普通人群及视力障碍人群中嗅阈的检测一实验介绍1.1 本学期的遗传学课上，有一次PTC尝味实验，通过对PTC尝味能力测试来进行人群体遗传的分析。

考虑到PTC试剂的毒性，以及在实验室内品尝试剂的危险性，我们可以对实验方法进行修改，采用闻的方法，无毒无苦。

1.2 盲人虽然失去视力，但却往往有着超出常人的嗅觉与听觉——从小看的小说、电视中总是这么说的。

那么事实真的是这样吗？通过对盲人、正常人的嗅阈进行测试，并将数据作统计学上的比较分析，或许可以得到比较可靠的结论。

二实验目的2.1 通过对一定人群中若干嗅阈的测量与分析,学会人类群体遗传调查的基本方法，并以此进一步学习掌握Hardy-Weinberg定律。

2.2 通过对一定数量的视力障碍人群的嗅阈进行测试，并将得到的数据与普通人的数据进行分析比较，研究盲人的嗅觉与普通人相比是否存在显著性差异？三实验原理3.1嗅觉：嗅觉是一种由感官感受的知觉。

它由两种感觉系统参与，即嗅神经系统和鼻三叉神经系统。

嗅觉和味觉会整合和互相作用。

嗅觉是外激素通讯实现的前提。

嗅觉的感受器位于鼻腔上方的鼻黏膜上，其中包含了支持功能的皮膜细胞和特化的嗅细胞。

嗅觉是一种远感，即是说它是通过长距离感受化学刺激的感觉。

相比之下，味觉是一种近感。

脊椎动物的嗅觉感受器通常位于鼻腔内由支持细胞、嗅细胞和基细胞组成的嗅上皮中。

在嗅上皮中，嗅觉细胞的轴突形成嗅神经。

嗅束膨大呈球状，位于每侧脑半球额叶的下面；嗅球和端脑是嗅觉中枢。

13.2 在听觉、视觉损伤的情况下，嗅觉作为一种距离分析器具有重大意义。

盲人、聋哑人运用嗅觉就象正常人运用视力和听力一样，他们常常根据气味来认识事物，了解周围环境，确定自己的行动方向。

23.3嗅阈值浓度（threshold concentration）：人的感觉器官能够嗅觉到的最低嗅觉浓度计算方法：X=M/22.4×C×273/(273+T)×(Ba/101325) 3X：浓度mg/m3C：浓度ppmT：温度KBa：压力PaM：分子量人对有害气体的平均嗅觉灵敏度为0.1，但不同人差异很大，低到0.5的人很多，眼和咽的刺激阈分别为0.5和0.6.3.4 Hardy-Weinberg定律是群体遗传学中的基本定律又称遗传平衡定律该定律于1908年由英国数学家G. H. Hardy和德国医生W. Weinberg共同建立的。

它的基本含义是指在一个大的随机交配的群体中，在无突变、无任何表式的选择、无迁入迁出、无遗传漂变的情况下，群体中的基因频率和基因型频率可以世代相传不发生变化，并且基因型频率是由基因频率决定的。

推导过程包括三个主要步骤。

一、从亲本到其产生的配子。

二、从配子结合到产生合子的基因型。

三、从合子基因型到子代的基因频率。

p2+ 2pq + q2= 1是在一对等位基因的情况下的遗传平衡公式。

是假定影响基因频率的因素不存在的情况下进行的。

实际上，自然界的条件千变万化，任何一个群体都在不同程度上受到各种影响群体平衡因素的干扰。

而使群体遗传结构不断变化。

研究这些因素对群体遗传组成的作用，具有十分重要的理论与实践意义。

影响群体平衡的主要因素包括突变、选择、迁移、遗传漂移和交配系统。

四实验材料与操作步骤84. 1材料与用具普通人群嗅阈测试对象：本校各院系学生或某一区域人群视力障碍人群嗅阈测试对象：推荐可以联系上海盲童学校进行相关实验桂花、薄荷等常见香料可以购自附近的便利店。

乙醇、乙酸、氨水等可用国产AR 级试剂,双蒸水水可用复旦泉代替。

烧杯、锥形瓶、量筒、试剂瓶等用具均经高压灭菌后,冷却待用。

4. 2溶液配制以双蒸水作为14号试样。

配制1000ml 0. 03 %(W/ V) 的薄荷香精于1000ml容量瓶中，标记为1号母液。

将倒出500ml的1号液的1000ml容量瓶中再加双蒸水至1000ml，充分混匀，为2号液。

这样用容量瓶一次倍比喜事，共配制14种浓度。

乙醇与乙酸的试液则分别以25 %(V/ V) 乙醇和1 %(V/V) 乙酸为1号母液,同样按之前的方法以0.5倍作倍比系列依次稀释成第2～13号溶液。

4. 3实验方法与步骤采用简易的溶液嗅阈测定法测定受试者的嗅觉察觉阈和识别阈。

标准的嗅味方法为：轻轻摇晃试液瓶,打开瓶塞,将鼻子凑近瓶口,用手将瓶口的空气扇至鼻口，稍稍吸气并试着说出自己的感觉。

然后依次从低浓度溶液向高浓度溶液逐一闻过,并说出第几号溶液感觉有味道(此号数即为察觉阈) ;之后,应当再继续闻下去,直到说出所测物质的准确名称为止(此号数即为识别阈)。

如此反复测试三次,以其中相同的2 次或3 次数据为准。

最后,记下所得数据。

实验可以分组进行。

因嗅味溶液容易挥发,试液应当现配现用。

本实验操作比较简单，测试者应当要采用一些技巧迷惑受试者，避免使受试者由于心理作用而影响结果的准确性。

同时，为防止学生之间相互影响,最好逐个单独测试,并尽量不使测试过的学生与待测学生接触。

普通人群与视力障碍人群的嗅阈测试方法相同。

五可以预见的实验结果与讨论分析（因为没有进行真正的实验）5.1嗅阈结果的H-W定律检验对实验得到的每一种嗅觉物质的嗅阈测量结果均记录到表格中，同时以散点图的形式绘出实验结果。

（以乙醇为例）可以预见，试验群体对乙醇的察觉阈和识别阈曲线是不同的,且察觉阈的范围大于识别阈。

这说明人体控制这两项机能的分子机理很可能是不同的，且由不同的嗅觉受体组合及传导途径所执行。

根据实验结果，可以将测试群体对乙醇的察觉阈分为两类。

一为敏感型,阈值范围为第7～13号试液,另一为不敏感型,其阈值范围为第1～6 号试液;对乙醇的识别阈可分为三种类型:高度敏感型,阈值范围为第7～13 号试液;中度敏感型,阈值范围为第3～6号液;不敏感型或称嗅盲型,阈值范围为第1～2 号液。

若对乙醇嗅味的识别能力由一对等位基因A - a控制,敏感为不完全显性( A ) ,不敏感为隐性( a) 。

则可统计出高敏型AA ？人, 中敏型Aa ？人。

不敏感型或嗅盲aa ？人。

根据H-W定律可以得到嗅盲率，基因频率。

5.2嗅阈结果普通人群与视力障碍人群的分析比较生物统计上的检测方法有很多。

较常用的方法是由R.A.Fisher发明的ANOVA方差分析法。

ANOVA用于两个及两个以上样本均数差别的显著性检验。

由于各种因素的影响，研究所得的数据呈现波动状。

造成波动的原因可分成两类，一是不可控的随机因素，另一是研究中施加的对结果形成影响的可控因素。

具体的分析方法可见《生物统计学导论》（清华大学学出版社）第8，9章。

生物统计软件可使用MINITAB 16。

5.3关于可能的实验结果的一些讨论分析5.31研究教材中的味盲测试实验，我想之所以使用PTC而不是辣椒水、食醋等作为尝味的试剂，一是因为我们对于控制PTC尝味能力的基因已有较多研究，它们是位于7号染色体上的T-t基因。

二是中国人的味盲率在7%——10%，在操作上有一定的可行性。

试想如果味盲率为0，基因型都为TT（即p=1,q=0）考虑到我们实验的人数并不大，那么具体的分析工作就较难进行。

但对于这次嗅阈的测试实验，对于每一种用于测试的试剂（薄荷、乙醇、乙酸等）我却并不知道控制人体对于这些所测试剂的嗅味辨别能力的基因所在，以及这些基因的作用方式。

同样的我也不知道人群中的理论嗅盲率，这就有可能存在这样一种情况：对于我们实验所用的浓度，所有人都能对最低浓度的试剂作出识别或察觉，这就要继续稀释浓度进行实验。

（所有人都不识别的情况目测不会发生）这是本实验的潜在困扰之一，原因就在于对于控制嗅觉的基因的研究工作尚不完备，然后就是对嗅阈的实验研究工作基本也没有什么人去做，缺乏前人的实验数据作为参考。

另外，本次实验试图通过表型反推回基因型，得到嗅盲率与相关基因频率，但表型的决定因素并不仅仅为基因（后文有阐述），所以对于平衡定律的验证这一实验内容仅在普通人群的实验数据中进行测试。

因为可以预见普通人群与视力障碍人群的实验数据结果是不同的，但这并不能表明两者之间的基因型也存在着相关差异。

导致差异的因素应当是环境因素。

5.32对于视力障碍人群与普通人群嗅阈测试结果的对比，为使实验结果是可靠的，需要明确以下几点：1）方差分析的假定条件为：（1）各处理条件下的样本是随机的。

（2）各处理条件下的样本是相互独立的，否则可能出现无法解析的输出结果。

（3）各处理条件下的样本分别来自正态分布总体，否则使用非参数分析。

（4）各处理条件下的样本方差相同，即具有齐效性。

2）方差分析的假设检验假设有K个样本，如果原假设H0样本均数都相同，K个样本有共同的方差σ，则K个样本来自具有共同方差σ和相同均值的总体。

如果经过计算，组间均方远远大于组内均方，则推翻原假设，说明样本来自不同的正态总体，说明处理造成均值的差异有统计意义。

否则承认原假设，样本来自相同总体，处理间无差异。

所以，实验操作过程中要保证受试者的实验数据是准确的，并且最好保证两组接受测试样本的受试者中年龄、性别比、身体状况（例不要有感冒）等基础条件都是随机且相当的。

这样才能确保统计比较的可靠性。

5.33对于视力障碍人群与普通人群嗅阈测试结果的对比预计可能的实验结果为，视力障碍人群的嗅阈测试结果与普通人群相比存在显著差异，且视力障碍人群的嗅觉的敏感率高于普通人群。

这在一定程度上说明了基因与环境因子之间的关系。

关于基因型和表型。

就整体而言,基因是指生物体遗传组成的总和,是性状得以表现的内在物质基础，表型是指生物表现出来的所有性状的总和,是基因型和内外环境条件相互作用的表现，在遗传学中,不可能去分析生物体全部基因型和全部表型,一般只研究个别或少数性状，基因型和表型之间远远不是“一对一”的。

生物的各种性状之所以得以表现,首先要有基因型作为物质基础,但其在生长发育过程中,基因得以表现还必须在一定的环境条件下才能实现，这种条件包括外界条件和内部条件,即基因之间相互作用。

通过我们这次对比实验可以验证表现型=基因型+环境不仅环境条件的影响可以改变基因的表型效应（生长发育必须在一定条件下才能实现）,而且基因与基因间的相互关系也是多种多样的。

因而,不同的基因型,可以表现为不同的表现型，而同一基因型在不同内外环境条件下,其表型也可能不一样。

5.4一些相关背景资料的补充自从嗅觉受体基因首次被鉴定以来,这些基因及其编码的受体吸引了越来越多的注意4。

学者们估计,人类与其他哺乳动物一样,有将近1000 个嗅觉基因,分布于除20 号和Y之外的所有染色体上,组成了基因组中最大的基因家族。

其中的约72 %由于移框突变或终止突变等而成为假基因。

嗅觉受体基因或类嗅觉受体基因在嗅上皮中大量表达,但也在其他不相关的组织如睾丸和心脏中表达。

有学者认为,这反应了这些基因编码的蛋白质可能具有多种功能。