显性与隐性

显性和隐性是指同对两个基因之间的显隐关系，表示两者作用的强弱和表型效应的大小。这种关系必须在下列两个条件下进行分析：
❶在杂合体内对两个等位基因的表型效应进行观察、比较和鉴别，才能肯定孰显孰隐；
❷在体内外特定环境条件下具体分析等位基因的表型效应来肯定在哪个水平上表现显性作用。例如秃头基因在男性杂合体为显性，在女性杂合体则为隐性。研究证明，秃头基因只在雄性激素存在的内环境条件下始能表现出来。又如蚕豆病患儿缺乏合成G6PD能力，但须在食蚕豆或某些药物后才产生溶血性贫血现象，说明单有基因，没有必要的外界条件，也不能产生任何特性。
基因作用是显是隐常和一定水平的表型效应相联系。例如镰形细胞贫血患者有严重的慢性贫血，还并发其他综合症状。杂合体一般健康如常人，所以临床上看成是隐性遗传。然而从细胞水平看来，杂合体的红细胞形状

表1 不同水平上HbS基因的表型效应

	正常人	杂合体	HbS患者	HbS基因 作 用
分子水平 HbS基因 的第6号 密码子	CTC	CTC+CAC	CAC	不完全显性
HbSmRNA 的第6号 密码子	GAG	GAG+GUG	GUG	不完全显性
珠蛋白β 链第6号 氨基酸	谷氨酸	谷氨酸+缬氨酸 (65%±)(35%±)	缬氨酸	不完全显性
血红蛋白 类型	HbA (αA2βA2)	HbA+HbS (αA2βA2)(αA2βS2)	HbS (αA2BS2)	不完全显性
细胞水平 红细胞形 状	正常 圆盘形	正常氧 圆盘形 含量 缺氧时 镰形	镰形	条件显性
临床表现	健康无恙	健康如常人	慢性贫血 及其他并 发症状	近似隐性

镰形细胞贫血病的原因是β链基因的第17号碱基T被A置换，于是第6位密码子便从原来的CTC变成CAC。由此转录而成的mRNA也就相应地从原来的GAG变成GUG。GUG被翻译成一个分子的疏水性缬氨酸，代替原来的亲水性谷氨酸。这个氨基酸的改变使血红蛋白溶解度降低，硬度提高，从而把正常圆形细胞延伸成镰形。镰形红细胞容易破坏，造成慢性贫血，同时又堵塞许多器官的血管，从而造成氧和养料供应不足和随之而来的器官损伤和死亡。
随血氧含量多少而呈圆形或镰形。再从分子水平观察，杂合体的红细胞内存在着正常血红蛋白(HbA)和镰形细胞血红蛋白(HbS)，提示HbA基因和HbS基因都能通过转录和转译合成各自的珠蛋白链，都是不完全显性(表1)。等位基因之间的显隐关系一般以正常人的形态、生理生化性状为标准，来判明突变基因作用的显或隐。显性或隐性主要决于基因突变，改变了原来基因的作用，增强或降低乃至丧失合成特异性蛋白质（包括酶）的能力，从而在杂合体内强化者表现为显性； 弱者呈现不同程度的隐性效应，甚至出现典型孟德尔式显性和隐性。此外，特异性受体的缺乏、主动运输系统的异常也来源于基因作用的变化，影响显隐关系，表现为特殊遗传病。
隐性 在杂合体里，一对等位基因当中有一个基因在一定水平上完全表达出来； 其等位基因的作用却完全不发生表型效应，即呈隐性。经典的孟德尔显性和隐性便属于这一范畴。
在代谢缺陷病当中，某个基因由于其碱基顺序中发生某种变化，或者在转录和转译过程中发生某种变化，于是完全失去合成特定酶的能力，因而在纯合状态下，某个代谢环节被阻断了。这种突变基因及其作用在杂合体内一般表现为隐性，其正常等位基因则呈显性作用。一个显性基因作用往往产生超额的特异性酶，即使在杂合体内也能独立合成足够的酶，促进杂合体内有关代谢过程的正常运转。例如“白化”基因不能合成酪氨酸酶，阻断突变基因纯合体内黑色素的合成，使患者发生白化症 (图1)。又如尿黑酸尿症患者缺乏尿黑酸氧化酶，不能降解尿黑酸，于是患者体内储存大量尿黑酸，随尿排出体外，在空气中氧化变黑。上述两例杂合体的正常等位基因均表现显性作用，使表型完全正常，其突变基因毫无表型效应。

图1 苯丙氨酸代谢途径：示三种代谢缺陷病
白化症——缺酪氨酸酶
尿黑酸尿症——缺尿黑酸氧化酶
苯丙酮尿症—一缺苯丙氨酸羟化酶

代谢缺陷基因和其正常基因的显隐程度往往同基因剂量密切相关。半乳糖血症源于半乳糖-1-磷酸转尿苷酰酶的缺乏，而酶的缺乏又是特定基因突变的结果。半乳糖血症患者是纯合体，有两个突变基因，患者红细胞里查不出有关酶的活性。其父母均是杂合体，各有一个正常基因和一个突变基因，其红细胞的酶活性约为正常人的50%，说明此例酶活性的大小决定于正常基因剂量的多少。另一方面，某些代谢缺陷基因在杂合体内的酶活性可以超过或低于正常值。例如过氧化氢酶缺乏症：日本型杂合体的酶活性约为正常人的一半； 但是瑞士型杂合体酶活性却为正常人的60～80%(纯合体患者的酶活性低于2%)。又如高胱氨酸尿症患者的胱硫醚合成酶有缺陷，这种缺陷酶在杂合体内的活性约为正常值的20%(图2)。苯丙酮尿症杂合体酶活性也很低。此症患者血液中苯丙酮酸含量为正常值的30多倍，其父母（杂合体）在禁食情况下也有正常值的1.5倍，并随人而异，表型基本健康。这里，基因突变所引起的苯丙氨酸羟化酶的部分缺失对代谢过程的影响轻微，未达到危害健康的程度。

图2 高胱氨酸尿发病机理

正常人等位基因的作用也有显隐之分，例如红细胞胞膜上的ABO血型抗原各有其特异性血型物质。O血型物质叫做H物质，由五个糖基同神经酰胺结合而成；A血型物质由H物质的末端糖基上连接一个N-乙酰半乳糖胺分子而成； B血型物质则由H物质末端糖基上连接一个半乳糖分子而成。正是这个新加的末端糖基的差异决定了A、B、O三种血型抗原的特异性。进一步研究证明，A、B、O三种血型物质决定于三种特异性酶，酶本身则受到三种基因的控制。在O和A血型(IAi)的杂合体里，i基因不能合成有活性的酶蛋白，对H物质无所增减；IA基因则通过转录和转译作用合成A酶即N-乙酰半乳糖胺转移酶，把N-乙酰半乳糖胺转移到H物质末端，形成A血型物质。所以在抗原作用上，A基因呈显性作用，而O基因则为隐性。O血型和B血型(IBi)的杂合体里B显O隐，其机理与上例相同(表2)。
另一隐性类型起源于胞质内某种特异性受体缺陷。例如男性睾丸酮衍生物（二氢睾丸酮）必须先与靶器官细胞内特殊受体蛋白质结合，才能诱导男子外生殖器和第二性征(胡须、腋毛、喉头、骨、肌等)的发生。典型睾丸雌化症患者由于X染色体上某个基因突变，不能合成有活性的特异性受体蛋白质，因而不能同二氢睾丸酮结合，因此

表2 ABO血型基因、酶和醇溶性血型物质之间的关系

患者虽然是XY基因型，具有睾丸等男性内生殖器，并能产生正常水平的睾丸酮把它转变为二氢睾丸酮，但由于靶器官缺乏受体，所以不受二氢睾丸酮的影响，因而不能发展为男性特征。在女性杂合体里，有一个基因能产生受体，但因睾丸酮产量不足，所以只能向女性方向发展。临床上一般把睾丸雌化症的基因作用看成是性连锁隐性。
还有象胱氨酸尿症之类的隐性遗传病，起因于肾小管对小分子氨基酸降低主动重吸收能力，以致大量胱氨酸随尿液排出，并导致胱氨酸结石和输尿管阻塞。
显性 突变基因合成活性较高的酶蛋白，在杂合体内表现为显性，正常基因为隐性。例如5-磷酸核糖-1-焦磷酸(PRPP)症患者，其PRPP合成酶的活性比对照组的高两倍多。免疫学测验证明，患者和正常人的PRPP合成酶实际数量相似，这提示患者的突变基因合成了一种异常结构的酶蛋白，这种酶在电泳速度上不同于正常酶，并有较高的特异性活性。患者的一个女儿（杂合体）也有较高的PRPP合成酶水平，证明突变基因作用为显性。
另一类显性来源于特异性受体缺陷。胆甾醇是细胞膜的一个成分，细胞外的胆甾醇须与蛋白质结合成低密度脂蛋白，经胞膜上特异性受体摄入胞质，在水解酶作用下降解为游离胆甾醇和游离氨基酸。部分胆甾醇组成胞膜；部分胆甾醇进行酯化，储存备用。各种组织也能合成胆甾醇，但受到外源性胆甾醇的反馈性抑制。血胆甾醇过多症患者中，多数为杂合体，其血浆胆甾醇含量约比正常值多一倍；少数为纯合体，其血浆胆甾醇约为正常值的四倍。其病因大概是有关基因发生突变，失去合成胞膜受体蛋白质的能力，或者只能合成无效受体，因而不能摄入外源性胆甾醇，以致血浆胆甾醇含量上升，同时细胞所合成的内源性胆甾醇由于失去外源性胆甾醇的反馈性抑制作用，也就大量地贮存，从而产生血胆甾醇过多症。人体各部畸形多表现为显性，世代相传，显明易辨，例如多指（趾）并指（趾）、短指、掌跖角化、胃肠多发性息肉等，发病机理不明。
共显性 两个等位基因在杂合体内独立合成各自的产物，分别发生其表型效应，这个现象叫做共显性。例如AB血型：血型A基因和B基因在杂合体(I^AI^B)内，分别合成自己的特异性酶(N-乙酰半乳糖胺转酶和半乳糖转移酶)，分别把N-乙酰半乳糖胺和半乳糖连接在不同H物质分子的末端，同时形成A、B两种物质，表现AB血型的免疫反应。这里A和B两个基因具有同等的表达能力，既没有显隐之分，也没有中间表型的形成，所以称为共显性。MN血型也表现共显现象。