【医学课件大全】染色体畸变 (121p)

1,第九章 染色体畸变,2,第一节 染色体结构变异,3,一、一般染色体的形态和结构特点,原核生物的染色体：是一裸露的DNA分子。 真核生物的染色体：由DNA、RNA和蛋白质（组蛋白和非组蛋白）组成。 染色质 染色体 （间期） （分裂期）,螺旋化,4,染 色 体,短臂,着丝粒,长臂,DNA,染色单体,5,中部着丝粒染色体（M） 亚中着丝粒染色体（SM） 亚端着丝粒染色体（ST） 端部着丝粒染色体（T）,染色体的类型,6,染色体分类图示,M,SM,ST,T,7,异染色质：位于着丝粒附近，末端及某些中 间部分（不含基因、高度重复的 序列、不活跃）。变异不会造成 大的影响。 常染色质：基因主要位于常染色质区。变异 会造成严重的后果。,染色质,8,二、 缺失、重复、倒位、易位,（一）缺失 1、缺失的类型 （1）中间缺失：常见 （2）顶端缺失：少见 缺失杂合体：体细胞内一对染色体中如果有一条带有缺失，另一条正常的个体为缺失杂合体。 缺失纯合体：体细胞内一对染色体都带有相同的缺失，为缺失纯合体。,9,A B C D,A B D,A B C D,A B C,中间缺失,顶端缺失,缺失杂合体,同源染色体联会,A B D,A B D,C,A B D,A B C D,10,A B C D,A B C D,A B D,A B D,正常,A B C,A B C,缺失纯合体,11,2、缺失的表型效应,：表现缺刻翅特征。 ：表现致死效应。 猫叫综合症：5q-杂合体，表现为小头，严重的生长异常和智力减退。患者的哭声象猫叫，常在婴儿期或幼儿期夭折。染色体检查表明：患者为第5号染色体短臂缺失杂合体。,果蝇缺失杂合体,12,人类的猫叫综合症： 第5号染色体缺失 （短臂缺失）患儿发 出咪咪声，耳位低下， 智商仅20-40.,人类的猫叫综合症,13,14,15,人类的猫叫综合症,16,17,18,假显性现象,玉米 甜粒（susu隐性） 非甜粒（SuSu显性） F1（少数甜粒）,用Xray处理花粉,19,su,Su,su,Su,su,su,性母细胞,生殖细胞,F1,20,3、缺失作图,果蝇：确定小糙眼fa在X染色体上的位置。有14个不同的X染色体缺失区段的品系分别与白眼缺刻翅突变体杂交。,21,X染色体缺失品系,白眼缺刻翅突变体,F1,fa,fa,Fa,隐性性状,显性性状,22,3、缺失作图,结果： 26433，26437，2642，26419，N8，26438等品系均使fa基因出现假显性。这些品系都包括3C7区的缺失。由此可见，fa基因就在3C7中。,23,（二） 重复,1、重复的类型及其产生 （1） 串联重复：重复片段紧接在固有的区段之后，而且两者的基因顺序一致。 （2） 反向串联重复/反接重复：重复片段也紧接固有区段之后，但基因顺序正好相反。 （3） 移位重复：重复片段插在与固有区段不相连的其他位置上，也可以在其他染色体上。,24,A B C D,A B C D,A B C D,A B C D C D,A B C D DC,A B C D B A,（1）,（2）,（3）,串联重复,反接重复,移位重复,25,A B C D E,A B C D E,A B C D C D E,A B E,A B C D C D E,A B C D E,A B C D E,A B E,同源染色体间发生不等交换,串联重复,缺失,26,2、重复的表型效应,例如，果蝇的棒眼就是X染色体上16A区重复的结果。16A区的重复可使小眼数降低，并有累加效应，即重复数愈多，小眼数越少，眼睛越小。进一步研究表明：小眼数不仅与重复区的次数有关，且与重复区的排列位置有关。,27,28,（三） 倒位,1、倒位的类型和细胞学特点 臂内倒位：倒位区段不包括着丝粒，即 倒位区位于着丝粒一侧的臂内。 臂间倒位：倒位区段包括着丝粒在内。,类型,29,A B C D E,A D C B E,A B C D E,A B C D E,A B C D E,A B D C E,臂间倒位,臂内倒位,30,细胞学特点:,倒位环/倒位圈,31,果蝇唾腺染色体：示倒位环,32,假如臂内倒位杂合体，倒位圈内发生1次交换。所形成的4种配子：2种亲组合正常、2种重组合（即一种为无着丝粒片断、另一种为双着丝粒染色体）。,33,假如在臂间倒位杂合体的倒位圈内发生1次交换。所形成的4种配子：2种亲组合配子正常、2种重组合（均为即有重复，又有缺失）。,d,b,C,D,a,c,B,A,34,2、倒位的遗传学效应,抑制或明显减少重组的发生。不论是臂间或臂内倒位，由于倒位圈内发生单交换的产物都带有缺失或重叠，不能形成有功能的配子，使倒位圈内的基因表现完全连锁。倒位还可使倒位圈附近一些正常顺序基因之间的重组率，这是由于在倒位圈附近的联会常常是不紧密的。,35,（四） 易位,1、易位的类型和细胞学特点 概念：易位是指两对非同源染色体之间某 个片段发生转移的现象称易位。 单向易位 相互易位,类型,36,细胞学特点：,A,A,D,D,B,B,A,A,B,B,D,D,单向易位四价体联会成“T”型,37,A B,A,A,A,B,B,1,1,2,2,2,2,1,1,双向易位四价体联会成“十字”型,38,中期此四价体的排列图象呈“8”字型,后期I染色体就以间隔式分向两极相隔式分离/交替分离，产生的配子均可育。,39,A,A,A,A,B,B,B,B,1,1,1,1,2,2,2,2,形成可育配子,40,后期I时，相邻的两条染色体，分向一极邻近式分离。邻近式分离有2种可能，结果产生的配子均不育 。,中期此四价体的排列图象呈“0”字型。,41,A,A,B,B,2,2,1,1,A,A,B,B,1,1,2,2,形成不育配子,42,2、易位的遗传学效应,（1）改变了正常的连锁群，使原来同一染色体上的连锁基因经易位而表现独立遗传，反之，原来为非连锁基因也可能出现连锁遗传现象。即出现假连锁现象 例如，玉米，WXC、supl， c、 wxsupl， 经细胞学分析原来9号染色体上含wx的区段易位到6号染色体上。以T96来表示之。,43,bw,bw,e,e,bw+,bw+,e+,e+,bw,bw,e,e,bw+,e+,bw,bw,e,e,bw+,bw,e+,bw,bw,e,e,bw+,bw,e+,e,e,F1雄,雌,P,F2,（致死：缺失、重复）,（致死：缺失、重复）,1,：1,：1,bw,e,（野生型）,（褐眼黑檀体）,：1,（褐眼黑檀体）,（野生型）,44,2、易位的遗传学效应,（2）易位杂合子常伴有不同程度的不育。,45,2、易位的遗传学效应,（3）有许多植物的变种或变系，也是染色体在进化过程中连续性易位造成的。 例如：直果蔓陀罗的许多变系就是不同染色体的易体纯合体（n12），2n24，可将12对染色体的两臂分别以数字代号：12，34，562324等。 变系I：是118和217易位纯合体 变系II：是321和422易位纯合体,46,2、易位的遗传学效应,（4）易位有时还能引起染色体数目的改变 例如，菊科植物中还阳参属，有n3，4，5，6，7，8等种。,47,配子,新的物种,48,果蝇的花斑眼,49,50,三、果蝇唾腺染色体是研究染色体结构变异的好材料,果蝇唾腺染色体具有什么特点？ 巨大性； 体细胞内同源染色体配对； 染色体着丝粒相互靠拢，形成的结构染色中心； 经碱性染料着色后，每条臂上有疏密不同或相同的带纹。,51,52,果蝇唾腺染色体的显微照片,53,第二节 染色体数目的整倍性变异,染色体倍性的概念 同源多倍体及其遗传表现 异源多倍体及其遗传表现,54,染色体数目的变异包括两大类：,整倍体变异：是指生物体细胞内的基本染色体组的增减，而引起的变异。 整倍体：是指具有整倍性染色体的个体 非整倍体变异：是生物体细胞基本染色体组内个别染色体数目的增减，而不是整个基本染色体组的增减。 非整倍体：是指具有非整倍性染色体个体,55,一、染色体倍性的概念,染色体组 基本染色体组,56,染色体组：,来自生物（二倍体或多倍体）一个配子的全部染色体，包括一定数目，一定形态结构和一定基因组成的染色体群，称为一个染色体组。 以n来表示，2n表示体细胞的染色体数 例如：二倍体人类，n=23，2n=46,57,基本染色体组,在某些生物，特别是在植物中，存在着包含若干个祖先种(基本种)的染色体组，以x表示。其中所含的染色体数称为基数。 X与n的关系：两者有时相同，有时不同。一个染色体组n可以由1个或多个基本染色体组X组成。 二倍体人类：n=X=23 普通小麦体细胞：含6个基本染色体组，仅含2个染色体组。 n：3X=21 X=7（2n：6X=42）,58,二、同源多倍体及其遗传表现,同源多倍体 特点（与二倍体比较） 形成,59,1、同源多倍体,从来源上看，通过二倍体本身的染色体加倍而成的是同源染色体。常见的为3倍体或四倍体。在植物中较常见。而罕见于动物。,60,2、特点,巨大性：植株比二倍体的高大，器官也大。叶片上的气孔也大，但细胞数目没有增多。 代谢活性增强。植株内各类代谢产物（比如：糖、蛋白质等）含量比正常的要高。 发育迟缓，结实率下降,61,3、形成,自然形成 人为方法,62,自然形成：,同株植物,减数分裂异常,2X配子,4X同源四倍体,2X配子 相互结合,某部位受机械损伤,4X 细胞,有丝分裂异常,4X 个体,63,人为方法：,高温处理，射线、激光、超声波、化学药剂。 秋水仙素碱：已成功诱变出水稻、大麦、西瓜、板栗等多种四倍体植物。,64,4、遗传表现,配子的形成 遗传方式,65,同源四倍体在减数分裂中的可能配对方式,不同程度的不育性,66,同源三倍体联会的可能方式,67,遗传方式,二倍体：同质结合AA、aa 异质结合Aa 同源四倍体：同质结合AAAA、aaaa 异质结合AAAa、AAaa Aaaa,68,测交：假设形成四价体,Aa aa AAaa aaaa 表现型： 1A：1a ？,69,Aa aa AAaa aaaa 表现型： 1A：1a 5A：1a,70,同源四倍体AAaa二显体的基因分离,配子：1AA：4Aa：1aa,71,同源四倍体某座位的等位基因按染色体随机分离,72,三、异源多倍体及其遗传表现,概念 形成 遗传表现,73,概念：,异源多倍体是指由不同物种或属的基本染色体组加倍而形成的多倍体。,74,形成,（1） 不同种属个体间杂交的杂种后代经过自然或人为地使体细胞加倍而形成 AA BBAB（加倍）AABB （2） 杂种减数分裂不正常，形成2X配子，2X配子与2X配子结合而形成的4X多倍体，这种异源多倍体叫双二倍体2（2X） （3） 不同种属的同源四倍体类型杂交而形成的。 例如：AAAA BBBBAABB,75,形成：,不同种属个体间杂交的杂种后代经过自然或人为地使体细胞加倍而形成 AA BBAB（加倍）AABB 杂种减数分裂不正常，形成2X配子，2X配子与2X配子结合而形成的4X多倍体，这种异源多倍体叫双二倍体2（2X） AA BB AA+BBAABB 不同种属的同源四倍体类型杂交而形成的 AAAA BBBBAABB,76,遗传表现：,在偶倍数的异源多倍体细胞内，由于基本染色体组为偶数，即同源染色体是成对的，故减数分裂时和二倍体相似，即遗传表现与二倍体相似。,77,四、单倍体及其遗传表现,单倍体：是指体细胞内具有本物种配子染色体数目的个体。 类型：自然条件下-正常单倍体（苔藓植 物的配子体、雄蚁） 人为条件下-通过花粉的离体培养,78,本来是 2n生物成为单倍体,高等植物的单倍体与二倍体比较： 体型弱小，包括根、茎、叶、花等器官都较小、 有时出现白化苗，且表现高度不育。 例如：玉米的单倍体n10 形成有效配子的概率为：？ 正常单倍体是可育的 正常单倍体是可育的,79,第三节 染色体数目的非整倍性变异,非整倍体的类型及其发生 单体及其在基因定位上的应用 三体的细胞遗传学特点 单倍体、多倍体的利用 染色体变化在进化中的意义,80,一、非整倍体的类型及其发生,是指体细胞的基本染色体组内的个别染色体数目有所增减，从而使体细胞内的染色体数目成非整倍性的个体叫非整倍体。,81,1、单体及其发生,定义：二倍体生物的体细胞中的某一对染色体缺少了一条，使染色体数目成2n1，这种类型称为单体 。 形成： 正常二倍体生物在减数分裂时，个别染色体活动异常，形成n、n-1、n+1配子。 n-1 n+12n1（单体）,82,2、缺体及其发生,定义：二倍体生物的体细胞中缺少了一对同源染色体，使染色体数目成2n2，这种类型称为缺体。 形成：正常二倍体生物在减数分裂时，个别染色体活动异常，形成n、n-1、n+1配子。 n-1 n-12n2 （缺体） 配子缺少的是同一染色体）,83,3、三体及其发生,定义：二倍体的体细胞内的染色体增加一条，使染色体总数为2n1，这种类型称为 三体。 形成,84,同种染色体添加方式得到三体：,同源四倍体 4X,二倍体 2X,三倍体 3X,二倍体 2X,配子X,配子X+1,配子X,2X+1,85,自然减数分裂异常：,形成n+1配子，n+1配子与n配子结合，使形成2n1的三体。,86,二、单体及其在基因定位上的应用,单体是应用于遗传分析上的重要材料，利用小麦单体和缺体材料通过杂交可以鉴定某品种有关基因所在的染色体。,87,例如：小麦长芒基因h（隐性）、无芒基因H（显性），h在哪条染色体上？,中国春4B单体（无芒）,京红1号（长芒）,F1长芒（4B单体）,出现什么现象？,88,例如：小麦长芒基因h（隐性）、无芒基因H（显性），h在哪条染色体上？,中国春4B单体（无芒）,京红1号（长芒）,F1长芒（4B单体）,出现假显性现象：由于H所在的4B染色体缺少，使得来自京红1号的4B上的h表现出长芒这一性状，故把h定于B组的4号染色体上。,89,三、三体的细胞遗传学特点,90,其遗传表现如何？,例如：某一生物的体细胞内多了一条染色体，且有关等位基因A与a位于该染色体上。 p 2n+1（AAA） 2n （aa） 1AAa : 1Aa (双显性个体)三体 二倍体,91,三级三体大麦：,2号染色体上： ms 隐性，性不育 r 隐性，黄色种皮 额外染色体上：Ms 显性，性可育 R 显性，褐色种皮,92,三级三体大麦的保持和利用,93,四、单倍体、多倍体的利用,植物单倍体 植物多倍体,94,1、单倍体在植物育种中有重要的意义,因为用秋水仙素处理单倍体，可以等到完全纯合的二倍体，后代整齐一致不发生分离，从这样的纯系二倍体中进行选择，可大大加快育种速度。 例如：一般的杂交育种至少需要5年以上才能成一个品种，因杂种须经一个分离纯化过程。,95,2、植物多倍体在生产上有重要意义,例如：四倍体番茄的维生素C比二倍体约多一倍，四倍体萝卜的主根粗大、产量高。三倍体西瓜几年没有种子，味特甜，产量高，又称无籽西瓜。,无籽西瓜的培育过程（2n=22）,秋水仙素,用二倍体植株的花粉刺激三倍体的雌花，子房发育成果实，即得到无籽西瓜。,97,异源六倍体普通小麦可能的起源途径,98,五、染色体变化在进化中的意义,生物在进化中通过染色体畸变如倒位、易位等使染色体的结构和数目发生了广泛的改变，以至形成新的物种。,99,第四节 人类染色体异常和疾病,“先天愚型” Patau综合征 Edwards综合征 猫叫综合症,100,“先天愚型”- Down氏综合症（21三体）,群体发病率1/650 症状: 眼裂小，舌常外伸并有舌裂，掌纹异常，生长迟缓，智力低下。 病因：47（2n+1),21号染色体多一条,101,102,Down氏综合症（21三体）,103,104,105,106,107,108,Patau综合征,1960年首