生命科學(xué)導(dǎo)論-第五章遺傳與基因-第一部分曹凱鳴教材

遺傳與基因生命科學(xué)學(xué)院1865年，孟德爾在《植物學(xué)》發(fā)表有關(guān)豌豆雜交的論文，發(fā)現(xiàn)了遺傳因子的分離定律和自由組合定律。1903年，薩頓提出了孟德爾的遺傳因子與染色體行為相關(guān)的假說，摩爾根利用果蠅雜交試驗(yàn)將決定性狀的基因定位在染色體上，開創(chuàng)了細(xì)胞遺傳學(xué)理論。1944年，艾弗里通過肺炎雙球菌試驗(yàn)，證明了決定遺傳性狀的物質(zhì)是DNA而不是蛋白質(zhì)。1953年，沃森和克里克發(fā)現(xiàn)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)是20世紀(jì)最偉大的發(fā)現(xiàn)之一。?細(xì)胞遺傳學(xué)時期(1910-1940)?微生物遺傳和生化遺傳時期(1941-1960)?分子遺傳學(xué)時期(1953–present)

遺傳學(xué)發(fā)展的三個階段主要內(nèi)容:第二節(jié)遺傳的分子基礎(chǔ)——DNA第三節(jié)基因的結(jié)構(gòu)與信息流第五節(jié)基因的表達(dá)與調(diào)控第四節(jié)基因技術(shù)第一節(jié)遺傳一、孟德爾遺傳方式第一節(jié)遺傳孟德爾提出遺傳學(xué)的著名定律：分離定律和自由組合定律。孟德爾(1822-1884)第一節(jié)遺傳分離定律孟德爾在1857年----1865年間，利用豌豆雜交實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)豌豆的一些性狀在親代與后代之間存在著可以預(yù)測基因型和表型比例的規(guī)律，這個規(guī)律建立在決定生物遺傳性狀的物質(zhì)是一種被稱為遺傳因子的顆粒物質(zhì)，遺傳因子在1909年被丹麥學(xué)者約翰遜定名為基因。返回豌豆雜交操作孟德爾研究的七對性狀豌豆是自花授粉，品系純合，性狀豐富，容易栽培和觀察。選擇兩個不同品系作為親本，記為P。選取未開花的紫色或者白色植株作為母本，用鑷子除去一朵花的全部雄蕊，從另一顏色的花朵上取下成熟花藥，放到去雄花朵的柱頭上，授粉后套好紙袋，這樣就完成了不同花色的豌豆雜交。這朵花雜交后產(chǎn)生的豆莢中結(jié)的種子就是子一代，記作F1。從花冠的顏色比較，紫花對白花是顯性性狀，白花對紫花是隱形性狀。以子一代種子栽培后獲得的植株叫作子二代，記作F2。子二代中出現(xiàn)紫花和白花兩種植株，比例接近3:1

他用一對性狀雜交，子一代全為顯性性狀，子一代之間自交，子二代為：

顯性性狀：隱性性狀＝3：1

第一節(jié)遺傳孟德爾對實(shí)驗(yàn)結(jié)果提出假說：第一節(jié)遺傳遺傳性狀由遺傳因子決定。植株每個性狀的遺傳因子是成對存在的，生殖細(xì)胞只含有每對遺傳因子中的一個。成對的遺傳因子中，一個來自父本，一個來自母本。生殖細(xì)胞的結(jié)合(形成一個新個體或合子)是隨機(jī)的。遺傳因子有顯性和隱形之分。孟德爾分離律CCccCcC_cc紫花的遺傳因子用C表示，白花的遺傳因子用c表示。紫花性狀是顯性性狀，白花性狀是隱性性狀孟德爾遺傳因子黃豆的遺傳因子用Y表示，綠豆的遺傳因子用y表示。黃豆性狀是顯性性狀，綠豆性狀是隱性性狀孟德爾的遺傳因子被命名為基因第一節(jié)遺傳在同源染色體上處于相同位置的不同形式的基因稱為等位基因。如紫花基因C與白花基因c就是一對等位基因。如果一種基因的表現(xiàn)形式掩蓋它的等位基因的表現(xiàn)形式，這種基因被稱為顯性基因，被掩蓋的基因稱為隱形基因。構(gòu)成生物性狀的遺傳結(jié)構(gòu)組成稱為基因型或遺傳型。如親代紫花植株的基因型是CC，白花植株基因型是cc，子一代紫花植株基因型Cc。孟德爾的遺傳因子被命名為基因第一節(jié)遺傳基因型需要通過雜交試驗(yàn)或基因檢測才能鑒定，觀察到的生物性狀稱為表型或表現(xiàn)型。由兩個同是顯性或同是隱性的基因結(jié)合而成的個體稱為純合體。由不同的等位基因結(jié)合而成的個體稱為雜合體。在一定的條件下，不同基因型表現(xiàn)為不同的表型，也有不同的基因型表現(xiàn)為相同的表型，如基因型CC和Cc有相同的表型。孟德爾的遺傳因子被命名為基因第一節(jié)遺傳基因型可以通過雜交方法獲知，這種雜交的方法通常是用已知基因型是純合體的個體與待測的個體雜交，然后分析子代的表型就可以推斷待測個體的基因型，這種雜交的方式被稱為測交。如：豌豆表型是紫花(CC，Cc)的植株跟純合親代白花(cc)植株雜交，可以測定紫花植株的基因型。待測的紫花個體基因型可能是CC或Cc，用基因型是cc的隱形純合體白花植株測交。分析：子一代植株的花色比例，如果子一代全部是紫花植株，那么待測的紫花植株基因型是CC。如果子一代中出現(xiàn)紫花和白花兩種表型，并且比例為1:1，那么待測的紫花植株基因是雜合體Cc。測交實(shí)驗(yàn)（Testcross)

他用兩對性狀雜交，子一代全為顯性性狀，子一代之間雜交，子二代出現(xiàn)四種性狀，其數(shù)量比例為:9：3：3：1

第一節(jié)遺傳自由組合定律孟德爾自由組合律黃滿綠滿黃皺綠皺用Y和y分別表示黃色和綠色基因；用R和r分別表示飽滿和皺縮基因親本黃滿的基因型配子親本綠皺的基因型子一代基因型，表型是黃色飽滿

子一代自花授粉形成4種配子雌雄配子隨機(jī)組合，可有16種組合，4種表型。孟德爾學(xué)說的要點(diǎn)

依據(jù)上面的試驗(yàn)結(jié)果，孟德爾認(rèn)為，每株豌豆植株中的每一對性狀，都是由一對遺傳因子所控制的，遺傳因子有顯性因子和隱性因子之分。第一節(jié)遺傳

當(dāng)一株植株中控制某一對性狀的一對遺傳因子均為隱性因子時，該植株才表現(xiàn)出隱性性狀（如白花或綠色豆粒）。其他情況下，均表現(xiàn)出顯性性狀。這一點(diǎn)在分離定律實(shí)驗(yàn)中看的很清楚。第一節(jié)遺傳當(dāng)兩對性狀一起加以研究時,顯性和隱性的基本規(guī)律仍與上面相同,但要加上一條,控制不同性狀的遺傳因子,在傳代中各自獨(dú)立,互不干擾,出現(xiàn)自由組合現(xiàn)象。第一節(jié)遺傳孟德爾自由組合律黃圓綠圓黃皺綠皺孟德爾思想之精髓：性能由一對因子控制（如硬幣的兩面），一對性能（如兩個硬幣）是隨機(jī)組合的母本父本卵子精子孟德爾學(xué)說的重要意義

（1）孟德爾第一次明確提出遺傳因子的概念,并且提出了遺傳因子控制遺傳性狀的若干規(guī)律：第一節(jié)遺傳

?

大多數(shù)生物體通常由

一對遺傳因

子（后來稱為兩個等位基因）控

制同一性狀。這樣的生物體稱為

2n個體。

?

遺傳因子可以區(qū)分為顯性和隱性。

?控制不同性狀的遺傳因子是各自

獨(dú)立的。第一節(jié)遺傳

（2）孟德爾提出了雜交、自交、回交等一套科學(xué)有效的遺傳研究方法，來研究遺傳因子的規(guī)律。孟德爾創(chuàng)立的這套方法一直沿用到1950s，才被分子遺傳學(xué)方法取代。

第一節(jié)遺傳孟德爾所研究的豌豆的七個性狀灰色種衣豆莢鼓的縮的花的位置莖的長度軸向末端顯性隱性

已知：控制鸚鵡羽毛顏色的有四個等位基因（即兩對基因）：B、b、C、c。

B－使羽毛顏色呈黃色

C－使羽毛顏色呈藍(lán)色

b和c是隱性基因，不產(chǎn)生色素。

問：

（1）寫出圖中四個鸚鵡的基因型。

（2）基因型為BbCc的鸚鵡應(yīng)為什么顏色？

（3）兩只基因型為BbCc的鸚鵡所產(chǎn)生的后代是什么情況？

B－使羽毛顏色呈黃色

C－使羽毛顏色呈藍(lán)色第一節(jié)遺傳二、單基因遺傳與復(fù)等位基因由單個基因改變引起的遺傳變異稱為單基因遺傳。單基因遺傳具有預(yù)期的表型和基因型的理論比例，這種遺傳方式稱為孟德爾遺傳。在人類中有很多疾病都是屬于單基因遺傳病，如白化病、地中海貧血癥、苯丙酮尿癥、半乳糖血癥和抗維生素D佝僂病等。目前已發(fā)現(xiàn)6000多種人類單基因遺傳病符合孟德爾遺傳。單基因遺傳病的致病基因通過生殖細(xì)胞遺傳給后代，也可能由親代生殖細(xì)胞發(fā)生新的突變傳給后代。第一節(jié)遺傳孟德爾實(shí)驗(yàn)涉及的等位基因都是一對，群體中可以有三種不同基因型，如豌豆花色的基因型有CC、Cc、cc三種類型。生物界中也有等位基因多于2個，如3個、4個或者數(shù)百個更多的現(xiàn)象，具有3個以上等位基因稱為復(fù)等位基因。第一節(jié)遺傳例：人類ABO血型就是常見的復(fù)等位基因現(xiàn)象。按ABO血型系統(tǒng)，所有人分A型、B型、AB型、O型。ABO血型由A、B、O三個復(fù)等位基因決定。這三個基因都是并顯性的，可以組成n(n-1)共6種基因型，其中A型血基因有AA、AO；B型血基因型有BB、BO；AB型血基因型只有AB一種，O型血基因型只有OO一種。第一節(jié)遺傳ABO血型的復(fù)等位基因遺傳基因ABOAAAABAOBABBBBOOAOBOOO根據(jù)ABO血型復(fù)等位基因的遺傳方式，在家庭中，父母有一方是AB血型的，子女不會出現(xiàn)O型血型。父母分別是A型和B型的，在雙方都是雜合子的條件下，有可能生有O型血型的子女，理論比例是1/4。這與孟德爾的遺傳規(guī)律是一樣的。第一節(jié)遺傳有些相對性狀中，顯性現(xiàn)象是不完全的，如在紫茉莉的花色遺傳中發(fā)現(xiàn)，紫色花對白色花是顯性的，但是這兩種純合體的雜交，子一代不是紫色，而是粉紅色。這說明紫色基因A對白色基因a是不完全顯性，即所謂的顯隱性。并顯性現(xiàn)象是另一種顯隱性關(guān)系。如鞘翅目昆蟲的鞘翅有很多色斑變異，不同的色斑類型在底色上呈現(xiàn)不同的斑紋，一種瓢蟲鞘翅的黑斑在前緣，另一種瓢蟲鞘翅的黑斑在后緣。若把這兩種前緣和后緣瓢蟲雜交，子一代雜種全部都是鞘翅前緣和后緣都出現(xiàn)色斑的類型。這種等位基因都在雜合的個體中表現(xiàn)出的現(xiàn)象稱為并顯性遺傳。第一節(jié)遺傳顯隱性基因的多效性：一個基因有時會影響許多表型特性，單個基因具有多種效應(yīng)的能力稱之為多效性。如：先天性成骨不全、骨骼發(fā)育不良、鞏膜呈淡藍(lán)色、成年后耳聾。第一節(jié)遺傳?表現(xiàn)度：某一特定基因在個體中表現(xiàn)其特性的程度。

果蠅lobe(圓形突出)眼突變體變化的表現(xiàn)度（顯性突變雜合子，復(fù)眼缺失?近野生型）第一節(jié)遺傳

?

外顯率：在特定環(huán)境中某一基因型（常指雜合子）顯示出相應(yīng)表型的頻率。人類的多指畸形癥第一節(jié)遺傳人類中的孟德爾遺傳矮人家族第一節(jié)遺傳江蘇矮人家族專家們發(fā)現(xiàn)，陳家矮人患者的第23外顯子的1510位置上發(fā)生“鳥瞟呤”到“腺嘌呤”的轉(zhuǎn)換，致使第504個氨基酸由“甘氨酸”突變?yōu)椤敖z氨酸”。而陳家的健康者以及隨機(jī)測序的無血緣關(guān)系的50名健康者，同一基因均無此改變。鐮刀形細(xì)胞貧血癥第一節(jié)遺傳1949年世界上最早發(fā)現(xiàn)的第一個分子病，由此開創(chuàng)了疾病分子生物學(xué)時代。其分子病理是β基因發(fā)生單一堿基突變，正常β基因第6個密碼子為GAG，編譯谷氨酸，突變后變?yōu)镚TG，編譯纈氨酸，這種單個氨基酸的替代即形成異常血紅蛋白

HbS。在臨床上，血紅蛋白S病有3種主要形式：①純合子狀態(tài)，即鐮狀細(xì)胞貧血；②雜合子狀態(tài)，即鐮狀細(xì)胞性狀；③血紅蛋白S與其他異常血紅蛋白的雙雜合子狀態(tài)，包括血紅蛋白S-β珠蛋白生成障礙性貧血、血紅蛋白C病、血紅蛋白D病等。在脫氧狀態(tài)下，HbS的溶解度為脫氧HbA的1/40。因此脫氧可使紅細(xì)胞僵硬變形，成為鐮刀狀。所謂基因鏈鎖是指同一染色體上的某些基因以及它們所控制的性狀結(jié)合在一起進(jìn)行傳遞的現(xiàn)象。這一遺傳學(xué)現(xiàn)象是1906年貝特森Bateson和龐尼特Punnett（英國）在研究香豌豆的兩對性狀的遺傳時發(fā)現(xiàn)的。此外，在1910年，Morgen摩爾根andBridges布里奇斯--果蠅雜交三、基因的連鎖與交換第一節(jié)遺傳

基因連鎖—自由組合定律的特例

同源染色體在減數(shù)分裂時發(fā)生交換位置相近的因子相互連鎖第一節(jié)遺傳表型灰色退化交換是重組的染色體基礎(chǔ)

細(xì)胞在進(jìn)行有絲分裂時,不同的基因依據(jù)一定的規(guī)律進(jìn)行重組.

?非連鎖基因的重組—自由組合定律

?連鎖基因的重組—交換定律第一節(jié)遺傳非連鎖基因的重組第一節(jié)遺傳親本重組真核生物的染色體作圖1.染色體的遺傳圖譜依據(jù)連鎖基因的交換值作圖?

有絲分裂時同源染色體間發(fā)生交換重組，且兩個連鎖基因之間的距離決定了它們之間的交換頻率，即交換值（重組值）.?

利用連鎖基因間的重組可估算基因間的距離。1%重組頻率值為1個圖距單位，又稱1cM(1個厘摩)，相當(dāng)于物理距離的1Mb。第一節(jié)遺傳果蠅的遺傳圖譜AlfredH.Sturtevant第一節(jié)遺傳艾爾弗雷德?斯特蒂文特2.染色體的細(xì)胞學(xué)圖譜 依據(jù)突變表型及其在染色體上缺失的位置或其它可在顯微鏡下觀察的特征而繪制的圖譜。1920s,HermannJosephMuller赫爾曼·約瑟夫·穆勒

用X-ray增加果蠅突變，并利用突變體作了一系列出色的研究工作.第一節(jié)遺傳性染色體

最初是因?yàn)樵跍p數(shù)分裂產(chǎn)生的不同配子中形態(tài)不完全一致而發(fā)現(xiàn)的，后來因?yàn)楹托詣e有關(guān)，就此得名。常染色體性染色體以外的染色體稱為常染色體。第一節(jié)遺傳四、性別的染色體基礎(chǔ)常染色體顯性基因的遺傳人類耳垂

AA、Aa:有耳垂；

aa:無耳垂第一節(jié)遺傳顯性基因的遺傳人類多指第一節(jié)遺傳第一節(jié)遺傳顯性基因的遺傳軟骨發(fā)育不全癥第一節(jié)遺傳隱性基因的遺傳白化病先天性聾啞先天性高度近視白化病遺傳第一節(jié)遺傳隱性基因的遺傳白化病先天性聾啞先天性高度近視白化病第一節(jié)遺傳1.性別決定系統(tǒng)?X-Y系統(tǒng)人，哺乳動物， 果蠅等?X-O系統(tǒng)蝗蟲，蟋蟀等直 翅目昆蟲

?Z-W系統(tǒng)鳥，兩棲，爬行， 蝶，蛾等?單-雙倍體系統(tǒng)蜂，蟻第一節(jié)遺傳XY型性決定以人為例：人的體細(xì)胞含有46條(23對)染色體，其中22對屬于常染色體，在男女中一樣，另外一對為性染色體，在女性中為XX，在男性中為X和Y，Y染色體相對于X染色體體型較小。女性產(chǎn)生的配子組成一樣，均為22條常染色體+X染色體，而男性產(chǎn)生的配子有兩種，22條常染色體+X染色體或22條常染色體+Y染色體。如果X和Y配對則發(fā)育成男性后代，若X和X配對則發(fā)育成女性后代。第一節(jié)遺傳ZW型性決定以家蠶為例：家蠶的體細(xì)胞染色體數(shù)是27對常染色體+1對性染色體。和XY型性決定相反，雌蠶中性染色體組成是ZW，可以產(chǎn)生含有Z或W兩種不同性染色單體的配子。雄蠶含有兩條一樣的性染色體，ZZ，只產(chǎn)生一種類型的配子。第一節(jié)遺傳2.伴性遺傳歐洲皇室家族的血友病

俄國尼古拉二世家庭英國維多利亞女王第一節(jié)遺傳血友病患者伴性遺傳的發(fā)現(xiàn)定義：伴性遺傳是指定位在性染色體上的基因和性別相聯(lián)系的一種特殊的遺傳方式。伴性遺傳的研究最早是從由摩爾根意外發(fā)現(xiàn)的一只白眼雄果蠅開始的。正常野生的果蠅眼色是紅色的，白眼果蠅屬于基因突品種。當(dāng)摩爾根用這只白眼雄果蠅與普通的紅眼雌果蠅交配時，子一代的果蠅都是紅眼，按孟德爾遺傳方式的比例解釋，紅眼是顯性性狀，白眼是隱形性狀。繼續(xù)將子一代的果蠅交配產(chǎn)生子二代，雌果蠅全是紅眼，雄果蠅一半是紅眼，一半是白眼。全部紅眼果蠅與白眼果蠅的比例是3:1，仍符合孟德爾定律。第一節(jié)遺傳伴性遺傳的發(fā)現(xiàn)果蠅是由XY型性決定與人及哺乳動物相同。第一節(jié)遺傳XXXYXXYXOX:A2:21:22:21:2性別雌蠅雄蠅雌蠅雄蠅表黒腹果蠅的性別決定果蠅的性別決定于性指數(shù)，即X性染色體和常染色體組數(shù)A的比值。當(dāng)性染色體數(shù)目和常染色體組數(shù)之比為2:2時，為雌蠅。當(dāng)性染色體僅有1條，和常染色體組數(shù)之比為1:2時，為雄蠅。從分子機(jī)制上，果蠅的性別決定是由X染色體的雌性決定因子同常染色體的雄性決定因子之間的平衡關(guān)系所決定的。Y染色體在體細(xì)胞中會發(fā)生丟失，XO雄蠅的精子發(fā)生受到嚴(yán)重干擾，導(dǎo)致不育。摩爾根提出伴性遺傳的假設(shè)：第一節(jié)遺傳控制白眼性狀的突變基因w位于X染色體上，且為隱性，記作Xw。正常紅眼果蠅記作X+。由于果蠅的Y染色體較小，不含有這個眼色基因的等位基因，記作Y。因此，在雄果蠅中，只要X染色體上帶有一個w白眼基因就能表現(xiàn)出白眼的突變性狀。但在雌果蠅中，只有兩條X染色體都攜帶w突變基因，雌果蠅才表現(xiàn)出突變性狀。精子卵紅眼(雌)X+X+Xw白眼(雄)XwYYX+X+Xw紅眼(雌)X+Y紅眼(雄)表野生型紅眼雌果蠅和白眼雄果蠅交配子一代F1性染色體伴性遺傳：

決定性狀的基因位于性染色體上.Ｘ連鎖的顯性遺傳病抗維生素Ｄ性佝僂病第一節(jié)遺傳X連鎖的隱性遺傳——色盲第一節(jié)遺傳X連鎖的隱性遺傳——血友病Y連鎖遺傳(限雄遺傳)人類的耳道長毛癥第一節(jié)遺傳3.基因劑量的補(bǔ)償

Lyon假說在人類和哺乳動物中，大多數(shù)雙倍體細(xì)胞中只有一條Ｘ染色體完全有活性.

在雌性中，兩條染色體中的一條在胚胎發(fā)育早期失活，濃縮成一個致密的小體，叫巴爾小體(BarrBody).巴爾小體XYXX第一節(jié)遺傳雌性動物Ｘ染色體失活引起的毛色鑲嵌第一節(jié)遺傳受精卵母本遺傳父本遺傳胚胎失活鑲嵌貓的毛色第一節(jié)遺傳巴爾小體受精卵早期胚胎4.性別限制和性別影響特性?

性別限制性特性（限制遺傳）某些特性由兩性中均有的常染色體決 定,但卻專性地在一個性別中表達(dá).

例如：人的胡子、牛的產(chǎn)奶量、雞的生蛋量.?

性別影響性特性（從性遺傳）某些特性的表現(xiàn)和外顯率受性別影響， 在不同性別中表現(xiàn)有所不同.

例如：禿頂男性中雜合體引起禿頂 女性中純合體才會引起脫發(fā)第一節(jié)遺傳5.性別決定單倍體決定性別蜜蜂雄性為單倍體(n),由未受精卵發(fā)育而來,無父親雌性為二倍體(2n),由受精卵發(fā)育而來第一節(jié)遺傳環(huán)境決定珊瑚島魚在30～40條左右的群體中,只有一條為雄性,當(dāng)雄性死后,由一條強(qiáng)壯的雌性轉(zhuǎn)變?yōu)樾坌缘谝还?jié)遺傳基因決定性別玉米雌雄同株雌花序由Ba基因控制;

雄花序由Ts基因控制;第一節(jié)遺傳6.性別畸形性染色體與性別畸形Klinefetter綜合癥(先天性睪丸發(fā)育不全)

外貌男性,睪丸萎縮,具有乳房,不育,

低智商身高>183cm占1/260;

染色體組成:47,XXY

在男性不育中占1/100第一節(jié)遺傳Klinefetter綜合癥(先天性睪丸發(fā)育不全)第一節(jié)遺傳Turner綜合癥（性腺發(fā)育不全）外貌女性，個矮（1.3m左右）第二性征發(fā)育不良，原發(fā)性閉經(jīng)，肘外翻，盾狀胸，35%有心血管病，智力低下或正常染色體組成：45,X0第一節(jié)遺傳Turner綜合癥（性腺發(fā)育不全）第一節(jié)遺傳XYY或多個Y個體占男性的1/250～1/500，個高（1.80m以上),外貌男性,病癥類似47,XYY,智力一般較低,性格粗暴,易沖動,生殖器官發(fā)育不良,多數(shù)不育,有人認(rèn)為患者有反社會行為。第一節(jié)遺傳XYY或多個Y個體第一節(jié)遺傳多X女性表現(xiàn)為女性,眼距寬,外生殖器及第二性征多正常,有的月經(jīng)失調(diào),類似21三體,智力發(fā)育遲緩女性陰陽人第二性征多呈男性病因基因突變導(dǎo)致雄性激素產(chǎn)生第一節(jié)遺傳男性陰陽人具有正常男性的染色體組成（46，XY).外觀多呈女性，不育病因雄性激素受體基因突變第一節(jié)遺傳7.多基因遺傳數(shù)量性狀:其變異在一個群體中是連續(xù)的第一節(jié)遺傳

數(shù)量性狀受環(huán)境的影響甚為明顯。環(huán)境引起的變異一般只表現(xiàn)于當(dāng)代，不能連續(xù)。遺傳變異是可以遺傳的。遺傳變異對數(shù)量性狀的作用，用遺傳率來表示：

遺傳變異

遺傳率（%）=------------------------------------------X100%

總變異（遺傳變異+環(huán)境變異）遺傳率高說明群體的變異主要是由遺傳變異引起的。遺傳率第一節(jié)遺傳人類一些性狀與疾病的遺傳率

性狀 遺傳率 疾病 群體發(fā)病率遺傳率

（%）（%）（%）身高 81 唇裂+腭裂 0.17 76

體重 78 糖尿病 0.2 75智商 80 精神分裂癥 1.0 80語言能力68 哮喘4 80計算能力12 高血壓 4-8 62第一節(jié)遺傳染色體的數(shù)量變異無籽西瓜五、生物的變異第一節(jié)遺傳染色體的數(shù)量變異群體發(fā)病率1/650癥狀:

眼裂小，舌常外伸并有舌裂，掌紋異常，生長遲緩，智力低下病因：47（2n+1),21號染色體多一條Down氏綜合癥

（21三體）第一節(jié)遺傳染色體的數(shù)量變異Down氏綜合癥

（21三體）第一節(jié)遺傳染色體的結(jié)構(gòu)變異人類的貓叫綜合癥：第5號染色體缺失（短臂缺失）患兒發(fā)出咪咪聲，耳位低下，智商僅20～40.第一節(jié)遺傳智商是200分制，90～110分者屬正常智力范圍，120～140分者為聰明人，140分以上者稱天才。分?jǐn)?shù)越低表示智力越差，70分以下者為智障。智商是一種表示人的智力高低的數(shù)量指標(biāo)。它是德國心理學(xué)家施特恩在1912年提出的。智商是智力商數(shù)的簡稱，智商用英文IQ表示。染色體的結(jié)構(gòu)變異人類的貓叫綜合癥：

第一節(jié)遺傳第5號染色體缺失（短臂缺失）基因突變

基因的結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，編碼氨基酸的DNA堿基發(fā)生變化，通常有堿基替換，移碼突變等。三聯(lián)體密碼改變，編碼的氨基酸、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)功能隨之改變。誘發(fā)基因突變的因素又稱誘變劑，常見的誘變劑有：

（1）烷化劑：引起DNA中A和G，T和C堿基轉(zhuǎn)換

（2）堿基類似物：以假亂真，如：

5-溴尿嘧啶5-Bu，2-氨基嘌呤

（3）造成DNA增加或減少一、二個堿基：吖啶類染料，氮芥類衍生物等第一節(jié)遺傳基因突變

——血紅蛋白β鏈基因突變第一節(jié)遺傳錯義突變：由于堿基置換，與某一氨基酸相對應(yīng)的密碼子變成其他氨基酸的密碼子，其結(jié)果使合成的蛋白質(zhì)的活性發(fā)生變化或失去活性，這樣的突變稱為錯義突變?；蛲蛔?/p>

——血紅蛋白β鏈基因突變無義突變：是編碼某一氨基酸的三聯(lián)體密碼經(jīng)堿基替換后，變成不編碼任何氨基酸的終止密碼UAA、UAG或UGA。雖然無義突變并不引起氨基酸編碼的錯誤，但由于終止密碼出現(xiàn)在一條mRNA的中間部位，就使翻譯時多肽鏈的終止就此終止，形成一條不完整的多肽鏈。移碼突變：在正常的DNA分子中，1對或少數(shù)幾對鄰接的核苷酸的增加或減少，造成這一位置之后的一系列編碼發(fā)生移位錯誤的改變，這種現(xiàn)象稱移碼突變。

人類中有約10%的人患有單基因遺傳病，約20%的人患有多基因遺傳病，還有染色體病等，粗略估計，約25%的生理缺陷、30%的兒童死亡和60%的成年人疾病都是由遺傳疾病引起的，約1/3的人受遺傳病所累。由于表現(xiàn)程度不同，往往不大注意。我國每年出生的1500多萬個嬰兒中，3%（約36萬）出生缺陷，其中80%是遺傳因素造成的。智商（IQ）低于70者占總?cè)丝诘?.2%，其中嚴(yán)重智力低下者約占0.2%（約200多萬）。遺傳病也是造成人類壽命縮短的主要因素遺傳病：是指遺傳物質(zhì)改變而導(dǎo)致的疾病。六、遺傳與優(yōu)生第一節(jié)遺傳遺傳病診斷臨床水平細(xì)胞水平染色體、細(xì)胞、組織檢查分子水平一是檢測基因產(chǎn)物-蛋白質(zhì)、酶的量和活性。二是檢測酶促反應(yīng)底物或產(chǎn)物的變化基因水平核酸分子雜交法、PCR法、限制性內(nèi)切酶法、核酸測序法等第一節(jié)遺傳遺傳病的治療基因治療是從根本上治療遺傳病的方法：轉(zhuǎn)移載體外源基因?qū)氲幕瘜W(xué)和物理方法基因治療的方式反義療法核酶的基因治療第一節(jié)遺傳1.轉(zhuǎn)移載體常用病毒作為基因轉(zhuǎn)移的載體?；蜣D(zhuǎn)移的方法主要有：重組反轉(zhuǎn)錄病毒（RNA病毒）介導(dǎo)的基因轉(zhuǎn)移重組DNA病毒介導(dǎo)的基因轉(zhuǎn)移遺傳病的治療第一節(jié)遺傳2.化學(xué)療法與物理療法化學(xué)方法用磷酸鈣微量沉淀外源DNA，然后與靶細(xì)胞混合；靶細(xì)胞攝入沉淀物，外源基因進(jìn)入核內(nèi)，與染色體發(fā)生整合物理方法主要有顯微注射法和電穿透法。電穿透法是借助電流使DNA直接穿過細(xì)胞膜，從而轉(zhuǎn)入細(xì)胞中遺傳病的治療第一節(jié)遺傳遺傳病的治療3.基因治療的方式體外原位治療：從患者體內(nèi)取出帶有基因缺陷的細(xì)胞通過基因轉(zhuǎn)移進(jìn)行遺傳修正將經(jīng)過遺傳修正后的細(xì)胞進(jìn)行選擇和培養(yǎng)將修正后的細(xì)胞通過融合或移植的方法轉(zhuǎn)入患者第一節(jié)遺傳遺傳病的治療3.基因治療的方式體內(nèi)基因治療：通過轉(zhuǎn)移載體將具有治療功能的基因直接轉(zhuǎn)入病人的某一特定組織中第一節(jié)遺傳遺傳病的治療4.反義療法

通過阻遏或降低目的基因的表達(dá)達(dá)到治療的目的。反義療法通過引入目的基因的mRNA的反義序列與mRNA相配對后，用于翻譯的mRNA的量就大大減少，因而合成的蛋白質(zhì)的量也相應(yīng)大大減少第一節(jié)遺傳遺傳病的治療5.核酶的基因治療核酶（ribozyme）是指具有催化裂解活性的RNA分子。通過載體將核酶轉(zhuǎn)入細(xì)胞，特異性地切割有害基因第一節(jié)遺傳優(yōu)生學(xué)預(yù)防性優(yōu)生學(xué)（負(fù)優(yōu)生學(xué)）：

研究降低產(chǎn)生不利表現(xiàn)型的不利基因的途徑。

A、開展婚前檢查

B、禁止近親結(jié)婚

C、提倡適齡生育：20歲以下年輕母親所生子女中，先天畸形發(fā)生率比25～34歲者要高50%，40歲以上母親所生子女中，先天愚型的發(fā)病率要比25～34歲者高10倍。

D、開展遺傳咨詢

第一節(jié)遺傳優(yōu)生學(xué)

E、開展產(chǎn)前診斷

F、妊娠早期避免接觸致畸劑：如鏈霉素可致胎兒聽神經(jīng)受損，氯霉素可致灰色綜合癥，電離輻射可致胎兒生長緩慢演進(jìn)性優(yōu)生學(xué)（正優(yōu)生學(xué)）：研究增加產(chǎn)生有利表現(xiàn)型的有利基因頻率的方法第一節(jié)遺傳1.人類基因組計劃基因組（genome）是一個單倍體細(xì)胞內(nèi)基因的總和，它分為核基因組、線粒體基因組與葉綠體基因組。基因組內(nèi)包括編碼序列與非編碼序列七、基因工程第一節(jié)遺傳

十幾年以來，科學(xué)家們它在人的二十三對染色體上發(fā)現(xiàn)了幾千種基因。其中包括：亨迷頓舞蹈病基因（此病多發(fā)于中年時期，屬致死性神經(jīng)變性疾病）、遺傳結(jié)腸癌乳腺癌基因、先天性免疫缺損綜合癥基因、家族性高血壓基因以及肥胖基因、衰老基因、糖尿病基因等等。而且隨著人類基因組計劃的實(shí)施。現(xiàn)在每天都有大量的人體基因被發(fā)現(xiàn)鑒定。然而已發(fā)現(xiàn)的幾千種基因在人類基因組中，有如九牛一毛，微不足道。

人類基因研究的啟動：第一節(jié)遺傳

人類基因組計劃是一項(xiàng)國際性的宏大工程，其規(guī)模及意義遠(yuǎn)在曼哈頓計劃之上。這一計劃的主要目標(biāo)是破譯人體的幾萬個基因密碼，即繪制人體全部基因圖譜。包括染色體物理遺傳圖譜繪制。基因分離克隆，基因定序及功能鑒定、人類遺傳數(shù)據(jù)庫的創(chuàng)建等四大部分的內(nèi)容。這一計劃完成后，人類將擁有一幅自身的遺傳藍(lán)圖，一本基因密碼手冊，（若用16開A4紙記錄人類全部遺傳密碼，DNA排列順序，則需40萬頁?。├盟?，人們可糾正任何基因病或分子病，研究出有效的疾病檢測方法和治療手段。

人類基因組計劃的實(shí)施：第一節(jié)遺傳

美國聯(lián)邦政府雄心勃勃的人類基因組計劃是歷時15年，(1991~2005），耗資30億美元，完成全部人類基因的測序工作。1994年底，一張覆蓋整個基因組的人類遺傳圖譜已經(jīng)完成，而高質(zhì)量的物理圖譜也已能覆蓋95%的基因組。更為精細(xì)的物理圖譜（每100kb含有一個標(biāo)記位點(diǎn)）的完成預(yù)計在今年年底完成。

是歐洲和北美血統(tǒng)的DNA捐贈者，而人類基因組多樣性計劃是研究人類基因組種族差異性。這種人種差異性為0.1%（約對應(yīng)于100多個基因）。這些差異基因很可能具有巨大的經(jīng)濟(jì)價值。因此我國亦建立了黃種人基因組計劃。人類基因組計劃的倡導(dǎo)者是美國人類基因組計劃的對象

基因組計劃的實(shí)施會帶來許多倫理學(xué)、法學(xué)和社會學(xué)問題。人類基因組計劃的后果：

首先碰到的是專利問題。現(xiàn)在美國好幾家大公司均加入人類基因組計劃，每克隆鑒定一個基因，他們就將整個基因申請專利，占為己有。

致病基因的鑒定將使人們得知自己患某些癌癥的概率，如歐美血統(tǒng)的婦女有八分之一的概率患乳腺癌。但若某婦女其近親有一人患乳腺癌，則她患乳腺癌的概率劇增至85%。同時還具有患卵巢癌的45%的危險。這樣，某人的基因鑒定結(jié)果常會導(dǎo)致保險公司拒絕保險或恣意提高投保金額的依據(jù)，造成嚴(yán)重的社會問題。人體基因組的特征1、人體基因組的大小:

人類DNA30億個堿基對的序列。

2、人體基因組結(jié)構(gòu)：

人體基因組中含有大量的重復(fù)順序和高度重復(fù)順序。非重復(fù)順序約只占總基因組的54-58％。3、人體基因特征：基因數(shù)目為3-5萬；95％以上的基因含有內(nèi)含子結(jié)構(gòu)，平均外顯子數(shù)為7個；平均基因長度為16.3kb。第一節(jié)遺傳2.后基因組計劃基因克隆計劃:克隆和鑒定人的3-5萬個基因基因組多樣性計劃:群體多樣化的研究；代表基因組到個體基因組的研究cDNA計劃:目標(biāo)是建立不同組織、不同基因在不同時期的表達(dá)“目錄”，即個體基因表達(dá)的時空圖蛋白組計劃:HGP的基因序列可以馬上轉(zhuǎn)化為信息的和物質(zhì)的蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)。仿照HGP從單一的蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)向大規(guī)模的種類、結(jié)構(gòu)和功能的研究細(xì)胞計劃:從分子水平到細(xì)胞水平的研究中國的HGP指導(dǎo)思想：參與、分享，重點(diǎn)是利用我們的資源，依靠我們自己的力量，為我們的子孫克隆我們自己的基因第一節(jié)遺傳生命工廠三部曲

從多利的克隆羊在英國問世，克隆就不是什么新鮮詞匯了。不過，對于人造子宮，許多人恐怕還是第一次聽說。其實(shí)，早在1932年，英國小說家赫胥黎就在其著名的反烏托邦小說《美麗的新世界》中提出了人造子宮的設(shè)想。第一節(jié)遺傳赫胥黎筆下的2532年

人類社會已經(jīng)發(fā)展成為一個“基因?yàn)跬邪睢保蚣夹g(shù)高度發(fā)達(dá)，生小孩的事情完全由生命工廠來負(fù)責(zé)。在一條條生命流水線上，首先進(jìn)行基因設(shè)計，然后是克隆，最后在人造子宮中孕育成長。地球上的男男女女從繁衍后代的傳統(tǒng)職責(zé)中徹底解放出來，盡情體驗(yàn)著性愛的樂趣。只有在“蠻荒之地”才能見到大腹便便的孕婦，而這種懷胎十月的自然生育方式早已被“文明世界”嘲笑為“動物行徑”或“禽獸行為”。

“基因設(shè)計＋克隆人＋人造子宮”赫胥黎的這些科學(xué)幻想一度被斥為“癡人說夢”，可誰想，科學(xué)發(fā)展的速度竟然如此之快，到了2002年，生命工廠的這三部曲就已同時成為科學(xué)家和公眾關(guān)注的焦點(diǎn)第一節(jié)遺傳3、克隆的概念

1)什么是克隆(clone)？克隆的定義是獨(dú)立細(xì)胞繁殖系，指后代完全由一個細(xì)胞復(fù)制，具有完全相同的遺傳物質(zhì)。

它是特制一種生物學(xué)操作。

2)單性繁殖就是克隆嗎？

克隆是無性繁殖，但無性繁殖不一定就是克隆。許多低等動物，都可以在雌雄同體的情況下，進(jìn)行孤雌生殖。

第一節(jié)遺傳3)無性繁殖是克隆么？

也不一定。即使是無性繁殖，也不能保證染色體不發(fā)生變化。

4)可以利用克隆技術(shù)來挽救瀕危動物嗎？

一般來說，不可以。挽救瀕危動物需要提高他們的繁殖能力。而克隆做的是另外一件事情：得到遺傳結(jié)構(gòu)完全相同的后代。

5)克隆是遺傳學(xué)的重大突破嗎？

克隆是一種繁殖技術(shù)。大家現(xiàn)在所說的克隆，實(shí)際是指核移植。

第一節(jié)遺傳6)什么是核移植？

就