人类单基因遗传

单基因遗传与单基因病,单基因遗传：遗传性状受一对等位基因控制，且在遗传传递过程中，符合孟德尔定律。也叫孟德尔遗传,单基因病：由某一等位基因突变所引起的疾病,单基因遗传（病）的遗传方式： 常染色体遗传：显性遗传 隐性遗传 性染色体遗传：X连锁显性遗传 X连锁隐性遗传 Y连锁遗传,系谱与系谱分析,系谱 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,系谱符号,对多个具有相同遗传性状或遗传病的家族的系谱作综合分析(统计学分析）以便确定所发现的某一特定性状或疾病在这个家族中是否有遗传因素的作用及其可能的遗传方式从而为其他具有相同遗传病的家系或患者的诊治提供依据,系谱分析法,第一节 常染色体遗传,一种遗传性状或疾病的基因位于122号常染色体上，其性质是显性的，这种遗传方式称为常染色体显性遗传（autosomal dominant inheritance，AD）,其特点是显性基因A无论是纯合状态（AA）还是杂合状态（Aa）都能表现出其所代表的遗传性状或病,一 . 常染色体显性遗传（Autosomal Dominant inheritance, AD),一 . 常染色体显性遗传（Autosomal Dominant inheritance, AD),某种性状或疾病受显性基因控制，这个基因位于常染色体上，其遗传方式为AD,由于各种复杂因素的影响，杂合子可能出现不同的表现形式，因此可将AD遗传分为下列几种不同的方式,（一）完全显性遗传,1. 完全显性遗传（complete dominance)的概念,杂合子的表现型与显性纯合子相同,杂合子Aa与显性纯合子AA的表型完全相同的AD遗传方式，显性基因A的作用完全表现出来，而隐性基因a的作用被完全掩盖。 Aa 杂合子表现 AA 显性纯合子 例： 并指（趾）症 家族性多发性结肠息肉症,假设决定并指的基因为显性基因A，正常指为隐性基因a，则并指症患者基因型应为AA或Aa。显性基因A在杂合状态下是完全显性的，因而在临床上，基因型为AA与Aa的患者在表型上完全不能区分。但实际上绝大多数并指症的基因型为Aa，而不是AA。,例一：并指症,一例并指症的系谱,2.完全显性遗传病例,例二 家族性多发性结肠息肉症,设：致病基因B 正常基因b,Bb,Bb,bb,Bb,bb,每个孩子各有50%的机会得病,3.常染色体显性遗传的系谱特征 :, 患者的双亲之一有病，多为杂合子, 男女发病机会均等： 患病风险为1/2；出生正常的可能性为1/2。, 连续遗传,一个Huntington舞蹈病系谱,亲代中无发病者，而后代患显性遗传病，只能突变而来。,（二）不完全显性（中间型显性）（半显性）,杂合子的表现型介于显性纯合子与隐性纯合子之间 显性纯合子 杂合子 隐性纯合子 AA Aa aa 病情重 病情轻 正常 例：人类对苯硫脲的尝味能力 例：软骨发育不全,PTC尝味能力的遗传规律完全符合孟德尔的分离律。 当尝味者TT与盲味者tt婚配时，其子女者将是杂合子尝味者Tt；尝味者Tt与味盲者tt婚配时，则他们的子女是杂合子尝味者Tt和味盲者tt的可能性各为1/2；若两个杂合子尝味者Tt婚配，其子女中出现尝味者TT、尝味者Tt和味盲者tt的可能性分别为1/4、1/2和1/4。,PTC尝味能力系谱,TT：尝味能力强 Tt：尝味能力较弱 tt：味盲者,一例软骨发育不全的系谱,设：致病基因D 正常基因 d,Dd,Dd,Dd,DD,病情严重婴儿期夭亡,侏儒,dd,（三）共显性,IA 基因,IAIA、IAi,IBIB、IBi,ii,杂合子的一对等位基因彼此间无显、隐之分，两者的作用都同时得以表现。 例：ABO血型,IB,i,IAi,IAIB,IBi,ii,AB型 A型 B型 O型 各25%,F1,IA、IB、i,9号染色体,P A型 IA i IB i B型,IA 、IB 、 i -复等位基因,是指一对基因座位上在群体中有三个或三个以上的 等位基因,而每个个体只有其中的任何两个,MN血型,由M和N这对等位基因所决定的，二者之间无显隐性关系而呈共显性，其中M决定M型血， N决定N型血。 MM M型血 NN N型血 MN MN型血,（四）不规则显性,带致病基因的杂合子在不同的条件下，可以表现正常或表现出不同的表现型。,换言之，在具有某一显性基因的个体中，并不是每个个体都能表现出该显性基因所控制的性状。所以，带有显性基因的而未表现的个体，可以生出具有该性状的个体的后代。使系谱中可以出现隔代遗传的现象。,例一：多指（趾）,(五) 延迟显性,带显性致病基因的杂合子在个体发育的较晚时期，显性基因的作用才表现出来。 例：Huntingtons 舞蹈病 （慢性进行性舞蹈病） 例：遗传性痉挛性（小脑性） 共济失调,一例慢性进行性舞蹈病的系谱,50岁外显率- 50%70岁外显率-100%,一例遗传性痉挛性共济失调的系谱,区别 :,完全显性、不完全显性、共显性、 不规则显性、延迟显性不完全外显（外显不全）、不外显、 完全外显、表现度,二 .常染色体隐性遗传 （Autosomal Recessive , AR)1.常染色体隐性遗传的概念,P 携带者 Aa Aa 携带者,F1 AA Aa Aa aa,正常1/4 携带者1/2 患者1/4,例：白化病,设：致病基因 a 正常基因,某种性状或疾病受隐性基因控制，这个基因位于常染色体上，其遗传方式为 AR,白化病是常见的一种AR遗传病 由于患者体内编码酪氨酸酶的基因发生突变，酪氨酸酶不能正常合成而缺乏，致使黑色素的合成发生障碍，从而引起白化症状。,先天性聋哑系谱,设：致病基因a 正常基因A,aa,Aa,Aa,Aa,Aa,aa,Aa,2/3,2.常染色体隐性遗传病例：,3.常染色体隐性遗传病的系谱特征患者的双亲无病，但必为携带者, 男女发病机会均等，与性别无关。,患者同胞中，表型正常的可能性为3/4 ，（其中2/3为携带者） 患同种遗传病的可能性为1/4 。,病例往往是散发的,一例白化病的系谱,近亲结婚，使发病率增高。,图示： 常染色体隐性遗传的典型系谱,亲缘系数：是指有共同祖先的两个人,在某一 位点上具有同一基因的概率。近亲结婚：是指两个配偶在三代之内曾有共 同的祖先。,姨表兄妹婚配半乳糖血症家系,亲级与亲缘系数,与先证者的亲缘关系 亲缘系数一卵双生 1一级亲（父母、同胞、子女） 1/2二级亲（祖父母/外祖父母、 1/4叔姑/舅姨、半同胞、侄/甥 孙子女/外孙子女）三级亲（曾祖父母/外曾祖父母、 1/8曾孙子女/外曾孙子女、一级表亲）,家族无患者时发病风险的估计 设在群体中某种AR遗传病的发病率为10-4。 根据Hardy-Weinberg定律的公式： p2+2pq+q2=1和p+q=1， 则发病率=P（aa）（即隐性纯合体在群体中出现的频率）=q2=10-4,隐性致病基因的频率q=q2=10-4=0.01，显性基因的频率p=1-q=1-0.01=0.99；群体中携带者的频率P(Aa)=2pq=20.990.011/50,随机婚配,夫妇双方同为携带者概率=P(Aa)P(Aa)=(2pq)2=(1/50)2 双亲同为携带者时，其子女发病的可能性为1/4 随机婚配时，子女的发病风险(子女发病率)=(1/50)21/4=1/10 000,表兄妹之间近亲婚配,表兄妹同为携带者的可能性等于1/501/8，子女的发病风险则为1/501/81/4=1/1 600，表兄妹婚配其子女的发病风险比随机婚配时提高了6.25倍。,家族有患者时发病风险的估计,先天性耳聋家族的系谱 由于2为患者，故1和2必然都为携带者。 根据分离律，3和5各有2/3的可能性为携带者，那么5和6为携带者的可能性各为2/31/2=1/3。 另外，假设已知这种遗传病在群体中的发病率也为1/10 000，根据Hardy-Weinberg定律，可得群体中携带者的频率=1/50。,随机婚配时，夫妇双方同携带者的概率=1/31/50，其子女的发病风险=1/31/501/4=1/600。如果5与其姑表妹6近亲婚配，他们所生子女的发病风险=(1/3)21/4=1/36，比随机婚配时的发病风险提高了约17倍。,第二节 性染色体遗传,控制某些性状或疾病的基因位于性染色体(X或Y染色体)上，这些性状或疾病的传递常与性别有关。 它包括X连锁显性遗传病X连锁隐性遗传病它包括和Y连锁遗传病。,一种遗传性状或疾病的基因位于X染色体上,这些基因随着X染色体行为而传递,这种遗传方式称为X连锁遗传（X-linked inberitance，XL）.,因为男性为半合子,在一般情况下,性染色体遗传亦指X连锁遗传.,一、X 连锁隐性遗传 (X-linked Recessive inheritance, XR)1.概念,某种性状或疾病受X染色体上的隐性基因所控制，其遗传方式为XR。例：红绿色盲 设：色盲基因Xb 正常基因XB XBXB XBXb XbXb XBY XbY 正常 携带者 患者 正常 患者,交叉遗传：在X连锁遗传中，男性的致病基因只能从母亲传来，将来也只能传给女儿，不存在男性到男性的传递。,血友病,鱼鳞病,2.病例：,3.XR遗传病系谱特征 患者双亲无病，多为男性患者。,一例血友病的系谱,如果fXbq，fXp (p+q=1)则有fXbXb=q2， fXbY=q(q1), 交叉遗传,一例红绿色盲的系谱,X连锁隐性遗传病的遗传婚配图解,二、X 连锁显性遗传 (X-linked Dominant inheritance, XD)1.概念,XDXD XDXd XdXd XDY XdY,患者 正常 患者 正常,某种性状或疾病受X染色体上的显性基因所控制，其遗传方式为XD。例：抗维生素D性佝偻病 设：致病基因-XD 正常基因-Xd,2.病例：抗维生素D佝偻病,3.XD遗传病系谱特征, 人群和系谱中，女性患者多于男性患者且症状较轻,X连锁显性遗传病婚配图解,如果fXaq，fXp (p+q=1)则有fXXa=2pq， fXaY=q所以：fXXa /fXaY=2pq/q=2p:12:1 (q 1),患者双亲中，必有一方患相同遗传病,注意与常染色体显性遗传病的区别:性别差异？,设：致病基因XA 正常基因Xa,一例抗维生素D性佝偻病的系谱,连续遗传,图示 一抗生素D佝偻病系谱,三、Y连锁遗传,Y连锁遗传病的遗传典型系谱,外显率（penetrance）,是指一定基因型的个体在特定的环境中形成相应表现型的比例。 完全外显: 在若干个具有致病基因的个体中，每 一个体的致病基因均得到表达，此时外 显率为100 不完全外显（或外显不完全）:只部分个体的基因 得到表达,相应表现型个体（多指）,基因型个体 （A a）,图245多指（趾）系谱,例二：成骨不全,不同表现度：同一基因型的不同个体性状表现 程度的差异,轻： 蓝色巩膜,重： 蓝色巩膜、多发骨折,较重：蓝色巩膜、多发骨折、耳聋、牙齿半透明,表现度（expressivity）,是指具一定基因型的个体形成相应表型的明显程度。 例如：Marfan综合征 一种少见的结缔组织遗传病。纤维蛋白原的缺陷引起骨骼、心血管、眼的症状。已证明原纤蛋白(fibrillin)基因可能是本病的致病基因(FBNl)。,一个Marfan综合征的系谱,不规则显性的原因,环境因素遗传背景 主基因-对表型有显著效应的基因，即控制单 基因性状形成的基因修饰基因 -某些基因对某一遗传性状并无直接 影响，但它可以加强或减弱与该性状有 关的主基因的作用。,（六）限性遗传,女性正常,常染色体或性染色体上的一类基因，由于性别限制，只在一种性别中表达。 即男性表达，女性不表达。或反之。例：青春期早熟症,（七）从性遗传 位于常染色体上的一类基因，基因的效应随着个体性别的不同而有差异（即杂合子的表型在不同性别个体中有不同）,例：遗传性斑秃 杂合子Dd ：男性表现斑秃 女性不表现（纯合子DD才表现）,第三节 两种单基因的传递,人类两种单基因性状或疾病伴随传递的现象是普遍存在的。当一个家系中同时存在两种单基因遗传病时，就要考虑这两种疾病伴随遗传的情况，它将有助于估测家系中后代发病情况，确定基因连锁关系，便于基因定位。至于两种疾病按什么规律向后代传递，则取决于控制这两种遗传病的基因是否在同一染色体上。,一 、两种单基因性状或疾病的自由组合,如果一个家系中同时存在两种单基因遗传病，而且控制这两种遗传病的基因位于不同对的染色体上，则它们按照孟德尔自由组合律独立遗传。,一、两种单基因性状的自由组合,父亲A型（IAi）Rh（+）（Rhrh） B型（IBi）Rh (+) (Rhrh)母亲,AB血型： 4/16 Rh (+)：3/16 Rh (-)：1/16A血型： 4/16 Rh (+)：3/16 Rh (-)：1/16B血型： 4/16 Rh (+)：3/16 Rh (-)：1/16O血型： 4/16 Rh (+)：3/16 Rh (-)：1/16,二两种单基因疾病的联合遗传,两对治病基因位于不同对的染色体上用自由组合律分析,例：一个并指（）父亲与一正常的母亲结婚，生了先天性聋哑（AR）的儿子，他们再生第二个孩子是并指或聋哑的机会多大？,答：可以得出父亲的基因型为： SsDd 母亲的基因型为： ssDd,设：并指基因S正常基因s 聋哑基因d正常基因D父亲：SsDd ssDd 母亲,正常（无并指，无聋哑）：1/2