遗传学知识点归纳整理.docx
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遗传学知识点归纳整理
遗传学教学大纲讲稿要点
第一章绪论
关键词：
遗传学Genetics
遗传heredity
变异variation
一．遗传学的研究特点
1.在生物的个体，细胞，和基因层次上研究遗传信息的结构，传递和表达。
2.遗传信息的传递包括世代的传递和个体间的传递。
3.通过个体杂交和人工的方式研究基因的功能。
“遗传学”定义
遗传学是研究生物的遗传与变异规律的一门生物学分支科学。
遗传学是研究基因结构，信息传递，表达和调控的一门生物学分支科学
遗传heredity
生物性状或信息世代传递的现象。
同一物种只能繁育出同种的生物
同一家族的生物在性状上有类同现象
变异variation
生物性状在世代传递过程中出现的差异现象。
生物的子代与亲代存在差别。
生物的子代之间存在差别。
遗传与变异的关系
遗传与变异是生物生存与进化的基本因素。
遗传维持了生命的延续。
没有遗传就没有生命的存在，没有遗传就没有相对稳定的物种。
变异使得生物物种推陈出新，层出不穷。
没有变异，就没有物种的形成，没有变异，就没有物种的进化，遗传与变异相辅相成，共同作用，使得生物生生不息，造就了形形色色的生物界。
二.遗传学的发展历史
1865年Mendel发现遗传学基本定律。
建立了颗粒式遗传的机制。
1910年Morgan建立基因在染色体上的关系。
1944年Avery证明DNA是遗传物质。
1951年Watson和Crick的DNA构型。
1961年Crick遗传密码的发现。
1975年以后的基因工程的发展。
三.遗传学的研究分支
1.从遗传学研究的内容划分
进化遗传学研究生物进化过程中遗传学机制与作用的遗传学分支科学
生物进化的机制突变和选择
有害突变淘汰和保留
有利突变保留与丢失
中立突变DNA多态性
发育遗传学研究基因的时间，空间，剂量的表达在生物发育中的作用分支遗传学。
特征：
基因的对细胞周期分裂和分化的作用。
应用重点干细胞的基因作用。
转基因动物克隆动物
免疫遗传学研究基因在免疫系统中的作用的遗传学分支。
重点不是研究免疫应答的过程，
而是研究基因在抗体和抗
原形成和改变中的作用。
2.从遗传学研究的层次划分
群体遗传学研究基因频率的改变的遗传学分支。
群体遗传学基因结构和基因率的改变
例题群体中存在一个隐性有害基因，基因频率是万分之一。
如果实行优生政策，不准该个体结婚或生育。
基因率降低到十万分之一时，需要多少代？
细胞遗传学研究生物在细胞水平的遗传结构和功能的遗传学分支学科。
重点：
染色体结构合数目的变化与生物表型的关系。
进展：
细胞表面抗原的形成和改变，细胞信号传导过程中基因的作用。
目前的实验：
细胞表达系统。
例如：
无籽西瓜的染色体组成.
普通西瓜2n＝22
诱变成功的4倍体作母本X2倍体父本杂交，获得3倍体西瓜，在形成生殖细胞时，不能正常减数分裂，所以成为无籽西瓜。
分子遗传学研究生物基因组结构和功能的遗传学分支学科。
基因工程
生物制药
分子生物学技术
3.从遗传学研究的对象划分
微生物遗传学以微生物为研究对象的遗传学分支。
重点研究病毒，细菌，真菌的基因结构，基因功能。
基因工程的载体，受体等
人类遗传学研究人类遗传和变异规律的分支科学。
人类性状的遗传分析
遗传病的分布和发生机理
遗传病的诊断
基因治疗
遗传学疾病人类3千多种，涉及上万个基因。
染色体疾病基因突变疾病，线粒体疾病，孟德尔遗传病，多基因遗传病.
1930年色盲基因第一个定位，1974年kappa轻链缺乏症基因第一个克隆。
目前已定位孟德尔遗传病基因1600多，克隆了其中的940多种
肿瘤抑制基因（antioncogene）
Rbdel13q1427个exon,12个intron
视网膜母细胞瘤克隆的概念与类型
四．克隆
1．Clone源于希腊文klon，嫩枝的意思，是指从树上取下嫩枝，栽在地上以成另一棵树。
是细胞、植物、动物或人的精确的遗传复制。
名词，一群具有相同基因型的微生物。
2．哺乳动物细胞克隆技术，又称哺乳动物的核移植或无性繁殖技术；它是通过特殊的人工手段（显微操作，电融合等）对哺乳动物特定发育阶段的核供体（胚胎分裂球或体细胞核），及相应的核受体（去核的受精卵或成熟的卵母细胞）不经过有性繁殖过程，进行体外重构并通过重构胚的胚胎移植，从而达到扩繁同基因型哺乳动物种群的目的。
3．克隆技术存在的问题
动物克隆技术虽然取得了一定的进展，但该技术目前还很不完善。
存活率低是当今核移植技术的最大缺陷。
克隆羊的端粒较同年羊短。
可能会减少寿命。
基因组印记现象在哺乳动物的发育中普遍存在，基因组印记与动物克隆技术的成功及不足有何关系值得深入研究。
核移植过程中产生的个体突变频率高。
第二章基因的概念和结构
第一节孟德尔遗传分析
关键词：
显性dominant隐性recessive
基因型genotype表型phenotype
分离定律lawofsegragation
自由组合定律lawofindependentassortment
复等位基因（multiplegene）
顺反子（cistron）
超基因（supergene）
假基因（pseudogene）
可动基因（mobilegene）
染色体外基因
复等位基因（multiplegene）
连锁（linkage）
交换（crossingover）
重组（recombination）
•插入序列insertedsequence,IS
•转座子transposon，Tn
一.分离定律
实验:
P:
红花X白花
基因型CCcc
配子Cc
F1代红花
基因型Cc
配子C，c
F2代红花白花
基因型CC，Cccc
比例3：
1
分离定律:
杂合体的一对等位基因在形成配子时互相不影响地分到雌雄配子中去的规律。
基础概念
杂合体（heterozygote）：
基因座上两个不同的等位基因的个体。
纯合体（homozygote）：
基因座上两个相同的等位基因的个体。
回交（backcross）：
杂交的子一代与亲代的交配形式。
测交（testcross）：
杂合个体与纯合隐性个体的交配形式。
性状（character）：
生物的形态，结构，生理功能过程的特征。
显性（dominant）：
杂合子生物表现出来的性状
隐性（recessive）：
杂合子生物被掩盖的性状。
等位基因（allile）：
同源染色体上相对位置上的决定同种性状的基因。
表型（phenotype）：
生物个体形成的性状表现。
基因型（genotype）：
生物个体的基因组成
孟德尔假设
1.遗传性状由遗传因子决定。
2.遗传因子是成对存在得。
3.生殖细胞中具有成对因子中的一个。
4.每对因子分别来自雌雄亲代的生殖细胞。
5.形成生殖细胞时，成对因子相互分离。
6.生殖细胞的结合是随机的。
7.遗传因子有显隐性之分。
孟德尔分离比实现的条件
1.杂合体的两种配子在形成配子时数目是相等的。
2.两种配子结合是随机的。
3.子二代基因型个体存活率是相等的。
4.显性是完全的。
二.孟德尔自由组合定律
实验：
黄，满X绿，皱
基因型YYRRyyrr
配子YRyr
F1代黄满
基因型YyRr
配子YRYryRyr
F2代黄满黄皱绿满绿皱
基因型Y_R_Y_rryyR_yyrr
表型比：
9：
3：
3：
1
孟德尔自由组合定律:
两对非同源色体上的非等位基因在形成配子时，各自独立地分开和组合，形成四种基因型的配子。
在杂交时四种配子随机结合，形成四种表型，9种基因型的群体。
多对非等位基因分析
例题：
•AABBCCXaabbcc子一代自交，子二代中，表型为A-B-C-的比例是多少？
1.子一代自交，子二代中，基因型为AaBbCc的比例是多少？
2.子一代自交，子二代中，杂合体的比例是多少？
一个基因决定了一个性状。
一个性状并不一定由一个基因所决定。
事实上，很多性状由一系列基因所决定。
当考察性状的遗传方式时，是以在其它基因相同的条件下，仅仅列出了差别的基因。
例题
一对表型正常的夫妇生有一个有病的孩子和一个表型正常的孩子。
1.再生一个是有病孩子的机会是多少。
2.如果表型正常儿子与一个另一个同样类型的表型正常女子结婚，生有病子女的机会是多少。
如果一个表型正常，等位基因是杂合的男子与一个纯合隐性基因的病女子结婚，生有5个孩子，其中无病子女的机会是多少，3病2正常的机会是多少。
孟德尔分离定律的普遍性
适用于单基因遗传性状的分析
例如：
人类的白化病；
RFLP（DNA限制性内切酶片段长度多态性。
）
EcoRV酶切人体基因组DNA，与苯丙氨酸羟化酶基因探针杂交，获得3Okb和25kb的两种类型，父母是正常表型，两个孩子一个是表型正常30kb/25kb杂合体一个是有病个体，25kb/25kb纯合体，推测，25kb可能与有病基因连锁。
孟德尔定律数据的统计处理
适合度测验（goodnessoffit）
实验实际比数与理论比数适合的程度。
卡平方测验适合度
孟德尔定律的适用范围
•并显性：
当一对等位基因杂合时，两个基因所控制的性状同时表达的现象。
•外显率－带有显性基因个体表现出所控制的性状的实际数与理论数之比。
第二节连锁遗传分析
F1杂合子形成配子时，两对基因有保持亲代原来组合的倾向，并且这种倾向与显隐性无关。
摩尔根的试验
摩尔根根据大量实验结果，提出连锁交换定律，即遗传的第三定律：
处在同一染色体上的两个或两个以上基因遗传时，联合在一起的频率大于重新组合的频率
连锁（linkage）：
同一亲本的基因趋向于联合
交换（crossingover）：
同一亲本的基因相互分开，重新组合
重组（recombination）：
由于同源染色体上的不同等位基因间的重新组合，产生不同于亲本的类型
重组频率recombinationfrequency,RF
重组频率的计算：
重组频率（RF）：
重组型数目/（亲本型数目＋重组型数目）
1%重组值为一个单位，称一个厘摩，记作1个CM。
基因在染色体上的距离以重组值为根据，画出的基因距离图称遗传学图（geneticmap）。
三点测交（threepointtesscross）
关于连锁和交换的几个实例
●用RFLP做Arabidopsis遗传图：
两个亲本分别用不同限制性内切酶做酶切，并分别用探针A（蓝色）和探针B（绿色）做Southern杂交。
若两种RFLP自由分离，F2代中亲本型和重组型出现频率相同（CaseI）；否则，若二者紧密连锁，重组型出现频率将大大小于亲本型出现频率（CaseII）
根据重组频率可以计算遗传标记RFLP间的图距。
●应用连锁遗传分析做疾病
的产前基因诊断
β地中海贫血是一种常见的遗传疾病，重症型往往造成死亡。
可通过产前诊断预防患儿的出生。
利用几种限制酶对几个地中海贫血家系的患者及其父母进行RFLP分析。
根据所得结果，可选用特定的探针和限制性内切酶对胎儿做产前基因分析。
家系分析
用限制性内切酶AvaII和探针βIVS以及限制性内切酶HindIII和探针pRK28进行分析
第三节血型遗传学
复等位基因：
一个群体中，存在着2个以上的等位基因。
•ABO血型系统遗传方式
A血型：
IAIA;IAi
B血型：
IBIB;IBi
AB血型：
IAIB
O血型：
ii
例题
•一对分别都是AB血型的夫妻，所生的子女
A型，AB型B型
¼½¼
•某一人群B血型占0.45，O血型占0.36，计算该群体中A和AB血型的比例。
孟买血型和类孟买血型
特例：
临床中发现有一位病人在验血中确定为B血型，在接受O型血的输血后，引起凝血反应。
在对供血者血液重新检测时发现，其血细胞在与抗A血清反应时，初时无反应，2个小时后呈凝集反应。
所以确定供血者为A型，而不是O型。
有一犯罪嫌疑人在犯罪现场留下的唾液鉴定血型是O型，但是在重点检查某一嫌疑人时，检测出该人的血型是B型，在其它举证都确凿的情况下，已经确认该人是犯罪人，为什么会出现体液与血液血型不一致的现象？
有一AB血型男子与O血型女子结婚，生了一个O型孩子，分析其原因。
CISAB。
9q34同源染色体不等交换。
二．Rh血型系统遗传分析
恒河猴红细胞（Rhesusmonkeys抗原）免疫家兔
兔抗猴血清检测人红细胞。
85％产生凝集反应
15％无凝集反应
定名恒河猴红细胞抗原为Rh抗原。
Rh阳性血型的红细胞带有Rh抗原，无抗体。
Rh阴性血型的红细胞没有Rh抗原，有抗体
Rh血型新生儿溶血症
Rh阴性血型的母亲怀有Rh阳性血型的胎儿，在母亲胎盘异常情况下，临产时会出现母亲的抗体进入新生儿血液中，与婴儿的抗原产生免疫反应，造成婴儿溶血。
Rh血型的遗传机制
Rh抗原受控与3个紧密连锁的基因座：
Cc；Dd；Ee。
以单倍型方式传递。
当D基因存在时，为Rh阳性。
d基因没有相应的抗原，是Rh阴性血型。
单倍型：
一条染色体上的基因组成。
CDE；CDe；CdE；Cde;cDE；cDe;cdE;cde;
三．人类白细胞抗原（hunmanlecucocyantigen，HLA）
抗宿主反应：
受体抗原－供体抗体
排斥反应：
受体抗体－供体抗原
主要组织相容性抗原系统
（majorhistocompatibilityantigensystem）
主要组织相容性复合体基因
（majorhistocompatibilitycomplexgene,MHC）
HLA的遗传机制
主要组织相容性抗原按免疫性分为三类：
第一类：
移植抗原（transplantationantigen）,
位于T淋巴细胞上，
编码基因为：
HLA——A，B，Ｃ
第二类：
免疫反应的信息传递抗原。
编码基因为：
HLA——DR，DQ，DP
第三类：
补体蛋白，与抗原－抗体复合物作用。
编码基因为：
HLA——C2，C4，Bf
同一条染色体上的基因组成被称为单倍型（haplotype）
白细胞抗原的单倍型分析
父抗原：
A2，A11，B13，Bw46
母抗原：
A3，A9，B5，B7
子1抗原：
A2A3B7Bw46
子2抗原：
A11A9B5B13
子3抗原：
A2A9B5Bw46
子4抗原：
A3A11B7B13
子5抗原：
A3A11B7Bw46
四．MN血型的遗传分析
人群中存在着MN血型系统，受M和N两个基因控制，并显性。
MN
MMMMN
NMNNN
MN血型的遗传分析
MNSs是紧密连锁的血型基因
单倍型是：
MS;NS;Ms；Ns
基因型有10种：
MS;NS;Ms；Ns
MS／ＭS;Ms／Ｍs
ＮS／NS;Ｎs／Ns
MS／NS;ＭＳ／Ｍs
MＳ／Ｎｓ;Ms／Ns
ＮＳ／Ｍｓ；ＮＳ／Ｎｓ
例题：
用M和N血清检查一个家庭，确定父亲基因型是NN,母亲是MM，儿子是MM。
结论：
儿子不是该夫妻的亲生孩子。
但是其它血型和方法证明孩子的确是亲生的。
发现了Mg抗原亚型。
Mg抗体不能与M抗原反应。
检测结果，父亲表型是具有Mg和N抗原，基因型是MgN。
五．伴性血型遗传
Xg血型的遗传分析
Xg抗原是目前发现的第一个与性别有关的抗原
基因:
Xga有Xg抗原
Xg无Xg抗原
Xga对Xg显性
第四节基因组中的转座成分
一．转座因子
玉米粒颜色的遗传。
正常：
有色有色
异常：
有色无色，色斑
玉米的转座子
•玉米色粒调控元件
Ac-Ds系统第9染色体
C基因，色素合成基因。
Ac基因，自主移动的调节因子。
4.5kb,5个exon,编码转座酶。
Ds基因，非自主移动的受体因子。
0.5---4.0kb,与Ac有同源序列。
插入引起色素不能合成。
•插入序列（insertionsequence,IS）
仅含有转座酶基因的简单转移序列。
长度多在700－1500bp左右。
由末端反向重复序列（IR），转座酶基因组成。
插入基因组中时，在靶位上生成正向重复序列（DR）
常见的IS结构
IS长度末端IR靶位DR插入选择
IS1768239随机
IS213274195热点
IS414281811（12）AAAN20TTT
IS51195164热点
IS101329229TNAGCN
IS50153199热点
转座子（transposon,Tn）
•带有转座酶基因等必需基因及抗药性等与转座无关基因的转座因子。
结构特征：
两端具有同向或反向插入序列，同时，两端的IS可能相同或不同。
常见的转座子：
转座子长度标记末端取向
Tn55700KanRIS50反向
Tn109300TetRIS10反向
Tn92500CamRIS1正向
反转录转座子（retrotransposon）
通过RNA为中介，反转录成DNA后进行转座的可动元件。
病毒超家族（viralsuperfamily）,可编码反转录酶或整和酶，自主转录。
呈DNA时，具有LTR序列。
非病毒超家族（nonviralsuperfamily）,不可编码反转录酶或整和酶，不能自主转录。
呈DNA时，无LTR序列。
果蝇的转座子
P（PElement）
开放阅读框ORF0…ORF1…ORF2…ORF3
内含子123
P因子表达差异：
ORF0，1，266KD，转座阻遏物
ORF0，1，2，387KD，转座酶
P型细胞质：
含66KD，阻遏转座
酵母的转座子
Ty（Transposonyeast）
转座引起的遗传效应
•插入突变
•插入失活
•插入带来新的基因
•非精确解离形成突变（缺失，重复，到位）
•插入激活
第五节其它基因结构
一．顺反子（cistron）
•早期的基因概念：
基因是一个功能单位，重组单位，突变单位。
•发展的基因概念:
基因是一个功能单位，基因内部可突变和重组。
一个基因就是一个顺反子。
基因的顺式和反式排列
•1977年SangerX174基因转录起始点不同，但是共用同一段DNA序列或几个核苷酸的不同基因。
二．染色体外基因
•线粒体基因组
•线粒体是真核细胞中的细胞器。
每个细胞中含有几十至数千个线粒体。
每个线粒体有多个线粒体基因组拷贝。
线粒体是非孟德尔式遗传方式，在高等生物中具有母性遗传的特征。
mtDNA的遗传特征
•母性遗传：
mtDNA全部来自母亲，线粒体随机分配到子细胞。
•mtDNA无内含子，无修复系统。
•mtDNA复制，转录，翻译所需的酶由核基因组提供。
•mtDNA一般没有蛋白质保护。
•mtDNA合成存在与细胞整个周期。
•具有突变和缺失热点。
mtDNA致病的遗传机制
•线粒体基因组本身突变
•线粒体基因组突变可以引起视觉神经和心肌性疾病。
点突变：
由于mtDNA裸露，易受损伤，且无修复机制。
所以突变频率较高。
11778密码突变，arg-----his视觉神经性疾病。
缺失：
常见5kb,8470bp---13447bp
7.4kb,8637bp---16073bp
mtDNA插入核基因组
溶酶体途径：
核酸水解酶下降，mtDNA不能完全消化，片段游离在细胞质中。
直接游离：
mtDNA复制中同源重组，产生mtDNA断片。
线粒体崩解：
由于理，化，病等因素，线粒体肿胀破裂，释放出mtDNA.
以上DNA片段插入核基因组，造成突变。
基因的相互作用
•互补基因（conplementarygenes）修饰基因
•修饰基因（modifiers）
•上位效应（epistasis）
第三章肿瘤的遗传学
关键词:
•细胞周期
•癌基因（oncogene）
病毒癌基因V-oncogene
细胞癌基因C-oncogene
•抑癌基因（antioncogene，tumorsuppressorgene）
•肿瘤转移抑制基因（metastasissuppressorgene）
一.肿瘤的生物学特征与流行病学
肿瘤是基因的疾病，凡是肿瘤，都与基因组的变异有关。
但是，与基因组有关的疾病并不一定都是遗传的。
肿瘤有遗传性的，也有非遗传性的（散发性的）。
•单克隆起源（monoclonaltheory）
一个肿瘤的细胞群体源于一个转化单细胞
的不断增殖而成。
对细胞群的遗传标记分析，具有高度一致性。
例如：
多灶性细支气管肺泡癌（BAC），原发灶，卫星灶，转移灶中的不同区域的癌细胞k-ras具有相同的突变。
肿瘤家族集聚
•癌家族：
具有较多成员发生肿瘤的家族。
G家族1895年－1976年842名成员中95名患癌。
特征：
发病率高；发病高峰40－50岁；男女比例相等；男多是胃癌，肠腺癌；女多是子宫癌。
垂直传递，72％患者双亲之一患癌。
符合常染色体显性遗传方式。
•家族性癌：
在一个家族内多个成员出现的同一种癌。
例如：
结肠癌，12－15％有家族史。
特征：
患者一级亲属发病风险比一般高3倍。
若发病年龄早和双侧性肿瘤，发病风险高30倍。
常见的遗传性肿瘤
肿瘤易感基因
在相同环境下发生肿瘤可能性比一般基因组具有更多机会的基因。
肺癌易感基因CYP1A1酶在肺中表达，参与烟草中多环芳烃类物质代谢。
该基因具有MspI多态，m2m2基因型具有肺癌易感性。
染色体畸变的原因
二.肿瘤的遗传机制
•癌基因的异常表达
癌基因突变
癌基因低甲基化
癌基因扩增
染色体易位（基因重排，融合基因）
•抑癌基因失活
癌基因
能在体外引起细胞转化，在体内诱发肿瘤的基因。
•细胞内的原癌基因高度保留，从酵母到人都存在，这些基因与细胞生长，增殖，分化有关，并受到精细和严格的控制。
•原癌基因具有的生物学功能：
生长因子；生长因子受体；参与信号传导的蛋白激酶；核内蛋白等。
细胞周期抑癌基因高甲基化
调节基因
细胞G1期S期
癌基因发现
•1911年Rous发现鸡肉瘤病毒（RSV）能使鸡胚成纤维细胞转化，也能使鸡诱发肿瘤。
•1976年从RV
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