导图社区 医学遗传学单基因遗传病
医学遗传学思维导图,单基因遗传病是指受一对等位基因控制的遗传病,对人类健康构成了较大的威胁。单基因遗传病是由单个基因发生突变或异常所导致的遗传性疾病。目前已知的单基因遗传病有数千种,且每年在以10-50种的速度递增。常见的单基因遗传病包括白化病、红绿色盲、苯丙酮尿症、血友病、先天性聋哑、珠蛋白生成障碍性贫血(地中海贫血)、先天性软骨发育不全、多囊肾、视网膜母细胞瘤、半乳糖血症等。
编辑于2024-05-29 22:13:0603 单基因遗传病
概念
单基因遗传病
是指 单一基因突变 引起的疾病,因其遗传方式符合孟德尔遗传定律,故又称孟德尔遗传病。
单基因遗传病的遗传方式
常染色体遗传病
X染色体遗传病
Y染色体遗传病
类型
根据致病基因 所在染色体的不同(常染色体或性染色体)以及杂合状态是否发病,可分为
常染色体遗传病
①常染色体显性遗传病
②常染色体隐性遗传病
X连锁遗传病
①X连锁显性遗传病
②X连锁隐性遗传病
Y连锁遗传病
系谱分析法
是判断某种遗传病 遗传方式 最常用的方法。
先证者 (proband)
是指某个家族中 第一个被 医生或研究人员 发现 的罹患某种遗传病的患者。
系谱 (pedigree)
从先证者(proband)入手,调查一个家族中各成员的发病情况,以特定的符号按一定格式绘制程的图谱
家族成员数目
亲属关系
遗传性状分布
常用系谱符号
基本概念
同源染色体
形态大小相同、结构相似、一条来自父方一条来自母方,上面 载有等位基因 的一对染色体。
等位基因
基因在染色体上的位置称为基因座位(locus) 。位于同源染色体上 相同基因座位 的一对基因。
性状与相对性状
性状(character)是指生物所具有的形态、机能或生化特点。
同一性状中的不同状态叫相对性状(relativecharacter) ,相对性状是相互排斥的性状,一个个体非此即彼,不能同时兼有两种性状。
如豌豆的颜色,人的血型等。
杂合子与纯合子
同源染色体上控制某一性状形成的一对等位基因彼此不同,称该个体为这一性状的杂合子。
如彼此相同,则称为纯合子。
基因的显隐性
在 杂合子中,表现出性状 的基因称为 显性基因(dominant allele),用大写字母表示,如A;未表现性状的基因称为隐性基因(recessive allele),用小写字母表示,如a。
显性基因控制的性状称为 显性性状(dominant character);隐性基因控制 的性状称 隐性性状(recessive character)。
隐性基因并非不表达性状,只是在杂合子的状态下,其表现被显性基因覆盖住了
复等位基因
在种群中,同源染色体的相同位点上,可以存在两种以上的等位基因,遗传学上把这种等位基因称为复等位基因
如人的血型
基因型和表型(或表现型)
控制性状形成的一对 基因组成 称为 基因型(genotype),如AA,基因型 表现出来的性状称为表现型或表型(phenotype),如黄色、红色。
外显率 (penetrance)
是指 一个群体中 一定基因型的个体在特定环境中 显示预期表型 的百分比
“不一定显示预期表型”
通常用百分率(%)表示
等于100%时为完全外显
低于100%时则为外显不全或不完全外显
由于外显不完全,在一些显性遗传病的系谱中,可以出现 隔代遗传 的现象
表现度(expressivity)
一定基因型的个体形成相应表型的明显程度
“显示了预期表型,但程度不一样”
简单地说,就是致病基因的表达程度。
遗传背景中的修饰基因或增强或削弱主基因的作用,使表型形成不完全,从而出现不同的表现度和不同的外显率
常染色体显性遗传病 AD
概念
致病基因位于1~22号常染色体,且致病基因为显性基因,杂合子即可发病,这种疾病称为常染色体显性(autosomal dominant,AD)遗传病。
AD遗传病,占单基因病总数的一半以上。
人类的许多性状或疾病呈AD遗传
举例
非疾病
人类耳垂(非疾病)
单/双眼皮(非疾病)
AD
Huntington舞蹈病
人群特性:常见于白种人
起病时间:30~45岁
主要临床症状:
①进行性加重的舞蹈样不自主运动
②进行性智能障碍,最终出现痴呆
③大脑基底神经节变性,脑萎缩
致病基因:HTT,4p16.3
常见常染色体显性遗传病
完全息肉短并指
多指马凡不规则
软骨尝味不完全
人类血型共显性
舞脑强肌延迟显
脱发色素是从性
前腺积水为限性
AD遗传病的常见婚配类型及系谱特征
婚配类型及子代发病风险
由于一般情况下致病基因在人群中的频率很低,AD遗传病的纯合子患者很少见,绝大多数患者为杂合子。
例:短指症
假设短指的基因为显性基因A,正常指为隐性基因a,则患者基因型应为AA或Aa。但实际上绝大多数短指症的基因型为Aa(杂合)。
原因
只有当父母都是短指症患者时,才有可能生出AA型子女,而 这种婚配机会在实际生活中很少。
显性纯合子致死。
故婚配类型 最常见为杂合子患者和正常人婚配,子女发病风险为
常染色体显性遗传病的遗传特征
患者的男女比例接近于1:1,即男女患病机会均等
连续传递,即通常连续几代都可以看到患者
患者的 双亲之一必为患者,且一般为 杂合子
双亲无病时,子女一般不会患病(除非发生新的基因突变)
AD遗传病的类型
由于显性基因的表达会受到多种复杂因素的影响,杂合子 有可能出现不同的表现形式
① 完全显性
是指 杂合子Aa 与 显性纯合子AA的表型 完全相同
典型疾病
家族性结肠息肉
短指症
并指症
② 不规则显性
杂合子(Aa) 在不同的条件下,有的表现显性性状,也有的表现隐性性状,或虽均表现显性性状,但表现程度不同,使显性性状的传递不规则
典型疾病
多指 (polydactyly)
注意:和隐性遗传有些类似!!!
外显率 (penetrance)
是指 一个群体中 一定基因型的个体在特定环境中显示预期表型的百分比
通常用百分率(%)表示
等于100%时为完全外显
低于100%时则为外显不全或不完全外显
由于外显不完全,在一些显性遗传病的系谱中,可以出现 隔代遗传 的现象
Marfan综合征
结缔组织遗传病
原纤维蛋白基因(FBN1)是致病基因
主要临床症状
身体瘦高、肢长,蜘蛛脚样指
患者60% -80%有心血管疾病,特别是合并的心脏瓣膜异常和主动脉瘤
眼部典型损害为晶状体脱位
表现度(expressivity)
一定基因型的个体形成相应表型的明显程度
“显示了预期表型,但程度不一样”
简单地说,就是致病基因的表达程度。
遗传背景中的修饰基因或增强或削弱主基因的作用,使表型形成不完全,从而出现不同的表现度和不同的外显率
③ 不完全显性
也称半显性(semidominance),是指杂合子Aa的表现 介于 显性纯合子AA 和 隐性纯合子aa的表现型之间
典型性状
PTC尝味能力
紫茉莉的花色遗传
软骨发育不全(achnodroplasia,ACH)(MIM 100800)
发病率:1:25000
四肢短小
躯干长度接近正常
成年个体平均身高1.20m.
纯合子患者很少见,因其骨骼畸形严重、胸廓小而呼吸窘迫及脑积水而致胚胎期 或婴儿期死亡
④ 共显性遗传
一对 等位基因 彼此没有显隐关系,在杂合子中两个等位基因的作用均得到完全表现
典型性状
人类的 ABO 血型
人类ABO血型决定于一组复等位基因
复等位基因:是指一对基因座位上在群体中有三种或三种以上的等位基因,而每个个体只有其中的任何两种,是基因突变多向性的表现
人类的 MN 血型
⑤ 延迟显性
是指一些 显性遗传病 杂合子(Aa)在生命的早期,致病基因并不表达,达到一定年龄以后,其作用才表现出来
典型疾病
Huntington舞蹈症
遗传性小脑共济失调
上肢痉挛性共济失调,不能做快速交替动作,不能准确指鼻口齿不清
此病致病基因位于 6p21-25,杂合子(Aa)在30岁以前,一般并无临床症状,35-40岁以后才逐渐发病
强直性肌营养不良
⑥ 从性显性
在 AD遗传 中,有时可见 性别 对表型的影响,即杂合子(Aa)显示出男女性分布比例上的差异或基因表达程度上的差异
典型疾病
雄激素性脱发
脱发(秃顶)
男性发病率高于女性,是因为秃顶基因能否表达要受到 雄性激素 的影响
原发性血色素病
铁质在体内器官的广泛沉积而引起损害
主要临床症状
皮肤色素沉着、肥大性肝硬变和肝功能不正常、糖尿病、心功能紊乱
男性发病率多于女性10~20倍.原因为女性月经、流产或妊娠等生理或病理性失血导致铁质丢失,减轻了铁质的沉积,故不易表现出症状
7.限性显性
常染色体上的基因,由于基因表达的性别限制,只在一种性别表现,而在另一种性别则完全不能表现。主要由解剖学结构上的 性别差异 造成
典型疾病
女性的子宫阴道积水症
仅限于女性
男性的前列腺癌
仅限于男性
常染色体隐性遗传 AR
概念
致病基因位于1~22号 常染色体,且致病基因为 隐性基因,纯合子才发病,这种疾病称为常染色体隐性(autosomal recessive,AR)遗传病
只有aa才发病,Aa表型与正常人相同,但却可以将致病基因遗传给子代
这种 表型正常而带有致病基因 的杂合子,称为 携带者
常见疾病
黑酸白化苯丙酮,半糖镰血先天聋
典型疾病
苯丙酮尿症 PKU
需限制饮食
临床表现
毛发淡黄,皮肤白晢,虹膜黄色;
尿有鼠味或霉臭味
智力发育障碍,肌张力高
白化病
镰形红细胞贫血
先天性聋哑
半乳糖血症
AR遗传病的常见婚配类型
在AR遗传病 家系中 最常见的是 两个携带者(Aa×Aa) 的婚配
在 实际人群中 最常见的是 携带者和正常人(Aa×AA) 的婚配
群体患病率高时 可能见到 携带者和患者(Aa×aa)的婚配
常染色体隐性遗传的遗传特征
患者的双亲表型正常,但 都是 致病基因的 携带者
患者 同胞有1/4的可能性 患病,男女患病的机会均等;患者的 正常同胞中有2/3的可能性为 携带者
“同胞”:拥有同样的父母
系谱中患者的分布往往是 散发 的,通常看不到连续传递现象,有时在整个系谱中甚至只有先证者一个患者
近亲婚配子女风险增高
近亲婚配
是指两个配偶在几代之内曾有共同祖先的婚配, 一般追溯到 3~4代,即在曾(或外曾)祖父母以下有共同祖先均视为近亲婚配
后果 是使子女同一基因的纯合概率增加,从而导致隐性遗传病发病率增高
亲缘系数
是有共同祖先的两个人在某一位点上 具有同一基因 的概率
亲缘系数为1,即先证者与该人在某一位点含有同一基因的概率为 100%;亲缘系数为2,则为50%...以此类推
要看与先证者是几级亲(亲级),可以直接数遗传系谱图上该人与先证者最近的连线的线段数(线段的端点为系谱图中的个体),一条线就是一级亲,两条线就是二级亲...单卵双生儿算0条线,也就是零级,亲缘系数为1。
亲缘系数=1/2的n次方,n为亲级
近亲婚配发病风险
理解:表兄妹近亲结婚时,其中一人A是携带者的概率即为群体中携带者频率,为1/150;而另一人B由于亲缘系数为3,即有1/8的概率和A在该位点含有相同的基因,即此时B为携带者的概率为1x(1/8)=1/8。此处的1/8在数学上称为条件概率,即此时的大前提为:A的是携带者的概率为1(100%)。则此时二者生出患儿的概率为:二者是携带者的概率之积,乘以子代是纯合子的概率。
X连锁遗传
概念
一些 致病基因位于X染色体上,在上下代之间随着X染色体传递,称为X连锁遗传(X-linked inheritance)
X连锁遗传与常染色体遗传区别
男性 的 致病基因 只能从 母亲传来,将来也 只能传给女儿 ,不存在男性到男性的传递,X染色体在两性之间的这种传递称为 交叉遗传 (criss-cross inheritance)
由于男性只有1条X染色体,只有成对等位基因中的一个,即 男性X染色体上的基因不是成对存在 的,称为 半合子
X连锁 隐性 遗传病 XR
概念
致病基因位于X染色体上,且为隐性基因
男性患者远多于女性
因为男性是 半合子(针对X染色体而言),所以只要X染色体上有隐性致病基因就会表现出相应的的疾病;而女性有两条X染色体,必须是 纯合子 才会发病
常见类型
红绿鱼鳞杜氏肌,睾丸女性血友B
婚配类型和子代发病风险
在X伴性遗传家系中 最常见 的是表现型正常的 杂合子携带者女性(XAXa)和 正常男性婚配
子代中女性个有1/2的概率为携带者,而男性有1/2的概率发病
半合子男性患者 和 正常女性婚配
子代中女性都是携带者,男性都正常
典型疾病
Duchenne型肌营养不良症(杜氏型肌营养不良) DMD
主要临床症状
肌变性,萎缩及 进行性肌无力
患者在学龄前就会因骨骼肌不断退化出现肌肉无力或萎缩,导致不便行走
大概在7岁到12岁时,会彻底丧失行走能力
通常到20多岁就会因为心肌、肺肌无力而死亡
针对该病,医学界尚无有效疗法
仰卧位起立出现 Gower征
腓肠肌假性肥大
致病基因
DMD,定位于Xp21.2-p21.3,长约2300kb(是目前已致的人类最大基因)
编码蛋白为 抗肌萎缩蛋白
其他常见的XR遗传病
血友病B
鱼鳞病
睾丸女性化综合征
红绿色盲
X连锁隐性遗传的遗传特征
系谱中 男性患者远多于女性患者,在一些致病基因频率低的疾病中,往往只有男性患者
双亲无病时,儿子有1/2风险患病,女儿则不会患病;如果儿子患病,母亲肯定是携带者,女儿也有1/2可能为携带者
患者的兄弟、姨表兄弟、舅父、外甥及外祖父亦有可能是患者
如果女性患病,其父一定为患者,母亲一定是携带者
X连锁 显性 遗传病 XD
概念
致病基因位于X染色体上,杂合子表现发病,就称为X连锁显性(X-linked dominant inheritance, XD)遗传病
此类疾病目前已知不足20种。
由于致病基因是显性,故不论男性或女性,只要有一个致病基因XA就会发病。与AD不同,XD发病率 女性是男性的2倍,但 病情男重于女(是由于杂合子女性患者还有Xa这个正常基因的存在)。
常见疾病
X显性抗维D
婚配类型和子代发病风险
杂合子女性和正常男性婚配
半合子男性和正常女性婚配
典型疾病
抗维生素D佝偻病
临床症状
骨发育障碍
低血磷、高尿磷、身材矮小、佝偻病
服用常规剂量的维生素D治疗无效
致病基因
HPDR,定位于Xp22
常见X连锁显性遗传病
X连锁显性遗传的遗传特征
人群中女性患者比男性约多一倍,女性患者病情常较轻
女性发病率:2q;男性发病率:q
患者的双亲中必有一名是本病患者
男性患者的女儿全部都为患者,儿子全部正常,呈 交叉遗传;女性患者(杂合子)的子女中各有1/2的可能性为本病的患者
与AD遗传一致,在系谱中常可观察到 连续传递 现象
Y连锁遗传
概述
是指致病基因位于Y染色体上,并随着Y染色体而传递,称为Y连锁遗传(Y-linked inheritance)
只有男性才出现症状,父传子,子传孙,又称全男性遗传
典型疾病
外耳道多毛症
影响单基因遗传病分析的若干问题
概述
显性遗传和隐性遗传在群体中呈现出各自的分布规律,但某些突变基因性状的遗传存在着许多 例外 情况
主要的例外情况
遗传异质性
不同基因/同一基因的不同突变 → 同一性状
基因的多效性
同一基因 → 不同性状
基因组印记
一个个体的一对同源染色体/等位基因 → 来源于父方的 与 来源于母方的 存在差异
遗传早现
遗传病连续遗传几代后 → 发病年龄越来越早、严重程度越来越高
从性遗传与限性遗传
常染色体的基因,因性别差异 → 男女分布比例/基因表达程度 的差异
X染色体失活
女性两条X染色体 → 胚胎早期随机失活一条
拟表型
环境作用 → 个体表现出与某种基因作用效果相同的性状
遗传异质性
概述
是指一种遗传性疾病或性状可以由 不同的基因 或 同一基因的不同突变 所引起的现象
由于遗传异质性的存在,临床上所见到的 同一种疾病 可能有 不同的遗传基础 所导致
因此同一种疾病在遗传方式、发病年龄、病程进展、严重程度、受损部位、预后以及复发风险等方面都可能是不同的
类型
等位异质性
由同一基因的不同突变
举例
β地中海贫血
非等位异质性
不同基因的不同突变
举例
半乳糖血症基因
苯丙酮尿症的基因
黑矇性痴呆基因
均可导致 智力发育不全
先天性耳聋
基因的多效性
概念
是指 一个基因 可以决定或影响 多个性状(“一因多效”)
造成多效性的原因 并不是基因真正具有多重效应,而是 基因产物 在机体内复杂代谢的成果
基因多效性现象极其 普遍,许多由 基因突变 引起的遗传综合征 均可表明基因的多效性
类型
初级效应
概念
基因产物 直接或间接 控制 和 影响 了不同组织和器官的 代谢功能
举例
半乳糖血症
次级效应
概念
初级效应基础上通过 连锁反应 引起的一系列次级效应
举例
镰状细胞贫血
基因组印记
概念
又称 遗传印记 或 亲代印记,一个个体的同源染色体(或相应的一对等位基因)因分别来自其父方或母方,而表现出功能上的差异,因而当它们其一发生改变时,所形成的表型也有所不同
由于 不同性别的亲代 传给子女时可以引起不同的疾病
典型疾病
Prader-Willi Syndrome
普瑞德威利综合症 PWS
父源染色体缺失
临床表现
肥胖、过度滥食,手足较短,身材矮小,肌张力减弱和轻度智力发育迟缓
Angelman syndrome (AS)
也称作 天使综合征,快乐木偶征
母源染色体缺失
临床表现
微笑面容,身材矮小,智力低下,肌肉强直和癫痫
这两种表现不同的疾病均和 第15号染色体长臂1区1带~1区3带 的 缺失 有关
缺失的片段是父源的 → PWS
缺失的片段是母源的 → AS(不是动脉粥样硬化)
Huntington舞蹈病
发病年龄和病情轻重与传递基因亲本有关
父亲 遗传:子女20岁以前发病(提前发病),且病情严重
母亲 遗传:子女发病年龄多在40-50岁(发病和母亲发病年龄相近),病情较轻
目前认为 甲基化 是其重要的分子机制
遗传早现与动态突变
遗传早现
概念
是有些遗传病在 连续几代的遗传 过程中,发病年龄提前 而且 病情严重程度增加 的现象
典型疾病
Huntington舞蹈症
遗传性小脑共济失调
强直性肌营养不良
可见发病年龄一代比一代提前
“舞脑强肌延迟显”
遗传早现的分子病因
动态突变(不稳定性重复扩增)
遗传性小脑共济失调中是(CAG)n片段重复动态突变
从性遗传与限性遗传
从性遗传
位于常染色体上的基因,由于 性别的差异 而显示出男女分布比例上的差异或基因表达程度上的差异
典型疾病
雄激素性脱发
男性
该病与雄激素水平有关
男性杂合子一般在35岁左右出现 秃顶
女性由于体内雄激素含量低,所以女性杂合子不表现脱发
原发性血色素病
也是男性多见
男性发病率多于女性10~20倍.原因为女性月经、流产或妊娠等生理或病理性失血导致铁质丢失,减轻了铁质的沉积,故不易表现出症状
限性遗传
常染色体 上的基因,由于基因表达的 性别限制,只在一种性别表现,而在另一种性别则完全不能表现
主要由 解剖学结构 上的 性别差异 造成,也可能受 性激素分泌方面的差异 限制
典型疾病
女性 的子宫阴道积水症
男性 的前列腺癌
X染色体失活
概念
女性的两条X染色体在胚胎发育早期,其中一条会随机失活
X染色质
在正常女性的间期细胞中的紧贴核膜内缘的 染色极深,直径在 1μm 左右的椭圆形小体,此为失活的X染色体在间期呈 高度固缩 而成,称为X染色质
Lyon假说
①失活完全性
正常女性体细胞内的两条X染色体中,只有一条X染色体具有活性,另一条是失活的,在间期细胞核中螺旋化而呈异固缩,形成浓染的X染色质
②失活早期性
失活发生在胚胎发育的早期。大约在受精后的第16天,通过位于Xq13.2的X失活中心,使某条X染色体失活
③失活随机性
异固缩的X染色体既可来自父亲也可来自母亲,其失活是随机发生的
④失活永久性和克隆繁殖性
某一细胞的一条X染色体一旦失活,那么,由这一祖细胞分裂产生的所有后代细胞都是该条X染色体失活。
X染色质的数目= X染色体数目-1
如XO为0,XXY为1,XXX为2 。
其中的“1”代表的就是有转录活性的X染色体
即无论细胞中有多少X染色体,其中只有一条具有转录活性,其余均呈现异染色质状态
X连锁隐性遗传的女性杂合子表现出临床症状的现象被称为”显示杂合子“,这是女性X染色体的随机失活现象造成
偶见伴X染色体隐性遗传的杜氏肌营养不良的男性患者的杂合子母亲也患有该病
X连锁隐形遗传病中,女性杂合子表现出临床症状的现象,称为“显示”杂合子,是X染色体的随机失活现象刚好使该个体的大部分带有正常基因的X染色体失活,从而表现出或轻或重的临床现象。
偶见X连锁隐性遗传的血友病的 杂合子母亲受累
拟表型
概念
由于 环境因素 的作用使个体的表型恰好与某一特定基因所产生的表型相同或相似,这种由环境因素引起的表型称为 拟表型 或 表现型模拟
典型疾病
药物(链霉素等)引起的 聋哑
模拟 AR 或 XR 的先天性 聋哑
这两种疾病都有相同的表型,即 聋哑。其中由药物引起的聋哑被称为"拟表型"。
拟表型是由环境因素的影响,而非生殖细胞中基因本身的改变所致,所以这种聋哑并不遗传给后代。
抗精神病药物副作用,模拟帕金森症状
AD
完全息肉短并指
多指马凡不规则
软骨尝味不完全
人类血型共显性
舞脑强肌延迟显
脱发色素是从性
前腺积水为限性
AR
黑酸白化苯丙酮,半糖镰血先天聋