第四章 人类遗传的分子基础
第二节 基因突变及其对人类的影响
1、理解基因突变的概念；
2、掌握基因突变的类型及特点；
3、了解基因突变对人类的影响。
基因突变的概念；
基因突变的类型及特点。
启发、引导
教材及参考书
复习：
表现型与基因型的关系：表现型 基因型
+ 环境条件 （改变）
（改变） （改变）
新课引入：
生物体遗传性状的改变就是生物的变异。
【资料1】“爱美之心，人皆有之”随着整容医疗水平的的日臻完善，人们可以根据自
己的喜好，“制造”美丽，雕塑形体。“人造美女”结婚后所生的孩子一定会像她一样的美丽吗？为什么呢？
【资料2】在北京培育的优质甘蓝品种，叶球最大的有3.5KG，当引种到拉萨后，由于昼夜温差大、日照时间长、光照强，叶球可重达7KG左右。但再引回北京后，叶球又只有3.5KG。为什么会这样呢？
【资料3】在种植花卉时，发现红花的后代出现了蓝紫花，蓝紫色花的后代仍是蓝紫色。这种现象是哪类变异呢？
不可遗传的变异：（仅仅由环境不同引起，遗传物质没有改变，生物变异的类型：不能进一步遗传给后代。）
可遗传的变异：基因突变
（由于生殖细胞中遗传物质发生基因重组
了改变，其后代将继承这种改变）染色体变异
第二节基因突变及其对人类的影响
【问题1】：过去有效的农药，为什么现在就不起作用了呢？
解析：因为我们通过变异产生了不同类型啊！
【问题】：科学家在研制针对SARS冠状病毒的疫苗时遇到的主要困难是什么？
解析：基因突变
基因突变是摩尔根于1910年首先肯定的现象, 在大量红眼果绳中发现了一只白眼突变果绳。
1、概念：DNA 分子中发生碱基对的增添、缺失和替换，而引起的基因结构的改变。 【案例1】 镰刀型细胞贫血症
镰刀型贫血症是一种遗传病。它是一种异常血红蛋白病。一旦缺氧，患者红细胞变成长镰刀型。
解析：正常人的红细胞是中凹的圆饼状，而镰刀型细胞贫血症患者的红细胞却成弯曲的镰刀状，这样的红细胞容易破裂引起溶血性贫血，甚至造成死亡。
1956年，英格拉姆等人用酶将正常的血红蛋白和镰刀型细胞的血红蛋白在相同条件下切成肽段，通过电泳对二者进行分析，发现有一个肽段的位置不同。
缬氨酸—组氨酸—亮氨酸—苏氨酸—脯氨酸—谷氨酸—谷氨酸——赖氨酸···正常 缬氨酸—组氨酸—亮氨酸—苏氨酸—脯氨酸—缬氨酸—谷氨酸——赖氨酸···异常
【案例2】 异常血红蛋白（HbW ）的形成 HbA ：
苏 丝 赖 酪 精 终止
HbW ：
苏 丝 天冬 苏 缬 赖 亮 谷 脯 精 终止
解析：HbG α链异常是因为信使RNA 第119位脯氨酸密码后面，插入了第117～119位三个氨基酸密码。
【问题】 基因突变能否传给下一代?
解析：若发生在配子中，可遗传；若发生在体细胞中，一般不能遗传；有些植物的体细胞发生基因突变，可通过无性繁殖传递。 二、基因突变的类型
1、根据基因结构的改变方式：
（1）碱基置换突变：由一个错误的碱基对替换成一个正确的碱基对的突变。 （2） 移码突变：增加或减少一个或几个碱基所造成的突变。
2、根据遗传信息的改变方式：
突变发生在基因编码区：
（1）同义突变：不改变氨基酸的密码子变化，与密码子的简并性有关. 如
Asp。
（2）错义突变：碱基替换的结果引起氨基酸序列的改变。
（3）无义突变：编码区的单碱基突变导致终止密码子(UAG/UGA/UAA)的形成, 使 mRNA 的翻译提前终止, 形成不完全的肽链。
（4）终止密码子突变：在DNA分子的终止密码子中，由于发生一个碱基的替换，使本来终止密码子的UAA、UGA或UAG突变为编码某一氨基酸的密码子。
【问题】基因突变是如何产生的呢？
中国人在食品中完成了化学扫盲：从大米里认识了石蜡；从火腿里认识了敌敌畏；从咸鸭蛋、辣椒酱里认识了苏丹红；从火锅里认识了福尔马林；从银耳，蜜枣里认识了硫磺；从木耳，多宝鱼中认识了硫酸铜；三鹿又让同胞知道了三聚氰胺的化学作用；今天我们又从双汇的“健美”猪中认识到了瘦肉精——盐酸克伦特罗。
三、基因突变的原因和特点
1、基因突变的原因
诱发突变：物理因素：如X射线、γ射线、紫外线、激光等。
外因化学因素：亚硝酸、碱基类似物，硫酸二乙酯，秋水仙素等
生物因素：包括病毒和某些细菌等。
内因：NA分子复制偶尔发生错误；DNA碱基组成发生改变等。
自发突变：自然条件下DNA偶尔复制错误。
2、基因突变的特点
常见突变性状：
细菌无抗药性——抗药性
棉花正常枝——短果枝
果蝇红眼——白眼
长翅——残翅
家鸽羽毛白色——灰红色
人正常色觉——色盲
正常肤色——白化病
（1）在生物界普遍存在：
【案例1】以人的个体发育为例：
受精卵——胚胎——婴幼儿——青少年——中年——老年
1、基因突变发生在生物个体发育的什么时期？解析：任何时期
2、哪些细胞能发生基因突变？解析：分裂间期的细胞
3、基因突变发生的时期与突变性状在生物体的表现部位及范围大小有没有关系？有什么关系？
解析：有；突变发生的时间越早，表现突变的部分越多，突变发生的时期越晚，表现突
变的部分越少。
（2）在生物体内随机发生：
经诱变处理的紫色种子产生的子代种子；经诱变处理的黑色家鼠产生的子代
（3）基因突变是不定向的：分显性突变和隐性突变。
（4）自然突变率低：
（5）大多数突变是有害的：如：白化病、畸形、多指等。
3、基因突变的意义
可以产生新的基因（等位基因）。是生物变异的根本来源，为生物的进化提供了最初的原始材料。
【思考】既然自然状态下基因突变率很低，而且大多数基因突变对生物体是有害的，为什么还能为生物进化提供原材料呢？
解析：对于生物个体而言，发生自然突变的频率是很低的。但一个物种是由很多个体组成，且经漫长的进化历程中产生的突变还是很多的，其中有不少突变是有利突变，对生
物的进化有重要的意义。因此，基因突变能够为生物进化提供原材料。
①、打破对环境的适应性：
②、产生新基因：引发生物变异和为进化提供原始材料。
三、基因突变产生的后果及其对人类的影响
1、中性突变：生物的进化主要由中性突变决定的，这些中性突变经自然选择保留下来，再经隔离形成新物种。某些突变不影响生物的正常代谢过程。对生物既无害处也无好处的基因突变。生物进化的主导因素不是自然选择，而是中性突变的随机固定；每种生物的信息大分子都有一定的进化速率。
2、分子病：由于基因或DNA分子的缺陷，致使细胞内RNA及蛋白质合成出现异常、人体结构与功能随之发生变异的疾病。DNA分子的此种异常，有些可随个体繁殖而传给后代。如镰状细胞性贫血，是合成血红蛋白的基因异常所致的贫血疾患。
3、遗传性代谢病：遗传代谢病是因维持机体正常代谢所必需的某些由多肽和（或）蛋白组成的酶、受体、载体及膜泵生物合成发生遗传缺陷，即编码这类多肽（蛋白）的基因发生突变而导致的疾病。如其中有戈谢病、法不里病、苯丙酮尿症、甲基丙二酸血症等名字稀奇古怪的疾病。
4、恶性肿瘤：细胞不仅异常快速增殖，而且可发生扩散转移的肿瘤。肿瘤分为良性肿瘤和恶性肿瘤，一般所说的癌即指恶性肿瘤而言。恶性肿瘤从组织学上分为上皮性的癌和非上皮性的肉瘤及血液癌。良性恶性的区别常根据临床的预后加以判定。两者的鉴别可见下表，但也有很多例外，常常难以严格的区别。这也由各个肿瘤细胞所处的环境条件来
决定。有的学者主张良性肿瘤和恶性肿瘤之间是存在着连续的阶段，可是有的良性、肿瘤例如前列腺腺瘤、乳腺纤维腺瘤、子宫肌瘤、血管球瘤等是和内分泌、神经等机体调节机制有密切关系的组织增生，因而有的学者主张它和恶性肿瘤有本质上的区别。
【小结】
1. 医学遗传学的概念：运用遗传学的原理和方法研究人类遗传性疾病的病因、病理、诊断、预防和治疗的一门学科，是遗传学的一个重要分支。医学遗传学的研究对象是遗传病
2. 医学遗传学的重要分支学科：细胞遗传学、生化遗传学和分子遗传学。
3. 医学遗传学的研究方法：群体筛查、家系调查、系谱分析、双生子法、种族差异比较、伴随性状研究、动物模型等。
【作业】
1、什么是医学遗传学？其有哪些分支学科？