医学生物学第八章多基因遗传与多基因遗传病.ppt

第第八八章章 多基因遗传与多基因病多基因遗传与多基因病第一节第一节第一节第一节 多基因遗传的概念和特点多基因遗传的概念和特点多基因遗传的概念和特点多基因遗传的概念和特点 一、多基因遗传的概念一、多基因遗传的概念 一种遗传性状或遗传病受两对或两对以上基因的控一种遗传性状或遗传病受两对或两对以上基因的控制，每对基因彼此间没有显性和隐性的关系，每对基因制，每对基因彼此间没有显性和隐性的关系，每对基因对表型的效应都很小，这种基因称对表型的效应都很小，这种基因称微效基因微效基因.遗传性状的形成遗传性状的形成除受除受微效基因影响外微效基因影响外，也受，也受环境因环境因素的影响素的影响，这种性状的遗传方式称为，这种性状的遗传方式称为多基因遗传多基因遗传或多因或多因子遗传子遗传。这种遗传方式控制的疾病称多基因遗传病。这种遗传方式控制的疾病称多基因遗传病。二、质量性状和数量性状二、质量性状和数量性状 （一）质量性状：单基因遗传性状又称质量性状，表质量性状：单基因遗传性状又称质量性状，表现现为有或无，相对性状之间的差异很明显，有质的区别，为有或无，相对性状之间的差异很明显，有质的区别，中间无过渡类型，变异是不连续的。群体中，可以把变异中间无过渡类型，变异是不连续的。群体中，可以把变异的个体明显地区分为的个体明显地区分为2 23 3个群。个群。白化病白化病黑发正常黑发正常（二）数量性状（二）数量性状 多基因遗传的性状又称数量性状，其变异在一个群体中的多基因遗传的性状又称数量性状，其变异在一个群体中的分布是分布是连续连续的，的，不同个体之间的差异只有数量上的差异，没不同个体之间的差异只有数量上的差异，没有质的不同有质的不同。曲线分布为：正态曲线曲线分布为：正态曲线 人身高的遗传图解人身高的遗传图解人身高的变异分布人身高的变异分布 若以若以100mmHg100mmHg为基础血压，为基础血压，A A和和B B可使血压增加可使血压增加10mmHg10mmHg，a a和和b b不改变血压。不改变血压。血压 变员数人体血压的变异人体血压的变异数数 量量 性性 状状亲代亲代 极白个体极白个体 极黑个体极黑个体 AABB AABB子子1 1代代 中间肤色中间肤色 AABB子子2 2代代ABABABABABAABBAABBAABBAABBABAABBAABBAABBAABBABAABBAABBAABBAABBABAABBAABBAABBAABB三、多基因假说三、多基因假说 19091909年，瑞典的遗传学家尼尔逊爱尔以小麦种皮颜色为年，瑞典的遗传学家尼尔逊爱尔以小麦种皮颜色为实验材料，对数量性状的遗传机制，提出多因子假说加以解实验材料，对数量性状的遗传机制，提出多因子假说加以解释。其主要要点是：释。其主要要点是：（1 1）有些遗传性状是许多对微效基因或多个基因的累加效应）有些遗传性状是许多对微效基因或多个基因的累加效应所造成。所造成。（2 2）微效基因之间往往呈现共显性。）微效基因之间往往呈现共显性。（3 3）多基因中的每一对基因对性状所产生的效应是微小的，）多基因中的每一对基因对性状所产生的效应是微小的，但有累加作用。但有累加作用。（4 4）多基因一样都处在细胞核的染色体上，并且具有分离、）多基因一样都处在细胞核的染色体上，并且具有分离、重组、连锁等性质。重组、连锁等性质。（5 5）微效基因对环境敏感，因而这些遗传性状的表现容易受）微效基因对环境敏感，因而这些遗传性状的表现容易受环境因素的影响而发生变化。环境因素的影响而发生变化。四、多基因遗传特点四、多基因遗传特点 1.1.两个纯合的极端个体杂交，两个纯合的极端个体杂交，F1F1都是中间型，都是中间型，但个体间也存在一定的变异范围，这是但个体间也存在一定的变异范围，这是环境因素环境因素的作用；的作用；2.2.两个中间类型两个中间类型F1F1杂交，杂交，F2F2大部分为中间型，大部分为中间型，变异范围比变异范围比F1F1广泛，有时出现极端类型的个体，广泛，有时出现极端类型的个体，除除环境因素环境因素外，外，微效基因微效基因的分离组合也起作用；的分离组合也起作用；3.3.在一个随机群体中，变异范围广泛，但大都在一个随机群体中，变异范围广泛，但大都接近平均值（中间类型），呈连续分布，极端个接近平均值（中间类型），呈连续分布，极端个体很少，这些变异受体很少，这些变异受多基因多基因和和环境因素环境因素的双重作的双重作用。用。质量性状与数量性状的区别质量性状与数量性状的区别比较点比较点 质量性状质量性状 数量性状数量性状 遗传基础 一对基因控制 多对基因控制 性状变异表现 呈不连续分布 连续分布 环境影响 对环境不敏感 对环境敏感 研究方式 侧重于家系调查 侧重于群体调查 第二节第二节 多基因遗传病（多因子病）多基因遗传病（多因子病）受多对基因和环境因素双重影响而引起的疾病受多对基因和环境因素双重影响而引起的疾病受多对基因和环境因素双重影响而引起的疾病受多对基因和环境因素双重影响而引起的疾病n易易患患性性：在在多多基基因因遗遗传传病病中中，遗遗传传基基础础和和环环境境因因素素共共同同作作用用，决决定定了了一一个个个个体体是是否否易于患某种疾病的可能性，称为易患性。易于患某种疾病的可能性，称为易患性。n n发发病病阈阈值值：当当一一个个个个体体的的易易患患性性达达到到一一定定限限度度时时，个个体体开开始始发发病病，这这个个个个体体患患病病的的易患性最低界限值称为发病的阈值易患性最低界限值称为发病的阈值。一、易患性与发病阈值一、易患性与发病阈值一、易患性与发病阈值一、易患性与发病阈值 低低低低 高高高高易患性易患性易患性易患性606050504040303020201010变异数变异数变异数变异数群体中易患性变异与阈值图解群体中易患性变异与阈值图解 患者患者易患性最低界限值易患性最低界限值易患性最低界限值易患性最低界限值例：原发性高血压例：原发性高血压正常个体舒张压-40-60-90-130-mmHg变员数阈值阈值高血压的易患性和阈值高血压的易患性和阈值 群体发病率越高，阈值越低群体发病率越高，阈值越低，其群体易，其群体易患性的平均值越高，易患性阈值与平均值距患性的平均值越高，易患性阈值与平均值距离越近，表明该群体易患该多基因病。离越近，表明该群体易患该多基因病。反之，反之，群体发病率越低，阈值越高群体发病率越低，阈值越高，其群，其群体易患性的平均值越低，易患性阈值与平均体易患性的平均值越低，易患性阈值与平均值距离越远，表明该群体易患该多基因病。值距离越远，表明该群体易患该多基因病。二、遗传度二、遗传度 多基因病中，易患性的高低受遗传基础和环境因多基因病中，易患性的高低受遗传基础和环境因多基因病中，易患性的高低受遗传基础和环境因多基因病中，易患性的高低受遗传基础和环境因素的双重影响，其中遗传基础所起作用的素的双重影响，其中遗传基础所起作用的素的双重影响，其中遗传基础所起作用的素的双重影响，其中遗传基础所起作用的大小大小称为称为称为称为遗遗传度传度。一般用百分率一般用百分率一般用百分率一般用百分率(%)(%)(%)(%)来表示。来表示。来表示。来表示。遗传度高：遗传度高：遗传度高：遗传度高：表明遗传基础在决定易患性变异和发表明遗传基础在决定易患性变异和发表明遗传基础在决定易患性变异和发表明遗传基础在决定易患性变异和发病病上起上起上起上起重重要作用，环境因素的作用较小。要作用，环境因素的作用较小。要作用，环境因素的作用较小。要作用，环境因素的作用较小。遗传度遗传度低：低：低：低：表明在决定易患性变异和发病上，表明在决定易患性变异和发病上，表明在决定易患性变异和发病上，表明在决定易患性变异和发病上，环境环境因素因素起重要作用，遗传基础的作用较小。起重要作用，遗传基础的作用较小。起重要作用，遗传基础的作用较小。起重要作用，遗传基础的作用较小。l 一种遗传病如果完全由遗传基础决定，其一种遗传病如果完全由遗传基础决定，其遗传度就是遗传度就是100%100%，当然这种情况很少见。，当然这种情况很少见。l在多基因病中，遗传度高达在多基因病中，遗传度高达70%70%80%80%，表明遗传基础作用环境因素的影响；表明遗传基础作用环境因素的影响；l遗传度为遗传度为30%30%40%40%或更低，或更低，表明表明环境因素的作用遗传因素的影响。环境因素的作用遗传因素的影响。一些常见多基因遗传病和先天畸形的发病率和遗传度一些常见多基因遗传病和先天畸形的发病率和遗传度 疾病与畸形疾病与畸形群体发病率群体发病率（%）患者一级亲属发患者一级亲属发病率（病率（%）遗传度（遗传度（%）精神分裂症精神分裂症0.50.51.01.0101015158080哮喘哮喘1 12 212128080早发型糖尿病早发型糖尿病0.20.22 25 57575强直性脊椎炎强直性脊椎炎0.20.2男性先证者男性先证者7 7 女性先证者女性先证者2 27070冠心病冠心病2.52.57 76565原发性高血压原发性高血压4 41010151530306262无脑儿无脑儿 0.5 0.5 4 4 6060脊柱裂脊柱裂0.30.34 46060消化性溃疡消化性溃疡4 48 83737先天性心脏病先天性心脏病 0.5 0.5 2.8 2.8 3535三、常见多基因遗传病三、常见多基因遗传病 (一)高血压病vv首首首首次次次次在在在在中中中中国国国国汉汉汉汉族族族族人人人人中中中中将将将将原原原原发发发发性性性性高高高高血血血血压压压压易易易易感感感感基基基基因因因因定定定定位位位位在在在在2p14-2p232p14-2p232p14-2p232p14-2p23区域内区域内区域内区域内 （上海瑞金医院、上海市高血压研究所上海瑞金医院、上海市高血压研究所上海瑞金医院、上海市高血压研究所上海瑞金医院、上海市高血压研究所）原发性高血压相关基因原发性高血压相关基因原发性高血压相关基因原发性高血压相关基因1.1.1.1.血管紧张素原（血管紧张素原（血管紧张素原（血管紧张素原（AGTAGTAGTAGT）基因）基因）基因）基因 2.2.2.2.血管紧张素转化酶（血管紧张素转化酶（血管紧张素转化酶（血管紧张素转化酶（ACEACEACEACE）基因）基因）基因）基因3.2-3.2-3.2-3.2-肾上腺能受体基因肾上腺能受体基因肾上腺能受体基因肾上腺能受体基因4.-4.-4.-4.-内收蛋白基因（内收蛋白基因（内收蛋白基因（内收蛋白基因（ADDADDADDADD1 1 1 1）5.G-5.G-5.G-5.G-蛋白蛋白蛋白蛋白3-3-3-3-亚单位（亚单位（亚单位（亚单位（GNGNGNGN3333）(二)精神分裂症现有研究提示，现有研究提示，6 6号、号、8 8号和号和2222号染色体区域可能号染色体区域可能蕴藏精神分裂症的易感基因位点，蕴藏精神分裂症的易感基因位点，6 6号、号、1616号、号、1818号、号、2121号、号、2222号和号和 X X染色体可能蕴染色体可能蕴藏双向情感障碍的易感基因位点；藏双向情感障碍的易感基因位点；(三)支气管哮喘支气管哮喘支气管哮喘支气管哮喘 是一种以气道阻塞、气道炎症和气道高反应性为特是一种以气道阻塞、气道炎症和气道高反应性为特是一种以气道阻塞、气道炎症和气道高反应性为特是一种以气道阻塞、气道炎症和气道高反应性为特征的慢性炎症性疾病，具有明显的遗传倾向，呈家族征的慢性炎症性疾病，具有明显的遗传倾向，呈家族征的慢性炎症性疾病，具有明显的遗传倾向，呈家族征的慢性炎症性疾病，具有明显的遗传倾向，呈家族聚集性。聚集性。聚集性。聚集性。哮喘发生的易感主要基因哮喘发生的易感主要基因哮喘发生的易感主要基因哮喘发生的易感主要基因：细胞因子基因簇细胞因子基因簇细胞因子基因簇细胞因子基因簇 人类白细胞抗原基因多态性人类白细胞抗原基因多态性人类白细胞抗原基因多态性人类白细胞抗原基因多态性 膜受体基因多态性膜受体基因多态性膜受体基因多态性膜受体基因多态性四、多基因病的遗传特征四、多基因病的遗传特征1.1.1.1.许多常见病或多发畸形的发病率在许多常见病或多发畸形的发病率在许多常见病或多发畸形的发病率在许多常见病或多发畸形的发病率在0.1%-1%0.1%-1%0.1%-1%0.1%-1%之间。之间。之间。之间。2.2.2.2.发发发发病病病病有有有有家家家家族族族族倾倾倾倾向向向向。但但但但无无无无明明明明显显显显的的的的遗遗遗遗传传传传方方方方式式式式。因因因因为为为为在在在在系系系系谱谱谱谱分分分分析析析析中中中中，它它它它们们们们不不不不符符符符合合合合单单单单基基基基因因因因遗遗遗遗传传传传方方方方式式式式，同同同同胞胞胞胞中中中中发发发发病病病病率率率率远远远远低低低低于于于于1/21/21/21/2或或或或1/41/41/41/4，但但但但这这这这些些些些疾疾疾疾病病病病及及及及其其其其在在在在子子子子代代代代的的的的再再再再发风险，确实表现出家族聚集倾向。发风险，确实表现出家族聚集倾向。发风险，确实表现出家族聚集倾向。发风险，确实表现出家族聚集倾向。3.3.发病率有种族发病率有种族(或民族或民族)差异，因基因库不同。差异，因基因库不同。如黄如黄种人当中的无脑儿、脊柱裂、先天性髋关节脱位等种人当中的无脑儿、脊柱裂、先天性髋关节脱位等都比较少见，但唇裂、腭裂却较为常见。在黑种人都比较少见，但唇裂、腭裂却较为常见。在黑种人当中，唇裂、腭裂、无脑儿和脊柱裂的发病率均很当中，唇裂、腭裂、无脑儿和脊柱裂的发病率均很低。低。4.4.近亲婚配，子女发近亲婚配，子女发近亲婚配，子女发近亲婚配，子女发病风险增高，但不病风险增高，但不病风险增高，但不病风险增高，但不如如如如ARAR显著。显著。显著。显著。5 5 5 5.患者双亲、同胞、患者双亲、同胞、患者双亲、同胞、患者双亲、同胞、子女亲缘系数相同，子女亲缘系数相同，子女亲缘系数相同，子女亲缘系数相同，发病风险相同。发病风险相同。发病风险相同。发病风险相同。6.6.6.6.随着亲属级别降低，随着亲属级别降低，随着亲属级别降低，随着亲属级别降低，发病风险迅速下降。发病风险迅速下降。发病风险迅速下降。发病风险迅速下降。某些多基因遗传病患者不同级别亲属的发病风险比较某些多基因遗传病患者不同级别亲属的发病风险比较 疾疾 病病 群体发病率群体发病率 发发 病病 风风 险险 单卵单卵 一级一级 二级二级 三级三级 双生双生 亲属亲属 亲属亲属 亲属亲属唇裂唇裂腭裂腭裂 0.001 400 40 7 30.001 400 40 7 3足内翻足内翻 0.001 300 25 5 2 0.001 300 25 5 2 神经管缺损神经管缺损 0.002 8 20.002 8 2先天性髋关节脱臼先天性髋关节脱臼 0.002 200 25 3 20.002 200 25 3 2先天性幽门狭隘先天性幽门狭隘 0.005 80 10 5 1.50.005 80 10 5 1.5 1.1.疾病的遗传率与发病风险疾病的遗传率与发病风险 相相当当多多的的多多基基因因病病的的群群体体发发病病率率为为0.1%0.1%1%1%，遗遗传传率率为为70708080。这这时时可可用用公公式式估估计计发发病病风风险险，即即 ，f f为为患患者者一一级级亲亲属属发发病病率，率，P P为群体发病率。为群体发病率。例例如如：唇唇裂裂腭腭裂裂的的发发病病率率为为0.17%0.17%，遗遗传传率率为为76%76%，患者一级亲属的发病率为，患者一级亲属的发病率为 f=0.0017 4%第三节第三节 多基因病发病风险的估计多基因病发病风险的估计 当群体发病率和遗传率不在上述范围，则用下表当群体发病率和遗传率不在上述范围，则用下表当群体发病率和遗传率不在上述范围，则用下表当群体发病率和遗传率不在上述范围，则用下表查找：查找：查找：查找：例如：原发性高血压的群体发病率为例如：原发性高血压的群体发病率为6%6%，遗，遗传率为传率为62%62%，从，从表中表中查知，患者一级亲属发查知，患者一级亲属发病率为病率为16%16%。如果用公式计算，患者一级亲属发病率为如果用公式计算，患者一级亲属发病率为=24.5%=24.5%，与实际发病率相比，风险偏大。，与实际发病率相比，风险偏大。2.2.患病人数与发病风险患病人数与发病风险一个家庭中患病的人数愈多，则亲属发病风险愈高。一个家庭中患病的人数愈多，则亲属发病风险愈高。3.3.病情严重程度与发病风险病情严重程度与发病风险 所生患儿的病情愈重，其同胞的发病风险就愈高。所生患儿的病情愈重，其同胞的发病风险就愈高。所生患儿的病情愈重，其同胞的发病风险就愈高。所生患儿的病情愈重，其同胞的发病风险就愈高。u只有一侧唇裂的患者，其同胞的再发风险只有一侧唇裂的患者，其同胞的再发风险只有一侧唇裂的患者，其同胞的再发风险只有一侧唇裂的患者，其同胞的再发风险2.46%2.46%2.46%2.46%；u 若一侧唇裂合并腭裂的患者，其同胞的再发风险若一侧唇裂合并腭裂的患者，其同胞的再发风险若一侧唇裂合并腭裂的患者，其同胞的再发风险若一侧唇裂合并腭裂的患者，其同胞的再发风险为为为为4.21%4.21%4.21%4.21%；u 而两侧唇裂合并腭裂的患者，其同胞的再发风险而两侧唇裂合并腭裂的患者，其同胞的再发风险而两侧唇裂合并腭裂的患者，其同胞的再发风险而两侧唇裂合并腭裂的患者，其同胞的再发风险则高达则高达则高达则高达5.74%5.74%5.74%5.74%。例如：例如：例如：例如：4.4.发病率的性别差异与发病风险发病率的性别差异与发病风险发病率的性别差异与发病风险发病率的性别差异与发病风险先天性幽门狭窄先天性幽门狭窄先天性幽门狭窄先天性幽门狭窄当一种多基因当一种多基因遗传病的群体遗传病的群体发病率有性别发病率有性别 差异时差异时,表明表明不同性别的易不同性别的易患性阈值不同。患性阈值不同。女性发病率0.1%男性发病率0.5%A型选择题型选择题1.1.在多基因遗传中起作用的基因是在多基因遗传中起作用的基因是()()A.A.显性基因显性基因 B.B.隐性基因隐性基因 C.C.外源基因外源基因 D.D.微效基因微效基因 2.2.如果某种遗传性状的变异在群体中的分布只有一个峰，这种如果某种遗传性状的变异在群体中的分布只有一个峰，这种性状称性状称()A.A.显性性状显性性状 B.B.隐性性状隐性性状 C.C.数量性状数量性状 D.D.质量性状质量性状 3.3.某多基因病的群体发病率为某多基因病的群体发病率为1%1%，遗传度为，遗传度为80%80%，患者一级亲，患者一级亲属发病率为属发病率为()A.1%B.2%C.1/4 D.1/10 A.1%B.2%C.1/4 D.1/10 4.4.下列哪种疾病是多基因遗传病下列哪种疾病是多基因遗传病()A.A.并指并指 B.B.唇裂唇裂 C.C.白化病白化病 D.D.红绿色盲红绿色盲 5.5.下列性状中属于数量性状的是下列性状中属于数量性状的是()A.ABOA.ABO血型血型 B.B.血压血压 C.C.红绿色盲红绿色盲 D.D.多指多指 6.6.下列性状中属于质量性状的是下列性状中属于质量性状的是()A.A.身高身高 B.B.血压血压 C.C.肤色肤色 D.D.高度近视高度近视DCD BB D