基因和染色體

基因和染色體第一頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五第四章基因和染色體染色體變異及其生物學(xué)效應(yīng)染色體畸變的種類和機(jī)制第二頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五Fig7.10PolytenechromosomesofDrosophila.?2003JohnWileyandSonsPublishersCredit:CourtesyToddR.Laverly,HHMVBerkeleyDrosophilaGenomeProject.第三頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五HumanGeneticsSidelightAmniocentesisandproceduresforprenataldiagnosisofchromosomalandbiochemicalabnormalities.?2003JohnWileyandSonsPublishers第四頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五Fig7.1Preparationofcellsforcytologicalanalysis?2003JohnWileyandSonsPublishers第五頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五染色體顯帶技術(shù)a.G帶，Giemsa染色可顯示出富含AT堿基對的DNA部分b.Q帶，用quinacrinemustard染色，紫外燈下顯色c.C帶，顯示出著絲粒異染色質(zhì)d.R帶，顯示出富含GC堿基對的DNA部分。第六頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五Fig7.13bKaryotypeofachildwithDownsyndrome,showingtrisomyforchromosome21(47,XX,+21).?2003JohnWileyandSonsPublishersCredit:CourtesyofR.M.Fineman.第七頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五Fig7.4bMetaphasehumanchromosomesstainedwithacridineorangetoshowRbanding.?2003JohnWileyandSonsPublishersCredit:FromR.S.Verma,H.DosikandH.A.Lubs,Jr.,1977,“Demonstrationofcolor&sizepolymorphismsinhumanacrocentricchromosomesbyacidineorangereversebanding.”J.ofHeredity68:262-263,Fig.1.第八頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五染色體結(jié)構(gòu)的畸變?nèi)旧w基因組結(jié)構(gòu)大片段的改變。重復(fù)：染色體區(qū)段增加。缺失：染色體片段丟失。倒位：染色體位置顛倒。易位：非同源染色體片段位置互換。第九頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五染色體畸變的生物學(xué)效應(yīng)

許多腫瘤中可檢測出染色體畸變。缺失可能使控制細(xì)胞周期的基因丟失或失活;

倒位和缺失可能會使那些腫瘤抑制基因斷裂，使表達(dá)誘導(dǎo)腫瘤產(chǎn)生蛋白的基因融合或者使基因轉(zhuǎn)移到新的位置，受到新的調(diào)控元件的調(diào)節(jié)。第十頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五染色體結(jié)構(gòu)變化的類型

重復(fù)duplication

缺失deletion

倒位inversion

易位translocation第十一頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五第十二頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五第十三頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五第十四頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五第十五頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五重復(fù)duplication

重復(fù)是指染色體的片段出現(xiàn)多個拷貝。重復(fù)往往可改變基因劑量，可能造成表型的顯著改變。第十六頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五重復(fù)的細(xì)胞學(xué)和遺傳學(xué)效應(yīng)細(xì)胞學(xué)效應(yīng)：減數(shù)分裂時，同源染色體配對出現(xiàn)弧狀結(jié)構(gòu)?；罱Y(jié)構(gòu)是重復(fù)的部分。遺傳學(xué)效應(yīng)：出現(xiàn)突變，嚴(yán)重時死亡。第十七頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五第十八頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五第十九頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五第二十頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五基因劑量不平衡造成發(fā)育異常.

第二十一頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五Fig6.11aThefragileXandanormalXchromosomefromafemale(left),andthefragileXandanormalYchromosomefromamale(right).?2003JohnWileyandSonsPublishersCredit:FromRichardsandSutherland,TrendsinGenetics,vol.8(7),p.249,1992.PhotocourtesyGrantSutherland.第二十二頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五動態(tài)突變（dynamicmutation）DNA序列中由于寡核苷酸拷貝數(shù)目的變化，引起生物表型改變的突變，稱為動態(tài)突變。動態(tài)突變通常是由三聯(lián)體密碼子重復(fù)數(shù)目的增加而形成的。X脆性染色體綜合癥是由于在X染色體P27.3位置上CGG拷貝數(shù)目增加到200以上，引起基因的改變，形成痕跡很重的染色體，突變的部分很容易被打斷，所以被稱為是脆性染色體。第二十三頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五脆性位點是染色體上在特殊條件下易斷裂的位點，可能為收縮或縫隙。在人類染色體上已發(fā)現(xiàn)一系列的脆性位點。其中研究最詳盡的位于

X染色體上，目前發(fā)現(xiàn)其與智障有關(guān)。脆性X綜合癥為X連鎖遺傳，出現(xiàn)幾率在男嬰中為1/2500，主要成因可能是因為CGG三核苷片段重復(fù)數(shù)目的變化。第二十四頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五

三聯(lián)體密碼子的重復(fù)與疾病疾病密碼子正?？截惢颊呖截惣顾杓∪馕s癥CAG(gln)11-3340--62亨廷頓癥CAG(gln)11-3442--100X脆性染色體CGG(arg)6-54250-4000強(qiáng)直型肌營養(yǎng)不良CTG(leu)7-2349-75小腦共濟(jì)失調(diào)CAG(glu)4-1840-200第二十五頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五三核苷酸重復(fù)拷貝擴(kuò)增的致病機(jī)制蛋白質(zhì)交聯(lián)形成不溶性包膜

CAG-CAG-CAG-……….

富含谷氨酰氨的蛋白質(zhì)＋其它蛋白質(zhì)

轉(zhuǎn)谷氨酰氨酶不溶性包膜影響神經(jīng)細(xì)胞功能

第二十六頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五三核苷酸重復(fù)拷貝擴(kuò)增的致病機(jī)制能量供應(yīng)不足

甘油醛磷酸脫氫酶（GAPDH）糖腦所需能量

GAPDH＋病人的polygln糖缺乏腦所需能量第二十七頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五三核苷酸重復(fù)拷貝擴(kuò)增的致病機(jī)制蛋白質(zhì)翻譯受阻

FMR1基因表達(dá)的蛋白，是正常人智力發(fā)育中的重要功能蛋白。如果FMR1基因存在有過量的重復(fù)序列，產(chǎn)生的mRNA不能與完整的核糖體結(jié)合，阻止了FMR蛋白生成，導(dǎo)致脆性X染色體綜合癥。第二十八頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五三核苷酸重復(fù)拷貝擴(kuò)增的致病機(jī)制基因產(chǎn)物的毒性積累

(CAG)n人雄性激素受體猴腎細(xì)胞COS系富含gln的蛋白質(zhì)與細(xì)胞核結(jié)合

COS凋亡

第二十九頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五缺失deletion

缺失是指染色體部分片段的丟失。缺失往往不會發(fā)生回復(fù)突變，從而使得未發(fā)生缺失的染色體上的隱性等位基因得以表現(xiàn)，也可能造成表達(dá)產(chǎn)物不平衡第三十頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五

中間染色體缺失：ABCDEF

ABCDF端點染色體缺失：ABCDEFABCDE缺失純合體：ABCDF

ABCDF缺失雜合體：ABCDEF

ABCDF

染色體缺失第三十一頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五缺失的細(xì)胞學(xué)和遺傳學(xué)效應(yīng)細(xì)胞學(xué)效應(yīng)：減數(shù)分裂時，同源染色體配對出現(xiàn)弧狀結(jié)構(gòu)?；罱Y(jié)構(gòu)是正常的染色體部分。遺傳學(xué)效應(yīng)：出現(xiàn)突變，嚴(yán)重時死亡。有時會出現(xiàn)擬顯性現(xiàn)象。第三十二頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五

缺失的遺傳學(xué)效應(yīng)－擬顯性現(xiàn)象玉米：紫色基因A對綠色基因a顯性。綠色植株aaX紫色植株AA

紫色AaUVAA花粉XaaF1

綠色紫色花粉：正常___A

缺失A基因___

第三十三頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五果蠅缺刻表型Notchphenotype

是因為包括Notch基因在內(nèi)的

染色體片段發(fā)生缺失造成的

上圖為正常表型

下圖為突變型第三十四頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五Fig7.16bKaryotypeofinfantwithcri-du-chatsyndrome,46,XY(5p-).?2003JohnWileyandSonsPublishersCredit:CourtesyUniversityofUtahCytogeneticsLaboratory.第三十五頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五Fig7.16aCri-du-chatsyndrome.?2003JohnWileyandSonsPublishersCredit:CourtesyIreneA.Uchida,DepartmentofPediatrics,McMasterUniversity第三十六頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五倒位inversion

倒位是指染色體一

個片段發(fā)生顛倒。

倒位可能造成基因

被打碎或移位。

倒位往往形成無效

的配子，從而使計

算出的重組頻率偏

低。

第三十七頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五第三十八頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五人和黑猩猩的四號染色體因一個臂間倒位而不同

第三十九頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五第四十頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五第四十一頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五第四十二頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五Fig8.21Suppressionofrecombinationinaninversionheterozygote.?2003JohnWileyandSonsPublishers第四十三頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五Fig8.22Doublecrossingoverinaninversionheteroygote.?2003JohnWileyandSonsPublishers第四十四頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五第四十五頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五倒位區(qū)之間的交換第四十六頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五倒位雜合子將會產(chǎn)生異常配子圖一臂內(nèi)倒位第四十七頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五

環(huán)內(nèi)倒位區(qū)單交換第四十八頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五倒位雜合子將會

產(chǎn)生異常配子。

圖二臂間倒位第四十九頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五倒位的細(xì)胞學(xué)效應(yīng)和遺傳學(xué)效應(yīng)細(xì)胞學(xué)效應(yīng)：倒位雜合體在減數(shù)分裂同源染色體配對時，形成倒位環(huán)。遺傳學(xué)效應(yīng)：倒位區(qū)內(nèi)重組，形成不可育配子。被稱為“抑制重組?！钡谖迨?，共七十六頁，編輯于2023年，星期五平衡致死系緊密連鎖或中間具有到位片段的相鄰基因由于生殖細(xì)胞的同源染色體不能交換，所以可以非等位基因的雙雜合子，保存非等位基因的純合隱性致死基因，該品系被稱為平衡致死系。第五十一頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五Cy:翻翅，顯性；純合致死(Cy/Cy)S:，星狀眼致死基因(S/S)翻翅果蠅與待保留致死基因果蠅雜交

Cy+XCy++S+SCy+Cy++SCy++S+S死亡保存死亡

第五十二頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五Muller-5檢測突變

xBWaXx_______xBWayx________XxBWaxBWay

xBWa_______BWa_____xBWaBWa

Muller-5雜合體Muller-5?

第五十三頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五第五十四頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五易位translocation

易位是指染色體片段的轉(zhuǎn)移，既可發(fā)生在非同源染色體間，亦可發(fā)生在同一條染色體的不同位置。

易位往往造成基因移位或斷裂，影響基因功能。第五十五頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五第五十六頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五第五十七頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五第五十八頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五

人類二號染色體有一羅伯遜易位，在黑猩猩，大猩猩，猩猩中均無。

G帶表明，人類發(fā)生羅伯遜易位的兩條近端著絲粒祖先染色體在其他三類靈長類動物中仍然存在.第五十九頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五第六十頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五第六十一頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五Fig7.22Structureandpairingbehaviorofareciprocaltranslocationbetweenchromosomes.?2003JohnWileyandSonsPublishers第六十二頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五易位的細(xì)胞學(xué)效應(yīng)和遺傳學(xué)效應(yīng)細(xì)胞學(xué)效應(yīng)：易位雜合體在減數(shù)分裂同源染色體配對時，形成十字型結(jié)構(gòu)。遺傳學(xué)效應(yīng)：形成不可育和可育配子，各占1/2。被稱為“半不育?！钡诹?，共七十六頁，編輯于2023年，星期五染色體數(shù)目的改變整倍數(shù)改變單倍體n2倍體2n3倍體3n多倍體4n，5n….同源多倍體（ABC）（ABC）（ABC）異源多倍體（ABC）（A’B’C’）（A’’B’’C’’）第六十四頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五Fig7.9Originofhexaploidwheatbysequentialbybridizationofdifferentspecies.?2003JohnWileyandSonsPublishers第六十五頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五Fig7.14MeioticnondisjunctionandtheoriginofDownsyndrome.?2003JohnWileyandSonsPublishers第六十六頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五小麥染色體組成分析普通小麥：(2n=42)一粒小麥:（2n=14）二粒小麥:(2n=28）山羊草：（2n=14）第六十七頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五

二粒小麥普通小麥一粒小麥7II+7I7II+14IAAAA+BAA+B+D二粒小麥14II14II+7IAABBAABBAABB+D山羊草21I7II+14IDDA+B+DDD+A+B第六十八頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五單體果蠅染色體基因定位ey/ey:無眼

+/+：有眼單體果蠅：2n-1(1);2n-1(2);2n-1(3);2n-1(4)ey/eyX2n-1(1);2n-1(2);2n-1(3);2n-1(4)ey/+ey/-

有眼無眼

與某一單體雜交，出現(xiàn)了無眼果蠅，證明ey基因在該單體的染色體上

第六十九頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五染色體數(shù)目的改變非整倍數(shù)改變單體2n-1缺體2n-2雙單體2n-1-1第七十頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五第七十一頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五第七十二頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五

表觀遺傳變異

（epigeneticvariation)）

基因的DNA序列不發(fā)生改變，但是由于DNA