生化β-地中海貧血

生化PBL討論剪影案例一位25歲的廣西籍孕婦在其12周孕期時到醫(yī)院婦產科進行首次產前檢查，這是她的首次懷孕，她非常關注她懷的小孩患其家族其他成員出現的一種遺傳性血液病的風險。孕婦主訴輕度貧血史，但是，沒有象她哥哥那樣嚴重，其哥哥患有嚴重的貧血，需要經常輸血，10歲去世。該孕婦以往被診斷為貧血。體格檢查符合12周妊娠，超聲波檢查確診為12周宮內妊娠，血液學檢查顯示為小細胞低色素性貧血（血紅蛋白(Hb)濃度為90g/L），平均紅細胞容積(MCV)為75fl，紅細胞平均血紅蛋白量(MCH)為25pg，紅細胞脆性試驗陽性，血紅蛋白電泳分析顯示血紅蛋白A2（HbA2）含量增高（4.0%），胎兒血紅蛋白含量也增高(4.5%)，符合輕型β-地中海貧血的表現。為了檢查胎兒是否患有地中海貧血，孕婦進行了絨毛膜穿刺檢查，幾個小時后得到診斷結果。診斷：β-地中海貧血攜帶者

CD41-42(-CTTT)缺失突變重型β地貧出生后一年發(fā)病多于未成年前因嚴重貧血而夭折輸血和去鐵治療可維持，代價昂貴貧血貧血：血液中紅細胞數量、血紅蛋白濃度低于正常。地中海貧血：地中海貧血又稱海洋性貧血，是一組遺傳性疾病。其發(fā)病機制是合成血紅蛋白的珠蛋白鏈減少或缺失導致血紅蛋白結構異常，這種含有異常血紅蛋白的紅細胞變形性降低，壽命縮短，可以提前被人體的肝脾等破壞，導致貧血甚至發(fā)育等異常，這種疾病也就是醫(yī)學上講的溶血性貧血。地中海型貧血最重要的α型(甲型)與β型(乙型)兩種β-地中海貧血：指β鏈的合成受部分或完全抑制的一組血紅蛋白病。小細胞低色素性貧血主要包括六大類疾病(1)鐵粒幼細胞貧血：包括多種原因引起的低色素性貧血。血紅素合成障礙和鐵利用不良，伴有紅細胞無效生成是此類貧血發(fā)生的共同機理。其血液學的共同特點為骨髓中鐵粒幼細胞顯著增多，其中很多細胞中的鐵小粒在核周圍排列成環(huán)狀，外周血中的紅細胞呈明顯的低色素特征，血清鐵濃度顯著增高，單核—巨噬細胞中含鐵血黃素顯著增多。它可分為：①遺傳性鐵粒幼細胞貧血：較為少見。這類貧血可能還包括幾種遺傳類型和治療效應不相同的貧血。②獲得性鐵粒幼細胞貧血：它又分為原發(fā)性、藥物或毒物伴發(fā)、其它疾病伴發(fā)。原發(fā)性鐵粒幼細胞貧血亦稱難治性幼紅細胞貧血。這種貧血較為少見，在我國尤為罕見。有一些病例對吡哆醇治療有較好的效應。

(2)轉鐵蛋白缺乏癥：亦稱無轉鐵蛋白血癥，是指由于遺傳上的缺陷，在患者的血漿中缺少或缺乏轉鐵蛋白。肝、脾、胰腺中有大量鐵的貯積，而骨髓中無可利用的鐵以合成血紅蛋白。這種病非常罕見。

(3)缺鐵性貧血：是指各種原因使體內貯存鐵消耗怠盡，紅細胞的成熟受到影響的貧血。其特點是骨髓、肝、脾及其它組織中缺乏可染色鐵。血清鐵蛋白、血清鐵及轉鐵蛋白飽和度降低。

(4)珠蛋白生成障礙性貧血：主要是重型β地中海貧血、輕型β地中海貧血、HbH病。它們常有家族史、血片中可見多數靶形紅細胞，可見胎兒血紅蛋白(HbF)或血紅蛋白A2(HbA2)或HbH增高。患者的血清鐵、轉鐵蛋白飽和度、骨髓可染鐵均增多。

(5)原發(fā)性肺含鐵血黃素沉著癥和肺腎出血綜合征：原發(fā)性肺含鐵血黃素沉著癥是一種罕見的鐵代謝異常疾病，其特點為廣泛的肺毛細血管出血，肺泡中有大量含鐵血黃素沉著，同時伴有缺鐵性貧血。主要的臨床表現為反復發(fā)作的咯血、氣急和貧血。肺腎出血綜合征亦稱Goodpasture綜合征，也是一種罕見病。與原發(fā)性肺含鐵血黃素沉著癥相似，其特點亦為肺泡中出血的反復發(fā)作和缺鐵性貧血，但同時還有腎小球性腎炎病變和表現。

(6)慢性感染性貧血和其它：慢性感染性貧血，血清鐵雖然降低，但總鐵結合力不會增加或有降低，故轉鐵蛋白飽和度正?；蛏栽黾印Ｑ彖F蛋白常有增高。骨髓中鐵粒幼細胞數量減少，含鐵血黃素顆粒明顯增多。其它如鉛中毒可出現小細胞低色素性貧血。絨毛穿刺絨毛穿刺（CVS）又稱絨毛膜穿刺術，是用于確診胎兒是否有染色體異常、神經管缺陷以及某些能在羊水中反映出來的遺傳性代謝疾病。穿刺時用穿刺針穿過孕婦的腹壁刺入宮腔吸出少許絨毛進行檢查。手術時間一般在孕11-14周，由于但絨毛穿刺流產、畸胎風險高于羊水穿刺，一般在孕16-22周行羊水穿刺更合適。通常進行絨毛膜取樣者是經第一孕期篩檢后為高危險群者，意即后頸部透明帶太厚或超音波即發(fā)現胎兒結構異常者，或高齡產婦擔心胎兒可能異常、前次懷孕有過染色體異常者，亦或是夫妻兩人有一人有染色體異常者。若是絨毛穿刺早于懷孕10周前實施，會有些許胎兒肢體異常現象，為了避免此風險，會在11周后才實施絨毛穿刺。但若絨毛膜取樣結果為正常，也不百分百代表會生出健康的胎兒，因人類肢體先天的缺陷占了約2～3%，這部分則不在絨毛穿刺的檢驗之內。教材P262其患者有何分布特點？為什么？

地中海貧血在世界范圍內都有分布，但主要以地中海沿岸、東南亞、非洲北部與南部以及中國南部為高發(fā)區(qū)。分布原因：血紅蛋白有哪幾個亞基組成，亞基如何排列？

血紅蛋白由2個α亞基和2個?亞基組成。其每個亞基由一條肽鏈和一個血紅素分子構成，肽鏈在生理條件下會盤繞折疊成球形，把血紅素分子抱在里面。4個亞基通過8個離子鍵相連，形成血紅蛋白的四聚體。

?-珠蛋白基因基因結構剪切-連接位點TATA盒3’非翻譯區(qū)5’非翻譯區(qū)轉錄起始位點起始密碼子外顯子1(E1)外顯子2(E2)內含子1內含子2外顯子3(E3)AATAAA啟動子5’,3’非翻譯區(qū)都是內含子?-珠蛋白基因有多少個外顯子？每個外顯子DNA序列中的起始位置和終止位置在哪里？

?-珠蛋白基因有3個外顯子每個外顯子DNA序列中的起始位置位于圖中開始的起始密碼子終止位置在終止密碼子上外顯子包含在編碼序列中外顯子和編碼序列有何關系？mRNA序列與編碼序列之間有何關系外顯子是編碼區(qū)內的有效編碼序列，內含子是編碼區(qū)中的非編碼序列，兩者都能被轉錄為RNA（確切的說是HnRNA),然后被RNA加工機制把內含子切掉，成為成熟的mRNA，然后就只剩下外顯子了，有效編碼區(qū)能被轉錄為mRNA,非編碼區(qū)不能被轉錄為mRNA。在DNA序列中，每個內含子序列分別從哪里開始到哪里結束？3個內含子序列的開始2個堿基和末尾兩個堿基分別為什么？大多數以GU為5'端的起始，而其末端為AG-OH-3'。DNA中的內含子的序列開始于“GT”二核苷酸，結束于“AG”二核苷酸從AUG開始編碼，編碼甲硫氨酸，因為mRNA在編碼氨基酸序列后，生成的是蛋白質的一級結構，新生肽鏈要進行修飾才能成為具有活性的蛋白質（四級結構蛋白質），而這一過程伴隨著肽鏈的折疊、肽鏈一級結構的修飾、高級結構修飾，可能導致mRNA的序列發(fā)生移位。mRNA序列中的編碼序列從哪三個堿基開始？這三個堿基編碼什么氨基酸？

鐮刀形貧血為β–珠蛋白基因的第六位的谷氨酸突變?yōu)槔i氨酸所致，但在mRNA編碼的氨基酸序列中，該谷氨酸為第七個氨基酸，為什么？

因為mRNA在編碼氨基酸序列后，生產的是蛋白質的一級結構，新生肽鏈要進行修飾才能具有活性的蛋白質（四級結構蛋白質),而這一過程伴隨著肽鏈的折疊、肽鏈的一級結構的修飾，高級結構修飾，可能導致mRNA的序列發(fā)生移位。

什么是開放閱讀框，在成熟序列中從哪里開始，到哪里結束？

開放閱讀框指的是DNA序列中的蛋白質編碼區(qū)，一個開放閱讀框是從出現一個起始密碼子開始到出現終止密碼子結束的DNA序列長度。在mRNA序列中，有一段序列是一個特定蛋白質多肽鍵的序列信息，這一段核苷酸從起始密碼子（AUG)開始到終止子（UAG,UGA,UAA）結束。在基因序列中轉錄過程中的加尾信號、斷裂位點起始核苷酸位置和加尾信號與斷裂位點之間的距離。

加尾信號：602-607，AAUAAA

斷裂位點：第626位的C （胞嘧啶）

其兩者之間的距離是18個堿基該基因的轉錄起始點在哪個核苷酸？其TATA和CAAT盒應大約在什么位置?找出TATA和CAAT盒的具體位置和序列，并說明這兩個啟動子原件有什么功能？該基因的轉錄起點在A核苷酸TATA位于轉錄起點上游有25-30bp序列：5’TATAAAA3’功能：與RNA聚合酶結合決定轉錄起始位點的位置

CAAT位于轉錄起點上游70-78bp處序列：5‘GGCCAATCT3’功能：控制轉錄頻率β-地中海貧血的分子基礎是什么？中國人群中有哪5種最常見的突變？

地中海貧血的分子基礎：β–地中海貧血是由于位于11號染色體短臂的兩個β珠蛋白基因或者與其相關的序列發(fā)生點突變，在轉錄、RNA的加工及翻譯過程中出現各種障礙，導致β珠蛋白的合成不足或缺失。中國人長見的5種突變：CD41-42、CD71-72、CD17-0、IVS-II-654C-T、-28A-G。這些突變對該基因的表達有何影響？有些突變是自然選擇的結果，會表達出更利于生存的基因型。有些突變會產生致死基因型，是地貧的發(fā)病基礎，會導致個體的死亡。有些是無義突變，不會對基因的表達產生影響。總之，基因的突變導致了后代的表達出祖先從未有的新性狀。是基因表達出不同的蛋白質，產生不同的功能。

如何檢測β-地中海貧血

寡核苷酸探針技術反向點雜交等位基因特異聚合酶鏈反應限制性內切酶酶譜分析檢測方法

寡核苷酸探針技術是檢測點突變的有效技術。使用該技術的前提條件是必須知道點突變的確切位置和基因順序，只要知道這些，就可人工合成含有突變位點在內的正常和突變的一對寡核苷酸(約20個脫氧核苷酸)，經標記后作為探針。用這兩個探針分別與正常人和病人細胞的DNA雜交，經放射自顯影后，如只能和正常的探針雜交即說明受檢者是正常的，如只能和突變的探針雜交，說明受檢者是病人。如兩者均可雜交，表明受檢者為雜合子。為了同時檢測多種突變和多態(tài)，也可將各種寡核苷酸片段固定在膜上，然后用樣品DNA來雜交，這種方法稱之為反向點雜交技術。該技術的原理是：一對堿基對的錯配會影響DNA與探針結合的穩(wěn)定性。在一定條件下，不完全互補的探針可以洗去，只留下正確互補的信號。該技術的優(yōu)點是：探針容易人工合成和標記，不僅可用于有單堿基改變的等位基因的區(qū)分，還可用于mRNA檢測，從基因轉錄水平上作出診斷。但由于必須知道被測基因的堿基順序，因此，應用上受到一定限制。常用的寡核苷酸探針有3種：①特定序列的單一寡核苷酸探針；②較短的簡并性較高的成套寡核苷酸探針；③較長而簡并性較低的成套寡核苷酸探針。優(yōu)點：制備簡易序列任定易穿透組織雜交時間短使用簡便缺點：分子較短一般只能采用末端標記法標記，結合的標記物較少，故其敏感性較低。此外，大量合成寡核苷酸探針所需費用較高。限制性內切酶酶譜分析檢測方法定義：在DNA上以限制性內切酶的酶切位點作為標記所繪制的物理圖譜就是限制性內切酶圖譜原理：（1）酶切圖譜的構建限制性內切酶在DNA上有特異的識別和切割位點，可將DNA切開而得到兩個或兩個以上的大小不同的片段，這些片段可通過電泳分離并檢測其大小。雙酶切法酶切圖譜構建是使用兩種不同的限制性內切酶對同一個DNA分子進行單酶切和雙酶切，將所得的片段進行對比組裝，對交替區(qū)域進行加減以確定酶切位點的相對位置。（2）重組子的酶切分析

重組子是插入了外源DNA片段的載體分子。與空載的載體相比，其酶切圖譜出現了變化。所以，檢測疑是重組子的酶切圖譜可以幫助確定是否是真的重組子，并可以確定插入片段的插入方向，為基因克隆的結果鑒定和進一步的操作提供依據。

目前有哪些先進的診斷方法？DNA雜交限制酶酶譜分析寡核苷酸雜交RPLP連鎖分析聚合酶鏈反應外顯子1的DNA序列70501GCCAGGGCTGGGCATAAAAGTCAGGGCAGAGCCATCTATTGCTTACATTTGCTTCTGACA70561CAACTGTGTTCACTAGCAACCTCAAACAGACACCATGGTGCATCTGACTCCTGAGGAGAA70621GTCTGCCGTTACTGCCCTGTGGGGCAAGGTGAACGTGGATGAAGTTGGTGGTGAGGCCCT70681GGGCAGGTTGGTATCAAGGTTACAAGACAGGTTTAAGGAGACCAATAGAAACTGGGCATG外顯子2的DNA序列

70801ATTTTCCCACCCTTAGGCTGCTGGTGGTCTACCCTTGGACCCAGAGGTTCTTTGAGTCCT70861TTGGGGATCTGTCCACTCCTGATGCTGTTATGGGCAACCCTAAGGTGAAGGCTCATGGCA70921AGAAAGTGCTCGGTGCCTTTAGTGATGGCCTGGCTCACCTGGACAACCTCAAGGGCACCT70981TTGCCACACTGAGTGAGCTGCACTGTGACAAGCTGCACGTGGATCCTGAGAACTTCAGGG外顯子3的DNA序列71881CTCCCACAGCTCCTGGGCAACGTGCTGGTCTGTGTGCTGGCCCATCACTTTGGCAAAGAA71941TTCACCCCACCAGTGCAGGCTGCCTATCAGAAAGTGGTGGCTGGTGTGGCTAATGCCCTG72001GCCCACAAGTATCACTAAGCTCGCTTTCTTGCTGTCCAATTTCTATTAAAGGTTCCTTTG72061TTCCCTAAGTCCAACTACTAAACTGGGGGATATTATGAAGGGCCTTGAGCATCTGGATTC72121TGCCTAATAAAAAACATTTATTTTCATTGCAATGATGTATTTAAATTATTTCTGAATATT成人與嬰兒β珠蛋白的區(qū)別人的擬β鏈珠蛋白基因在整個65000個堿基對程度的長度上，從5′末端按順序連鎖地存在ψ(普賽)β2、ε(伊普西隆)

、Gy、Aγ、ψβ1、δ(德爾塔)和β7個基因。其中ε在胚期表達，γ在胎兒期表達，β和δ在成年時表達，ε在量上極少。ψβ2和ψβ1為假基因狀態(tài)，無表達。而人的擬α鏈珠蛋白基因最少有ξ、ψα1、α1、α24個，ξ(克西)在胎兒時期表達。α1及α2在成年時期表達。ψα1為假基因。成年人的Hb（HbA）由2條α鏈和2條β鏈組成，為α2β2結構。胎兒的Hb（HbF）由2條α鏈和2條γ鏈組成，為α2γ2結構。出生后不久，HbF即為HbA所取代。DNA復制與突變遺傳的關系DNA復制的高保真性是維持物種相對穩(wěn)定的主要因素。

突變：在生物學上的含義是指細胞中的DNA或RNA發(fā)生永久的、可遺傳的改變，即DNA一級結構的改變。DNA突變具體指個別dNMP殘基以致片段DNA在構成，復制或表型功能的異常變化。突變與遺傳保守性是相互對立又相互統(tǒng)一的自然現象，是由遺傳物質結構改變引起遺傳信息的變化。DNA在復制過程中個別dNMP殘基以致片段DNA發(fā)生的異常變化是產生突變遺傳的原因。DNA突變（損傷）錯配：DNA分子上的堿基錯配稱點突變(pointmutation)。缺失：一個堿基或一段核苷酸鏈從DNA大分子上消失。插入：原來沒有的一個堿基或一段核苷酸鏈插入到DNA大分子中間。重排：DNA分子內較大片段的交換，稱為重組或重排。

β-地中海貧血主要由于基因的點突變，少數為基因的缺失。點突變（兩種類型）轉換：不同嘧啶或不同嘌呤之間的相互置換。顛換：嘌呤和嘧啶之間的置換。轉錄起始（需要啟動子、RNA聚合酶和轉錄因子的參與）轉錄延長（沒有轉錄和翻譯同步的現象）轉錄終止（其終止和加尾修飾同時進行）真核生物RNA的加工（包括首、尾修飾和剪接）轉錄起始前的上游區(qū)段順式作用元件(cis-actingelement)RNA的加工首修飾：

5端形成帽子結構(m7GpppGp—)尾修飾：3端加上多聚腺苷酸尾巴(polyAtail)剪接：主要去除內含子RNA的轉錄與加工的關系真核生物中，DNA指導RNA的合成叫做轉錄。真核生物mRNA轉錄后，在其5’-末端加入7-甲基鳥嘌呤的帽結構，在其3’-末端加入多聚腺苷酸尾結構，并對mRNA進行剪接即剪掉內含子，將外顯子接起來的過程叫做加工。而RNA的加工也僅存在于真核生物中。所以機體要對RNA加工是建立在其轉錄上的。真核生物轉錄生成的RNA分子是初級RNA轉錄物，幾乎所有的初級RNA轉錄物都要經過加工，才能成為具有功能的成熟RNA.密碼子和氨基酸的關系在mRNA的開放閱讀框內，以每三個相鄰的核苷酸為一組，代表一種氨基酸或其他信息，這種存在于mRNA的開放閱讀框區(qū)的三聯體形式的核苷酸序列稱為密碼子。人體內含有20種氨基酸。由A,G,C,U這四種核苷酸可組合成64種密碼子，其中AUG既可編碼甲硫氨酸又可作為起始密碼子，而UAA,UAG,UGA不編碼任何氨基酸只作為終止密碼子。因此有61個密碼子分別編碼不同的氨基酸，而一個氨基酸可由兩個或兩個以上的密碼子編碼而成。（簡并性）而mRNA分子中如有一個或非3n個核苷酸插入或缺失，就會使此后的讀碼產生錯譯，造成下游翻譯氨基酸序列發(fā)生改變。（連續(xù)性）β-珠蛋白mRNA序列(請根據該序列上寫出-珠蛋白的氨基酸序列)：根據蛋白質一級結構推出的閱讀框架1ACAUUUGCUUCUGACACAACUGUGUUCACUAGCAACCUCAAACAGACACCAUGGUGCAUC

61UGACUCCUGAGGAGAAGUCUGCCGUUACUGCCCUGUGGGGCAAGGUGAACGUGGAUGAAG121UUGGUGGUGAGGCCCUGGGCAGGCUGCUGGUGGUCUACCCUUGGACCCAGAGGUUCUUUG181AGUCCUUUGGGGAUCUGUCCACUCCUGAUGCUGUUAUGGGCAACCCUAAGGUGAAGGCUC241AUGGCAAGAAAGUGCUCGGUGCCUUUAGUGAUGGCCUGGCUCACCUGGACAACCUCAAGG481ACAAGUAUCACUAAGCUCGCUUUCUUGCUGUCCAAUUUCUAUUAAAGGUUCCUUUGUUCCβ-珠蛋白的氨基酸排列順序（一級結構）

MVHLTPEEKSAVTALWGKVNVDEVGGEALGRLLVVYPWTQRFFESFGDLSTPDAVMGNPKVKAHGKKVLGAFSDGLAHLDNLKGTFATLSELHCDKLHVDPENFRLLGNVLVCVLAHHFGKEFTPPVQAAYQKVVAGVANALAHKYH葉酸缺乏導致的貧血

在哺乳動物組織的代謝系統(tǒng)中葉酸是以四氫葉酸的形式作為輔酶而起作用的，它是氨基酸、嘧啶和嘌呤代謝中所必須的一碳單位的傳遞者，主要參與胸腺核苷的合成。如果葉酸缺乏胸腺嘧啶核苷合成受阻，隨之影響DNA的合成，從而導致大量形態(tài)和功能均異常的巨幼紅細胞合成，造成貧血即巨幼紅細胞貧血維生素E缺乏性貧血

維生素E是一種脂肪性維生素，又名α-生育酚，在體內作為一種抗氧化劑，而不是作為輔酶在各種反應中發(fā)揮作用。維生素E的營養(yǎng)性缺乏非常罕見，因為食物中維生素E含量非常豐富。由于食物中維生素E分