遗传多态性知识汇总

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遗传多态性知识

一、SNP, LD, Haplotype and Tagger SNP

1. 遗传/基因多态性(genetic/gene polymorphism)

在一随机婚配的群体中,染色体同一基因座位点上有两种或两种以上的基因型,且各个等位基因在群体中的出现频率皆高于1%。它是决定人体对疾病易感性、临床表现多样性及药物治疗反应差异性的重要因素。而种群中频率等于或小于1 %的碱基变异称为突变。染色体同一DNA位置上的每个碱基类型叫做一个等位位点。如某些人的染色体上某一位置的碱基是A,而另一些人的染色体上相同位置上的碱基是G,除性染色体外,每个人体内的染色体都有两份,所以,一个人所拥有的一对等位位点的类型被称作基因型(genotype),如GA、GG、AA;检定一个人的基因型,被称作基因分型(genotyping)。由不同基因型与环境共同作用所产生的生物体(人类)可观测的物理或生理性状称为表现型(phenotype)。限制性片段长度多态性(restriction fragment length polymorphism. RFLP)是第一代的遗传标记;可变数目的串联重复(variable number of tandem repeat. VNTR)是第二代遗传标记;其中重复单位为2-6个核苷酸称为微卫星或短串联重复;6-12个核苷酸称为小卫星。

Polymorphisms are defined as frequent (occurring in greater than 1% of the population) variations in the human DNA sequence. Most involve a single base pair substitution, known as single nucleotide polymorphisms(1), although more complex variations are also recognised. SNPs are single base pair positions in genomic DNA at which different sequence alternatives (alleles) exist in normal individuals in some population(s), wherein the least frequent allele has an abundance of 1% or greater. In principle, SNPs could be bi-, tri-, or tetra-alletic polymorphisms. Howere, in humans, tri-alletic and tetra-alletic SNPs are rare almost to the point of non-existence, and so SNPs are sometimes simply referred to as bi-allelic markers.

单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism.SNP):最早由美国麻省理工学院的人类基因组研究中心Lander于1996年提出,是不同个体基因组DNA序列内特定核苷酸位置上单个碱基的不同.是第三代遗传标记,任一SNP在群体中出现的频率应不小于1%,原则上SNP 可以是双、三、四等位基因多态,在人类三、四等位基因的SNP很少甚至几乎不存在,因此SNP简单指双等位标记,双等位基因的SNP替换包括1个转换C\T(G\A)和3个颠换C\A(G\T)、C\G(G\C)、T\A(A \T),由于核苷酸的5-甲基胞嘧啶脱氢基反应相对比较频繁,使得四种SNPs 在基因组中出现的频率不同,在生物体内约2/3是C/T(G/A)转换,并且多存在于非转录序列

中。据统计,人类基因组中3*109碱基中至少存在着1000万个SNPs位点,平均约1个SNP/1000bp。与其他遗传标记(如限制性片段长度多态,短串联重复)的主要不同是不再以“长度”的差异作为检测的手段,而直接以序列的变异作为标记,具有高丰度、高度稳定性和易于自动化分析等独特的优势。英文描述:SNP markers are preferred over microsatellite markers for association studies, because of their high abundance along the human genome (SNPs with minor allele frequency>0.1 occur once every 600 kb) (Wang et al.1998), their low mutation rate, and the accessibility of high-throughput genotyping. The power of association studies based on SNPs depends not only on the sample size and density of the marker map but also on many other factors, such as the age and frequency of the disease mutations and SNPs and the extent of linkage disequilibrium(LD) in the region.(2)

根据SNP在基因序列中所处的位置的不同,SNP位点可以分为几个大类。大多数对基因的功能没有影响的SNPs,称为anonymous SNPs;存在于基因内部的SNP位点则称为gene-based SNPs,包括内含子、外显子和启动子中的单核苷酸多态性位点。其中,存在于蛋白质编码序列中的SNP位点称为cSNPs或coding SNPs。在cSNPs中,如果不改变所编码的氨基酸序列,这样的单核苷酸多态性称为synonymous SNPs;如果SNP导致了氨基酸序列的改变,则称为non-synonymous SNPs。发生在基因蛋白编码区的SNP,可能引起编码氨基酸的置换,导致蛋白功能的改变;大多数SNPs发生在非编码区,启动子区域的SNP也许影响转录因子结合的能力,改变基因转录的速率或水平;发生在5?上游区或3?下游区域的SNPs可能改变转录的mRNA的稳定性或增强子活性;而内含子区域的SNPs的功能效应有待于进一步研究(3)。检测SNP的方法多种多样,有直接测序法、PCR-RFLP法、单链构型多态分析法(single strand conformation polymorphism analysis,SSCP)、异源双链分析法(heteroduplex analysis,HA)、变性梯度凝胶电泳分析法(denaturing gradient gel electrophoresis,DGGE)、固相化学断裂法(solid phase chemical cleavage method,spCCM)、等位基因特异性聚合酶链反应法(allele-specific PCR)、DNA芯片检测法和实时荧光定量PCR法等,均具有较高的特异性和敏感性,不同实验室可以根据研究目的和经费选择合适的检测方法。

2. 单倍型(haplotype)

位于染色体上特定区域、相互关联、倾向于以整体模式遗传给后代的SNPs组合称作单倍型(haplotype),比拟为人类进化历史的“分子化石”。在一段DNA内若存在n个SNP位点,则群体内理论上可能存在2n种单倍型,但针对每一个体来说只有2种单倍型。单倍型构建方法:实验方法目前有单分子稀释法(single-specific dilution)、AP-PCR(allele-specific PCR)、长插入

克隆法(Long-insert cloning)与双倍型-单体型转化(diploid-to-haploid conversion)等;统计算法有Clark算法、最大似然算法、贝叶斯算法。

3. 单倍域(haplotype block)

根据基因组大范围内SNPs之间的连锁不平衡,能够用一个相对简单的模型来描述人类基因组的单倍型结构,即染色体上存在的连续的、稳定的、几乎没有被重组所打断的单倍型区域,称为单倍域(haplotype block or haploblocks)。Several neighboring, tightly linked SNPs are inherited together and form a haplotype block.单倍域可能是遗传的最小单位,在极端情况下,它可以是一个单独的SNP或者是一整条染色体,重组事件频发的区域可将相邻的单倍域间隔开来。

3.1 单倍域的定义:

①a haplotype block is a contiguous set of markers in which the average D?(the standardized coefficient of LD(4)) is greater than some predetermined threshold.

②Gabriel et al(5)described human genome can be parsed objectively into haplotype blocks: sizable regions over which there is little evidence for historical recombination and within which only a few common haplotypes are observed. based on linkage disequilibrium (LD), that is large pairwise |D?| values between those SNP pairs within one haploblock.

③Patil et al(6) defined haplotype blocks as a region with a large proportion(>80%) of inferred common haplotypes.based on the concept of “chromosome coverage” , with a haplotype block containing a minimum number of SNPs that account for a majority of common haplotypes or a reduced level of haplotype diversity.

④Wang et al(7)further proposed explicit“no historical recombination” as a definition for haplotype blocks, which can be tested using a four-gamete test.

⑤Ding K et al(8) choose to define haplotype blocks based on LD when haplotype-block-based tSNPs selection methods were employed. The LD-based haplotype-block definition requires that the proportion of SNP pairs with strong D?(absolute D?≥0.70) must account for at least 95% of pairs of SNPs

3.2 单倍域的算法及划分标准:

3.2.1 基于连锁不平衡:

①Gabriel Criteria(5) of haplotype block partitioning:

Exclude MAF of SNPs below 0.05

“strong LD” is defined that if the one-sided upper 95% confidence bound on D?is > 0.98 (that is, consistent with no historical recombination) and the lower bound is above 0.7.

“strong evidence for historical recombination” pairs for which the upper confidence bound on D? is less than 0.9.

We defined a haplotype block as a region over which a very small proportion (<5%) of comparisons among informative SNP pairs show strong evidence of historical recombination. Fraction of strong LD in these two categories must be at least 95%. [We allow for 5% because many forces other than recombination(both biological and artifactual) can disrupt haplotype patterns, such as recurrent mutation, gene conversion, or errors of genome assembly or genotyping]

②The block definition method based on the D' measure of LD, employed by Gabriel et al, was applied to the SNP genotype data through the HaploView software package (MJ Daly and JC Barrett, Whitehead Institute, MA, USA). Briefly,a block was defined as a region in which less than 5% of SNP pairs had a D' upper confidence bound less than 0.9. In addition, blocks consisting of 2 SNPs could span up to 20 kb and blocks of 3 or 4 SNPs could span up to 30 kb. Blocks were not allowed to overlap(9)

③Wang et al(7)further proposed explicit“no historical recombination” as a definition for haplotype blocks .利用四配子检验法(four-gamete test,FGT)提出了单体域的算法:首先对成对的SNPs进行四配子检验(检测到4个配子就表示曾经发生重组),将两两位点的四配子状态用矩阵表示,有4个配子出现计为1,否则为0;单体域被定义为没有重组现象发生的一组有序SNP标记,也就是根据FGT的结果,只要配子数不超过3个,就不断累加SNP到一个域中,直到第k个位点出现4个配子而结束,位点k可作为另一个新单倍域的突变起始点。FGT 算法的优点之一就是无需预先设定域值,当样本量较大时与贪婪算法结果相似。

Haploview Four gamete rule: For each marker pair,the population frequencies of the 4 possible two-marker haplotypes are computed. If all 4 are observed with at least frequency 0.01, a recombination is deemed to have taken place. Blocks are formed by consecutive markers where only 3 gametes are observed.

3.2.2 基于单体型多样性:

①Patil et al(6) defined haplotype blocks as a region with a large proportion (>80%)of inferred common haplotypes. 提出了获得单体域近似分割的贪婪算法,首先考虑由连续SNPs形成的

所有可能的单体域,然后从中选出一个单体域,使得该域中的SNP数目与所需最少的标签SNPs(用来区分的出现一次以上单体型)数目之比值达到最大,也就是用最少的标签SNP区分出最多的SNP;每个SNP都被安排一个单体域中.所有单体域的大小与其在染色体上的顺序无关,且单体域没有绝对的边界。Two criteria:(1) in each block, at least 80% of the observed haplotypes are represented more than once; and (2) the total number of tag SNPs for distinguishing at least 80% of haplotypes is as small as possible

②Zhang et al(10-11)提出了单体域分割的动态程序算法,算法的原理是使每个单体域中能代表域中大部分性质的标签SNPs达到最少,他们的算法已经被开发为程序HAPBLOCK(http:// https://www.360docs.net/doc/167613146.html,/msms/HapBlock/)。

尽管上述方法各具优点,但Wall et al(12)指出更倾向于第一类方法,原因:其一,使用D?直接检测历史性重组的发生看起来更符合单体域的定义;其二,对于二倍体的遗传数据,两两配对的方法更容易应用;最后,两两配对连锁不平衡的系数更易于可视化。

3.2.3 其余划分标准

haplotype block boundaries were inferred from the phased genotype data (probability threshold for correct phase call at each site: 0.95) by D? confi dence limits (upper confidence limit >0.97, lower confidence limit > 0.70, fraction of informative pairs in strong LD: 0.95) using Haploview (https://www.360docs.net/doc/167613146.html,/personal/jcbarret/haploview/)

所有两两SNP之间的D?值最小值>0.9(13-14)

所有两两SNP之间的r2值和D?值均等于1(15)

所有两两SNP之间的r2值最小值>0.8(16)

95%的两两SNP之间的D?值最小值>0.7(8)

Several neighboring, tightly linked SNPs are inherited together and form a haplotype block, which as a haploblock has a higher discrimination power than the individual SNPs within the block. Candidate haplotype blocks were selected from three major populations(Caucasian, East Asian, and African) using the following parameters: maximum match probability reduction=0.85, linkage disequilibrium (LD) r2≥0.7, maximum F st=0.06(17),minimum number of SNPs=3, minimum heterozygosity=0.2, and minimum number of haplotypes=3.(18)

4. 标签SNP(tagger SNP)

对于一个连锁群来说其可能包含有很多SNP位点,但是只需用少数几个SNPs就足以特异性地鉴定出该连锁群的单体型模式,而这样的SNPs被称为标签单核苷酸多态性(tag single

nucleotide polymorphism,tSNPs),是基因组中具有代表性和特征性的SNP,是构建单倍型或进行关联分析所必需的一组遗传标记。而仅通过少数SNP等遗传标记就可以识别单倍域中的大部分单倍型,这些遗传标记被称为单倍型标SNP,称为单倍型标签SNP(haplotype tag SNP htSNP) (19)。

4.1 tSNP和htSNP的区别

The two terms, htSNPs and tSNPs, refer to two different strategies(8) for choosing the optimal minimum subset of SNPs from the entire set of SNPs. htSNPs are selected based on the haplotype-block model of LD pattern in a region of interest and represent the common haplotypes inferred from the original set of SNPs. On the other hand, tSNPs are selected based on measures of association, such that a tSNP predicts partially or completely the state of other SNPs.

4.2 挑选tSNP或htSNP方法分类

Eight methods can also be classified as haplotype block-based methods: All common haplotypes, Haplotype diversity, R2h (Coefficient of determination), and Entropy and haplotype-block-free methods: TagIT (Haplotype r2), LD r2 (based on pairwise LD), PCA (principal component analysis), and BEST (based on set theory).

LD level is based on the following criteria(8): LD level varied from strong LD (D?>0.8), to moderate LD (0.4

①Haploview Tagger软件标准:若连锁不平衡参数r2≥0.8,可以认为其中一个SNP可以取代另一个SNP,所以可以任选其中一个作为标签SNP,以最少数目的标签SNP代表全基因范围内的MAF≥0.05的SNPs。

Haplotype tag SNPs (htSNPs) were selected by Haploview on a block-by-block basis. Haplotypes defined by the tagging SNPs within each block of CCR3 gene for all of the studied subjects were inferred by PedPhase V2.0 (https://www.360docs.net/doc/167613146.html,/jili/haplotyping.html)(15). A total of 16 SNPs in and around CCR3 gene (20)were selected on the basis of the following criteria: (1) validation status, especially in Caucasians, (2) an average density of 1 SNP per 3 kb, (3) degree of heterozygosity, i.e., minor allele frequencies (MAF) >0.05, (4) functional relevance and importance, (5) reported to dbSNP by various source.

②Zhang et al(10)所构建单体域的动态程序中,采用枚举法来选择htSNP。这些方法就是先

将染色体分割成连续的单体域,然后通过肉眼观察或程序运算从每个域中选择出可以代表域中多样性的标签SNPs,并要求标签SNPs 的数目达到最小。

③Johnson et al(21)提出的算法是以连锁不平衡为基础的,原理是首先计算两两SNPs间连锁不平衡程度,如果高度连锁,那么就可以用一个来预测另一个,就是说只选择其中一个作为htSNP。算法依据连锁不平衡的参数,剔除冗余的SNPs,列出所有可能的htSNPs子集,然后根据各组htSNP能够说明样本中单体型变异的多少。(多样解释比例,proportion of diversity explained,PDE)来确定最佳的一组为htSNPs.

④CIayton算法(22)的原理是让进行基因分型的标签SNPs能够对剩余的不分型SNPs进行很好的预测,依据其原理建立算法选出可能的htSNPs子集,最后同样依据PDE来选出htSNPs.与Johnson的算法不同的是该方法可以按照使用者的要求在PDE分析之前剔除覆盖率达不到要求或有缺失的数据的htSNPs子集。

⑤Stram等(23)选择标签SNPs算法就是让标签SNPs能够对总体SNPs的分布进行较好的预测,算法考虑每个个体真实的单体型拷贝数与通过标签SNPs所预测的单体型拷贝数的相关程度,并将相关系数的平方R2(>0.7)作为选择htSNPs的参数。

In any case, a considerable loss of information about potentially causative variants was associated with all SNP tagging methods. Simply put, more tagSNPs provide more information, and all genotyped SNPs provide the maximum information. While r2 tagging with a cut-off of 0.8 is often considered sufficient to capture most information, there is still a loss of 15% compared to the use of the complete marker set. The portion of captured variants obtained with using all markers is comparable to earlier findings for the ENCODE regions with both lower and higher SNP marker densities.(24)

Haplotype block, tag SNPs, Haplotype用途和研究步骤(2):Haplotype blocks, together with the corresponding tag SNPs and common haplotypes determined by haplotype block–partitioning algorithms, can be used in genomewide association studies, as well as in the finescale mapping of complex disease genes. First, a small number of samples (e.g., 10 or 20 individuals) are chosen to be genotyped at a very dense SNP map in a region, and the haplotypes of these individuals are identified simultaneously. Second, an algorithm for haplotype block partitioning is employed, to identify haplotype block structure and a set of well-spaced tag SNPs. Third, a larger number of samples are genotyped only at these tag SNP marker loci. Fourth, association studies are conducted using all the genotyped samples, with knowledge of the haplotype block structure.

5. 连锁不平衡(linkage disequilibrium LD)

由Jinnings在20世纪初期提出,是指同一条染色体上的SNPs之间不是孤立的,不同位点的等位基因往往倾向于同时出现,出现的概率超过人群中因随机分布而使两位点同时出现的概率,又称等位基因关联(allelic associattion) (25)。LD is the “nonrandom association of alleles at different loci”.连锁不平衡现象在群体遗传学参数估计、基因精细定位、关联分析等方面有广泛应用,从本质上讲,关联分析检测的就是遗传标记和性状之间的连锁不平衡。一般来说,连锁不平衡可以从突变、随机漂变、瓶颈效应和群体混合过程中产生,而连锁不平衡随衰减时间和遗传位点间的遗传距离的增长而减弱。连锁不平衡区别于连锁(linkage)(26),Linkage refers to the correlated inheritance of loci through the physical connection on a chromosome, whereas LD refers to the correlation between alleles in a population.

5.1 连锁不平衡度量方法

连锁不平衡的度量方法有很多,如相关系数r2、Lewontin?s D?、人群归因危险度δ、Yule?s Q、Kaplan和Weir?s比例差d等(27),大多应用于双等位基因的配对检验,其中使用最广泛的是D?和r2。在简化模型中,假设两个位点的两个等位基因A、a和B、b,等位基因的频率分别是πA、πa、πB、πb,可形成4种单倍型,单倍型的频率表示为πAB、πaB、πab、πAb。The basic component of all LD statistics is the difference between the observed and expected haplotype frequencies:D ab=(πAB-πAπB)。由于D的取值范围不理想,通常不直接使用这个公式进行度量,而对D先进行归一化后再使用。两个最常用的归一化的LD度量是r2和Lewontin的连锁不平衡系数(coefficient of linkage disequilibrium)D?,r2(also described as △2)=D ab2/(πAπaπBπb),认为是两个等位基因的相关系数的平方;如果D ab>0则D?= D ab/min(πAπB,πaπb),如果D ab<0则D?=D ab/min(πAπb,πaπB)(26)。标准化后,这两个度量的取值范围在0(重组)和1(完全连锁不平衡)之间。

The measurement of LD is a large and complex topic and will not be reviewed in detail here; but see the work of Devlin and Risch (1995); Jorde (2000) and Hudson (2001). Most of the measures of LD that are in wide use quantify the degree of association between pairs of markers. In part, they differ according to the way in which they depend on the marginal allele frequencies. In the present article, we use one popular measure of LD between pairs of biallelic markers, commonly denoted by r2 (elsewhere,r2 is also denoted by △2) (28).

D?可以看成是一个和频率无关的度量,当在检测位点间观察不到任何重组事件的时候取得最大值1,即完全连锁不平衡(complete LD),在这种情况下由这两个位点构成的4种单倍型

在所选的样本中至多只能出现3种。如果D?<1则说明这两个位点间发生过重组(新发生的突变也会引起D?<1,但对于SNP来说突变的概率较重组要小的多),这种情况下4种单倍型均可出现,但这时D?值相对大小的意义就很模糊了(如D?=0.3或D?=0.7,二者的区别就很模糊),因此如果D?的计算结果接近于1,则提示两位点间历史上发生重组的可能性很小,但如果D?处于中间值则不可用该数值来比较两位点LD程度的差别。而且,在小样本中D?值会显著增加,这对于有等位基因频率较低(两个等位基因中频率较低的一个频率<5%)的SNP来说非常明显,因此这时即使两个标记已达连锁平衡亦可能出现较高的D?值。

r2则是一个和频率有关的度量,代表两位点在统计学上的关系,r2等于D2除以两位点上4种等位基因频率的积,实际上可以从两位点的独立性检验公式推算得到。r2等于1称为完美连锁不平衡(perfect LD),说明两位点没有被重组分开,且等位基因频率相同,在这种情况下由两点构成的4种单倍型在所选样本中只出现2种(即AB,ab),并且r2值在小样本中不会显著增加。尽管r2和D?在小样本量或低等位基因频率时衡量连锁不平衡有不足,但二者各有自身优点,r2概述了重组和突变,D?仅反映重组是较精确的衡量重组发生的方法,但在小样本和低等位基因频率影响较大,需r2统计量弥补。D? is good at identifying the …block? structure of LD and r2 is better for defining the …associated interval?and identifying potential causal variants.(29)

LD 度量方法D?和r2值的描述:linkage disequilibrium (LD) describes the relationship between genotypes at a pair of polymorphic sites. Several popular statistics exist for describing LD; the two most frequently used are D?and r2 (sometimes referred to as “△2”) (Devlin and Risch 1995). ∣D?∣=1 if neither site has experienced recurrent mutation or gene conversion and if there has been no recombination between the sites. “∣D?∣=1” can be described as “complete LD”, because the allelic association is as strong as possible, given the allele frequencies at the two sites. However, genotypes can be perfectly correlated between sites only if their MAFs are the same. Only when genotypes are perf ectly correlated does r2 =1, which can be described as “perfect LD.”(30)

r2值的大小和关联分析的效力直接相关。当遗传易感位点和一个遗传标记间的连锁不平衡用r2度量的时候,要达到与直接检测这个易感位点相似的显著性水平,样本容量需要达到原来的1/r2倍(31)。影响连锁不平衡的因素有等位基因频率、重组(减弱LD)、突变、群体大小(小样本群体的遗传漂移增加LD水平)、群体交配模式(异性杂交减弱LD,自体受精增强LD)、Admixture(admixture is gene flow between individuals of genetically distinct populations

followed by intermating)等

5.2 关联分析(Association analysis)就是利用等位基因间连锁不平衡的关系鉴定导致生物特定性状的基因组DNA区段,研究生物基因型和表现型的关系。

存在问题:

连锁分析(1inkage analysis)和关联分析(association analysis)是遗传病学中被大家所熟悉的方法。连锁分析是基于家系研究的一种方法,不适合于脓毒症的遗传学研究,因此关联分析被用于脓毒症的遗传学研究。基因关联研究的基本原理是人类基因组与临床表现的关联分析的判断。目前,对于脓毒症与基因多态性的研究主要存在下列问题:第一,缺乏重复性研究;第二,样本量不足,易犯二类错误;第三,多重的试验,如多种SNP、亚群和结果,群体结构和假关联性易犯一类错误;第四,对于许多SNP机能重要性的理解不足,候补基因的选择依赖何种途径,SNP不是主要致病因素或与致病SNP不存在高度的连锁不平衡;第五,如何确定对照组。

二、SNP分型方法汇总

按照分型原理分:

基于碱基延伸:直接测序、各种芯片、SNPscan、SNaPshot、MassArray、LDR、TaqMan 基于内切酶:RFLP、mF-RFLP

按照通量高低分:

1、全基因组水平(GWAS):illumina(Infinium HD BeadChips); Affymetrix芯片

2、候选SNP分型

1)高级多重:Golden Gate(illumina) 96×N(N=1-16)

SNPscanTM(Genesky) 48×N (N=1-10, 通常1-4)

2) 中级多重:Multiplex SNaPshot 6-30

MassArray (Sequenom) 6-30

iMLDR (Genesky) 12-30

3) 简单多重:荧光多重LDR 4-8

mF-RFLP(Genesky) 3-6个样本1-3位点

4) 单位点分析:TaqMan (ABI)

RFLP

5) 其它:直接测序(Sanger双脱氧末端终止测序法)

SNP分型方法比较及优缺点

PCR-RFLP酶切:

优点:成本节约,比较灵活,不受样本数和位点数的制约

缺点:1、酶切位点不是每个SNP都有

2、酶切准确性不是很高,判读的人为主观因素较多

3、需要5-10%样本量的测序验证

4、劳动量较大,自动化程度低

Taqman探针

优点:1、国际认可度高

2、大样本情况下成本较低

3、数据准确率高>98%

缺点:1、只能单个位点分型,多位点时实验时间较长,样本消耗多

2、试剂订购需要2-3个月

3、约1/10的位点探针合成失败或大批量样本分型无法判读

Snapshot技术:基于荧光标记单碱基延伸原理的分型技术,在一个含有测序酶、四种荧光标记ddNTP、紧邻多台位点5'端的不同长度延伸引物和PCR产物模板的反应体系中,引物延伸一个碱基即终止,经ABI测序仪检测后,根据峰的移动位置确定该延伸产物对应的SNP位点,根据峰的颜色可得知掺入的碱基种类,从而确定该样本的基因型。通常用于10~30个SNP位点分析。

优点:1、分型准确:其准确度仅亚于直接测序,>98%的成功率和准确率

2、多位点同时检测:可以同时检测达12-20个位点

3、不受位点多态特性限制:不管该位点是G/C, A/T, G/A, C/T,甚至部分插入/缺失多态,也无论该位点处于哪条染色体上,都可以放在一个体系中检测。

4、不受样本量的限制,样本量从100-5000都可以完成,成本主要由位点决定,样本可多可少。

5、可以检测出受污染的样本:如果一个样本的分型峰谱偏离正常的分布,它可以提示该样本可能受到污染或浓度过低,而其它分型方法则不能做到这一点

6、国际认可度很高,文献很多

缺点:1. 分型成本不低:根据样本量和位点数的多少,服务价格在6-15元

2. 分型成本随着样本量的增加并不能快速降低,因此该方法在中等样本量的项目中有优势,在大样本项目中不具有优势

Mass array(质谱分析技术):基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI-TOF MS) 技术。通过PCR扩增目标序列,加入SNP序列特异延伸引物,在SNP 位点上,延伸1个碱基;将制备的样品分析物与芯片基质共结晶,将该晶体放入质谱仪的真空管,强激光激发,使基质晶体升华,变为亚稳态离子,产生的离子多为单电荷离子,他们在加速电场中获得相同的动能,进而在一非电场漂移区内按照其质荷比率加以分离,在真空小管中飞行到达检测器,MALDI 产生的离子常用飞行时间(Time-of-Flight,TOF)检测器来检测,离子质量越小,就越快到达。根据离子质量判断基因型。

优点:1、多位点同时检测(12-24)

2、成本较低(服务5-10元/SNP)

3、通量较高时间较快

4、国际认可度高,文献较多

缺点:1、位点成功率仅93%左右,处于高GC含量区域以及复杂二级结构区域的SNP不适合

2、数据准确率为95-96%,主要由于其是间接的检测方法(根据离子核质比推断SNP)

LDR连接酶:用高温连接酶实现对基因多态性位点的识别。高温连接酶一旦检测到DNA与互补的两条寡聚核苷酸接头对应处存在着基因点突变类型的碱基错配,则连接反应就不能进行。

优点:1、成本较低,

2、不受样本数和位点数的限制

3、准确性较高,连接酶>98%

缺点:1、同时检测的位点较少,4-10个

2、国际认可度一般,需要做部分验证实验

3、实验流程较长,需2-3天,操作复杂

Snapscan TM技术:基于多重探针连接的SNP分型方法

优点:1、可进行48个以上SNP的同时分型

2、成本降低,在样本量超过1000,位点数超过48的项目中,成本是目前所有服务技术最低的

3、准确性>98%,样本符合要求,成功率>98%

缺点:1、对于高GC,复杂序列区,CNV区的位点可能不适合

2、样本要求高:总量达300ng的DNA,最好至少20ng/ul以上的浓度,Nanodrop测定OD比值260/280在1.8~2.0,电泳测试DNA不降解

Golden gate芯片

优点:1、通量高

2、单个位点的成本低

缺点:1、数据准确性约93%,成功率93%,芯片数据准确率一般

2、芯片定制时间较长

3、不适合用于做全基因组SNP芯片数据的验证

Sanger测序法的原理是在普通的引物延伸反应中加入4中不同荧光标记的双脱氧核苷三磷酸(ddNTP),如果ddNTP被掺入到合成链中,聚合酶就无法继续延伸这条链,所以延伸产物中含有各种长度的带荧光的延伸产物,用电涌分离这些产物能得到目标DNA的序列。分型金标准,成本较高。

Pyro: (Pyrosequencing AB, Uppsala, Sweden). Pyrosequencing is a DNA sequencing technique that is based on the detection of released pyrophosphate during DNA synthesis.In a cascade of

enzymatic reactions, visible light is generated that is proportional to the number of incorporated nucleotides.The light generated provides a visual display called a pyrogram. For analysis of SNPs, the 3' end of a primer is designed to hybridize to one or a few bases upstream of the polymorphic position. The pyrogram display demonstrates a clear distinction between the various genotypes; each allele combination (homozygous or heterozygous) provides a distinct pattern when compared with the two other possible variants. Pattern recognition software is used to compare the generated pyrogram with patterns predicted for each of the three possible genotypes. (Alderborn A, Kristofferson A, Hammerling U. Determination of single nucleotide polymorphisms by real-time pyrophosphate DNA sequencing. Genome Res. 2000;10:1249–1258.)

三、SNP临床关联研究实验设计

1.SNP实验流程:

●获取血液样本

●全血DNA提取

●SNP筛查:1)确定测序区域:5?非编码区、重复序列、启动子区、外显子、内含子、3?

非编码区···2)设计引物:长程PCR(Long-PCR)和巢式PCR(Nest-PCR)引物(在每对长程引物范围内设计多对引物,这些引物称为巢式引物),长程PCR的目的是对测序基因先进行大片段扩增,为巢式PCR提供足够的DNA模板量。巢式PCR是对长程PCR产物再进行分段扩增,为测序提供足够的模板量;3)PCR扩增靶DNA片段:长程PCR、巢式PCR,PCR产物鉴定(琼脂糖凝胶电泳);4)测序,测序结果判别、多重比对确定SNP位点。

●生物信息学分析SNP位点的定位、初步分析其生物学意义

●测定靶分子表达量

●体外构建靶DNA序列质粒

●转染细胞,体外实验

●临床资料分析

2. A common haplotype of the LBP gene predisposes to severe sepsis(Spanish)实验思路:

1. 病例资料和样本收集

1.1 按国际标准筛选病例和对照组:对照随机选取与病例比2:1,年龄18-75周岁,样本大小的确定:The sample size was based on a priori power calculation, indicating 80% power to detect a 1.7-fold difference in risk at the .05significance level. We assumed the risk genotype frequency of 40% in the general population,based on sequencing and genotyping data (17). We followed current proposed guidelines for deoxyribonucleic acid (DNA)polymorphism-disease associations (14, 18).

Power calculations: Power calculations for the study were carried out using Quanto software (https://www.360docs.net/doc/167613146.html,/GxE).

1.2 收集血液样本(确诊脓毒症24h内)作为基因分型

1.3 收集血液用作检测血清LBP水平:入院24h和确诊脓毒症的7d,血清保存在-80℃

2. 基因分型

2.1 基因序列数据来源于23个欧美人群(称IIPGA-EAs) from the Innate Immunity NHLBI Program for Genomic Applications (PGA) website (https://www.360docs.net/doc/167613146.html,/IIPGA2/index_html, accessed September 2005)

2.2 根据文献确定待研究序列长度和范围(LBP5?flanking区~1kb内,致炎因子的诱导结合区) 2.3 确定tSNPs:we selected a set of tSNPs satisfying a minimum performance(haplotype r2 ≥0.80) forcing all six SNPs of the 5?-flanking region to be included as part of the genotyping set, using TagIT (20).

2.4 SNaPshot Multiplex Kit PCR完成基因分型:为避免分型偏差,加入LBP基因无关SNP分型

3. 血浆靶蛋白水平检测

4. 统计分析数据和疾病关联情况:SPSS1

5.0(Fisher?s精确检验、Student?s t检验、Mann-Whitney U检验、回归分析),Pearson?s goodness of fit chiaquare检验分析哈温平衡及基因分型的近亲交配或群体分层问题,SNPstats分析单个的SNP关联研究,A Bonferroni-like multiple testing adjustment was applied to individual SNP associations but taking into consideration the correlation among SNPs, reducing the effective number of tests to 7 (25).PHASE2.1构建单倍型

5. 单倍型分析内容和意义?

本文结论发现LBP单个SNP位点与严重脓毒症关联研究无意义,但5?flanking区共同单倍

型与脓毒症易感性关系密切,说明单倍型关联分析较单位点分析更有意义haplotype-based analyses frequently provide greater power than single locus analysis in the ability to detect genes with modest effects even when individual SNP associations are absent.

三、启动子区SNP功能实验方法

1. 生物信息学分析:对启动子/内含子区SNP附近序列,利用(TFSEARCH;

http://www.cbrc.jp/research/db/TFSEARCH.html)、(motif; http://motif.genome.ad.jp/)、(TRANSFAC Professional 10.3; http://www.biobase.de/pages/)等在线软件工具查找碱基变异对序列转录因子结合的变化,进而推测其可能的功能改变(转录因子-DNA结合能力、mRNA 转录活性)。

2. 靶基因表达分析:获取同质人群(健康人群、同样条件下病人如严重创伤病人)外周血、组织样本(样本例数根据SNP不同基因型频率而定,一般30-60例足够),抽提RNA、DNA、靶蛋白,根据不同基因型分析mRNA(RT-PCR)、蛋白(Western blot)表达情况。

3. 双荧光素酶报告基因活性检测:根据文献报道确定SNP位点周围序列长度,PCR扩增酶切后与报告载体重组,定点突变(保证除靶位点外序列一致性)获取不同基因型重组质粒,测序确认,转染细胞(一般2-3种细胞同时转染,根据文献或靶基因生物学特征选择细胞,设置阴阳性对照),24-48h后检测化学发光(中途可进行不同因素处理)。

4. 电泳迁移率检测(Electrophoretic Mobility Shift Assay EMSA):利用生物信息学查找的序列结合转录因子情况,设计靶序列特异性探针(生物素标记)与细胞核提取物(能够表达靶基因mRNA/蛋白的细胞)反应后检测电泳迁移率情况,合理设计组别(未标记竞争探针、无关探针、靶蛋白抗体、无关抗体),避免假阴阳性结果。

5. 染色质免疫沉淀检测(Chromatin immunoprecipitation assays ChIP):活细胞状态下固定蛋白质-DNA复合物,通过超声或酶处理将其随机切断为一定长度范围内(200-1000bp)的染色质小片段,然后通过抗原抗体的特异性识别反应沉淀此复合体,特异性地富集目的蛋白结合的DNA片段,通过对目的片断的纯化与检测,从而获得蛋白质与DNA相互作用的信

息。

6. Surface plasmon resonance (SPR) analysis:

四、遗传多态性常用网站

1. HGP:Human Genome Project,人类基因组计划,以美国为主的多国参与历时20余年完

成的人类3*109个碱基的测序工作。

2. NCBI GenBank:各物种基因序列、定位及特征。https://www.360docs.net/doc/167613146.html,

3. HapMap:International HaoMap Project,人类基因组单体型图计划,分析来自亚洲、欧

洲和非洲的270个体的10-million SNPs特征。https://www.360docs.net/doc/167613146.html,

4. GWAS:Genome-wide association study,Wellcome Trust Case Control Consortium (WTCCC)资助调查分析13种疾病12万样本的遗传关联分析,如溃疡性结肠炎、Barrett食管和食管癌的研究。https://www.360docs.net/doc/167613146.html,

5. ENCODE :DNA元素的百科全书(Encyclopedia of DNA Elements)计划,系统的鉴别分析所有基因、启动子、其他的转录调控子和调节染色体结构和功能的元件;至今完成人类基因组的1%序列(30 megabases)。

6. Genotype-Tissue Expression (GTEx) project:收集各种器官的组织样本,研究临床表型和基因型的关系,基因型关联的基因表达水平等表达数量性状遗传位点(expression quantitative trait loci eQTLs)。https://www.360docs.net/doc/167613146.html,/GTEx/index.asp

7. 1000 Genomes Project:由英国、中国和美国共同完成的大约1200个样本的基因组测序信息,有助于分析序列中的多态性或较HapMap数据库频率更低的拷贝数。https://www.360docs.net/doc/167613146.html,

8. Human Microbiome Project (HMP):旨在详细的阐述寄存于人体皮肤、鼻咽、口咽、胃肠道或尿生殖道微环境的超过1000种微生物的基因组信息。https://www.360docs.net/doc/167613146.html,/hmp 9. chip-based platforms (Illumina[San Diego, CA] and Affymetrix[Santa Clara, CA]):商业化的芯片技术,包含有SNPs和拷贝数变异探针等约1-1.8百万遗传标记。https://www.360docs.net/doc/167613146.html, https://www.360docs.net/doc/167613146.html,

10. HaploView4.1 Check Markers页面缩写的意义:

? # is the marker number.

? Name is the marker ID specified (only if an info file is loaded).

? Position is the marker position specified (only if an info file is loaded).

? ObsHET is the marker's observed heterozygosity.(观察到的杂合子比率)

? PredHET is the marker's predicted heterozygosity (i.e. 2*MAF*(1-MAF)).(预测的杂合子比率) ? HWpval is the Hardy-Weinberg equilibrium p value, which is the probability that its deviation from H-W equilibrium could be explained by chance.

? %Geno is the percentage of non-missing genotypes for this marker.(基因分型成功样本的比率) ? FamTrio is the number of fully genotyped family trios for this marker (0 for datasets with unrelated individuals).(样本中家族组合样本的比率)

? MendErr is the number of observed Mendelian inheritance errors (0 for datasets with unrelated

individuals).

? MAF is the minor allele frequency (using founders only) for this marker.

? Alleles are the major and minor alleles for this marker.(主要基因:次要基因)

? Rating is checked if the marker passes all the tests and unchecked if it fails one or more tests (highlighted in red).

参考文献:

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物理图谱与遗传图谱知识总结(doc8)

遗传图谱 通过遗传重组所得到的基因在具体染色体上线性排列图称为遗传连锁图。它是通过计算连锁的遗传标志之间的重组频率,确定他们的相对距离,一般用厘摩(cM,即每次减数分裂的重组频率为1%)来表示。绘制遗传连锁图的方法有很多,但是在DNA多态性技术未开发时,鉴定的连锁图很少,随着DNA多态性的开发,使得可利用的遗传标志数目迅速扩增。早期使用的多态性标志有RFLP(限制性酶切片段长度多态性)、RAPD(随机引物扩增多态性DNA)、AFLP(扩增片段长度多态性);80年代后出现的有STR(短串联重复序列,又称微卫星)DNA遗传多态性分析和90年代发展的SNP(单个核苷酸的多态性)分析。 物理图谱 物理图谱是利用限制性内切酶将染色体切成片段,再根据重叠序列确定片段间连接顺序,以及遗传标志之间物理距离[碱基对(bp)或千碱基(kb)或兆碱基(Mb)]的图谱。以人类基因组物理图谱为例,它包括两层含义,一是获得分布于整个基因组30 000个序列标志位点(STS,其定义是染色体定位明确且可用PCR扩增的单拷贝序列)。将获得的目的基因的cDNA克隆,进行测序,确定两端的cDNA序列,约200bp,设计合成引物,并分别利用cDNA和基因组DNA作模板扩增;比较并纯化特异带;利用STS 制备放射性探针与基因组进行原位杂交,使每隔100kb就有一个

标志;二是在此基础上构建覆盖每条染色体的大片段:首先是构建数百kb的YAC(酵母人工染色体),对YAC进行作图,得到重叠的YAC连续克隆系,被称为低精度物理作图,然后在几十个kb的DNA片段水平上进行,将YAC随机切割后装入粘粒的作图称为高精度物理作图. 因限制性内切酶在DNA链上的切口是以特异序列为基础的,核苷酸序列不同的DNA,经酶切后就会产生不同长度的DNA片段,由此而构成独特的酶切图谱。因此,DNA物理图谱是DNA分子结构的特征之一。DNA是很大的分子,由限制酶产生的用于测序反应的DNA片段只是其中的极小部分,这些片段在DNA链中所处的位置关系是应该首先解决的问题,故DNA物理图谱是顺序测定的基础,也可理解为指导DNA测序的蓝图。广义地说,DNA测序从物理图谱制作开始,它是测序工作的第一步。制作DNA物理图谱的方法有多种,这里选择一种常用的简便方法──标记片段的部分酶解法,来说明图谱制作原理。 用部分酶解法测定DNA物理图谱包括两个基本步骤:

基因多态性

基因多态性 多态性(polymorphism)是指在一个生物群体中,同时和经常存在两种或多种不连续的变异型或基因型(genotype)或等位基因(allele),亦称遗传多态性(genetic polymorphism)或基因多态性。从本质上来讲,多态性的产生在于基因水平上的变异,一般发生在基因序列中不编码蛋白的区域和没有重要调节功能的区域。对于一个体而言,基因多态性碱基顺序终生不变,并按孟德尔规律世代相传。 基因多态性分类生物群体基因多态性现象十分普遍,其中,人类基因的结构、表达和功能,研究比较深入。人类基因多态性既来源于基因组中重复序列拷贝数的不同,也来源于单拷贝序列的变异,以及双等位基因的转换或替换。按引起关注和研究的先后,通常分为3大类:DNA片段长度多态性、DNA重复序列多态性、单核苷酸多态性。 DNA片段长度多态性DNA片段长度多态性(FLP),即由于单个碱基的缺失、重复和插入所引起限制性内切酶位点的变化,而导致DNA片段长度的变化。又称限制性片段长度多态性,这是一类比较普遍的多态性。 DNA重复序列多态性DNA重复序列的多态性(RSP),特别是短串联重复序列,如小卫星DNA和微卫星DNA,主要表现于重复序列拷贝数的变异。小卫星(minisatellite)DNA由15~65bp的基本单位串联而成,总长通常不超过20kb,重复次数在人群中是高度变异的。这种可变数目串联重复序列(VNTR)决定了小卫星DNA长度的多态性。微卫星(microsatellite)DNA 的基本序列只有1~8bp,而且通常只重复10~60次。 单核苷酸多态性单核苷酸多态性(SNP),即散在的单个碱基的不同,包括单个碱基的缺失和插入,但更多的是单个碱基的置换,在CG序列上频繁出现。这是目前倍受关注的一类多态性。 SNP通常是一种双等位基因的(biallelic),或二态的变异。SNP大多数为转换,作为一种碱基的替换,在基因组中数量巨大,分布频密,而且其检测易于自动化和批量化,因而被认为是新一代的遗传标记。 遗传背景知识遗传和变异各种生物都能通过生殖产生子代,子代和亲代之间,不论在形态构造或生理功能的特点上都很相似,这种现象称为遗传(heredity)。但是,亲代和子代之间,子代的各个体之间不会完全相同,总会有所差异,这种现象叫变异(variation)。遗传和变异是生命的特征。遗传和变异的现象是多样而复杂的,正因为如此,才导致生物界的多种多样性。

遗传学名词解释

1 Chromosomal disorders:染色体结构和数目异常而导致的疾病。如Down’s综合征(+21),猫叫综合征(5p-)。 2 Single gene disorders: 由于控制某个性状的等位基因突变导致的疾病称之。 3 Polygenic disorders:一些常见病和多发病的发生由遗传因素和环境因素共同决定,遗传因素中不是一对等位基因,而是多对基因共同作用于同一个性状。 4 Mitochondrial disorders:是指线粒体DNA上的基因突变导致所编码线粒体蛋白质结构和数目异常,导致线粒体病。线粒体是位于细胞质中的细胞器,故随细胞质(母系)遗传。 4 Somatic cell disorders: 体细胞中遗传物质突变导致的疾病。 5 分离律 (Law of segregation)基因在体细胞内成对存在,在生殖细胞形成过程中,同源染色体分离,成对的基因彼此分离,分别进入不同的生殖细胞。细胞学基础:同源染色体的分离。 6 自由组合律(law of independent assortment)在生殖细胞形成过程中,不同的非等位基因,可以相互独立的分离,有均等的机会组合到—个生殖细胞的规律性活动。 7 连锁与互换定律-(law of linkage and crossing over)位于同一染色体上的两个基因,在生殖细胞形成时,如果它们相距越近,一起进入同一生殖细胞的可能性越大;如果相距较远,它们之间可以发生交换。 8 Gene mutation: DNA分子中的核苷核序列发生改变,导致遗传密码编码信息改变,造成基因表达产物蛋白质的氨基酸变化,从而引起表型的改变。 9 Point mutation:指单个碱基被另一个碱基替代。转换(transition):嘧啶之间或嘌呤之间的替代。颠换(transversion):嘧啶和嘌呤之间的替代。 10 Same sense mutation:碱基替换后,所编码的氨基酸没有改变。多发生于密码子的第三个碱基。 11 Missense mutation:碱基替换后,改变了氨基酸序列。错义突变多发生于密码子的第一、二个碱基 12 Nonsense mutation:碱基替换后,编码氨基酸的密码子变为终止密码子(UAA、UGA、UAG),多肽链合成提前终止。 13 Frame shift mutation:在DNA编码序列中插入或丢失一个或几个碱基,造成插入或缺失点下游的DNA编码框架全部改变,其结果是突变点以后的氨基酸序列发生改变 14 dynamic mutation :人类基因组中的一些重复序列在传递过程中重复次数发生改变导致遗传病的发生,称动态突变。

初二生物会考知识点总结大全最详细

基础义务教育资料 2017年初二生物会考知识(一) 一、生物多样性的内涵:它包括三个层次:生物种类多样性(即物种多样性),基因多样性,生态系统的多样性。 生物种类多样性,基因多样性,生态系统的多样性三者关系: (1)生物种类的多样性是生物多样性的最直观的体现,是生物多样性概念的中心。生物种类多样性影响生态系统多样性。 (2)基因的多样性是生物多样性的内在形式。基因多样性决定种类多样性,种 类多样性的实质是基因多样性。 (3)生态系统的多样性是生物多样性的外在形式。生态系统发生剧烈变化时也会加速 生物种类多样性和基因多样性的丧失。所以保护生物多样性的根本輕是保护生物的栖息环境,保护生态系统的多样性。 二、我国是生物种类最丰富的国家之一。其中苔薛、蕨类和种子輕仅次于巴西和哥伦比亚,居世界第三。我国是裸子植物最丰富的国家,被称为“裸子植物的故乡”。 三、生物的各种特征是由基因控制的。不同生物的基因有较大差别,同种生物的个体之间,在基因组成上也不尽相同,因此每种生物都是一个丰富的基因库。 种类的多样性实质上是基因的多样性。

四、我国是世界上基因多样性最丰富的国家之一,特别是家养数物、栽培植物和野生亲缘种的基因多样性十分丰富,为动植物的遗传育种提供了宝贵的遗传资源。 五、每种生物都是由一定数量的个体组成的,这些个体的基因组成是有差别的,它们共同构成了一个基因库,每种生物又生活在一定的生态系统中,并且与他的生物种类相联系。 某种生物的数量减少或绝灭,必然会影响它所在的生态系统;当生态系统发生剧烈变化时,也会加速生物种类的多样性和基因多样性的丧失。 因此,保护生物的栖息环境,保护生态系统的多样性,是保护生物多样性的根本措施。 六、造成生物多样性面临威胁的原因: (1)生态环境的改变和破坏 (2)掠夺式的开发和利用 (3)环境污染 (4)外来物种的影响 七、被称为植物中的“活化石”是银杉;被称为中生代动物的“活化石”的是扬子鳄;中国鸽子树(琪桐)也是植物界的“活化石”。 八、保护生物多样性的措施 1、建立门然保护区是保护生物多样性最为有效的措施。我国现已 建成许多保护生态系统类型的自然保护区和保护珍稀动植物的白然保护区。 自然保护区是“天然基因库”,能够保护许多物种和各种类型的生态系

遗传学名词解释大全

autoregulation 自我调节:基因通过自身的产物来调节转录。 autosome 常染色体:性染色体以外的任何染色体。 auxotroph 营养缺陷型:微生物的一种突变体,它不能合成生长所需的物质,培养时必须在培养基中加入此物质才能生长。 back mutation 回复突变:见reversion bacteriophage (phage) 一种感染细菌的病毒。 balance model 平衡模型:关于遗传变异比例的一种模型,它认为自然选择维持了群体中大量遗传变异的存在。 balanced polymorphism 平衡多态现象:稳定的遗传多态现象是由自然选择来维持的。 Barr body 巴氏小体:在正常雌性哺乳动物的核中有一个高度凝聚的染色质团,它是一个失活的X染色体。 base analog 碱基类似物:一种化学物质,其分子结构和DNA的碱基相似,在DNA的代谢过程中有时会取代正常碱基,结果使DNA的碱基发生突变。 bead theory 串珠学说:已被否定的学说,认为基因附着在染色体上,就象项链上的串珠。它既是突变单位又是重组单位。 binary fission 二分分裂:一个细胞分裂为大小相近的两个子细胞的过程。binomial distribution 二项分布:具有两种可能结果的 biparental zygote 双亲合子:又称双亲遗传(biparental inheriance),衣藻(chlamydomonas) 的合子含有来自双亲的DNA。这种细胞一般很少见。 biochemical mutation 生化突变,见自发突变(autotrophic mutation)。bivalent 二价体:在第一次减数分裂时彼此联合的一对同源染色体。bottleneck effect 瓶颈效应:一种类型的漂变。当群体很小时产生这种效应,结果使基因座中有的基因丢失了。 branch-point sequence 分支点顺序:在哺乳动物细胞中的保守顺序:YNCURAY(Y: 嘧啶,R:嘌呤, N:任何碱基),位于核mRNA内含子和II 类内含子3'端附近,其中的A可通过5'-2'连接的方式和内含子5'端相连接,在剪接时形成套马索状结构。 broad-sense heritability 广义遗传力:表型方差中所含遗传方差的百分比。cotplot 浓度时间乘积图:一个样本单位单链DNA分子复性动力学曲线。以结合为双链的量为纵坐标,以DNA浓度和时间的乘积为横坐标作出的DNA复性动力学曲线 C value C值:生物单倍体基因所含的DNA总量。 CAAT element CAAT元件:真核启动子上游元件之一,常位于上游-80bp附近,其功能是控制转录起始频率,保守顺序是 5'-GGCCAATCT-3'。 cancer 癌:恶性肿瘤,细胞失控,异常分裂且在生物体内可播散。 5'-capping -5'加帽:在 mRNA加工的过程中在前体 mRNA分子的5'端加上甲基核苷酸的“帽子”。 catabolite repression (glucose effect) 分解代谢物阻遏(糖效应):当糖存在时能诱发细菌操纵子的失活,即使操纵子的诱导物存在也是如此。 cDNA 互补DNA:以mRNA为模板,以反转录酶催化合成的DNA的拷贝。 cDNA clone cDNA分子克隆:将cDNA片段装在载体上转化细菌扩增出多克隆的过程,最终可建立cDNA文库。

遗传药理学在临床用药中的作用

遗传药理学在临床用药中的作用 遗传药理学是研究临床药物治疗中个体反应差异的遗传学因素的新兴学科,遗传多态性可引起不同个体在服用药物时的药理学及毒理学的不同效果,从而引起药物治疗效果的差异。对遗传药理学的深入研究将有助于我们根据患者的遗传特性来调整药物的使用方法,以达到减少药物不良反应及确保药物治疗作用的目的。 ■选择药物 对于存在遗传差异的不同人群,相同的治疗药物,特别是那些药效差异与基因改变有关的药物可能产生不同的,甚至是完全相反的作用,因此根据遗传药理学的检测结果可以帮助临床选择合适的药物,指导临床药物治疗方案的设计。 目前,我们已经知道了许多药效、毒性与基因多态性有关的药物,其中某些基因型检测已开始用于临床。例如癌症的化疗,由于绝大多数化疗药物都有强烈的毒副作用,应用遗传药理学信息可明显提高化疗的安全性。目前,主要集中于癌症化疗药物的代谢酶与化疗药物耐药相关基因的多态性研究。在用硫鸟嘌呤为癌症患者进行化疗时,由于红细胞中转甲基酶活性降低,使药物不能钝化降低其毒性,一些患者出现了严重的由于血药浓度的急剧升高而发生的毒性反应,甚至有死亡病例。而通过基因型检测可以筛选出弱代谢人群,为他们选择其他的药物进行治疗或调整治疗剂量,从而降低了严重不良反应的发生率。从瘤体等部位中分离出的有关耐药基因的多态性数据可以用来选择高敏感性药物,提高化疗效果,如长春碱、紫杉醇等。治疗前通过遗传基因筛选可以确定某种治疗方式的有效人群,如群司珠单抗(trastuzumab)这种药物是一种治疗晚期乳腺癌的单克隆抗体,只有对于肿瘤细胞HER2基因高表达的患者使用才可达到较理想的治疗效果,因此患者在接受该种治疗前要先进行标识物实验。随着该领域的研究发展,遗传药理学有效标示物在临床治疗中的使用增加了治疗的有效率,减少了无效人群对药物的使用。基因型的分类信息有助于我们解释在肿瘤化疗中出现的各种毒副作用及治疗效果的差异,在国外癌症化疗中,遗传学检测数据已成为主要的治疗依据,协助临床医生确定治疗方案。 ■调整药物治疗剂量 借助遗传药理学的研究结论,可以帮助临床了解如何通过调整药物剂量来降低那些具有不可预测的不良反应发生率的药物毒性,从而降低临床不良反应的发生,提高疗效。 依据以遗传多态性为基础的代谢差异将为患者提供更加合理的治疗建议和参考信息,推动药物治疗的安全和有效。奥美拉唑就是最好的例证,它作为H+-K+-A TP酶抑制剂,作用于胃壁分泌细胞,用于治疗消化道溃疡及消化道返流,其单剂量药代动力学研究中药时曲线下面积亚洲人比白种人增加近40%,这种差异是由药物的不同代谢率引起的。奥美拉唑是细胞色素酶P450CYP2C19的作用底物,近20%的亚洲人为P450CYP2C19的突变纯合子形式导致弱代谢型,因此对于亚洲患者中的弱代谢型及肝功受损的患者,应调低剂量进行治疗。这例遗传药理学理论的应用实例说明其有助于降低临床药物不良反应的发生,减少由于治疗失败而引起的经济损失。在一定程度上,处方药主要是由于其不良反应的高发生率,而根据遗传药理学可以为临床药物治疗提供一种不良反应少而又治疗效果高的治疗方法。 ■寻找致病因素预防恶性疾病的发生 有关遗传药理学的研究结果与人体某些健康因素也有着密切的关系。科学家发现,细胞色素P450酶系多态性影响个体对环境中毒素的钝化,从而造成个体间对环境毒素致病敏感性的差异。最近,美国国家环境健康科学研究院公布:为了研究环境因素对人体健康影响的个体间差异,建立了环境基因组计划,并且将从药物作用遗传多态性的相关基因开始着手研究。此项研究将有助于临床医生判断疾病发生的原因,并对高危人群采取相应的预防措施,减少恶性疾病(如癌症等)的发生。

遗传学名词解释94257

遗传学名词解释 amitosis无丝分裂:细胞核拉长呈哑铃状分裂,中部缢缩形成2个相似的子细胞。分裂中无染色体和纺锤体形成。如:纤毛虫、原生生物、特化的动物组织。 mitosis有丝分裂:即体细胞分裂,通过分裂产生同样染色体数目的子细胞。在分裂中出现纺锤体。 a sexual reproduction无性生殖:通过有丝分裂,从一共同的细胞或生物繁殖得到的基因型完全相同的细胞 或生物。也即克隆(clone)。 sexual reproduction有性生殖:减数分裂和受精有规则地交替进行,产生子代的生殖方式。 endomitosis内源有丝分裂:即间期细胞的染色体复制后,但不发生核分裂,着丝点也不分裂。结果形成多线染色体。或染色体复制后着丝点分裂,但细胞核未分裂,则核内染色体成倍性增加,成为内源多倍体。 meiosis减数分裂:是一种特殊方式的细胞分裂,是在配子形成过程中发生的,包括两次连续的核分裂,但染色体只复制一次,因而在形成的四个子细胞核中,每个核只含有单倍数的染色体,即染色体数减少一半,所以把它叫做减数分裂。 alternation of generations世代交替:生活周期包括一个有性世代和一个无性世代,这样二者交替发生就称为世代交替。 allele等位基因:载荷在同源染色体对等的位点上的二个基因,这二个成对的基因称为等位基因。additive effect加性效应:是指各个基因位点上纯合基因型对基因型总效应的贡献的大小,这部分效应一般是累加性的。 dominant effect显性效应:是指同一基因位点内相对等位基因间的交互作用对基因型总效应的贡献。autopolyploid同源多倍体: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。allopolyploid 异源多倍体: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。 apomixis无融合生殖:不经过雌雄配子融合而能产生种子的一种生殖方式,根据无融合生殖最后形成胚。aneuploid非整倍体:指体细胞核内的染色体不是染色体组的完整倍数,比该物种正常合子(2n)多或少一个以至若干个的现象。 atavism返祖遗传:在杂种后代重现祖先的某些性状,即为返祖遗传。 complementary effect互补作用:两对独立基因分别处纯合显性或杂合状态时,共同决定一种性状的发育。 当只有一对基因是显性,或两对基因都是隐性时,则表现为另一种性状,这种作用称为互补作用。(9:7)

遗传学名词解释

1、原核细胞:没有核膜包围的核细胞,其遗传物质分散于整个细胞或集中于某一区域形成拟核。如:细菌、蓝藻等。 2、真核细胞:有核膜包围的完整细胞核结构的细胞。多细胞生物的细胞及真菌类。单细胞动物多属于这类细胞。 3、染色体:在细胞分裂时,能被碱性染料染色的线形结构。在原核细胞内,是指裸露的环状DNA分子。 4、姊妹染色单体:一条染色体(或DNA)经复制形成的两个分子,仍由一个着丝粒相连的两条染色单体。 5、同源染色体:指形态、结构和功能相似的一对染色体,他们一条来自父本,一条来自母本。 6、染色体组:在通常的二倍体的细胞或个体中,能维持配子或配子体正常功能的最低数目的一套染色体。或者说是指细胞内一套形态、结构、功能各不相同,但在个体发育时彼此协调一致,缺一不可的染色体。 7、一倍体:具有一个染色体组的细胞或个体,如,雄蜂。 8、单倍体:具有配子(精于或卵子)染色体数目的细胞或个体。如,植物中经花药培养形成的单倍体植物。 9、二倍体:具有两个染色体组的细胞或个体。绝大多数的动物和大多,数植物均属此类 10、二价体:一对同源染色体在减数分裂时联会配对的图象。 11、联会:在减数分裂过程中,同源染色体建立联系的配对过程。 12、染色质或染色体:指细胞间期核内能被碱性染料(洋红、苏木精等)染色的纤细网状物质,现在是指真核细胞间期核中DNA、组蛋白、非组蛋白、以及少量RNA组成的一串念珠状的复合体。当细胞分裂时,核内的染色质便螺旋化形成一定数目和形状的染色体。 13、超数染色体:有些生物的细胞中出现的额外染色体。也称为B染色体。 14、联会复合体:是同源染色体联会过程中形成的非永久性的复合结构,主要成分是碱性蛋白及酸性蛋白,由中央成分(central element)向两侧伸出横丝,使同源染色体固定在一起。 15、姊妹染色单体:二价体中一条染色体的两条染色单体,互称为姊妹染色单体。 16、反应规范:遗传型对环境反应的幅度(某一基因型在不同环境条件下反应的范围。) 17、交叉的端化:交叉向二价体的两端移动,并且逐渐接近于末端的过程叫做交叉端化。 18、受精:雄配子(精子)与雌配子(卵细胞)融合为1个合子过程。 19、双受精: 1个精核(n)与卵细胞(n)受精结合为合子(2n),将来发育成胚。另1精核(n)与两个极核(n+n)受精结合为胚乳核(3n),将来发育成胚乳的过程。 20、胚乳直感:在3n胚乳的性状上由于精核的影响而直接表现父本的某些性状,这种现象称为胚乳直感或花粉直感。 21、果实直感:种皮或果皮组织在发育过程中由于花粉影响而表现父本的某些性状,则另称为果实直感。 22、无融合生殖:雌雄配子不发生核融合的一种无性生殖方式。认为是有性生殖的一种特殊方式或变态。 23、细胞周期:从一次有丝分裂结束到下一次有丝分裂开始的时期。 25、无性生殖:通过亲本营养体的分割而产生许多后代个体,这一方式也称为营养体生殖。例如,植物利用块茎、鳞茎、球茎、芽眼和枝条等营养体产生后代,后代与亲代具有相同的遗传组成。 26、性状:生物体所表现的形态特征和生理特性。 27、单位性状:把生物体所表现的性状总体区分为各个单位,这些分开来的性状称为。 28、显性性状:当两个具有相对性状的纯合亲本杂交时,子一代出现的一个亲本性状。

遗传因素与临床用药

遗传因素与临床用药 1、在肝脏内S-美芬妥英是下列哪种氧化代谢酶的经典底物(单项选择)A A.CYP2C19 B.CYP2D6 C.NAT2 D.G-6PD E.CYP1A1 2、下列多基因遗传的特点是(单项选择)E A. 由两个或以上非等位基因控制的变异引起 B. 家族性强 C. 人群中分布呈不连续的多峰曲线 D. 多基因变异不受环境因素的影响 E. 以上都不是 3、下列哪种情况的发生可能与药物结合受体的多态性有关(单项选择)E A. 胰岛素抵抗 B. 恶性高热 C. 肾性尿崩症 D. 对华法林的耐受性 E. 以上都是 4、乙醛脱氢酶的遗传多态性存在明显的种族差异,具有活性缺失的该酶在人群中分布率最高的是(单项选择)A A.亚洲人 B. 非洲人 C. 北美洲 D. 南美洲 E.欧洲 5、在肝脏内甲苯磺丁脲是下列哪种氧化代谢酶的经典底物(单项选择)B A.CYP2C19 B.CYP2D6 C.CYP1A1 D. CYP2C9 E.NAT2 6、可能将可待因转化为危及生命的吗啡的主要氧化代谢酶的是(单项选择)D A.CYP2C19 B.CYP2D6 C.CYP1A1 D. CYP2C9 E.NAT2 7、慢型乙酰化代谢者在服用异烟肼后,容易出现的不良反应是(单项选择)D A.肝毒性 B. 肾毒性 C. 耳毒性 D. 神经炎 E.高血糖 8、在肝脏内异喹胍是下列哪种氧化代谢酶的经典底物(单项选择)B A.CYP2C19 B.CYP2D6 C.NAT2 D.G-6PD E.CYP1A1 9、快型乙酰化代谢者在服用异烟肼后,容易出现的不良反应是(单项选择)A A.肝毒性 B. 肾毒性 C. 耳毒性 D. 神经炎 E.高血糖 10、关于遗传药理学叙述错误的是(单项选择)D A. 遗传药理学是研究遗传因素对药物反应影响的学科 B. 遗传多态性可引起不同个体在服用相同药物时的药理学作用的差异 C. 药物对机体产生的影响具有种属差异,种族差异,及个体差异。 D. 双胞胎间无遗传因素的差异 E. 药物代谢酶、受体、药物转运蛋白等遗传多态性是遗传药理学主要研究内容

基因多态性分析

. 人基因多态性分析 一、实验目的 1. 了解基因多态性在阐明人体对疾病、毒物的易感性与耐受性、疾病临床表现的多样性以及对药物治疗的反应性中的重要作用。 2. 了解分析基因多态性的基本原理和研究方法。 二、实验原理 基因多态性(gene polymorphism)是指在一个生物群体中,同时存在两种及以上的变异型或基因型或等位基因,也称为遗传多态性(genetic polymorphism)。人类基因多态性对于阐明人体对疾病的易感性、毒物的耐受性、药物代谢差异及遗传性疾病的分子机制有重大意义;与致病基因连锁的多态性位点可作为遗传病的诊断标记,并为分离克隆致病基因提供依据;病因未知的疾病与候选基因多态性的相关性分析,可用于辅助筛选致病易感基因。 聚合酶链反应-限制性片段长度多态性(polymerase chain reaction—Restriction Fragment Length Polymorphism,PCR-RFLP)分析是一种常用的DNA分子标记。原理是通过PCR扩增获得目的基因。若目的基因存在等位变异(多态性),且变异正好发生在某种限制性内切酶识别位点上,使酶切位点增加或者消失,则酶切结果就会产生大小不同的片段,即片段长度多态性,再利用琼脂糖凝胶电泳分离,可呈现出多态性电泳图谱。若将患者与正常的多态性图谱比较,可确定是否变异。应用PCR-RFLP,可检测某一致病基因已知的点突变,进行直接基因诊断,也可以此为遗传标记进行连锁分析进行间接基因诊断。 三、器材与试剂 1. 器材 ⑴离心机。 ⑵DNA扩增仪。 ⑶电泳仪。 ⑷水平电泳槽。 ⑸紫外检测仪。 ⑹移液器。 2. 试剂 . . ⑴口腔拭子DNA抽提试剂盒。 ⑵琼脂糖。 ⑶1×TAE电泳缓冲液:980ml蒸馏水中加入50×TAE母液20ml。 ⑷50×TAE母液:Tris 121g,0.5M EDTA(pH8.0)50ml,冰醋酸28.55ml,定容至500ml。

遗传学名词解释

遗传学名词解释 11、性状:生物体或其组成部分所表现的形态、生理或行为特征称为性状(character/trait) 13、相对性状:不同生物个体在单位性状上存在不同的表现,这种同一单位性状的相对差异 称为相对性状 14、显性(dominate)性状:在子一代中出现来的某一亲本的性状。 15、隐性 (recessive)性状:在子一代中未出现来的某一亲本的性状。 17、基因型(genotype):指生物个体基因组合,表示生物个体的遗传组成,又称遗传型; 18、表现型(phenotype):指生物个体的性状表现,简称表型。 19、纯合基因型:具有一对相同基因的基因型称为纯合基因型(homozygous genotype),如 CC和cc;这类生物个体称为纯合体(homozygote)。 ●显性纯合体(dominant homozygote), 如:CC. ●隐性纯合体(recessive homozygote), 如:cc. 21、基因的分离定律:一对等位基因在杂合体中各自保持其独立性,在配子形成时,彼此分 开,随机地进入不同的配子,在一般情况下:F1杂合体的配子分离比 为1:1,F2表型分离比是3:1,F2基因型分离比为1:2:1 22、测交(test cross)法:即把被测验的个体与隐性纯合亲本杂交,根据侧交子代(Ft)的 表现型和比例测知该个体的基因型。 23、独立分配定律:支配两对(或两对以上)不同性状的等位基因,在杂合状态时保持其独 立性。配子形成时,各等位基因彼此独立分离,不同对的基因自由组合。 24、系谱分析法:用图解表明一个家族中某种性状(或遗传疾病)发生的情况,进而判断该 性状(或遗传疾病)的遗传方式。 27、外显率(penetrance):指在特定环境中,某一基因型(常指杂合子)个体显示出预期表型 的频率(以百分比表示)。就是说同样的基因型在一定的环境中有的 个体表达了,而有的个体可能没有表达,这样外显率就小于100% ——不完全外显。外显率为100%——完全外显 28、表现度(expressivity):是指具有相同基因型的个体之间基因表达的变化程度。 29、共显性/并显性:一对等位基因的两个成员在杂合体中都表达的遗传现象。 30、镶嵌显性:由于等位基因的相互作用,双亲的性状在子代同一个体的不同部位表现的镶 嵌图式。 31、隐性致死基因:在杂合时不影响个体的生活力,但在纯合时有致死效应的基因。 32、显性致死基因(dominant lethal gene):在杂合状态下即表现致死作用的致死基因 33、复等位基因:在群体中占据某同源染色体同一座位的两个以上的决定同一性状的基因 34、基因互作:基因在决定同一生物性状表现时,所表现出来的相互作用。 35、互补基因:两对非等位的显性基因同时存在并影响生物的某同一性状时才使之表现该性 状,其中任一基因发生突变都会导致同一突变性状出现,这类基因称为互补基因。 37、叠加效应:不同基因对性状产生相同影响,只要两对等位基因中存在一个显性基因,表 现为一种性状;双隐性个体表现另一种性状;F2产生15:1的性状分离比例。 这类作用相同的非等位基因叫做叠加基因 38、上位效应:影响同一性状的两对非等位基因中的一对基因(显性或隐性)掩盖另一对显 性基因的作用时,所表现的遗传效应称为上位效应,其中的掩盖者称为上位 基因,被掩盖者称为下位基因。 39、显性上位:在上位效应中,起掩盖作用的是一个显性基因,使另一个显性基因的表型被 抑制,孟德尔F2表型比率被修饰为12:3:1

遗传学名词解释

名词解释: 1、遗传与变异:生物通过繁殖的方式来繁衍种族,保持生命在世代间的连续,保持子代与亲代的相似与类同,这种现象叫遗传,遗传的本质就是遗传物质通过不断地复制和传递,保持亲代与子代间的相似与类同,与此同时,亲代与子代之间,子代个体之间总存在着不同程度的差异,包括环境差异与遗传物质差异,这种差异就是变异。 2、遗传变异:变异不一定都能遗传,只有由遗传物质改变导致的变异可以传递给后代,这种变异叫遗传变异。 3、遗传学: 经典定义:研究生物的遗传和变异现象及其规律的一门学科。 现代定义: (1)在生物的群体、个体、细胞和基因等层次上研究生命信息(基因)的结构、组成、功能、变异、传递(复制)和表达规律与调控机制的一门科学--基因学。 (2)研究基因和基因组的结构与功能的学科。 名词解释: 1、性状:在遗传学上,把生物表现出来的形态特征和生理特征统称为性状。 2、相对性状:同一性状的两种不同表现形式叫相对性状。 3、显性性状:孟德尔把F1表现出来的性状叫显性性状,F1不表现出来的性状叫隐性性状。 4、性状分离现象:孟德尔把F2中显现性状与隐性性状同时表现出来的现象叫做性状分离现象。 5、等位基因与非等位基因:等位基因是指位于同源染色体上,占有同一位点,但以不同的方式影响同一性状发育的两个基因。非等位基因指位于不同位点上,控制非相对性状的基因。 6、自交:F1代个体之间的相互交配叫自交。 7、回交:F1代与亲本之一的交配叫回交。 8、侧交:F1代与双隐性个体之间的交配叫侧交。 9、基因型和表型 基因型是生物体的遗传组成,是性状得以表现的内在物质基础,是肉眼看不到的,要通过杂交试验才能检定。如cc,CC,Cc。 表型是生物体所表现出来的性状,是基因型和内外环境相互作用的结果,是肉眼可以看到的。如花的颜色性状。 10、纯合体、杂合体 由两个同是显性或同是隐性的基因结合的个体,叫纯合体,如CC,cc。由一个显性基因与一个隐性基因结合而成的个体,叫杂合体,如Cc。 11、真实遗传 指纯合体的物种所产生的子代表型与亲本表型相同的现象。纯合体所产生的后代性状不发生分离,能真实遗传,杂合体自交产生的后代性状要发生分离,它不能真实遗传。 名词解释: 1、染色体与染色质:是指核内易于被碱性染料着色的无定形物质,是由DNA、组蛋白、非组蛋白及少量RNA组成的复合体,以纤丝状存在于核膜内面。当细胞分裂时,核内的染色质便螺旋化形成一定数目和形状的染色体。两者是同一物质在细胞分裂过程中表现的不同形态。核内遗传物质就集中在这染色体上。 2、常染色质与异染色质:着色较浅,呈松散状,分布在靠近核的中心部分,是遗传的活性部位。着色较深,呈致密状,分布在靠近核内膜处,是遗传的惰性部位。又分结构异染色质或组成型异染色质和兼性异染色质。前者存在于染色体的着丝点区及核仁组织区,后者在间期时仍处于浓缩状态, 3、核小体:是染色质的基本结构单位,直径10nm,其核心是由四种组蛋白(H2A、H2B、H3、H4各2分子共8分子)构成的扁球体。 4、同源染色体:指形态、结构和功能相似的一对染色体,他们一条来自父本,一条来自母本。 5、联会:分别来自父母本的同源染色体逐渐成对靠拢配对,这种同源染色体的配对称为联会。

遗传学知识点归纳(整理)

遗传学教学大纲讲稿要点 第一章绪论 关键词: 遗传学 Genetics 遗传 heredity 变异 variation 一.遗传学的研究特点 1. 在生物的个体,细胞,和基因层次上研究遗传信息的结构,传递和表达。 2. 遗传信息的传递包括世代的传递和个体间的传递。 3. 通过个体杂交和人工的方式研究基因的功能。 “遗传学”定义 遗传学是研究生物的遗传与变异规律的一门生物学分支科学。 遗传学是研究基因结构,信息传递,表达和调控的一门生物学分支科学遗传 heredity 生物性状或信息世代传递的现象。 同一物种只能繁育出同种的生物 同一家族的生物在性状上有类同现象 变异variation 生物性状在世代传递过程中出现的差异现象。 生物的子代与亲代存在差别。 生物的子代之间存在差别。 遗传与变异的关系 遗传与变异是生物生存与进化的基本因素。遗传维持了生命的延续。没有遗传就没有生命的存在,没有遗传就没有相对稳定的物种。 变异使得生物物种推陈出新,层出不穷。没有变异,就没有物种的形成,没有变异,就没有物种的进化,遗传与变异相辅相成,共同作用,使得生物生生不息,造就了形形色色的生物界。 二. 遗传学的发展历史 1865年Mendel发现遗传学基本定律。建立了颗粒式遗传的机制。 1910年Morgan建立基因在染色体上的关系。 1944年Avery证明DNA是遗传物质。 1951年Watson和Crick的DNA构型。 1961年Crick遗传密码的发现。 1975年以后的基因工程的发展。 三. 遗传学的研究分支 1. 从遗传学研究的内容划分 进化遗传学研究生物进化过程中遗传学机制与作用的遗传学分支科学 生物进化的机制突变和选择 有害突变淘汰和保留 有利突变保留与丢失 中立突变 DNA多态性 发育遗传学研究基因的时间,空间,剂量的表达在生物发育中的作用分支遗传学。 特征:基因的对细胞周期分裂和分化的作用。 应用重点干细胞的基因作用。 转基因动物克隆动物 免疫遗传学研究基因在免疫系统中的作用的遗传学分支。 重点不是研究免疫应答的过程, 而是研究基因在抗体和抗 原形成和改变中的作用。 2. 从遗传学研究的层次划分 群体遗传学研究基因频率的改变的遗传学分支。

基因多态性及其生物学作用和医学意义

基因多态性及其生物学作用和医学意义一、基因多态性: 多态性(polymorphism)是指处于随机婚配的群体中,同一基因位点可存在2种以上的基因型。在人群中,个体间基因的核苷酸序列存在着差异性称为基因(DNA)的多态性(gene polymorphism)。这种多态性可以分为两类,即DNA位点多态性(site polymorphism)和长度多态性 (longth polymorphism)。 1.位点多态性:是由于等位基因之间在特定的位点上DNA序列存在差异,也就是基因组中散在的碱基的不同,包括点突变(转换和颠换),单个碱基的置换、缺失和插入。突变是基因多态性的一种特殊形式,单个碱基的置换又称为单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism, SNP), SNP通常是一种二等位基因(biallelic)或二态的变异。据估计,单碱基变异的频率在1/1000-2/1000。SNP在基因组中数量巨大,分布频密,检测易于自动化和批量化,被认为是新一代的遗传标记。 2. 长度多态性:一类为可变数目***重复序列(variable number of tandem repeats, VNTRS),它是由于相同的重复顺序重复次数不同所致,它决定了小卫星DNA (minisatellite)长度的多态性。小卫星是由15-65 bp的基本单位***而成,总长通常不超过20bp,重复次数在人群中是高度变异的。另一类长度多态性是由于基因的某一片段的缺失或插入所致,如微卫星DNA(microsatellite),它们是由重复序列***构成,基本序列只有1-8bp,如(TA)n及(CGG)n等,通常重复10-60次。长度多态性是按照孟德尔方式遗传的,它们在基因定位、DNA指纹分析,遗传病的分析和诊断中广泛地应用。 造成基因多态性的原因:1复等位基因(multiple allele)位于一对同源染色体上对应位置的一对基因称为等位基因(allele)。由于群体中的突变,同一座位的基因

遗传学名词解释

外显子:把基因内部的转译部分即在成熟mRNA中出现的序列叫外显子。 复等位基因:在种群中,同源染色体的相同座位上,可以存在两个以上的等位基因,构成一个等位基因系列,称为复等位基因。 F因子:又叫性因子或致育因子,是一种能自我复制的、微小的、染色体外的环状DNA分子,大约为大肠杆菌全长的2%,F因子在大肠杆菌中又叫F质粒。 母性影响:把子一代的表型受母本基因型控制的现象叫母性影响。 伴性遗传:在性染色体上的基因所控制的形状与性别相连锁,这种遗传方式叫伴性遗传。 杂种优势:指两个遗传组成不同的亲本杂交产生的杂种一代在生长势、生活力、繁殖力、抗逆性以及产量和品质等性状上比双亲优越的现象。 F′因子:把带有部分细菌染色体基因的F因子叫F′因子。 隔裂基因:真核类基因的编码顺序由若干非编码区域隔开,使阅读框不连续,这种基因称为隔裂基因,或者说真核类基因的外显子被不能表达的内含子一一隔开,这样的基因称为隔裂基因。 细胞质遗传:在核外遗传中,其中由细胞质成分如质体、线粒体引起的遗传现象叫细胞质遗传。 同源染色体:指形态、结构和功能相似的一对染色体,他们一条来自父本,一条来自母本。 转座因子:指细胞中能改变自身位置的一段DNA序列。 基因工程(遗传工程):狭义的遗传工程专指基因工程,更确切的讲是重组DNA技术,它是指在体外将不同来源的DNA进行剪切和重组,形成镶嵌DNA分子,然后将之导入宿主细胞,使其扩增表达,从而使宿主细胞获得新的遗传特性,形成新的基因产物。 常染色质与异染色质:着色较浅,呈松散状,分布在靠近核的中心部分,是遗传的活性部位。着色较深,呈致密状,分布在靠近核内膜处,是遗传的惰性部位。又分结构异染色质或组成型异染色质和兼性异染色质。前者存在于染色体的着丝点区及核仁组织区,后者在间期时仍处于浓缩状态。 等显性(并显性,共显性):指在F1杂种中,两个亲本的形状都表现出来的现象。 限性遗传与从性遗传:限性遗传是指位于Y染色体(XY型)或W染色体(ZW型)上的基因所控制的遗传性状只限于雄性或雌性上表现的现象。从性遗传指常染色体上的基因控制的性状在表型上受个体性别影响的现象。 连锁群:存在于一个染色体上的各个基因经常表现相互联系,并同时遗传于后代,这种存在于一个染色体上在遗传上表现一定程度连锁关系的一群基因叫连锁群。 性导:利用F′因子形成部分二倍体叫做性导。 核型和核型分析:通常把有丝分裂中期染色体的形态、大小和数目称为核型,通过细胞学观察,取得分散良好的细胞分裂照片,就可测

遗传病及遗传多态性

遗传病及遗传多态性 遗传病(hereditary disease)由基因突变或染色体畸变引起的疾病。已知的遗传病约有5000种,可分为3大类: 单基因遗传病由某一基因突变而引起,又分为:(1)常染色体显性遗传病,致病基因位于1~22号常染色体中的某一对上,且呈显性。如并指、多指、视网膜母细胞瘤、遗传性小脑性运动失调、先天性肌强直、多发性肠胃息肉、遗传性卟啉病等。(2)常染色体隐性遗传病,致病基因位于1~22号常染色体中的某一对上,且呈隐性。如白化病、先天性聋哑症、苯丙酮尿症、半乳糖血症、先天性鳞皮病等。(3)伴性遗传病,由性染色体上的基因发生突变而引起。包括X连锁隐性遗传病(致病基因位于X染色体上且呈隐性),如红绿色盲、血友病、先天性白内障、先天性丙种球蛋白缺乏症等;X连锁显性遗传病(致病基因位于X 染色体上且呈显性),如抗维生素D佝偻病、遗传性肾炎等。 多基因遗传病受多对微效基因控制并易受环境因素影响的遗传病。如唇裂、腭裂、先天性巨结肠、先天性幽门狭窄、早发性糖尿病、各种先天性心脏病等。 染色体异常病由先天性的染色体数目异常或结构异常而引起。又分为:(1)常染色体病,由1~22号常染色体发生畸变而引起。包括单体综合征,某一号染色体为单体,如21单体和22单体,这类病人极少见,大都于胎儿期死亡;三体综合征,某一号同源染色体不是两个而是三个,如21三体(又称先天愚型或唐氏综合征,核型为47XX或XY;+21)、18三体(Edward氏综合征)和13三体(Patan氏综合征)等;部分三体综合征(由某一片段有三份而引起)如9p部分三体综合征(9号染色体的短臂有三份);部分单体综合征(由某一常染色体的部分缺失而引起),如猫叫综合征(婴儿期哭声类似猫叫)就是5号染色体短臂部分缺失引起的。(2)性染色体病,由X和Y性染色体数目或结构变异而引起。如女性的特纳氏综合征(45,XO),男性的克氏综合征(47,XXY)等。遗传病目前尚难根治,故应积极预防。预防的措施有检出致病基因的携带者与禁止近亲结婚,推行计划生育,开展遗传咨询,进行产前检查与中止有病胎儿的妊娠等。 遗传多态性(genetic polymorphism)在一个群体内存在两种或两种以上非连续变异类型,而其中最罕见类型的频率不小于0.01(或0.05)的现象。常见的不同水平上的遗传多态性有:(1)基因多态性(gene polymorphism)。经调查人类大多数群体的ABO血型系统的三种复等位基因I A、I B和i的频率,最高的不超过0.55,最低的不小于0.2,所以,ABO血型系统的基因座为多态基因座。据研究,大多数生物的多态基因座约占总数基因座的15%~50%,即约有1/4~1/2的基因座存在两种或两种以上的等位基因。(2)染色体多态性(chromosome polymorphism)。在一群体中的同一染色体上可以发生不同的倒位或易位。例如拟暗果蝇(Drosophila pseudoobscura)的第三染色体上存在多种倒位,其自然群体中的倒位类型竟多达20余种。植物群体中的倒位多态性比动物的更普遍。在一些动植物群体中(如蟑螂、直果曼陀罗)还观察到易位多态性。此外,随着研究的深入,在分子水平上还发现核酸有限制性片段长度多态性(restriction fragment length polymorphism,RFLP),例如,在群体中用同一限制性内切酶“切割”DNA,可得到不同长度的DNA片段。 现在一般用自然选择理论来解释遗传多态性产生的原因,主要有杂合优势说和依赖 选择说。杂合优势说认为,杂合体(如Aa)在适应能力上要优于纯合体(如AA和aa),因此群体中的等位基因A和a的频率就会维持在一个既不过高也不过低的水平上。依赖选

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