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03-第三章 性别决定与伴性遗传
1. 红眼:白眼 = 1:1, ♀:♂ = 1:1 2. F1红眼♀为杂合子, 白眼♂为仅有一个白眼基因的隐性纯合子 实验③ : P: 白眼♀(②F1) × 红眼♂(纯种) XwXw ↓ X+Y
F1: 红眼♀ ×白眼♂ X+Xw XwY ↓
F2: X+Xw X+Y XwXw XwY 红眼♀:红眼♂:白眼♀:白眼♂
1909年,摩尔根(Thomas Hunt Morgan)发现了一只白眼果蝇,利用这只 不同寻常的果蝇,进行了一系列试验,发现了伴性遗传,发现了遗传学 的第三大定律——连锁交换定律,并证实了遗传的染色体学说。大大地 推进了遗传学的发展。
2. 伴性遗传现象: 摩尔根将白眼雄果蝇与野生红眼雌果蝇杂交: 实验① : P: 红眼♀(RR)×白眼♂(rr)
血友病(hemophilia)
人类的血友病:是人类主要的遗传性出血性疾病,这是由于患者体内控
制凝血因子的基因发生突变,凝血因子缺乏,凝血机制破坏,患者受到
轻微损伤即可内外出血不止,甚至危及生命。
缺乏凝血因子VIII和IX分别称为A型和B型血友病, A型血友病于占
ZZ雄性
XX雌性
异配性别 (hetergametic-sex)
XY雄性
ZW雌性
XO雄性
1.3.3 环境因素决定性别:
后螠(bonellia)是一种海生蠕虫,雌雄个体体型大小相差悬殊。
雄虫很小,生活在雌虫的子宫里面。
幼虫在水中自由游泳,
• 落在海底就发育成为雌虫;
• 落在雌虫的口吻上就发育成雄虫。 1.3.4 受精与否决定性别: 蜜蜂:不受精的卵子发育成雄蜂(n=16),受精的卵子(2n=32)根据受到 的“待遇”发育成雌蜂(蜂皇)或者职蜂(工蜂):如果吃5天蜂皇浆就 发育成蜂皇,如果只吃2~3天蜂皇浆就发育成职蜂(工蜂)
1) 决定性状的基因在性染色体上; 2) 性状的遗传与性别有关; 3) 正交与反交结果不同; 4) 表现特殊的交叉遗传和隔代遗传现象。 伴性遗传的遗传规律是: (1)当同配性别(XX)传递纯合显性基因,而异配性别(XY)传递纯合隐 性基因时, F1都表现显性性状, F2分离比(显性:隐性=3:1); 性别分离比为1:1,其中隐性个体的性别与祖代隐性个体(外祖 父)一样。
(2) 当同配性别(XX)传递纯合隐性基因,而异配性别(XY)正常时, F1表现交叉遗传, F2性状分离比和性别分离比都是1:1。
5. 巴氏小体(barr body) 1949年,Barr等人发现雌猫的神经细胞间期细胞核中有一个染色很深的 染色质小体,而雄猫中没有,这是由X染色体浓缩形成的、惰性的、异 染色质化的小体。
II. 遗传的染色体学说 1902年美国W.S.Sutton和德国T.Boveri发现孟德尔遗传因子与性细胞在减 数分裂过程中的染色体行为有着平行关系,各自独立地提出了细胞核的 染色体可能是基因的载体的学说——即染色体遗传学说。 1. 染色体成对存在,基因也是成对存在; 2. 在配子中每对同源染色体只有一个,也只有每对基因中的一个。 3. 个体中成对的染色体一个来自父本,一个来自母本,基因也是如此。 4. 不同对的染色体和基因在减数分裂后期的分离都是独立分配的,可以 自由组合。
7. Lyon 假说(Lyon hypothesis) M.F.Lyon提出了阐明哺乳动物剂量补偿效应和形成巴氏小体的假说,其 主要内容是: (1). 正常雌性哺乳动物的两条X染色体,只有一条有活性(activation X, Xa),另一条无活性(inactivation X, Xi) ; (2). 失活是随机的,某些细胞中来自父方的X染色体失活,某些细胞中 来自母方的X染色体失活,这两类细胞随机地镶嵌存在。 (3). 失活发生在胚胎发育的早期,如人类在胚胎发育第16天时发生失 活。某一个细胞的一条X染色体一旦失活,由这个细胞分裂而来的所有 细胞中的该X染色体均处于失活状态。 (4). 伴性基因杂合体的雌性是嵌合体(mosaic)—某些细胞中来自父方的
↓
F1: 红眼♀♂(Rr)(白眼为隐性) 1237 ↓⊕
F2: 红眼♀:红眼♂:白眼♀:白眼♂
2459 1011 0 782 红眼:白眼=3:1,雄:雌=1:1,都符合孟德尔比例。但是, 白眼果蝇全部为雄 性,雌果蝇全部为红眼,没有白眼雌果蝇,性别与白眼不能自由组合, 这是无法解释的。 实验②:将上述F1红眼雌果蝇与最初那只白眼雄果蝇进行回交(测 交): T: 红眼♀ (来自① F1) ×白眼♂
第三章 性别决定与伴性遗传
I. 性别决定 性别也是一种表型,雌/雄或男/女之分其实是一对相对性状。也按孟德 尔方式遗传,1:1的性别比例实际上是一种测交结果,表明性别之一为 纯合体,另一性别为杂合体。性别是由性染色体决定的。
1.1 性染色体的发现 1891年,德国学者Henking在半翅目昆虫精母细胞减数分裂中发现一种 异染色质,在一半的精子中含有,而另一半精子中则没有, 并命名为X 染色体,意为“未知染色体”。 1902年C.E.McClung把X染色体与昆虫的性别决定联系起来;1905年 E.B.Wilson证明在半翅目和直翅目昆虫中,雌性个体具有两条X染色 体,而雄性个体只有一条X染色体。 1.2 性染色体与常染色体(sex-chromosome and autosome)
伴性基因表达,某些细胞中来自母方的伴性基因表达,这两类细胞随机 地镶嵌存在。
8.人类的伴性遗传
人类的性染色体,即X染色体和Y染色体,长度不等,结构也不同,只
有一部分是同源区域,另一部分是非同源区域。
在男性体内减数分裂时非同源区域不能配对,存在于X和Y染色体非
同源区域的基因往往只有一个拷贝,没有等位基因,表现为性连锁遗
这是因为女性的型染色体是XX,只有两个X都带有致病基因时才会患
病,但是致病基因往往是以杂合状态存在于女性携带者)体内,并且传
递给她的儿子。
母亲 父亲 子
女
XCXc XCY XCY XcY XCXC XCXc
XcXc XCY XcY XCXc
XCXc XcY XCY XcY XCXc XcXc
XC XC XcY XCY XCXc
群中男性患者(XcY)远远多于女性患者(Xc Xc),而且q越小,女性患者
越少见。
例: 红绿色盲(color blindness),是一种常见的隐性伴性遗传病,患者不
能辨识红色和绿色,红色觉和绿色觉基因座都定位于Xq28,根据普查
中国汉族男性发病率为4.89%(1/20),大大高于女性发病率0.7%(1/140),
↓
T1: 红眼♀:红眼♂:白眼♀:白眼♂
计数 129 132 88 86
比例:1 : 1 : 1 : 1
说明:
1. 红眼:白眼=1:1, ♀:♂=1:1
2. F1红眼♀为杂合子, 白眼♂为隐性纯合子,同时得到了白眼雌
果蝇。
实验③:将测交一代白眼雌果蝇与另一纯种野生红眼雄果蝇杂交:
P:
白眼♀(rr)×红眼♂(RR?)(纯种)
3. 摩尔根的解释 摩尔根实验中出现了两个孟德尔定律无法解释的问题: (1). 显性纯合体与隐性纯合体或杂合体杂交可得到隐性纯合体. (2). 性状的遗传因性别而异,并出现交叉遗传现象. 摩尔根以性染色体和性别决定的研究成果为依据, 假设白眼基因位于X染色体上(Xw),而Y染色体上没有它的等位基 因,由于雄果蝇性染色体为XY,因此白眼雄果蝇的基因型为XwY,是仅 有一个白眼基因的隐性纯合子,而不是通常必须同时具有两个隐性等位 基因才能构成隐性纯合子。 实验① P: X+X+ 红眼♀× XwY 白眼♂
比例: 1 : 1 : 1 : 1 摩尔根的假设不仅合理解释了他的试验结果,而且可以预测白眼雌果蝇 与白眼雄果蝇交配应该得到纯种白眼果蝇,可以代代相传: XwXw × XwY XwXw : XwY=1:1 试验结果与预测完全一致。
4. 伴性遗传的特点和遗传规律 像果蝇白眼性状这样由性染色体所携带的基因决定的性状,遗传时与性 别相关联的遗传方式,又叫性连锁遗传。 与非伴性遗传(常染色体遗传)相比,伴性遗传具有如下特点:
后来发现在大部分正常女性许多组织细胞的间期细胞核中也有此类 染色质小体,而男性没有,被称为巴氏小体。
由于巴氏小体与性别及X染色体的数目有关,所以又称为性染色质体 (sex-chromatin body)。 若X染色体的个数为n,则巴氏小体的个数等于n1。
6. 剂量补偿效应 (dosage compensation effect) 为什么雌性动物体内存在巴氏小体,而雄性动物体内没有?为什么X染 色体上的基因在雌雄个体中的拷贝数不同,但性状的表现却没有显著差 异? XY型性别决定的生物中,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称为剂量补偿效应 。剂量补偿有两种途径: (1). 两条X染色体都有活性,但转录速率不同,例如果蝇; (2). 雌性个体细胞中只有一条染色体有活性,另一条X染色体失活。如 高等哺乳动物,包括人类。失活的X染色体就是巴氏小体。
↓ F1: X+Xw ♀ X+Y ♂红眼
1237 ↓ ⊕ F2:
X+X+ X+Xw X+Y XwY XwXw 红眼♀: 红眼♂ :白眼♂ 白眼♀ 2459 1011 782 0
实验② 测交: X+Xw 红眼♀ × XwY 白眼♂
↓
X+Xw X+Y XwXw XwY
T1: 红眼♀:红眼♂:白眼♀:白眼♂ 计数 129 132 88 86 比例:1 : 1 : 1 : 1
传,分别称为X连锁遗传和Y连锁遗传.
1). X连锁遗传
(1) X连锁隐性遗传
(2) X连锁显性遗传
2)Y连锁遗传
(1) X连锁隐性遗传(sex-linked recessive inheritance, XR)
隐性致病基因(c)位于X染色体上,遗传特点是发病率有显著的性别