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基因相克 是什么
生物的一切表型主要是蛋白质活性的表现。换句话说,生物的各种性状几乎都是基因相互作用的结果。所谓相互作用,一般都是代谢产物的相互作用,只有少数情况涉及基因直接产物,即蛋白质之间的相互作用。
非等位基因
依据非等位基因相互作用的性质可以将它们归纳为:
非等位基因自由组合
互补基因:
若干非等位基因只有同时存在时才出现某一性状,其中任何一个发生突变时都会导致同一突变型性状,这些基因称为互补基因。
异位显性基因:
影响同一性状的两个非等位基因在一起时,得以表现性状的基因称为异位显性基因或称上位基因。
累加基因:
对于同一性状的表型来讲,几个非等位基因中的每一个都只有部分的影响,这样的几个基因称为累加基因或多基因。在累加基因中每一个基因只有较小的一部分表型效应,所以又称为微效基因。相对于微效基因来讲,由单个基因决定某一性状的基因称为主效基因。
修饰基因:
本身具有或者没有任何表型效应,可是和另一突变基因同时存在便会影响另一基因的表现程度的基因。如果本身具有同一表型效应则和累加基因没有区别。
抑制基因:
一个基因发生突变后使另一突变基因的表型效应消失而恢复野生型表型,称前一基因为后一基因的抑制基因。如果前一基因本身具有表型效应则抑制基因和异位显性基因没有区别。
调节基因:
一个基因如果对另一个或几个基因具有阻遏作用或激活作用则称该基因为调节基因。调节基因通过对被调节的结构基因转录的控制而发挥作用。具有阻遏作用的调节基因不同于抑制基因,因为抑制基因作用于突变基因而且本身就是突变基因,调节基因则作用于野生型基因而且本身也是野生型基因。
微效多基因:
影响同一性状的基因为数较多,以致无法在杂交子代中明显地区分它们的类型,这些基因统称为微效多基因或称多基因。
背景基因型:
从理论上看,任何一个基因的作用都要受到同一细胞中其他基因的影响。除了人们正在研究的少数基因以外,其余的全部基因构成所谓的背景基因型或称残余基因型。
等位基因
基本类型
1932年H.J.马勒依据突变型基因与野生型等位基因的关系归纳为无效基因、亚效基因、超效基因、新效基因和反效基因。
无效基因
不能产生野生型表型的、完全失去活性的突变型基因。一般的无效基因却能通过回复突变而成为野生型基因。
亚效基因
表型效应在性质上相同于野生型,可是在程度上次于野生型的突变型基因。
超效基因
表型效应超过野生型等位基因的突变型基因。
新效基因
产生野生型等位基因所没有的新性状的突变型基因。
反效基因
作用和野生型等位基因相对抗的突变型基因。
镶嵌显性
对于某一性状来讲,一个等位基因影响身体的一个部分,另一等位基因则影响身体的另一部分,而在杂合体中两个部分都受到影响的现象称为镶嵌显性。
基因与环境
概述
基因作用的表现离不开内在的和外在的环境的影响。在具有特定基因的一群个体中,表现该基因性状的个体的百分数称为外显率;在具有特定基因而又表现该一性状的个体中,对于该一性状的表现程度称为表现度。外显率和表现度都受内在环境和外在环境的影响。
内在环境指生物的性别、年龄等条件以及背景基因型。
性别
性别对于基因作用的影响实际上是性激素对基因作用的影响。性激素为基因所控制,所以实质上这些都是基因相互作用的结果。
年龄
人类中各个基因显示它的表型的年龄有很大的区别。
背景基因型
通过选择,可以改变动植物品系的某一遗传性状的外显率和表现度,说明一些基因的作用往往受到一系列修饰基因或者背景基因型的影响。
由于背景基因型的差异而造成的影响,在下述3种情况中可以减低到最低限度:由高度近交得来的纯系;一卵双生儿;无性繁殖系(包括某些高等植物的无性繁殖系、微生物的无性繁殖系以及高等动物的细胞株)。用这些体系作为实验系统,可以更为明确地显示环境因素的影响,更为确切地说明某一基因的作用。双生儿法在人类遗传学中的应用及纯系生物在遗传学和许多生物学研究中的应用都是根据这一原理。
外在环境:①温度。温度敏感突变型只能在某些温度中表现出突变型的性状,对于一般的突变型来说,温度对于基因的作用也有程度不等的影响。②营养。家兔脂肪的**决定于基因y的纯合状态以及食物中的叶黄素的存在。如果食物中不含有叶黄素,那么yy纯合体的脂肪也并不呈**。y基因的作用显然和叶黄素的同化有关。
演化:就细胞中DNA的含量来看,一般愈是低等的生物含量愈低,愈是高等的生物含量愈高。就基因的数量和种类来讲,一般愈是低等的生物愈少,愈是高等的生物愈多。DNA含量和基因数的增加与生理功能的逐渐完备是密切相关的。
基因最初是一个抽象的符号,后来证实它是在染色体上占有一定位置的遗传的功能单位。大肠杆菌乳糖操纵子中的基因的分离和离体条件下转录的实现进一步说明基因是实体。今已可以在试管中对基因进行改造(见重组DNA技术)甚至人工合成基因。对基因的结构、功能、重组、突变以及基因表达的调控和相互作用的研究始终是遗传学研究的中心课题。
基因表达
基因的表达过程是将DNA上的遗传信息传递给mRNA,然后再经过翻译将其传递给蛋白质。在翻译过程中tRNA负责与特定氨基酸结合,并将它们运送到核糖体,这些氨基酸在那里相互连接形成蛋白质。这一过程由tRNA合成酶介导,一旦出现问题就会生成错误的蛋白质,进而造成灾难性的后果。值得庆幸的是,tRNA分子与氨基酸的匹配非常精确,只不过迄今为止人们对这种机制还缺乏足够的了解。[3]
基因变异
基因变异是指基因组DNA分子发生的突然的可遗传的变异。从分子水平上看,基因变异是指基因在结构上发生碱基对组成或排列顺序的改变。基因虽然十分稳定,能在细胞分裂时精确地复制自己,但这种稳定性是相对的。在一定的条件下基因也可以从原来的存在形式突然改变成另一种新的存在形式,就是在一个位点上,突然出现了一个新基因[4],代替了原有基因,这个基因叫做变异基因。于是后代的表现中也就突然地出现祖先从未有的新性状。例如英国女王维多利亚家族在她以前没有发现过血友病的病人,但是她的一个儿子患了血友病,成了她家族中第一个患血友病的成员。后来,又在她的外孙中出现了几个血友病病人。很显然,在她的父亲或母亲中产生了一个血友病基因的突变。这个突变基因传给了她,而她是杂合子,所以表现型仍是正常的,但却通过她传给了她的儿子。基因变异的后果除如上所述形成致病基因引起遗传病外,还可造成胎、自然流产和出生后夭折等,称为致性突变;当然也可能对人体并无影响,仅仅造成正常人体间的遗传学差异;甚至可能给个体的生存带来一定的好处。
笑脸蜘蛛乃基因变异所致
基因沉默
按照遗传基本原理,如果某些基因能帮助父母生存和繁殖,父母就会把这些基因传给后代。但一些研究表明,真实情况要复杂得多:基因可以被关闭或沉默,以应对环境或其他因素,这些变化有时也能从一代传到下一代[5]。
美国马里兰大学遗传学家提出了一种特殊机制,父母通过这种机制可以把沉默基因遗传给后代,而且这种沉默可以保持25代以上[5]。这一发现可能改变人们对动物进化的理解,有助于将来设计广泛的遗传疾病疗法。相关论文在线发表于2015年2月2日的美国《国家科学院院刊》上[5]。
他们对一种叫做秀丽隐杆线虫的蛔虫进行了研究,让它的神经细胞产生了与特殊基因相配的双链RNA分子(dsRNA)。dsRNA分子能在体细胞之间移动,当它们的序列与相应的细胞DNA匹配时,就能使该基因沉默。他们此次发现dsRNA还能进入生殖细胞,使其中的基因沉默。更令人惊讶的是,这种沉默可以保持25代以上[5]。
长期稳定的沉默效果在开发遗传疾病疗法方面至关重要。研究人员一直把一种名为“RNA干扰”的过程(通常称为RNAi)作为一种潜在基因疗法,它可以用配对dsRNA瞄准任何疾病基因。而最大障碍是如何实现稳定的沉默,这样病人才不必反复使用高剂量dsRNA[5]。
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