2019年細(xì)胞遺傳學(xué)知識(shí)點(diǎn)總結(jié)

1、著絲粒(centromere)是染色體上染色很淡的縊縮區(qū)，由一條染色體所復(fù)制的兩個(gè)染色單體在此部位相聯(lián)系。含有大量的異 染色質(zhì)和高度重復(fù)的 DNA序列。包括3種不同的結(jié)構(gòu)域：1.著絲點(diǎn)結(jié)構(gòu)域(kinetochore domain)：紡錘絲附著的位點(diǎn)； 2.中央結(jié)構(gòu)域(central domain)：這是著 絲粒區(qū)的主體，由富含高度重復(fù)序列的 DNA構(gòu)成；3.配對結(jié)木域(pairing domain)：這是復(fù)制以后的姊 妹染色單體相互連接的位點(diǎn)。著絲粒的這三種結(jié)構(gòu)域具有不同的功能，但它們并不獨(dú)立發(fā)揮作用。正是3種結(jié)構(gòu)域的整合功能，才能確保有絲分裂過程中染色體的有序分離。發(fā)芽酵母(Saccharo

2、myces cerevisiae勺著絲粒由125bp左右的特異 DNA序列構(gòu)成，其它模式生物包括裂解 酵母(Schizosaccharomyces pom be果蠅(Drosophila melanogastej以及人類，它們的著絲粒均由高度重復(fù) 的DNA序列構(gòu)成、但序列均不同。染色體著絲粒中與紡錘絲相連接的實(shí)際位置，微管蛋白的聚合中心，由蛋白質(zhì)所組成。與著絲粒的關(guān)系：著絲粒是動(dòng)粒的附著位置，動(dòng)粒是著絲粒是否活躍的關(guān)鍵。每條染色體上有兩個(gè)著絲點(diǎn)，位于著絲粒的兩側(cè)，各指向一極。功能：姊妹染色單體的結(jié)合點(diǎn)著絲點(diǎn)的組裝點(diǎn)紡錘絲的附著點(diǎn)著絲粒的功能高度保守在染色體配對及維系生物體遺傳信息穩(wěn)定傳遞中起作

3、重要作用。組成(DNA-蛋白質(zhì)復(fù)合體)：著絲粒DNA :不同的生物中具有特異性，著絲粒蛋白：在真核生物中是保守的。水稻著絲粒DNA的組成：CentO:155-bp重復(fù)序歹U, CRR :著絲粒特異的逆轉(zhuǎn)座子。在活性著絲粒中，著絲粒特異組蛋白H3 (CENH3)取代了核小體組蛋白八聚體中的組蛋白H3,形成含CENH3的核小體。因此，CENH3是真核生物內(nèi)著絲粒的根本特征，是功能著絲粒的共同基礎(chǔ)，可作為功能 著絲粒染色質(zhì)的識(shí)別標(biāo)記。著絲粒分裂：正常分裂(縱向分裂)，橫分裂或錯(cuò)分裂(misdivision)。說明問題：著絲粒并不是一 個(gè)不可分割的整體，而是一個(gè)復(fù)合結(jié)構(gòu)，斷裂的著絲粒具有完整功能。分散

4、型著絲粒又稱散漫型著絲粒(holocentromere)又稱多著絲粒(polycentromere)某些生物中，染色體上著絲粒的位置不是固定在一個(gè)特定的區(qū)域，而是整個(gè)染色體上都有分布，或2個(gè)或2個(gè)以上，紡錘絲可以與染色體上的許多點(diǎn)連接。 特點(diǎn)：細(xì)胞分裂中期，與赤道板平行排列細(xì)胞分裂后期，染色體平行地向兩極移動(dòng)X射線照射，染色體斷裂，無論斷片大小，均能有規(guī)律地走向兩極 偏分離現(xiàn)象：基因雜合體Aa產(chǎn)生的A配子與a配子的分離不等于1:1 驗(yàn)證方式： 人類新著絲粒：結(jié)構(gòu)不同于普通的著絲粒，通常不具有高度重復(fù)的a -衛(wèi)星DNA可以組裝成動(dòng)粒并行使著絲粒的功能 16條染色體上發(fā)現(xiàn)了 40多個(gè)新著絲粒端粒：

5、真核細(xì)胞染色體末端的一種特殊結(jié)構(gòu)，由端粒 DNA和蛋白質(zhì)組成。其端粒 DNA是富含G的 高度保守的重復(fù)核音酸序列。組成：人和其它哺乳動(dòng)物的端粒DNA序列由(5 -TTAGGG- 3')反復(fù)串聯(lián)組成擬南芥類型的端粒 DNA序列(5 -TTTAGGG- 3'在大多數(shù)被子植物中存在，如玉米，小麥，大麥， 水稻以及番茄洋蔥及其相關(guān)物種中沒有相似的端粒DNA存在，它們?nèi)旧w的末端是由高度重復(fù)的衛(wèi)星DNA和/或rDNA組成結(jié)構(gòu)：端粒DNA的3 /末端較5/末端伸出1216bp的一段彎曲呈帽狀結(jié)構(gòu)， 在端粒酶(一種核糖核 蛋白，含有RNA分子)作用下，形成t-loop結(jié)構(gòu)。功能：染色體的自然

6、末端 對染色體起封口作用 維持染色體的穩(wěn)定性 減數(shù)分裂時(shí)同源染色體配對端粒酶維持著端粒的長度，它在胚胎干細(xì)胞中高度表達(dá)，使得胚胎干細(xì)胞不斷進(jìn)行分裂卻不會(huì)遭受染色體損傷。絕大多數(shù)成體細(xì)胞缺乏端粒酶，導(dǎo)致功能DNA的逐漸喪失。端粒被認(rèn)為是細(xì)胞有絲分裂的“生物鐘”，隨著細(xì)胞分裂的不斷進(jìn)行，端粒逐漸縮短。當(dāng)其長度減小到一定臨界值時(shí)，細(xì)胞趨向衰老、死亡。在惡性腫瘤中，端粒酶活性明顯增高，以延長端粒，彌補(bǔ)因細(xì)胞分裂而造成的端?？s短，從而使細(xì)胞無限增殖惡化，甚至使癌細(xì)胞永生化。自主復(fù)制序列(autonomously replicating DNA sequence, ARS :是 DNA 復(fù)制的起點(diǎn)，酵母基

7、因組含 200-400 個(gè) ARS ,大多數(shù)具有一個(gè) 11-14 bp,富含 AT 的共有序列(ARS consensus sequence, ACS。 含有這一序列的質(zhì)粒能高效轉(zhuǎn)化宿主細(xì)胞，并能在細(xì)胞中獨(dú)立于宿主染色體存在。次縊痕的特點(diǎn)：在一個(gè)染色體組中，次縊痕的數(shù)目因物種而異，但至少有一個(gè)次縊痕通常在染色體的末端，86%的物種中次縊痕位于染色體的短臂末端功能：在細(xì)胞分裂末期具有形成核仁的功能，并與間期、前期的核仁密切相關(guān)。又被稱為核仁組織者(nucleolus organizer regoins NORs)組蛋白(histone)：是真核生物染色體的基本結(jié)構(gòu)蛋白，是一類小分子堿性蛋白質(zhì)，有

8、5種類型，即H1、H2A、H2B、H3、H4 ,它們富含帶正電荷的堿性氨基酸，能夠同 DNA中帶負(fù)電荷的磷酸基團(tuán)相互作 用。染色質(zhì)中的組蛋白與 DNA的含量之比為：1 ： 1。組蛋白的功能： 核小體組蛋白(nucleosomal histone)包括H2A、H2B、H3和H4,作用是與 DNA 組裝成核小體 H1不參加核小體的組建，在構(gòu)成核小體時(shí)起連接作用，并賦予染色質(zhì)以極性。核小體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 由200個(gè)左右堿基對的DNA和四種組蛋白結(jié)合而成； 其中四種組蛋白(H2A、H2B、H3、H4 )各2分子組成八聚體的小圓盤，是核小體的核心結(jié)構(gòu)； 146個(gè)堿基對的DNA繞在小圓盤外面盤繞 1 .75圈

9、。每一分子的H1與DNA結(jié)合，起穩(wěn)定核小體結(jié) 構(gòu)的作用； 兩相鄰核小體之間以連接DNA(linker DNA)相連，長度為080bp不等。染色體的包裝：核小體 (nucleosome)螺線管(solenoid)超螺線管(supersolenoid)染色體(chromosome)從核小體開始到染色體，DNA總共壓縮：壓縮7倍 壓縮6倍壓縮40倍 壓縮5倍DNA f核小體螺線管超螺線管染色單體染色質(zhì)：1、細(xì)胞核內(nèi)能被堿性染料染色的物質(zhì)(細(xì)胞遺傳學(xué))2、指間期細(xì)胞核內(nèi)由 DNA、組蛋白、非組蛋白及少量 RNA組成的線性復(fù)合結(jié)構(gòu),是間期細(xì)胞遺傳物 質(zhì)存在的形式（分子遺傳學(xué)）染色質(zhì)與染色體是在細(xì)胞周期不

10、同的功能階段可以相互轉(zhuǎn)變的的形態(tài)結(jié)構(gòu)染色質(zhì)與染色體具有基本相同的化學(xué)組成，但包裝程度不同四象不同常染色質(zhì)（euchromatin）的特點(diǎn)：構(gòu)成染色體DNA的主體細(xì)胞分裂中，螺旋與解螺旋與細(xì)胞周期同步單一序列DNA和中度重復(fù)序列 DNA是孟德爾比率和各種遺傳現(xiàn)象的基礎(chǔ)常染色質(zhì)狀態(tài)只是基因轉(zhuǎn)錄的必要條件DNA合成期發(fā)生在S期的早、中期異染色質(zhì)（heterochromatin ：結(jié)構(gòu)異染色質(zhì)（或組成型異染色質(zhì)），兼性異染色質(zhì)。結(jié)構(gòu)異染色質(zhì)的分布因不同物種而異：1、許多生物集中于著絲粒周圍，如果蠅、小鼠、月見草等2、分布在染色體的頂端，如茅膏菜、黑麥等3、不僅存在于著絲粒周圍，而且可以分布在染色臂的任

11、何部位，成為大大小小特征鮮明的染色紐。如玉米等特點(diǎn)：中期染色體上多定位于著絲粒區(qū)、端粒、次縊痕及染色體臂的某些節(jié)段除復(fù)制期外，在整個(gè)細(xì)胞周期均處于聚縮狀態(tài)（永久性異染色質(zhì)）相對簡單、高度重復(fù)的 DNA序列構(gòu)成，如衛(wèi)星DNA （具有較高的A=T）不表現(xiàn)孟德爾比率，并不是對遺傳無影響具有顯著的遺傳惰性，不轉(zhuǎn)錄也不編碼蛋白質(zhì)DNA合成期發(fā)生在S期的后期，甚至在分裂期合成兼性異染色質(zhì)，又稱功能性異染色質(zhì)在某些細(xì)胞類型或一定的發(fā)育階段，原來的常染色質(zhì)聚縮，并喪失基因轉(zhuǎn)錄活性，變?yōu)楫惾旧|(zhì)異染色質(zhì)化可能是關(guān)閉基因活性的一種途徑X染色體失活：英國遺傳學(xué)家 Mary Lyon在1961年首先提出了上述 X染色

12、體失活假說，即 Lyon假 說。在人類和哺乳動(dòng)物胚胎發(fā)育早期，雌性胚胎細(xì)胞中兩條X染色體中的一條出現(xiàn)異固縮現(xiàn)象，移向核膜處，成為染色很深的異染色質(zhì)小體，稱為性染色質(zhì)或巴氏小體。巴氏小體能一直保持異染色質(zhì)的特點(diǎn)，失去全部基因的活性。在白細(xì)胞中，呈鼓槌狀外形，是醫(yī)學(xué)上進(jìn)行早期性別鑒定的重要標(biāo)志。第四節(jié)有絲分裂中期染色體的帶型1號：最大的中著絲粒染色體，短臂遠(yuǎn)端帶少，1禿”2號：亞中著絲粒染色體，長短臂上帶較多，2蛇”3號：中央著絲粒染色體，著絲粒上下有兩條深染的寬帶相對稱，3堞腰”4號：短臂12條帶，長臂4條帶，均勻，接近中心粒的一條深。5號：短臂1-2條帶，長臂4條帶，3條帶集中，第4條帶靠近末

13、端6:短臂中段有一條明顯而寬闊的淺帶（似小白臉”）7:短臂有3條深帶，遠(yuǎn)側(cè)深帶著色濃（似瓶塞”）8：長臂有三條分界極不明顯的深帶，遠(yuǎn)側(cè)帶著色濃9:長臂次縊痕不著色，呈現(xiàn)特有的狹長頸部區(qū)（細(xì)脖子”）10:長臂有三條深帶，近側(cè)帶著色最深，與 8號鑒別11:長臂遠(yuǎn)側(cè)段有一寬的深帶，與近側(cè)深帶間有一寬淺帶12:長臂中段有一寬深帶，與近側(cè)深帶之間有一窄的淺帶X:長短臂各有一深帶，以著絲粒為中點(diǎn)對稱，呈竹節(jié)狀13號：長臂遠(yuǎn)端有3條較深染的帶14號：長臂的近端及遠(yuǎn)端各有一條深帶15號：長臂中央有一條深染的帶16號：中央著絲粒，次縊痕著色濃，與著絲粒形成”濃染區(qū)17號：亞中著絲粒，長臂遠(yuǎn)側(cè)段有1條深帶，與著絲

14、粒之間為一明顯而寬的淺帶18號：亞中著絲粒，長臂近側(cè)和遠(yuǎn)側(cè)各有一條明顯的深帶19號：是核型中染色最淺的染色體，著絲粒及其周圍為深染，其余均為淺帶20號：長臂及短臂各有一條深帶，長臂較明顯21號：著絲粒區(qū)著色淡，近側(cè)有一明顯濃染而寬的深帶22號：著絲粒區(qū)著色濃，長臂有二條深帶Y:長度變化較大，無隨體，有時(shí)整個(gè)長臂被染成深帶。帶型又叫染色體分帶：整個(gè)染色體上顯帶：Q帶、G帶、R帶，染色體上局部顯帶：C帶、N帶、F帶、T帶、cd帶。G帶特點(diǎn)：整個(gè)染色體上均有分布 顯示帶紋多而細(xì) 染色持久 深染帶紋為 A=T多的異染色質(zhì)區(qū)原位雜交技術(shù)顯帶：原位雜交(In situ hybridization)就是利用

15、了核酸的堿基配對的原則，用已標(biāo)記的核 昔酸分子作為探針，與另外一條已經(jīng)變性的 DNA單鏈進(jìn)行雜交的技術(shù)。熒光原位雜交技術(shù) (FISH)基因組原位雜交技術(shù)(GISH)染色體顯帶技術(shù)原位雜交技術(shù)染色體引物原位DNA合成技術(shù)和原位PCR技術(shù)染色體涂色多線染色體：1,體積巨大，染色體比其它體細(xì)胞染色體長100-200倍，體積大1000-2000倍。2,多線性，每條多線染色體由 500-4000條解旋的染色體合并在一起形成。3體細(xì)胞聯(lián)會(huì)，同源染色體緊密配對，并合并成一個(gè)染色體。橫帶紋，染色后呈現(xiàn)出明暗相間的帶紋。膨突和環(huán)，在幼蟲發(fā)育的某個(gè)階段，多線染色體的某些帶區(qū)疏松膨大，形成膨突(puff),或巴氏環(huán)

16、(Balbiani ring )。用H3-TdR處理細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)膨突被標(biāo)記，說明膨突是基因活躍轉(zhuǎn)錄的形態(tài)學(xué)標(biāo)志。燈刷染色體：1882年Flemming首次報(bào)道，這種染色體最早發(fā)現(xiàn)于魚類、兩棲類和爬行類卵母細(xì)胞減數(shù)分裂的雙線期。由于染色體主軸兩側(cè)有側(cè)環(huán)，狀如燈刷，故名燈刷染色體。燈刷染色體中大部分 DNA 以染色粒形式存在，沒有轉(zhuǎn)錄活性。側(cè)環(huán)是 RNA活躍轉(zhuǎn)錄的區(qū)域，一個(gè)側(cè)環(huán)是一個(gè)轉(zhuǎn)錄單位或幾個(gè) 轉(zhuǎn)錄單位的組合，側(cè)環(huán)的粗細(xì)與轉(zhuǎn)錄狀態(tài)有關(guān)。染色體的復(fù)制DNA的復(fù)制：復(fù)制時(shí)間：細(xì)胞分裂間期的S期時(shí)間長短：不同物種、同一個(gè)體的不同發(fā)育時(shí)期時(shí)間有差異。復(fù)制順序：不同性質(zhì)的 DNA復(fù)制的先后順序不同GC含量

17、多的部位先復(fù)制，AT含量多的部位后復(fù)制；常染色質(zhì)為早復(fù)制區(qū)，異染色質(zhì)為晚復(fù)制區(qū)。復(fù)制方式：半保留復(fù)制復(fù)制方向：5'3'復(fù)制是半不連續(xù)性的DNA復(fù)制具特定的起始位點(diǎn)和終止位點(diǎn)復(fù)制的高度準(zhǔn)確性核小體的復(fù)制：高等真核生物中S期DNA的復(fù)制實(shí)際上是核小體的復(fù)制DNA的合成與組蛋白的合成是同步完成的間期DNA的復(fù)制：S期DNA合成占總合成量的99.7%,其余0.3%在以后的偶線期和粗線期復(fù)制 這與有絲分裂不同偶線期、粗線期 DNA的復(fù)制：偶線期DNA （ Z-DNA , zygotene DNA）:其合成對染色體的配對作 用、聯(lián)會(huì)復(fù)合體的形成以及染色體結(jié)構(gòu)的連續(xù)性都有重要作用。測定連鎖群

18、的技術(shù)：1.果蠅連鎖群測定技術(shù)（雜交，測交。 ）2.玉米的連鎖群測定技術(shù)（利用三體（trisomic）來確定連鎖群）連鎖遺傳的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)：完全連鎖：位于同源染色體上的非等位基因的雜合體在形成配子時(shí)，只有親 本型配子而沒有重組型配子的產(chǎn)生現(xiàn)象。不完全連鎖：位于同源染色體上的非等位基因的雜合體在形成配子時(shí)，除了有親本型配子外，還有重組型配子產(chǎn)生的現(xiàn)象。（對基因的雜合體在形成配子時(shí)，不僅有親本型配子，也有少量的重組型配子；所形成的配子中，兩種親本型配子的比例大致相等，兩種重組型配子的比例也大致相等。同源染色體之間發(fā)生了遺傳物質(zhì)的交換，使生物后代個(gè)體表現(xiàn)為不完全連鎖現(xiàn)象。）交換發(fā)生的時(shí)期：在減數(shù)分裂過

19、程中，同源染色體之間可以發(fā)生相互交換，但交換是發(fā)生在尚未進(jìn)行復(fù)制的同源染色體（二線期）之間，還是完成復(fù)制以后的染色單體之間（四線期）呢？許多實(shí)驗(yàn)證明：交換發(fā)生在完成復(fù)制的染色單體之間，在第一次減數(shù)分裂前期的粗線期。任何一次交換只涉及到四條染色單體中的兩條。兩次以上的交換可以涉及到兩條、三條或四條染色單體。交換（crossover后交叉（chiasma）的關(guān)系：試驗(yàn)證明，細(xì)胞學(xué)上在雙線期觀察到的交叉就是在粗線期同源染色體的非姊妹染色單體之間發(fā)生物質(zhì) 交換的交換點(diǎn)。交叉與交換是一致的，它們只是染色質(zhì)互換在細(xì)胞學(xué)和遺傳學(xué)上的不同表現(xiàn)形式。交叉隨著染色體的聚縮而向二價(jià)體的末端移動(dòng)，這一過程稱為交叉端化

20、交叉干擾（chiasma interference）與染色單體干擾：（1）交叉干擾（染色體干擾 ,chromosome interference：在減數(shù)分裂中，一個(gè)二價(jià)體上一個(gè)交叉的發(fā) 生對第二個(gè)或以后的其他交叉會(huì)有一定的影響。（2）染色單體干擾（chromatid interferce）:兩條同源染色體的 4條染色單體參與多線交換機(jī)會(huì)的非隨 機(jī)性。影響交換的因素：性別（雌性與雄性交換值相等：如豌豆，雌性交換值大于雄性：人類、許多哺乳動(dòng)物，雄性交換值大于雌性：如鴿子，雄性不發(fā)生交換：如果蠅，雌性不發(fā)生交換：如家蠶），著絲粒（著絲粒對附近基因的交換值有明顯的影響，使基因交換值降低原因不清楚：可能

21、著絲粒本身特性引起的或著絲粒周圍的異染色質(zhì)引起的？），年齡（一般來說，年齡會(huì)降低交換值，年齡越大，交換值越小。位于著絲粒附近的基因的交換值降低最多，離著絲粒越遠(yuǎn)受影響越小。），外界環(huán)境（溫度、水分、營養(yǎng)狀況、理化因子，在適合生物生長的范圍內(nèi)，提高溫度可以提高交換值，溫度對交換值的影響也是以著絲粒區(qū)為最大）。體細(xì)胞交換：姊妹染色單體交換：姊妹染色單體區(qū)分染色法：5-溟脫氧尿嗑咤核昔(5-Bromodeoxy-urdine, BrdU )在DNA的復(fù)制過程中，摻入新合成的鏈并占有胸腺嗑咤(thymidine, T)的位置。根據(jù) DNA的半保留復(fù)制規(guī)律，哺乳動(dòng) 物或人的細(xì)胞在 BrdU的培養(yǎng)液中經(jīng)歷

22、了兩個(gè)周期后，它的兩條姊妹染色單體的DNA雙鏈在化學(xué)組成上有了差別。當(dāng)染色體的 DNA鏈的兩條多核昔酸鏈都被 BrdU所替換，Giemsa染色顯示淺色，如 果染色體的DNA鏈中僅有一條多核昔酸鏈被 BrdU所替換，Giemsa染色顯示深色。非對等交換：在特殊情況下，特別是當(dāng)染色體上有重復(fù)段或重復(fù)DNA序列存在時(shí)，同源染色體間可以發(fā)生錯(cuò)配對(displaced synapsiS或非對稱配對現(xiàn)象，隨之而來的是非對等交換而導(dǎo)致同源染色體 的重復(fù)和缺失。交換的機(jī)制：聯(lián)會(huì)復(fù)合體是交叉和交換的先決條件沒有聯(lián)會(huì)復(fù)合體的細(xì)胞中看不到交叉的形成 當(dāng)然并非所有的聯(lián)會(huì)復(fù)合體部位都發(fā)生交換 假說：部分交叉型假說 一一

23、交叉一面說：假說對細(xì)胞學(xué)上觀察到的交叉和由遺傳試驗(yàn)所證實(shí)的交 換之間的關(guān)系作出了最合理的解釋，因而曾經(jīng)得到大多數(shù)學(xué)者的支持。根據(jù)這個(gè)假說，交叉是交 換的直接結(jié)果，非姊妹染色單體在發(fā)生斷裂和互換以后愈合，在愈合的地方形成交叉。在任何一 個(gè)交叉點(diǎn)上，互換只能在兩條染色單體之間進(jìn)行。但在任何一個(gè)區(qū)域內(nèi)，均有可能發(fā)生三線或四 線參加的交換。模板選擇假說斷裂重接假說遺傳重組的分子機(jī)理Holliday重組模型：1964年,Holliday提出，該模型認(rèn)為：同源染色體在聯(lián)會(huì)期間，一對同源染色體各有一條單鏈DNA斷裂，然后要發(fā)生重接在重接的過程中，不是原來斷開的染色體重新連接起來而是交換連接，并且要通過一種H

24、olliday中間結(jié)構(gòu)的變化最后形成不同類型的重組體在此過程中需要特殊的 DNA重組蛋白：RecA蛋白染色體結(jié)構(gòu)變異倒位：是一個(gè)染色體上同時(shí)發(fā)生了兩處斷裂，其間的區(qū)段倒轉(zhuǎn)180?后再重新連接起來.倒位是自然界中常見的一種染色體結(jié)構(gòu)變異，它并不改變?nèi)旧w上的基因數(shù)量，因而對細(xì)胞和個(gè)體的發(fā)育過程影響不大，可以代代傳遞.但其有許多特殊的細(xì)胞遺傳行為，可以用于遺傳設(shè)計(jì)和植物育種 .倒位的類別：臂內(nèi)倒位，臂間倒位。二、倒位的細(xì)胞學(xué)鑒定-粗線期染色體行為三、倒位的遺傳學(xué)效應(yīng) 1.倒位雜合體產(chǎn)生部分?jǐn)∮渥? .能夠抑制或降低倒位區(qū)段內(nèi)基因間的重組、交換? 倒位段內(nèi)基因之間發(fā)生的任何單交換都導(dǎo)致重組型配子死

25、亡，在雙交換的情況下，也只有少數(shù)重 組型配子可以傳遞給后代，所以倒位段內(nèi)的基因表現(xiàn)為很強(qiáng)的連鎖或是很低的交換? 靠近斷點(diǎn)附近的染色體配對不好，常常發(fā)生局部不聯(lián)會(huì)甚至異源聯(lián)會(huì)，阻礙正常交換的進(jìn)行。3 .染色單體橋”的紐帶效應(yīng)與 橋-斷裂-融合-橋”循環(huán)：大抱子母細(xì)胞減數(shù)分裂產(chǎn)生的4個(gè)大抱子，是呈直線排列的，交換后產(chǎn)生的缺失 一重復(fù)配子，由于 橋”的存在，總是處于中間兩個(gè)大抱子的位置， 而胚囊是由基部大抱子發(fā)育而成。這樣，缺失一重復(fù)大抱子就被排除在有功能的大抱子之外，這種現(xiàn)象稱作染色單體紐帶效應(yīng)這也是胚囊和花粉的育性不同的原因，主要是在發(fā)生臂內(nèi)倒位時(shí)，會(huì)產(chǎn)生染色單體紐帶效應(yīng)”的現(xiàn)象。倒位的應(yīng)用：果

26、蠅的 C舊測定法一一鑒別果蠅X染色體上的隱性突變，染色體易位(translocation)：是指染色體的片段轉(zhuǎn)移，主要是非同源染色體之間的區(qū)段轉(zhuǎn)移。1易位與交換的區(qū)別2易位的易發(fā)性：是自然界中存在最廣泛的一種結(jié)構(gòu)變異3基因連鎖群的改變，染色體的形態(tài)、數(shù)目的改變4生物進(jìn)化、物種形成的重要因素之一易位的類別：單向易位，相互易位。插入易位。多對染色體易位-復(fù)合易位多對染色體易位-獨(dú)立易位。易位的細(xì)胞學(xué)行為：粗線期聯(lián)會(huì)。交叉形成與終變期構(gòu)形。簡單易位雜合體，聯(lián)會(huì)配對，相互易位雜合體，聯(lián)會(huì)配對。易位的遺傳學(xué)行為：易位雜合體的配子具有半不育性易位雜合體自交后代的表現(xiàn)類似于帶有一對雜合基因個(gè)體自交后代的表現(xiàn)

27、假連鎖(pseudo-linkage)現(xiàn)象假連鎖”現(xiàn)象：兩對染色體上原來不連鎖的基因，如果靠近易位斷點(diǎn)，由于雜易位總是以交替分離方式產(chǎn)生可育配子，所以兩個(gè)基因總是進(jìn)入到一個(gè)配子.表現(xiàn)出連鎖現(xiàn)象。易位的應(yīng)用：雄蠶：身體較壯，食桑量少，吐絲較早，繭層率高，出絲率比雌蠶高20-30%,絲質(zhì)要好雄蠶的性染色體：ZZ型;雌蠶的性染色體：ZW型染色體數(shù)目變異四倍體的產(chǎn)生一-自然產(chǎn)生：體細(xì)胞有絲分裂過程中偶然的染色體加倍，體細(xì)胞有絲分裂過程中偶然的染色體加倍。四倍體的產(chǎn)生一-人工產(chǎn)生：愈傷組織高溫或低溫處理授粉后的幼胚秋水仙素等化學(xué)藥品加倍藥劑：除莠劑、殺蟲劑、化學(xué)誘變劑、生物堿、富民農(nóng)、有機(jī)汞殺菌劑組織培

28、養(yǎng)結(jié)合秋水仙素處理體細(xì)胞雜交四倍體效應(yīng)：外部形態(tài)一一巨大性化學(xué)成分一一降低生理功能一一生長緩慢代謝產(chǎn)物一一某些產(chǎn)物含量增加對生態(tài)環(huán)境的要求引起二倍體自交不親和系統(tǒng)的改變一一變?nèi)趸蛲耆纬蓹C(jī)制：2n配子也稱為未減數(shù)配子，是可育的2n配子發(fā)生在植物界極為普遍2n配子的發(fā)生主要由遺傳決定，但環(huán)境條件有時(shí)可能影響2n配子的出現(xiàn)頻率。但目前還沒有任何一種環(huán)境條件可以頻率地誘導(dǎo)2n配子形成。前減數(shù)分裂異常：造抱細(xì)胞(抱原細(xì)胞)在進(jìn)行前減數(shù)分裂時(shí)發(fā)生失調(diào)，將導(dǎo)致體細(xì)胞染色體數(shù)的加倍形成4n的花粉母細(xì)胞。有兩種失調(diào)情況。造抱細(xì)胞核內(nèi)有絲分裂，共二倍性。減數(shù)分裂異常：減數(shù)分裂核復(fù)原：指由于第一次或第二次減數(shù)

29、分裂失敗，形成具有染色體數(shù)目未曾減半的單個(gè)核的現(xiàn)象。方式：第一次分裂復(fù)原第二次分裂復(fù)原第二次分裂紡錘體愈合胞質(zhì)分裂異常：染色體分離后，不能正常進(jìn)行胞質(zhì)分裂或胞質(zhì)分裂異常，也將導(dǎo)致產(chǎn)生多倍體配 子造抱細(xì)胞核內(nèi)有絲分裂：減數(shù)分裂前發(fā)生了體細(xì)胞染色體數(shù)加倍；如櫻桃、草莓、小麥與黑麥的雜種共二倍性：在減數(shù)分裂以前，造抱細(xì)胞最后一次分裂后產(chǎn)生的兩個(gè)分離細(xì)胞發(fā)生融合第一次分裂復(fù)原：概念：減數(shù)分裂過程中，第一次分裂失敗形成復(fù)原核，而第二次分裂正常并由此形成未減數(shù)配子，稱為第一次分裂復(fù)原（first division restitution FDR）特點(diǎn)：前期I染色體很少或根本不配對，中期 I不形成赤道板，后

30、期I染色體不能移向兩極，而由核膜 把所有的染色體包圍起來形成復(fù)原核，復(fù)原核再分裂成二分體，二分體發(fā)育成未減數(shù)配子，形成的配子染 色體組成是具有每一對同源染色體的各一個(gè)染色單體第二次分裂復(fù)原：概念：在減數(shù)分裂II不能進(jìn)行正常的核分裂，則稱為第二次分裂復(fù)原（second divisionrestitution SDR）特點(diǎn)：若減數(shù)分裂I正常而接著發(fā)生 SDR,亦形成未減數(shù)配子，形成的配子染色體組成是擁有其中一個(gè)同源染色體的兩個(gè)姊妹染色體，如果在SDR之前已發(fā)生了 FDR,會(huì)產(chǎn)生4n配子。第二次分裂紡錘體愈合：減數(shù)分裂II時(shí)，細(xì)胞中兩個(gè)中期核板的紡錘體愈合成一個(gè)紡錘體，結(jié)果產(chǎn)生二倍體的二分體。在植物

31、中比較普遍四倍體的花粉育性與結(jié)實(shí)性：同源四倍體的共同特征一一花粉育性與結(jié)實(shí)性降低不育性產(chǎn)生的兩種解釋：染色體的不平衡造成的，基因平衡的改變是主要單體（2n-1）的起源：減數(shù)分裂時(shí)染色體不分離現(xiàn)象物理、化學(xué)因素誘發(fā)遺傳控制的染色體不聯(lián)會(huì)或聯(lián)會(huì)消失，在減數(shù)分離時(shí)單價(jià)體出現(xiàn)，后期無規(guī)律分配缺體產(chǎn)生n-1配子單倍體產(chǎn)生單體（重要來源）單體轉(zhuǎn)移：有些小麥單體能夠誘發(fā)其他染色體的部分不聯(lián)會(huì)，從而引起別的染色體丟失。如果由這種部分不聯(lián)會(huì)個(gè)體產(chǎn)生的 n-1配子卵中包含有原來的單體染色體，丟掉的是其他染色體，這個(gè)卵子與帶有n條染色體的正常精子結(jié)合產(chǎn)生的單體將與當(dāng)初的單體不同，這種現(xiàn)象叫做單體轉(zhuǎn)移。小麥的5B效應(yīng)

32、：5B染色體的存在與否，對于部分同源染色體配對有重要作用的現(xiàn)象Ph基因：位于5B染色體的長臂上，控制小麥部分同源染色體配對的基因，顯性純合狀態(tài)時(shí)，促進(jìn)同源染色體配對（嚴(yán)格），隱性純合或缺體5B,部分同源染色體配對。出現(xiàn)三價(jià)體或多價(jià)體。單體在遺傳研究中的應(yīng)用：（1）單體分析一一利用單體測定基因的所在染色體（2）部分同源染色體和染色體組的鑒別染色體代換（chromosome substitution）:以某品種或近緣種的某條染色體來取代另一個(gè)栽培品種一 條相應(yīng)的同源染色體或部分同源染色體。染色體添加（chromosome addition）：在不改變原有栽培種染色體組結(jié)構(gòu)的情況下，僅僅添加個(gè)別近緣

33、種（野生種）的染色體，輸入某些野生種的優(yōu)良性狀。在此基礎(chǔ)上，還以誘發(fā)部分同源染色體之間 的交換，向栽培品種轉(zhuǎn)移部分有用的外源基因或染色體。三體傳遞率低的原因：單價(jià)體在減數(shù)分裂過程中滯后，消失n+1配子體或抱子相對較低的生活力2n+1合子和胚胎發(fā)育的不正常種子較低的發(fā)芽力和較弱的幼苗三體（2n+1）在遺傳研究中的應(yīng)用：（1）利用三體測定基因的所在染色體（2）利用三體配制大麥一代雜種染色體數(shù)目的進(jìn)化 ：基本染色體組的增加個(gè)別染色體的增加1、染色體結(jié)構(gòu)改變的類型：缺失、重復(fù)、倒位、易位染色體結(jié)構(gòu)變異的原因外界因子：射線、化學(xué)試劑、溫度劇變內(nèi)在因素：代謝失調(diào)、衰老及種間雜交等染色體結(jié)構(gòu)變異的遺傳學(xué)效應(yīng)

34、：（1）影響到基因的排列順序和相互關(guān)系，導(dǎo)致一級結(jié)構(gòu)的改變，產(chǎn)生新的三維結(jié)構(gòu)，影響到基因的表達(dá)。（2）形成新種（2個(gè)果蠅物種 melanogaster和Simulans,二者形態(tài)相似，自然狀況下可以雜交，但后 代不育，二者染色體結(jié)構(gòu)有區(qū)別：有1個(gè)大的倒位，5個(gè)短的倒位和14個(gè)小節(jié)的差異）。染色體功能的進(jìn)化：主要體現(xiàn)在性染色體與常染色體的分化。基因和基因組的進(jìn)化 ：1.基因的進(jìn)化（1）基因結(jié)構(gòu)的進(jìn)化 一一內(nèi)含子的起源與進(jìn)化（2）基因功能的進(jìn)化一一功能的分化與多功能（3）新基因的起源2.基因組的進(jìn)化（1）基因組進(jìn)化的總趨勢（2）基因組結(jié)構(gòu)的進(jìn)化基因結(jié)構(gòu)的進(jìn)化 ：（1）內(nèi)含子的起源：內(nèi)含子（intr

35、on）：在原初轉(zhuǎn)錄物中，通過 RNA拼接反應(yīng)而被 去除的RNA序列，或基因中與這種序列對應(yīng)的DNA序列。后起源說認(rèn)為內(nèi)含子作為間隔序列，插入到連續(xù)編碼的基因序列中形成的。內(nèi)含子是在真核生物出現(xiàn)后才產(chǎn)生的。先起源說內(nèi)含子在最早 的DNA基因組出現(xiàn)時(shí)就已經(jīng)演化出來了，早期的內(nèi)含子具有自我催化，自我復(fù)制能力，是原始基因 和基因組中必不可少的一部分，現(xiàn)代原核內(nèi)含子是一類進(jìn)化遺跡；（2） 內(nèi)含子的進(jìn)化：內(nèi)含子進(jìn)化的總變化趨勢是大基因組含有較多內(nèi)含子，小基因組含有較 少的內(nèi)含子.基因功能的進(jìn)化：基因可以通過基因突變、重疊基因（指在同一條DNA片段上，由不同的可讀框所構(gòu)成的所有互相重疊的基因）、選擇性剪接（

36、指從一個(gè)基因轉(zhuǎn)錄出來的RAN前體，通過不同的剪接方式形成不同的成熟 mRNA,產(chǎn)生不同的蛋白質(zhì)）、基因共享（指基因及其產(chǎn)物在進(jìn)化中無變化，但卻 在保持原有功能的情況下又被用于生命體系的其他方面，也即獲得了多種功能）來實(shí)現(xiàn)功能的進(jìn)化。新基因的起源：基因重復(fù)（指部分或整個(gè)基因序列在基因組中的倍增，前者是基因內(nèi)部重復(fù)即一個(gè)基因的部分區(qū)域，在基因內(nèi)發(fā)生了倍增，常常造成基因延長，后者則是完全基因重復(fù)），基因延長（指由同一個(gè)等位基因的不等交換造成基因內(nèi)部重復(fù)產(chǎn)生新基因的一種方式，基因延長造成的基因內(nèi)部重 復(fù)可能會(huì)使其產(chǎn)物產(chǎn)生新的活性位點(diǎn)或增加其產(chǎn)物的穩(wěn)定性，從而獲得新的基因功能或基因功能增強(qiáng).），外顯子改

37、組（基因雜合指由2個(gè)或2個(gè)以上不同基因的一部分相互連接而形成新基因的一種途 徑）基因組進(jìn)化的總趨勢 ：（1）核酸含量的變化從原核生物到真核生物，其基因組大小和DNA含量是隨著生物進(jìn)化復(fù)雜程度的增加而穩(wěn)步上升的，這是因?yàn)檩^復(fù)雜的生物需要更多的基因數(shù)目和基因產(chǎn)物。但DNA含量大小并不能完全說明生物進(jìn)化的程度和遺傳復(fù)雜性的高低，這種現(xiàn)象稱為C值悖理（Cvalue paradox）。2） DNA質(zhì)的變化（核酸序列的變化）主要是由于核昔酸的替換、插入或缺失造成。一種核酸分子或其上某一區(qū)域所受的功能制約越少，其核昔酸的替換率就越高?；蚪M結(jié)構(gòu)的進(jìn)化：（1）基因組擴(kuò)增：包括基因組的整體擴(kuò)增和區(qū)域擴(kuò)增，基因組

38、的整體擴(kuò)增主要指整個(gè)染色體組或整條染色體的倍增，區(qū)域擴(kuò)增是指基因組中某些區(qū)域的重復(fù)。（2）基因家族的進(jìn)化：在基因組進(jìn)化中，一個(gè)基因通過基因重復(fù)產(chǎn)生了兩個(gè)或更多的拷貝，這些基因即構(gòu)成一個(gè)基因家族?；蚣易暹M(jìn)化的方式一一致同進(jìn)化一個(gè)基因家族的成員通過遺傳上的相互作用，使得所有成員可以作為一個(gè)整體一起進(jìn)化。機(jī)制：不等交換、基因轉(zhuǎn)換在染色單體間交換時(shí)，雜種 DNA間的異常堿基對校正時(shí)，使一個(gè)基因變成它的等位基因，從而出現(xiàn)基因不規(guī)則現(xiàn)象，稱基因轉(zhuǎn)換。在家族基因的致同進(jìn)化中，基因轉(zhuǎn)換比不等交換更具有優(yōu)越性(3)假基因的進(jìn)化：指基因組中與某一功能基因的序列高度同源，但沒有功能的 DNA片段。假基因產(chǎn)生的途徑

39、 ：基因重復(fù)，已存在的假基因重復(fù)，產(chǎn)生更多的假基因，反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座。染色體片段由一個(gè)位置轉(zhuǎn)至另一位置的現(xiàn)象稱為轉(zhuǎn)座轉(zhuǎn)座：細(xì)菌、真菌、動(dòng)物和植物基因組中。反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座：真核生物中普遍存在，哺乳動(dòng)物中數(shù)量最多。轉(zhuǎn)作效應(yīng)：導(dǎo)致基因組擴(kuò)增。使基因組的突變率增高，。促進(jìn)基因重排，造成基因的倒位，易位，重復(fù)，缺失，同源轉(zhuǎn)座元件的重組可導(dǎo)致基因的缺失或易位.(5)基因的水平轉(zhuǎn)移：遺傳物質(zhì)在不同指物種基因組之間的轉(zhuǎn)移，為水平轉(zhuǎn)移。機(jī)制：物種間具有可以相互轉(zhuǎn)運(yùn)遺傳物質(zhì)的載體，另外還要具有把外源基因插入整合到基因組中的分子機(jī)制。如反轉(zhuǎn)錄病毒和細(xì)菌質(zhì)粒等 .效應(yīng)：為基因組的進(jìn)化提供了一條有效的途徑，使新基因有可能迅速地在

40、各類不同物種中實(shí)現(xiàn)擴(kuò)散.O非放射性原位雜交分為直接法和間接法兩類1、直接法：標(biāo)記物如異硫氧酸熒光素(FITC :綠)，氨甲基香豆素醋酸酯(AMCA :藍(lán))，羅達(dá)明衍生物(TRITC :紅)等等。2、間接法：標(biāo)記物是生物素 (biotin)/地高辛(digoxigenin)(1)酶促反應(yīng)檢測系統(tǒng)(2)熒光檢測系統(tǒng)探針標(biāo)記方法的發(fā)展1、缺口平移法標(biāo)記探針2、引物標(biāo)記法標(biāo)記探針缺口平移法適合于標(biāo)記較長的 DNA片段(>1Kb),因?yàn)樗鼤?huì)形成100-500bp的標(biāo)記DNA片段。 隨機(jī)引物標(biāo)記法適合于標(biāo)記較短的 DNA片段(100bp-500bp),因?yàn)樗纬傻臉?biāo)記 DNA片段仍 保持原長。另外

41、，標(biāo)記方法還有 PCR標(biāo)記法、末端標(biāo)記法等等。四、不同DNA片段作為探針的發(fā)展1、重復(fù)DNA序列作為探針2、單拷貝和低拷貝的 DNA序列作探針3、利用基因組 DNA作為探針重復(fù)DNA序列，多拷貝基因家族作為探針與染色體原位雜交，容易產(chǎn)生高的分辨率，因?yàn)檫@些DNA是多拷貝序列在染色體可達(dá)幾個(gè)Mb o單拷貝和低拷貝的 DNA序列作探針：含有某個(gè)基因的 DNA克隆、RFLP或RAPD標(biāo)記等等。上述標(biāo)記的特點(diǎn)：(1)需要用多層抗體結(jié)合來放大雜交信號；(2)雜交信號很弱時(shí)，難以與背景信號的區(qū)分；(3)能夠顯示雜交信號的細(xì)胞比例很低。目前發(fā)展出以單拷貝 DNA序列篩選BAC庫或YAC庫，取陽性反應(yīng)的克隆作

42、為原位雜交的探針，已可將2Kb左右的探針定位于染色體上。用基因組DNA作為探針利用各基因組 DNA同源性程度的差異，在原位雜交中只標(biāo)記某一基因組或某個(gè)物種的基因組DNA,同時(shí)混合適量的另一物種的未標(biāo)記DNA,在雜交中，標(biāo)記的基因組 DNA首先與和它完全同源的DNA雜交。原位雜交技術(shù)的應(yīng)用：一、重復(fù)序列或多基因家族的定位：45SrDNA、5SrDNA、端粒序列、著絲點(diǎn)序列等等。多位于染色體的著絲粒和異染色質(zhì)區(qū)域，重復(fù)數(shù)百次至數(shù)千次。特點(diǎn)：信號強(qiáng)。應(yīng)用： (a)標(biāo)記染色體識(shí)別(b)染色體數(shù)目異常檢 (c)間期細(xì)胞遺傳學(xué)研究和臨床診斷二、單拷貝 DNA序列的定位：種類： YAC, BAC, Cosm

43、id, Plasmid, cDNA片段。應(yīng)用：(1) 定位DNA片段及嵌合體克隆驗(yàn)證；(2)確定染色體微小缺失與重復(fù)； (3)染色體斷裂點(diǎn)分析(4)間 期細(xì)胞染色體數(shù)目異(5)構(gòu)建物理圖譜三、 基因組DNA原位雜交(GISH )的應(yīng)用：推測異源多倍體中染色體組的組成與起源，鑒定基因組間易位的片段與易位點(diǎn)，附加系材料中外源染色體的鑒定，識(shí)別雜種細(xì)胞中親本染色體四、染色體數(shù)目與結(jié)構(gòu)異常的檢測FISH技術(shù)的發(fā)展染色體 原位抑制”雜交(chromosome in situ suppression, CISS)：克服散在的重復(fù)序列造成的雜交背景，提高信號的特異性， 在探針中加入過量的未標(biāo)記的競爭性DNA(competitor DNA),如human Cot-1DNA,進(jìn)行雜交前的預(yù)復(fù)性。探針中的重復(fù)序列與加入的競爭物中的大量重復(fù)序列優(yōu)先復(fù)性，而特異 性的單拷貝序列因競爭物中同源序列拷貝數(shù)少，絕大部分仍保持單鏈狀態(tài)。多色 FISH (muti-c010r FISH)兩種以上不同的非同位素標(biāo)記，不同的熒光檢測系統(tǒng)，通過不同的濾光片組合或極少數(shù)幾種非 同位素標(biāo)記探針后，按照不同的比例混合，可以顯示多種顏色。采取結(jié)合或比率標(biāo)記的方法進(jìn)行標(biāo)