染色體的變異1課件

1、第九章 染色體變異（1）-結(jié)構(gòu)畸變本章要求9.1 染色體結(jié)構(gòu)變異的概述9.2 染色體結(jié)構(gòu)變異類型9.3 染色體結(jié)構(gòu)變異的誘發(fā)9.4 染色體結(jié)構(gòu)變異的應(yīng)用復(fù)習思考題本章要求掌握四種染色體結(jié)構(gòu)變異的類型，及其它們的形成方式、主要生物學(xué)特征和細胞學(xué)鑒定方法；掌握結(jié)構(gòu)變異的主要遺傳效應(yīng)及其在遺傳研究與育種實踐中的應(yīng)用。了解誘發(fā)染色體結(jié)構(gòu)變異的方法和原理9.1 染色體結(jié)構(gòu)變異的概述9.1.1 變異的原因 內(nèi)環(huán)境：細胞內(nèi)的營養(yǎng)、溫度、生理等異常的變化 外環(huán)境：物理誘變因素和化學(xué)藥劑等 9.1.2 染色體結(jié)構(gòu)變異假說及結(jié)構(gòu)變異種類 斷裂重接假說正確重接重新愈合，恢復(fù)原狀；錯誤重接產(chǎn)生結(jié)構(gòu)變異；保持斷頭產(chǎn)生結(jié)

2、構(gòu)變異。結(jié)構(gòu)變異種類缺失、重復(fù)、倒位、易位常用符號和編寫術(shù)語9.2 染色體結(jié)構(gòu)變異類型9.2.1 缺失9.2.2 重復(fù)9.2.3 倒位6.2.4 易位9.2.1 缺失(deficiency)概念 染色體丟失了帶有基因的某一區(qū)段缺失類型頂端缺失(terminal deficiency)：指缺失的區(qū)段位于染色體某臂的外端。 中間缺失(interstitial deficiency)：指缺失的區(qū)段位于染色體某臂的中間。 缺失染色體（deficiency chromosome）：指丟失了某一區(qū)段的染色體。缺失雜合體(deficiency heterozygote)：指同源染色體中，有一個正常而另一個是

3、缺失染色體的生物個體。缺失純合體(deficiency homozygote)：指同源染色體中，每個染色體都丟失了相同區(qū)段的生物個體。 相關(guān)術(shù)語無著絲粒斷片：最初發(fā)生缺失的細胞在分裂時可見落后染色體無著絲粒斷片，頂端缺失有絲分裂出現(xiàn)因斷裂融合雙著絲粒染色體后期染色體橋。減數(shù)分裂聯(lián)會時，有未配對的游離區(qū)段中間缺失減數(shù)分裂染色體聯(lián)會時形成缺失環(huán)。 注意：較小的缺失往往并不表現(xiàn)出明顯的細胞學(xué)特征；缺失純合體減數(shù)分裂過程也無明顯的細胞學(xué)特征。 缺失的細胞學(xué)鑒定缺失的細胞學(xué)特征缺失染色體的聯(lián)會玉米缺失雜合體粗線期缺失環(huán)缺失的后果 打破了基因的連鎖平衡，破壞了基因間的互作關(guān)系，基因所控制的生物功能或性狀喪

4、失或異常。缺失的危害程度 取決于缺失區(qū)段的大小、缺失區(qū)段所含基因的多少、缺失基因的重要程度、染色體倍性水平。 缺失純合體致死或半致死 缺失雜合體缺失區(qū)段較長時，生活力差、配子(尤其是花粉)敗育或育性降低；缺失區(qū)段較小時，可能會造成假顯性現(xiàn)象或其它異?，F(xiàn)象(貓叫綜合癥)。 缺失的遺傳效應(yīng)染色體5p綜合征 1.缺失對個體生長和發(fā)育不利缺失純合子很難存活缺失雜合子生活力很低含缺失的配子不般敗育缺失染色體通過雌配子傳遞9.2.2 重復(fù)(duplication)概念：正常染色體增加了與自己相同的某一區(qū)段的結(jié)構(gòu)變異叫重復(fù)。增加了的這一區(qū)段叫重復(fù)片段。類別:順接重復(fù)(tanden duplication)：

5、指重復(fù)區(qū)段的基因序列與原染色體上基因的序列相同的重復(fù)。反接重復(fù)(reverse duplication)：指重復(fù)區(qū)段內(nèi)的基因順序發(fā)生了180度顛倒，與自己序列相反的重復(fù)。 重復(fù)的類別 重復(fù)形成的機理重復(fù)是由同源染色體的不等交換產(chǎn)生的重復(fù)染色體（ duplication chromosome）：指含有重復(fù)片段的染色體。重復(fù)雜合體(duplication heterozygote)：指同源染色體中，有一個正常而另一個是重復(fù)染色體的生物個體。重復(fù)純合體(duplication homozygote)：指同源染色體中，每個染色體都含有相同的重復(fù)片段且重復(fù)類別相同的生物個體。 相關(guān)術(shù)語 重復(fù)的細胞學(xué)鑒定

6、細胞學(xué)特征 同源染色體聯(lián)會時可見：重復(fù)環(huán)染色體末端不配對而突出注意：區(qū)分重復(fù)環(huán)與缺失環(huán)當重復(fù)區(qū)段很短時很難觀察到重復(fù)環(huán)重復(fù)純合體也觀察不到重復(fù)環(huán) 重復(fù)的遺傳效應(yīng)重復(fù)對基因平衡的影響：擾亂了生物體本身基因固有的平衡體系，影響了個體的生活力。有害程度：取決于重復(fù)區(qū)段基因數(shù)量的多少及其重要性，與缺失相比，有害性相對較小，但若重復(fù)區(qū)段過長，往往使個體致死。對育性的影響：重復(fù)雜合體一般敗育，重復(fù)純合體會產(chǎn)生“劑量效應(yīng)(dosage effect)”。果蠅X染色體上16A區(qū)段重復(fù)的形成6.2.3 倒位(inversion)概念：正常染色體某一區(qū)段的基因序列發(fā)生了180顛倒的現(xiàn)象。倒位染色體上的基因總量不變

7、。 類別臂內(nèi)倒位(paracentric inversion) ：指倒位發(fā)生在染色體的某一臂內(nèi)，又稱為一側(cè)倒位。 臂間倒位(pericentic inversion)：指倒位發(fā)生在兩臂之間，（含著絲粒），又稱為兩側(cè)倒位。 臂內(nèi)倒位與臂間倒位 倒位形成的機理 相關(guān)術(shù)語倒位染色體（inversion chromosome）：指含有倒位片段的染色體。倒位雜合體(inversion heterozygote)：指同源染色體中，有一個正常而另一個是倒位染色體的生物個體。倒位純合體(inversion homozygote)：指同源染色體中，每個染色體都含有相同的倒位片段且倒位類別相同的生物個體。 倒位的

8、細胞學(xué)鑒定細胞學(xué)特征 同源染色體聯(lián)會時： 倒位區(qū)段過長倒過來配對，其余游離 倒位區(qū)段較短正常部分配對，其余不配對 倒位區(qū)段適中形成倒位圈注意 區(qū)分倒位圈與缺失、重復(fù)圈的結(jié)構(gòu)差異 倒位純合體無明顯細胞學(xué)特征倒位雜合體的聯(lián)會倒位雜合體的“倒位圈”臂間倒位雜合體的交換臂內(nèi)倒位雜合體的交換臂內(nèi)倒位形成的“后期 I 橋” 倒位的遺傳效應(yīng)有害程度：取決于倒位區(qū)段的長短，倒位區(qū)段過長往往致死。對育性的影響：倒位雜合體倒位圈內(nèi)發(fā)生交換后，產(chǎn)生的交換型配子(50%)含重復(fù)缺失染色單體，這類配子不育。所以倒位雜合體部分不育。倒位純合的同源染色體聯(lián)會完全正常，但會產(chǎn)生“位置效應(yīng)”。倒位雜合體通過自交（自群繁育），可

9、能產(chǎn)生倒位純合體后代，這些倒位純合體后代與其原來的物種不能受精，形成生殖隔離，產(chǎn)生新的變種，促進了生物進化。對基因關(guān)系的影響：倒位改變了基因間的連鎖關(guān)系；因不能正常配對而降低了連鎖基因間的重組率。6.2.4 易位(translocation)概念：兩個非同源染色體間發(fā)生片段轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象稱為易位。有人稱之為非法交換。 類別簡單易位(simple translocation)(單向)：指一個染色體上的某一區(qū)段轉(zhuǎn)移到了另一非同源染色體上的現(xiàn)象，故又稱為轉(zhuǎn)移。相互易位(reciprocal translocation)：指兩個非同源染色體都被折斷，兩個斷片交換重接到兩條被折斷的非同源染色體上的現(xiàn)象。 羅

10、伯遜易位(1)相互易位(reciprocal translocation)4q2520q12(2)羅伯遜易位(robertsonian translocation) 易位形成的機理 相關(guān)術(shù)語易位染色體（translocation chromosome）：指含有易片段的染色體稱為易位染色體。易位雜合體(translocation heterozygote)：指同源染色體中有一個是易位染色體的生物個體，又叫雜易位體易位純合體(translocation homozygote)：指同源染色體都含有相同易位片段的生物個體，又叫純易位體，由雜易位體自交獲得。 相互易位的細胞學(xué)鑒定相互易位雜合體 同源染色

11、體聯(lián)會時粗線期呈十字形配對終變期呈四體環(huán)（十字形配對結(jié)構(gòu)發(fā)生交叉端化后所形成的大環(huán)結(jié)構(gòu)，用4表示)或四體鏈（十字形配對結(jié)構(gòu)發(fā)生交叉端化后所形成的鏈狀結(jié)構(gòu)用C4表示)中期I呈8字形或圓環(huán)形（十字形配對結(jié)構(gòu)的交替式和相鄰式分離）相互易位純合體：同源染色體聯(lián)會一切正常。果蠅巨染色體易位圖易位雜合體的聯(lián)會和分離50%50%易位雜合子產(chǎn)生配子的育性十字形結(jié)構(gòu) 交叉端化四體環(huán)交替式分離相鄰式分離產(chǎn)生可育配子產(chǎn)生不育配子 易位的遺傳效應(yīng)降低了連鎖基因間的重組率易位改變了基因間的連鎖關(guān)系，抑制了正常連鎖群的重組；聯(lián)會的緊密程度降低。易位雜合體半不育出現(xiàn)假連鎖現(xiàn)象因易位改變了基因間的連鎖關(guān)系，使本應(yīng)獨立遺傳的基

12、因出現(xiàn)連鎖假連鎖。羅伯遜易位造成染色體融合而導(dǎo)致染色體數(shù)目的變異 。補充內(nèi)容3.易位導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生1、慢性粒細胞性白血病：t(9：22)2 、 Burkitt 淋巴瘤ph14q+Burkitt 淋巴瘤致病的分子機制- 8號染色體重排致基因表達的失控 Burkitt 淋巴瘤常見的染色體重排是 t（8；14）（q24；q32） 約占75%; t（8；22）（q24；q11） 約占16%; t（2；8） （p12；q24） 約占 9%; 三種易位都涉及8q24的MYC基因，另一關(guān)鍵之處是參與易位的三條染色體點斷裂點恰好均在免疫球蛋白重鏈或輕鏈基因處. MYC基因轉(zhuǎn)位后，在免疫球蛋白基因有關(guān)增強子的影

13、響下出現(xiàn)異常激活和過量表達，量的變化導(dǎo)致了Burkitt 淋巴瘤。新融合基因蛋白的表達- Ph染色體致病的分子機制Igc-ablc-cis融合基因bcr9c-ablIgbcrc-cis22(break point cluster region)正常的ABL基因蛋白質(zhì)酪氨酸激酶p145 （低活性）BCRABL融合基因p190 （慢粒）p210（急粒）（高活性）脫離“生長因子-受體”復(fù)合系統(tǒng)控制Ph染色體是t（9；22）（q34；q11）的產(chǎn)物。易位涉及9 q34的原癌基因ABL和22 q11有斷點聚集區(qū)（BCR），易位后形成BCRABL融合基因。受控于細胞“生長因子-受體”復(fù)合系統(tǒng)造血干細胞癌變

14、。正常生長染色體結(jié)構(gòu)畸變的類型 匯總1、缺失（interstitial deletion,del） 123456751234671234567123456712345672、重復(fù)（duplication,dup） 12345671234567123456751234671234567臂內(nèi)倒位（paracentric inversion）123456756565656565665臂間倒位（pericentric inversion）1234567123456734124356734343434RAB1234567相互易位（reciprocal translocation） RAB12345677

15、BRAB123R羅伯遜易位（Robertsonian translocation）RAB123RRRABABABABABBA5、插入（insertion,ins）RAB1234567RAB1234567B567123456712345671234567123456712345675123467ppqq6、等臂染色體（isochromosome,I） ppqq著絲點橫裂ppqq7、雙著絲粒染色體(dicentric chromosome,dic) 8、環(huán)狀染色體（ring chromosome,r） 6.3 染色體結(jié)構(gòu)變異的誘發(fā)6.3.1 物理因素的誘發(fā) 6.3.2 化學(xué)因素的誘發(fā) 6.3.3

16、其它因素的誘變 9.3.1 物理因素的誘發(fā)物理因素的誘發(fā) 染色體結(jié)構(gòu)的變異需要相當大的能量，細胞必須在獲得大量的能量以后，染色體才可能發(fā)生畸變，輻射就是很好的能源。能量低的輻射（如可見光）只能產(chǎn)生熱量；能量較高的輻射（如射線）除產(chǎn)生熱能和使原子激發(fā)外，還能使原子“電離”（ionization），誘發(fā)突變。電離輻射源：射線、射線和中子等粒子輻射，也包括射線和X射線等電磁波輻射。中子的誘變效果最好。 輻射誘變的趨勢：輻射的劑量越大，誘發(fā)的突變頻率越高，但與輻射強度無關(guān)。輻射劑量：是指單位質(zhì)量被照射的物質(zhì)所吸收的能量數(shù)值。輻射強度：是指單位時間內(nèi)照射的劑量數(shù)，即劑量率。只要照射的總劑量不變，無論輻射

17、強度有多大，誘發(fā)的突變總是保持一定。 輻射劑量與染色體結(jié)構(gòu)變異頻率的關(guān)系 物理誘變的特點物理因素誘發(fā)的突變是隨機的，無特異性可言，性質(zhì)和條件相同的輻射可以誘發(fā)不同的變異。因此，目前只能期望通過輻射處理得到變異，而不能期望通過一定的輻射處理得到定向的變異。9.3.2 化學(xué)因素的誘發(fā) 誘變劑 根據(jù)其化學(xué)結(jié)構(gòu)和功能的不同可區(qū)別為：烷化劑：有一個或多個不穩(wěn)定的烷基（C2H5），它們能轉(zhuǎn)移到電子密度較高的分子中去，改變?nèi)旧w的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致染色體結(jié)構(gòu)變異。 常用的烷化劑有甲基磺酸乙酯EMS，CH3SO2（OC2H5）、硫酸二乙酯DES，SO2（OC2H5）2、乙烯亞胺等。 堿基類似物：其分子結(jié)構(gòu)與基因分子的

18、堿基相似，它在不防礙染色體復(fù)制的情況下，作為組成成份參入DNA分子，導(dǎo)致突變的發(fā)生。 常用的堿基類似物有5-溴尿嘧啶（Bu）、5-溴脫氧尿核苷（BudR）、2-氨基嘌呤（AP）等。前兩種是胸腺嘧啶（T）類似物，后一種是腺嘌呤（A）類似物。 抗生素如重氮絲氨酸、絲裂霉素C等也能誘發(fā)染色體結(jié)構(gòu)變異，因其具有破壞DNA分子結(jié)構(gòu)的能力，因而造成染色體斷裂，目前很少實際應(yīng)用。 其它誘變劑 具有特異性，一定性質(zhì)的藥物能誘發(fā)一定類型的變異，這使動植物育種中定向地誘發(fā)和篩選變異看到了希望?；瘜W(xué)誘變的特點9.3.3 其它因素的誘變某些病毒也可引起宿主細胞染色體畸變，如SV40病毒、Rous肉瘤病毒、帶狀皰疹病毒等。生物老齡化也會導(dǎo)致染色體畸變，如染色體端粒脫落等。溫度過高也會引起結(jié)構(gòu)變異。9.4 染色體結(jié)構(gòu)變異的應(yīng)用9.4.1 進行基因定位 利用缺失進行基因定位假顯性(P7圖形9-6) 利用易位進行基因定位可作為一個標記9.4.2 利用重復(fù)改變作物品質(zhì)劑量效應(yīng)9.4.3 利用倒位獲得平衡致死系9.4.4 果蠅的ClB測定法9.4.5 利用易位控制害蟲產(chǎn)生半不育配子9.