,構(gòu)成所謂基因復(fù)合體或叫做基因家族。
相互作用
生物的一切表型都是蛋白質(zhì)活性的表現(xiàn)
。換句話說
,生物的各種性狀幾乎都是基因相互作用的結(jié)果。所謂相互作用
,一般都是代謝產(chǎn)物的相互作用
,只有少數(shù)情況涉及基因直接產(chǎn)物,即蛋白質(zhì)之間的相互作用
。
非等位基因的相互作用 依據(jù)非等位基因相互作用的性質(zhì)可以將它們歸納為:
①互補基因
。若干非等位基因只有同時存在時才出現(xiàn)某一性狀,其中任何一個發(fā)生突變時都會導(dǎo)致同一突變型性狀
,這些基因稱為互補基因
。
②異位顯性基因。影響同一性狀的兩個非等位基因在一起時
,得以表現(xiàn)性狀的基因稱為異位顯性基因或稱上位基因
。
③累加基因。對于同一性狀的表型來講
,幾個非等位基因中的每一個都只有部分的影響
,這樣的幾個基因稱為累加基因或多基因。在累加基因中每一個基因只有較小的一部分表型效應(yīng)
,所以又稱為微效基因
。相對于微效基因來講,由單個基因決定某一性狀的基因稱為主效基因
。
④修飾基因
。本身具有或者沒有任何表型效應(yīng),可是和另一突變基因同時存在便會影響另一基因的表現(xiàn)程度的基因
。如果本身具有同一表型效應(yīng)則和累加基因沒有區(qū)別
。
⑤抑制基因。一個基因發(fā)生突變后使另一突變基因的表型效應(yīng)消失而恢復(fù)野生型表型
,稱前一基因為后一基因的抑制基因
。如果前一基因本身具有表型效應(yīng)則抑制基因和異位顯性基因沒有區(qū)別
。
⑥調(diào)節(jié)基因。一個基因如果對另一個或幾個基因具有阻遏作用或激活作用則稱該基因為調(diào)節(jié)基因
。調(diào)節(jié)基因通過對被調(diào)節(jié)的結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄的控制而發(fā)揮作用
。具有阻遏作用的調(diào)節(jié)基因不同于抑制基因,因為抑制基因作用于突變基因而且本身就是突變基因
,調(diào)節(jié)基因則作用于野生型基因而且本身也是野生型基因
。
⑦微效多基因。影響同一性狀的基因為數(shù)較多
,以致無法在雜交子代中明顯地區(qū)分它們的類型
,這些基因統(tǒng)稱為微效多基因或稱多基因。
⑧背景基因型
。從理論上看
,任何一個基因的作用都要受到同一細胞中其他基因的影響。除了人們正在研究的少數(shù)基因以外
,其余的全部基因構(gòu)成所謂的背景基因型或稱殘余基因型
。
等位基因的相互作用 1932年H.J.馬勒依據(jù)突變型基因與野生型等位基因的關(guān)系歸納為無效基因、亞效基因
、超效基因
、新效基因和反效基因。
①無效基因
。不能產(chǎn)生野生型表型的
、完全失去活性的突變型基因。一般的無效基因卻能通過回復(fù)突變而成為野生型基因
。
②亞效基因
。表型效應(yīng)在性質(zhì)上相同于野生型,可是在程度上次于野生型的突變型基因
。
③超效基因
。表型效應(yīng)超過野生型等位基因的突變型基因。
④新效基因
。產(chǎn)生野生型等位基因所沒有的新性狀的突變型基因
。
⑤反效基因。作用和野生型等位基因相對抗的突變型基因
。
⑥鑲嵌顯性
。對于某一性狀來講,一個等位基因影響身體的一個部分
,另一等位基因則影響身體的另一部分
,而在雜合體中兩個部分都受到影響的現(xiàn)象稱為鑲嵌顯性
。
基因和環(huán)境因素的相互作用 基因作用的表現(xiàn)離不開內(nèi)在的和外在的環(huán)境的影響
。在具有特定基因的一群個體中
,表現(xiàn)該基因性狀的個體的百分數(shù)稱為外顯率;在具有特定基因而又表現(xiàn)該一性狀的個體中
,對于該一性狀的表現(xiàn)程度稱為表現(xiàn)度
。外顯率和表現(xiàn)度都受內(nèi)在環(huán)境和外在環(huán)境的影響。
內(nèi)在環(huán)境 指生物的性別
、年齡等條件以及背景基因型
。
①性別。性別對于基因作用的影響實際上是性激素對基因作用的影響
。性激素為基因所控制
,所以實質(zhì)上這些都是基因相互作用的結(jié)果。
②年齡
。人類中各個基因顯示它的表型的年齡有很大的區(qū)別
。
③背景基因型。通過選擇
,可以改變動植物品系的某一遺傳性狀的外顯率和表現(xiàn)度
,說明一些基因的作用往往受到一系列修飾基因或者背景基因型的影響。
由于背景基因型的差異而造成的影響
,在下述3種情況中可以減低到最低限度:由高度近交得來的純系
;一卵雙生兒;無性繁殖系(包括某些高等植物的無性繁殖系
、微生物的無性繁殖系以及高等動物的細胞株)
。用這些體系作為實驗系統(tǒng),可以更為明確地顯示環(huán)境因素的影響
,更為確切地說明某一基因的作用
。雙生兒法在人類遺傳學(xué)中的應(yīng)用及純系生物在遺傳學(xué)和許多生物學(xué)研究中的應(yīng)用都是根據(jù)這一原理。
外在環(huán)境 ①溫度
。溫度敏感突變型只能在某些溫度中表現(xiàn)出突變型的性狀
,對于一般的突變型來說,溫度對于基因的作用也有程度不等的影響
。②營養(yǎng)
。家兔脂肪的黃色決定于基因y的純合狀態(tài)以及食物中的葉黃素的存在。如果食物中不含有葉黃素
,那么yy純合體的脂肪也并不呈黃色
。y基因的作用顯然和葉黃素的同化有關(guān)。
演化 就細胞中DNA的含量來看
,一般愈是低等的生物含量愈低
,愈是高等的生物含量愈高。就基因的數(shù)量和種類來講,一般愈是低等的生物愈少
,愈是高等的生物愈多
。DNA含量和基因數(shù)的增加與生理功能的逐漸完備是密切相關(guān)的。
基因最初是一個抽象的符號
,后來證實它是在染色體上占有一定位置的遺傳的功能單位
。大腸桿菌乳糖操縱子中的基因的分離和離體條件下轉(zhuǎn)錄的實現(xiàn)進一步說明基因是實體。今已可以在試管中對基因進行改造(見重組DNA技術(shù))甚至人工合成基因
。對基因的結(jié)構(gòu)
、功能、重組
、突變以及基因表達的調(diào)控和相互作用的研究始終是遺傳學(xué)研究的中心課題
。
■什么是基因治療?
在認識和熟練使用遺傳生物學(xué)單位基因的新近進展后
,它已經(jīng)為科學(xué)家去改變病人的遺傳物質(zhì)
,以達到治病防病的目的邁向新的一步?div id="jfovm50" class="index-wrap">;蛑委煹囊粋€主要目標是用一種缺陷基因的健康復(fù)制去提供給細胞
。這一方法是革命性的:醫(yī)生試圖通過改變病人細胞的遺傳物質(zhì),來代替給病人治療或控制遺傳疾病的藥物
,最終達到醫(yī)治病人疾病的根本目的
。
幾百個主要健康問題受到基因功能的影響。在將來
,基因治療能被用于醫(yī)治許多這類疾病
。理論上講為了防止遺傳缺陷傳給下一代,還能用于改變胚胎細胞(蛋或種子)
。然而
,胚胎家系基因治療的可能性受到困難的倫理道德、社會問題和技術(shù)障礙牽制
。
基因治療還作為藥物輸送系統(tǒng)使用
,為了做到這點,產(chǎn)生有用物質(zhì)的基因?qū)⒈磺哆M病人細胞的DNA中
。例如
,在血管外科中,產(chǎn)生抗凝血因子的基因能被嵌入血管細胞家系的DNA中
,有助于防止血栓的形成
。許多其它疾病可使用這一般方法治療來提高本身的可靠性。
當醫(yī)療治療提高到分子水平時
,藥物輸送使用基因治療能節(jié)約時間減低成本
。為收集大量的基因蛋白產(chǎn)品
、提純產(chǎn)品、合成藥物和對病人的管理縮短了時間減少了復(fù)雜的工藝加工
。
然而
,基因治療仍是處于極端新的和高度的實驗階段。被批準的試驗數(shù)量是小的
,今天只有少量的病人曾得到過治療。
目前基因治療實驗的基本步驟
在目前的某些實驗中
,從病人的血液或骨髓中取出細胞
,并在加速繁殖的實驗條件下生長。然后
,把需要的基因借助于不起作用的病毒嵌進細胞
。選擇出獲得成功改變的細胞再加速繁殖,再回到病人的體內(nèi)
。另一種情況
,脂質(zhì)體(脂肪顆粒)或不起作用的病毒可被用于把基因直接輸進病人體內(nèi)細胞。
基因治療的基本要求
基因治療的潛力
基因治療為治愈人類疾病提供了新的范例
。不是通過制劑與基因產(chǎn)品或自身基因產(chǎn)品相互作用來改變疾病的表現(xiàn)型
,而是基因治療理論上能修正特殊基因,導(dǎo)致沿著簡單化的管理治愈疾病
。開始基因治療是針對治療遺傳性疾病
,但目前對廣泛性的疾病進行研究,包括癌癥
、外周血管疾病
、關(guān)節(jié)炎、神經(jīng)變性疾病和其它后天疾病
。
基因確認和克隆
即使基因治療戰(zhàn)略性的范圍是相當多樣化
,成功的基因治療也需要一定的關(guān)鍵的基本要素。其中最重要的要素是必須確認和克隆有關(guān)的基因
。直到人類基因組計劃完成
,基因的有效度才被利用。但仍然等到涉及疾病的相關(guān)基因被確認和克隆出來才開始實施基因治療戰(zhàn)略
。
轉(zhuǎn)基因和基因表達
一旦確認和克隆出基因
,下一步必須表達出來。有關(guān)轉(zhuǎn)基因和基因表達的效率屬于基因治療研究的前沿問題
。最近基因治療領(lǐng)域的許多爭論圍繞把所希望的基因轉(zhuǎn)入合適的細胞中
,然后為疾病治療獲得滿意的表達水平。希望將來對轉(zhuǎn)基因和特殊組織基因表達的研究將在主要基因治療試驗中解決這一課題
?div id="m50uktp" class="box-center"> ;蛑委煈?zhàn)略的其它認識包括:充分掌握靶點疾病的發(fā)病機理
,潛在的基因治療副作用,理解接受基因治療的靶細胞
。
術(shù)語:
與大多數(shù)領(lǐng)域一樣
,基因治療有專門的術(shù)語,下列提供的將闡明某些最普通術(shù)語的意思
。
體外轉(zhuǎn)基因:
把遺傳物質(zhì)轉(zhuǎn)至寄主外部的細胞
。經(jīng)遺傳物質(zhì)移植后的細胞再回到寄主中。這個術(shù)語還被稱為轉(zhuǎn)基因的非直接方法
。
體內(nèi)轉(zhuǎn)基因 :
遺傳物質(zhì)轉(zhuǎn)入寄主體內(nèi)的細胞
。這還被稱為轉(zhuǎn)基因的直接方法。