一）基因突变的特征
1.多向性
2.有害性
3.重复性
4.随机性
（二）基因突变的类型
1.根据发生的原因分：自发突变
诱发突变
2.根据突变的细胞不同分：生殖细胞突变
体细胞突变
3.根据碱基改变不同分,
(1) 碱基置换突变
1) 同义突变,指碱基置换后，密码子虽发生
改变，但其编码的氨基酸并未改变，并不影响
蛋白质的功能，不发生表型的变化，即改变前
后的密码子为同义密码。
2）错义突变：指碱基置换后的密码子为另一种
氨基酸的编码，导致氨基酸组成发生改变，产生
异常的蛋白质。
3）无义突变：指碱基置换后，使原来编码某一
个氨基酸的密码子变为终止密码子，多肽链合成
提前终止，蛋白质失去活性。
4）终止密码突变：指碱基置换后使原密码子变
成编码某一个氨基酸的密码子，从而形成延长的
异常多肽链。
（ 2） 碱基插入性和缺失性突变
1）移码突变：即在 DNA编码序列中插入或缺失
一个或几个碱基对，使插入或缺失点以下的 DNA
编码框架全部改变。
2）片断突变：即在 DNA编码序列中插入或缺失
某些碱基对的片断。
*DNA修复系统,①光修复；②切除修复；
③复制后修复。
（三）、基因突变的意义
1.突变是生物进化、分化的分子基础
2.突变是某些疾病的病变基础
基因突变与基因病
基因病 (gene disease),是基因突变或其表达调控
障碍引起的疾病。包括单基因病和多基因病。
一、单基因病 (mologenic disease)
是由于单基因突变而发生的疾病。
（一）常染色体显性遗传病 (autosomal dominant disorder)
（二）常染色体隐性遗传病 (autosomal recessive disorder)
（三）性连锁遗传病 (sex-linked disorder)
X连锁隐性遗传
X连锁显性遗传
Y连锁遗传
二、多基因病 (polygenic disease)
常见的多基因病有精神分裂症（ 80%）、支气管
哮喘（ 80%）、青少年型糖尿病（ 75%）、冠心病
（ 65%）、原发性高血压（ 62%）、消化性溃疡
（ 37%）、各型先天性心脏病（ 35%）等。
多基因病有如下特点,
（ 1）发病有家族聚集倾向，患者亲属的发病率高
与群体发病率。
（ 2）随着亲属级别的降低，发病风险也相应降低。
（ 3）多基因病再现率随妊娠次数及疾病严重程度
而相应增高。
（ 4）发病率有种族（民族）差异，这表明不同种
族（或民族）的基因库不同。
基因诊断与治疗的病生基础
一、基因诊断的病生基础
基因诊断 (gene diagnosis),是利用现代分子生物学
和分子遗传学的技术方法，直接检测基因结构及
其表达水平是否正常，从而对疾病作出诊断的方
法。其检测的目的物是 DNA或 RNA。
基因诊断的特点：针对性强、特异性强、灵敏度高、
诊断范围广。
基因诊断的常用技术：核酸分子杂交,PCR和 DNA
芯片技术。
基因诊断常用于：① 遗传病诊断； ② 肿瘤诊断； ③
感染性疾病诊断； ④ 器官移植的组织分型； ⑤ 法
医鉴定。
二、基因治疗的病生基础
基因治疗 (gene therapy),是用正常基因置换致病
基因以纠正基因结构和功能异常的一种治疗疾
病的方法。
基因治疗的主要方法有：①基因置换； ②基因修
正；③基因增补； ④基因失活。
基因治疗的基本步骤：选择目的基因及选择基因
载体、选择靶细胞、基因转移、外源基因表达
的筛选、将目的基因修饰的细胞回输到病人体
内等。
