规律单基因遗传.ppt

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1、单基因遗传,第一节 遗传基本规律,单基因遗传,分离律,圆形,皱缩,圆形,圆形,皱缩,P,F1,F2,性状是由遗传因子决定的。遗传因子在体细胞中成对存在,但在每一个配子中只有一个,受精卵中每种因子恢复成对。生物个体中控制不同相对性状的遗传因子独立存在,不相混合。,单基因遗传,P生殖细胞F1生殖细胞F2,单基因遗传,测交实验,杂种子1代与隐性亲本杂交（回交）,生殖细胞,1 1,F1,P,单基因遗传,分离律,生物在形成生殖细胞时，成对的基因彼此分离，分别进入不同的生殖细胞。也称为孟德尔第一定律。细胞学基础：减数第一次分裂中，同源染色体的分离就是分离律的细胞遗传学基础。,单基因遗传,自由组合律,黄圆,

2、绿皱,绿皱,黄圆,绿圆,黄皱,315：101：108：32 9：3：3：1,黄圆,PF1F2,单基因遗传,绿皱,黄圆,绿圆,黄皱,315：101：108：32 9：3：3：1,单基因遗传,测交实验,杂种子1代与隐性亲本杂交（回交）,生殖细胞,F1,P,1:1:1:1,单基因遗传,自由组合律,生物在形成生殖细胞时，不同对的基因独立行动，可分可合，随机组合在一个生殖细胞中。又称为孟德尔第二定律。细胞学基础：减数分裂时，非同源染色体随机组合进入一个生殖细胞是自由组合律的细胞遗传学基础。,单基因遗传,连锁与互换律,单基因遗传,1:1,41.5%:41.5%:8.5%:8.5%,连锁(linkage)：

3、位于同一条染色体上的基因联合传递的现象称连锁。这种现象称为完全连锁(complete linkage)。,连锁与互换律,互换(crossing over)：由于非姐妹染色单体的交换，原来连锁的基因不再联合传递而形成新的连锁关系称互换。这种现象称为不完全连锁(incomplete linkage)。,单基因遗传,配子中含亲代原有基因组合的类型称为亲组合，含亲代所没有的基因组合的类型称为重组合。,连锁与互换律,单基因遗传,完全连锁（complete linkage）不完全连锁（incomplete linkage）,生殖细胞形成时，位于同一条染色体上的基因彼此连锁在一起传递的规律称为连锁律；同源染

4、色体上的等位基因之间的交换现象称为互换律。细胞学基础：减数分裂中，同源染色体联会和交换是连锁和互换律的细胞学基础。,单基因遗传,连锁与互换律,连锁群(linkage group)：凡位于一对同源染色体上的多对等位基因彼此间相互连锁构成一个连锁群。,连锁与互换律,互换率(crossover value)：两对基因之间发生交换的频率。,单基因遗传,第二节 遗传分析中统计学原理的应用,单基因遗传,事件,事件,事件是指某件事发生的一种情况或实验中得到的一种结果。,必然事件：在一定条件下必然会发生的事件不可能事件：在一定条件下不可能发生的事件随机事件：一定条件下可能发生也可能不发生的事件,单基因遗传,事

5、件,事件,事件是指某件事发生的一种情况或实验中得到的一种结果。,互斥事件：两个事件，一个发生而另一个必然不发生相互独立的事件：两个事件，一个事件的发生对另一个事件的发生没有影响,单基因遗传,事件,事件,事件是指某件事发生的一种情况或实验中得到的一种结果。,复合事件：一个事件由两个或两个以上的事件组成,单基因遗传,概率,概率(probability)是生物统计学原理中最基本的概念，是指一个事件随机发生的可能性的大小，用P表示。,任何一事件的概率只能在0和1之间，必然事件的概率等于1，不可能事件的概率等于0。,单基因遗传,概率的乘法定理,概率,两个独立事件同时发生或相继发生的概率等于它们各个概率的

6、乘积。,概率的加法定理,指两个或几个相互排斥事件的总概率等于各事件概率之和。,单基因遗传,第三节 单基因遗传遗传方式,单基因遗传,定义,单基因病,指单一基因突变引起的疾病，符合孟德尔遗传方式，所以称为孟德尔式遗传病。,单基因遗传,分类,单基因病,常染色体遗传X连锁遗传Y连锁遗传(YL),常染色体显性遗传(AD)常染色体隐性遗传(AR)X连锁显性遗传(XD)X连锁隐性遗传(XR),单基因遗传,系谱(pedigree)是从先证者入手，追溯调查其所有家族成员(直系亲属和旁系亲属)的数目、亲属关系及某种遗传病(或性状)的分布等资料，并按一定格式将这些资料绘制而成的图解。先证者(proband)是某个家

7、族中第一个被医生或遗传研究者发现的罹患某种遗传病的患者或具有某种性状的成员。,系谱与系谱分析法,单基因遗传,系谱常用符号,单基因遗传,系谱绘制方法,1 2,1 2 3,单基因遗传,婚配型,单基因遗传,表现型(phenotype),常用名词,生物所表现出来的遗传性状称表现型或表型。,基因型(genotype),与表现型有关的基因组成称基因型。,纯合子(homozygote),一对基因彼此相同的个体，也称纯合体。,杂合体(heterozygote),一对基因彼此不同的个体，也称杂合体。,单基因遗传,显性性状(dominant character),常用名词,杂合体中能表现出来性状的。,隐性性状(r

8、ecessive character),杂合体中没有表现出来性状的。,显性基因(dominant gene),控制显性性状的基因。,隐性基因(recessive gene),控制隐性性状的基因。,单基因遗传,染色体显性遗传病,控制一种性状或疾病的基因是显性基因，位于122号常染色体上，其遗传方式称为常染色体显性遗传(AD)。人类的致病基因最早是由野生基因(正常基因)突变而来的，所以频率很低，大多介于0.010.001之间。因此，对AD病来说，患者的基因型大都是杂合(Aa)，很少看到纯合(AA)基因型的患者。,单基因遗传,完全显性(complete dominance),染色体显性遗传病的类型,

9、指杂合子(Aa)患者表现出与显性纯合子(AA)患者完全相同的表型。,单基因遗传,完全显性(complete dominance),染色体显性遗传病的类型,单基因遗传,常染色体显性遗传病的系谱特征,致病基因位于常染色体上,男女发病机会均等系谱中可看到本病的连续传递现象，即连续几代都有患者患者的双亲中必有一方为患者，但绝大多数为杂合体，患者的同胞中约有1/2患病患者子女中，约有1/2将患病，也可以说患者婚后每生育一次，都有1/2的风险生出该病的患儿双亲都无病时，子女一般不患病，只有在基因突变的情况下，才能看到双亲无病时子女患病的病例,单基因遗传,不完全显性(incomplete dominance

10、),常染色体显性遗传病的类型,也称半显性(semidominance)，是指杂合体(Aa)的表现型介于显性纯合体(AA)与隐性纯合体(aa)的表现型之间。,TT：1/750 0001/3 000 000 Tt：1/50 000 tt：味盲,对苯硫脲(PTC)的尝味能力,单基因遗传,不规则显性(irregular dominance),常染色体显性遗传病的类型,在一些常染色体显性遗传病中，杂合体(Aa)由于某种原因不表现出相应的症状，或即使发病，但病情程度有差异，使传递方式不规则。,单基因遗传,指在一个群体有致病基因的个体中，表现出相应病理表型人数的百分率。,不规则显性(irregular do

11、minance),常染色体显性遗传病的类型,外显率(penetrance),钝挫型(forme fruste)隔代遗传,单基因遗传,不规则显性(irregular dominance),常染色体显性遗传病的类型,表现度(expressivity),杂合体(Aa)因某种原因而导致个体间表现程度的差异。,单基因遗传,指在一个群体有致病基因的个体中，表现出相应病理表型人数的百分率。,外显率(penetrance),不规则显性(irregular dominance),常染色体显性遗传病的类型,单基因遗传,成骨发育不全 型(MIM 166200),共显性(codominance),常染色体显性遗传病的

12、类型,一对等位基因，彼此间没有显性和隐性的区别，在杂合状态时，两种基因的作用都能表达，分别独立地产生基因产物，形成相应的表型。,单基因遗传,双亲和子女间ABO血型遗传的关系,单基因遗传,延迟显性(delayed dominance),常染色体显性遗传病的类型,指某些带有显性致病基因的杂合体，在生命的早期不表现出相应症状，当达到一定年龄时，致病基因的作用才表达出来。,单基因遗传,Huntington病（MIM 143100）,延迟显性,单基因遗传,家族性结肠息肉症（MIM 175100）,延迟显性,单基因遗传,常染色体隐性遗传病,控制一种遗传性状或疾病的隐性基因位于122号常染色体上，这种遗传方

13、式称为常染色体隐性遗传（autosomal recessive inheritance，AR）。由上述致病基因纯合所引起的疾病称为常染色体隐性遗传病。,单基因遗传,常染色体隐性遗传病,单基因遗传,常染色体隐性遗传病的系谱特征,由于致病基因位于常染色体上，因而致病基因的遗传与性别无关，男女发病机会均等。系谱中看不到连续遗传现象，常为散发，有时系谱中只有先证者一个患者。患者的双亲往往表型正常，但他们都是致病基因的肯定携带者。患者的同胞中约有1/4的可能将会患病，在表型正常的同胞中有2/3是可能携带者。近亲婚配后代发病率比非近亲婚配发病率高。,单基因遗传,单基因遗传,AR病中的两个问题,患者同胞的发

14、病比例偏高的问题,近亲婚配子女中患病风险增高的问题,单基因遗传,选样偏倚,一对夫妇都是携带者,生一个孩子,生二个孩子,患者同胞的发病比例偏高的问题,单基因遗传,Weinberg先证者法,C：校正比值 a：先证者数 r：同胞中受累人数 s：同胞组人数,患者同胞的发病比例偏高的问题,单基因遗传,医学遗传学上通常将34代内有共同祖先的一些个体称为近亲。近亲个体之间的婚配称为近亲婚配。近亲婚配的危害主要是子女中患病风险比非近亲婚配高，这是近亲个体之间由于继承的关系，可能带有共同祖先传递下来的同一基因，因此婚配后，他们后代基因纯合的比率比随机婚配高。,近亲婚配子女中患病风险增高的问题,单基因遗传,亲缘系

15、数(coefficient of relationship),近亲婚配子女中患病风险增高的问题,一级亲属：亲缘系数为 1/2二级亲属：亲缘系数为 1/4三级亲属：亲缘系数为 1/8,单基因遗传,近亲婚配中发病风险的计算,1为患者 2为肯定携带者 3是携带者的可能性为1/2(一级亲属)由2可知4是携带者的可能性为1/8(三级亲属)2发病的可能性为1/21/81/41/64,单基因遗传,近亲婚配中发病风险的计算,1 2 3 4 5,5为患者 2、3是携带者的可能性为2/3(患者表型正常的同胞)由此可知3、4是携带者的可能性为1/3 2发病的可能性为1/31/31/41/36,单基因遗传,近亲婚配中

16、发病风险的计算,2为患者 2为肯定携带者 3是携带者的可能性为2/3 由2可知4是携带者的可能性为1/4 2发病的可能性为2/31/41/41/24,X连锁遗传,一些遗传性状的基因位于X染色体上，Y染色体由于非常短小，缺少相对应的基因，所以这些基因在上下代之间随着X染色体而传递，这种遗传方式称为X连锁遗传（X-linked inheritance）。,单基因遗传,X连锁遗传,单基因遗传,交叉遗传(criss-cross inheritance),男性的X-连锁基因只能从母亲传来，将来只能传给自己的女儿。,X连锁隐性遗传病,控制一种隐性性状的基因位于X染色体上，其传递方式称为X连锁隐性遗传（X-

17、linked recessive inheritance，XR）。由X染色体上隐性致病基因引起的疾病称为X连锁隐性遗传病。,单基因遗传,单基因遗传,X连锁隐性遗传病,单基因遗传,X连锁隐性遗传病,单基因遗传,X连锁隐性遗传病,X连锁隐性遗传病的系谱特征,人群中男性患者远多于女性患者，在一些致病基因频率低的疾病中，往往只有男性患者。双亲无病时，儿子可能发病，女儿则不会发病。这表明患儿的致病基因是从携带者母亲遗传而来。由于交叉遗传，患者的兄弟、舅父、姨表兄弟和外甥都有发病风险。如果女性是患者，其父亲一定是患者，母亲一定是携带者或患者。,单基因遗传,甲型血友病（MIM 306700）,单基因遗传,X

18、连锁隐性遗传病,X连锁显性遗传病,控制一种显性性状的基因位于X染色体上，其遗传方式称为X连锁显性遗传（X-linked dominant inheritance,XD）。由X染色体上显性致病基因引起的疾病称为X连锁显性遗传病。,单基因遗传,单基因遗传,X连锁显性遗传病,单基因遗传,X连锁显性遗传病,X连锁显性遗传病的系谱特征,系谱中女性患者多于男性患者，女性患者的病情可较轻，这是因为女患者大多是杂合子。患者的双亲中，有一方也是该病患者。男性患者的后代中，女儿都将患病，儿子都正常；女性患者的后代中，子女各有1/2患病风险。系谱中可看到连续几代都有患者，呈连续传递。,单基因遗传,抗维生素D性佝偻病

19、（MIM 307800）,单基因遗传,X连锁显性遗传病,Y连锁遗传,如果决定某种性状或疾病的基因位于Y染色体上，其遗传方式称为Y连锁遗传（Y-linked inheritance）。Y连锁基因将随Y染色体进行传递，有关基因由男性向男性传递，父传子，子传孙，又称为全男性遗传（holandric inheritance）。,单基因遗传,第四节 两种单基因病传递规律,单基因遗传,两种单基因病的自由组合,丈夫并指，妻子正常，生有一个白化病的患儿,单基因遗传,两种单基因病的连锁和互换,父亲是红绿色盲，母亲表型正常，生有一个女儿是红绿色盲，一个儿子是甲型血友病；两者之间交换率是10%。,单基因遗传,第五节

20、 影响单基因遗传分析的若干问题,单基因遗传,遗传异质性,在遗传学中，基因型决定表型。但表型相同的个体，可能具有不同的基因型。即一种性状可以由多个不同的基因控制，这种现象称为遗传异质性（genetic heterogeneity）。,单基因遗传,遗传异质性,单基因遗传,基因多效性,基因多效性（pleiotropy）是指一个基因决定或影响多个性状的形成。基因产物（蛋白质或酶）直接或间接控制和影响不同组织和器官的代谢功能，即初级效应；在初级效应的基础上通过连锁反应引起一系列的次级效应。,单基因遗传,同一基因的改变，由于亲代的性别不同，传给子女时引起不同的效应，产生不同的表型现象，称为遗传印记（gen

21、etic imprinting）。,单基因遗传,遗传印记,限性遗传,某种性状或疾病的基因位于常染色体或性染色体上，其性质可以是显性或隐性，但由于基因表达的性别限制，只在一种性别中表现，而在另一性别中则完全不能表现，但这些基因均可传给下一代，这种遗传方式称限性遗传（sex-limited inheritance）。,单基因遗传,从性遗传,常染色体上的基因所控制的性状，在表型上受性别影响而显出男女分布比例或表现程度差异的现象，称为从性遗传（sex-influenced inheritance；sex-conditioned inheritance）。,单基因遗传,拟表型,拟表型（phenocopy）又称表型模拟，是指由于环境因素的作用使个体的表型与某一特定基因所产生的表型相同或相似。拟表型是由于环境因素的影响，并非生殖细胞中基因本身发生的改变所致，因此并不遗传给后代。,单基因遗传,