6多基因遗传与多基因病

《优生与遗传学》课程第六章多基因遗传与多基因病《优生与遗传学》课程第六章多基因遗传与多基因病第一节多基因遗传的概念和特点第二节多基因病《优生与遗传学》课程第一节多基因遗传的概念和特点一、概念二、数量性状与质量性状三、数量性状的多基因遗传现象四、多基因遗传假说五、多基因遗传的特点《优生与遗传学》课程单基因遗传（monogenicniheritance）：如果一种性状受一对等位基因控制，且依照孟德尔遗传定律遗传，称单基因遗传或孟德尔遗传。复杂性状（复杂疾病）多基因遗传（polygenicinheritance）：性状或疾病的遗传方式取决于两个以上微效基因的累加作用，环因素对性状的表现程度产生较大影响，这类性状或疾病的遗传方式称为多基因遗传，这类性状或疾病称为多基因性状，又称为多因子遗传。它们的传递方式不受孟德尔遗传规律制约。第一节多基因遗传的概念和特点一、概念《优生与遗传学》课程微效基因（minorgene）在多基因性状中，每一对控制基因对遗传性状或遗传病形成的作用是微小的，故称为微效基因。基因之间无显性和隐性的区别，而是共显性。累加效应（additiveeffect）若干对基因作用积累之后，可以形成一个明显的表型效应，称为累加效应。这些基因称为累加基因（additivegene）。主基因（majorgene）在多基因遗传中，微效基因所发挥的作用不是等同的，可能存在一些起主要作用的主基因，该基因对可以帮助我们了解多基因疾病的发生、诊断、治疗和预防。一、概念《优生与遗传学》课程质量性状（qualitativecharacter）相对性状之间差别显著，常表现为有或无的变异，无中间过渡类型，变异在一个群体中的分布是不连续的，这样的性状称为质量性状，用文字描述。如红绿色盲、白化病、单眼皮、卷发等。120cm165cmaaAA或Aa垂体性侏儒和正常人的身高二、数量性状与质量性状《优生与遗传学》课程PKU患者、携带者、正常人苯丙氨酸羟化酶（PAH）的活性P基因对p基因是不完全显性，1:2:1，三个不同的群体隐性纯合子显性纯合子杂合子《优生与遗传学》课程数量性状（quantitativecharacter）多基因遗传的性状或疾病的变异在一个群体中的分布是连续的，不同个体之间的差异只有数量上的差异，没有质的不同。如人的身高、体重、血压、智力、肤色等。130140150160170180190200身高(cm)8070605040302010变异数二、数量性状与质量性状正态分布《优生与遗传学》课程人的身高分布《优生与遗传学》课程特征质量性状数量性状基因数目及其效应一个或少数几个主（效）基因，每个基因的效应大而明显。几个到多个微效基因，每个基因单独的效应较小。环境影响不易受环境的影响。对环境变化很敏感。性状主要类型品种、外貌等特征生产、生长等性状变异方式间断型连续型考察方式描述度量研究水平家庭群体数量性状与质量性状的比较《优生与遗传学》课程多基因遗传受环境因子的影响较大《优生与遗传学》课程亲代极高个体×极矮个体AABBA’A’B’B’子1代中等身高AA’BB’子2代ABAB’A’BA’B’ABAABBAABB’AA’BBAA’BB’AB’AABB’AAB’B’AA’BB’AA’B’B’A’BAA’BBAA’BB’A’A’BBA’A’BB’A’B’AA’BB’AA’B’B’A’A’BB’A’A’B’B’三、数量性状的多基因遗传现象2对基因对身高遗传的影响《优生与遗传学》课程AABBAAB’B’A’A’BBA’A’B’B’AABB’A’A’BB’AA’BBAA’B’B’AA’BB’1：4：6：4：12对基因对身高遗传的影响《优生与遗传学》课程PAABBCC×A’A’B’B’C’C’总计0’1’2’3’4’5’6’1：6：15：20：15：6：1F1AA’BB’CC’F2ABCA’BCAB’CABC’A’B’CAB’C’A’BC’A’B’C’ABCA’BCAB’CABC’A’B’CAB’C’A’BC’A’B’C’AABBCCAA’BBCCAABB’CCAABBCC’AA’BB’CCAABB’CC’AA’BBCC’AA’BB’CC’AA’BBCCA’A’BBCCAA’BB’CCAA’BBCC’A’A’BB’CCAA’BB’CC’A’A’BBCC’A’A’BB’CC’AABB’CCAA’BB’CCAAB’B’CCAABB’CC’AA’B’B’CCAAB’B’CC’AA’BB’CC’AA’B’B’CC’AA’BB’CCAA’BBCC’AABB’CC’AABBC’C’AA’BB’CC’AABB’C’C’AA’BBC’C’AA’BB’C’C’AA’BB’CCA’A’BB’CCAA’B’B’CCAA’BB’CC’A’A’B’B’CCAA’B’B’CC’A’A’BB’CC’A’A’B’B’CC’AABB’CC’AA’BB’CC’AAB’B’CC’AABB’C’C’AA’B’B’CC’AAB’B’C’C’AA’BB’C’C’AA’B’B’C’C’AA’BBCC’A’A’BBCC’AA’BB’CC’AA’BBC’C’A’A’BB’CC’AA’BB’C’C’A’A’BBC’C’A’A’BB’C’C’AA’BB’CC’A’A’BB’CC’AA’B’B’CC’AA’BB’C’C’A’A’B’B’CC’AA’B’B’C’C’A’A’BB’C’C’A’A’B’B’C’C’3对基因对身高遗传的影响《优生与遗传学》课程3对基因对身高遗传的影响总计0’1’2’3’4’5’6’1：6：15：20：15：6：1个2中等身高个体婚配《优生与遗传学》课程20151566110’1’2’3’4’5’6’高矮3对基因对身高遗传的影响《优生与遗传学》课程四、多基因遗传假说1909年尼尔逊.埃尔(Nilsson-EhleH.)提出“多基因假说；这两个理论的建立，标志着数量遗传学的诞生。“多基因假说”的要点如下：1.数量性状受一系列微效多基因的支配，简称多基因，它们的遗传仍符合基本的遗传规律。2.多基因之间通常不存在显隐性关系，共显性，F1代大多表现为两个亲本类型的中间类型。3.每对基因的贡献微小的（微效基因），多基因的效应相等，且可以累加（累加效应），后代的分离表现为连续变异。4.多基因对外界环境的变化比较敏感．数量性状易受环境条件的影响而发生变化。《优生与遗传学》课程五、多基因遗传的特点1.两个极端变异的个体杂交后，F1代都是中间类型，由于受环境因素的影响，F1代也有一定的变异范围。2.两个中间类型的F1代个体杂交后，F2代大部分也是中间类型，因多对基因的分离和自由组合及环境因素的影响，F2代变异范围更广泛。3.在一个随机杂交的群体中，变异范围很广泛，但是大多数个体接近于中间类型，极端变异的个体很少。由于变异的产生受多基因遗传基础和环境因素的影响，子代表现的变异范围将更加广泛且呈连续性分布。《优生与遗传学》课程回归现象：数量性状在遗传过程中，子代将向人群的平均值靠拢。五、多基因遗传的特点《优生与遗传学》课程多基因表型：肤色《优生与遗传学》课程多基因表型：体重世界上最肥胖的少年381公斤美国得克萨斯州休斯敦市19岁男孩比利·罗宾斯被人称作是“世界上最肥胖的少年”和“半吨人”，由于爱吃垃圾食品，他的体重一度超过381公斤，看起来就像是一座“肉山”一样。据悉，罗宾斯之所以长得这么肥胖，大部分是因为母亲芭芭拉毫无节制的“宠爱”。为了活命，罗宾斯终于同意接受减肥手术，最终成功减掉了大约190公斤的体重。溺爱孩子的芭芭拉也被要求接受心理治疗。《优生与遗传学》课程多基因表型：身高《优生与遗传学》课程一、易患性与发病阈值二、遗传度三、多基因病的遗传特点四、多基因病发病风险的估计五、常见的多基因病第二节多基因病的遗传《优生与遗传学》课程近视高血压糖尿病精神分裂症哮喘无脑儿唇裂、腭裂先天性心脏病消化性溃疡脊柱裂癫痫冠状动脉粥样硬化先天性幽门狭窄大约100多种，品种少，发病率高。常见的多基因疾病多基因疾病（多因子病、复杂疾病）:受多对基因和环境双重影响而引起的疾病。《优生与遗传学》课程易患性（liability）：遗传因素和环境因素共同作用决定一个个体患某种遗传病的可能性大小。一、易患性与发病阈值易感性（susceptibility）：仅由遗传因素决定的一个个体患某种遗传病的风险。仅指个体具备了患病的遗传基础，但在一定的环境条件下，易感性高低可代表易患性高低。《优生与遗传学》课程发病阈值（threshold）：当一个个体易患性达到一定限度时就可能发病，这个易患性的最低限度即发病阈值。在一定环境条件下，阈值为患病所需的最低的该致病基因数量。一个个体的易患性是难以（几乎不可能准确）测定，只能依靠其婚后所生子女的发病情况做出粗略估计。一个群体中的全部个体的易患性变异就像数量性状一样，呈现正态分布，易患性很高或很低的个体都很少，大多数人接近平均值。健康者患病者易患性人数《优生与遗传学》课程多基因病的易患性阈值与平均值距离越近，表明群体易患性高、阈值低，则群体发病率也越高。反之，两者距离越远，表明群体易患性低、阈值高，则群体发病率也越低。易患性的平均值和阈值距离与患病率关系由患病率可估计群体的阈值与易患性平均值之间的距离，用标准差做为衡量单位。人数12《优生与遗传学》课程二、遗传度遗传度（遗传率；heritability）在多基因疾病形成过程中，遗传因素即致病基因作用的大小。一般用百分率(%)来表示。一种遗传病如果完全由遗传基础决定，其遗传率就是100%；一些多基因病中，遗传度可高达70%-80%，其环境因素作用小；而遗传度越低（30-40%），则环境因素的作用越大。遗传度（%）=遗传因素/（遗传因素+环境因素）×100%《优生与遗传学》课程人类一些性状的遗传力表6-7人类一些性状的遗传力性状遗传力性状遗传力身材0.81理科天赋0.34坐高0.76数学天赋0.12体重0.78文史天赋0.45口才0.68拼写能力0.53IQ(Binet)0.68先天性幽门狭窄0.75IQ(Otis)0.80精神分裂症0.80唇裂0.76糖尿病0.75高血压0.62冠状动脉病0.65表6-7人类一些性状的遗传力性状遗传力性状遗传力身材0.81理科天赋0.34坐高0.76数学天赋0.12体重0.78文史天赋0.45口才0.68拼写能力0.53IQ(Binet)0.68先天性幽门狭窄0.75IQ(Otis)0.80精神分裂症0.80唇裂0.76糖尿病0.75高血压0.62冠状动脉病0.65表6-7人类一些性状的遗传力性状遗传力性状遗传力身材0.81理科天赋0.34坐高0.76数学天赋0.12体重0.78文史天赋0.45口才0.68拼写能力0.53IQ(Binet)0.68先天性幽门狭窄0.75IQ(Otis)0.80精神分裂症0.80唇裂0.76糖尿病0.75高血压0.62冠状动脉病0.65《优生与遗传学》课程《优生与遗传学》课程唇裂遗传度76%《优生与遗传学》课程《优生与遗传学》课程精神分裂症遗传度80%《优生与遗传学》课程三、多基因病的遗传特点6.单卵双生患病一致率高于二卵双生患病一致率1.有明显家族聚集倾向，但不符合单基因病的遗传方式，患者同胞发病率为1-10%，远低于单基因病(1/2AD,1/4AR)。4.近亲婚配时，子女发病风险增高，但不如常染色体隐性遗传病显著。3.发病率有种族（民族）差异性。2.患者双亲、同胞、子女亲缘系数相同，发病风险相同。5.随着亲属级别降低，患者亲属发病风险迅速下降。《优生与遗传学》课程《优生与遗传学》课程疾病名称发病率日本美国脊柱裂0.0030.002无脑儿0.0060.005唇裂±腭裂0.0030.0013先天性畸形足0.0140.055先天性髋关节脱位0.010.007某些多基因遗传病（畸形）的种族差异《优生与遗传学》课程《优生与遗传学》课程1.多基因遗传病的发病风险与遗传率密切相关若满足下列条件：群体发病率0.1%—