默克家庭診療手冊(cè):第2節(jié)　遺傳學(xué)

人體的遺傳物質(zhì)存在于每一個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞核內(nèi)。遺傳物質(zhì)由盤繞的DNA(脫氧核糖核酸)組成，DNA以復(fù)雜的方式形成染色體。人類體細(xì)胞含有成對(duì)的46條染色體，包括一對(duì)性染色體。

每一個(gè)DNA分子是一根長(zhǎng)長(zhǎng)的雙螺旋鏈，就像一個(gè)螺旋形樓梯。樓梯的梯級(jí)由成對(duì)的被稱之為堿基的四種分子所構(gòu)成，決定了個(gè)體的遺傳密碼。在梯級(jí)中，腺嘌呤與胸腺嘧啶成對(duì)，鳥嘌呤與胞嘧啶成對(duì)。遺傳密碼以三個(gè)一組的方式記錄，每個(gè)三聯(lián)體編碼一個(gè)氨基酸，氨基酸是蛋白質(zhì)的基本構(gòu)成單位。

當(dāng)DNA分子的一部分活化，調(diào)控細(xì)胞的某些功能時(shí)，DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)沿著其長(zhǎng)軸解裂。已解開螺旋結(jié)構(gòu)的一條鏈?zhǔn)菬o活性的，而另一條鏈有活性，可作為模板，根據(jù)互補(bǔ)原理，復(fù)制出RNA(核糖核酸)鏈。RNA堿基排列的順序與失活的那條DNA鏈的堿基排列順序相同，只是RNA含尿嘧啶，代替了DNA中的胸腺嘧啶。這個(gè)RNA的復(fù)制鏈稱為信息RNA(mRNA)，與DNA分離，離開細(xì)胞核，進(jìn)入細(xì)胞漿。在那里與制造蛋白質(zhì)的工廠——核糖體粘附在一起。信息RNA指令核糖體按一定氨基酸順序合成特定的蛋白質(zhì)。氨基酸被一種叫做轉(zhuǎn)移RNA(tRNA)運(yùn)送到核糖體，轉(zhuǎn)移RNA是相當(dāng)小的一類RNA。每一個(gè)轉(zhuǎn)移RNA分子攜帶一個(gè)氨基酸加入到正在合成的蛋白質(zhì)鏈中。

基因由合成一個(gè)蛋白質(zhì)所需要的密碼所組成�；�因大小各異，主要取決于蛋白質(zhì)分子的大小�；�因以精確的順序排列在染色體上，一個(gè)特定基因在染色體上的位置稱基因位點(diǎn)。

兩條性染色體決定胎兒的性別。男性具有一個(gè)X染色體和一個(gè)Y染色體，女性則具有兩個(gè)X染色體，但僅有一個(gè)有活性。Y染色體上基因極少，其中有一個(gè)決定性別的基因。在男性，X染色體上所有的基因，不管是顯性或是隱性，事實(shí)上它們都表達(dá)。X染色體上的基因稱為性連鎖基因或X連鎖基因。

X染色體失活

因?yàn)榕�性有兩條X染色體，因此她有兩倍于男性的X染色體基因。這似乎會(huì)引起一些基因過剩。然而，有人提出女性每個(gè)細(xì)胞中的X染色體(除卵巢中的卵細(xì)胞外)在胎兒早期就有一條已經(jīng)失活。失活的X染色體在顯微鏡下可見其表現(xiàn)為細(xì)胞核中的一個(gè)致密的團(tuán)塊(巴氏小體)。

X染色體失活的理論解釋了某些現(xiàn)象，例如，額外的常染色體常常引起明顯的異常，相比之下，額外的X染色體幾乎不引起發(fā)育障礙，因?yàn)闊o論一個(gè)人有幾條X染色體，都只有一條有活性，其余的X染色體均失活。具有三條X染色體的女性(X三體征)，在體格和智力上常常都正常。與其相比，額外的常染色體，在胚胎發(fā)育早期可能是致死的。具有額外常染色體的新生兒(常染色體三體征)，常常有許多嚴(yán)重的體格上和智力上的異常。同樣，常染色體的缺失對(duì)胎兒來說常常也是致死的，而缺失一個(gè)X染色體，產(chǎn)生的異常 (特納綜合征)(見第254節(jié))相對(duì)來說就不那么嚴(yán)重。

DNA結(jié)構(gòu)

DNA(脫氧核糖核酸)是細(xì)胞的遺傳物質(zhì)，存在于細(xì)胞核中的染色質(zhì)上。染色質(zhì)是細(xì)胞核內(nèi)呈團(tuán)狀、松散盤繞的細(xì)絲狀結(jié)構(gòu)，在細(xì)胞將要分裂前，染色質(zhì)緊密盤繞形成染色體。

DNA分子是一條長(zhǎng)長(zhǎng)盤旋的雙螺旋結(jié)構(gòu),與螺旋狀樓梯相似。它由糖(脫氧核糖)和磷酸分子組成兩條單鏈，由稱為堿基的四種成對(duì)的分子連接，堿基構(gòu)成樓梯的階梯。在階梯中，腺嘌呤與胸腺嘧啶配對(duì)，鳥嘌呤與胞嘧啶配對(duì)，每對(duì)堿基由氫鏈連接�；�因是具特殊功能的DNA片段，由特定順序的堿基對(duì)組成。

基因異常

一個(gè)或多個(gè)基因異常，特別是隱性基因，是相當(dāng)普遍的。每個(gè)人都攜帶有6～8個(gè)異常隱性基因。然而，這些基因并不引起細(xì)胞功能異常，除非有兩個(gè)相似的隱性基因存在。一般人群中，具有兩個(gè)相似隱性基因的個(gè)體機(jī)率非常小，但是在近親婚配的孩子中，這種機(jī)率較高。在近親婚配的群體中，比如基督教的阿曼門諾派，機(jī)率也較高。

基因異常舉例

一個(gè)人的基因組成稱之為基因型。這些基因在人體存在的反映，即基因型的表達(dá)稱之為表現(xiàn)型。

所有遺傳特征(性狀)為基因所編碼。有一些特征，比如頭發(fā)顏色、人與人之間的差異等，不能算是異常，然而，由異常基因表達(dá)產(chǎn)生的異常特性可能導(dǎo)致遺傳疾病。

單基因異常

單個(gè)基因異常的影響取決于這個(gè)基因是顯性還是隱性基因，和這個(gè)基因是否位于X染色體上(X連鎖)。因?yàn)橐粋�(gè)基因指導(dǎo)一種特定蛋白質(zhì)的合成，因此異常基因就可能產(chǎn)生異常蛋白質(zhì)或?qū)е履撤N蛋白質(zhì)含量異常，進(jìn)而引起細(xì)胞功能的異常，最終導(dǎo)致機(jī)體形態(tài)或功能異常。

常染色體遺傳

位于常染色體上的異常顯性基因產(chǎn)生的性狀，可以導(dǎo)致畸形、疾病或有發(fā)展成某一疾病的傾向。

下面一些原則通常適用于顯性基因決定的性狀：

·有這種性狀的人，至少父母有一方具有同樣性狀，除非這種性狀是由新的基因突變引起。

·異常遺傳性狀常常是由新的遺傳突變所致，而不是由父母遺傳。

·當(dāng)父母一方具有異常性狀，而另一方?jīng)]有時(shí)，他們的每一個(gè)孩子有50%的機(jī)率遺傳這種異常，有50%的機(jī)率沒有遺傳這種性狀。如果父母之一具有兩個(gè)這種異常基因(雖然很罕見)，他們所有子女都將有異常性狀。

·不具異常性狀的個(gè)體，即使他的兄弟姊妹有異常性狀，因?yàn)樗�不攜帶這種基因，他的子女也不會(huì)遺傳異常性狀。

·男性bhskgw.cn和女性受影響的可能性相同。

·常常在每一代中都出現(xiàn)異常。

下列一些原則通常適用于由隱性基因決定的性狀：

·實(shí)際上，具有這種性狀的人，其父母雙方都可能攜帶有這種隱性基因，但父母雙方均不表現(xiàn)出這種性狀。

·突變很少引起該性狀的表達(dá)。

·父母之一表現(xiàn)出性狀，另一方攜帶隱性基因，沒有表現(xiàn)性狀，他們的子女中約有一半有可能表現(xiàn)出異常性狀；而另一半將是隱性基因的攜帶者。假如另一方?jīng)]有攜帶異常基因，他們的子女將無一人表現(xiàn)出異常性狀，但他們所有的子女都將是攜帶者，并且可將這個(gè)異常基因遺傳給他們子女的后代。

·一個(gè)沒有異常性狀的人，如果兄弟姊妹有異常性狀，他很可能攜帶有一個(gè)這種異�；�因。

·男性和女性受影響的可能性相同。

·通常不是在每一代都有異常表現(xiàn)，除非父母雙方均表現(xiàn)為異常。

異常隱性基因遺傳

有些疾病是由于隱性基因異常所致�；歼@種疾病的個(gè)體接受了兩個(gè)異�；�因，一個(gè)來自父親，一個(gè)來自母親。假如父母雙方都攜帶一個(gè)異�；�因，和一個(gè)正常基因，他們不患病，但能將異�；�因遺傳給孩子。每一個(gè)孩子有25%的機(jī)率遺傳到兩個(gè)異�；�因，發(fā)展成疾病，25%的機(jī)率遺傳兩個(gè)正常基因，50%的機(jī)率遺傳一個(gè)正�；�因和一個(gè)異�；�因，就像父母一樣成為疾病的攜帶者。

引起嚴(yán)重疾病的顯性基因是罕見的。因?yàn)檫@類基因趨于消失，帶有引起嚴(yán)重疾病顯性基因的人常常因?yàn)榧膊√珖?yán)重而沒有生育能力。然而，有少數(shù)例外，如亨廷頓舞蹈病(見第67節(jié))，可引起嚴(yán)重的腦功能衰退，癥狀常開始于35歲之后，在癥狀表現(xiàn)之前，患者可能已經(jīng)有了孩子。

隱性基因僅僅是在該個(gè)體具有兩個(gè)同樣的這種隱性基因時(shí)才有可能表達(dá)。僅有一個(gè)隱性基因的個(gè)體不表現(xiàn)出性狀，但他是這種隱性基因的攜帶者，能夠?qū)⒋嘶�因遺傳給他的孩子。

X連鎖基因

因?yàn)槟行缘腨染色體上的基因數(shù)目很少，在單個(gè)X染色體上的基因(X連鎖基因)都是不成對(duì)的。因此，無論是顯性基因或是隱性基因都能夠表達(dá)。但是，女性有兩條X染色體，適用于常染色體上基因的那些原則，同樣適用于女性X連鎖基因。除非成對(duì)的兩個(gè)基因都是隱性的，通常只有顯性基因才能表達(dá)。

假如一個(gè)異常X連鎖基因是顯性，受影響的男性會(huì)將異常基因遺傳給他所有的女兒，但不會(huì)遺傳給兒子。受影響的男性的兒子接受他的Y染色體，而Y染色體不攜帶異�；�因。只帶有一個(gè)異�；�因的女性，可以把異常基因遺傳給她的一半子女，兒子或女兒。

假如異常X連鎖基因是隱性基因，幾乎出現(xiàn)異常性狀的均為男性。異常的男性只把異�；�因傳給女兒，她們都是攜帶者。攜帶者母親并不表現(xiàn)異常，但可將異�；�因遺傳給一半兒子，這些兒子常常表現(xiàn)出異常性狀。她們的女兒沒有異常性狀，但女兒中有一半是攜帶者。

紅綠色盲，由X連鎖隱性基因引起，男性發(fā)生率大約為10%，而女性則不常見。在男性，引起色盲的基因來自母親，母親是色盲患者或者是具有正常視力的色盲基因攜帶者。色盲基因不來自父親，因?yàn)楦赣H提供Y染色體。色盲父親的女兒極少是色盲，但常常是色盲基因的攜帶者。

等顯性遺傳

等顯性遺傳，兩個(gè)基因均表達(dá)。例如鐮狀細(xì)胞貧血；假如一個(gè)人有一個(gè)正常基因，同時(shí)又有一個(gè)異�；�因，就可能產(chǎn)生正常和異常兩種血紅蛋白。

異常線粒體基因

每一個(gè)細(xì)胞內(nèi)都有線粒體，這是一種提供細(xì)胞能源的微小結(jié)構(gòu)。每個(gè)線粒體含有一個(gè)環(huán)形染色體。有幾種罕見的疾病為線粒體內(nèi)染色體攜帶的異�；�因所引起。

當(dāng)卵細(xì)胞受精時(shí)，只有卵細(xì)胞的線粒體成為發(fā)育中胎兒的一部分；精子的所有線粒體均被拋棄。因此，異常線粒體基因所致的疾病是通過母親遺傳的。而具有異常線粒體基因的父親，不會(huì)遺傳這類疾病給他的孩子們。

異常X連鎖隱性基因遺傳

X連鎖基因位于X染色體上，Y染色體上沒有這種基因。由一個(gè)異常隱性X連鎖基因引起的疾病，常常只發(fā)生在男性，因?yàn)槟行灾挥幸粋�(gè)X染色體，女性有兩個(gè)X染色體，通常在一個(gè)X染色體上有正常基因，正�；�因是顯性的，可以防止女性患病。

假如父親的X染色體上有一個(gè)異常隱性基因，他們所有的女兒都接受一個(gè)異�；�因和一個(gè)正�；�因，成為異�；�因的攜帶者，但他們的兒子沒有一個(gè)接受異常基因。

假若母親是一個(gè)攜帶者，父親有正�；�因，任何一個(gè)兒子有50%機(jī)率從母親那里接受一個(gè)異�；�因，任何一個(gè)女兒有50%機(jī)率接受一個(gè)異常基因和一個(gè)正�；�因(成為攜帶者)或接受兩個(gè)正�；�因。

致癌基因

癌細(xì)胞可能含有致癌基因，致癌基因是引起癌癥的基因(也稱腫瘤基因)(見第162節(jié))。有時(shí)癌基因是出生前負(fù)責(zé)生長(zhǎng)發(fā)育的基因的異常翻譯，正常情況下，出生后它們就永遠(yuǎn)失活。如果這些致癌基因以后被再激活，可能導(dǎo)致癌癥發(fā)生。它們是如何被再激活的尚不知道。

基因技術(shù)

檢測(cè)遺傳疾病的技術(shù)發(fā)展迅速。DNA技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展得特別快。

最近，一個(gè)稱之為人類基因組計(jì)劃的工作正在進(jìn)行，其內(nèi)容是識(shí)別和繪出人類染色體上所有的基因�；�因組是一個(gè)人的全套基因。每個(gè)染色體的每個(gè)位點(diǎn)上都有一個(gè)基因。同一位點(diǎn)的功能每一個(gè)人都是同樣的，例如決定眼睛顏色的功能，然而在那個(gè)位點(diǎn)上，精確的基因卻因人而異，這樣每個(gè)人都具有個(gè)體特性。

有幾種方法可以復(fù)制足夠的基因用于研究。人類基因能夠在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)通過基因克隆技術(shù)復(fù)制。復(fù)制的基因常常編接進(jìn)細(xì)菌的DNA中。每一次細(xì)菌繁殖，生產(chǎn)出它全部DNA的精確復(fù)制品，包括編接進(jìn)的基因。細(xì)菌增值非常迅速，因此，能在極短時(shí)間內(nèi)獲得原來基因的億萬復(fù)制品。

復(fù)制DNA的另一種技術(shù)是聚合酶鏈反應(yīng)(PCR)。DNA的特定片段，包括特定基因，在實(shí)驗(yàn)室，能在數(shù)小時(shí)內(nèi)復(fù)制(增擴(kuò))20多萬倍。從一個(gè)單細(xì)胞中獲得的DNA已足以開始聚合酶鏈反應(yīng)。

基因探針用于在一個(gè)特定染色體上確定一個(gè)特殊基因的位置。當(dāng)有放射活性的原子加入已被克隆或復(fù)制的基因，此克隆或復(fù)制的基因則成為一個(gè)被標(biāo)記的探針。這個(gè)探針將找出它的DNA鏡像節(jié)段，并與之結(jié)合。放射活性探針能被精密攝影技術(shù)檢測(cè)。

應(yīng)用基因探針，能在出生前或出生后診斷許多疾病。將來人類許多主要遺傳疾病都可能用基因探針檢測(cè)。然而，并不是每一個(gè)攜帶某種致病基因的人，都要患這種疾病。

一種稱為印跡雜交的技術(shù)廣泛用于鑒定、識(shí)別DNA。從被研究的細(xì)胞中提取出DNA，用一種稱之為限制性核酸內(nèi)切酶的酶，將其切成細(xì)小的節(jié)段。通過電泳技術(shù)，在凝膠中分離這些片段，將其置于濾紙上，加上標(biāo)記探針。因?yàn)樘结樦慌c它的鏡像結(jié)合，可以鑒定、識(shí)別DNA片段。