基因图gene map

标明基因在染色体上的位置的图称为基因图。由于应用家系分析法、染色体的研究、体细胞的研究、分子学的研究，使基因定位迅速进展。数量众多、功能繁杂的基因分布在哪些染色体上、何区段、何位点上相继明确，为此绘制出各基因在染色体区、带、点上的基因图，则在生物学、遗传学、医学领域上有重大意义。

基因图

又称“遗传图”。表示基因在染色体上分布情况和相对位置的图。许多病毒如T4、λ等和细菌如大肠杆菌都有较详尽的基因图，粉类的基因图迄今仍然极不完整。

基因图

基因图又称染色体图，是一种表示染色体上基因位置的图。基因图包括基因名称、基因在染色体上的位置及与相邻基因的距离及其核酸序列。果蝇的线形基因图和大肠杆菌、T₄噬菌体两者的环状基因图都已精确绘成。目前正致力于绘制人类染色体基因图。人类基因约有5万—10万个，1985年第八次国际人类基因定位工作会议，已定位的人类基因总数达1 479个。
基因图绘制方法 即基因定位的方法有以下几种。家系的连锁分析法 这是研究人类不同遗传特征的连锁关系和确定连锁基因间相对距离的经典遗传学方法。例如，根据性连锁遗传，将色盲基因、葡萄糖-6-磷酸脱氢酶(G6PD)定位在X染色体上。经过家系调查及统计家族中的重组率，计算出两位点在X染色体上的连锁间距约5个图距单位。已知ABO血型基因在第9号染色体上，又发现指甲-髌骨综合征与ABO血型位点连锁，其连锁间距约10个图距单位。近年来，利用染色体显带技术对一个家族的染色体臂间倒位的研究，提出了人体白细胞抗原HLA位点在第6号染色体短臂上，相当于6p21—6p22。有人在一个家族中，发现第1号染色体的多态性与Duffr血型有关，用C显带法显示这一标记是在靠近着丝粒的长臂次缢痕上，说明第1号染色体长臂带有Duffr血型的基因位点。
体细胞杂交法 体细胞杂交是将两个不同种的体细胞，在灭活的仙台病毒或化学试剂聚乙二醇(PEG)的介导下，使两个不同种细胞融合成一个杂种细胞。杂种细胞核中，含有两种亲代细胞的染色体。在杂种细胞继续分裂过程中，其中一个种的染色体很快大部分丢失，最后形成一个杂种克隆即杂种无性系。人鼠杂交细胞的特点是人的染色体极易丢失，而鼠的染色体组则基本上全套保存着。人鼠杂种细胞丢失人染色体是随机的，由此可获得含有不同数目的人染色体的细胞克隆。某一克隆可能会有小鼠全套染色体加上人的第5、7、19号染色体，另一克隆含有小鼠全套染色体加上人的第1、2、21号染色体； 也可出现人染色体只有1条加上小鼠全套染色体的克隆。如果杂交细胞在一条染色体丢失的同时某些特殊酶的活性也失掉的话，就可以确定控制这些特殊酶活性的基因是定位在该染色体上。例如，当人鼠杂种细胞中保留了人第1号染色体时，能够形成肽酶C；如果丢失了第1号染色体，则不能形成肽酶C。所以控制肽酶C合成的基因(PepC)定位于第1号染色体。
利用杂交细胞染色体的丢失和基因的互补性来确定基因的位置。如小鼠的HGPRT-突变体(缺少次黄嘌呤、鸟嘌呤转磷酸核糖基酶突变体)单独培养在HAT培养基(次黄嘌呤—氨基嘌呤—胸苷)中不能存活。因小鼠HGPRT-细胞不能利用次黄嘌呤合成核苷酸。但若将小鼠的HGPRT^-细胞和人的HGPRT⁺细胞融合的杂种细胞培养在HAT液中就能成活，说明两者起了互补作用。同时除了人有活性的X染色体保留外，其余的人染色体全部丢失，由此证明X染色体上带有HGPRT基因，如果遇到X染色体断裂，其短臂丢失，又可推断HGPRT基因是在X染色体的长臂上。使用选择性HAT培养基把鼠的TK^-（胸苷激酶）细胞与人的TK⁺细胞融合，结果只有保留人第17号染色体的杂交克隆才能存活，由此就可将胸苷激酶(TK酶)基因定位在第17号染色体上。这是第一个用体细胞杂交法定位于常染色体上的基因。
如果二个基因与某一染色体同时存在或同时丢失，就能说明这两个基因在同一条染色体上，叫同线。用体细胞杂交同线法表明HGPRT和G6PD的位点是同线性的，都是位于X染色体上，第12号染色体上乳酸脱氢酶B(LDH-B)和肽酶B(PepB)位点是同线性的。
重组DNA技术 近年来，由于应用了重组DNA技术，人类基因定位的数目有了显著地增加。α和β珠蛋白基因是第一次用这种方法定位的。首先从纯化的mRNA反转录得到α和β珠蛋白基因的互补DNA(cDNA)探针，又从人鼠杂种细胞中提取出DNA，然后分别用α和β珠蛋白基因的cDNA探针在溶液中与之杂交。作Cot值分析，判定α和β珠蛋白基因分别定位于第16号及第11号染色体上。DNA液相杂交比较复杂，且探针有种的特异性。相比之下Southern印迹法较为简便，且探针可以来自任何种。
Southern印迹法是先用限制性内切酶，将从细胞中提取出的DNA进行酶切，通过琼脂糖凝胶电泳分离不同大小的DNA片段，经过Southern转移，将DNA片段转移到硝酸纤维滤纸上，再用放射性同位素标记好的cDNA探针与转到硝酸纤维滤纸上的DNA片段杂交，通过放射自显影技术将与探针互补结合的一些杂交带显示出来。应用这种方法，已为许多人类结构基因进行了定位。
原位杂交法 原位杂交是用标记的探针，直接同中期染色体原位杂交，最初用来定位重复序列DNA，如编码核糖体的基因18S和28S核糖体RNA定位于第13—15号，第21—22号染色体短臂次缢痕区，5S核糖体RNA定位于第1号染色体长臂的远侧1q42—1q43。近年已能应用于单拷贝基因的定位，例如胰岛素基因定位于11p15上，c-mos原癌基因定位于8q22上。
近来用生物素结合的核苷酸探针取代³H标记的核苷酸探针，用它与染色体上的DNA杂交，再进行荧光染色来显示此探针在染色体上结合的区段。这比放射自显影显示出的基因位置清楚精确。
人类基因图 1985年第八届国际人类基因定位工作会议上提出人类基因图。每条染色体上都有多个结构基因位点。第1号染色体上已定位86个基因。X染色体上基因定位的数目已达214个之多(包括克隆的基因及DNA片段)。下图表示定位在人体染色体上的某些基因，并附部分基因符号所代表的基因。

人类基因图

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基因图的意义 目前基因图可用于解释进化现象、某些肿瘤和畸形的发病机制及先天性遗传性疾病的产前诊断。
解释进化现象 人和黑猩猩的基因图很相似，但黑猩猩有23对常染色体，而人类只有22对常染色体。这可能是由于人类祖先的二个端着丝粒染色体发生了着丝粒融合，形成了一个人类2号染色体所致。黑猩猩的胸苷激酶(TK)和半乳糖激酶(GK)基因定位于第17号染色体短臂，而人则位于长臂。根据带型分析，这种不同可能是由于臂间倒位所致。根据基因图的研究，已经把18个不同染色体上大约33个特定的基因定位于人、黑猩猩的相应染色体上。这样，把人与灵长类的基因位点进行对比研究，有助于了解人类的进化。
解释某些肿瘤和畸形的发病机制 当染色体上特异基因和染色体畸变的表型变化相关时，就可用特异基因的作用说明表型变化的机制。例如毛细血管扩张运动失调和淋巴网状细胞瘤恶性变时，第14号染色体长臂第1区第2带(14q12)就有改变，核苷酸磷化酶(NP) 基因位点正在第14号染色体长臂1区，这就说明了NP酶与发病有关。又如Burkitt 淋巴瘤患者的染色体核型一般为t(8;14)(q24;q32)，而原癌基因(C-myc)位于8q24，免疫球蛋白重链基因位于14q32，故认为C-myc在一般情况下是正常的，但当其转移到接近免疫球蛋白基因位点附近时则被激活，说明基因之间的相互关系改变，而引起了肿瘤的发生。正常人的可溶性过氧物歧化酶(SOD)基因定位于第21号染色体长臂末端。第21号染色体长臂末端三体时为先天愚型患者，说明SOD代谢的紊乱可能是本病的一个重要致病因素。现已证实典型的21-三体先天愚型患者只有在21q22.1是三体时，SOD酶活性增高，才表现出先天愚型的临床症状。
先天性遗传病的产前诊断 通过检查羊水细胞中与某种遗传性疾病位点紧密连锁的位点作出间接诊断。如血友病基因在基因图上距HGPRT、G6PD等基因很近，已知它们之间是连锁的，就可通过测定羊水细胞中的HGPRT或G6PD来诊断胎儿血友病。近来应用DNA重组技术进行分子原位杂交，从羊水细胞或绒毛膜细胞中提取DNA，以基因探针杂交检测，诊断诸如地中海贫血及苯丙酮尿症等遗传代谢病。

基因图genetic map

即“基因图谱”。