软考程序员知识点面向对象方法之多态性

程序员 责任编辑:小狐狸 2016-10-20

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摘要:下面希赛小编为大家整理的软考程序员知识点面向对象方法之多态性,希望能帮助学友们。

       

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       下面希赛小编为大家整理的软考程序员知识点面向对象方法之多态性,希望能帮助学友们。具体内容如下:


       多态性

       多态性是指以适当频率在一个群体的某个特定遗传位点(基因序列或非基因序列)发生两种或两种以上变异的现象,可通过直接分析DNA或基因产物来确定。

       遗传多态性

       遗传多态性(genetic polymorphism)又称遗传多样性(genetic diversity),泛指地球上生物所携带的各种遗传信息的总和,包含种内或种间表现在分子、细胞、个体和群体四个水平的遗传变异程度。遗传多态性特指种内不同群体间、群体内不同个体间的多态现象,是特定物种保持其进化潜能的基本条件,与生物多样性的形成、消失和发展息息相关。

       遗传多态性的产生

       用分子生物学的术语来定义,遗传多态性就是一种孟德尔单基因性状,在同一正常群体中的同一基因位点上具有多种等位基因引起,并在环境影响下,由此导致生物机体遗传结构所产生的多种物理表现和可见性状。

       自然选择是造成遗传多态性的主要原因。多态现象的遗传机制的研究有助于对生物进化过程的了解。影响遗传多态性的因素很多,主要可以分为自然因素和人为因素。

       遗传多态现象的度量

       遗传多态性现象是指同一生物群体中,两种或两种以上变异类型或基因型并存的现象。一般认为每种变异型的频率超过1%即可定为多态现象,不足1%的称为罕见变异型。

       由于生物的遗传多态性是通过多方面表现的,对遗传多态性应该进行多角度的综合评价,避免应用单一方法进行研究。形态学研究具有检测直观、相关文献资料丰富、研究方便、鉴定周期短等优点;形态学研究对于差异细微的近缘种或近似种的区分比较困难,并且要求鉴定者具备丰富的鉴定经验。分子生物学方法是现今热门的多态性研究方法之一,该方法的研究水平比较先进,可以针对形态特征极其相似的近缘种、复合种及亚种、生态型、地理种群进行精确鉴定区分,现为广大科研工作者所普遍采用;应用分子生物学方法的过程中应注意尽量避免因操作熟练程度不高、仪器精密性差以及中间环节较多所引起的误差问题。

       遗传多态性的类型

       遗传和变异这一对既对立又统一的内在矛盾,在外在环境的影响下相互作用,促生了生物群体遗传多态性的存在,进而提供了物种进化的动力。根据一个群体中各种变异类型的比例,可以把遗传多态性分为两种类型:

       平衡型:一个群体中各种变异类型的比数可以长期保持不变,呈现所谓平衡型(或稳定)多态现象;

       过渡型:一个群体中各种变异在一种类型取代另一种类型的过程中所呈现的多态现象,这里各种变异类型的比数逐渐发生变化,因此称为过渡型(不稳定)多态现象。

       人类基因的研究较为深入,从分子生物学上看,人类遗传多态性主要有染色体多态性、酶和蛋白质多态性、抗原多态性、DNA多态性等五类。

       染色体多态性

       染色体的多态性又称异态性(heteromorphism),是指正常人群中经常可见到各种染色体形态的微小变异。这种变异主要表现为同源染色体大小形态或着色等方面的变异。多态性是可遗传的,并且通常仅涉及一对同源染色体中的一个。例如表现的D和G组的随体增大、重复(双随体)或缺如,短臂的长短,1、9、16号染色体的次缢痕区加长或缩短,染色体着线粒区的荧光强度变异等。Y染色体长臂的长度变异,可大于F组,也可小于G组,这种变异可能有民族差异。

       染色体多态性的临床意义尚不清楚,在产前诊断中,染色体多态性可分胎儿细胞和母体细胞;可探讨异常染色体不分离的来源,有利于对患者家庭进行婚育的指导。此外,可用于鉴定不同个体,对法医学中的亲权鉴定有一定的意义。

       蛋白质多态性

       人类结构蛋白质的多态性是一种普遍现象。例如结合珠蛋白(haptoglobin,Hp)是一种糖蛋白,其生理功能在于Hp和血红蛋白结合后不能透过肾小球膜,因而红细胞破坏后释出的血红蛋白不能被肾清除,既避免铁的大量丢失,也可保护肾免受损害。构成Hp分子的肽链有α和β链二种。Hp多态性主要是α链的遗传变异。α链有α1和α2二种。α1中又有αIs和αIF二种亚型,各由84个氨基酸组成,两者区别在于第54位氨基酸(αIF为赖氨酸,αIs为谷氨酸),因此可以推断这一区别是通过一次点突变形成。α2则由143个氨基酸组成。从α链一级结构分析,Hpα2是HpαIF的N端71个氨基酸和HpISC端的72个氨基酸连接而成,即发生了错误配对和不等交换,形成了与HbLepore相似的融合基因。Hpα1和α2肽链是由一对等位基因Hp1和Hp2所决定,基因定位于16q22.1,呈共显性遗传。因此有三种基本基因型:Hp1-1型为Hp=1/Hp1;Hp2-1型为Hp2/Hp1;Hp2-2型为Hp2/Hp2。除上述三型外。α还有其它变异型,由此组合成人群中Hp的多种多样的基因型和表现型。

       常见的3种Hp类型在不同人种中分布不同,Hp1和Hp2的基因频率也各异,Hp2基因频率以亚洲人中较高(0.75),欧洲白人次之(0.60),非洲人最低(0.30~0.40)。

       人血清运铁蛋白(transferrin,Tf)也是一种高度多态性系统。Tf基因位于3q21,已发现有30多种遗传类型(根据电泳迁移率快慢分型),也有明显的种族差异。

       酶的多态性

       酶的遗传多态性表现为许多酶都在存在同工酶的现象。同工酶(isozyme或isoenzyme)是指分子结构不同的酶,可催化相同化学反应,这类酶称为同工酶。同工酶不仅可存在于不同个体。也可存在于不同的组织中,甚至在同一细胞的不同细胞器中有同工酶。

       根据酶的多态性产生原因不同,大致可以分为三类:

       (1)多座位同工酶(multiple loci determining isozyme):是指由不同基因座位决定的同工酶。例如乳酸氢酶(lactic dehydrogenase,LDH)有A、B两种亚基,分别由LDHA基因(定位于11p15-p14)和LKHB基因(定位一起12p12.2-p12.1)所决定。磷酸葡萄变位酶(phosphoglucomutase,PGM)的3个不同肽链分别由不同座位的基因编码。PGM1定位于1p22.1、PGM2定位于4p14-q12、PGM3定位于6q12。以LDH同工酶为例,LDH是A、B两种亚基不同比例组成的四聚体,依电泳速度可有5种表现型:LKH1(B4)、LDH2(B3A)、LDH3(B2A2)、LDH4(B1A3)及LDH5(A4)。如果A或B亚基再有不同突变,通过各种组合可以形成多种多样的变异类型。

       (2)单座位复等位基因同工酶:是指同一座位上的不同等位基因所编码的酶蛋白。例如胎盘碱性磷酸酶(placental alkaline phosphatase,PLAP)是一种典型的复等位基因编码的酶,PLAP为二聚体,基因定位于2q37,依电泳速度可分3种变异型即慢(S)、中(I)、快(F)型,它们受3个复等位基因PLs、PLi及PLf控制,每种基因分别编码S、I、F三种同工酶(G6PD)和腺苷酸激酸(AK)的同工酶即属此类。

       (3)翻译后同工酶:酶蛋白翻译产物经不同修饰反应也可产生不同分子形式的同工酶,称为翻译后同工酶(post-translational isozyme),又称次级同工酶(secondary isozyme)。这些修饰反应包括基因的添加(磷酸化、乙酰化、甲基化等),酰胺键的水解,肽键的断裂和部分肽键的脱落,二硫键的形成和糖链的添加等。例如免肌醛缩酶(ALD)是由4个A亚基组成的纯聚体,但发育中,一部分肽链中羧基本末端第4位的天冬氨酸,从而A亚基形成α和β两种类型,故A亚基可为纯聚体也可为杂交体,但都有醛缩酶活性。

       抗原多态性

       抗原多态性在人类遗传学应用较多的抗原有红细胞抗原系统和白细胞抗原系统。个体间抗原性差异是由基因突变产生。至今已发现20个红细胞血型系统,其中包括100多种红细胞抗原,比较重要的有:ABO、MNSs、Rh和Xg等血型系统。白细胞抗原系统中以人类的主要组织相容性复合体(mojor histocompatibility complex,MHC)中的人类白细胞抗原(human leucocyte antigen,HLA)最引人注目,是目前所知人类最大的一个抗原多态系统。HLA的基因座位在6q21,已确认的HLA抗原特异性有148种,分属于A、B、C、D、DR、DP、DQ7个连锁基因座位。A座位具有24个抗原(即有24个复等位基因);B座位有52个;C座位有8个;D座位有26个;DR座位有20个;DQ座位有9个;DP座位有6个,因此,估计人群中可存在24×52×11×26×9×6=385,482,240种单倍型类型,即要在无亲缘关系人群中找到一条单倍型完全相同的人的机会只有约1/3.8×108。HLA多态性现象主要是由于产物不同而有不同的表现型。

       DNA多态性

       DNA多态性在人群中不同个体之间的基因产物大多数是一致的,但每个个体在遗传上还是有所不同的,这种个体之间的差异从本质上讲是DNA碱基顺序存在的差异,它是通过用内切酶切割不同个体的基因组DNA出现不同长度的片段而被发现的,并通过孟德尔方式遗传,称为DNA多态性。

       影响遗传多态性的因素

       影响遗传多态性的因素分为两个:自然因素和人为因素。

       自然选择

       自然因素为环境因子和生物竞争,这方面的影响须经过漫长的选择进化加以体现。自然选择是自然界中难以计数的偶然事件累积出现的的必然结果,Ernst Mayr提出“自然选择只是一个统计学现象,它意味着较好的基因型有较好的延续的机会”,进化的改变不能体现在个体上,只能体现在群体(或种群)的遗传组成的改变上。

       人为因

       人为因素包含人工选择、药物使用、病毒传染等对群体遗传多态性的影响。人工选择是人根据自身的需求,对物种的某一性状或某些性状进行极端选育,选留理想变异,淘汰不利变异,如此反复,大大增加了一个群体内的选择压力,同时也加快了这个群体进化的进程。人工选择主要用于品种或品系的育种。

       育种

       人工选择是人类高度发挥主观能动性改造世界的体现,可以利用已有的物种资源进行重新洗牌,挑出最适合的组合。现代遗传学的进展,育种也越来越趋向于主动选择化和微观化。

       传统育种是在发现特定基因型的基础上运用宏观的育种手段,比如近交定型、群体闭锁扩繁等展开的。特定基因型的发现和获得,依旧是源于自然状态下,属于被动选择型育种。

       微观的基因工程育种是将目的基因导入原始DNA中或切除目的DNA片段,进而获得预期性状。这是一个完全主动选择的育种过程,而且这种育种方法见效快,周期短。目前这种方法仍处于实验阶段,甚至很多技术只是完成了理论的构建,距离实用还有很长很久的路要走。


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