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单基因遗传病

作者: David N. Finegold, MD

单个基因异常引起的后果可是显性,也可是隐性。显性性状只要存在一个基因就可以表达,而隐性性状,需要存在一对基因才能表达。只有一个引起隐性性状的基因个体(并不发病)称为携带者。同时存在的性状,两种基因表达程度一样。其典型例子是血型。如果一个人有一条基因编码血型A,另一条基因编码血型B,这两种血型都会表达,即血型AB

一个基因是否是X染色体相关也决定其是否表达。在男性,几乎所有位于X染色体的基因,不管是显性还是隐性,都会因为没有配对基因的抑制而得以全部表达。

外显率和表现度

外显率是指一个性状在有该性状基因的个体表达的几率,可完全外显,也可不完全外显。不完全外显的基因通常不表达,即使产生这一性状的基因是显性基因,或虽为隐性基因,但两条染色体都存在。如果一半拥有该基因的个体都表现这种性状,该基因的外显率是50%。表现度是指性状在多大程度上影响个体,是严重影响,轻微影响,还是不影响。

基因如何影响个体: 外显率和表现度

同一基因对不同个体的影响不同。这种差异同外显率和表现度有关。

外显率是指基因是否表达,即多少有这一基因的个体出现和该基因相关的性状。如果每个有该基因的个体都出现性状,即为完全外显(100%)。如果部分有该基因的个体出现性状,则为不完全外显。例如,50%外显率是指一半有该基因的个体出现性状。

表现度是指性状影响个体(或在个体表达)的程度。一个性状可以非常明显、几乎不被察觉或介于二者之间。包括遗传结构、接触有害物质、其他环境影响和年龄在内的许多因素都会影响表现度。

外显率和表现度不尽相同。有某一基因的个体可有性状,也可没有性状,而有性状的个体,性状表达程度也不同。

遗传规律

许多遗传性疾病,尤其是那些由多基因控制的性状或那些极容易受环境影响的性状,常没有明显的遗传规律。但一些单基因疾病表现明显的遗传规律,尤其当外显率高、表现度严重时。这种情况下的遗传规律可根据性状是显性还是隐性以及基因是X染色体还是线粒体染色体相关而被识别。

遗传性疾病举例

基因

显性

隐性

常染色体(非X连锁)

马凡综合征

亨廷顿舞蹈病

囊性纤维化

X连锁

家族性佝偻病

遗传性肾炎

红绿色盲

血友病

非性连锁遗传

显性基因

以下规律适用于由常染色体(非性连锁)显性基因决定的性状:

  • 父母中一方有异常性状,而另一方没有时,他们的孩子遗传到这种性状的几率为50%。

  • 一个自身无异常性状的人通常不携带这种基因,不会将它传递给自己的子女。

  • 男性和女性受影响的可能性相同。

  • 有该性状的人至少父母一方有此性状,除非它是由一次新的突变引起。

隐性基因

以下规律适用于由常染色体(非性连锁)隐性基因决定的性状:

  • 每一个有此性状的人,其父母双方都可能携带有这种基因,即使父母任何一方都没有这种性状(因为必须要有一对异常基因,才能表达,出现性状)。

  • 同显性遗传疾病相比,单个突变不容易引起疾病(因为隐性遗传疾病的表达需要两条基因都异常)。

  • 当父母中一方具有该性状,而另一方携带有一个这种异常隐性基因但没有该性状时,他们的孩子中有一半可能有这种性状,其他的将成为有异常隐性基因的携带者。如果父母中没有性状的一方,没有携带这种异常隐性基因,他们的孩子全都不会出现该性状,但都会遗传到一个可能会传给后代的异常隐性基因。

  • 一个人和他的父母都没有这种性状,但他的兄弟姐妹有这种性状,他成为异常基因携带者的几率是66%。

  • 男性和女性受累的几率相同。

非性连锁隐性遗传

某些疾病为非性连锁隐性遗传。一个人必须从父母处各继承一个异常基因,才可能患病。如果父母双方都是携带一个异常基因和一个正常基因,那么双方都不会患病,但都有50%的机会将异常基因传给他们的孩子。因此,每个孩子都有25%的几率继承两个异常基因(从而发病),有25%的几率继承两个正常基因,50%的几率继承一个正常基因和一个异常基因(从而成为像其父母一样的致病基因携带者)。因此,在所有的孩子中,不发生疾病(正常个体或携带者)的几率是75%。

性连锁遗传

显性基因

以下规律适用于由X连锁显性基因决定的性状:

  • 受累的男性将异常遗传给他们所有的女儿,却不传给儿子(这些男性的儿子是接受他们的不携带异常基因的Y染色体)。

  • 受累女性,如果只带有一个异常基因,可将这种异常传递给她们一半的孩子,男孩女孩受累的几率相同。

  • 许多X连锁显性遗传疾病在受累的男性是致死的。而在女性,即时基因显性表达,也因为有另一条正常的X染色体而在某种程度上抑制了这一显性基因,减少疾病的严重程度。

  • 患这类疾病的女性数量多于男性,当这种疾病对男性是致死的时,这种性别的差异更显著。

严重的X连锁显性遗传病很少见。这类疾病的例子有,家族性佝偻病(家族性低血磷性佝偻病—见 低血磷性佝偻病)和遗传性肾炎(阿博特综合征—见 遗传性肾炎(Alport’s综合征))。遗传性佝偻病的女性患者的骨骼症状比该病的男性患者少。患遗传性肾炎的女性常常没有症状,肾功能也少有异常,但男性患者却常常在成年早期发生肾衰竭。

隐性基因

以下规律适用于由X连锁隐性基因决定的性状:

  • 受累者几乎都是男性。

  • 受累男性的女儿都会成为携带者。

  • 受累男性绝不会将该性状传给儿子。

  • 携带该基因的女性没有该性状(除非她们的两条X染色体上都有异常基因或另一条正常X染色体上的基因失活),但会将异常基因传给她们的一半儿子,并导致发病。她们的女儿都和母亲一样,没有该性状,但一半是携带者。

常见X连锁隐性基因性状的例子是红绿色盲,它影响大约10%的男性,但在女性很罕见。男性受累者中,该基因来自一个色觉正常但携带有色盲基因的母亲。它从不来自只提供Y染色体的父亲。色盲父亲的女儿们极少有色盲,但总携带一个色盲基因。一个X连锁隐性基因引起的严重疾病的例子是血友病。

X连锁隐性基因的遗传

如果一个基因是X连锁的,它只出现在X染色体上。由X连锁的隐性基因引起的疾病通常只在男性中发病,因为男性只有一条X染色体,没有配对基因影响异常基因的效应。女性有两条X染色体,所以她们通常在另一条X染色体上有相应的正常基因。正常基因是显性的,可防止女性发病(除非这条正常基因失活或丢失)。

如果父方X染色体上有一个异常隐性基因(因此患病)而母亲有两个正常基因,他们所有的女儿都得到一个异常基因和一个正常基因,使她们成为携带者。他们的儿子因为只接受父亲的Y染色体而不会得到异常基因。

如果母方是携带者而父方有正常基因,所有儿子有50%的几率从母方得到异常基因(从而患病)。所有女儿都有50%的几率得到一个异常基因和一个正常基因(成为携带者)或50%的几率得到两个正常基因。

线粒体基因异常

线粒体染色体基因异常可引起几种少见疾病。其中一个例子是雷柏视觉神经病,其典型发作是造成青少年时期视觉改变,通常是破坏性视觉丧失。另一例子是以2型糖尿病和耳聋为症状的综合征。

因为父亲通常不传递线粒体DNA给孩子,由异常线粒体基因造成的疾病几乎都由母亲遗传。但不是所有的线粒体疾病都由线粒体基因异常所致(一些由细胞核内影响线粒体的基因所致)。因此父亲的DNA对一些线粒体疾病也有作用。

与细胞核中的DNA不同,线粒体上的DNA在身体不同细胞之间有所差异。甚至在同一个细胞的不同线粒体之间也可能有差异。因此在一个体细胞内有异常线粒体基因病不一定意味着它会造成另一个细胞内的疾病。即使两人表现为患有相同线粒体基因疾病,疾病在两人身上的具体表现也可能大不一样。这使得对于患有已知或疑为线粒体基因异常疾病者的遗传性检查和遗传咨询的价值变得有限。

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