遺傳學(xué)染色體畸變課件

1、染色體畸變 Chromosomal Aberration 遺傳物質(zhì)的改變（一）主要內(nèi)容一、染色體結(jié)構(gòu)變異果蠅唾腺染色體染色體結(jié)構(gòu)變異的類型缺失重復(fù)倒位易位二、染色體數(shù)目的改變?nèi)旧w組與染色體倍性整倍體非整倍體人類染色體數(shù)目異常和疾病主要內(nèi)容一、染色體結(jié)構(gòu)的變異Variation of chromosomal structure （一）果蠅唾腺染色體 The chromosomes in salivary gland of fruit flies 唾腺染色體(salivary gland chromosome) ：存在于雙翅目昆蟲幼蟲消化道細(xì)胞的有絲分裂間期核內(nèi)一種巨大的染色體。唾腺染色體的特征

2、：1.巨大性和伸展性： 果蠅幼蟲的唾腺發(fā)育到一定階段后，細(xì)胞不再分裂，停留在間期，構(gòu)成了一個(gè)永久間期系統(tǒng)。唾腺細(xì)胞數(shù)目不增加，但細(xì)胞的體積增大，其中每條染色體的常染色質(zhì)區(qū)的核蛋白纖維不斷復(fù)制，成千上萬條的核蛋白纖維平行而且精巧地排列形成寬而長的帶狀物，故又稱多線染色體(polytenechromosome)。2.體聯(lián)會(huì)(Somatic synapsis)由于體細(xì)胞同源染色體緊密地配對(duì)幾乎相互融合著，使得果蠅的唾腺染色體只有二倍體染色體數(shù)目的單元數(shù)，每對(duì)染色體的著絲粒集中形成一個(gè)染色中心(chromocenter)，從染色中心伸出各染色體的臂。3.具橫紋結(jié)構(gòu)：區(qū)(102)、段(A-F)唾腺染色體

3、上有由染色質(zhì)濃縮而成致密的染色粒DNA被堿性染料深染的帶紋區(qū)(bands)，與擴(kuò)展的染色粒間DNA被淺染的間帶區(qū)(interbands)交替排列而成的橫紋。4.出現(xiàn)泡狀(puff)結(jié)構(gòu):核蛋白解離，環(huán)散開，DNA活躍轉(zhuǎn)錄區(qū)。(二)染色體結(jié)構(gòu)變異的類型缺失（ deletion ）：染色體丟失了一段，其上的基因也隨之丟失的現(xiàn)象。染色體上基因數(shù)目的改變：重復(fù) (duplication)：染色體上的某一片段出現(xiàn)兩份或兩次份以上的現(xiàn)象，使其上的基因也多了一份或幾份。倒位（inversion）：染色體上某一片段顛倒180o，其上的的基因順序重排。易位（translocation） ：一個(gè)染色體上的一段連接

4、到另一條非同源染色體上.染色體上基因位置的改變?nèi)笔В?deletion ）：染色體丟失了一段，其上的基因也隨之丟失的現(xiàn)象。(三)缺失中間缺失（interstitial deletion）末端缺失（terminal deletion）1.缺失的類型當(dāng)一條染色體的兩臂各有一次斷裂，有著絲粒的節(jié)段彼此重新連接，可以形成環(huán)狀染色體。又稱著絲粒環(huán)。缺失雜合體：體細(xì)胞內(nèi)含有正常染色體及其缺失染色體的同源染色體 （正常） （缺失）缺失純合體：某個(gè)體缺失染色體是成對(duì)的（缺失）（缺失）在減數(shù)分裂過程中同源染色體配對(duì)時(shí)，中間缺失雜合體出現(xiàn)缺失環(huán)（deletion loop）2.缺失的細(xì)胞學(xué)效應(yīng)abcdef丟失ab

5、cefd正常染色體abcdabcf末端缺失染色體中間缺失染色體abcdbcdabcdaabcdefabcfbcfabcfaabcedfababcffdec丟失末端缺失雜合體 及其聯(lián)會(huì) 中間缺失純合體及其聯(lián)會(huì)末端缺失純合體及其聯(lián)會(huì)中間缺失雜合體及其聯(lián)會(huì)abcdef1.大片段缺失在雜合體時(shí)是致死的，X染色體的缺失半合子一般也會(huì)致死。2.假顯性(pseudodominance)：如果缺失的部分包括某些顯性基因，使對(duì)應(yīng)的同源染色體上的隱性等位基因得以表現(xiàn)的遺傳現(xiàn)象。3.缺失的遺傳學(xué)效應(yīng)Example:果蠅的缺刻缺失McClintock（1931 ）的玉米X射線輻射試驗(yàn)。3.缺失造成染色體畸變綜合癥嬰兒

6、啼哭如貓叫，一般伴隨有小頭癥和智力遲鈍。貓叫綜合癥（第5號(hào)染色體短臂缺失）：重復(fù) (duplication)：染色體上的某一片段出現(xiàn)兩份或兩次份以上的現(xiàn)象，使其上的基因也多了一份或幾份。（四） 重復(fù)1、重復(fù)的類型串聯(lián)重復(fù)(tandem duplication):重復(fù)片段緊接在固有的區(qū)段之后,兩者的基因順序一致.倒位串聯(lián)重復(fù)(reverse duplication): :重復(fù)片段與固有片段銜接在一起,但重復(fù)片段中的基因排列順序相反.染色體的不等交換（unequal crossing over） :如同源染色體聯(lián)會(huì)時(shí)不能準(zhǔn)確配對(duì)，交換發(fā)生在不對(duì)應(yīng)的位置上，其結(jié)果使一條染色體具有重復(fù)，而另一條染色體

7、具有缺失。2.重復(fù)產(chǎn)生的原因染色體重復(fù)與正常染色體聯(lián)會(huì)時(shí),會(huì)形成一個(gè)環(huán)狀突起.3.重復(fù)的細(xì)胞學(xué)效應(yīng)(1)致死效應(yīng)比缺失緩和，當(dāng)重復(fù)區(qū)段大時(shí)，也會(huì)影響個(gè)體的生活力(2)擾亂基因的固有平衡體系：4.重復(fù)的遺傳學(xué)效應(yīng)如果蠅的眼色遺傳：紅色(V+)對(duì)朱紅色(V)為顯性V+ V 紅色V+ VV 朱紅色但說明2個(gè)隱性基因的作用大于1個(gè)顯性等位基因，改變了原來一個(gè)顯性基因與一個(gè)隱性基因的關(guān)系。黑腹果蠅X染色體上的棒眼(Bar，B)基因。棒眼基因?qū)σ吧偷膹?fù)眼呈不完全顯性，主要表型效應(yīng)是減少復(fù)眼中的小眼數(shù)，使圓而大的復(fù)眼呈棒狀。棒眼是由于X染色體上一個(gè)小片段的串聯(lián)重復(fù)所造成。(3)重復(fù)可產(chǎn)生特定的表型如果蠅的

8、棒眼遺傳棒眼(B)約有68個(gè)小眼正常復(fù)眼是由約790個(gè)小眼組成超棒眼(BB)只有45個(gè)小眼。(四)倒位(Inversion)倒位（inversion）：染色體上某一片段顛倒180o，其上的的基因順序重排。1、倒位的類型臂間倒位(pericentric)：臂內(nèi)倒位(paracentric)：如果顛倒的片段包括著絲粒在內(nèi)的倒位 如果顛倒的片段不包括著絲粒在內(nèi)的倒位 倒位純合體的減數(shù)分裂完全正常，只是原來連鎖群的基因順序發(fā)生了改變，交換值也相應(yīng)發(fā)生改變。倒位雜合體 倒位片段小，倒位部分不配對(duì)，其余配對(duì)倒位片段很大，倒位部分反向與正常配對(duì)，其余不配對(duì)；倒位片段適中：配對(duì)形成倒位環(huán) 2.倒位的細(xì)胞學(xué)效應(yīng)

9、小范圍倒位中等范圍倒位倒位環(huán)大范圍倒位3. 倒位的遺傳學(xué)效應(yīng) 倒位純合體，動(dòng)物多數(shù)致死、植物很少，果蠅中有大量倒位。(1) 交換抑制因子(crossover repressor，C) 倒位環(huán)內(nèi)非姊妹染色單體之間單交換，而交換的產(chǎn)物都帶有缺失或重復(fù)，不能形成有功能的配子，因而好像交換被抑制了，或相當(dāng)程度地減少雜合子中的重組。 故稱為“交換抑制因子” 。倒位的遺傳學(xué)效應(yīng)是可以抑制或大大地降低基因的重組。臂內(nèi)倒位雜合子中的交換抑制效應(yīng)臂間倒位雜合子中的交換抑制效應(yīng)(2) 平衡致死系(Balanced lethal system)或永久雜種（permanent hybrid ） ：利用倒位雜合體的交換

10、抑制因子效應(yīng)，以永久的雜合狀態(tài)，同時(shí)保存兩個(gè)隱性致死基因的品系。 如果蠅顯性基因D(展翅)為隱性致死基因 果蠅第2染色體上的顯性基因Cy為隱性致死基因Cy品系在其第2染色體的左臂存在倒位；右臂也有很大片段的倒位。易位（translocation） ：一個(gè)染色體上的一段連接到另一條非同源染色體上.(五)易位(Inversion)1. 易位的類型（1）相互易位（reciprocal translocation）（2）單向易位（simple translocation）（3）同一染色體內(nèi)易位（4）整臂易位：兩條非同源染色體之間整臂轉(zhuǎn)移或交換（5）羅伯遜易位（Robertsonian transloc

11、ation）又稱著絲粒融合（centric fusion）2.易位的細(xì)胞學(xué)效應(yīng)相互易位的純合體沒有明顯的細(xì)胞學(xué)特征，它們?cè)跍p數(shù)分裂時(shí)配對(duì)正常。易位雜合體，在粗線期，由于同源部分的緊密配對(duì)而出現(xiàn)了富有特征性的十字形圖象。 隨著分裂的進(jìn)行，十字形圖象逐漸開放形成一個(gè)環(huán)形或雙環(huán)狀的“8”字形。相鄰分離-1相鄰分離-2相間分離配子相鄰分離：產(chǎn)生的配子都有重復(fù)和缺失，稱為不平衡配子。一般是致死的。相間分離：形成的配子都具有完整的染色體組，既沒有基因的重復(fù)，也沒有缺失?？纱婊睢?.易位的遺傳學(xué)效應(yīng)1假連鎖(pseudolinkage)：兩對(duì)染色體上原來不連鎖的基因，如果靠近易位斷點(diǎn)，由于相互易位雜合體總是

12、以相間分離方式產(chǎn)生可育配子，其結(jié)果是，非同源染色體上的基因間的自由組合受到嚴(yán)重限制，出現(xiàn)假連鎖現(xiàn)象。非同源染色體上的基因在形成配子時(shí)相互不能自由組合的現(xiàn)象稱為假連鎖。 如果蠅的第2染色體上有褐眼基因bw， 第3染色體上有黑檀體基因e.2. 易位容易導(dǎo)致腫瘤卵巢乳突腫瘤腮腺混合瘤6 614 143 38 8位置效應(yīng)(position effect)：基因位置的改變引起個(gè)體表型改變的遺傳效應(yīng)?；ò咝臀恢眯?yīng)與異染色質(zhì)的影響有關(guān)。原來處于常染色質(zhì)區(qū)的基因，經(jīng)過易位而移到染色體的異染色質(zhì)區(qū)或其附近，引起這一基因的異染色質(zhì)化，使它的作用受到抑制. 3. 易位造成花斑型位置效應(yīng)(variegated ty

13、pe of position effect)雜合狀態(tài)時(shí)w+/w應(yīng)表現(xiàn)為紅眼。如果某些細(xì)胞中處在常染色質(zhì)區(qū)的包括w+的一段染色體易位到第4染色體的異染色質(zhì)區(qū)，表現(xiàn)為紅、白兩種顏色的斑駁色眼.Example:果蠅w 白眼基因w+ 紅眼基因二、染色體數(shù)目的改變(一)染色體組及其倍性染色體組(genome)：來自生物一個(gè)配子的全部染色體稱為一個(gè)染色體組。單倍體(haploid):細(xì)胞內(nèi)含有一個(gè)完整染色體組的二倍體（diploid）:含有兩個(gè)染色體組的三倍體（triploid）四倍體（tetraploie）多倍體（ployploid):超過兩個(gè)染色體組的 一個(gè)染色體組所包含的染色體數(shù)，在不同的種屬間不同

14、。列表： 名稱 X 名稱 X 大麥屬 7 煙草屬 12 蔥屬 8 稻屬 12 高梁 10 同一個(gè)染色體組的各個(gè)染色體的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和連鎖基因群都彼此不同，但它的構(gòu)成一個(gè)完整而協(xié)調(diào)的體系；缺少之一造成不育或變異。這是染色體組最基本的特征。整倍體(euploid):以染色體組為基礎(chǔ),成套改變?nèi)旧w數(shù)目后形成的個(gè)體。如：n, 2n, 3n, 4n, 6n等.非整倍體(aneuploid):整倍體中缺少或額外增加一條或幾條染色體的變異類型。如：2n-1, 2n-2, 2n+1, 2n+2, 2n+1+1某些動(dòng)植物以祖先中的配子染色體數(shù)作為基數(shù)，用“X”表示，如小麥中，各種小麥配子的染色體數(shù)目都是以7為基

15、礎(chǔ)變化，則X=7， 二粒小麥(異源四倍體)：2n=4X=28; 普通小麥(異源六倍體)：2n=6X=42.1、二倍體(diploid)：細(xì)胞內(nèi)含有兩套配子的染色體組。(二)整倍體植物 （2n）動(dòng)物 （2n）水稻 24百合 24人 46貓 38蠶豆 12番茄 24果蠅 8兔 44豌豆 14松樹 24家蠶 56小白鼠 40煙草 48麻黃 24獼猴 42大白鼠 42大麥 14白菜 20牛 60雞78 燕麥 14銀杏 24馬 64青蛙 26小麥 42牡丹 20驢 62鯉魚 104玉米 20馬鈴薯 48羊 54河蝦 116洋蔥 16酵母菌18狗 78蚯蚓 322.單倍體(haploid):是指具有配子染

16、色體數(shù)（n）的個(gè)體。 二倍體植物：n=X 單元單倍體水稻、玉米的單倍體就是一倍體(n=X=12、10)。 多倍體生物：nX 多元單倍體普通煙草的單倍體是二倍體(n=2X=TS=24)；普通小麥的單倍體是三倍體(n=3X=ABD=21)。單倍體的形成：天然：如蜜蜂：雄蜂由未受精的卵發(fā)生而來單倍體(n=7) ；雌蜂由受精卵發(fā)育而來二倍體(2n=14)。 人工誘導(dǎo)：如用子房或花粉培養(yǎng)。高等植物單倍體的表現(xiàn)單倍體植物很小，生活力弱，完全不育（n=10, 可育配子1/210）。多倍體產(chǎn)生的單倍體也不育染色體不平衡。單倍體通過加倍以后可以得到純二倍體(雙單倍體，amphihaploid)?？s短育種時(shí)間，保

17、證基因純合存在，不會(huì)發(fā)生分離。3.多倍體(polyploid)多倍體(polyploid): 超過兩個(gè)染色體組的個(gè)體或細(xì)胞。(1)同源多倍體：具有3個(gè)以上相同染色體組的細(xì)胞或個(gè)體。天然：染色體加倍但未減數(shù)配子受精后形成，或核內(nèi)有絲分裂形成；人工：體細(xì)胞加倍低溫、秋水仙素處理。同源多倍體的表型特征：同源四倍體：染色體加倍，核和細(xì)胞體積增大，各器官加大；基因數(shù)量加大，產(chǎn)量增加。但也有相反情況。同源三倍體：生活力強(qiáng)，營養(yǎng)器官茂盛，但高度不育。如天然的無子香蕉，人工的無子西瓜、甜菜、蘋果等，可大大提高林木、花卉、水果等產(chǎn)量。煙草2倍體，4倍體和8倍體葉片表皮細(xì)胞的比較2倍體和4倍體葡萄的比較同源多倍體

18、減數(shù)分裂同源三倍體三價(jià)體或二價(jià)體+單價(jià)體同源四倍體各染色體都以四價(jià)體或二價(jià)體構(gòu)型出現(xiàn)，配子可育；三價(jià)體和單價(jià)體染色體不平衡，配子不育。(2)異源多倍體(allopolyploid):兩個(gè)及兩個(gè)以上的不相同的物種雜交，形成的雜種加倍以后形成的多倍體。 Tritcum monococum Aegilops speltoides 野生一粒小麥 擬斯捭爾脫山羊草 AA（2n=14） BB（2n=14） 雜種AB 加倍 T. dicoccoides Ae.sguarrosa 野生二粒小麥 方穗山羊草 AABB(2n=28) DD(2n =14) 雜種ABD 加倍 T. spelta 斯捭爾脫小麥 AAB

19、BDD(2n=42) 基因突變 普通小麥A.普通小麥形成示意圖 B.異源八倍體小黑麥： 小麥(AABBDD) 黑麥(RR)小黑麥(AABBDDRR, 2n=8X=56=28 )(2n=36)C. 蘿卜甘藍(lán)的形成： 蘿卜(RR,2n=18) 甘藍(lán)(BB, 2n=18) 蘿卜甘藍(lán) RB (2n=18) 蘿卜甘藍(lán) 其根似甘藍(lán)，葉似蘿卜蘿卜甘藍(lán)。(三)非整倍體非整倍體(aneuploid):整倍體中缺少或額外增加一條或幾條染色體的變異類型。由二倍體減數(shù)分裂時(shí)，其中的一對(duì)同源染色體不分離或提前分離形成n-1或n+1的配子。雙體(disomy) ：正常的2n個(gè)體單體(monosomy):二倍體中缺少了一條

20、染色體(2n-1)缺體(nullisomy)：二倍體中缺少了一對(duì)同源染色體(2n-2)雙單體(dimonosomy)：二倍體中缺少了兩條非同源染色體(2n-1-1)三體(trisomy)：二倍體中增加了一條染色體(2n+1)雙三體(ditrisomy)：二倍體中增加了兩條非同源染色體 (2n+1+1)四體(tetrasomy)：二倍體中增加了一對(duì)同源染色體(2n+2)1.單體和缺體單體個(gè)體成活率低，可出現(xiàn)類似于假顯性的現(xiàn)象。蝴蝶（2n-1,受精卵第一次分裂丟失一條Y 染色體所產(chǎn)生）小麥單體：用單倍體和雙體雜交可得21種單體。小麥單倍體有21條染色體，減數(shù)形成的配子只有n、n-1可育， n-1的卵細(xì)胞中所缺的可以是21條染色體中的任何一條。單體自交可得缺體(2n-2) 。普通小麥(n=21)缺體利用單體和缺體可以進(jìn)行基因的染色體定位 P: 無眼野生正常眼 F1: 正常眼 F2:正常眼 : 無眼（3 : 1）證明無眼是隱性的無眼與4-chr單體(野生型)交配證明ey在第四染色體上2.三體三體對(duì)個(gè)體的影響比單體小，增加這條染色體對(duì)生物體形態(tài)方面的影響因物種不同而異。曼陀羅12種三體的不同果形 nn+1n2n2n+1n+12n+12n+2三體自交可產(chǎn)生雙體、三體、和四體。(四)染色體數(shù)目異常與疾病Do