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第五章常染色体遗传 第一节常染色体单基因显性遗传第二节常染色体单基因隐性遗传第三节常染色体共显性遗传 几个基本概念 常染色体 与性别无关的染色体如1 22号染色体 性染色体 与性别有关的染色体如X和Y染色体 常染色体遗传 位于常染色体上的基因所控制性状的遗传 性染色体遗传 位于性染色体上的基因所控制性状的遗传 1902年英国的一名内科医生Garrod首先研究了黑尿酸症的遗传规律 这是人类遗传学史上第一例被确认的常染色体单基因遗传病 1908年首次发现的ABO血型也是常染色体单基因遗传性状 到1991年时已发现的人类单基因染色体遗传性状达4325种 本章主要介绍常染色体单基因遗传 第一节常染色体单基因显性遗传 一 常染色体显性性状二 常染色体单基因显性遗传家系的特点三 常染色体单基因显性遗传病常见病例 一 常染色体显性性状 哺乳动物体细胞中的常染色体都是成对 同源染色体 存在的 基因也是成对 等位基因 存在的 纯合体 等位基因相同的个体称为该基因纯合体杂合体 等位基因不同的个体则是该基因杂合体显性性状 当一对等位基因杂合态时所表现的性状 控制显性性状的基因为显性基因 隐性性状 基因只有在纯合态时才能表现的性状 控制隐性性状的基因为隐性基因 共显性 当一对等位基因杂合时 两个基因所控制的性状同时表达 完全外显 群体中带有同一个显性基因的所有个体 都表现该基因支配的性状不完全外显 若只有一部分个体表达该性状则称为不完全外显 外显率 表现出显性基因性状的个体数占带有该显性基因个体总数的百分率即为外显率 二 常染色体单基因显性遗传家系的特点1 显性基因完全外显时其遗传家系图 常染色体单基因显性遗传家系的三个特点 1 双亲中只要有一人是显性基因携带者 则子女中可能有1 2出现显性性状2 且子女中出现显性性状者与性别无关3 家系中通常每代都有显性性状出现 2 当显性基因不完全外显时其遗传家系图1 视网膜母细胞瘤患者的家系 第一代母亲为患者 2 显性基因不完全外显时其遗传家系分析 第一代母亲为患者 因为是显性遗传 所以I2的基因型为Aa 4的基因型也是Aa 4的子代中也有患者 但 2表型正常 他与一位正常的女子结婚后生了5个子女 其中有4人为视网膜母细胞瘤患者 通过调查发现视网膜母细胞瘤是一种不完全外显的显性遗传病 其外显率约为90 该家系中 2带有显性致病基因未能表达 所以表型正常 I2 2和 1245的遗传现象不同于完全外显 出现 隔代遗传 现象 三 常染色体单基因显性遗传病常见病例 1 软骨发育不全症状 1 短肢 躯干长度正常 腰脊柱前凸 前额显著 鼻梁马鞍形2 成体身高男性约132cm 女性约123cm 智力正常 寿命正常遗传分析 常染色体显性遗传 完全外显 表现度差异较小发病率 新生儿发病率约为1 26000 2 遗传性血管神经性水肿 症状 1 由于补体C1酯酶抑制因子功能失常导致皮下组织或肠壁反复出现水肿 补体C4效价降低 症状反复发作 到成年期开始缓解2 发作时如果水肿的部位出现在喉部可导致死亡遗传分析 常染色体显性遗传 基因位于第一号染色体 3 遗传性血栓形成 症状 由于血浆蛋白C或抗凝血酶I减少 导致浅表或深层血管反复出现血栓 血栓形成的部位和损伤的范围不同 产生的后果也不同 遗传分析 在血栓病人中约有2 一5 是起因于抗凝血酶B减少 该基因位于第一号染色体上 血浆蛋白c基因可能位于第二号染色体上 两种基因部是常染色体显性遗传 4 高胆固醇血症 症状 1 黄斑瘤 角膜弓形带 局部缺血性心脏病会导致死亡 低密度脂蛋白受体缺乏导致血胆固醇增高 2 常在30 40岁之间发作 男性患者中约有50 在60岁前死于局部缺血性心脏病 如治疗及时 症状能够缓解 遗传分析 常染色体显性遗传 低密度脂蛋白受体基因位于19p13上 致病基因是由突变和缺失造成的 诊断 可通过分析胎儿DNA序列作产前诊断 5 肠多发性息肉 症状 1型结肠息肉 息肉主要分布在结肠区 易出现恶性生长2型肠道息肉 息肉分布在整个肠道区 在唇和指上有黑色素斑点 很少出现恶性生长 常出现肠套叠 l0 15 的女性患者出现卵巢颗粒膜细胞瘤 3型息肉 息肉分布在结肠和直肠区 面部有骨性瘤 皮肤有囊肿 也易出现恶性生长 遗传分析 全都是常染色体显性遗传 目前无法作产前诊断 发病率 总发病率为1 10000 6 Marfan综合征 蛛样指综合征 症状 1 手指细长 如蜘蛛肢 上肢较长 关节松弛2 并发症明显 水晶体半脱位 脊柱侧弯 主动脉纺锤状 遗传分析 常染色体显性遗传 15 的病例是由突变引起 诊断 目前尚无法进行产前诊断 7 萎缩性肌强直 症状 1 成年初期出现进行性肌无力 尤其是面部肌肉 胸锁乳突肌和四肢远端肌肉较为明显 握紧的手指很难伸直 2 白内障 85 发生在晶体后部 3 男性前额光头 性腺萎缩 4 从发作时起约15 20年内严重丧失活动能力 5 常规麻醉药对患者有害 遗传分析 常染色体显性遗传 基因位于第19号染色体上发病率 为1 20000 诊断 DNA限制性酶切片段长度的连锁分析可用于杂合子检测和产前诊断 8 神经纤维瘤 症状 1 儿童期皮肤上出现多发性牛奶咖啡色斑 青春期后出现神经纤维瘤和虹膜瘤 2 75 的患者没有并发症 10 的患者有轻度智力迟钝 肾动脉血管纤维肌发育不良导致全身性张力过强 3 为急性发作 5 为中枢神经系统纤维瘤 还有不足1 的患者为褐色素细胞瘤 遗传分析 常染色体显性遗传 完全外显 表现度不同 50 的患者是由新突变产生诊断 产前无法诊断发病率 为1 3000 9 视网膜母细胞瘤 症状 1 视网膜恶性肿瘤通常在l 2岁时发作2 白猫眼反射或斜视 20 30 为两眼同时发病 如果是单例眼发病且范围较小的患者 多半是有希望治愈的遗传分析 家族性病例一般都是常染色体显性遗传 外显率为90 基因定位在13q14诊断 有家族史的孕妇通过DNA限制性酶切片段长度分析可作产前诊断 发病率 为1 18000 10 Huntington舞蹈病 症状 1 通常在40多岁发病 有精神病学症状 舞蹈动作和痴呆进行性加重2 CT检查为尾状核萎缩 尾状核和豆状核中的小神经元病变 苍白球中大神经元病变3 发作后十多年内死亡 遗传分析 常染色体显性遗传 完全外显 基因定位在第4号染色体的短臂上发病时间 10 30岁前 30 40岁前 60 50岁前 85 在60岁前 95 在70岁前发病 发病率 约1 18000诊断 作DNA限制性酶切片段长度分析可进行产前诊断 第二节常染色体单基因隐性遗传 一 常染色体单基因隐性遗传家系的特二 近亲婚配隐性基因纯合效应三 常染色体基因隐性遗传病 一 常染色体单基因隐性遗传家系的特点 常染色体单基因隐性遗传性状至今已发现1400多种隐性遗传性状是在隐性基因纯合时出现的 在杂合子时只表现显性性状 不表现隐性性状 杂合子是隐性基因携带者常染色体隐性遗传家系的特点不同于显性遗传家系 1 常染色体单基因隐性遗传家系图 2 常染色体单基因隐性遗传的分析及特点 1 分析 6和 7为隐性基因携带者 1和 8为隐性遗传性状出现者 隐性性状的表达与性别无关 他们的父辈和祖辈表型正常 当父母双亲都是隐性基因携带者时子代才出现隐性遗传性状 隐性性状不是每代都出现 而是隔代遗传 2 特点 1 隐性性状的表达与性别无关 隐性性状不是每代都出现 而是隔代遗传 2 通常在近亲婚配的家系中容易出现 3 当双亲都是杂合子时 子代出现隐性性状的概率为1 4 隐性杂合子的概率为2 3 显性纯合子的概率为1 3 3 子代表型的概率分析 二 近亲婚配隐性基因纯合效应 1 隐性基因只有在纯合时才能表达 如果隐性基因是致病基因则纯合时将引起疾病 2 无血缘关系者结婚如图3 8 1和 2两人没有共同的祖先 其子代 1就不可能从同一个祖先处获得一对隐性纯合基因 但是在近亲婚配时 情况就不一样了 1 分析 1有两个共同的祖先 I3和I4 假设I3是杂合子隐性基因携带者 Aa I4是纯合显性 AA 则I3中的一个隐性基因可经 2 3和 1 2而遗传给 1 1的基因型可能是aa 2 近亲婚配隐性基因纯合效应 这种由于近亲婚配使共同祖先中的一个隐性基因在某一后代个体中加倍而纯合的现象 3 有血缘关系者结婚的分析 3 近亲婚配子代隐性基因纯合的可能性 已知常染色体隐性致病基因在群体中有1400多个 若I3和I4各自携带的隐性基因数越多 则 1出现隐性基因纯合的可能性就越大 如果I3和I4携带的隐性基因数各不相同 则 1隐性基因纯合的可能性为M 2 2n 2 M为不同的隐性基因数 所以 近亲婚配的遗传风险远高于非近亲婚配 三 常染色体基因隐性遗传病 1 半乳塘血症症状 新生儿瘦弱 呕吐 肝肿大 黄疽 白内障 易感染 尿中半乳糖含量增加 红细胞中缺乏1 磷酸半乳糖尿苷转移酶 如在出生一个月后才开始治疗 会出现不同程度的痴呆 遗传分析 常染色体隐性遗传 l 磷酸半乳糖尿苷转移酶基因定位在第9号染色体的短臂 诊断 测定酶含量可检出杂合子个体 测定羊水或绒毛膜细胞中的酶可用于产前诊断 新生儿的发病率 为l 40000 2 色素性肝硬变 症状 1 纯合子血清铁离子浓度增加 血清中铁蛋白浓度增加l0一20倍 杂合子除铁蛋白增加3 10倍外 其余正常 2 并发症为糖尿病 肝硬化 心肌病 关节病等 重复放血减少铁离子负荷可改善预后症状 遗传分析 常染色体隐性遗传 基因定位在6p21上 3 肝豆状核变性 症状 1 进行性肝病 常在l0一20岁发病 2 伴随基础神经节病变 虹膜周围有金黄色或绿褐色色素环 3 铜代谢异常 肝及尿铜含量增加 4 常有慢性活动性肝炎和神经病学后遗症 包括动作缓慢 语言不清 面容呆板 眼睛固定 面具样脸 等 遗传分析 常染色体隐性遗传 基因定位13q14诊断 目前尚无法进行产前诊断 发病率 在英国发病率为1 200000 在日本发病率为1 25000 4 苯丙酮尿症 症状 肝脏缺乏苯丙氨酸羟化酶 血和尿中苯丙氨酸含量增加 新生儿常规检测时就能发现 防治 1 如减少食物中的苯丙氨酸含量而增加酪氨酸的含量测可使儿童发育正常 否则会引起痴呆 2 孕妇在怀孕前就须进行食物控制 孕期保持母体血中苯丙氨酸含量 否则后代有智力障碍的风险 遗传分析 常染色体隐性遗传 基因定位在第12号染色体上 遗传病因学为基因缺失或基因突变发病率 美国为1 15000 苏格兰为1 7600 诊断 通过限制性内切酶酶切片段长度分析可检测杂合子和作产前诊断 5 婴儿型脑黄斑变性症 症状 1 婴儿出生4 8月开始出现症状 呆钝 不能抬头 肌肉萎缩 视力减弱以致失明 呈进行性加重 可以有肌强直性痉挛 反射活跃 可以出现狂哭 高叫 2 90 有樱桃色点 血清中己糖胺酯酶A含量降低 通常在3 4岁时死亡 遗传分析 常染色体隐性遗传 基因定位在第15号染色体上 诊断 测定血清中己糖旅酶A的含量可检出杂合子 测定羊水或绒毛膜细胞己糖胺酶A的含量可作产前诊断 发病率 德国犹太人中新生儿发病率高达1 3600 第三节常染色体共显性遗传 1 常染色体共显性现象 是指等位基因没有显性和隐性之分 同基因座位上的两个基因对性状的表达都起作用 在杂合子时两基因控制约性状都能表达 个基因控制约性状都能表达 2 常见共显性基因 例如编码红细胞表面血型 ABO 抗原的基因 红细胞中的酸性磷酸酶 腺苷酸激酶 血清中的结合珠蛋白 细胞表面的组织相容性抗原等都属于共显性遗传 3 控制ABO血型的基因 1 编码红细胞表面血型抗原的基因 i或iA和iB 在人类群体中有三个等位基因I iA和iB 但在某一个体中只有其中的2个 个体基因型产生抗原血型 表型显性关系iAiBA和B抗原ABA与B共显性iAi iAiAA抗原AA对i完全显性iBi iBibB抗原BB对i完全显性ii不产生抗原O 2 ABO血型的遗传及在亲子鉴定中的应用 例1 AB血型男与A血型女结婚 问子女可能的血型 如子女中O型 请分析AB型男 A型女父母可能基因型 iAiB iAiiAiB iAiA精细胞卵细胞精细胞卵细胞1 2iA1 2iA1 2iA1iA1 2iB1 2i1 2iB 可能1 4iAiA1 4iAI1 2iAiA1 2iBiA子女1