《医学生物学》第三章 生命的遗传和变异.ppt
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1、第三章第三章生命的遗传和变异生命的遗传和变异Heredity&Variation配子发生配子发生配子发生(配子发生(gametogenesis):):精子(精子(sperm)和卵(和卵(ovum)的形成过程。的形成过程。精精子子发发生生和和卵卵子子发发生生的的异异同同间期间期中期中期II后期后期II末期末期II第二次分裂第二次分裂前期前期II第一次分裂第一次分裂末期末期I后期后期I中期中期I前期前期I细线期细线期偶线期偶线期粗线期粗线期双线期双线期终变期终变期减数分裂分期减数分裂分期o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。分离律、自由组合律、连分离律、自由组合律、连锁
2、交换律锁交换律第一节第一节 遗传的基本规律遗传的基本规律第二节第二节遗传的概念及分类遗传的概念及分类一、遗传病的概念一、遗传病的概念 遗传病遗传病(inheriteddisease):遗遗传传物物质质发发生生改改变变(突突变变或或畸畸变)所引起的疾病。变)所引起的疾病。遗遗传传病病单基因病单基因病常染色体显性遗传病常染色体显性遗传病AD常染色体隐性遗传病常染色体隐性遗传病ARX连锁显性遗传病连锁显性遗传病XDX连锁隐性遗传病连锁隐性遗传病XRY连锁遗传病连锁遗传病YL线粒体遗传病线粒体遗传病多基因病多基因病染色体病染色体病常染色体病常染色体病性染色体病性染色体病体细胞遗传病体细胞遗传病三、遗传
3、病的分类三、遗传病的分类第三节 单基因遗传单基因遗传病单基因遗传病(Monogenic Disorders)n指某种疾病的发生主要受到一个指某种疾病的发生主要受到一个基因座基因座的控制的控制n基因座基因座(locus):一条染色体上的特定位置。:一条染色体上的特定位置。n遗传方式:遵循遗传方式:遵循孟德尔遗传定律孟德尔遗传定律单基因遗传方式单基因遗传方式常染色体显性遗传常染色体显性遗传(autosomaldominantinheritance,AD)常染色体隐性遗传常染色体隐性遗传(autosomalrecessiveinheritance,AR)X-连锁显性遗传连锁显性遗传(Xlinkedd
4、ominantinheritance,XD)X-连锁隐性遗传连锁隐性遗传(X-linkedrecessiveinheritance,XR)Y-连锁遗传连锁遗传(Y-linkedinheritance,YL)致病基因频率:致病基因频率:0001001判断系谱的遗传方式判断系谱的遗传方式(一)(一)完全显性完全显性(completedominance)并指系谱并指系谱AA和和Aa表型完全一致表型完全一致半半显显性性(semidominance):AaAa的的表表型型介介于于AAAA和和aaaa之间。之间。(二)不完全显性(半显性)(二)不完全显性(半显性)(incomplete dominance
5、)(三)(三)不规则显性不规则显性(irregulardominance)视网膜母细胞瘤系谱视网膜母细胞瘤系谱。(四)共显性(四)共显性(co-dominance)共共显显性性:一一对对等等位位基基因因彼彼此此间间无无显显隐隐性性关关系系,在杂合子状态下都表达。在杂合子状态下都表达。复等位基因(复等位基因(multiplealleles)在群体中,一对特定的基因位点上有在群体中,一对特定的基因位点上有2个以个以上上的等位基因存在的等位基因存在。ABO血型血型二、常染色体隐性遗传隐性纯合子发病;杂合子称携带者隐性纯合子发病;杂合子称携带者(carrier)白化病患者白化病患者白化病系谱白化病系谱
6、(一)(一)常染色体隐性遗传病的主要特点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。患者双亲往往是表型正常的携带者。2患患者者同同胞胞14可可能能为为患患者者,表表型型正正常常的的同胞中有同胞中有23为携带者。男女发病机会均等。为携带者。男女发病机会均等。3系谱中不见连续,散发。系谱中不见连续,散发。4近婚子女发病率增高。近婚子女发病率增高。亲亲缘缘系系数数(r):两两个个个个体体在在某某一一位位点点上上具具有有相相同祖先基因的概率。同祖先基因的概率。亲属级别亲属级别亲属系数亲属系数称谓称谓一级亲属一级亲属1/2亲子、同胞亲子、同胞二级亲属二级亲属1/4祖孙、叔侄、祖孙、叔侄
7、、半同胞半同胞三级亲属三级亲属1/8表亲表亲*下下图图先先证证者者为为白化病(白化病(AR)患者,已知群体中白化病的)患者,已知群体中白化病的发发病率病率是是1/10000,请计请计算算(P70,第,第59题题)1.II1II2婚后生出该病患者的可能性是多少?婚后生出该病患者的可能性是多少?2.II7II8婚后生出该病患者的可能性是多少?婚后生出该病患者的可能性是多少?3.12婚后生出该病患者的可能性是多少?婚后生出该病患者的可能性是多少?4.34婚后生出该病患者的可能性是多少?婚后生出该病患者的可能性是多少?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
8、患者与正常男性婚配图解X连锁显性遗传病的主要特点:连锁显性遗传病的主要特点:1人人群群中中女女性性患患者者多多于于男男性性患患者者,但但女女性患者病情往往比男性患者轻。性患者病情往往比男性患者轻。2患患者者双双亲亲中中之之一一个个是是患患者者,系系谱谱可可见见连续传递。连续传递。3可见交叉遗传现象。可见交叉遗传现象。四、X连锁隐性遗传甲型血友病系谱甲型血友病系谱男性血友病患者与正常男性血友病患者与正常女性婚配图解女性婚配图解X X连锁隐性遗传病的主要特点:连锁隐性遗传病的主要特点:1人人群群中中男男性性患患者者远远远远多多于于女女性性患患者者。系系谱谱中中若若女女性性发发病病病病情情往往往往比
9、比男男性性患患者者严严重。重。2系谱中可见交叉遗传和隔代遗传现象。系谱中可见交叉遗传和隔代遗传现象。五、Y连锁遗传六、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自由组合律在人类遗传病分析中的应用例例父父亲亲是是并并指指患患者者,母母亲亲表表型型正正常常,生生了了一一个个先先天天性性聋聋哑哑患患儿儿。这这对对夫夫妇妇以以后后再再生生小小孩孩,其子女情况如何其子女情况如何?两种单基因疾病独立传递图解两种单基因疾病独立传递图解七、两种单基因性状的独联合传递(四四)连锁交换律的定义连锁交换律的定义 生物在形成生殖细胞时,生物在形成生殖细胞时,在同一条染色体上的基因在同一条染色体上的基因
10、作为一个单位来传递而不作为一个单位来传递而不分离,称完全连锁。分离,称完全连锁。若在减数分裂过程中若在减数分裂过程中出现遗传物质的交换称不出现遗传物质的交换称不完全连锁。完全连锁。二者合称连锁交换率二者合称连锁交换率 灰身灰身长翅长翅黑身黑身残翅残翅1.小孩是小孩是A型血,且患甲髌综合征的概率型血,且患甲髌综合征的概率2.小孩是小孩是A型血,且甲髌正常的概率型血,且甲髌正常的概率3.小孩是小孩是O型血,且患甲髌综合征的概率型血,且患甲髌综合征的概率4.小孩是小孩是O型血,且甲髌正常的概率型血,且甲髌正常的概率例:父亲是例:父亲是A型血,且为甲髌综合征(型血,且为甲髌综合征(AD)患者,)患者,
11、母亲母亲O型血,表型正常。他们生下一个型血,表型正常。他们生下一个O型血且甲型血且甲髌综合征的患儿。已知甲髌综合征致病基因与髌综合征的患儿。已知甲髌综合征致病基因与IA连连锁,两个基因的重组率是锁,两个基因的重组率是10%。问这对夫妇以后生。问这对夫妇以后生的小孩中:的小孩中:1.O型血且甲髌综合征的患儿的基因型是什么型血且甲髌综合征的患儿的基因型是什么?2.父母的基因型是什么?父母的基因型是什么?HhIiIiHhIAIihhIiIiHIAhIiHIAhIiHIihIAhIihIihIi45%45%5%5%HhIAIihhIiIiHhIiIihhIAIi90%90%10%10%甲髌综合征与甲髌
12、综合征与A型血的型血的重组率是重组率是10%第五章第五章 多基因遗传病多基因遗传病PolygenicInheritance第一节第一节 多基因遗传的特点多基因遗传的特点一、质量性状和数量性状一、质量性状和数量性状量变、质变质量性状质量性状(qualitativetrait)1.一对等位基因控制一对等位基因控制2.个体间性状有个体间性状有质质的区别的区别3.不连续,非此即彼不连续,非此即彼4.环境因素对性状有一定影环境因素对性状有一定影响响数量性状数量性状(quantitativetrait)1.两对或两对以上等位基因两对或两对以上等位基因控制控制2.个体间性状只有个体间性状只有量量的区别的区别
13、3.连续性,正态分布连续性,正态分布4.环境因素对性状的影响,环境因素对性状的影响,与遗传基础同等重要与遗传基础同等重要单基因遗传单基因遗传*多基因遗传多基因遗传*由由1对等位基因控制,对等位基因控制,有显、隐性区别有显、隐性区别由由2对及对及2对以上基因控制,对以上基因控制,具有共显性、微效性、累加性具有共显性、微效性、累加性 质量遗传质量遗传数量遗传数量遗传主要受遗传因素影响主要受遗传因素影响受环境因素与遗传因素共同影受环境因素与遗传因素共同影响响第二节第二节 多基因遗传病的特征多基因遗传病的特征n阈值阈值(threshold)在一定环境条件下,阈值代表在一定环境条件下,阈值代表患病所需的
14、致病基因患病所需的致病基因的最低数值。的最低数值。n易患性易患性(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。病的可能性,称为易患性。n群体中,易患性的变异呈正态分布群体中,易患性的变异呈正态分布 易患性与阈值易患性与阈值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低低高高1.一个群体,大部分一个群体,大部分个体接近易患性平个体接近易患性平均值均值2.阈值人为制定阈值人为制定。3.具有具有正态分布正态分布特性特性遗传率遗传率(heritability)n遗传率遗传率(h2)多基因病中,易患性的高低受
15、遗传基础和环多基因病中,易患性的高低受遗传基础和环境因素的双重影响,其中境因素的双重影响,其中遗传因素遗传因素所起作用的大所起作用的大小称为遗传率。小称为遗传率。1.一般用百分率一般用百分率(%)来表示。来表示。2.特定环境、特定人群、估计值特定环境、特定人群、估计值四、多基因病再发风险的估计四、多基因病再发风险的估计nP=0.1%1%,h2=为为7080时:时:JEdward公式公式f:患者一级亲属发病率:患者一级亲属发病率P:群体发病率:群体发病率一、发病风险与遗传率和群体发病率的关系一、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例:精神分裂症群体发病率为0.0016,
16、遗传率为,遗传率为80%,请估计患者一级亲属的复发风险。,请估计患者一级亲属的复发风险。7%四、再发风险与发病率的性别差异四、再发风险与发病率的性别差异n先天性幽门狭窄先天性幽门狭窄 群体群体发病率发病率男性男性0.5%女性女性0.1%患者后代发病率患者后代发病率儿子儿子女儿女儿5.5%19.4%2.4%7.3%Carter效应n 发病率有性别差异时,发病率低的性别,患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。亲属的再发风险低。染色体分类图示染色体分类图示染色体分类图示染色体分类图示人类人类核型(核型
17、(karyotype)核型是一个个体或细胞具有的核型是一个个体或细胞具有的独特的独特的染色体形态和数目染色体形态和数目。(一)丹佛体制(一)丹佛体制(Denversystem)丹丹佛佛体体制制:根根据据染染色色体体大大小小和和着着丝丝粒粒相相对对位位置置,将将人人类类染染色色体体分分成成A、B、C、D、E、F和和G七组:七组:各组染色体基本形态特征各组染色体基本形态特征显带染色体命名原则:显带染色体命名原则:区:以显著形态特征为界标区:以显著形态特征为界标带:染色深浅带:染色深浅由着丝粒开始,分别向两臂远端依次编号由着丝粒开始,分别向两臂远端依次编号染色体带命名的国际体制染色体带命名的国际体制
18、界标界标XpXq区区带带112212345678Xq28染色体带命名的国际体制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、区内带的序号染色体序号、臂的符号、区的序号、区内带的序号1 1号染色体,长臂,号染色体,长臂,2 2区,区,3 3带带1 1号染色体,短臂,号染色体,短臂,3 3区,区,6 6带,带,2 2亚带,亚带,3 3亚亚带亚亚带1q231p36.23二、二、性别决定和性染色体性别决定和性染色体(一)(一)X染色质与赖昂假说染色质与赖昂假说X染色质(染色质(Xchromatin),),巴氏小体,巴氏小体,X小体(小体(Xbody)人人,间期,核膜边缘,间期,核膜边缘,1
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