1、人 类 遗 传 学第一章 概 述一、什么是人类遗传学? 1、人类遗传学概念：人类遗传学（human genetics）是遗传学中一个重要的分支学科，它是专门探讨研究人类遗传和变异规律的一门科学。2、遗传和变异：（1）遗传：是生物界的一种普遍现象a、概念：就是亲代和子代，子代和子代之间的相似现象。一个生物物种只会繁殖出同一物种的后代，每一物种的任何个体都继承着上一代的各种基本特征。如“类生类”、 “种瓜得瓜，种豆得豆”、龙生龙、凤生凤。 b、意义 各类生物才能维持其各自独有的形态特征和生理特点的恒定，保持其物种的连续性。 “猪生象”，“鸡生凤”是不存在的现象，只不过是发育不正常的怪胎所引起的杜撰
2、和误传。有谁见到过猪圈里走出一头小象和鸡窝里飞出一只金凤凰？ （2）变异：也是生物世界的一个普遍现象a、概念：就是同种个体之间差异现象。 如“一母生九子，连娘十个样”、“ 一母生九子，九子各别”，“人上一百种，种种色色”、“千人千面”，双胞胎。b、意义： 变异是进化的原料，自然界形形色色，千差万别，丰富多彩。3、人类遗传学研究的内容：（1）人类的特征特性是怎样遗传的？（2）支配遗传现象的客观规律是什么？（3）变异是如何发生的，有无规律性？（4）遗传和变异的物质基础是什么？（5）人类有无能力控制遗传和变异，控制和治疗人的遗传疾病，进而控制人类自身的命运？人类遗传学的根本任务就是解答上述的这些问题
3、。4、人类遗传学包含的分支学科：（1）人类遗传学原理与医学实践结合形成分：a、医学遗传学b、临床遗传学。（2）横向、纵向的比较研究分：a、人类群体遗传学b、进化遗传学c、发育遗传学 d、行为遗传学等分支。（3）人类遗传学疾病不同起因分：a、辐射遗传学b、药物遗传学c、毒理遗传学d、免疫遗传学e、肿瘤遗传学。（4）从不同研究层次和研究技术上分：a、人类细胞遗传学b、人类生化遗传学c、人类体细胞遗传学d、人类分子遗传学e、人类基因工程学等。二、人类遗传学研究方式的特点：人类遗传学的研究方法与普通遗传学的常规研究方法有显著的不同。1、普通遗传学研究，需要具备三个基本条件：（1）实验对象的选择：基因型
4、完全相同或相似的纯系、自交系、无性繁殖系。周期短、繁殖快、繁殖量大。（2）实验环境的选择：相对稳定的一致性，这样能排除环境的影响（3）对实验方案的选择：可按照人为意愿进行不同遗传型之间的杂交。2、人类遗传学难以实现上述的三点，原因：（1）人类个体之间遗传背景差别比较大，又不能人为制造纯系和无性繁殖系，（2）不可能进行实验性婚配（3）人类生活的社会环境也不可能受遗传学家控制和支配（4）人类世代周期长：20 年一代，后代个体数量少，1-10 几个（现在 1-2个），难以满足数量统计要求。3、人类遗传学研究方法：（1）社会普查：通过发病群体普查，特别是患者亲属普查来判断是否是遗传性疾病，确定发病率和
5、基因频率（2）系谱分析：对患者家族所有成员的发病情况追踪调查，绘制成系谱图，确定该遗传病的分布和遗传方式。现在用此法鉴定单基因遗传病及遗传方式。（3）双生儿分析：是一种特殊的研究方法a、同卵双生基因型相同，性别相同，表型也极相似；b、异卵双生相当于兄弟姐妹，遗传特征相似不相同，性别和表型可能相同，也可能不同。c、用此方法可以有效鉴别某种疾病或性状是否是由遗传因素所决定，对同卵双生在不同条件下生长的调查分析，有助于判断遗传因素和环境因素对某种表型的形成所起作用的大小。（4）染色体分析：基因病和染色体病两大类。染色体病是由染色体数目和结构变异所引起的，这些畸变都可以通过染色体检查来鉴别。（5）DN
6、A 分析：对于由基因突变所引起的基因疾病，可以用多种分子生物学技术来鉴定诊断，例如，限制性片段长度多态性（RFLP）连锁分析、DNA 重组分析、DNA 指纹分析和 mRNA差异显示等技术。（6）人类基因组作图：为了全面认识了解人类基因组的全部分子结构和功能，1990 年开始，投资 30个亿，中国、美国等 6个国家联合开展对基因组全面测序作图的宏伟计划，对人类基因组 3X109bp，大约 3-4万个基因进行全序列测序，绘制详尽的遗传学图谱，2000/6/27 已经宣布人类基因组草图完成。三、我们为什么要学点人类遗传学知识？理由1、为了自己和家庭成员的健康，应该学习：遗传疾病和健康的关系受到人们的
7、高度重视，其原因如下：（1）遗传疾病对人类健康的威胁日益明显突出：1996 年全世界统计公布的遗传疾病已经达到 7746种，估计每 100个新生儿就有 4-5人患病；低能儿中有 2/5是由遗传病引起的；流产胎儿中有 1/2是由染色体病引起的。（2）许多严重影响人类健康的疾病已经被证实与遗传因素密切相关：如癌症、糖尿病、冠心病、动脉粥样硬化、高血压、精神分裂症等常见病的患者，往往被确诊与家族遗传直接有关；某些病原菌引起的传染性疾病，在某些群体中表现出的发病易感性是受其遗传背景影响的，这些易感家族中存在有家族性遗传的免疫系统缺陷。人类群体中大约有 20%25%的人都不同程度地患有不同种类的与遗传相
8、关的疾病。（3）未发生遗传病的人并非与此无关，我们每个人平均都带有 5-6种有害基因，即是说每个人都从父母那里继承了 5-6个有害的 隐性基因（没有表现出来），又遗传给自己的子孙后代，这种现象称为遗传负荷。（4）妇幼保健是全人类关心的大课题：如何增进后代的健康水平，提高人口质量，改善遗传素质，减少群体中有害基因的频率，已经提到议事日程上来。所以这门课程对了解自己及家庭成员的健康会有一些帮助。2、为了将来的工作和生活，更应该学习：21 世纪是生命科学的时代这是因为：（1）生命科学已经从描述性科学、记录性科学迈进到了工程科学阶段，生物工程高科技成果正在进入产业化，必将影响到人类社会发展进程。目前人
9、类所面临的人口、健康、粮食、环境和能源等重大问题无不依赖生命科学发展来加以解决（2）同学们今后无论从事何种工作，都不可避免地会接触或涉及到生命科学的各种问题。a、作家（中文、英语、历史）： 科普作品、报告文学、小说；b、数学家 ： 生物统计、数量遗传学、数值分类；c、电脑专家：计算机模拟预测蛋白质结构和功能、基因结构和功能；d、物理学家：双螺旋结构；e、化学家：生物化学f、法学家：从事公安政法工作，DNA 破案g、地理学家：环境生态方面工作要和植物、动物打交道。（3）有关生物工程的高新技术和成果必将出现在医疗、医药、保健品、营养品、食品等消费品中，在改善人类生存条件及生活质量方面呈现出繁荣景象
10、，我们每个人将面临如何选择和适应新时代的人生课题，同学们为了今后的工作和生活顺利，应该学习一些人类遗传学知识。四、关于人类遗传学的几个基本概念1、有关的名词术语(1)基因(gene):基因是 DNA分子上具有一定遗传效应的一段特定的核苷酸序列。(2)基因座：基因在染色体上的具体位置称为基因座。(3)野生型基因与突变型基因：a、野生型基因：是指自然群体中出现最多的基因类型叫。b、突变型基因：由野生型基因突变而来，表现出变异的基因叫。c、+/y（+：野生型，灰身；y：黄身）(4)等位基因：在同源染色体上位点相同、控制同类相对性状的一对基因，叫。(5)纯合体与杂合体：a、纯合体：对一对等位基因来说，
11、体细胞中的两个基因成员相同，如AA或 aa ，这样的个体叫。 b、杂合体：对一对等位基因来说，体细胞中的两个基因成员不相同，如 Aa，这样的个体叫。 (6)显性基因：控制显性性状的基因叫。隐性基因：控制隐性性状的基因叫。(7)表现型与基因型：a、表现型：又称为表型，是生物个体所表现的性状总和。b、基因型：又称为遗传型，是生物个体的基因总和。2、孟德尔第一遗传定律分离定律 (1)实验：（1、图 1-1）杂交：不同基因型个体之间的交配。自交：植物中有自花授粉的植物，是自己的花粉落在自己的柱头上。如豌豆, （2）一些基本概念：性状：是生物体形态、结构、生理、生化等特征的总称。单位性状：每一个具体的性
12、状叫 。如眼睛颜色黑色、蓝色等，种子形状、种皮的颜色等。 相对性状：单位性状在不同个体中有不同的表现，如形状，有圆、皱之分。同一单位性状在不同个体间的差异叫 。 显性性状：在 F1代表现的某一亲本的性状。 隐性性状：在 F1代没有表现的、而在 F2代中表现出的某一亲本的性状。 显性基因：控制显性性状的基因叫。 隐性基因：控制隐性性状的基因叫。 分离现象：两个纯合的具有一对相对性状的亲本杂交，F 1代群体中，只有一种基因型和一种表现型，这叫一致性。而在 F2代中又出现了两种表现型和三种基因型的现象，叫分离现象。 分离比：3：1 （3）分离规律的本质：杂种 F1代 在形成配子时，等位基因分离、形成
13、数目相同、类型不同的雌雄配子，雌雄配子随机会结合，构成了 F2代特定的分离比。 （4）验证：测交验证测交：杂种 F1代与隐性个体的交配。回交：杂种 F1代与双亲之一的交配。Rr（F 1） rr(隐性个体)Rr rr 黄色为未知,其它为已知圆 皱1 ： 13、孟德尔第二遗传定律自由组合定律（1） （1） 实验： 2、图 1-2（2） （2） 分离比：9：3：3：1（3） （3） 自由组合定律的本质：杂种 F1代 在形成配子时，等位基因分离、在等位基因分离的基础上，非等位基因（不同的基因，如 R、Y 基因）可以自由组合形成数目相同、类型不同的雌雄配子，雌雄配子随机结合，构成了 F2代特定的分离比（
14、9：3：3：1）。 （4）测交验证：RrYy（F 1） rryy (双隐性个体)测交后代 RrYy 、Rryy、rrYy、rryy 黄色为未知,其它为已知圆 黄、圆绿、皱黄、皱绿1 ： 1 ： 1 ：14、遗传疾病、先天性疾病和家族性疾病（1）遗传疾病:即遗传病a、概念：是指由于生殖细胞或受精卵的遗传物质发生突变（或畸变）所引起的疾病。b、特点：通常具有垂直传递（世代之间，上下代之间遗传）和终身表现的特点。c、范围：体细胞（非生殖细胞）中的遗传物质突变虽可引起个体发病，但是不可能遗传。如某些肿瘤，仅仅是造成患者体内局部体细胞的遗传信息改变而产生肿瘤，不会传给后代，不列人遗传病范畴。d、获得性遗
15、传的问题：早期的研究者认为体细胞遗传物质的变异可以累积遗传给后代，他们称之为获得性遗传。但魏斯曼反对，例如切割老鼠尾巴实验，一对、20 代、21 代的小老鼠的尾巴和老祖宗的尾巴一模一样。（2）先天性疾病：a、概念：先天性疾病是指那些一出生就表现出来的疾病，即从娘肚子带来的病。如有些形体异常的先天性畸形等。b、与遗传病的关系：许多遗传病出生就能表现出来，它们是先天性疾病；但是不是所有的先天性疾病都是遗传病。如先天性梅毒不是遗传病，母体感染胎儿的，爱滋病不是遗传病等等。另外，不是所有的遗传病都一定在出生时就表现，如小脑运动失调症的遗传病，35 岁才发病，后天性，是一种延迟显性遗传病，很显然不是先天
16、性疾病。c、所以说，遗传病和先天性疾病是两个不能等同的概念，遗传病可以是先天发生的，也可是后天发生的；先天性疾病有可能是遗传病，也可能不是遗传病。（3）家族性疾病：a、概念：同一家族成员之间的生活条件往往相似，因此某些环境因素可能引起某种疾病在家族内集中发生，如夜盲症的发病常常表现为家族性，这是由于饮食习惯造成的维生素 A缺乏。但不是遗传病。b、与遗传病概念的区别：有不少遗传病表现有家族性，并非所有家族性疾病都是遗传病，如白化病是一种隐性遗传病，但表现为非家族性发生，呈现散发状态.第二章 第二章 生命从一个细胞开始一、人的生命始于合子1、合子：人体是由受精卵发育而来的，而受精卵是精子与卵子结合
17、的产物，又称为合子。人的生命开始于合子，年龄的计算应把实际年龄加上 10个月。2、受精卵：是由精子与卵子合并构成的一个细胞。当我们能看到一小点的时候，只有百万分之一克重，经过 10个月的胚胎发育，出生时婴体具有 2x1012个细胞，即 2万亿个，达到 3-4公斤成人50公斤，16 x10 14个细胞。二、细胞生命活动的基本单位1、细胞在人体中的功能和作用：（1）细胞是人体最基本的结构单位：一切生物体（除病毒）都是由细胞构成：人体若干个系统：呼吸、消化、神经系统若干个器官：消化系统中的口腔、食道、胃若干个组织：如胃的组成有上皮、肌肉、结缔等组织许多类型的细胞组成人体中有 200多种类型细胞，按分
18、化程度不同，有 600多种类型总之,细胞是组成人体结构的基本结构单位。（2）细胞在生命活动中的作用：细胞是人体代谢生理活动的基本功能单位。判断人是死是活的标志是呼吸和心跳（大脑是否死亡），这两项指标共同标志着生与死的根本区别，即新陈代谢。活人必须不停地吸入氧气，排出二氧化碳，心脏必须不停地搏动推动血液循环:以保证将氧气输送到身体各个部位，又把各个部位产生的二氧化碳和废物依存运出体外。新陈代谢一旦终止，生命也就完结。新陈代谢包括物质代谢和能量代谢诸多的代谢生理活动，这一切是由各种器官组织中的功能细胞来具体实施，所以说细胞是人体生命活动的具体实施单位。（3）细胞是人体生长发育的基本发育单位。（4）
19、细胞是人体遗传的基本遗传单位。2、细胞的内部结构： 图 2-1： 三、细胞的自我复制（增殖、分裂）1、概述：（1）由一个细胞组成的合子经过 10个月由 2万亿个细胞构成人体的巨大演变，完全依赖于细胞的复制增殖，通过细胞分裂、细胞生长、细胞分化发育 3个基本进程来实现。（2）细胞分裂的两种形式：有丝分裂和减数分裂；减数分裂形成生殖细胞；体细胞的增殖是以有丝分裂方式进行的。2、有丝分裂 ： （1）作用: 增加体细胞的数目（2）细胞周期：从上一次细胞分裂结束到下一次细胞分裂结束的一段时期。包括间期和分裂期。图 2-3 细胞周期示意图 间期：从上一次分裂结束到下一次分裂开始前的一段时期。并不是静止的，
20、处于高度活跃状态，如 DNA复制，组蛋白量的增加：a、G1 期：gap1 phase: 合成前期，复制准备期，各种蛋白质合成。b、S 期： synthetic: DNA 合成期，染色体复制期c、G2 期： gap2 phase: 合成后期，少量蛋白质合成，如纺锤体的原料，微管蛋白的合成。分裂期： （3）过程: 图 2-2右 四个连续阶段，细胞核和染色体动态变化的特征。前期：prophase a、染色质由间期时细长的染色线螺旋化而逐渐缩短加粗b、前末时可清楚地看到染色体，能看到微管组成微管网，形成纺锤丝c、核仁大而明显中期：metaphase a、核仁消失，核膜破裂是进入中期的标志b、染色体移向
21、赤道，着丝点排列在赤道板上。极面观：清楚看出染色体数目和形态；侧面观：染色体列为一横排c、牵引丝连接染色体着丝点；与连续丝共同组成纺锤体，染色体着丝点排列在赤道板上面。后期 ：anaphase a、着丝点复制完成，分裂为二，染色单体在牵引丝的牵引下分开成为子染色体，子染色体各移向两极。 b、子染色体向两极移动的机理： 微管聚散假：牵引丝缩短，连续丝伸长。构成两极一端的牵引微管不断解体致使牵引丝变短，解体后的微管蛋白都直接聚合到连续丝的末端，造成连续丝加长，将染色体推向两极。 微管滑动假说：后期染色体移动是靠牵引丝微管和连续丝微管间的滑动实现的。末期：（telophase） 及胞质分裂：a、染色
22、体到达两极后集聚成团，染色体解体，核重建，核膜，核仁重新出现。b、线粒体和叶绿体等细胞器已经增殖。胞质开始分裂、纺锤体在赤道部位变成纤丝状，此区域叫成膜体。 高尔基体和内质网的半液态小泡，集结融合成细胞板。它先在中心形成，后向四周延伸、扩散到原来的细胞壁，构成新壁的一部份 （4）意义：保持性状发育和遗传上的稳定性细胞分裂生物体才能生长3、减数分裂：（1）概念：又叫成熟分裂，是有性生殖生物形成性细胞过程中一种特殊的有丝分裂。 （2）特点：a、两次连续细胞分裂b、染色体只复制一次，一次分离和一次分裂。c、四个子细胞的染色体数目减半。 （3）过程： 图 2-2左 ， 两次连续分裂：细胞核和染色体动态
23、变化的特征。减数第一次分裂前期：时间长细线期：染色体细长，缠绕在一起偶线期：同源染色体联会、配对粗线期：二价体、交叉，交换。双线期：交叉端化浓缩期：染色体最清楚中：同源染色体着丝点排列在赤道板的两侧面。后：同源染色体移向两极。末： 减数第二次分裂前：中： 与有丝分裂过程完全相同后：末：（4）交换：发生在减分中,前期的粗线期，同源染色体的非姊妹染色单体之间交换了对应的片段，导致了其上的基因（A-a）也发生了交换。 图 2-4 （5）意义：a、 a、 与受精作用交替进行，确保遗传物质在上下代的稳定。图 2-5 b、 b、 非姐妹染色单体间的交换重组，子代发生变异，变异是进化的原材料。 四、精子和卵
24、子是怎样形成的1、精子的形成：图 2-6 （1）部位：在睾丸的生精小管中发生的，（2）形成过程：图 2-6期：增殖期：有丝分裂；6-7周龄的男性胚胎中已经出现胚胎睾丸，在青春期之前，其中的精原细胞大量进行有丝分裂。期：生长期：停止分裂，体积增大；精原细胞初级精母细胞。青春期后，由于性激素的诱导精原细胞开始分化为初级精母细胞。期：成熟期：初级精母细胞次级精母细胞精细胞。初级精母细胞经过减数分裂产生两个次级精母细胞 经过减数分裂形成 4个单倍体的精细胞期：变态期经过变态，长尾巴，转变成能灵活运动的精子。 （3）精子的形态及精细胞的变态过程：图 2-7a、 a、 扁圆形的头部（含细胞核及遗传物质）、
25、b、帽状顶体（由溶酶体转变而成，内含有蛋白酶和透明质酸酶）c、颈部（含有巨大的线粒体，提供能量）d、长尾（中轴部分是由维管组装的特殊结构，可保证尾巴能摆动以利于精子的游动）。总之精子象蝌蚪，但是要小得多，一次射精 3-4ml，有 6000万个精子，高龄老人仍然能产生精子，80 岁老汉喜得贵子。（4）后熟过程：刚形成的精子必须由生精子小管进人附睾中储存数天到数周才能完成其后熟发育。所以性交过于频繁，精子在附睾中停留时间短，无受精能力，会导致不育。（5）获能过程：进入阴道的精子，还需要阴道中的理化因子作用 5-6小时后，才能具备受精能力。如果阴道的分泌物异常也可能导致不育。2、卵子的形成：（1）部
26、位：卵巢 （2）过程：图 2-8期：增殖期：有丝分裂；在 3个月龄的女性胚胎的胚胎性卵巢中，卵原细胞开始有丝分裂形成大量卵原细胞 期：生长期：出生前，卵原细胞吸收营养、体积增大初级卵母细胞。 期：成熟期：初级卵母细胞次级卵母细胞成熟的卵细胞 减数分裂前期：初级卵母细胞双线期阶段休止期：双线期阶段青春期大部分初级卵母细胞进入减数分裂之后，很快停留在前期的双线期阶段，一停就停留 10多年到 40-50年。 减数分裂复始：青春期中期阶段女性青春期后，在性激素的调节下，每个月就会有一个初级卵母细胞恢复进入减数分裂双线期后的过程，分裂为一个次级卵母细胞+1 个极体。次级卵母细胞进入减数分裂，再次停留在中
27、期阶段，此时它从卵巢中被排出，进入输卵管中，等待受精，这个过程叫排卵。这个次级卵母细胞面临两种可能的前途：a、成熟卵细胞的形成：可能遇到精子，在精子的激发下，完成减数分裂，中期后面的过程，形成一个成熟的卵细胞（图 2-9），并释放出第二极体（原第一极体也分裂出 2个第二极体，共 3个第二极体不久自行消失），随后这个受精的卵细胞再完成雌核和雄核的融合，成为二倍体的合子。b、 次级卵母细胞崩解消失：另一种可能是这个次级卵母细胞在 12小时内没有遇到精子，则自身发生变化，从输卵管中崩解消失，直接导致月经的发生。（3）卵巢中的绝大部初级卵母细胞是终生不能发育成熟：正常女性有月经的年龄是 12-45岁，
28、大约是 30-35年，终身能形成大约 400个成熟的卵子，仅仅占卵巢中原有初级卵母细胞的 0.1%，所以说卵巢中的绝大部分的初级卵母细胞是终生不能发育成熟，最终在卵巢中蜕变消失。五、受精过程精子获能成熟后经过阴道和子宫到达输卵管上端，与卵细胞相遇开始受精过程：1、顶体反应：由于卵细胞外围有辐射冠和透明带（两者都由大量卵泡细胞环绕组成的）保护，于是精子头部前端的顶体膜上出现许多小孔，释放出蛋白酶和透明质酸酶，使卵泡细胞之间的胶状基质溶解形成孔道，进而在透明带上也溶解出一个小孔，这样就为一个精子接近卵细胞打开了一条通道，此现象被称为顶体反应。2、然后精子与卵子的局部细胞膜相互融合，形成孔洞，精子头
29、部由此钻进卵细胞，精子尾部留在卵细胞膜外，水解消失。3、随后卵细胞膜外的保护层发生变化，阻止其它精子再进入卵细胞。（1）雄原核（雄核）：进入卵细胞的精子头部水化膨大上百倍形成雄原核。（2）雌原核（雌核）：在此同时卵细胞中继续完成减数分裂的最后阶段，其细胞核 发育成为雌原核。（3）在受精后的 24小时之内，两个核合并成一体，这样才真正完成了受精过程，形成了合子。合子随即开始分裂增殖，新一代生命就这样开始了。图2-10。六、胚胎的分化发育1、胚胎发育进程：从合子开始卵裂，到 280天左右分娩，是人体胚胎的发育阶段，有 3个进程：（1）胚胎生长：胚胎细胞的 大量有丝分裂；（2）胚胎分化：胚胎中各种组
30、织细胞功能的分化和基因表达活性的调控；（3）胚胎形态建成：胚胎中各类器官系统的构建以及各类特化细胞的迁移。胚胎期胚期（前 3个月）+胎儿期（后 7个月），前 3个月最敏感，变化也最大。2、胚胎期的发育变化：(1)合子胚球：合子开始卵裂是一分为二、二分为四形成的一团细胞叫胚球，一边分裂一边从输卵管中位置下移，在受精后4-5天进入子宫（2）此时胚球的形态也发生变化（胚胎学上叫桑椹胚囊胚）：胚球分为两层外层的滋养层细胞+内部的未分化的细胞团。（3）着床或植入：a、着床或植入：进入子宫 1-2天时，囊胚就固定在子宫壁上，叫着床或植入。即外层的滋养层细胞与子宫壁的粘膜细胞之间发生融合，组成一层合胞滋养层
31、。b、合胞体：合胞滋养层的所有细胞全部融成一片，可见其中有许多细胞核，但是无细胞膜分隔，所以称为。、胎盘的前身：这层合胞滋养层就是胎盘的前身，母亲通过胎盘供给胎儿的氧气和营养。（4）在囊胚着床的同时，其内的细胞也开始分化为两层（在排卵后的第八天左右）外层称为外胚层+内层称为内胚层。（5）胚胎发育进入原肠胚阶段：中胚层的形成：此时内外胚层之间又形成了一层，称为中胚层。此后胎儿身体上的全部器官都是分别由这 3层细胞发育分化而来。图 2-11a、外胚层脑、脊髓、脊椎神经干、耳、眼、毛发、牙齿；b、内胚层消化系统（口、食道、胃、肠、肝）和呼吸系统（气管、肺等）；c、中胚层肌肉、骨骼、血液循环系统（心脏
32、、血管）和泌尿生殖系统（肾、性腺等）。总之，从一个受精卵到 2万亿个细胞组成的新生儿，是通过大量细胞分裂、生长、分化和发育形成的；父母两套基因的协调，不断发生各种指令和调控作用，指挥胚胎的发育分化，使其按照正确程序进行；另外，子宫内部、外部的环境因素也发挥重要作用。七、双生与多生1、双生儿类型：双生儿的出生率：亚洲 1/150，美国 1/89。（1）同卵双生：真双生，一个受精卵而来，占双生儿的1/3，遗传基础完全相同，性别一致，容貌、性格。智力很相似。（2）异卵双生：假双生，占 2/3。由母亲的排卵周期中排出的两个卵子各与一个精子结合形成的两个合子发育而来，尽管是同胎，其关系类似于不同胎的兄弟
33、姐妹之间的关系。遗传基础有差别，性别可能相同，也可能不相同，容貌、性格、智力、身高都有差别 （3）识别真假双生的方法：看性别：如果是一男一女，肯定是假双生看胎盘和羊膜的类型：图 2-12 、单羊膜、单胎盘的是真双生，70%，b、还有两个羊膜或胎盘的真双生占 30% 查血型和免疫学指标：是最可靠的方法，完全相同的是真双生，假双生则有不同。2、镜像现象： 发生在真双生中，即双方的容貌互呈镜像，即互为反转的，占 22%，表现在身体的各个部位。图 2-133、联体 复合双生或联体双生：是由于胚胎发育早期，虽然分离成两个胚胎，但是分离不完全，彼此之间常有不同程度的愈合发生，所以就形成了各种连接位置不同和
34、联结程度不同的孪生畸形胎儿。图2-14：如两头两身四手三足，两头一身两手两足等。4、一胎多生：（1）双生儿少见，但是一产多胞胎，如 3、4、5、6 胞胎，甚至 8胞胎更是少见。多胞胎中有同卵的，也有异卵的，或者部分是同卵而部份是又是异卵的。（2）我国近几年报道几例龙凤 4胞胎(资料)，有同卵也有异卵的，白人夫妻的多胞胎中，竟有黑皮肤婴儿。（3）双生和多生在不同人种中的发生率是不同的：黑人高，白人次之黄种人最低发生频率公式林海法则（1/89） n，n 是每产婴儿数-1按此推算，3 胞胎发生频率（1/89） 2 1/8000，即8000次生育中有一个 3胞胎，6 胞胎的发生频率是（1/89） 5
35、1/56 亿。（5 胞胎资料） 八、流产和不育1、 1、 自发流产：（1）概念：在胚胎发育过程中，由于某种内部或外部的原因引起妊娠 自行终止的现象（不包括人工流产）。（2）早期流产不容易被察觉（3）原因是与胚胎中的染色体异常有关系（4）由于遗传物质异常引起的自发流产，是人类繁衍后代过程中的一项重要的保护性自然选择机制，对维持人类遗传素质有利。2、不育：（1） （1） 概念：与受精过程相关的问题是不育现象。新婚夫妻第一个月怀孕占 25%，6 个月之内怀孕占 63%，一年之内怀孕占87%一年以上仍未怀孕则应该考虑可能与不育有关。（2）原因：、男方原因引起的不育占 40%：男性不育检查简单，治疗相对
36、比较困难，引起男性不育的原因很多，如精液量少于 3ml，精子数量不足于 1107/ml ，或者精液的 pH值不适或果糖含量偏低，精子形态异常，游动能力差，或未完成后熟过程和获能过程，传染病、慢性病、职业病、不良生活习惯如酗酒、手淫等。如果是遗传缺陷的原因、则无法治疗。b、 女方原因引起的不育占 60%：女性不育检查比较麻烦，治疗相对比较容易些，不育原因有 50%是由于输卵管阻塞引起的的，30%是由于子宫 颈 和子宫病理原因引起，20%是由于性激素分泌异常引起的。治疗比较有效。输卵管阻塞通过手术，排卵功能异常通过药物治疗能恢复正常，遗传缺陷则是永久不育。第三章 生命和遗传的物质基础一、生命存在的
37、基本要素蛋白质1、蛋白质的功能作用 (1)一切生命都是以蛋白质作为有机体的基本物质材料：蛋白质种类：人体中的蛋白质大约有 7万种，构成人体重的 45%，（2）起各种重要的功能作用：a、结构材料:如骨骼等组织中的胶原蛋白；b、运输作用：如红细胞中的血红蛋白，肌肉组织中的肌红蛋白；c、储存性营养物质作用：受精卵中的卵精蛋白，人乳中的酪蛋白是胚胎婴儿个体发育所必须的营养；d、人体运动和力量的源泉作用：肌动蛋白和肌球蛋白；e、抗体作用：免疫球蛋白；具有调节体内新陈代谢的激素作用；胰岛素等等。2、蛋白质的化学组成：（1）蛋白质：是由氨基酸组成，20 种氨基酸，组成蛋白质的种类很多，100个氨基酸的分子链
38、（小蛋白质）就有 20100种不同的排列组合。（2）氨基酸的结构与多肽、蛋白质：a、中间部分各不相同，但是两端是相同的，一端是氨基（-NH 2），另一端是羧基（-COOH）。b、氨基酸与氨基酸首尾相连：即羧基（-cooH）与氨基（-NH 2）相连，去掉一个水分子，连接成二肽、三肽、多肽，再折叠组合成一个特殊的三维空间结构这就成了一种蛋白质。三维空间结构与蛋白质的活性和专一性有关。c、如胰岛素是比较小的蛋白质，有 A、B 两条多肽链，51 个氨基酸，A-21个氨基酸、B-30 个氨基酸，B 的第 30位氨基酸苏氨变成丙氨酸，则由人的变成了牛的。图 3-1胰岛素空间结构示意图。d、人的血红蛋白由
39、2个 和 2个 链构成的 4聚体，如果 链的 6位上的谷氨酸被颉氨酸代替，则正常的红细胞被镰刀形红细胞代替，人就得镰刀形细胞贫血症。图 3- 2。一个细胞中有 3000多种酶，产生的酶病就达 200多种。3、蛋白质的合成调控： 现代化工厂生产出高精尖的产品，必须要有完整的技术资料和设计蓝图，而 DNA和 RNA来提供完整的资料和蓝图，保存复制和传递到细胞中的各个生产车间，按照蓝图来生产各种合格的蛋白质产品。二、遗传物质 DNA和 RNA1、DNA：是主要的遗传物质，两条多核苷酸链，基本单位是核苷酸由脱氧核糖、磷酸、含氮的硷基；硷基有 4种：A、G、T、C。图 3-3笔记2、RNA：（1）结构：
40、与 DNA的化学组成基本相似，也是由 4种不同的核苷酸组成的多核苷酸链，（2）与 DNA有 3点不同：单链、核糖 、硷基：A、U、G C ，（3）种类主要有 3种：mRNA，rRNA tRNA3、DNA 双螺旋结构：（1）提出：由 Watson（美国哈佛大学来到英国剑桥大学做博士后） and Crich （研究理论物理），根据伦敦皇家学院 Wilkins实验室由 Franklin 拍摄的 DNA分子 X-射线衍射照片，1953 年提出 DNA分子双螺旋结构。因此获得了诺贝尔奖。 （2）意义：证实了 DNA具有遗传稳定性和遗传多样性的特征。第一、多样性，如果有 10个硷基对，4 10种，有百万种
41、组合形式，即储藏无限大的遗传信息，第二、稳定性，半保留复制 图 3-4。三、奇妙的遗传密码系统：1、基因的作用是决定蛋白质的合成。蛋白质是由 20种以上不同的氨基酸连接而成，DNA 就必须有 20种不同的信息，才能正确指导蛋白质的合成。2、DNA 的信息组成：是由 4种不同的核苷酸组成，由 4种不同的硷基来区别，遗传信息是由这 4种硷基的不同组合构成的遗传密码来表达。它存在于 DNA之中。3、4 种硷基的不同组合是怎样决定氨基酸的？（1）11 即 1种硷基决定 1种氨基酸，那么 44，（2）21，即 2个硷基决定 1种氨基酸，那么也只能决定 4216 种氨基酸，小于 20，（3）41 即 4个
42、硷基决定 1种氨基酸，那么能决定 44256 种氨基酸，多于 20，（4）31，即 3个硷基决定 1种氨基酸，那么能决定 4364 种氨基酸，比较接近 20。4、一个密码子是由 3个硷基决定的，叫三联体。遗传密码表 3-1。5、一个氨基酸有多种密码子，叫简并性。具有重要的生物学意义：（1）同义密码子多的氨基酸遗传稳定性高，如果 DNA上的单个硷基发生突变，突变后的密码子仍然翻译成同样的氨基酸，蛋白质不会发生异常，好比孙行者，行者孙、者孙行、都是老孙。（2）如果没有密码子的简并规律，64 个中有 40个无义密码子，产生大量无活性的蛋白质，后果不堪设想。四、遗传信息的转录和翻译1、转录（1）概念：
43、DNA 分子把遗传信息传递给 mRNA的过程。 （2）部位：细胞核中。 （3）过程：a、DNA 局部解螺旋 ，墄变性b、以一条链为模板，根据互补原则，在 RNA 聚合酶的作用下，合成一段 RNA 新链，A-U 图 3-5 c、RNA 新链离开模板，DNA 恢复双链结构 d、mRNA 前体经过修饰（剪接、代帽、加尾巴）成为成熟的 mRNA，通过核孔进入细胞质。2、（转）翻译 ：（1）概念：mRNA 把遗传信息传递给蛋白质中的氨基酸过程。 （2）部位：细胞质中。（3）工具： a、mRNA：信使 RNA，传递遗传信息 b、tRNA：转移 RNA，运输工具 图 3-6 c、rRNA：核糖体 RNA，它
44、是核糖体的组份，蛋白质合成的车间 （4）过程 ： 图 3-7 （5）说明：tRNA 和 rRNA是分别由 tRNA 基因、rRNA 基因转录而来；AUG 是起始密码子 UAA、 UAG 和 UGA是终止密码子 五、从基因到性状表达 1、中心法则：图要自己绘画2、从基因到性状的表达是一个多步骤的复杂过程。第 4章 人类基因组结构及基因组作图一、什么是基因和基因组1、基因：DNA 分子上具有特定遗传效应的一段特定的核苷酸序列。遗传效应：有蛋白质产物或 RNA产物或对其它基因起调节效应的功能。2、基因组：是一个单倍体染色体组中所包含的全部遗传物质。有核基因组和线拉体基因组之分。二、人类基因组结构概述
45、：人类基因组结构庞大、复杂：基因组 DNA总长度为3109bp，3-4 万个基因分布 在 24条染色体上，非编码区 远远多于编码区，占90%以上，图 4-1，结构基因占 3%，以单拷贝形式存在。1、单一序列和重复序列：DNA 序列中的组成结构可分为 3种类型：（1）单一序列、非重复序列、单拷贝序列：占 60-65%，绝大多数为蛋白质 编码的结构基因 （2）中度重复序列：占 20-30%，拷贝数为 104-105 ， 包括组蛋白基因、免疫球蛋白基因及 RNA基因，绝大多数中度重复序列为不编码序列，成为间隔区，如人类 Alu序列家族由 300bp的短序列构成，重复达 30万-50 万拷贝，3-6%
46、。（3）高度重复序列：又称为卫星 DNA，通常是小于 10bp的短小序列组成基本单元，重复达 105以上，占基因组的 10%，不能转录，组成异染色质。2、结构基因：（1）概念：为蛋白质编码的基因叫 。其 DNA序列大多数是不连续的：编码序列之中往往还插入有非编码序列。（2）结构：内含子：非编码的序列叫 ；外显子：编码序列的片段叫 。一个结构基因常常是由多个内含子和多个外显子相间排列组成的。图4-2，n 个内含子嵌合排列在 n+1外显子之间，故有内外之分。（3）功能：内含子的长度比外显子的大好几倍，一起转录成 RNA以后，必须经过剪接加工过程，将内含子部分切除，使外显子连接起来，才能形成成熟的
47、mRNA，成为翻译蛋白质的模板。内含子，含而不显的片段对基因的表达有重要的调控作用。图 4-3。3、多基因家族和基因簇：（1）多基因家族：真核生物的基因组中有许多来源相同、结构相似、功能相关的基因，这样的一组基因称为基因家族，如血红蛋白基因家族。（指进化过程中由某一个祖先基因经过多次重复和变异所产生的一大类群序列相似、功能相似的基因群。）a、有的集中在一条染色体上共同发挥作用，合成某些蛋白质，如组蛋白基因家族中的 5种组蛋白基因集中在 7号染色体的长臂上的；b、有的多基因家族成员是分散存在于几条染色体上，如人的rRNA基因家族成员分别位于 13、14、15、21、22，5 条染色体的短臂的核仁
48、组织区中，每个区中包含几十个 rRNA基因单位，大量转录 18S rRNA、 28S rRNA、 5.8S rRNA。假基因：是基因组中因突变而失活的基因，它和同一家族中的活跃基因在结构上和 DNA序列上有相似性，但是没有蛋白质产物。（在多基因家族中，有少数成员不产生有功能的蛋白质，这样的基因叫。假基因与正常基因从序列上看是同源的，但是在进化过程中发生突变丧失了功能活性。）（2）基因簇或超基因：同一基因家族中，一些结构和功能更为相似的基因彼此靠近成串地排列在一起，形成一个基因簇。如人类类 珠蛋白基因族、类 珠蛋白基因族。图（在人类基因组中，有中等重复序列构成的大的基因群，包含有几百个功能相关的基因，紧密成簇状排列，称为。如人类组织相容性抗原复合体 HLA，及免疫球蛋白的重链和轻链基因。）4、线粒体基因组 （1）概述：核基因组、线粒体基因组、叶绿体基因组（2）线粒体基因组：很小、但是数量不少，因为一个细胞中有几十到几千个线粒体，所以线粒体基因组总数达到几千份拷贝 （3）结构：线粒体 DNA上只有 1.7万个硷基对，只能编码 2种 rRNA ， 22 种 tRNA 和 13种蛋白质（图 4-4）。（4）特点：严格随细
