遗传学总结
第一章 绪论 遗传（heredity, inheritance ）指生物世代间相似的现象（名词）或指生物性状或基因（注意二者的不同）从上代向下代的传递过程（动词）
变异（variation ）生物个体间的差异（名词）生物的性状或基因从上代向下代传递时发生变化的过程(动词) （并非所有的变异都可以遗传! ） 简述遗传和变异的矛盾与统一
• 遗传和变异现象是自然界普遍存在的生命活动的基本特征
• 遗传决定了物种的基本特性，变异决定了种内个体间差异
• 遗传（的稳定）是相对的，变异是绝对的
• 变异积累达到或超过一定“阈值”就可能成为新物种的来源
• 变异给进化提供丰富素材，遗传使变异得以积累和传递。如果性状不存在变异，遗传将只是简单的重复，如果变异不能遗传，也就失去其遗传学意义，生物同样不能够进化，都是生物的进化和发展不可缺少的因素
第二章 孟德尔遗传定律
实验设计：
1. 实验对象：豌豆
2. 对具有不同单一性状的纯系（true-breeding or pure-breeding strains）进行遗传杂交—-单因子杂交（monohybrid cross)
3. 反复试验验证
4. 数学方法分析
5. 理论归纳
显性定律（The Principle of Dominance): 在杂合子中，一个等位基因可能掩盖另一个等位基因的存在。
分离定律（The Principle of Segregation): 在杂合子中，两个不同等位基因在配子形成时会彼此分离。
6. 定律验证-测交（Testcrosses ）
双因子杂交（dihybrid cross）
自由组合（独立分离）定律（The Principle of Independent Assortment): 不同对基因在形成配子时，不同基因的等位基因自由组合（或称为彼此独立分离）
限制条件：控制性状的两对或两对以上的非等位基因位于非同源染色体上或在同源染色体上但距离较远。
7对基因位于7对不同染色体上的几率：
1 x 6/7 x 5/7 x 4/7 x 3/7 x 2/7 x 1/7 = 0.0061种
表型分析方法：
1. 棋盘法
2. 分枝法
3. 概率法
二项式概率：
第四节：孟德尔定律的扩展
基因型与表型之间的关系绝不是简单的“一对一”的“决定”关系
一、 等位基因间的相互作用----显隐性关系表现的相对性
完全显性（complete dominance)
不完全显性（incomplete /partially dominance): 杂合子的表现型介于显性纯合子与隐性纯合子之间。
例1：金鱼草花色的遗传例2：豌豆种子的“圆”和“皱”例3：豌豆的开花时间
外显率 (penetrance)：指特定环境中某显性基因在杂合状态（或隐性基因在纯合状态）下显示预期表型的比率，一般用%表示。外显率为100%时，称完全外显；低于100%时属于不完全外显。
表现度(expressivity)：具有相同基因型的个体之间表达的变化程度。用于描述正常性状或疾病在个体间表现程度或症状的轻重程度的差异。
并显性(codominance)：人类的MN 血型，首先由Landsteiner 发现，为继ABO 血型后被检出的第二种与ABO 血型独立遗传的血型。
二、 复等位基因(multiple aleles)
一个基因座有多于2个的等位形式。
例一：人血型 例2：家兔毛色的复等位基因决定
•在一个复等位基因系列中，可能出现的基因型的数目取决于复等位基因的数目。如果有n 个复等位基因，就会有n+[n(n-1)/2]种可能的基因型，其中有n 种纯合子、n(n-1)/2种杂合体 •但对于一个个体而言，只能其中的两个基因，且分离原则与一对等位基因相同
三、 致死基因(lethal gene)：
Recessive lethal gene: 杂合时不影响个体的生活力，但在纯合时有致死效应。
四、 非等位基因间的相互作用：
基因互作、基因互补、抑制基因、上位效应、叠加效应
基因互作：相对性状由多对基因共同控制
基因互补：两对基因都存在时表现某性状
两对基因控制同一对相对性状而非两对。
抑制基因：基因I 本身不能独立表现任何可见的表型效应，但可以完全抑制其他非等位基因的作用。
上位效应：封闭基因作用。没有有功能的酶，阻断了从白色底物向中间产物的转变，不能合成任何有颜色的产物。1）隐性上位；2）显性上位
• 两对基因共同控制一对表型；
• 上位基因的作用类似于抑制基因，但同时还控制其他表型。
叠加效应：对同一性状的表型具有相同效应的非等位基因
五、 基因作用与环境的关系
基因所控制的性状必须在一定环境下才能实现
环境条件不同也可使性状发生变异 某基因决定了某性状的反应规范
第3章：连锁遗传分析与染色体作图
色体一样进行配对，把这两条染色体叫做性染色体，相对的可以配对的染色体叫做常染色体
性别分化：动植物性别差别化发育的过程
XO 型性别决定（蚱蜢，蝗虫）：雌性为同配性别(XX)，雄性为X 部分二倍体XO
染色体倍性决定（蜜蜂等膜翅目昆虫）：雄性单倍体，减数分裂特殊形式：单极纺锤体，
无核的细胞质芽体
基因型性别决定（玉米和葫芦科部分植物）
环境条件与性别决定 性别分化是胚胎发育或个体发育的结果。实质上和其他性状一样，也是基因有选择地顺序表达的结果。
性别决定使得该个体具有发育成为某种性别的遗传组成或潜力，但能否发育成为该性别，还要受到许多因素的制约：环境条件与性别分化；激素与性别分化；性转换
以XY 型性别决定类型为例，基因位于X 染色体上时为X-连锁的遗传，位于Y 染色体上时称为限雄遗传 ；伴性遗传往往指X-连锁的遗传
X-伴性遗传特点：性状的遗传方式与性别有关
X 染色体连锁的隐性性状表现为交叉遗传
发病率有明显的性别差异，如果群体中致病基因频率为q ，则男性发病率为q ，女性发病率为q2
致病基因难于淘汰。
基因平衡理论的提出
果蝇的性别决定于X 染色体与常染色体倍数之比；果蝇的性别分化取决于X 染色体上决定雌性的基因于常染色体上决定雄性的基因之间的平衡
基因平衡理论的直接证据：雌雄嵌合体
剂量补偿效应：指在XY 性别决定机制的生物中，使性连锁基因在两种性别中有相等或相近的有效剂量的遗传效应。
剂量补偿效应有两种机制：
• X 染色体的转录速率不同--果蝇
• 雌性中有一条X 染色体失活--哺乳动物和人
第四章 连锁分析
重组合型配子的产生——交叉假说：
1. 在减数分裂前期，尤其是双线期，配对中的同源染色体不是简单地平行，而是在非
姊妹染色单体的某些位点上显出交叉缠绕的图象，称为交叉，是同源染色体间对应片段发生交换的地方。
2. 相互连锁的两个基因位于染色体的不同位置，如果这两个位置之间发生染色体交换，
就会导致这两个连锁基因的重组。
• 显然，染色体越长，显微镜下看到的交叉也就越多，表明发生交换的点就可能越多。
连锁群的概念：凡是伴性遗传的基因，相互之间都是连锁的。
重组频率：重组型配子在所有类型配子中所占比例。——重组值
重组频率RF ＝ 重组合个体数目/（重组合个体数目+亲组合个体数目）
• 交换值和重组率表示两个不同的概念，当两个基因间没有双交换发生时，这两个概
念的区别不明显；当有双交换发生时，它们的值可能不同
• 交换值等于交叉频率的一半。
连锁和交换是遗传学的第三条基本定律——处于同一染色体上的两个或两个以上基因在形成配子时同时进入一个配子的概率大于分别进入两个配子的概率，重组类型配子的产生是由于非姊妹染色单体之间发生了局部交换的结果。
特点：两侧基因之间的重组值低于其实际交换值。双交换频率明显低于单交换
影响交换发生的因素：
– 基因在染色体上的位置（内因）
– 性别：小鼠的交换值雌性大于雄性，果蝇中雄性为完全连锁，无交换发生（雌
蚕同），实际上，凡是由性染色体决定性别的生物中，异配性别的交换值都
较小——凡是较少发生交换的性别是异配性别——霍尔丹定律
– 联会复合体是形成交换的重要结构
– 温度、射线、化学物质等
• 两个基因距离越远，它们之间的重组率越大，反之越小。
三点测交
确定3个基因之间的距离，需要对两两基因之间的重组值分别测定。如果有合适的三隐性个体，就可以通过一次实验而获得上述实验数据：这就是三点测交
重组值计算的偏差也是由于双交换的的存在：
对于两端的基因而言，在它们之间发生双交换的后果是：等于在该二基因之间没有发生交换。
非顺序四分子分析
RF ＝1/2T+NPD\T+NPD+PD
若RF ＝50％，说明该2基因不连锁
遗传分析方法
1. 如果性状只出现在男性，可定位基因于Y 染色体上
2. 如果性状出现的频率与性别有关，出现交叉遗传，可定位基因于X 染色体
3. 外祖父法：——对于X 连锁的基因，确定2基因间距离
对于2个X 连锁的基因，计算重组率需要知道母亲的基因型是否为双杂合体然后根据杂合体母亲所生的儿子的表型计算该2基因的重组情况。母亲的基因型可以由外祖父的表型推出，故称为外祖父法。
• 利用异常染色体定位法：
– 基因剂量效应法：
– 染色体缺失定位法
– DNA 介导的基因定位
• 克隆基因定位法
• 原位杂交法
• 人类染色体作图
– RFLP 标记
– DNA 指纹法（VNTR 标记）
– RFLP 图谱
– STS 图谱
– EST 图谱
第六章 染色体变异
将一个细胞内的染色体按照一定的顺序排列起来所构成的图象称为该细胞的核型
(karyotype)，确定其是否与正常核型一致的过程，称为核型分析（karatype analysis ）。 用一些特定的染料和处理技术，来使染色体出现深浅或明暗带纹以鉴别染色体的技术称为染色体显带技术(chromosome banding)。
显带染色体模式图和命名原则
界标(landmark) ：确认每一条染色体上具有的稳定和有显著形态学特征的指标，包括染色体两臂顶端、着丝粒和明显的带。
区(region) ：位于相邻两界标之间的染色体区域。
带(band) ：指显带处理后染色体呈现深浅或明暗的部分，是连续的，没有非显带区。
FISH(fluorescence in situ hybridization)技术： 荧光标记的原位杂交技术
染色体组：一种生物的配子中所含有的染色体数目称为该物种的单倍染色体数，用n 表示。 单倍体（haploid,n ）：细胞核中含有一个完整染色体组的生物体或细胞。
双倍体（diploid,2n ）
单倍体（haploid)
单倍体在减数分裂时，染色体为单价体（没有可以配对的同源染色体进行联会），从而随机
n 地分向两极，形成的配子是高度不育的。形成可育配子的概率只有(1/2)
育种优势：可通过染色体加倍获得双单倍体，遗传稳定且表型正常，被广泛应用于植物的花药培养。目的是为了在很短的时间内获得纯系，缩短育种周期。
多倍体(polyploid) ：具有三个或三个以上染色体组的整倍体。
同源多倍体(autopolyploid) 同源多倍体是指增加的染色体组来自同一物种，一般是由二倍体的染色体直接加倍得到
异源多倍体(allopolyploid) 异源多倍体是指增加的染色体组来自不同物种，一般是由不同种、属间的杂交种染色体加倍形成的。
● 细胞与细胞核体积增大；
● 组织器官(叶片、花朵等) 巨大化，生物个体更高大粗壮；
● 成熟期延迟、生育期延
多倍体的形成途径
1. 未减数配子结合
2. 体细胞染色体数加倍
最常用的方法：秋水仙素处理分生组织
1）不育的多倍体（倍性为奇数）
特征：配子育性降低甚至完全不育。1）同源染色体配对;2）配子中的染色体总数变化从0到3n 不等；3）非整倍性配子因染色体不平衡，受精后死亡；4）不育性通过无性繁殖来克服，如插枝、嫁接等。
2）可育的多倍体
育性的重要条件：配子中具有完整的染色体组。
来自不同种的染色体很少会干扰彼此在减数分裂中的分离。因此，异源多倍体体细胞内的染色体组成对存在，同源染色体能正常配对形成二价体，并分配到配子中去，因而其遗传表现与二倍体相似
3）组织特异性多倍体和多线性
在某些生物中，某些特定组织在发育到一定阶段会成为多倍体。这种多倍化可能是因为对染色体及其所携带的基因多拷贝的需要的一种反应。
比如：人体中的肝、肾组织（四倍体细胞）；果蝇的唾液腺；
多线染色体（polytene chromosome):指线缆状的巨大染色体，见于某些生物的特定细胞中。由核内DNA 复制产生的多股染色单体平行排列而成。该结构光镜下可见。
体细胞联会（Somatic synapsis）:体细胞在有丝分裂过程中出现的同源染色体配对现象。 染色中心(Chromocenter)：由多线染色体的着丝粒凝聚成的结构，主要由异染色质构成。 果蝇唾液腺染色体的特点
a. 巨大而伸展: 大、长，易于观察
b. 体细胞联会; 染色中心
c. 有深浅相间的横纹结构：有利于染色体识别、基因定位
d. 易见Puff 结构（染色体疏松）：转录活性区
非整倍体 (aneuploid）
指体细胞核内的染色体不是染色体组的完整倍数，与该物种正常合子(2n)多或少一个以至若干个的现象
超倍体(hyperploid):染色体数多于2n ；
亚倍体(hypoploid):染色体数少于2n 。
1) 单体（2n-1)
同源染色体处于半合子状态，可产生假显性效应；
1. 动物：某些物种的种性特征，XO 型性别决定;
2. 植物：不同植物的单体表现有所不同
● 二倍体的单体：一般生活力极低而且不育
● 异源多倍体的单体：具有一定的生活力和育性
2) 缺体（2n-2)
源于单体（2n-1) 的自交；
● 由于缺失一对染色体，对生物个体的性状表现的影响更大，生活力更差
● 普通烟草的缺体在幼胚阶段即死亡
● 普通小麦21种缺体都能够生存在异源多倍体生物中可以存在
3) 三体（2n+1)
● 不同物种，不同染色体的三体的变异性状及程度不同
● 直果曼陀罗(2n=24)的果型变异
● 玉米(2n=20)有10个不同的三体
● 普通小麦(2n=42)具有21个三体，但性状变异较小
（三）染色体数量异常与人类疾病：
21三体综合征
特殊面容; 智力低下;50%有先天性心脏畸形; 通贯手（猿线）; 男患者无生育力、50%隐睾；女患者偶有生育力、后代1/2发病，寿命短
18三体综合征
手呈特殊握拳状，摇椅型足; 智力和发育迟缓，多脏器畸型;90%在6个月内死亡
Turner 综合征（女性先天性卵巢发育不全）
核型：45, X
Klinefelter 综合征 （先天性睾丸发育不全）
核型：47，XXY 48，XXYY 48, XXXY
X 三体综合征（Trisomy X syndrome)
核型： 47, XXX
XYY 综合征（XYY Syndrome）
核型： 47, XYY
检测人类胎儿非整倍体的方法：羊膜腔穿刺术及胎儿核型鉴定
二、染色体结构变异----畸变
染色体结构变异的机制：染色体断裂后的异常重接
1. 缺失：
缺失的类型：1）末端缺失；2）中间缺失；
环状染色体 (ring chromosome,r )：当一条染色体的长臂和短臂同时各发生一次断裂后，含有着丝粒节段的染色体长、短臂断端相接，即形成环状染色体。在肿瘤细胞中较常见。 细胞学效应： 1）缺失环 (deletion loop) 2）染色体长度的改变
遗传学效应：
1) 致死效应：如果缺失的染色体片段较大，个体往往因缺乏正常的生活能力而引起死亡。X 染色体的缺失则半合子（XY 个体) 一般也会致死。 2) 假显性（pseudodominance ）：由于一条染色体上显性基因的缺失，使得其同源染色体上的隐性基因的效应表现出来。
2. 重复：
类型：串联重复；反向串联重复
细胞学效应：重复环/染色体长度的变化
遗传学效应：
1）生活力下降甚至致死
2）剂量效应和位置效应
3. 倒位：
类型：臂内倒位 臂间倒位
细胞学效应：倒位环（inversion loop)
遗传学效应： 交换抑制:指倒位染色体中由于倒位环内非姐妹染色单体间发生了一次单交换，而交换的产物都带有缺失或重复，不能形成有功能的配子，表现出交换被抑制的现象
平衡致死系（balanced lethal system)：永远以杂合状态同时保存两个隐性致死基因的品系。
平衡致死的先决条件：两个非等位的隐性致死基因永远保持于一对同源染色体的不同成员上。
4. 易位：
类型： 1）相互易位：最常见形式。两条非同源染色体各产生一个断裂，并相互交换断裂片段。 2）整臂易位：两条非同源杂色体的断裂点发生在着丝粒附近，导致相互间整个臂的转移或交换。 3）罗伯逊易位：为整臂易位的特殊形式。只发生在两条近端着丝粒的非同源染色体之间，各自的着丝粒区发生断裂，两者的长臂重组形成一条大的亚中着丝粒色体；而重组的短臂染色体很微小，一般在细胞分裂的过程中消失。
细胞学效应：易位环/十字架结构 遗传学效应：配子的半不育
易位的结果会在杂合体中造成部分不育，而能育的配子绝大部分是由相间分离产生的。 染色体结构异常与人类疾病：
5P-综合征（猫叫综合征）46, XX/XY, del(5p)
脆性X 染色体综合征 46, fra(X)Y
易位型21三体综合征
嵌合型：46/47，XX 或XY ，+21
正常的受精卵在胚胎发育早期的卵裂过程中，21号染色体发生不分离
染色体畸变的描述方法
染色体总数，性染色体组成，增加/缺失的染色体号，重排染色体类型（染色体号）（臂区带）
转座因子与染色体变异
转座子（transponson ）：是指存在于染色体DNA 上可以自主复制和位移的一段DNA 顺序。 细菌中的转座子：
1. IS元件(insertion sequence or IS element):
①反向末端重复(inverted repeats,IR) ：9-40 bp, 是大多数但不是全部种类的转座子的特征；
②转座酶(transposase)：切割DNA 双链、催化IS 的转座，由IS 编码；
③靶位点倍增(target site duplication): 2-13bp 的正向重复序列(direct repeats, DR) ； 转座酶交错切开宿主靶位点，然后IS 插入，与宿主的单链末端相连接，余下的缺口由DNA 聚合酶和连接酶加以填补，最终插入的IS 两端形成了DR 或靶重复。
④ 结构紧凑；一般小于2500bp ；
⑤ 靶向选择各有不同；
⑥ 一个细菌的染色体可能包括一种特定类型的IS 元件的几个拷贝；
2. 复合转座子（composite transposon, 用Tn 表示）
① 两端的组件由IS 元件组成，中间夹着一个或多个结构基因
②复合转座子的转座是可调节的；
3. Tn3元件：
两端没有IS 元件，只有40bp 左右的简单反向重复序列；
真核生物中的转座子：
1. 玉米中的Ac-Ds 系统
Ds ：即解离因子（dissociator ），插入到C 基因（色素）中，使之突变，成无色素。 另一个可移动的控制因子是Ac ，称激活因子
Ac 能激活Ds 转座进入C 基因或其它基因，也能使Ds 从基因中转出，使突变基因回复，这就是Ac-Ds 系统。
① Ac和Ds 都能移动；
② Ac元件：4563bp, 结构中含5个外显子的单个基因，其产物是转座酶；末端11bp 的IR 和8bp 的DR ，DR 是由靶位点重复而成。
③ Ds元件：内部序列缺失的Ac ；但在Ac 编码的转座酶作用下，仍可被激活。
④ Ac元件编码转座酶为一反式作用因子；
2. 果蝇中的P 因子和杂种不育
P 因子的细胞型调节： P细胞型：染色体上含有P 因子，抑制P 因子移动； M细胞型：染色体上不含P 因子，允许P 因子移动；
3. 酵母的Ty1转座子----反转录转座子
转座（transposon) ：从DNA 到DNA 的转移； 反转录转座（retrotransposon) ：从DNA 到RNA 再到DNA 的转移过程。可分为两大类：
①类反转录病毒元件（retroviruslike element):与反转录病毒结构类似：编码区位于中间，两侧有相同方向的长末端重复序列（long terminal repeats, LTR), 也被称为LTR 反转录转座子。区别：但不能在细胞间迁移。
②非LTR 反转座因子
3. 人类中的转座元件
第十章 基因突变与检测
突变（mutation ）：指个体遗传物质的改变或是改变发生的过程。
突变型（mutant):由于突变而表现出突变性状的细胞或个体。
点突变（point mutation ）：基因核苷酸序列特定位点所发生的改变。突变的结果是使基因从一种等位形式变为另一种等位形式。
基因突变的基本特征
①可发生在个体的所有基因上，是进化必需的遗传变异来源
②为随机事件，而非对环境的适应性改变
③个体发育的任何阶段、任何细胞均可发生基因突变 ④可自发，也可被诱导
自发突变（spontaneous mutation):在无人工干预条件下，自然发生的基因突变。
诱发突变（induced mutation):因个体暴露于物理或化学因素而引起的DNA 突变。这种因素称为诱变剂（mutagen) 。
突变率（mutation rate）：指在一个世代中或在规定的时间内，在特定条件下，一个细胞发生某一突变事件的概率。 ⑤基因突变的可逆性 正向突变(forward mutation) ：第一次偏离正常的突变称为正向突变。（野生型变为突变型） 反向突变(reverse mutation) ：与正突变逆向的突变称为反向突变，又称为回复突变(back mutation) 。 （突变型变为野生型） 突变的效应 突变的分子效应
1）同义突变（synonymous mutation): 突变使一个氨基酸的密码子突变为该氨基酸的另一个密码子；
2）错义突变（missense mutation ）：突变使编码某种氨基酸的密码子变成编码另一种氨基酸的密码子，从而使多肽链的氨基酸种类和序列发生改变; 3）无义突变（nonsense mutation ）：突变使编码某一氨基酸的三联体密码变成不编码任何氨基酸的终止密码UAA 、UAG 或UGA;
4）移码突变（ frameshift mutation）： DNA序列中插入或缺失一个或几个碱基，从而使自插入或缺失点以下的三联体密码的组合发生改变，进而使编码的氨基酸种类和序列发生变化。
突变发生在基因的非编码区： 1）调控序列突变：使蛋白质合成的速度或效率发生改变； 2）内含子与外显子剪辑位点突变：GT-AG 中的任一碱基发生置换而导致剪辑和加工异常，不能形成正确的mRNA 分子。 突变的个体效应
功能丧失突变（loss of function)：编码蛋白的功能减弱或消除
功能获得突变（gain of function)：赋予编码蛋白异常活性，多数突变发生在基因的非编码区
突变的有害性有利性是相对的 突变的分子基础
核苷酸序列改变来分：
碱基替换（base substitution):指一对碱基被另一对碱基所替换。 转换（transition) ：嘌呤间、嘧啶间 颠换 (transversion)：嘌呤与嘧啶间 碱基的增加或缺失
2. 胸腺嘧啶类似物5-溴尿嘧啶（5-romouracil,5-BU ） 3. 烷化剂——改变碱基结构:
1) 将烷基引入多核苷酸碱基，被烷基化的核苷酸将产生错配。如乙基甲磺酸 (EMS)； 2) 使DNA 链或分子发生交联，诱导染色体断裂。如甲醛和氯乙烯等。 4. 嵌入剂：如溴化乙啶、吖啶橙等染料 5. 辐射诱变： 1）紫外线
紫外线的照射可使DNA 顺序中相邻的嘧啶类碱基结合成嘧啶二聚体， 2）电离辐射和电磁辐射
射线直接击中DNA 链，DNA 分子吸收能量后引起DNA 链和染色体的断裂，片断发生重排，引起染色体结构畸变 。 DNA 损伤修复 主要有5种形式：
直接修复（direct repair） 切除修复（excision repair） 错配修复（mismatch repair） 重组修复（recombination repair) 修复（SOS repair) 基因突变的检测
1. 细菌营养缺陷型突变体的检测 诱变处理后，利用可在完全培养基上能正常生长，在基本培养基上不能生长的影印实验选出突变体
2. 果蝇突变的检测
1）性连锁基因隐性突变的检测
2）常染色体突变——平衡致死系(Cy和S)
核外遗传分析
核外遗传因子存在于线粒体和叶绿体基因组中，它们能够自主复制，其遗传传递行为不按核基因的方式进行，也不出现相应的分离比，故称为非孟德尔式遗传（non-Mendelian inheritance ）。
①呈母系遗传：细胞质基因是通过母体卵细胞由亲代传给子代。 ②后代不出现性状分离：卵母细胞的细胞质基因都随细胞质存在于卵细胞中，由此控制的性状不会出现分离。
③性状随细胞质成分的转移而改变：在有丝分裂时，细胞质成分的分裂具有随机性，具有不均等分裂现象。另外，细胞质从一个细胞转移到另一个细胞中时，也会把细胞质基因转移到受体细胞中。
④正反交结果不同：细胞质基因和控制的性状因母体的改变而改变。 ⑤性状与染色体的转移无关，不能在染色体上进行定位。 异质性和同质性表明具有相同核基因型的细胞或个体，可具有不同的细胞质基因型，从而具有不同的表型。
母性影响（maternal effect)
由于母体中核基因的某些产物积累在卵母细胞的细胞质中，使子代表型不由自身的基因型所决定而出现与母体表型相同的遗传现象。
短暂的母性影响：母亲的基因型仅影响子代个体的幼龄期。
持久的母性影响：子一代表型受母体基因型所制约，而不由它自身的基因型决定，其表型与母体相同。 原因：椎实螺外壳旋转方向是由受精卵分裂时纺锤体分裂方向决定的，整个发育决定于第一次卵裂，因此由受精前的母体基因型决定。 mtDNA 的基因组特征
①含有16,569个碱基对的闭环双链DNA 分子。 ②能自主复制，在细胞内具有多拷贝。
③编码序列占93%，编码37个基因，其中13个为编码蛋白，2个rRNA 基因和22个tRNA 基因。 ④基因排列紧密。mtDNA 无内含子，两条链都有编码功能，且部分区域出现基因的重叠 ⑤线粒体基因组遗传密码与通用密码不同 ⑥为母系遗传。
⑦阈值效应。即当突变的mtDNA 达到一定的比例时，才有受损的表型出现 ⑧突变率高。
⑨mtDNA 可以稳定整合到核基因组中。
随着卵母细胞的成熟，线粒体数呈急剧下降（数量为10-100个），这个过程称为遗传瓶颈（genetic bottleneck）
意义：最大程度地降低携有突变基因的线粒体传给子代的可能性。
以线粒体结构或功能异常为主要病因的一大类疾病称为线粒体病。 •线粒体遗传病（ mitochondrial genetic disorders ）由于mtDNA 结构或功能异常所导致的疾病
•核基因突变引起的线粒体疾病
植物花粉败育的现象称为雄性不育（male sterility)。 1. 核不育型 2. 质-核不育型
3. 雄性不育与杂种培育
基因组学分析
基因组(Genome) ：指一个物种所具有的一套完整的遗传信息或整套染色体组。
基因组学(Genomics)：对生物体所有基因进行基因组作图(包括遗传图、物理图、转录图、序列图) 、核苷酸序列分析、基因定位和基因功能分析的一门科学。
最终目标：获得生物体全部基因组序列，注解基因组所含的全部基因，鉴定所有基因的功能及基因间相互作用关系，并阐明基因组的复制及进化规律。 C 值：是指一个物种单倍体基因组中DNA 的总量。 C 值悖理 （C value paradox ）：物种的C 值和它的进化复杂性之间无严格对应关系的现象称为C 值悖理，是复杂生物基因组的一个普遍特征。 N 值：是指生物体所含有的基因数目。 N 值悖理（N value paradox ）：复杂性不同的生物种属所具有的基因数目与其生物结构的复杂性不成比例的现象。
遗传标记（genetic marker): 可示踪染色体、染色体片段、基因等传递轨迹的遗传特性。包括形态标记、细胞学标记、蛋白质标记和DNA 标记。 形态标记：指能明确显示遗传多态的外观性状
细胞学标记：指能明确显示遗传多态性的细胞学特征 生化标记：指个体中具有相同功能的蛋白质存在两种以上的变异体。利用蛋白质的多态性作为遗传标记 DNA 标记
基于杂交的分子标记 基于PCR 的分子标记
基于DNA 序列和芯片的分子标记 优点：
不受时间和环境的限制 遍布整个基因组，数量无限 不影响性状表达
自然存在的变异丰富，多态性好 共显性，能鉴别纯合体和杂合体
四张图——遗传图、物理图、转录图、序列图
数量遗传
质量性状(qualitative character)：表现不连续变异的性状，表型之间截然不同，具有质的差别，一般用文字描述
数量性状(quantitative character) ：表现为连续变异的性状，不易分类，一般用数字描述 数量性状特点：
1）受很多基因的影响； 2）受许多环境因素影响；
①数量性状是许多对微效基因（minor gene)或多基因（polygene) 的联合效应所造成的 微效基因(minor gene)：对性状控制的效应微小，难以根据表型将基因区别开来。 主效基因 (major gene)：控制性状遗传的一对或少数几对效应明显的基因。 ②多基因中的每一对基因对性状表型的表现所产生的效应是微小的 ③微效基因之间一般不存在显隐性关系，但遗传效应值不尽相等
④微效基因对环境敏感，因而数量性状的表现容易受环境因素的影响而发生较大变化 3. 人类多基因遗传性状的遗传率计算：
近交系数(coefficient of inbreeding, F) ：一个个体从其某一祖先得到一对纯合的、且遗传上等同的基因的频率。近交系数是度量个体近交程度的重要遗传参数。
亲缘系数(coefficient of relationship, R) ：两个个体亲缘程度的度量值。亲缘系数越大，亲缘关系越近。亲缘系数 = 近交系数 x 2 广义遗传率(broad-sense heritability) ：遗传变异占总变异(表型变异) 的比率，用以度量遗传因素对性状形成的影响程度。
个体的表现型值(phenotypic value, P)是基因型值(genotypic value，G) 和环境效应(environment effect，E) 的总和： P = G + E
◆ 在数理统计分析中，通常采用方差度量某个性状的变异程度。因此，遗传群体的表现型方差(phenotypic variance，VP )是基因型方差(genotypic variance，VG) 和环境方差(environment variance，VE )的总和： VP = VG + VE
狭义遗传率(narrow heritability): 加性方差（基因累加效应）占表型总方差的比率。
VE = 1/3(VP1+VP2+VF1) VA = 2VF2-(VB1+VB2) VD = (VB1+VB2)- VF2- VE
Falconer 公式
h2 = b/r , b = (Xg - Xr)/ ag h2 = (Xg - Xr)/ ag r
对照组公式：
pc = 1–qc ， b = pc(Xc - Xr)/ac h2 = b/r Holzinger 公式
H =（一卵双生一致率 - 二卵双生一致率）/ （1 - 二卵双生一致率）
异型交配（nonassortative mating):基因型完全不同的纯合子之间的交配； 同型交配：相同基因型之间的交配；
近交（inbreeding ）：完全或不完全的同型交配，为亲缘关系相近的个体间杂交。 自交（自花授粉或自体受精） ↓
回交（父女或母子） ↓
全同胞交配（同父母兄妹） ↓
半同胞交配（同父或同母兄妹）
自交的遗传学效应：
①群体的遗传组成趋于纯合化； ②隐性性状因纯合化而得以表现； 杂种优势(heterosis/hybrid vigor) ：是生物界的普遍现象，指两个遗传组成不同的亲本的杂种第一代，在生长势、繁殖力、抗逆性、产量和品质上比其双亲优越的现象。
群体遗传和进化
群体遗传结构：群体中各种等位基因的频率以及由不同的交配体制所产生的各种基因型在数量上的分布。
◆ Hardy-Weinberg定律：在一个大的随机交配的群体内，基因型频率在没有迁移、突变和选择的理想条件下，世代相传保持不变。核心：遗传本身不改变基因频率 平衡群体的检验:基因型检验 平衡定律的推广1—复等位基因 平衡定律的推广2—伴性基因的平衡
如果原有群体中雌体和雄体中基因频率不同：随交一代不可能达到平衡，事实上永
远不会达到平衡，只会无限接近平衡
打破遗传平衡的因素主要有：
●突变能产生新的等位基因，但改变基因频率的速率很慢 ● 自然选择是进化的潜在动力
● 突变与选择对常染色体上等位基因频率的联合效应 ● 遗传漂变对进化平衡的不可预测效应 ● 迁移造成群体间的基因流（gene flow）
遗传学总结
第一章 绪论 遗传（heredity, inheritance ）指生物世代间相似的现象（名词）或指生物性状或基因（注意二者的不同）从上代向下代的传递过程（动词）
变异（variation ）生物个体间的差异（名词）生物的性状或基因从上代向下代传递时发生变化的过程(动词) （并非所有的变异都可以遗传! ） 简述遗传和变异的矛盾与统一
• 遗传和变异现象是自然界普遍存在的生命活动的基本特征
• 遗传决定了物种的基本特性，变异决定了种内个体间差异
• 遗传（的稳定）是相对的，变异是绝对的
• 变异积累达到或超过一定“阈值”就可能成为新物种的来源
• 变异给进化提供丰富素材，遗传使变异得以积累和传递。如果性状不存在变异，遗传将只是简单的重复，如果变异不能遗传，也就失去其遗传学意义，生物同样不能够进化，都是生物的进化和发展不可缺少的因素
第二章 孟德尔遗传定律
实验设计：
1. 实验对象：豌豆
2. 对具有不同单一性状的纯系（true-breeding or pure-breeding strains）进行遗传杂交—-单因子杂交（monohybrid cross)
3. 反复试验验证
4. 数学方法分析
5. 理论归纳
显性定律（The Principle of Dominance): 在杂合子中，一个等位基因可能掩盖另一个等位基因的存在。
分离定律（The Principle of Segregation): 在杂合子中，两个不同等位基因在配子形成时会彼此分离。
6. 定律验证-测交（Testcrosses ）
双因子杂交（dihybrid cross）
自由组合（独立分离）定律（The Principle of Independent Assortment): 不同对基因在形成配子时，不同基因的等位基因自由组合（或称为彼此独立分离）
限制条件：控制性状的两对或两对以上的非等位基因位于非同源染色体上或在同源染色体上但距离较远。
7对基因位于7对不同染色体上的几率：
1 x 6/7 x 5/7 x 4/7 x 3/7 x 2/7 x 1/7 = 0.0061种
表型分析方法：
1. 棋盘法
2. 分枝法
3. 概率法
二项式概率：
第四节：孟德尔定律的扩展
基因型与表型之间的关系绝不是简单的“一对一”的“决定”关系
一、 等位基因间的相互作用----显隐性关系表现的相对性
完全显性（complete dominance)
不完全显性（incomplete /partially dominance): 杂合子的表现型介于显性纯合子与隐性纯合子之间。
例1：金鱼草花色的遗传例2：豌豆种子的“圆”和“皱”例3：豌豆的开花时间
外显率 (penetrance)：指特定环境中某显性基因在杂合状态（或隐性基因在纯合状态）下显示预期表型的比率，一般用%表示。外显率为100%时，称完全外显；低于100%时属于不完全外显。
表现度(expressivity)：具有相同基因型的个体之间表达的变化程度。用于描述正常性状或疾病在个体间表现程度或症状的轻重程度的差异。
并显性(codominance)：人类的MN 血型，首先由Landsteiner 发现，为继ABO 血型后被检出的第二种与ABO 血型独立遗传的血型。
二、 复等位基因(multiple aleles)
一个基因座有多于2个的等位形式。
例一：人血型 例2：家兔毛色的复等位基因决定
•在一个复等位基因系列中，可能出现的基因型的数目取决于复等位基因的数目。如果有n 个复等位基因，就会有n+[n(n-1)/2]种可能的基因型，其中有n 种纯合子、n(n-1)/2种杂合体 •但对于一个个体而言，只能其中的两个基因，且分离原则与一对等位基因相同
三、 致死基因(lethal gene)：
Recessive lethal gene: 杂合时不影响个体的生活力，但在纯合时有致死效应。
四、 非等位基因间的相互作用：
基因互作、基因互补、抑制基因、上位效应、叠加效应
基因互作：相对性状由多对基因共同控制
基因互补：两对基因都存在时表现某性状
两对基因控制同一对相对性状而非两对。
抑制基因：基因I 本身不能独立表现任何可见的表型效应，但可以完全抑制其他非等位基因的作用。
上位效应：封闭基因作用。没有有功能的酶，阻断了从白色底物向中间产物的转变，不能合成任何有颜色的产物。1）隐性上位；2）显性上位
• 两对基因共同控制一对表型；
• 上位基因的作用类似于抑制基因，但同时还控制其他表型。
叠加效应：对同一性状的表型具有相同效应的非等位基因
五、 基因作用与环境的关系
基因所控制的性状必须在一定环境下才能实现
环境条件不同也可使性状发生变异 某基因决定了某性状的反应规范
第3章：连锁遗传分析与染色体作图
色体一样进行配对，把这两条染色体叫做性染色体，相对的可以配对的染色体叫做常染色体
性别分化：动植物性别差别化发育的过程
XO 型性别决定（蚱蜢，蝗虫）：雌性为同配性别(XX)，雄性为X 部分二倍体XO
染色体倍性决定（蜜蜂等膜翅目昆虫）：雄性单倍体，减数分裂特殊形式：单极纺锤体，
无核的细胞质芽体
基因型性别决定（玉米和葫芦科部分植物）
环境条件与性别决定 性别分化是胚胎发育或个体发育的结果。实质上和其他性状一样，也是基因有选择地顺序表达的结果。
性别决定使得该个体具有发育成为某种性别的遗传组成或潜力，但能否发育成为该性别，还要受到许多因素的制约：环境条件与性别分化；激素与性别分化；性转换
以XY 型性别决定类型为例，基因位于X 染色体上时为X-连锁的遗传，位于Y 染色体上时称为限雄遗传 ；伴性遗传往往指X-连锁的遗传
X-伴性遗传特点：性状的遗传方式与性别有关
X 染色体连锁的隐性性状表现为交叉遗传
发病率有明显的性别差异，如果群体中致病基因频率为q ，则男性发病率为q ，女性发病率为q2
致病基因难于淘汰。
基因平衡理论的提出
果蝇的性别决定于X 染色体与常染色体倍数之比；果蝇的性别分化取决于X 染色体上决定雌性的基因于常染色体上决定雄性的基因之间的平衡
基因平衡理论的直接证据：雌雄嵌合体
剂量补偿效应：指在XY 性别决定机制的生物中，使性连锁基因在两种性别中有相等或相近的有效剂量的遗传效应。
剂量补偿效应有两种机制：
• X 染色体的转录速率不同--果蝇
• 雌性中有一条X 染色体失活--哺乳动物和人
第四章 连锁分析
重组合型配子的产生——交叉假说：
1. 在减数分裂前期，尤其是双线期，配对中的同源染色体不是简单地平行，而是在非
姊妹染色单体的某些位点上显出交叉缠绕的图象，称为交叉，是同源染色体间对应片段发生交换的地方。
2. 相互连锁的两个基因位于染色体的不同位置，如果这两个位置之间发生染色体交换，
就会导致这两个连锁基因的重组。
• 显然，染色体越长，显微镜下看到的交叉也就越多，表明发生交换的点就可能越多。
连锁群的概念：凡是伴性遗传的基因，相互之间都是连锁的。
重组频率：重组型配子在所有类型配子中所占比例。——重组值
重组频率RF ＝ 重组合个体数目/（重组合个体数目+亲组合个体数目）
• 交换值和重组率表示两个不同的概念，当两个基因间没有双交换发生时，这两个概
念的区别不明显；当有双交换发生时，它们的值可能不同
• 交换值等于交叉频率的一半。
连锁和交换是遗传学的第三条基本定律——处于同一染色体上的两个或两个以上基因在形成配子时同时进入一个配子的概率大于分别进入两个配子的概率，重组类型配子的产生是由于非姊妹染色单体之间发生了局部交换的结果。
特点：两侧基因之间的重组值低于其实际交换值。双交换频率明显低于单交换
影响交换发生的因素：
– 基因在染色体上的位置（内因）
– 性别：小鼠的交换值雌性大于雄性，果蝇中雄性为完全连锁，无交换发生（雌
蚕同），实际上，凡是由性染色体决定性别的生物中，异配性别的交换值都
较小——凡是较少发生交换的性别是异配性别——霍尔丹定律
– 联会复合体是形成交换的重要结构
– 温度、射线、化学物质等
• 两个基因距离越远，它们之间的重组率越大，反之越小。
三点测交
确定3个基因之间的距离，需要对两两基因之间的重组值分别测定。如果有合适的三隐性个体，就可以通过一次实验而获得上述实验数据：这就是三点测交
重组值计算的偏差也是由于双交换的的存在：
对于两端的基因而言，在它们之间发生双交换的后果是：等于在该二基因之间没有发生交换。
非顺序四分子分析
RF ＝1/2T+NPD\T+NPD+PD
若RF ＝50％，说明该2基因不连锁
遗传分析方法
1. 如果性状只出现在男性，可定位基因于Y 染色体上
2. 如果性状出现的频率与性别有关，出现交叉遗传，可定位基因于X 染色体
3. 外祖父法：——对于X 连锁的基因，确定2基因间距离
对于2个X 连锁的基因，计算重组率需要知道母亲的基因型是否为双杂合体然后根据杂合体母亲所生的儿子的表型计算该2基因的重组情况。母亲的基因型可以由外祖父的表型推出，故称为外祖父法。
• 利用异常染色体定位法：
– 基因剂量效应法：
– 染色体缺失定位法
– DNA 介导的基因定位
• 克隆基因定位法
• 原位杂交法
• 人类染色体作图
– RFLP 标记
– DNA 指纹法（VNTR 标记）
– RFLP 图谱
– STS 图谱
– EST 图谱
第六章 染色体变异
将一个细胞内的染色体按照一定的顺序排列起来所构成的图象称为该细胞的核型
(karyotype)，确定其是否与正常核型一致的过程，称为核型分析（karatype analysis ）。 用一些特定的染料和处理技术，来使染色体出现深浅或明暗带纹以鉴别染色体的技术称为染色体显带技术(chromosome banding)。
显带染色体模式图和命名原则
界标(landmark) ：确认每一条染色体上具有的稳定和有显著形态学特征的指标，包括染色体两臂顶端、着丝粒和明显的带。
区(region) ：位于相邻两界标之间的染色体区域。
带(band) ：指显带处理后染色体呈现深浅或明暗的部分，是连续的，没有非显带区。
FISH(fluorescence in situ hybridization)技术： 荧光标记的原位杂交技术
染色体组：一种生物的配子中所含有的染色体数目称为该物种的单倍染色体数，用n 表示。 单倍体（haploid,n ）：细胞核中含有一个完整染色体组的生物体或细胞。
双倍体（diploid,2n ）
单倍体（haploid)
单倍体在减数分裂时，染色体为单价体（没有可以配对的同源染色体进行联会），从而随机
n 地分向两极，形成的配子是高度不育的。形成可育配子的概率只有(1/2)
育种优势：可通过染色体加倍获得双单倍体，遗传稳定且表型正常，被广泛应用于植物的花药培养。目的是为了在很短的时间内获得纯系，缩短育种周期。
多倍体(polyploid) ：具有三个或三个以上染色体组的整倍体。
同源多倍体(autopolyploid) 同源多倍体是指增加的染色体组来自同一物种，一般是由二倍体的染色体直接加倍得到
异源多倍体(allopolyploid) 异源多倍体是指增加的染色体组来自不同物种，一般是由不同种、属间的杂交种染色体加倍形成的。
● 细胞与细胞核体积增大；
● 组织器官(叶片、花朵等) 巨大化，生物个体更高大粗壮；
● 成熟期延迟、生育期延
多倍体的形成途径
1. 未减数配子结合
2. 体细胞染色体数加倍
最常用的方法：秋水仙素处理分生组织
1）不育的多倍体（倍性为奇数）
特征：配子育性降低甚至完全不育。1）同源染色体配对;2）配子中的染色体总数变化从0到3n 不等；3）非整倍性配子因染色体不平衡，受精后死亡；4）不育性通过无性繁殖来克服，如插枝、嫁接等。
2）可育的多倍体
育性的重要条件：配子中具有完整的染色体组。
来自不同种的染色体很少会干扰彼此在减数分裂中的分离。因此，异源多倍体体细胞内的染色体组成对存在，同源染色体能正常配对形成二价体，并分配到配子中去，因而其遗传表现与二倍体相似
3）组织特异性多倍体和多线性
在某些生物中，某些特定组织在发育到一定阶段会成为多倍体。这种多倍化可能是因为对染色体及其所携带的基因多拷贝的需要的一种反应。
比如：人体中的肝、肾组织（四倍体细胞）；果蝇的唾液腺；
多线染色体（polytene chromosome):指线缆状的巨大染色体，见于某些生物的特定细胞中。由核内DNA 复制产生的多股染色单体平行排列而成。该结构光镜下可见。
体细胞联会（Somatic synapsis）:体细胞在有丝分裂过程中出现的同源染色体配对现象。 染色中心(Chromocenter)：由多线染色体的着丝粒凝聚成的结构，主要由异染色质构成。 果蝇唾液腺染色体的特点
a. 巨大而伸展: 大、长，易于观察
b. 体细胞联会; 染色中心
c. 有深浅相间的横纹结构：有利于染色体识别、基因定位
d. 易见Puff 结构（染色体疏松）：转录活性区
非整倍体 (aneuploid）
指体细胞核内的染色体不是染色体组的完整倍数，与该物种正常合子(2n)多或少一个以至若干个的现象
超倍体(hyperploid):染色体数多于2n ；
亚倍体(hypoploid):染色体数少于2n 。
1) 单体（2n-1)
同源染色体处于半合子状态，可产生假显性效应；
1. 动物：某些物种的种性特征，XO 型性别决定;
2. 植物：不同植物的单体表现有所不同
● 二倍体的单体：一般生活力极低而且不育
● 异源多倍体的单体：具有一定的生活力和育性
2) 缺体（2n-2)
源于单体（2n-1) 的自交；
● 由于缺失一对染色体，对生物个体的性状表现的影响更大，生活力更差
● 普通烟草的缺体在幼胚阶段即死亡
● 普通小麦21种缺体都能够生存在异源多倍体生物中可以存在
3) 三体（2n+1)
● 不同物种，不同染色体的三体的变异性状及程度不同
● 直果曼陀罗(2n=24)的果型变异
● 玉米(2n=20)有10个不同的三体
● 普通小麦(2n=42)具有21个三体，但性状变异较小
（三）染色体数量异常与人类疾病：
21三体综合征
特殊面容; 智力低下;50%有先天性心脏畸形; 通贯手（猿线）; 男患者无生育力、50%隐睾；女患者偶有生育力、后代1/2发病，寿命短
18三体综合征
手呈特殊握拳状，摇椅型足; 智力和发育迟缓，多脏器畸型;90%在6个月内死亡
Turner 综合征（女性先天性卵巢发育不全）
核型：45, X
Klinefelter 综合征 （先天性睾丸发育不全）
核型：47，XXY 48，XXYY 48, XXXY
X 三体综合征（Trisomy X syndrome)
核型： 47, XXX
XYY 综合征（XYY Syndrome）
核型： 47, XYY
检测人类胎儿非整倍体的方法：羊膜腔穿刺术及胎儿核型鉴定
二、染色体结构变异----畸变
染色体结构变异的机制：染色体断裂后的异常重接
1. 缺失：
缺失的类型：1）末端缺失；2）中间缺失；
环状染色体 (ring chromosome,r )：当一条染色体的长臂和短臂同时各发生一次断裂后，含有着丝粒节段的染色体长、短臂断端相接，即形成环状染色体。在肿瘤细胞中较常见。 细胞学效应： 1）缺失环 (deletion loop) 2）染色体长度的改变
遗传学效应：
1) 致死效应：如果缺失的染色体片段较大，个体往往因缺乏正常的生活能力而引起死亡。X 染色体的缺失则半合子（XY 个体) 一般也会致死。 2) 假显性（pseudodominance ）：由于一条染色体上显性基因的缺失，使得其同源染色体上的隐性基因的效应表现出来。
2. 重复：
类型：串联重复；反向串联重复
细胞学效应：重复环/染色体长度的变化
遗传学效应：
1）生活力下降甚至致死
2）剂量效应和位置效应
3. 倒位：
类型：臂内倒位 臂间倒位
细胞学效应：倒位环（inversion loop)
遗传学效应： 交换抑制:指倒位染色体中由于倒位环内非姐妹染色单体间发生了一次单交换，而交换的产物都带有缺失或重复，不能形成有功能的配子，表现出交换被抑制的现象
平衡致死系（balanced lethal system)：永远以杂合状态同时保存两个隐性致死基因的品系。
平衡致死的先决条件：两个非等位的隐性致死基因永远保持于一对同源染色体的不同成员上。
4. 易位：
类型： 1）相互易位：最常见形式。两条非同源染色体各产生一个断裂，并相互交换断裂片段。 2）整臂易位：两条非同源杂色体的断裂点发生在着丝粒附近，导致相互间整个臂的转移或交换。 3）罗伯逊易位：为整臂易位的特殊形式。只发生在两条近端着丝粒的非同源染色体之间，各自的着丝粒区发生断裂，两者的长臂重组形成一条大的亚中着丝粒色体；而重组的短臂染色体很微小，一般在细胞分裂的过程中消失。
细胞学效应：易位环/十字架结构 遗传学效应：配子的半不育
易位的结果会在杂合体中造成部分不育，而能育的配子绝大部分是由相间分离产生的。 染色体结构异常与人类疾病：
5P-综合征（猫叫综合征）46, XX/XY, del(5p)
脆性X 染色体综合征 46, fra(X)Y
易位型21三体综合征
嵌合型：46/47，XX 或XY ，+21
正常的受精卵在胚胎发育早期的卵裂过程中，21号染色体发生不分离
染色体畸变的描述方法
染色体总数，性染色体组成，增加/缺失的染色体号，重排染色体类型（染色体号）（臂区带）
转座因子与染色体变异
转座子（transponson ）：是指存在于染色体DNA 上可以自主复制和位移的一段DNA 顺序。 细菌中的转座子：
1. IS元件(insertion sequence or IS element):
①反向末端重复(inverted repeats,IR) ：9-40 bp, 是大多数但不是全部种类的转座子的特征；
②转座酶(transposase)：切割DNA 双链、催化IS 的转座，由IS 编码；
③靶位点倍增(target site duplication): 2-13bp 的正向重复序列(direct repeats, DR) ； 转座酶交错切开宿主靶位点，然后IS 插入，与宿主的单链末端相连接，余下的缺口由DNA 聚合酶和连接酶加以填补，最终插入的IS 两端形成了DR 或靶重复。
④ 结构紧凑；一般小于2500bp ；
⑤ 靶向选择各有不同；
⑥ 一个细菌的染色体可能包括一种特定类型的IS 元件的几个拷贝；
2. 复合转座子（composite transposon, 用Tn 表示）
① 两端的组件由IS 元件组成，中间夹着一个或多个结构基因
②复合转座子的转座是可调节的；
3. Tn3元件：
两端没有IS 元件，只有40bp 左右的简单反向重复序列；
真核生物中的转座子：
1. 玉米中的Ac-Ds 系统
Ds ：即解离因子（dissociator ），插入到C 基因（色素）中，使之突变，成无色素。 另一个可移动的控制因子是Ac ，称激活因子
Ac 能激活Ds 转座进入C 基因或其它基因，也能使Ds 从基因中转出，使突变基因回复，这就是Ac-Ds 系统。
① Ac和Ds 都能移动；
② Ac元件：4563bp, 结构中含5个外显子的单个基因，其产物是转座酶；末端11bp 的IR 和8bp 的DR ，DR 是由靶位点重复而成。
③ Ds元件：内部序列缺失的Ac ；但在Ac 编码的转座酶作用下，仍可被激活。
④ Ac元件编码转座酶为一反式作用因子；
2. 果蝇中的P 因子和杂种不育
P 因子的细胞型调节： P细胞型：染色体上含有P 因子，抑制P 因子移动； M细胞型：染色体上不含P 因子，允许P 因子移动；
3. 酵母的Ty1转座子----反转录转座子
转座（transposon) ：从DNA 到DNA 的转移； 反转录转座（retrotransposon) ：从DNA 到RNA 再到DNA 的转移过程。可分为两大类：
①类反转录病毒元件（retroviruslike element):与反转录病毒结构类似：编码区位于中间，两侧有相同方向的长末端重复序列（long terminal repeats, LTR), 也被称为LTR 反转录转座子。区别：但不能在细胞间迁移。
②非LTR 反转座因子
3. 人类中的转座元件
第十章 基因突变与检测
突变（mutation ）：指个体遗传物质的改变或是改变发生的过程。
突变型（mutant):由于突变而表现出突变性状的细胞或个体。
点突变（point mutation ）：基因核苷酸序列特定位点所发生的改变。突变的结果是使基因从一种等位形式变为另一种等位形式。
基因突变的基本特征
①可发生在个体的所有基因上，是进化必需的遗传变异来源
②为随机事件，而非对环境的适应性改变
③个体发育的任何阶段、任何细胞均可发生基因突变 ④可自发，也可被诱导
自发突变（spontaneous mutation):在无人工干预条件下，自然发生的基因突变。
诱发突变（induced mutation):因个体暴露于物理或化学因素而引起的DNA 突变。这种因素称为诱变剂（mutagen) 。
突变率（mutation rate）：指在一个世代中或在规定的时间内，在特定条件下，一个细胞发生某一突变事件的概率。 ⑤基因突变的可逆性 正向突变(forward mutation) ：第一次偏离正常的突变称为正向突变。（野生型变为突变型） 反向突变(reverse mutation) ：与正突变逆向的突变称为反向突变，又称为回复突变(back mutation) 。 （突变型变为野生型） 突变的效应 突变的分子效应
1）同义突变（synonymous mutation): 突变使一个氨基酸的密码子突变为该氨基酸的另一个密码子；
2）错义突变（missense mutation ）：突变使编码某种氨基酸的密码子变成编码另一种氨基酸的密码子，从而使多肽链的氨基酸种类和序列发生改变; 3）无义突变（nonsense mutation ）：突变使编码某一氨基酸的三联体密码变成不编码任何氨基酸的终止密码UAA 、UAG 或UGA;
4）移码突变（ frameshift mutation）： DNA序列中插入或缺失一个或几个碱基，从而使自插入或缺失点以下的三联体密码的组合发生改变，进而使编码的氨基酸种类和序列发生变化。
突变发生在基因的非编码区： 1）调控序列突变：使蛋白质合成的速度或效率发生改变； 2）内含子与外显子剪辑位点突变：GT-AG 中的任一碱基发生置换而导致剪辑和加工异常，不能形成正确的mRNA 分子。 突变的个体效应
功能丧失突变（loss of function)：编码蛋白的功能减弱或消除
功能获得突变（gain of function)：赋予编码蛋白异常活性，多数突变发生在基因的非编码区
突变的有害性有利性是相对的 突变的分子基础
核苷酸序列改变来分：
碱基替换（base substitution):指一对碱基被另一对碱基所替换。 转换（transition) ：嘌呤间、嘧啶间 颠换 (transversion)：嘌呤与嘧啶间 碱基的增加或缺失
2. 胸腺嘧啶类似物5-溴尿嘧啶（5-romouracil,5-BU ） 3. 烷化剂——改变碱基结构:
1) 将烷基引入多核苷酸碱基，被烷基化的核苷酸将产生错配。如乙基甲磺酸 (EMS)； 2) 使DNA 链或分子发生交联，诱导染色体断裂。如甲醛和氯乙烯等。 4. 嵌入剂：如溴化乙啶、吖啶橙等染料 5. 辐射诱变： 1）紫外线
紫外线的照射可使DNA 顺序中相邻的嘧啶类碱基结合成嘧啶二聚体， 2）电离辐射和电磁辐射
射线直接击中DNA 链，DNA 分子吸收能量后引起DNA 链和染色体的断裂，片断发生重排，引起染色体结构畸变 。 DNA 损伤修复 主要有5种形式：
直接修复（direct repair） 切除修复（excision repair） 错配修复（mismatch repair） 重组修复（recombination repair) 修复（SOS repair) 基因突变的检测
1. 细菌营养缺陷型突变体的检测 诱变处理后，利用可在完全培养基上能正常生长，在基本培养基上不能生长的影印实验选出突变体
2. 果蝇突变的检测
1）性连锁基因隐性突变的检测
2）常染色体突变——平衡致死系(Cy和S)
核外遗传分析
核外遗传因子存在于线粒体和叶绿体基因组中，它们能够自主复制，其遗传传递行为不按核基因的方式进行，也不出现相应的分离比，故称为非孟德尔式遗传（non-Mendelian inheritance ）。
①呈母系遗传：细胞质基因是通过母体卵细胞由亲代传给子代。 ②后代不出现性状分离：卵母细胞的细胞质基因都随细胞质存在于卵细胞中，由此控制的性状不会出现分离。
③性状随细胞质成分的转移而改变：在有丝分裂时，细胞质成分的分裂具有随机性，具有不均等分裂现象。另外，细胞质从一个细胞转移到另一个细胞中时，也会把细胞质基因转移到受体细胞中。
④正反交结果不同：细胞质基因和控制的性状因母体的改变而改变。 ⑤性状与染色体的转移无关，不能在染色体上进行定位。 异质性和同质性表明具有相同核基因型的细胞或个体，可具有不同的细胞质基因型，从而具有不同的表型。
母性影响（maternal effect)
由于母体中核基因的某些产物积累在卵母细胞的细胞质中，使子代表型不由自身的基因型所决定而出现与母体表型相同的遗传现象。
短暂的母性影响：母亲的基因型仅影响子代个体的幼龄期。
持久的母性影响：子一代表型受母体基因型所制约，而不由它自身的基因型决定，其表型与母体相同。 原因：椎实螺外壳旋转方向是由受精卵分裂时纺锤体分裂方向决定的，整个发育决定于第一次卵裂，因此由受精前的母体基因型决定。 mtDNA 的基因组特征
①含有16,569个碱基对的闭环双链DNA 分子。 ②能自主复制，在细胞内具有多拷贝。
③编码序列占93%，编码37个基因，其中13个为编码蛋白，2个rRNA 基因和22个tRNA 基因。 ④基因排列紧密。mtDNA 无内含子，两条链都有编码功能，且部分区域出现基因的重叠 ⑤线粒体基因组遗传密码与通用密码不同 ⑥为母系遗传。
⑦阈值效应。即当突变的mtDNA 达到一定的比例时，才有受损的表型出现 ⑧突变率高。
⑨mtDNA 可以稳定整合到核基因组中。
随着卵母细胞的成熟，线粒体数呈急剧下降（数量为10-100个），这个过程称为遗传瓶颈（genetic bottleneck）
意义：最大程度地降低携有突变基因的线粒体传给子代的可能性。
以线粒体结构或功能异常为主要病因的一大类疾病称为线粒体病。 •线粒体遗传病（ mitochondrial genetic disorders ）由于mtDNA 结构或功能异常所导致的疾病
•核基因突变引起的线粒体疾病
植物花粉败育的现象称为雄性不育（male sterility)。 1. 核不育型 2. 质-核不育型
3. 雄性不育与杂种培育
基因组学分析
基因组(Genome) ：指一个物种所具有的一套完整的遗传信息或整套染色体组。
基因组学(Genomics)：对生物体所有基因进行基因组作图(包括遗传图、物理图、转录图、序列图) 、核苷酸序列分析、基因定位和基因功能分析的一门科学。
最终目标：获得生物体全部基因组序列，注解基因组所含的全部基因，鉴定所有基因的功能及基因间相互作用关系，并阐明基因组的复制及进化规律。 C 值：是指一个物种单倍体基因组中DNA 的总量。 C 值悖理 （C value paradox ）：物种的C 值和它的进化复杂性之间无严格对应关系的现象称为C 值悖理，是复杂生物基因组的一个普遍特征。 N 值：是指生物体所含有的基因数目。 N 值悖理（N value paradox ）：复杂性不同的生物种属所具有的基因数目与其生物结构的复杂性不成比例的现象。
遗传标记（genetic marker): 可示踪染色体、染色体片段、基因等传递轨迹的遗传特性。包括形态标记、细胞学标记、蛋白质标记和DNA 标记。 形态标记：指能明确显示遗传多态的外观性状
细胞学标记：指能明确显示遗传多态性的细胞学特征 生化标记：指个体中具有相同功能的蛋白质存在两种以上的变异体。利用蛋白质的多态性作为遗传标记 DNA 标记
基于杂交的分子标记 基于PCR 的分子标记
基于DNA 序列和芯片的分子标记 优点：
不受时间和环境的限制 遍布整个基因组，数量无限 不影响性状表达
自然存在的变异丰富，多态性好 共显性，能鉴别纯合体和杂合体
四张图——遗传图、物理图、转录图、序列图
数量遗传
质量性状(qualitative character)：表现不连续变异的性状，表型之间截然不同，具有质的差别，一般用文字描述
数量性状(quantitative character) ：表现为连续变异的性状，不易分类，一般用数字描述 数量性状特点：
1）受很多基因的影响； 2）受许多环境因素影响；
①数量性状是许多对微效基因（minor gene)或多基因（polygene) 的联合效应所造成的 微效基因(minor gene)：对性状控制的效应微小，难以根据表型将基因区别开来。 主效基因 (major gene)：控制性状遗传的一对或少数几对效应明显的基因。 ②多基因中的每一对基因对性状表型的表现所产生的效应是微小的 ③微效基因之间一般不存在显隐性关系，但遗传效应值不尽相等
④微效基因对环境敏感，因而数量性状的表现容易受环境因素的影响而发生较大变化 3. 人类多基因遗传性状的遗传率计算：
近交系数(coefficient of inbreeding, F) ：一个个体从其某一祖先得到一对纯合的、且遗传上等同的基因的频率。近交系数是度量个体近交程度的重要遗传参数。
亲缘系数(coefficient of relationship, R) ：两个个体亲缘程度的度量值。亲缘系数越大，亲缘关系越近。亲缘系数 = 近交系数 x 2 广义遗传率(broad-sense heritability) ：遗传变异占总变异(表型变异) 的比率，用以度量遗传因素对性状形成的影响程度。
个体的表现型值(phenotypic value, P)是基因型值(genotypic value，G) 和环境效应(environment effect，E) 的总和： P = G + E
◆ 在数理统计分析中，通常采用方差度量某个性状的变异程度。因此，遗传群体的表现型方差(phenotypic variance，VP )是基因型方差(genotypic variance，VG) 和环境方差(environment variance，VE )的总和： VP = VG + VE
狭义遗传率(narrow heritability): 加性方差（基因累加效应）占表型总方差的比率。
VE = 1/3(VP1+VP2+VF1) VA = 2VF2-(VB1+VB2) VD = (VB1+VB2)- VF2- VE
Falconer 公式
h2 = b/r , b = (Xg - Xr)/ ag h2 = (Xg - Xr)/ ag r
对照组公式：
pc = 1–qc ， b = pc(Xc - Xr)/ac h2 = b/r Holzinger 公式
H =（一卵双生一致率 - 二卵双生一致率）/ （1 - 二卵双生一致率）
异型交配（nonassortative mating):基因型完全不同的纯合子之间的交配； 同型交配：相同基因型之间的交配；
近交（inbreeding ）：完全或不完全的同型交配，为亲缘关系相近的个体间杂交。 自交（自花授粉或自体受精） ↓
回交（父女或母子） ↓
全同胞交配（同父母兄妹） ↓
半同胞交配（同父或同母兄妹）
自交的遗传学效应：
①群体的遗传组成趋于纯合化； ②隐性性状因纯合化而得以表现； 杂种优势(heterosis/hybrid vigor) ：是生物界的普遍现象，指两个遗传组成不同的亲本的杂种第一代，在生长势、繁殖力、抗逆性、产量和品质上比其双亲优越的现象。
群体遗传和进化
群体遗传结构：群体中各种等位基因的频率以及由不同的交配体制所产生的各种基因型在数量上的分布。
◆ Hardy-Weinberg定律：在一个大的随机交配的群体内，基因型频率在没有迁移、突变和选择的理想条件下，世代相传保持不变。核心：遗传本身不改变基因频率 平衡群体的检验:基因型检验 平衡定律的推广1—复等位基因 平衡定律的推广2—伴性基因的平衡
如果原有群体中雌体和雄体中基因频率不同：随交一代不可能达到平衡，事实上永
远不会达到平衡，只会无限接近平衡
打破遗传平衡的因素主要有：
●突变能产生新的等位基因，但改变基因频率的速率很慢 ● 自然选择是进化的潜在动力
● 突变与选择对常染色体上等位基因频率的联合效应 ● 遗传漂变对进化平衡的不可预测效应 ● 迁移造成群体间的基因流（gene flow）