基因剂量效应法
剂量补偿效应
目前,已经发现X 染色体印迹和剂量补偿作用是呈染色体位置 依赖性和时间依赖性的。Xic 附近的基因受到的影响是最早 的,也是最强烈的。相对于Xic 来说,越远的基因需要越长的时 间来抑制。因此,XCI 不是一个突然的过程,而是一个逐步的 过程,不能一下子使整个X 染色体同时沉默。 在哺乳动物中我们发现雄性胚胎的最初发育要比雌性胚胎快。 这可能是由于雌性动物中X 连锁基因过早表达所致,表明X 染 色体最初不是剂量补偿的,或剂量补偿作用是不完全的,同时 表明在早期胚胎中缺少剂量补偿作用是有害的。 研究发现由雌性胚胎获得的胚胎干细胞只有在部分或全部删 除X 染色体才能够存活。表明剂量补偿作用开始于附植前胚 胎,影响着一些基因的表达,如Pgk1 和Hp rt 。父源等位基因 是选择性被抑制的,表明印迹调控早期的剂量补偿作用。
剂量补偿机制的不足
关于哺乳动物剂量补偿效应的X染色体失活假 设虽然已普遍地为人们所接受，但仍有一些现象人 们还不能作出满意的解释。例如：①巴氏小体并不 是在每一个高度分化的体细胞中都出现；②没有完 全证实雌性个体每一个胚胎细胞的X染色体之一都 早期失活；③人类X连锁基因中，只有少数在女性 杂合体中显示嵌合性，而Xg基因和类固醇硫酸酯酶 等基因却并不失活；
由于msl-1、msl-2、msl-3基因位于第二号染色体上，mle位 于第三号染色体上，当常染色体套数增加时，msls的产量也 随之增加，对X染色体表达的促进作用也更强，因此超雄 (1X:3A)X染色体的活性比正常的雄性(1X:2A)更高。
X染色体失活机制：
在一个动物的生命周期中，
哺乳动物中X染色体的失活示意图
X染色体活性存在着由失活和 重新激活的循环。早期雌性胚 胎中两条X染色体都有活性， 失活发生在特定的发育阶段， 如人胚胎发育至第16天以后 其中一条X染色体随机失活。 在这个个体随后的整个生命中， 每条X染色体在以后的有丝分 裂中，保持它的活性或无活性 状态。而在雌性生殖细胞中， 已失活的X染色体在细胞进入 减数分裂前的时刻又将重新被 激活，因此，在成熟的卵细胞 里的两条X染色体又都是有活 性的 。 所以无论是雌性还是雄性细胞 都只有一条X染色体是有活性 的，哺乳类和人类属于这种情 况。
剂量补偿效应
随机失活
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随机失活？
人类女性的 X染色体失活在胚胎发育的第 16天就已发生，而且那一条X染色体失活 是随机的 其他有胎盘的哺乳动物也类同 但有袋类（如雌性袋鼠）失活的X染色体 是有选择性的，失活的总是来源于雄性亲 本的 X染色体。
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三色猫和黑白斑镶嵌小鼠
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X连锁的G-6-PD的测定
G-6-PD基因位于X染色体上，G-6-PD的活性在 男女中是相同的。 有A、B两种类型，二者仅相差一个氨基酸，但可 通过电泳区分， 它们由一对等位基因GdA和GdB所编码。当取自 GdA／GdB杂合妇女的皮肤细胞原始培养物时， 电泳图谱上出现A、B两种条带，而当检测单个 细胞的培养物时(克隆培养)，每个克隆只出现一 条电泳带，或者完全表现为A型条带，或者完全 为B型条带
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X染色体失活机制
Eeva Therman和Klaus patau发现并命名Xic 1974年 Lyon 提出新假说：X染色体的失活是部 分片段的失活 1981年 Mohandas（莫汉德斯）等通过实验证 明与DNA甲基化有关 1991年 在Xic 中发现Xist
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Xic
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Xic
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xist
3
剂量补偿的两种形式
一种是调节X染色体的转录速率
4
来 雌另 实 性一 现 细种 的 胞机 中制 的则 一是 条通 过 染失 色活 体
哺乳类、 人类
X
5
巴氏小体
XX染色体中那条失活的染色体
6
Ly
4.
5.
雌性个体2条染色体必有1条随机失活 X染色体的失活发生在胚胎早期（囊胚期，妊 娠16天左右；受精后7~12天） 失活的染色体在之后的细胞增殖中呈异固缩状 态，保持失活状态 在形成生殖细胞时（细胞分裂间期）失活的X 染色体重新激活 杂合体雌性在伴性基因的作用上是嵌合体 (mosaic)--某些细胞中来自父方的伴性基因 表达，某些细胞中来自母方的伴性基因表达， 这两类细胞随机地相嵌存在
果蝇基因组内的基因剂量补偿效应
2021年第56卷第2期生物学通报9果蝇基因组内的基因剂量补偿效应王瑞雪张露丹孙林**(北京师范大学生命科学学院北京100875)摘要基因的剂量补偿最初是指在性染色体性别决定生物中，两性间X染色体数量不同(因而X染色体连锁基因的剂量不同），但基因表达水平基本相同的现象。
在非整倍体果蝇中的剂量补偿现象表明，该效应并非仅发生于性染色体上的基因中，在常染色体基因中也普遍存在。
综述了 X染色体三体及2L染色体三体果蝇在X染色体和常染色体剂量补偿中的最新研究进展，完善并拓展了该效应在全基因组内（尤其是常染色体上）的遗传学概念，为今后研究各物种全基因组内的剂量补偿效应的具体分子调控机制提供了理论基础和发展方向。
关键词剂量补偿果蝇X染色体常染色体中国图书分类号：Q341 文献标识码：A为了实现染色体拷贝数异常基因的正常表达水平，各种生物进化出了不同的分子机制。
基因的 剂量补偿（dosage compensation)是一种表观遗传学 机制。
黑腹果蝇作为一种重要的模式生物，因其在 经典遗传学及全基因组学研究中的显著优势，在剂 量补偿效应的发现与研究过程中是至关重要的实验材料。
20世纪30年代初，Muller H.在研究携 带部分功能缺失的X染色体果蝇突变个体的眼睛色素水平时，首次发现了在两性个体间性连锁基因剂量不同，但表达水平相似的现象。
Muller H. J.将 这种调节机制命名为“剂量补偿”。
20世纪80年 代，Devlin R. H.等研究者m在果蝇2L染色体中发现了剂量补偿现象，证明了果绳的常染色体中同样存在着剂量补偿现象。
近年来，随着对非整倍体果 蝇研究的不断深人，人们对剂量补偿效应的遗传学概念及分子调控机制均有了更高层次的理解1性染色体上的基因剂量补偿在X Y性别决定生物中，性染色体的剂量在两性间存在明显差异，正常的雌性的体细胞内有2条X染色体，而正常雄性的体细胞则含有一条X染色体和一条Y染色体。
虽然X染色体与Y染 色体起源相同，有同源配对基础，但由于突变、遗 传漂变、自然选择等多方面因素，Y染色体上的基因发生了改变。
第三节 剂量补偿效应
C ❖A B c ❖A b C
❖a B C c ❖a b c
C ❖A B c ❖A b c
❖a B C c ❖a b C
非交换 双交换 双交换 非交换
亲组型 重组型
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非交换 单交换 双交换 单交换
22
单交换 双交换 单交换 非交换
22
单交换 单交换 单交换 单交换
04
Ⅱ1Ⅱ2Ⅱ3Ⅱ4
❖ a b c 对于基因座A和C来说，偶数次交换等于 A B C 没有交换，奇数次交换等于单交换。
交换值与基因间的距离以及基因间连锁程度的关系
交换值 大 小
基因间的距离 连锁程度
大
小
小
大
4、多线交换与最大交换值
❖ 两个基因之间发生一次交换时的最大交换/ 重组值：1/2×100%=50%
❖ 如两个基因距离较远时，其间可以发生两次 或两次以上的交换，则涉及的染色单体将不 限于2条，可以是多线交换。则最大交换值 又会怎样？
剂量补偿效应
HPRT+/HPRT-（妇女皮肤细胞）
单个细胞培养
1/2细胞克隆
1/2细胞克隆
产生HPRT
无HPRT
4、间接证据：X染色体显示异固缩现象。在靠 近核膜的地方，成为性染色质体，而雄性没 有。
Barr小体的浓缩状态就相当于雌体细 胞一条X染色体的基因的失活。
三、X染色体随机失活的分子机制
❖ 相引：两个显性基因或两个隐性基因连在一起遗传 的比例大于随机比例的这种情况称为“相引”。如 实验一中的P与L，p与l称为相引相。
❖ 相斥：一个显性基因和一个隐性基因连在一起进行 遗传占较大比例的倾向称为”相斥”。 P与l ，p与L 称为相斥相。
(二) 连锁(linkage)遗传现象 杂交试验中，原来为同一亲本所具有的
genetics 5 连锁分析2
双交换的方式
二线双交换
中央标记基因
三线双交换
四线双交换
最大重组率50%
由此可见，尽管A-C 基因间发生过双交换，最终 其最大重组率仍为50%。若非姊妹染色单体参与交 换的机会相等，在特定的两个基因座间产生重组 型与亲本型的比率总是1:1，如果在特定的两个基 因座间同时发生两次以上的交换，即可看到两个 以上的交叉时，从理论上可以推论，偶数次交换 的结果与非交换相同，奇数次交换与单交换的结 果相同，因此，最终其最大重组值也是0.5。
两点测验的3个测交结果
两点测验：步骤(2/3)
2. 计算三对基因两两间的重组率 估计基因间的遗传距离。
重组率
重组率
重组率
两点测验：步骤(3/3)
3. 根据基因间的遗传距离确定基因间的排列 次序并作连锁遗传图谱。 Wx-Sh: 20 C-Sh: 3.6 Wx-C: 22
现在第三组图距为22cM，与23.6cM较为接 近，所以第一种较为正确。
两点测验：局限性
1. 工作量大，需要作三次杂交，三次测交；
2. 不能排除双交换的影响，当两基因位点间 超过5个遗传单位时，两点测验的准确性就 不够高。
三点测验：步骤(1/7-2/7)
仍以玉米C/c、Sh/sh、Wx/wx三对基因连锁分析为例，在描述时用 “+”代表各基因对应的显性基因。
1. 用三对性状差异的两纯合亲本杂交、并测交：
3个基因间发生双交换时（如；第一次交换 发生在a－b之间，第二次交换发生在b－c 之间），两侧基因（a-c）的相对位置不变， 中间位置的基因(b)相对于两侧基因的位置 却可能发生改变。所以：两侧基因之间的 重组值低于其实际交换值
交换率（值）与重组率（值）的关系
遗传学试题库-名词解释
《遗传学》试题库之名词解释《遗传学》课程组《遗传学》试题库——名词解释四、名词解释（每个2分）基因家族: 同一物种中结构与功能相似，进化起源上密切相关的一组基因。
拟等位基因: 表型效应相似,功能密切相关,在染色体上的位置又紧密连锁的基因。
它们象是等位基因,而实际不是等位基因。
暗修复是指照射过紫外线的细胞的DNA，不需要可见光的反应而修复，使细胞的增殖能力恢复的过程。
普遍性转导通过噬菌体将供体菌的任何一种遗传标记转入受体菌的过程。
杂种优势断裂基因反转录酶以RNA为模板催化合成互补DNA的酶。
基因剂量补偿效应转换和颠换遗传漂变交叉遗传性连锁基因特有的遗传现象。
在雄性异配生物中，一个隐性突变基因纯合母本和一个野生型父本杂交，F1中出现雄性子代像母本，雌性子代像父本的遗传现象。
附加体C-值悖理假显性不完全显性与并显性具有相对性状的纯合亲本杂交后，F1显现中间类型的现象。
光复活Hard-Weinberg定律cDNA基因文库性导部分二倍体染色体组型以染色体的数目和形态来表示染色体组的特性，称为染色体组型。
位置效应转座因子复等位基因母性影响从性性状调节基因数量性状转基因染色体组型分析又叫核型分析。
对生物某一个体或某一分类单位（亚种、种等）的体细胞的染色体按一定特征排列起来的图象（染色体组型）的分析。
显性假说多数显性基因有利于个体的生长和发育，相对的隐性基因不利于生长和发育。
来自一个亲本的显性基因可以遮盖来自另一亲本的隐性基因，使得F1中具有比亲本的显性基因组合多，从而增加了杂合子代的生长势。
四分子分析对真菌的四分子进行遗传分析，判断基因座之间的连锁关系的方法。
超显性假说杂种优势来源于双亲基因型的异质结合而引起等位基因间的互作而刺激生长的功能。
例如A1和A2是２个等位基因，其杂合体A1A2比纯合体的双亲A1A1和A2A2显示出更大的生长优势。
还认为杂合态的基因座越多，杂种优势就越大。
例如有两个在许多基因座上处于纯合态的自交系进行杂交，其子一代的生活力或生产性能均比两个亲本都显得优越，跳跃基因。
名词解释转导
名词解释转导一、名词解释1、复等位基因：如果在同源染色体的相同位点上,存在三个或三个以上的等位基因,则这些等位基因统称为复等位(Multiple alleles)基因。
2、外显率：具有相同基因型的个体在特定环境中形成预期表型的比例。
也就是在具有相同基因型的个体中，表现出预期表现型的个体所占比例。
3、剂量补偿效应：指具有两份或两份以上的基因量的个体与只有一份基因量的个体的基因表达趋于一致的遗传效应。
4、减数分裂：是性母细胞成熟时配子形成过程中发生的一种特殊有丝分裂，使体细胞的染色体数目减半。
5、测交：为了测验个体的基因型，用被测个体与隐性纯合体杂交的方式称为测交(test cross)，其后代称为测交后代(Ft)。
回交是指杂种F1与亲本之一再次杂交，包括F1与显性亲本的杂交。
6、表型模拟：环境改变所引起的表型改变，有时与由某一基因改变所引起的表型改变很相似，这种现象叫表型模拟。
7、遗传反映规范：遗传反映规范（norm of reaction）是指特定基因型的个体在相应性状特征得以表现的前提下，所能承受的环境条件最大变化范围。
8、、性别决定：一般是指雌雄异体的生物决定性别的方式，一般由性染色体决定。
9、、上位性效应：上位性效应是指两对独立遗传基因A-a和B-b共同决定一对性状时，一对基因(A-a)对另一对基因(B-b)的功能或表型效应所起的掩盖、抑制或消除作用。
10、、逃逸失活：哺乳类动物正常♀体细胞中两条X染色体要随机失活一条，使正常的♀和♂具有相同的有效基因产物。
然而并非整条X染色体上全部基因都失活，已发现失活X染色体的一些基因是活化的，可正常表达，这种现象叫逃逸失活。
11、外祖父法：对于X染色体上的基因来说，只需要知道母亲的基因型为双重杂合体，即可以根据双重杂合体的母亲所生儿子中有关性状的重组情况估计出重组率（因为Y染色体不含此基因，即相当于隐性），而母亲X染色体上的基因组成，可以由外祖父的表型得知，因此这种基因定位的方法称为外祖父法。
遗传学课件第三章--4剂量补偿效应
有些细胞中，Xo 染色体失活，显黄色。 另一些细胞中， XO染色体失活，显黑
色。
XOXoY雄性玳瑁猫，每细胞含一个Barr小体。
O—黄色显性 o—黑色隐性
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2020/5/23
2. 生化学证据：
❖ 葡萄糖-6磷酸脱氢酶（G-6PD）的活性在男女 间没有区别。
第三节 剂量补偿效应
内容纲要
一、染色质小体 二、剂量补偿效应 三、Lyon假说 四、Lyon假说的证明 五、X染色体随机失活的分子机制
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2020/5/23
一、染色质小体
1、发现：Barr于1949年首先在雌猫神经细胞间期核中发 现染色很深的染色质小体，雄猫没有。
女性表皮、口腔上皮、头发毛囊细胞、羊水组织的间期 核中。可利用X小体的这一特征来鉴别性别的正常与否。
细胞核
Barr氏小体
Barr小体数目与X染色体数目的关系：
Barr氏小体的数目=X染色体数— 1 XXX：2条Barr氏小体 XXXX： 3条Barr氏小体 XXXY： 3条Barr氏小体
二倍体中，无论有几条X染色体，都只存在一条 有活性的X染色体。
玳瑁猫（三色猫） X染色体上O—黄色显性；o—黑色
MIC2 –细胞表面蛋白 XG STS ZFX A1S9T RPS4X X1ST
（三）X染色体上存在特异性失活位点，X失活中心
（X inactivation centet，XIC）。
450kb，失活则X染 色体不会kb，
RNA
❖由X染色体上一对等位基因Gd A和Gd B控制。
❖杂合体女性GdAGdB的皮肤细 胞培养物电泳，显示两条带： A型和B型 。
原始细胞
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基因剂量效应法
基因剂量效应法是一种研究基因功能和基因表达调控的方法，它通过分析基因表达水平和蛋白质表达水平的变化，以及代谢谱和细胞功能的变化，来探究基因剂量对生物体表型的影响。
1.基因表达分析
基因表达分析是基因剂量效应法的重要部分，它可以通过转录组测序技术、微阵列技术和实时定量PCR技术等来进行。
通过这些技术，可以检测出基因表达水平的改变，从而确定基因剂量对基因表达的影响。
2.蛋白质表达分析
蛋白质表达分析是基因剂量效应法的另一个重要方面。
蛋白质是生命活动的主要执行者，因此蛋白质的表达水平和修饰状态的改变可以反映出基因剂量的效应。
常用的蛋白质表达分析方法包括质谱技术和免疫印迹技术等。
3.代谢谱分析
代谢谱分析可以反映出生物体内代谢过程的变化，从而揭示基因剂量对代谢的影响。
通过核磁共振技术、色谱技术和质谱技术等代谢谱分析方法，可以检测出代谢产物的改变，从而确定基因剂量对代谢的影响。
4.细胞功能分析
细胞功能分析可以反映出基因剂量对细胞生命活动的影响。
常用的细胞功能分析方法包括细胞增殖和凋亡的检测、细胞迁移和侵袭能
力的检测、细胞周期的检测等。
通过这些方法，可以检测出细胞功能的改变，从而确定基因剂量对细胞功能的影响。
5.生物体表型分析
生物体表型分析可以反映出基因剂量对生物体外观和生理特征的影响。
常用的生物体表型分析方法包括形态学观察、生理指标检测、行为学观察等。
通过这些方法，可以检测出生物体表型的改变，从而确定基因剂量对生物体表型的影响。