普通生物学：第8章 生物的遗传与变异1

第八章生物的遗传与变异生命最重要的本质之一是性状特征自上代传至下代——遗传。

今天，从遗传学研究衍生出来的基因工程技术，已构成生物技术的核心，在实际应用中显示出极大的潜力。一、孟德尔遗传的基本规律孟德尔学说奠定了遗传学基础在孟德尔以前，人们看到遗传现象，猜想遗传是有规律的，甚至在农牧业育种中实际运用了遗传规律，但是，一直找不到研究遗传规律的恰当方法。

孟德尔（1822－1884）从1856年起开始豌豆试验。

经过近10年的潜心研究，孟德尔发表了他的研究报告。其内容可概括两个定律。

AustrianMonk,Naturalist

G.MendelandHisPeas（一）分离定律和自由组合定律一对性状杂交，子一代全为显性性状，子一代之间自交，子二代为：显性性状：隐性性状3：1白花紫花亲代F1代F2代紫花：白花＝3：11分离定律多种性状分别杂交实验性状显性×隐性F2代实验记录比率显性：隐性花的颜色花的位置植株高度豆荚形状种子颜色种子形状紫色白色705:2243.15:1651:2073.14:1787:2772.84:1882:2996022:20015474:18502.95:13.01:12.96:1腋生顶生高植株矮植株饱满皱缩黄色绿色圆形皱缩遗传因子（等位基因）：生物细胞中存在控制遗传性状的一对因子。纯合子(homozygote)：一对基因都是显性因子或隐性因子。杂合子(heterozygote)：一个显性，一个是隐性。

每一个相对性状都来源于两个相同的“等位基因”孟德尔认为，每株豌豆植株中的每一对性状，都是由一对遗传因子（等位基因）所控制的；这对遗传因子有显性因子和隐性因子之分；如果都是显性因子或隐性因子，该个体称为纯合子（homozygote)；如果一个显性，一个隐性，则称为杂合子（heterozyote).Mendel用测交实验验证了分离定律的正确性分离定律：一对等位基因在形成配子时完全独立地分离到不同的配子中去，相互不影响。测交Aa×aaF1代紫花（Aa）亲本白花（aa）AAaAaaaaaaaa测交后代：1/2开紫花

1/2开白花黄圆绿圆黄皱绿皱杂交实验：子一代：全部为黄色圆形子二代：的556粒种子中，黄色圆形315粒，黄色皱缩101粒，绿色圆形108粒，绿色皱缩32粒，它们的比数近似于9：3：3：1双显性亲本（种子圆形、黄色）双隐性亲本（种子皱缩、绿色）2、自由组合定律3孟德尔定律的拓展

不完全显性的中间表型；

复等位基因的遗传；

单个基因可以影响多种表型特征。4、孟德尔学说的重要意义（1）孟德尔第一次明确提出遗传因子的概念,并且提出了遗传因子控制遗传性状的若干规律：

大多数生物体通常由一对遗传因子（后来称为两个等位基因）控制同一性状。这样的生物体称为2n个体。在形成生殖细胞时，这对遗传因子分离到两个配子中去。

遗传因子可以区分为显性和隐性。

控制不同性状的遗传因子是各自独立的。

（2）孟德尔提出了杂交、自交、回交等一套科学有效的遗传研究方法，来研究遗传因子的规律。孟德尔创立的这套方法一直沿用到1950s，才被分子遗传学方法取代。

思考题已知：控制鹦鹉羽毛颜色的有四个等位基因（即两对基因）：

B、b、C、c。

B－使羽毛颜色呈黄色

C－使羽毛颜色呈蓝色

b和c是隐性基因，不产生色素。问：

（1）写出图中四个鹦鹉的基因型。

（2）基因型为BbCc的鹦鹉应为什么颜色？

（3）两只基因型为BbCc的鹦鹉所产生的后代是什么情况？（二）复等位基因遗传（非孟德尔遗传现象）复等位基因：影响同一性状的两种以上的等位基因形式.如：人类ABO血型等位形式有：IA、IB和i三个复等位基因决定着红细胞表面抗原的特异性，任何一个个体不会同时具有3个等位基因，而只有其中任意2个而表现出一种特定的血型。

血型表型基因型

OiiAIAIA或IAiBIBIB或IBiABIAIB二、基因是一段DNA序列

“遗传因子/基因”的设想一经提出，便推动人们去寻找，去探索—

基因在哪里？基因是什么？

1、基因在染色体上

显微镜技术与染色技术的发展，使人们注意到，细胞分裂时，尤其是减数分裂中，染色体的行为和孟德尔提出的等位基因的分离规律相当一致，所以，确定基因在细胞核中，在染色体上。同源染色体分别带着控制同一性状的两个等位基因显性等位基因纯合子隐性等位基因纯合子杂合子

摩根实验室用果蝇为材料的工作，确定了基因在染色体上的分布规律。（摩根因为发展了基因理论获1933年诺贝尔奖）果蝇有4对染色体野生果蝇没有现成的成对性状摩根在长期饲养中找到各个性状的突变株。控制不同性状的等位基因在2#染色体上的位置触须长/短身体灰/黑眼睛红/紫翅长/短减数分裂时发生：染色体交叉/基因重组。

从重组频率计算两个基因在染色体上的相对距离g－身体c－眼睛l－翅灰/黑红/紫长/短基因重组服从这样的规则：两个基因在染色体上离得越远，重组频率越高；两个基因在染色体上离得越近，重组频率越低。重组频率

摩根实验室用果蝇为材料的工作，确定了基因在染色体上的分布规律。（摩根因为发展了基因理论获1933年诺贝尔奖）（四）染色体与连锁遗传1连锁遗传定律结果预测：根据孟德尔遗传定律BBvv

bbVVBvbVBbVv

BbVv♂×

bbvv♀BVBvbVbvbvBbVvBbvvbbVvbbvv1：1：1：1灰身残翅♂×

黑身长翅♀摩尔根的连锁实验材料:果蝇理论比例41.5%41.5%8.5%8.5%F1代F2代果蝇的侧交试验显示：在F1代中表现为亲代类型占大多数，而新类型少，这一现象可用两等位基因连锁在一起，共同遗传，很少分开解释。摩尔根与果蝇试验占8.5％的黑身长翅和灰身短翅性状的果蝇的出现：用染色体上基因的连锁和交换理论解释：灰身和长翅基因（G和L）原来定位在同一染色体上，在减数分裂和配子形成过程中，同一条染色体配对的四分体时期，发生同源染色体片段之间的相互交换，导致其上基因的重组，结果出现了少量黑身长翅和灰身短翅果蝇。g－身体c－眼睛l－翅灰/黑红/紫长/短基因重组的规则：

两个基因在染色体上离得越远，重组频率越高；两个基因在染色体上离得越近，重组频率越低。重组频率连锁和交换定律交换（crossingover）：同源染色体上的基因有互换现象。连锁（linkage）：同一染色体上的基因趋向于一起遗传。连锁群（linkagegroups)2性染色体与性连锁遗传性别决定与性染色体

XY型（XX雌性，XY雄性）

ZW型（ZZ雄性，ZW雌性）

1901年发现性染色体单倍体型的性别决定：雄蜂（n）

蜜蜂蜂皇雌蜂（2n）

工蜂XY型性别决定只产生1种卵子，可产生2种精子，所以决定性别的是雄性ZW型性别决定只形成1种精子，可形成2种卵子，所以决定性别的是雌性动物XY型：XX为雌性；XY为雄性。（人类，全部哺乳动物，部分两栖动物及部分鱼类）；XO型：XX为雌性；X为雄性。（蝗虫等昆虫类）；ZW型：ZW型为雌性；ZZ为雄性（蝴蝶、鸟类）；单倍体—二倍体型：受精卵发育为雌性；未受精卵发育成雄性（蚂蚁、蜜蜂）与性别相关的特殊形态的一对同源染色体称为性染色体性连锁遗传方式—伴性遗传：

定位在性染色体上带有决定其它遗传特征的基因称为性连锁基因，绝大多数位于X染色体或Z染色体上，极少数基因位于Y染色体或W染色体上。

由性染色体所携带的基因在遗传时与性别相联系的遗传方式称为伴性遗传（又称X连锁遗传）。

果蝇复眼颜色的遗传—X染色体的隐性遗传白眼雄蝇野生型红眼雌蝇

F1雌雄均红眼

F2

红眼：白眼＝3：1

雌性（红眼）：雄性（白眼）

＝1：1摩尔根认为：控制白眼性状的隐性基因由X染色体携带；而雄果蝇只有一条X染色体和一条Y染色体，Y染色体上不携带有白眼基因的等位基因。以w＋代表红眼基因，w代表隐性白眼基因。这对等位基因是由X染色体遗传的。性连锁遗传（伴性遗传）X染色体上的隐性遗传：血友病、色盲Y染色体上的遗传（限雄遗传）♂二、基因的分子生物学基础—DNA1.遗传物质及其结构2.DNA复制3.遗传信息流是从DNA到RNA再到蛋白质4.遗传物质的改变1.遗传物质及其结构1.1遗传物质是DNA（或是RNA）的直接证据：

S型肺炎球菌R型肺炎球菌加热杀死S型肺炎球菌活的R型肺炎球菌分离出活的S型肺炎球菌混合

实验一

肺炎链球菌实验

1928年，格里菲斯首次发现了基因是一类特殊的生物分子：S型：有荚膜，菌落表面光滑。R型：无荚膜，菌落表面粗糙。

在第三步和第四步试验中，加热杀死的仅仅是加热使S型球菌蛋白质外壳和细胞器变性二失去感染能力。由于蛋白质变性温度低于DNA变性温度，故加热温度远远没有达到使DNA发生不可逆变性的温度，所以DNA完全没有受到损害；加入R型肺炎球菌后，S型肺炎球菌DNA借助R型肺炎球菌细胞合成蛋白质从而又有了感染能力。这种生物分子或遗传物质是什么？

1944年，艾菲里等进行了转化实验：从活的S型细菌的提取物中分离除DNA、蛋白质和糖类物质，分别于活的R型细菌混合，悬浮在培养液中；发现只有DNA组能够将R型细菌转变成S型细菌。如果用DNA酶处理，使DNA分解，便立即失去转化活性。如果用种种蛋白质的酶处理DNA制备物，却不影响它的转化能力。来自一种基因型的细菌细胞的DNA进入另一种不同基因型的细菌细胞，可引起稳定遗传转化因子使DNA，而不是蛋白质。

随着生物化学的发展，蛋白质、核酸等生物大分子逐渐分离、纯化出来。各方面的实验证据表明，基因的化学本质不是蛋白质，而是DNA。

遗传物质是DNA

赫歇（Hershey）和切斯（Chase）（1952）

用同位素技术证明，DNA是遗传分子实验二：T2噬菌体的感染实验分别用放射性同位素标记噬菌体35S－标记蛋白质32P－标记DNA35S标记噬菌体休克蛋白大肠杆菌在上清中检测到35S标记后的噬菌体细菌混合，噬菌体侵染细菌搅拌使噬菌体与细菌分离离心、噬菌体与细菌分层，上清含噬菌体外壳，沉淀液含细菌及噬菌体DNA32P标记噬菌体DNA搅拌器离心机在沉淀液中检测到32P继续培养细菌，从细菌中释放出的新复制噬菌体中检测到32DNA几个月后，DNA双螺旋模型发表，更说明DNA具有遗传分子的特性。(Hershey因在病毒遗传学的贡献获1969年诺贝尔奖）1.2华生和克里克提出DNA双螺旋模型1953年华生和克里克建立了DNA的双螺旋模型结构，并于1958年提出了中心法则。获1962年度诺贝尔奖JamesWatson(1928-)andFrancisCrick(1916-)美妙的DNA双螺旋

DNA的结构单位是核苷酸。

每一个核苷酸由一个磷酸分子，一个糖分子和一个碱基分子组成。

DNA双螺旋模型说明DNA分子能够充当遗传的物质基础。

按照双螺旋模型，在细胞分裂时，DNA的合成应是“半保留复制”的模式。腺嘌呤=胸腺嘧啶-脱氧核糖～磷酸根胞嘧啶-鸟嘌呤-脱氧核糖～磷酸根核苷酸的组成：1.3DNA双螺旋结构的主要特征：

两条通过碱基配对连接的对核苷酸长链以反方向平行的方式围绕同一个中心轴相互缠绕，组成双螺旋

DNA的碱基配对以碱基互补为原则；

配对的碱基并不充满双螺旋空间，而碱基占据的空间不对称；

DNA分子中，脱氧核糖和磷酸基团通过3’、5’—磷酸二酯键连接形成，DNA分子的一条长链是从5’

3’

，另一条长链是从3’5’

1.4DNA作为遗传物质的功能：

（1）贮藏遗传信息的功能

（2）传递遗传信息的功能

（3）表达遗传信息的功能

由此，克里克提出中心法则,确定遗传信息由DNA通过RNA流向蛋白质的普遍规律。2、DNA复制：

DNA复制依赖于特殊的碱基配对—互补配对原则；

DNA复制发生在细胞分裂周期的S期；

DNA复制是半保留式复制。半保留复制

DNA复制过程原材料：

双链DNA，核苷酸辅助条件：

解旋酶、DNA聚合酶，DNA连接酶1)双链DNA单链2)碱基配对，形成互补的核苷酸（原则：A=T，C-G）3)与单链上配对的核苷酸之间形成磷酸二酯键。4)与单链上配对的核苷酸之间形成磷酸二酯键，形成两条新的互补链，其中DNA聚合酶只能使核苷酸按5’3’方向连接。过程：冈岐片段：

Okazaki等人提出DNA的不连续复制模型，滞后链的合成是不连续的，在引物酶的作用下，先合成一小段RNA引物，DNA聚合酶在引物后面合成一系列小的DNA片断，称为冈岐片段。冈岐片段通过DNA连接酶的作用，互相连接起来而成长链。3.遗传信息流的传递：3.1蛋白质是表型特征的分子基础3.2DNA与蛋白质的合成3.3遗传信息在细胞质中被翻译3.4中心法则：3.1

RNA的结构与功能结构组成：大多是单链分子。含核糖而不是脱氧核糖。尿嘧啶（U）取代胸腺嘧啶（T）。分类：

信使RNA（mRNA）、核糖体RNA（rRNA）、转运RNA（tRNA）mRNA:是遗传信息的携带者，在细胞核中转录了DNA上的遗传信息，再进入细胞质，作为蛋白质合成的模板。tRNA:

局部成为双链，在3’、5’端相反一端的环上具有由3个核苷酸组成的反密码子。在蛋白质合成时与mRNA上互补的密码子相结合。

tRNA起识别密码子和携带相应氨基酸的作用。rRNA

rRNA和蛋白质共同组成的复合体—核糖体rRNA是细胞质中最丰富的一种RNA，约占细胞总量RNA的80%

rRNA在核糖体中既具有结构上的功能，又参与翻译过程的起始等反应。3.2DNA遗传信息控制的蛋白质合成的基本过程

DNA的遗传信息转录到mRNA中，此过程发生在细胞核中，以DNA为模板转录合成一条mRNA链。将mRNA的信息翻译成蛋白质的氨基酸序列，此过程在细胞质中进行。

遗传信息的转录：以DNA分子为模板，按照碱基互补原则，合成一条单链的RNA，DNA携带的遗传信息被转移到RNA分子中，这一过程称为转录。转录的开始是由DNA链上的转录起始信号—启动子（一段特定的核苷酸序列）控制的；启动子正好位于被转录基因的开始位置。在转录的最后阶段，终止RNA新链合成是由一段称为终止子的核苷酸序列控制。当RNA聚合酶移行到DNA上的终止子时，转录便停止。终止子与启动子不同，启动子由DNA序列提供信号；终止子作用的不是DNA序列本身，而是转录生成的RNA。在真核生物细胞核中，DNA链上具有不能编码蛋白质的核苷酸片断称为内含子；编码蛋白质的核苷酸片断称为外显子。

3.3蛋白质的合成：蛋白质的合成是严格按照mRNA上密码子的信息指导氨基酸单链合成为多肽链的过程，这一过程称为mRNA的翻译。

翻译过程（多肽链的合成）包括起始、多肽链延长和翻译终止3个基本过程。3.4中心法则基因表达DNADNARNA蛋白质病毒核酸的反转录现象：在逆转录酶的作用下，以RNA为模板，反向转录形成互补的DNA，然后DNA转录产生mRNA再进行蛋白质的翻译。

DNA复制DNA反转录转录RNA自我复制翻译蛋白质

4、基因理论中的复杂情况

以孟德尔学说为开端的遗传理论，发展到以DNA分子结构为基础的分子遗传学，使我们对遗传规律有了确切的理解。

应该看到，实际上生命世界的遗传现象远比上面谈到的要复杂得多。

例如肤色的控制至少有三个基因参与。

基因决定性状，环境还起不起作用？在基因型确定的基础上,环境常常会影响表型。

人的肤色至少由三个基因控制产生黑色素的酶在高温下失活，毛色在端点位置出现黑色环境影响表型

三、基因工程技术和应用

1、基因工程技术

基因工程是生物技术的核心部分。基因工程的操作可以简述如下：基因工程的操作流程

将外源基因（又称目的基因，是一段DNA片断）组合到载体DNA

分子中去，再把它转到受体细胞（亦称寄主细胞）中去，使外源基因在寄主细胞中增值和表达，从而得到期望的由这个外源基因所编码的蛋白质。

基因工程的操作包含以下步骤：

获得目的基因

构造重组DNA分子

转化或转染

表达

蛋白质产物的分离纯化

到哪里去找目的基因？

一般来说，人的基因，要从人体的组织细胞中去找；小鼠的基因要从小鼠的组织细胞中去找。

从组织细胞中可以分离得到人/小鼠的全套基因，称为基因文库。文库中基因总数就人来说约有3万个基因。如何从中把需要的基因找出来？

采取“钓”的办法。这个办法通常称为印迹法。

（1）获得目的基因

印迹法的主要步骤：

（1）基因文库（DNA）用

限制性内切酶处理。

（2）DNA片断混合物通过

电泳分离。

（3）电泳后，通过印迹技

术转到酯酰纤维薄膜

上。

（4）用已知小片断DNA作

为探针，互补结合

找的基因片断。

（5）探针DNA片断用放射

性元素标记，使胶片

感光后可看出。印迹转移放射性探针杂交电泳胶片显影内切酶切开DNA

（2）目的基因的扩增

用上面的方法“钓”出的目的基因，数量极少，所以，接下来必须经过扩增，亦称为基因克隆。获得相当数量的目的基因后，才能继续下一步操作。目的基因的扩增通常在大肠杆菌中进行

（3）PCR——

把寻找目的基因和扩增目

的基因两步操作并成一步。

PCR法，又称多聚酶链式反应，是近年来开发出来的基因工程新技术，它的最大优点是把目的基因的寻找和扩增，放在一个步骤里完成。PCR操作流程PCR反应分三步完成：

第一步：90

℃高温下，使混合物的DNA片

断因变性而成单链。

第二步：50℃温度下，引物DNA结合在适

于配对的DNA片断上。

第三步：70℃温度下，由合成酶（DNA高

温聚合酶）催化，从引物开始合成

目的基因DNA。

PCR的三个步骤为一次循环，约需5－10分钟。每经一次循环，所找到的目的基因扩充一倍。经过30次循环，即可扩增

109

倍，总共只需几个小时。

（4）构造重组DNA分子

首先要有载体。

载体有好几种，常用的有：

质粒：环状双链小分子DNA，适于做小片断基因的载体。

噬菌体DNA：线状双链DNA，适于做大片断基因的载体。用质粒构建重组DNA分子用噬菌体DNA构建重组DNA分子

其次要把目的基因“装”到载体中去。“安装”的过程，需要好几种工具酶，其中关键的酶叫限制性内切酶。

此酶识别一定碱基序列，有的还可切出“粘性”末端，使得目的基因和载体的连接非常容易。限制性内切酶识别特定的碱基序列限制性内切酶造成粘性末端有利于重组DNA分子的构建

（5）转化/转染—表达—蛋白质分离

把构造好的重组DNA分子送进寄主细胞，亦需要适当的技术方法。若受体细胞是细菌，通常称转化；若受体细胞是动/植物细胞，通常称转染。

表达

重组DNA分子进入寄主细胞后，其中的目的基因能否表达，表达效率高低，还有很大差别。表达通常是指目的基因编码的蛋白质合成。

蛋白质分离纯化

基因工程的最后一步，是把所获得的蛋白质分离纯化，得到蛋白质产品。

2、基因工程的应用

基因工程技术已经在医学、工业、农业等各个领域得到了广泛的应用。转基因小鼠：导入人类基因，具有较强的学习能力。在迷宫实验中，转基因鼠觅食本领比普通鼠要高许多，同时对迷宫中食物存放地点记忆更清楚。(1)转基因生物的生产(2)特殊蛋白质的大量生产乳汁中分泌人凝血因子IX的转基因山羊美国转基因猪，其体内含有人类的基因，乳汁含有人体蛋白fatorⅧ。只需300～600只这样的母猪就能满足全世界对这种蛋白的需求。人胰岛素从猪和牛的胰脏提取，获得100g胰岛素需800－1000kg的牛胰脏。现在用基因工程方法在大肠杆菌中表达产生。人生长激素

具有物种特异性，只能用人的生长激素来治疗侏儒症。以前从尸体脑垂体中提取，来源非常有限，现在用基因工程方法在大肠杆菌中表达产生。干扰素

体外培养人体细胞来生产，产量低，成本高，现用重组大肠杆菌生产。

不易腐烂的番茄

(3)动物植物的遗传改良抗虫植物化学农药兔毛棉花在我国培育成功：用兔的一种角蛋白转化棉花，棉花纤维质量好，具有兔毛般的光泽。种系基因治疗：将外源基因导入性细胞、受精卵、早

期胚细胞——转基因人,（5）转基因生物的安全问题转基因生物的环境风险（6）转基因生物的安全和伦理问题其它：基因资源、基因武器

(5)工程菌在环境工程中应用

美国GE公司构造成功具有巨大烃类分解能力的工程菌，并获专利，用于清除石油污染。喷洒工程菌清除石油污染

四、遗传病和人类基因组计划（一）遗传病的特征与分类（二）遗传病的诊断与治疗

（三）人类基因组计划（HGP）

（一）遗传病的特征与分类

1902年英国医生加洛特（A.Garrod）从家族病史，发现并研究了第一例遗传病――尿黑酸症，并发现该病在家族中的遗传遵循孟德尔规律，是由单个隐性基因控制的。1、第一例遗传病的发现尤其难得是，加洛特预测，尿黑酸病病人缺乏一种酶，而正常人有，加洛特把这种遗传病症状称为“先天性代谢差错”。

后来的研究证明加洛特的预见是对的。苯丙氨酸代谢途径关系到三种遗传病尿黑酸病苯丙酮尿症白化病

加洛特的工作推动了对一系列遗传病的发现。

当时，对遗传病的认识是：

由于某个基因的缺失、突变或异

常，导致一定病症的出现。

可以遗传给下一代子女。

这类病的遗传遵循孟德尔规律。

2、遗传病的类型和特征

迄今已记录的遗传病有3000多种，找到了200多个与遗传病有关的基因。根据基因的位置与病症，把遗传病分为三类：类型基因在常染基因在常染基因在X－染

色体（隐性）色体（显性）色体

只有在父母均父母一方有母/女常常是

特携带缺陷基因病症，子女缺陷基因携

情况下，子女出现病症的带者。

征才可能表现病概率为50％病症更多出

症现在儿子身上

病苯丙酮尿症亨廷顿氏病血友病

（PKU）

例纤维性囊泡化家族性高胆固红绿色盲(CF)醇血症肌营养不良症

镰刀状贫血症

苯病酮尿症（PKU）

亦是苯丙氨酸代谢紊乱病症。但是疾病后果的严重程度远大于尿黑酸症。因为脑发育受阻，严重脑力呆滞，智商0－50白化病

是苯丙氨酸代谢途径中又一种“遗传病”。也是常染色体隐性遗传。白化病白化病鳄鱼

镰刀状贫血症

由于红血球不正常带来严重后果。

问题在于血红蛋白

-链一个谷氨酸残基变成了缬氨酸残基。正常红血球镰刀状红血球血红蛋白

-链上谷氨酸变成缬氨酸镰刀状贫血病的分子机理一个基因缺陷会导致多种症状

亨廷顿氏病

是一种神经症状疾病，患者出现不由自主动作，渐渐记忆丧失，行为失常，直至行动失控、致死。

NancyWexler领导的研究组在委内瑞拉西北一个小山村里进行调查并作出富有成效的研究。NancyWexler是美国遗传病基金会负责人，热心推动亨廷顿氏病的研究家族谱系图：最大家族谱系包含1万个成员。一对老人有14

个儿女，68个子孙。

最终找到缺陷基因位于4号染色体。此基因包含一段CAG重复序列，相当于谷氨酸重复序列。正常基因含10－34个CAG拷贝，病人含40以上甚至100个拷贝。亨廷顿氏病是第一个被发现的显性遗传病。常染色体显性基因遗传病的家族遗传特征

家族性高胆固醇血症

这种病的患者身体内，编码低密度脂蛋白(LDL)受体的基因突变。

LDL受体分布在细胞表面，功能是把血流中的LDL吸收到细胞中来。LDL受体蛋白失去功能，便形成高胆固醇血症，进一步造成动脉粥样硬化。

家族性高胆固醇血症正常人轻度病症严重病症正常血管动脉粥样硬化血管

LDL受体基因在19号染色体上。但属不完全显性。

CC纯合子在初生婴儿中占1/106，在很小年纪就得心脏病。

Cc杂合子孩子在初生婴儿中占1/500，在30岁左右出现心脏病症状。这是人类遗传病中最常见最严重的一种。

血友病

患者表现为血凝过程受阻，常常在有伤口时，出血不止。

血凝机制包括一系列蛋白水解酶活化过程的级联反应。涉及十个左右凝血因子。其中凝血因子Ⅷ和Ⅸ位于Ⅹ－染色体上。血友病正是因为这两个因子之一的基因发生突变，所以血友病是基因位于X－染色体的隐性基因遗传病。

血友病家族的一个著名的例子是英国维多利亚女王（1819－1901）家族。维多利亚女王身上的血友病缺陷基因—使凝血因子Ⅸ失活—通过皇族通婚，传递到普鲁士皇室，西班牙王室和俄罗斯王室。

维多利亚女王家族谱系普鲁士皇室俄罗斯皇室西班牙皇室英国维多利亚女王及其家族末代沙皇尼古拉二世家庭

3、遗传病对人类健康的影响

（1）单基因遗传病的患者在人群中比例不高。

以上所说的遗传病都属于单基因遗传病。即病因明确地在于一对基因的突变或缺陷。单基因遗传病的发病率较低，几百分之一至几万分之一。

此外，遗传病还有两个类型：

染色体病

由于染色体畸变，包括染色体数目或结构改变所致的遗传病，称为染色体病。这种疾病已记录有500多种，其中，性染色体异常占75％，常染色体异常占25％。如：先天愚型病是因为有三条21号染色体所致。先天愚型病患者有独特的面部特征先天愚型病患者有三条21号染色体新生儿患病概率与母亲年龄有关

（2）多基因遗传病

有的病受几对基因控制，这类遗传病发病与否，不但取决遗传，也在很大程度上受环境影响。

相当一部分常见病或多发病，如：糖尿病、高血压、神经分裂症、支气管哮喘等，都属多基因遗传病。因为有环境因素的影响，包括：饮食、妊娠、创伤、情绪等，于是，遗传的影响程度不一，被称为“遗传易感性”。疾病名称环境因素遗传率所起作用支气管哮喘较小70%神经分裂症高血压中等50-60%冠心病消化性溃疡较大〈40%成年性糖尿病一些常见病、多发病的遗传易感性

（3）随着医学的进步，对人类威胁很大或引起婴儿死亡率甚高的许多传染病，如：鼠疫、天花等已得到控制。代谢疾病，器质性疾病和遗传病对人类健康的影响相对的增长。加上，医学生物学研究的深入，使越来越多的代谢疾病和器质性疾病中遗传因素被揭示出来，归入多基因遗传病，所以遗传病对人类健康的威胁益凸现出来。在一些发达国家，婴儿死亡率中的50％归因于遗传病。我国每年出生1500万婴儿中，3％带有先天缺陷，其中80％与遗传病有关。

(二)遗传病的诊断和治疗

1、遗传病的诊断有三个层次（1）检查特征的异常代谢成份

如：

镰刀状贫血病血红蛋白

血友病凝血因子Ⅷ

（2）调查家族病史，以查明遗传病的遗传

特征

（3）检查异常基因是遗传病确证的关键步

骤。

RFLP技术的应用，使异常基因的检查有可能从研究实验室进入医院。

2、限制性内切酶图谱多态性技术（RFLP）

基因突变后，使限制性内切酶切点改变，导致电泳条带的改变。

在RFLP实际操作中，还是要使用放射性探针。基因突变使得内切酶图谱改变酶切电泳放射性探针杂交图谱多态性RFLP用于镰刀状贫血症基因检查正常有1150bp和200bp，突变后没有上述两条条带，多一条1350bp－珠蛋白基因

RFLP技术亦可用于检查

缺陷基因携带者。

RFLP技术还可用于其他领域，如：

亲缘关系确认、法医学等等。在法庭上可用RFLP于谋杀案取证RFLP用于亲子关系确认，电泳图谱中左侧：母亲中间：儿子右侧：父亲

3、遗传病的治疗

遗传病的治疗分为三个层次：

（1）生理水平的治疗——对症治疗如：

苯丙酮尿症：限制膳食中苯丙氨酸含量

白化病（2）蛋白质水平治疗

如：血友病：补充凝血因子Ⅷ。

有时，补充必要的酶也很起作用。纤维性囊泡化病（CF）是美国白色人种中较为常见的遗传病。病儿从肺、胰腺等处分泌粘液，阻碍呼吸、消化等功能。5岁前可能因呼吸阻碍致死。吸入基因工程法制备的DNA酶粉，症状大为改善。（3）基因治疗1990年9月14日美国政府首次批准了一项基因治疗临床研究计划：对一台患有腺苷脱氨酶（ADA）缺陷的重度联合免疫缺陷症（SCID）4岁女童进行基因治疗并获得成功。该患者今年已经10岁了。从而开创了医学界的新纪元。严重综合免疫缺失症（SCID）患儿从出生时起就必须生活在隔离室中。实施基因治疗的必要步骤如下：找到致病基因克隆得到大量与致病基因相应的正常基因采取适当方法把正常基因放回到病人身体内去进入体内的正常基因应正常表达克隆得到正常基因以病毒DNA为载体正常基因转入人体细胞再转入病人身体

(三)人类基因组计划

1、人类基因组计划的启动

1986年诺贝尔奖获得者R.Dulbecco提出人类基因组计划——

测出人类全套基因组的DNA碱基序列（1n:3X109b）

美国政府决定于1990年正式启动HGP，预计用15年时间，投入30亿美元，完成HGP。

由国立卫生研究院和能源部共同组成“人类基因组研究所（NHGRI）”

逐渐地，HGP扩展为多国协作计划。参与者包括：欧共体、日本、加拿大、俄罗斯、巴西、印度和中国等国的科学家。1988年，美国国家卫生院和能源部迄今为止在生命科学领域最宏大的研究计划—人类基因组计划主要内容是完成人体23对染色体的全部基因的遗传作图和物理作图，完成23对染色体上30亿个碱基的序列测定以美国为主、包括英国、法国、日本和中国多国科学家参加的国际合作计划9.7人类基因组计划人类基因组计划主要应用了4方面相互配合与补充的研究方法和技术：