《A连锁遗传分析》PPT课件.ppt

1,性染色体（sex-chromosome）：与性别有关的、一对形态大小不同的同源染色体叫性染色体。 常染色体（autosome）：性染色体以外的各对染色体，统称为常染色体。 同形性染色体：两条性染色体是相同的。 异形性染色体：两条性染色体形态不相同。 果蝇的性染色体组成是： XX XY 人有46条染色体： 女性：22+XX； 男性：22+XY。,2,（2）性染色体理论 性染色体的来源进化的结果 无性别决定 一对常染色体分化，出现性染色体 分化加深，其同源部分逐渐减少 其中一条上的基因逐渐减少，且大部分为全雄基因（主要方向）； 其中一条上的基因逐渐减少，且大部分基因与性别无关，如果蝇； 其中一条消失，如蝗虫。,3,人和哺乳动物的Y染色体上有TDF基因（睾丸决定因子），其作用机理是： TDF基因 原始生殖细胞 精原细胞 睾丸 所以Y染色体有强烈的男性化作用，只要有Y染色体，就是雄性如XXY，XXXY是男性，而XO是女性。 1990年，sinclair.AH发现人和小鼠Y染色体短臂上存在着性别决定基因，命名为SRY 。,H-Y抗原诱导分化,分化发育,4,b: ZW型 如鸟类、蛾类、蝶类和某些鱼类。 雄性的性染色体是同形的，叫ZZ型， 雌性的性染色体是异形的，叫ZW型。 eg:家蚕 27条常染色体 Z ： 27对常染色体 ZW 27条常染色体 W ： 27对常染色体 ZZ 27条常染色体 Z ZW型下代个体的性别由卵细胞决定。,产生配子,5,2、性染色体的数目决定性别 某些双翅目、直翅目和鳞翅目的昆虫中，没有异形性染色体，由性染色体的数目决定性别。 eg：雌蝗虫： 2n=24（XX） 2n=23（XO） 22+XX 22+X 卵子 11+X 11+X 11 精子 22+XX() 22+X() 植物中花椒也是XO型。 ZO型：鳞翅目昆虫中有雄性为ZZ，雌性为ZO的类型。,6,3、性指数决定性别 染色体组：二倍体生物的一个正常配子所包含的全部染色体称为一个染色体组，用X表示。 常染色体组用A表示。 性指数（sex index）：性染色体X和常染色体组数（A）的比值。 线虫 果蝇,7,果蝇和人类性别决定的比较,X:A=1雌性，X:A=0.5雄性 X:A大于1的个体将发育成超雌性，小于0.5时发育成超雄性，介于两者则为间性(inter sex)；并伴随着生活力、育性下降。,8,4、染色体组的倍性决定性别 膜翅目昆虫中的蚂蚁/蜜蜂、黄蜂和小蜂等 蜜蜂：雄蜂是单倍体（haploid）， n=16； 雌蜂是二倍体（diploid），2n=32。 （蜂后) M 卵子(n=16) 受精 受精卵发育 雌蜂(蜂后) 蜂后产生的单倍体的卵未受精 雄蜂(n=16）假M精子,9,（二）基因决定性别 1、由复等位基因决定性别 如葫芦科的一种喷瓜。,10,2、由两对基因决定 玉米为雌雄同株异花，雌花的花序在叶腋呈穗状，由显性基因Ba控制，其隐性基因为ba；雄花的花序在顶端为垂花，由显性基因Ts控制。 玉米基因型和表型性别关系：,11,改变玉米的基因型 雌雄同株雌雄异株 babatstsbabaTsts 卵细胞(bats) 花粉(baTs,bats) babatsts :babaTsts 1 ：1,返回,12,1、海生蠕虫后螠的性别决定：由生存的地点决定。 幼虫是中性不具性别。 自由游动的幼虫：中性 落在海底：雌性 落在吻部：雄虫 2、爬行类的温度决定性别 蛙和某些爬行动物的性别决定：受环境温度的影响很大。 温度依赖型性别决定,（三）环境决定性别,13,一、果蝇的伴性遗传 美国 T.H.Morgan 1905年 果蝇极好的实验材料 果蝇：双翅目。体型小，容易饲养；生活史短, 2510天完成一个世代；繁殖力强，每个雌体都能产生几百个后代；染色体只有4对。 野生型：红复眼、灰体、长翅、直刚毛。 1909年，Morgan发现了一只例外的白眼果蝇,14,4、伴性遗传 由性染色体所携带的基因在传递时与性别相联系的遗传方式称为X连锁遗传，又称伴性遗传。 5、伴性遗传的规律： （1）当同配性别传递纯合显性基因时， F1 雌、雄个体都为显性性状。 （2）当同配性别传递纯合隐性基因时， F1表现交叉遗传。 F2 性状与性别的比例为1：1。,15,二、人类的伴性遗传,X连锁遗传：仅存在X差别部分的基因表现 Y连锁遗传：仅存在Y差别部分的基因表现 （一）人类的伴X显性遗传 1、概念：决定一些遗传性状或遗传病的显性基因在X染色体上。 女性：XX，只要一条有此基因，即表现。 男性： XY，带病的概率为女性的一半。,16,（二）人类的伴X隐性遗传 1、概念：由X染色体携带的隐性基因的遗传方式称伴X隐性遗传。 2000多种，色盲和血友病的遗传 血友病可以分为3类： 血友病A：缺乏第凝血因子 血友病B：缺乏第凝血因子 血友病C：缺乏第凝血因子,伴X遗传,常染色体隐性遗传,85,17,Y连锁遗传： 又称限雄遗传（holandric inheritance），即只传儿子，不传女儿。 鱼类中Y连锁的例子较多。 长毛的耳轮：印第安人、高加索人、澳大利亚土著人中有的男人的耳轮上有长而硬的毛。 蹼趾：美国Schofield家的14个男孩在第二和第三足趾间长有蹼，女儿正常。,18,三、高等植物的伴性遗传,如草莓、女娄菜、女娄菜属的白剪秋箩为雌雄异配。 女娄菜有宽叶和窄叶两种，雌株性染色体是XX，雄株的性染色体是XY。 （1）宽叶 窄叶 宽叶，无雌株 分析：假设控制叶形的基因B和b在X染色体上，Y染色体没有相应的等位基因。再加上一个假设，带有基因b的花粉是致死的。,19,（1）XBXB XbY （2） XBXb XbY 宽叶 窄叶 宽叶 窄叶,20,四、鸟类的伴性遗传,家鸡中，芦花羽色的遗传和性别有关。 芦花非芦花为显性，芦花鸡绒羽黑色，头有黄色斑点，成羽有横纹，黑白相间。 P 非芦花 芦花 F1 芦花 非芦花 互交 F2 芦花 非芦花 芦花 非芦花 ,21,在芦花羽色遗传的例子中，决定性状的基因在Z染色体上，所以称为Z连锁遗传。 在养鸡场，可以利用芦花 非芦花，它们的子代生活能力强，而且在雏鸡时，根据绒羽有无黄斑可区别雌雄。,22,从性遗传,从性遗传（Sex-controlled inheritance）： 一对常染色体上的等位基因杂合子有时在两种性别中表现型不同，这种现象称为从性遗传。 绵羊： H 有角基因 h 无角基因 Hh时，公羊有角，母羊无角 人的秃头：SS 男女均为秃头 ss 男女均为非秃头 Ss 男人秃头，女人非秃头,23,五 遗传染色体学说的直接证明,直接证明1916年，Morgan的学生Bridges证明的。 1、果蝇的X染色体不分开现象 Bridges重复了Morgan的白眼遗传的研究工作。 P 白 红 XWXW X+Y F1 X+XW XWY 1红眼 1白眼 发现了少数例外，白眼，红眼（不育）1/2000。 雌蝇是偏母的，雄蝇是偏父的。,24,这些例外子代称为初级例外（primary exceptional progeny） 次级例外（secondary exceptional progeny）: 初级例外的白眼雌蝇和正常红眼雄蝇交配，4的子代是偏母的白眼雌蝇和偏父的红眼雄蝇，又一次出现了例外的子代，而且频率较高，雄蝇是可育的。 Bridges称这种例外是次级例外。,25,P 白 红 (XWXW) (X+Y) F1 红 白 红 白 红 X+XW XWY X+O（不育） XWXWY X+Y 正常子代 初级例外 （1/2000-1/3000） F2 红 白 红 白 预期96 X+Y XWXWY 次级例外（4%）,26,Bridges假定这些例外的果蝇是由于X染色体不分开造成的。 极少数的初级卵母细胞的减数分裂不正常，一对X染色体在第一次后期时没有分开，进入同一级。在减数第二次分裂时，形成一个有两条X染色体的卵细胞；或者两条X染色体进入第一极体，得到没有X染色体的卵细胞。 不分开（ non-disjunction ）：在第一次或第二次减数分裂后期时，一对同源染色体进入同一极的现象叫做不分开。,27,初级例外形成的解释：,28,绞花遗传：女儿像父，儿子像母(92%),为次级例外(4%),初级例外白 正常红 (XWXWY) (X+Y),29,30,Bridges通过观察果蝇成虫的性原细胞的有丝分裂验证了他的假设： 初级例外的白眼雌蝇有两条X染色体和一条Y染色体，红眼雄蝇只有一条X染色体，丝毫不差。 遗传学上检出的次级例外的雄蝇和雌蝇，应是XY和XXY，显微镜下观察，果然如此。 Bridges的实验最终将w/w+基因定位在X染色体上。,31,4.3 剂量补偿效应,一、性染色质体 二、剂量补偿效应 三、Lyon假说 四、X染色体随机失活的分子机制,32,一、性染色质体(sex chromatin body),1949年Barr发现，雌猫神经细胞间期核中，有染色很深的染色质小体。 雌性哺乳动物体细胞中失活的X染色体，在间期细胞核中呈异固缩状态，形成直径约1m的染色小体，称为巴氏小体或性染色质体（sex-chromatin body） 。 男性也有一条X染色体，为什么不失活呢？ Turner患者（ XO ）？,33,二、剂量补偿效应（dosage compensation effect） 1、概念：在XY性别决定机制的生物中，使性连锁基因在两种性别中有相等或近乎相等的有效剂量的遗传效应。 具有两份或两份以上的基因量的个体与只有一份基因量的个体的基因表达趋于一致的遗传效应。,34,2、剂量补偿效应有三种机制： 哺乳类中雌性中有一条X染色体随机失活。 果蝇中雌性两条X染色体都有活性，雄性一条X染色体转录活性增强，处于超活性； 秀丽隐杆线虫两条X染色体的转录活性减弱，处于低活性。 三、Lyon假说（Lyon hypothesis） 英国学者1961年提出一种假说，即Lyon假说; 主要内容：,35,正常雌性哺乳动物的体细胞中，两条X染色体中只有一条在遗传上有活性，另一条在遗传上无活性。 失活是随机的。在同一哺乳动物的体细胞中，有些父源X染色体失活，有些为母源失活。 失活发生在胚胎发育的早期。(人类在胚胎发育16天时) 杂合体雌性在伴性基因的作用上是嵌合体(mosaic) 证据：玳瑁猫 人类中，葡萄糖6磷酸脱氢酶,36,eg：葡萄糖6磷酸脱氢酶基因(G-6-PD) G-6-PD在用淀粉凝胶电泳时： 显示一条染色带 A型或B型 显示两条染色带 AB型（少数人） 由X染色体上的一对等位基因GdA/ GdB ：电泳时，只显示一条带，A型或B型。 ：电泳时，有的显示两条带，为AB型。 检测单个细胞的培养物 只显示一条带,37,Barr小体的数目n1 结论：在哺乳动物中，不管有几条X染色体，都只有一条有活性。正由于这种调节机制，使X连锁基因得到剂量补偿，使在表型上没有显著的差异。,Turner患者（ XO ）？,38,四、X染色体随机失活的分子机制 并非整条X染色体上所有基因都失活。失活X染色体上的表达基因与失活基因是穿插排列的。 X染色体上存在一个特异失活位点 ，即X失活中心(X inactivation center，XIC),例：小鼠的Xic长约 6801200kb ，精确定位于Xq11q12 。,39,人类的性别畸形,一、几种性别畸形 1、先天性睾丸发育不全（Klinefelter syndrome）：发病率较高，1.3。患者是男性，但睾丸较小，第二性征发育差，智能低下。进行细胞学检查发现，其染色体构型为47，XXY，有一个巴氏小体。 2、XYY个体：表型正常，外貌象男性，身材高大，性情粗暴孤僻，有的智力较高。生殖器发育不良，睾丸不下降，多数不育，可以生育。染色体组型为47，XYY，1/750-1/1500。,40,3、Turners综合症：患者是女性，但第二性征发育不良，卵巢完全缺乏，原发性闭经；身材矮小，肘外翻，颈部有翼状赘片；先天性心脏病或智能低下。细胞学检查发现，其染色体构型为45,X0或45，XO与46,XX的嵌合体。 4、多X女性：染色体组型为47,XXX或48,XXXX，体形正常，除智力较差和心理变态外，无其他症状。有月经、能生育，子女中个别出现XXY综合症外，一般均正常。发病率0.8。,41,二、基因突变在性别分化中的作用 睾丸女性化（testicular feminization） eg:某家系中，女性特别多，分析发现XY性染色体的个体表型为女性，体内有睾丸，