第四章遺傳學基本規律和人類性狀的遺傳方式曹明富教授一遺傳學基本規律

原奧地利天主教神甫約翰·格雷爾戈爾·孟德爾（1822－1884）于1857年用34個豌豆品種進行栽培觀察，選擇了7對具有明顯差異的相對性狀進行雜交試驗，分析統計子代的性狀變化。1865年寫出了《植物雜交試驗》論文，提出了遺傳的分離定律和自由組合定律。

1866年出版的《植物雜交試驗》臨摹本重印中譯本概念1、雜交：不同遺傳組成的兩親本之間的交配。

2、性狀：是生物體所表現的形態特征和生理特性的總和。3、相對性狀：是指不同品種之間表現出有差異的一對性狀，叫一對相對性狀。如紅花和白花，高莖與矮莖。（一）分離定律和人類遺傳

1.研究性狀遺傳的方法雜交實驗法：具有明顯差異的相對性狀的個體進行交配，觀察雜交后代中這些性狀的表現。雜交實驗中常用的符號及表示的含義：

P（parents）：親本×：雜交×：自交

F（Filialgeneration）：雜種子代

F1：雜交后第一代（firstfilialgeneration）F2：雜交后第二代（Secondfilialgeneration）♂：父本（雄性）♀：母本（雌性）

G（gamete）：配子B：回交子代豌豆自花受粉實驗材料的選擇---豌豆的性狀2.一對相對性狀的雜交試驗P：×

紅花

白花

F1F2705株224株7對相對性狀孟德爾豌豆一對相對性狀雜交試驗的結果性

狀雜

交

組

合F1表現的顯性

性

狀F2的

表

現顯性性狀隱性性狀比例花

色紅花×白花紅

花705紅花224白色3.15:1種子性狀圓粒×皺粒圓

粒5474圓粒1850皺粒2.96:1子葉顏色黃色×綠色黃

色6022黃色2001綠色3.01:1豆莢形狀飽滿×不飽滿飽

滿822飽滿299不飽滿2.95:1未熟豆莢色綠色×黃綠

色428綠色152黃色2.32:1花著生位置腋生×頂生腋

生651腋生207頂生3.14:1植株高度高的×矮的高

的787高的277矮的2.84:1

孟德爾的7對相對性狀試驗結果中的共同的規律性現象1）

F1只表現親本相對性狀的一個親本性狀，所有植株表型一致。2）F2植株中親本的一對相對性狀－－顯性性狀和隱性性狀都分別表現，這就是性狀的分離現象。3）F2表現的顯性性狀個體數與隱性性狀的個體數之比，接近3：1。孟德爾把F1代表現出來的親本性狀稱為顯性性狀.而把F1不表現出來的親本的性狀稱為隱性性狀。

通過F1自交，在F2群體中，既出現顯性性狀的個體，又出現隱性性狀的個體；這種現象稱為性狀分離。

一對性狀的分離現象表現出一定的規律性，即F1表現顯性性狀，F2發生性狀分離，顯性與隱性之比接近于3:1。

3.分離現象的解釋與分離規律遺傳因子假說：1）生物的性狀是由遺傳因子（現稱基因）控制的，每對相對性狀由細胞中相對的遺傳因子控制。2）遺傳因子在體細胞中成對存在，成對的遺傳因子一個來自父本，一個來自母本。在形成配子時成對的遺傳因子彼此分離，各自分到不同的配子中去，因此每一個配子中只各有成對遺傳因子中的一個。3）F1體細胞中成對的遺傳因子是不同的，它們相互不混雜，各自保持其獨立性，形成配子時又彼此分離，互不影響。4）F1雜種產生的含有不同遺傳因子的配子，在數目上是相等的，雌雄配子的受精機會是同等的，即配子的結合是隨機的。孟德爾用遺傳因子來解釋（基因）1）生物的相對性狀是由相對的基因所控制。紅花性狀由紅花基因C控制，白花性狀由白花基因c控制；2）遺傳因子在體細胞中成對存在，其中一個來自雌配子，另一個別類自雄配子。3）在形成配子時，成對的基因彼此分離，結果每一個配子只含有成對基因中的一個。4）雌雄配子受精結合形成的合子（受精卵）中，含有C和c一對基因，所以體細胞中的遺傳基因又恢復成對。5）C和c基因雖同處于一個細胞中，但彼此不融合而保持相對的獨立性，當雜種一代形成配子時，C和c基因彼此分離，分別進入配子，形成C和c兩類配子，且數目相等，雌雄配子自由結合，產生數目相等的四種合子：CCCc

Cc

cc。由于顯性基因的作用，CC，Cc開紅花，只有cc開白花，比例為3:1。1909年丹麥的約翰孫（WL.Jahannsen）用“gene”（基因）一詞來代替孟德爾假設的遺傳因（geneticfactor）。一般以大寫字母代表控制顯性性狀的基因，小寫字母代表隱性性狀的基因，如用“C”表示紅花基因，“c”表示白花基因。

PF1

Cc紅花表型紅花×白花基因型

CCccCc

G:

紅花

Cc×♀G♂GF1G：CcCcCCCc

Cc

cc

紅花紅花紅花白花F2基因型表型

紅花：白花＝3：1F14.遺傳因子假說驗證測交:F1與親代雙隱性雜交.（testcross）

RrXrr

G:Rrr

TC:Rrrr

比例：

1:1結論

生物在形成配子時，成對的等位基因彼此分離，分別進入不同的配子，稱為分離定律，即孟德爾第一定律。：遺傳的分離定律實質：

同源染色體上成對的等位基因在配子形成過程中彼此分離互不干擾，分別進入配子中，配子具有等位基因中的一個，在遺傳上它是純粹的。

遺傳學幾個重要的概念基因座（

Locus

）:

指一條染色體上的特定位置，每個遺傳基因座上存在有特定的基因.等位基因（Alleles）:

在同源染色體的同一基因座上的的基因.

復等位基因（MultipleAlleles

）:

在群體中當一個基因座上的等位基因數目有三個或三個以上時就稱為復等位基因.IAIBi純合體/子：如果在同一個基因座上兩個等位基因是相同的，稱為純合體（Homozygous），這樣的個體稱為純合子（Homozygotes）雜合體/子：如果在同一個基因座上兩個等位基因是不同的，稱為雜合體（Heterozygous），這樣的個體稱為雜合子（Heterozygote）復合雜合子（Compoundheterozygote）一個個體在一個特定的位點上有兩個不同的突變等位基因，稱為復合雜合子。雙重雜合體（Doubleheterozygote）：在兩個不同位點上每個位點帶有一種突變等位基因的個體，稱為雙重雜合體基因型（Genotype）：

是個體的遺傳結構或組成。由特定基因座上的等位基因構成。成對存在，分別來自父母。

AAAa

aa表現型（Phonotype）：是基因型和環境因素相互作用所觀察到的結果，能表現出來的遺傳性狀。顯性（dominant）：等位基因雜合狀態下可決定性狀的基因為顯性基因，所決定的性狀為顯性性狀。隱性（recessive）等位基因雜合狀態下不決定性狀的基因為隱性基因，這一基因決定的性狀是隱性的，基因為純合子時才表現出性狀。顯性隱性5.顯隱性的相對性

相對性狀的二個親本雜交，F2要得到3：1的分離比，必須具備一下的條件：1）二個親本是二倍體，而且都是純合體；2）控制相對性狀的基因是一對等位基因，相對基因的顯性作用完全，具不受其他基因的影響；3）減數分裂形成的全部配子發育良好，兩類配子數目相等，雌雄配子受精機會均等；4）受精后不同基因型的合子及由合子發育的個體具有同樣的成活率。5）雜種后代都處于相對相同的條件下。顯性作用的相對性

A.完全顯性黑眼珠藍眼珠黑眼珠

人類眼珠顏色遺傳不完全顯性

例1：短角牛的毛色遺傳

表現型紅毛×白毛基因型（rr）（RR）

子一代表型及基因型沙毛（Rr）

表型：白毛沙毛紅毛基因型：RRRr

rr

比例：1：2：1親代子二代例2：蠶的黑縞斑紋遺傳遺傳解釋

C.并顯性如人類的MN血型（LM基因與LN基因并顯性）M型N型（LMLM）（LNLN）

LMLN（MN血型）M型個體的紅細胞上有M抗原，N型有N抗原，MN型個體既有M抗原又有N抗原。D.條件顯性

例如人類的禿頂，禿發基因在男性是顯性，而在女性中是顯性的。性別表型禿發不禿發男性BB、Bbbb女性BBBb、bbE.鑲嵌顯性如瓢蟲鞘翅色斑的遺傳注：黑緣型鞘翅的前緣呈黑色；均色型鞘翅的后緣呈黑色。6.分離定律在人類遺傳中的表現

1）人類耳垂的遺傳×有耳垂（AA）無耳垂（aa）

Aa有耳垂×有耳垂（Aa）無耳垂（aa）

Aa

aa有耳垂無耳垂1：1A_aa如果兩個有耳垂的雜合體男女婚配，則子代中約有3/4有耳垂，1/4無耳垂：PAa×Aa

（有耳垂）（有耳垂）1AA：2Aa：1aa

有耳垂3/4無耳垂1/42）人類白化病遺傳

正常男性Aa×正常女性Aa

正常膚色白化病AA，2Aaaa3：17、人類性狀的遺傳方式

人類的許多性狀都由一對基因起主導作用，遵循遺傳學分離定律。目前已知基因疾病約6000余種。由顯性基因所控制或起主導作用的性狀或疾病的遺傳方式為顯性遺傳；受隱性基因控制的性狀或疾病的遺傳方式稱為隱性遺傳。

人類性狀的遺傳方式主要有5種常染色體顯性遺傳常染色體隱性遺傳X連鎖顯性遺傳

X連鎖隱性遺傳

Y連鎖遺傳大多數孟德爾性狀的遺傳方式是

通過觀察家系形式表達系譜一詞來源法語：“pieddegrme”。英文pidgree。先證者（Proband

）:

家系中第一個被確診的患者。1）.常染色體顯性遺傳

（Autosomaldominantinheritance

—AD）概念：控制人類的性狀基因位于常染色體上（1—22），伴隨常染色體的傳遞而遺傳，其致病基因是顯性的，稱為AD。

AutosomalDominantInheritance多指常染色體上的顯性遺傳病12IIIIII123456789101112123456789101112連續遺傳，均為雜合子發病； 同胞發病近1/2 男女發病幾率均等； 雙親之一為患者；

一例A型短指癥系譜AD的特點:1)連續遺傳或垂直傳遞;2)雙親之一受累，子代1/2可能發病，男女發病均等；3）雙親無病后代則不發病。分析系譜的三要素：首先，確定遺傳方式；其二，說明判斷根據；第三，寫出先癥者及父母的基因型。除A型短指癥外，常見的AD還有遺傳性結腸癌，多囊腎病，進行性舞蹈病和多發性神經纖維瘤,家族性高膽固醇血癥等。2）、常染色體顯性遺傳的不同類型（1)、完全顯性：

雜合子（Aa）和純合子（AA）患者在表型上無差別（2)、不完全顯性（3)、共顯性（4)、不規則顯性（5)、延遲顯性（6)、早現遺傳（7)、從性遺傳和限性遺傳（1）、不完全顯性/半顯性雜合子的表型介于純合顯性和純合隱性之間。

家族性高膽固醇血癥是AD，特點為血中膽固醇含量增高。多為雜合子發病。

正常：150～250mg/dl

雜合子：300～600mg/dl1/500，40~60歲,冠心病。純合子：600～1200mg/dl1/000000，20~30歲,死于心肌梗死或猝死。家族性高膽固醇血癥家系（2）共顯性共顯性遺傳：一對常染色體上的等位基因彼此之間無顯性和隱性的區別，在雜合狀態時兩種基因都能表達，分別獨立地產生各自的基因產物，這種遺傳方式稱為共顯性遺傳（co-dominantinheritance)如人類的ABO血型系統呈共顯性遺傳，受控于3個等位基因—復等位基因復等位基因：在一個群體中，一個特定的基因座位上有三種或三種以上的基因。但是每一個體只能擁有其中的任何兩個等位基因.ABO血型系統的復等位基因：IAIBi（3）不規則顯性

雜合子個體在不同內外環境作用下可以表現出相應的表型，也可以不表達相應的表型，而且表現的程度也可以不同，這種顯性的傳遞方式有些不規則，稱為不規則顯性。

患兒的親代可能是外顯率降低的原因

代表疾病：遺傳性紅斑性肢痛病

Marfan綜合征神經纖維瘤I型外顯率（penetrance）：是指在一個群體中帶有某一致病基因的個體表現出相應表現型的比例。一般用百分率（%）表示。雜合子個體100%表現出相應的表現型,為完全外顯.低于100%的外顯率，稱外顯不全。不全外顯中,外顯率高的可達70～80%，低者僅為20～30%。對一個個體來講外顯率表現為“全和無”現象。雜合子個體不表現出相應的疾病，該個體為未外顯。出現隔代遺傳現象。

定義外顯率是通過肯定基因攜帶者（雜合子）突變等位基因表達表現型比例確定的。

例如：紅斑性肢痛病外顯率9/10---90%未外顯不規則顯性的另一原因是表現度不一致。表現度（variableexpressivity）：是指致病基因在不同的個體表達程度的不同，指患病嚴重程度而言。其原因是由于基因組中其他基因對致病主基因的修飾作用所產生的影響。遺傳背景：基因組中決定表型的主基因之外的其他基因。修飾基因（modifiergene）：是對一些主基因的表型效應產生加強或減弱作用的基因。攜帶不同修飾基因的個體的發病情況不同。例如：Marfan綜合征，神經纖維瘤I型。MarfanSyndrome

蜘蛛樣指（趾）綜合癥

身材瘦高，皮下脂肪少指細長晶狀體向上半脫位MarfanSyndrome指趾細長（蜘蛛腳樣）左心房、左心室、右心房明顯擴大Marfan綜合征17歲男孩原纖蛋白基因突變MarfanSyndrome

severemildunknown

absentdeathcardiaceyeskeleton不規則顯性：

I型神經纖維瘤的各種表現（4）延遲顯性

常染色體顯性疾病，在生命早期并不表達，而到一定年齡后期才表現出的疾病，稱為延遲顯性。

例如：遺傳性多囊腎，腎臟帶有許多囊腫，雙側腫大，血尿，高血壓，腹痛和進行性的腎衰竭。許多病通常在40歲或更晚才發病，腎臟囊腫的癥狀通過超聲和放射學的技術檢測，通常在20歲以后才能檢查到。例如：進行性舞蹈病（Huntington），進行性精神喪失（癡呆），發病平均年齡為35歲。發病前將致病基因傳給后代，容許致病基因在群體中傳遞。多囊腎病☆

臨床特征雙側腎腫大血尿高血壓腹痛進行性腎衰竭

40歲以后出現臨床癥狀，但20多歲可檢測到腎臟特征性囊腫。HuntingtonDisease

遺傳性舞蹈癥進行性神經病變進行性不自主的舞蹈樣運動可合并肌強直Huntington舞蹈病☆

平均發病年齡：35歲☆

致病基因IT15☆

基因定位：4p16.3☆

基因5′端有（CAG）三核苷酸重復正常人9～34次患者37～100次Huntington舞蹈病特殊現象：若致病基因從父親傳來，發病年齡小，多在20歲之前發病且病情重。若致病基因從母親傳來，發病年齡大，多在40歲以后前發病且病情輕。（5）

早現遺傳

（

AnticipationGenetic）

一些遺傳病表現出連續世代傳遞過程中其發病年齡一代比一代提早，且病情逐漸加重，這種現象稱為早現遺傳。

代表疾病：強直性肌營養不良

Huntington舞蹈病脆性X染色體綜合征脊髓小腦共濟失調強直性肌營養不良患者

☆上瞼下垂,面部消瘦,下頜和胸鎖乳突肌消瘦，肌無力，輕度智力低下肌強直基因分析表明，在基因3`端非翻譯區存在三核苷酸（GCTorGTG）重復順序

正常

(CTG)5-35(CTG)n

異常

(CTG)>50-100重復數目越多，發病年齡越早，病情越重。另外，脆性X染色體綜合征和遺傳性舞蹈癥也存在三核苷酸重復進行性肌營養不良肌肉萎縮無力，行走困難。患者后期雙側腓腸肌呈假性肥大。一般于4-5歲發病，20歲前死亡。遺傳性脊髓小腦共濟失調（AD）臨床癥狀：

遲發性共濟失調，步態蹣跚雙手振顫，不能精細動作喝水吃飯嗆語言含糊不清，障礙肌張力增高，腱反射亢進成年后發病，進行性加重小腦萎縮遺傳性脊髓小腦共濟失調（AD）☆

相關基因：SCAs，中國主要以SCA1～SCA3亞型為主。☆

分子基礎：三核苷酸動態突變

正常17～36copySCA1基因5′端（CAG）重復患者>43copy☆

發病年齡集中在30～40歲☆

存在遺傳印記

SCA1由父親傳遞時出現發病率高、病情重

SCA5由母親傳遞時出現發病率高、病情重顯性表現與環境的關系人的禿頂禿頂基因在男人為顯性，在女人為隱性男人禿頂比女人禿頂多禿頂與雄性激素直接有關太監沒有患禿頂的禿頂

2）.常染色體隱性遺傳

(AutosomoalRecessiveInheritance，AR)致病基因位于常染色體上（1～22），伴隨著常染色體的傳遞而遺傳，其致病基因是隱性的，稱為AR。

先天聾啞？？？

常染色體隱性遺傳特征為突變基因純合子發病，或者是同一位點上兩個不同突變的等位基因的復合雜合子發病。AR:PhenylketonuriaPKU（苯丙酮尿癥）Albinism（白化病）Sicklecellanemia（鐮形細胞貧血）

Alcaptonuria

（尿黑酸尿癥）Galactosemia

（半乳糖血癥）Matingbetweenmutantheterozygotes同胞中?發病,表型正常同胞中2/3攜帶者,?正常

常見婚配類型

攜帶者（Aa）與患者（aa）之間的婚配

常見婚配類型

正常人（AA）和患者（aa）之間的婚配

苯丙酮尿癥（PKU）

遺傳方式：AR

關鍵酶：苯丙氨酸羥化酶（PAH）

基因定位：12q22-24PAH基因全長85kb，含13個外顯子基因缺陷以點突變為主臨床表現：苯丙酮酸↑苯乳酸↑苯乙酸↑

毛發、皮膚和尿有特殊氣味患者毛發和皮膚顏色淺苯丙酮尿癥常染色體上的隱性遺傳病缺少正常基因P，體細胞缺少一種酶。智力低下，60%患兒有腦電圖異常。頭發細黃，皮膚色淺和虹膜淡黃色，驚厥，尿有“發霉”臭味或鼠尿味。苯丙氨酸酪氨酸多巴兒茶酚胺苯丙酮酸苯乙酸苯乳酸尿黑酸乙酰乙酸黑色素甲狀腺素苯丙氨酸、酪氨酸代謝Phenylketonuria-PKU白化病

遺傳方式：AR

關鍵酶：酪氨酸酶

基因定位：11q14-21基因全長50kb，含5個外顯子基因缺陷以點突變為主臨床表現：皮膚、毛發淡黃色或銀白

虹膜及瞳孔呈淡紅色，羞明，眼球震顫易患皮膚癌白化病苯丙氨酸酪氨酸多巴兒茶酚胺苯丙酮酸苯乙酸苯乳酸尿黑酸乙酰乙酸黑色素甲狀腺素苯丙氨酸、酪氨酸代謝白化病典型家系

AR遺傳病系譜特點1.通常為散發病例（隔代遺傳）.2.患者雙親一般不患病，但都是攜帶者.3.患者同胞1/4發病,表型正常的同胞中2/3是攜帶者，1/4正常.4.男女發病機會相等.5.近親婚配時子女發病風險明顯增高

.

如果雙親表現正常（均為雜合子），那么后代患白化病的概率是多少？

（答：1/4。）在醫學實踐中，人們利用分離定律對遺傳病的基因型和發病概率可以做出科學的推斷。練習

小李患白化病，但小李的父母及妹妹的表現型正常，問：（1）小李的妹妹攜帶白化病基因的可能性是多少？（2）如果小李的妹妹與一位白化病患者婚配，出生病孩的概率是多少？分析：由于小李患白化病，所以小李的父親和母親均為攜帶者，小李的妹妹可能是正常純合子，也可能是攜帶者，但已經知道她是表現型正常，所以小李妹妹攜帶隱性基因的概率為2／3。

小李的妹妹與白化病患者婚配，只有當小李妹妹是攜帶者時，生出1／2有病的孩子，又由于小李妹妹攜帶隱性基因的概率是2／3，所以出生病孩的幾率是1／3。

對于隱性遺傳病，近親婚配時子女發病風險會明顯增高。

在3～4代之內有共同祖先的個體之間的婚配稱為近親婚配。

有共同祖先的兩個個體，在某一基因座上帶有相同基因（由共同祖先傳遞來）的概率用親緣系數衡量。

為什么近親婚配時子女發病風險明顯增高？近婚系數親緣系數：由于繼承的關系，親屬間具有相同基因的可能性。即有共同祖先的兩個個體，在某一基因座上帶有相同基因（由共同祖先傳遞來）的概率近婚系數（inbreedingcoefficient）：是指近親婚配的一對夫妻可能從共同祖先得到同一基因，有可能把同一基因傳給他們的子女，子女得