【医学ppt课件】染色体畸变(56p)

第十五章 染色体畸变,学习要点： 概念：重复、缺失、倒位、易位、假显性、假连锁、交换抑制因子、 Schultz-Redfield效应(P415)、平衡致死系 细胞学和遗传学效应：重复、缺失、倒位、易位的类型及其细胞学和遗传学效应,第一节 染色体结构变异,一、果蝇唾液腺染色体的特性P405 唾液腺染色体(Polytene chromosome)/多线染色体 ： 存在于双翅目昆虫幼虫消化道细胞特别是唾液腺的有丝分裂间期核内一种巨大的染色体。 唾液腺染色体的特征： (1)巨大性、伸展性: 210215染色质线平行排列，多线染色体，比中期染色体长100-200倍。简单的压片即可看到。 (2)体联会(Somatic synapsis)：体细胞有丝分裂联会，染色体组仍然是二倍体染色体数目的单元数（？）。 (3)具横纹结构: 不染色、碱性染料染色有横纹结构且形态稳定、能彼此区分 (4)有“篷突”(puff)结构: 核蛋白解离，环散开，DNA活跃转录区。,二、染色体结构变异的类型P407-408一起看书,1.缺失(deletion, deficiency)： 染色体上丢失一段，其上的基因也随之丢失的现象 2.重复(duplication, repeat)： 染色体上的某一片段出现两次或两次以上的现象(同向或反向)以上涉及染色体上基因数目的改变 3.倒位(inversion)： 染色体上某一片段颠倒180o，其上的的基因顺序颠倒180o ，(臂间或臂内) 4.易位(translocation)： 一个染色体上的一段改变位置连接到另一条染色体上或同一染色体其他座位 以上涉及染色体上基因位置的改变,三、缺失,1. 缺失的类型： (1) 末端缺失: 环状染色体/着丝粒环 (2) 中部缺失: 2. 细胞学效应 (1) 缺失环 (2) 环状染色体/着丝粒环,3. 遗传学效应 （1）大片段缺失个体致死。果蝇、玉米等小片段缺失的纯合体存活。配子致死。 （2）假显性(pseudodominance)：等位基因中的显性基因缺失，使对应的同源染色体上的隐性基因得以表现的遗传现象 例：果蝇“缺刻”翅遗传(Notched) 翅边缘缺刻，只有雌蝇有这种表型，X-连锁遗传 染色体缺失引起：缺失正好发生在X-chr的白-红眼基因（w-W）所在区域，使白眼基因表现为假显性。 实验三种现象：P:红眼/缺刻翅雌蝇白眼雄蝇杂交 F1：缺刻只出现在雌蝇中，且全白眼（假显性）伴性遗传？ F1：雄蝇中无缺刻性状（致死） X-chr伴性遗传？ F1：雌蝇：雄蝇=2:1半数雄蝇致死 半数雌配子？,（3）利用假显性进行基因定位,1）要有一系列缺失突变体 2）要能检测到遗传学效应 例如：果蝇fa基因：小眼不齐（显性时遗传学效应） 定位在3C7位置图15-9（P410） 实验过程:同果蝇缺刻翅-红眼遗传试验,(4) 人类染色体缺失疾病,A. 猫叫综合症:5p15.2 5p- B. 慢性骨髓性白血病： Ph染色体 22q- t(9,22)(q34,q11),四、重复(duplication),1.重复类型： （1）同向重复(tandem duplication) （2）反向重复(reverse repeat) 2.重复的细胞学效应: 与正常染色体联会，会出现突环。,3.重复的遗传学效应P413：,（1）遗传学效应较缓和，重复片段大个体生活力差也会死亡 （2）也会有特定的表性效应 例如1：黑腹果蝇棒眼(Bar, B)表型不完全显性性状： 正常眼(790小眼)：野生型1(16A1-16A6) 棒眼 (68小眼)： B基因控制2(16A1-16A6) 超棒眼(45小眼)： BB3(16A1-16A6)不对称重组 重复导致不对称联会,进而造成不对称重组,五、倒位(Inversion),1. 倒位的类型： (1) 臂内倒位 (2) 臂间倒位着丝粒位置改变 2. 倒位的细胞学效应： (1) 染色体形态改变臂间倒位导致染色体形态改变 (2) 倒位片段小，倒位部分可能不联会 倒位片段大，倒位部分联会形成倒位环,3. 倒位的遗传学效应： （1）倒位纯合体，联会正常，有丝分裂正常，只是原来基因排列顺序改变,个体存活；但许多动物倒位纯合体致死。 （2）倒位发生在功能区外，无论纯合或杂合均无表性效应。一般倒位会有特殊的遗传学效应 例如1：果蝇卷翅性状(Cy, curly):In(2L)22D1-2;33F534A1；第二染色体左臂22D1-2区与33F534A1区间的倒位 另外一个卷翅：In(2R)42A2-3;58A41 P414 例如2：Schultz-Redfield效应： 倒位杂合状态可增进非到位区的重组 例如3：交换抑制因子(crossover repressor) 倒位环内非姊妹染色单体之间发生单交换，交换后染色体的缺失和重复导致配子败育具有缺失和重复，导致子代中无法检测出重组，好象倒位抑制了交换的发生，这种遗传学现象称为“交换抑制因子”。（并不是说有一个具体的结构）,配子致死： A-B之间的重组没有观测到，似乎没有发生较交换 同样B-C之间发生交换，也观测不到重组 倒位区内都是这样,例如4：平衡致死系(Balanced lethal system)： 利用倒位杂合体的交换抑制因子效应，以永久的杂合状态，同时保存两个隐性致死基因的品系。 隐性致死基因：某基因和野生型基因杂合时有表型，为显性；但该基因纯合致死，故称为隐性致死基因。 平衡致死系特点：两个基因座位，任何一个出现纯合的突变基因时，都是致死的，只有两个基因座位都以杂合状态存在时个体才能够存活，所以成为永久杂种 第三染色体 D:显性展翅且纯合致死 Gl:显性胶粘眼且纯合致死,六、易位 1.易位的类型： 相互易位： 单向易位(转座)： 同一染色体内易位(转座)： 整臂易位：非同源染色体之间整个臂的转移或交换 Robertson式易位；近端部着丝点染色体在着丝粒处断裂的整臂易位 2.易位的细胞学效应： （1）易位纯合体没有明显的细胞学和遗传学特征 （2）易位杂合体： 在减数分裂的粗线期：“十”型结构 相邻分离：“0”型结构，配子全部致死 相间分离：“8”型结构，配子全部可育,3. 易位的遗传学效应： (1)假连锁(Pseudolinkage)： 由于相互易位，使得非同源染色体上的基因在形成配子时，不能自由组合，表现出类似于基因之间连锁的表型效应。实为易位后形成的不平横配子致死造成的。 (2)人类肿瘤的形成： Burkitt淋巴瘤，t(8;14)(q24;q32)易位，产生两类异常染色体8q-和14q+。其中8q24存在癌基因c-myc, 而14q32存在IgH基因，相互易位使c-myc插入到IgH基因部位，并被激活，癌基因过量表达，导致肿瘤的发生。 (3)花斑位置效应： 位置效应(posotion effect)：倒位和易位引起基因的位置该变，并造成相应的表型改变的遗传学现象。基因的活动受染色体的结构和邻近基因的影响. 例如：果蝇班驳色眼的位置效应。W-w位于X-chr上，XW与4-chr相互易位,染色体数目变异,1916年，Bridges在果蝇的研究中发现多一个和少一个X染色体的现象 1920年,美国遗传学家 A . Blakeslee在曼陀罗的研究中发现比正常植株多一个染色体的突变体 1959年，法国临床医生J.Lejeune报道了人的21号染色体三体（Down综合症）,染色体组（genome）,在高等生物中，配子所含的染色体数是体细胞的一半，通常用n来表示，而体细胞所含的染色体数以2n表示 人有46条染色体，精子或卵子有23条，记作n=23，2n=46 玉米有20条染色体，配子中有10条，记作n=10，2n=20 小麦有42条染色体，配子中有21条，记作n=21，2n=42,染色体基数：,亲缘关系相近的每种生物染色体都有一个基本的染色体数目，染色体的数目就是以这个基数成倍数性变化 小麦属有许多种： 一粒小麦、拟斯卑尔脱山羊草、方穗山羊草，2n=14，染色体基数是7的二倍 二粒小麦、拟二粒小麦、圆锥小麦、硬粒小麦，2n=28，是7的四倍 普通小麦、密穗小麦、斯卑尔脱小麦，2n=42，是7的六倍 小麦属的各个种的染色体数都是以7为基数成倍地增加的，7就是小麦属的染色体数的基数,染色体组：,高等生物中，染色体数目是按一个基数成倍数性变化的，把这个基数就叫做一个染色体组，常用X表示 对于2倍体生物，一个配子所含的染色体数就是一个染色体组，所以n=x 如玉米2n=20，n=x=10；二粒小麦含有4个染色体组，2n=4x=28，n=2x=14，所以是四倍体；普通小麦含有6个染色体组，2n=6x=42，n=3x=21，所以是6倍体；马铃薯是4倍体，2n=4x=48，n=2x=24，x=12 由此得出n和x的关系： n=x（二倍体生物） n可以是x的倍数（多倍体生物）,整倍体（euploid）,染色体数目是基数的整倍数，或体细胞内含有完整的染色体组的类型称为整倍体。 整倍体包括：一倍体（monoploid）：含有一个染色体组，多指由二倍体产生的配子内只有一个染色体组（n=x），这类单倍体称为一倍体；单倍体（haploid）：体细胞内含有配子染色体数目的个体，常用n表示；二倍体（diploid）：含有两个染色体组的个体； 多倍体（polyploid）：体细胞中含有两个以上的染色体组的整倍体，多倍体又有同源多倍体和异源多倍体之分 每个染色体组常用大写英文字母表示,单倍体与单倍体产生的途径：,有些生物体本身就是单倍体：雄蜂就是从未受精的卵发育而成的单倍性生物；蚜虫在夏季一般进行孤雌生殖，形成单倍体；低等生物（藻类菌丝体时期）、苔藓和蕨类植物的配子体世代都是正常的能独立生活的单倍体 孤雌、孤雄生殖发育为单倍体生物。品种间杂交时的花期不遇，偶尔也会由孤雌或孤雄生殖产生单倍体 1964年，印度学者S古哈和SC马赫什瓦里首先用花药离体培养技术使曼陀罗的单倍体小孢子发育成植株。70年代以来用未授粉的子房培养也诱导产生出单倍体,单倍体植物的主要特点：,单倍体植物有单倍的全套染色体组，即有全套基因，所以在适当条件下能够正常生长，比一般植株较矮，叶片较薄，花器较小，高度不育 单倍体植物只有一套染色体，减数分裂形成配子时，每一个染色体成员都没有同源染色体可以配对，而全部染色体都分配到一个配子的机会又极小，所以单倍体植物一般不能产生正常的配子,单倍体在理论和实践上的意义：,单倍体只有一套基因组，无显隐性关系，所以是研究基因功能、表达调控的好材料 作物育种中的自交系培育（如玉米自交系）不仅需要好几年的时间，而且很难获得纯系，如果经花药培养诱导的单倍体的染色体加倍，在一代时间就能得到纯合品系,缩短育种年限，提高选择效率：,如在AAbbaaBB杂交中要选AABB： 第一年 AAbbaaBB 第二年 AaBb自交 第三年得AABB的概率是1/16 多个基因。 利用单倍体加倍，一代即可,同源多倍体（autopolyploid）,加倍的染色体组来自同一个物种，且加倍在3次以上的生物体，如一个二倍体生物有4个相同的染色体组就是4倍体： 2n=4x=16 这就是同源四倍体 两个以上相同的染色体组构成的个体就叫同源多倍体,同源四倍体的特点：,气孔、叶片、花朵要大，茎粗，叶片厚，同源四倍体成熟期一般都延迟了，育性低 减数分裂时的联会和分离情况比较复杂，常有以下4种情况： 形：4价体，后期可发生2/2或1/3分离 +形：3条联合1条游离，后期可发生2/2，1/3，1/2分离 +形：/联会，后期大都为2/2均衡分离 +形：两条联会，另外两条游离，后期时可发生2/2，1/3，1/2和1/1分离,隐性表型出现机会小,同源四倍体有5种基因型： 纯合体两种：AAAA、aaaa 杂合体有3种：AAAa、AAaa、Aaaa 如果全部是2/2方式形成配子，那未AAaa自交子代的表型为a的个体比例：P428,异源多倍体（allopolyploid）,异源四倍体或称双二倍体（allotetraploid或double diploid）：,指两个染色体组都呈二倍体状态，其中每个染色体组来自一个物种 异源四倍体是可育的，如萝卜甘蓝有18+18=36条染色体，减数分裂时，R和R配对，B和B配对，形成18个双价体，M1后期能正常地分向两极，每个配子都得到18条染色体，其中9条是R，9条是B，配子结合后，发育为异源四倍体种子，种植长成萝卜甘蓝植株,普通小麦是异源六倍体(2n=6x=42),1) 一粒小麦 AA 拟斯卑尔 BB 2n=2x=AA=14=7 2n=2x=BB=14=7 Gm n=x=A=7=7 n=x=B=7=7 2) AB（2n=2x=AB=14=7+7）加倍 拟二粒小麦 AABB 方穗山羊草 DD 2n=4x=AABB=28=7+7 2n=2x=DD=14=7 Gm AB（n=2x=14） D（n=x=7） ABD(n=3x=21=7+7+7) 加倍 3) AABBDD（普通小麦） 2n=6x=42=7 + 7 + 7 Gm ABD,植物界，多倍体分布极为普遍,被子植物，有多倍体的属约占3035%，牧草中80%是多倍体，禾本科植物有75%是多倍体 动物中，自然发生的同源多倍体是非常罕见的,不同染色体组产生的个体高度不育,如骡子,多倍体在实践上的应用,无籽西瓜,小黑麦的选育