《医学生物学》第三章生命的遗传和变异教学课件

1、第三章 生命的遗传和变异Heredity & Variation第1页，共117页。配子发生 配子发生（gametogenesis）： 精子（sperm）和卵（ovum）的形成过程。 第2页，共117页。精子发生和卵子发生的异同第3页，共117页。间期中期II后期II末期II第二次分裂前期II第一次分裂末期 I后期 I中期 I前期I细线期偶线期粗线期双线期终变期 减数分裂分期第4页，共117页。判断：人的次级卵母细胞染色体数目是23条，DNA分子数是46个。 第5页，共117页。分离律、自由组合律、连锁交换律第一节 遗传的基本规律第6页，共117页。第二节 遗传的概念及分类第7页，共117页。

2、一、遗传病的概念 遗传病（inherited disease） ： 遗传物质发生改变（突变或畸变）所引起的疾病。 第8页，共117页。遗传病单基因病常染色体显性遗传病AD常染色体隐性遗传病ARX连锁显性遗传病XDX连锁隐性遗传病XRY连锁遗传病YL线粒体遗传病多基因病染色体病常染色体病性染色体病体细胞遗传病三、遗传病的分类第9页，共117页。第三节 单基因遗传第10页，共117页。单基因遗传病 （Monogenic Disorders）指某种疾病的发生主要受到一个基因座的控制基因座(locus)：一条染色体上的特定位置。遗传方式：遵循孟德尔遗传定律第11页，共117页。单基因遗传方式常染色体显

3、性遗传 （autosomal dominant inheritance，AD）常染色体隐性遗传 （autosomal recessive inheritance，AR）X-连锁显性遗传 （Xlinked dominant inheritance，XD）X-连锁隐性遗传 （X-linked recessive inheritance，XR）Y-连锁遗传 （Y-linked inheritance，YL）致病基因频率：0001001第12页，共117页。判断系谱的遗传方式第13页，共117页。（一）完全显性（complete dominance）并指系谱AA和Aa表型完全一致第14页，共117页。

4、 半显性（semidominance）：Aa的表型介于AA和aa之间。 （二）不完全显性（半显性）（incomplete dominance）第15页，共117页。（三）不规则显性（irregular dominance） 视网膜母细胞瘤系谱。第16页，共117页。（四）共显性（co-dominance） 共显性：一对等位基因彼此间无显隐性关系，在杂合子状态下都表达。复等位基因（multiple alleles） 在群体中，一对特定的基因位点上有2个以上的等位基因存在。第17页，共117页。ABO血型第18页，共117页。二、常染色体隐性遗传隐性纯合子发病；杂合子称携带者（carrier） 白

5、化病患者第19页，共117页。白化病系谱第20页，共117页。（一）常染色体隐性遗传病的主要特点1患者双亲往往是表型正常的携带者。2患者同胞14可能为患者，表型正常的同胞中有23为携带者。男女发病机会均等。3系谱中不见连续，散发。4近婚子女发病率增高。第21页，共117页。亲缘系数（r）：两个个体在某一位点上具有相同祖先基因的概率。亲属级别亲属系数称谓一级亲属1/2亲子、同胞二级亲属1/4祖孙、叔侄、半同胞三级亲属1/8表亲第22页，共117页。*下图先证者为白化病（AR）患者，已知群体中白化病的发病率是1/10000，请计算（P70，第59题）II1II2婚后生出该病患者的可能性是多少？II

6、7II8婚后生出该病患者的可能性是多少？12婚后生出该病患者的可能性是多少？34婚后生出该病患者的可能性是多少？第23页，共117页。三、X连锁显性遗传男性X-连锁显性遗传病患者与正常女性婚配图解女性X-连锁显性遗传病患者与正常男性婚配图解第24页，共117页。X连锁显性遗传病的主要特点：1人群中女性患者多于男性患者，但女性患者病情往往比男性患者轻。2患者双亲中之一个是患者，系谱可见连续传递。3可见交叉遗传现象。第25页，共117页。四、X连锁隐性遗传甲型血友病系谱男性血友病患者与正常女性婚配图解第26页，共117页。X连锁隐性遗传病的主要特点：1人群中男性患者远远多于女性患者。系谱中若女性发

7、病病情往往比男性患者严重。2系谱中可见交叉遗传和隔代遗传现象。 第27页，共117页。五、Y连锁遗传第28页，共117页。六、两种单基因性状的独立传递自由组合律在人类遗传病分析中的应用例父亲是并指患者，母亲表型正常，生了一个先天性聋哑患儿。这对夫妇以后再生小孩，其子女情况如何?第29页，共117页。两种单基因疾病独立传递图解第30页，共117页。七、两种单基因性状的独联合传递第31页，共117页。（四)连锁交换律的定义 生物在形成生殖细胞时，在同一条染色体上的基因作为一个单位来传递而不分离，称完全连锁。 若在减数分裂过程中出现遗传物质的交换称不完全连锁。 二者合称连锁交换率 灰身长翅黑身残翅第

8、32页，共117页。小孩是A型血，且患甲髌综合征的概率小孩是A型血，且甲髌正常的概率小孩是O型血，且患甲髌综合征的概率小孩是O型血，且甲髌正常的概率例：父亲是A型血，且为甲髌综合征（AD）患者，母亲O型血，表型正常。他们生下一个O型血且甲髌综合征的患儿。已知甲髌综合征致病基因与IA连锁，两个基因的重组率是10%。问这对夫妇以后生的小孩中：第33页，共117页。O型血且甲髌综合征的患儿的基因型是什么？父母的基因型是什么？HhIiIiHhIAIih hIi Ii第34页，共117页。HIAhIiHIAhIiHIihIAhIihIihIi45%45%5%5%HhIAIih hIi IiHhIiIih

9、 hIA Ii90%90%10%10%甲髌综合征与A型血的重组率是10%第35页，共117页。第五章 多基因遗传病Polygenic Inheritance第36页，共117页。第一节 多基因遗传的特点第37页，共117页。一、质量性状和数量性状量变、质变第38页，共117页。质量性状(qualitative trait)一对等位基因控制个体间性状有质的区别不连续，非此即彼环境因素对性状有一定影响第39页，共117页。数量性状(quantitative trait) 两对或两对以上等位基因控制个体间性状只有量的区别连续性，正态分布环境因素对性状的影响，与遗传基础同等重要第40页，共117页。单

10、基因遗传*多基因遗传*由1对等位基因控制，有显、隐性区别由2对及2对以上基因控制，具有共显性、微效性、累加性 质量遗传数量遗传主要受遗传因素影响受环境因素与遗传因素共同影响第41页，共117页。第二节 多基因遗传病的特征第42页，共117页。阈值(threshold) 在一定环境条件下，阈值代表患病所需的致病基因的最低数值。易患性(liability) 遗传基础和环境因素共同作用所决定的是否易于患病的可能性，称为易患性。群体中，易患性的变异呈正态分布 易患性与阈值第43页，共117页。群体中易患性变异与阈值图解低高一个群体，大部分个体接近易患性平均值阈值人为制定。具有正态分布特性第44页，共1

11、17页。遗传率(heritability)遗传率(h2) 多基因病中，易患性的高低受遗传基础和环境因素的双重影响，其中遗传因素所起作用的大小称为遗传率。 一般用百分率(%)来表示。 特定环境、特定人群、估计值第45页，共117页。四、多基因病再发风险的估计第46页，共117页。P=0.1%1%，h2=为7080时：Edward公式f：患者一级亲属发病率P：群体发病率一、发病风险与遗传率和群体发病率的关系*例：精神分裂症群体发病率为0.0016，遗传率为80%，请估计患者一级亲属的复发风险。第47页，共117页。 7 % 第48页，共117页。四、再发风险与发病率的性别差异先天性幽门狭窄 群体发

12、病率男性0.5%女性0.1%患者后代发病率儿子女儿5.5%19.4%2.4%7.3%第49页，共117页。Carter效应 发病率有性别差异时，发病率低的性别，患者亲属的再发风险高；发病率高的性别，患者亲属的再发风险低。第50页，共117页。染色体分类图示第51页，共117页。染色体分类图示人类第52页，共117页。核型（karyotype） 核型是一个个体或细胞具有的独特的染色体形态和数目。第53页，共117页。（一）丹佛体制（Denver system） 丹佛体制：根据染色体大小和着丝粒相对位置，将人类染色体分成A、B、C、D、E、F和G七组：第54页，共117页。第55页，共117页。各

13、组染色体基本形态特征第56页，共117页。显带染色体命名原则： 区：以显著形态特征为界标 带：染色深浅 由着丝粒开始，分别向两臂远端依次编号染色体带命名的国际体制第57页，共117页。界标XpXq区带1 1 2 2 12345678Xq28染色体带命名的国际体制58染色体序号、臂的符号、区的序号、区内带的序号第58页，共117页。 1号染色体，长臂，2区，3带1号染色体，短臂，3区，6带，2亚带，3亚亚带1q231p36.23第59页，共117页。二、 性别决定和性染色体第60页，共117页。（一）X染色质与赖昂假说 X染色质（X chromatin），巴氏小体， X小体（X body） 人，

14、间期，核膜边缘，1m，卵圆、半圆、三角型小丘口腔细胞阳性率：20%30%第61页，共117页。xx xy xxx xxxxX染色质正常女性 正常男性 xxx患者 xxxx 患者第62页，共117页。正常女性体细胞内仅有一条具有转录活性，另1条X染色体失活，在间期细胞核中呈异固缩状态，即X染色质。 X染色体数目 = X染色质数目 + 1 这样男女性在X染色体上的基因产物在数目上基本相等，称为剂量补偿。失活是部分的。失活发生于胚胎发育早期（16天）。失活是随机的，却是恒定的。赖昂假说（Lyon hypothesis）要点：第63页，共117页。（二）Y染色质（Y chromatin） Y小体（Y

15、body） ，间期核，0.3m，圆形、卵圆形强荧光小体，Yql2Y染色质第64页，共117页。核型为48，XXXY的患者，其X染色质与Y染色质的检查结果是（ ）A. X染色质阴性，Y染色质阴性 B. X染色质阳性，Y染色质阳性 C. X染色质2个，Y染色质1个 D. X染色质3个，Y染色质1个 第65页，共117页。什么叫遗传病？ 遗传物质发生改变（突变或畸变）而引起的疾病。第66页，共117页。 基因突变（点突变）突变 染色体畸变（异常）数目异常结构异常整倍体非整倍体嵌合体缺失倒位重复易位第67页，共117页。1.整倍体(euploid)改变体细胞中的染色体数目呈成套数目（n）的增加或减少。

16、（2n，3n，4n）682.非整倍体(aneuploid)改变细胞内染色体的数目增加或减少一条或几条。第68页，共117页。三极纺锤体三倍体(triploid)：69第69页，共117页。四倍体(diplochromosome)70第70页，共117页。染色体结构畸变第71页，共117页。染色体结构畸变： 指染色体部分片段的缺失、重复或重排。基础：染色体断裂和/或断裂后的异常连接染色体结构畸变72第72页，共117页。染色体结构畸变的种类缺失 部分单体型(partial monosomy)重复 部分三体型(partial trisomy)倒位(inversion)易位(translocatio

17、n)环状染色体(ring chromosome)等臂染色体(isochromosome)双着丝粒染色体(dicentric chromosome)插入73第73页，共117页。 数目异常的描述结构畸变的描述简式：46, XY, del(1)(q41) 46, XY, -14, +t (14q;21q)(p11;p11)染色体畸变的描述或：46, XY, -14, +t(14q;21q)第74页，共117页。染色体病：是先天性染色体数目异常或结构畸变而引起的疾病。 常染色体病 性染色体病第75页，共117页。常染色体病严重智力低下发病率1/8001/600新生儿生长发育迟缓特殊面容眼距宽，外眼角

18、上斜鼻根低平，舌大通贯手，小指内弯，一指褶纹男性不育、女性偶有生育能力Down综合征(21三体综合征)76第76页，共117页。21三体型: 占92.5嵌合型： 占2.5 易位型： 占5 第77页，共117页。21三体型：占92.5，47, XX(XY), 21常染色体病先天愚形(21三体综合征，Down syndrome)78 生殖细胞减数分裂时21号染色体不分离，95%发生在卵子形成过程。 发病率随母亲年龄增高而增大第78页，共117页。79第79页，共117页。80第80页，共117页。嵌合型：占2.5 46 XX(XY), / 47,XX(XY), 21 早期卵裂时21号染色体不分离常

19、染色体病先天愚形(21三体综合征，Down syndrome)81第81页，共117页。易位型：占5 46 XX(XY),-14,+t(14q;21q) 多出的21号不单独存在，而是易位到近端着丝粒染色体上，并和为一条，故核型总数不变。先天愚形(21三体综合征，Down syndrome)第82页，共117页。8346, XX(XY), 14, t(14q;21q)14/21易位第83页，共117页。84平衡易位携带者45, XX(XY), 14, 21, t (14q;21q)21单体易位型先天愚型平衡易位携带者正常第84页，共117页。性染色体病先天性睾丸发育不全综合征 (Klinefel

20、ter syndrome) 47,XXY性腺发育不全 45,X (Turner syndrome，Turner综合征)XYY综合征X三体综合征脆性X染色体(Fra X)综合征两性畸形85第85页，共117页。8647，XXY第86页，共117页。8745, X第87页，共117页。简述单基因遗传和多基因遗传的区别。简述Lyon假说的主要内容。简述先天愚型的核型及其产生机理。第88页，共117页。第七章 群体遗传学89第89页，共117页。基因频率和基因型频率基因频率(gene frequency)： 指群体中某一等位基因占该基因座上全部等位基因的比率。反映了该基因在这一群体中的相对数量。有一对

21、等位基因 A 和 a某一群体基因 A 的数量为600 ；A基因的频率p？某一群体基因 a 的数量为400； a基因的频率q？90第90页，共117页。基因型频率(genotype frequency)： 指群体中某基因型个体占群体总个体数的比率。反映该基因型个体在这一群体中的相对数量。基因频率和基因型频率91某一群体 AA 的个体数为300 ；AA基因型的频率D？某一群体 Aa 的个体数为500 ；Aa基因型的频率H？某一群体 aa 的个体数为200； aa基因型的频率R？一对等位基因 A 和 a,可以组成AA，Aa，aa第91页，共117页。在一定条件下，群体中的基因频率和基因型频率在世代传

22、递中保持不变。如果一个群体达到了这种状态，就是一个遗传平衡的群体。群体很大随机婚配没有突变没有自然选择没有大规模的个体迁移Hardy-Weinberg 定律92条件第92页，共117页。Hardy-Weinberg 定律93遗传平衡下，基因频率和基因型频率：假设一对等位基因 A 和 a，则第93页，共117页。基因频率和基因型频率关系：基因频率和基因型频率94第94页，共117页。例1一个总数为100人的群体，其中AA纯合体60人，aa纯合体20人，另外20人为Aa杂合体。问该群体是否是一个遗传平衡的群体。遗传平衡下，基因频率和基因型频率：=第95页，共117页。思路根据已知求群体基因型频率求

23、群体基因频率假设遗传平衡，根据基因频率求基因型频率比较基因型频率的理论值和实际值验证假设第96页，共117页。根据已知求群体基因型频率P =AA=?H =Aa=?Q =aa=?0.60.20.22. 求群体基因频率第97页，共117页。p= p2 + 1/2（2pq）=0.6+0.1=0.7q= q2 + 1/2（2pq）=0.2+0.1=0.3p+q=0.7+0.3=12. 求群体基因频率第98页，共117页。3. 假设遗传平衡，根据基因频率求基因型频率p2 + 2pq + q2 =0.49+0.42+0.09=14. 比较基因型频率的理论值和实际值第99页，共117页。5. 验证假设“遗传

24、平衡” 这一假设成立吗？ 该群体是否是一个遗传平衡的群体吗？ 遗传不平衡的群体，经一代随机交配，可达到遗传平衡吗？第100页，共117页。子一代fA=0.7, fa=0.3精子f (A)pf (a)q卵子f (A)pp2pqf (a)qpqq20.490.210.210.090.70.70.30.3P + H + D =0.49+0.42+0.09=1第101页，共117页。一个不平衡的群体只要经过一个世代随机婚配就可以达到遗传平衡第102页，共117页。遗传平衡的应用AR白化病（AR）群体发病率为120000计算该群体中致病基因频率。AD红绿色盲（XR）男性发病率为7%，分析群体的遗传结构。第103页，共117页。突变选择近亲婚配迁移随机遗传漂变104影响群体遗传