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遺傳突變 (Genetic Mutations)

遺傳突變 (Genetic Mutations). 黃璧祈. 兩種主要類型的突變. 1.) 染色體突變 (Chromosomal Mutations) 2.) 基因突變 (Gene Mutations). Chromosomal Mutations. Any change in the structure or number of chromosomes Large scale: Affect many genes. 五種型式的染色體突變. 缺失 (Deletion) 重複 (Duplication) 翻轉 (Inversion)

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遺傳突變 (Genetic Mutations)

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Presentation Transcript

  1. 遺傳突變(Genetic Mutations) 黃璧祈

  2. 兩種主要類型的突變 1.) 染色體突變(Chromosomal Mutations) 2.) 基因突變(Gene Mutations)

  3. Chromosomal Mutations • Any change in the structureor numberof chromosomes • Large scale: Affect many genes

  4. 五種型式的染色體突變 • 缺失(Deletion) • 重複(Duplication) • 翻轉(Inversion) • 易位(Translocation) • 不分離(NonDisjunction)

  5. 染色體缺失(Chromosomal Deletion) One or more genes are removed

  6. 沃夫-賀許宏氏症Wolf-Hirschhorn syndrome, WHS • 人類第4號染色體的遺傳基因缺失而引起的疾病。 • 生長發育遲緩、心智障礙，還伴有癲癇症狀。

  7. 染色體重複(Chromosomal Duplication) A segment of genes is copied twice and added to the chromosome

  8. 進行性神經性腓骨肌萎縮症Charcot-Marie-Tooth disease，C-M-T • 又稱腓骨肌萎縮症 • 主要表現是雙腿漸進性無力，患者發病年齡一般在二十到四十歲之間 • 17號染色體短臂重複

  9. 染色體翻轉(Chromosomal Inversion) a segment of genes flip end-to-end on the chromosome

  10. Four-Ring Syndrome • 第四號染色體翻轉 • 症狀: 齶裂、腳膨大、睾丸無下降、壽命短

  11. 染色體易位(Chromosomal Translocation) Material is swapped with another chromosome

  12. 布凱特氏淋巴癌（Burkitt's lymphoma） • 8號染色體上的C-myc與14號染色體上的Ig重鏈基因發生8∶14易位。

  13. 染色體不分離(Chromosomes Nondisjunction) • Chromosomes FAIL TO SEPARATE during meiosis • Meiosis I Nondisjunction • Meiosis II Nondisjunction

  14. Nondisjunction • Produces gametes (and therefore a baby) with one missing chromosome or one extra chromosome 三體性單體性

  15. Nondisjunction (in Meiosis II)

  16. Fertilization

  17. 唐氏症(Down Syndrome) • Cause: Nondisjunction of chromosome 21 • Three copies of chromosome 21 = “TRISOMY 21”

  18. Trisomy 21 - Down Syndrome

  19. Genetic Screening - Amniocentesis

  20. 基因突變(Gene Mutations) • Small scale: one geneis affected • Any change to the DNA sequence of a gene: Nucleotides/Bases may be added, missing, or changed

  21. 兩種類型的基因突變 點突變(Point Mutation) 移碼突變 (Frameshift Mutation) • 無義突變（nonsense mutation）：使原本可製造蛋白質的密碼變成停止密碼。 • 錯義突變（missense mutation）：使密碼所對應的胺基酸改變。 • 沉默突變（silent mutation）：密碼改變，但對應的胺基酸不變。 插入、缺失及重複都會造成移碼突變。

  22. 鐮刀型細胞貧血症 • 第11對染色體發點突變 • 造成血紅素第20個胺基酸改變 • 使血紅素無法攜氧 • 因而使紅血球變型

  23. 囊狀纖維化(Cystic fibrosis;簡稱CF) • 有三個密碼子丟失，導致解碼後的蛋白質少了一個胺基酸，進而功能失常 • 此病症會影響病患的全身，導致逐漸的行動困難以及提早死亡。最常見的症狀是因為長期反覆的肺部感染所導致的呼吸困難，其他可能的症狀包括鼻竇炎、發育不良、腹瀉以及不孕。

  24. 致突變因子 • 自然發生 • 通常發生於DNA replication時 • 突變原(MUTAGENS) • 伽馬射線、α射線等電離輻射（ionising radiations） • 紫外線：產生胸腺嘧啶二聚體。 • 疊氮化鈉（[Sodium azide；NaN3）。 • 轉位子（Transposons）：一些能變換位置的DNA片段。 • 亞硝酸（HNO2）：可導致脫氨作用。 • 鹼基相似物 Base analogues, substitutes • 溴與某些溴化合物。 Bromine and some of its compounds, • 溴化乙錠（EtBr）與其他插入劑（intercalating agents）。 • 溴尿嘧啶（Bromouracil）：烷基化劑。 • 長春花生物鹼（Vinca Alkaloids）等自然植物性生物鹼。 物理因子 化學因子

  25. 癌症起源於基因的突變 • Carcinogenesis vs mutagenesis • 化學致癌劑 • 放射線 • 病毒

  26. 9號與２２號染色體互換導致血癌(chronic myelogenous leukemia)的發生 費城染色體 A Obeidat

  27. 染色體的互換讓一亇新的致癌蛋白誕生 高慧芸

  28. Oxidases associated with cytochorme P-450 高慧芸 Aflatoxin-2,3-Epoxide Aflatoxin Carcinogen bound to guanine in DNA DNA 高慧芸 黄麴毒素：自然界中最強的基因突變劑與化學致癌物

  29. Peyton Rous (1879 – 1970) 1911 發現雞的致癌病毒 1966 獲頒諾貝爾獎 周成功

  30. 高慧芸

  31. 高慧芸

  32. 一字之差 人類癌細胞中的致癌基因與正常細胞中原致癌基因間的差別！ proto-oncogene Gly Leu – Val – Val – Val – Gly – Ala – GGC – Gly – Val – Gly – Lys – Ser CTG–GTG–GTG–GTG–GGC–GCC– GTC– GGT– GTG– GGC–AAG–AGT Val oncogene

  33. 癌細胞的六大特性 • 可以完全不理自身或周圍正常細胞發出停止生長的訊號 (loss of contact inhibition). • 缺少正常的指令也能生長 (autocrine growth) • 有效達成永生 (immortalization) • 逃避內建的自我毀滅機制 (anti-apoptosis) • 侵犯及擴散到其他組織的能力 (metastasis) • 刺激建構新生血管的能力(angiogenesis)

  34. growth medium Contact-inhibited monolayer of normal cells plastic tissue-culture dish Multilayer of uninhibited cancer cells 李承維 癌細胞失去了接觸抑制的調控

  35. 正常細胞：透過接觸抑制來調節自已的生長!

  36. 癌化的細胞

  37. 癌細胞的六種特異功能 • 可以完全不理自身或周圍正常細胞發出停止生長的訊號 • 缺少正常的指令也能生長 • 有效達成永生 (immortalization) • 逃避內建的自我毀滅機制 (anti-apoptosis) • 侵犯及擴散到其他組織的能力 (metastasis) • 刺激建構新生血管的能力(angiogenesis)

  38. 正常細胞的命運 死亡(Apoptosis) 老化 (Senescence) 細胞 分化 (Differentiation) 休眠 (Quiescent) 生長與分裂 (Growth & Division)

  39. 癌細胞的六種特異功能 • 可以完全不理自身或周圍正常細胞發出停止生長的訊號 • 缺少正常的指令也能生長 (autocrine growth) • 有效達成永生 (immortalization) • 逃避內建的自我毀滅機制 (anti-apoptosis) • 侵犯及擴散到其他組織的能力 (metastasis) • 刺激建構新生血管的能力(angiogenesis)

  40. 給予充分的營養，細胞在體外能無限期的生長分裂嗎？給予充分的營養，細胞在體外能無限期的生長分裂嗎？ 死亡(Apoptosis) 老化 (Senescence) 細胞 分化 (Differentiation) 休眠 (Quiescent) 生長與分裂 (Growth & Division)

  41. Yes and No! Young fibroblast Senescent fibroblast

  42. 細胞為什麼會老？ 都是染色體端粒子惹的禍！

  43. 端粒子的結構與功能 (In Greek, Telos means end; meros, part) Telomere Telomere 中心粒 AGGGTTAGGGTTAGGG-3’ TCCC-5’ 李承維 • 維持染色體結構的完整。 • 避免染色體彼此頭尾融合。 • 協助染色體複製完全。 End-to-end fusion

  44. 端粒子,細胞的老化與癌症 Cell divisions 端粒酵素的活化 Cell divisions Cell cycle arrest (M1) 細胞的老化與死亡! Catastrophe (M2) 李承維

  45. 細胞老化 – 身體對抗癌細胞發生的自衛手段！ 癌細胞能逃脫正常細胞老化的限制 死亡(Apoptosis) 老化 (Senescence) 細胞 分化 (Differentiation) 休眠 (Quiescent) 生長與分裂 (Growth & Division)

  46. 癌細胞的六種特異功能 • 可以完全不理自身或周圍正常細胞發出停止生長的訊號 • 缺少正常的指令也能生長 (autocrine growth) • 有效達成永生 (immortalization) • 逃避內建的自我毀滅機制 (anti-apoptosis) • 侵犯及擴散到其他組織的能力 (metastasis) • 刺激建構新生血管的能力(angiogenesis)

  47. 大量製造myc蛋白讓正常細胞死亡！

  48. 細胞死亡也是身體防止癌細胞產生的重要機制！細胞死亡也是身體防止癌細胞產生的重要機制！ 癌細胞源起於失去了正常細胞分化或自殺的能力 死亡(Apoptosis) 老化 (Senescence) 細胞 分化 (Differentiation) 休眠 (Quiescent) 生長與分裂 (Growth & Division)

  49. 癌細胞的六種特異功能 • 可以完全不理自身或周圍正常細胞發出停止生長的訊號 • 缺少正常的指令也能生長 (autocrine growth) • 有效達成永生 (immortalization) • 逃避內建的自我毀滅機制 (anti-apoptosis) • 侵犯及擴散到其他組織的能力 (metastasis) • 刺激建構新生血管的能力(angiogenesis)

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