染色体畸变的遗传学分析.ppt

遗 传 学,数理与生物工程学院,第六章 染色体畸变的遗传学分析,突变（mutation),正常型红细胞,镰刀型贫血症红细胞,遗传物质本身发生质的变换称突变。,一 染色体结构变异,1 果蝇唾腺染色体,果蝇唾腺染色体结构和功能的特性： 巨大性、伸展性 体联会（somatic synapsis),有横纹结构 染色质浓缩而成致密染色粒DNA被碱性染料深染的带纹区与扩展的染色粒间DNA被浅染的带间区交替排列而成形成横纹。,横纹的宽窄、疏密程度相差很大 横纹结构相对稳定-可以识别每一条染色体 横纹特征具有物种的特异性,横纹的线性排列可以看作与基因的线性排列是等同的，特定基因突变在特定的横纹上定位。,出现puff结构： 在幼虫发育的某个阶段，多线染色体的某些带区疏松膨大，形成膨突（puff），或巴氏环（Balbiani ring）。 用H3-TdR处理细胞，发现膨突被标记，说明膨突是基因活跃转录的形态学标志。,puff结构,氚标记的胸腺嘧啶核苷（3H -TdR）,缺 失,重 复,倒 位,易 位,2 染色体结构变异的类型,缺 失（deletion),染色体丢失了一个片段，使之位于这个片段上的基因也随之发生丢失。 类别：按染色体断裂点的数量和位置分为：,末端缺失 （terminal deletion),中间缺失 （interdtitialdeletion),缺失的细胞学效应-缺失环（deletion loop),减数分裂过程只能够同源染色体配对时，缺失杂合体出现特征性的环状结构。,缺失的遗传学效应,缺失一般对生物的发育和配子生活力有不利的影响。,猫叫综合症第5号染色体短臂缺失,婴儿啼哭如猫叫，一般伴随有小头症和智力迟钝。,缺失改变了基因间在遗传上的图距，因而导致基因重组率发生变化。 假显性：对于杂合体中如携带显性等位基因的染色体区段缺失，则隐性等位基因得以实现其表型效应。,重 复,染色体的某一片段在同一染色体上出现不止一次的现象称为重复。 串联重复（tandem duplication）：重复片段紧接在固有的区段之后，两者的基因顺序一致。 反向串联重复（reverse duplication）：重复片段与固有片段衔接在一起，但重复片段中的基因排列顺序相反。,重复杂合体(duplication heterozygote)：指同源染色体中，有一个正常而另一个是重复染色体的生物个体。 重复纯合体(duplication homozygote)：指同源染色体中，每个染色体都含有相同的重复片段且重复类别相同的生物个体。,重复杂合体,重复纯合体,重复的细胞学效应,同源染色体联会时可见：,重复环,染色体末端不配对而突出,重复的遗传学效应,重复对基因平衡的影响：扰乱了生物体本身基因固有的平衡体系，影响了个体的生活力。 有害程度：取决于重复区段基因数量的多少及其重要性，与缺失相比，有害性相对较小，但若重复区段过长，往往使个体致死。,产生特定的表型效应(剂量效应 dosage effect) 同一种基因对表型的作用随基因数目的增多而呈一定的累加增长。细胞内某基因出现的次数越多，表型效应越显著。 果蝇的棒眼遗传：由于X染色体上复眼基因16A横纹区的重复使小眼数减少，形成棒眼。,位置效应：重复区段的位置不同，表现效应也不同。果蝇棒眼遗传：“b”代表一个16区A段；“B”代表两个16区A段；则“Bb”是三个16区A段。,正常眼,棒眼,纯合棒眼,纯合重棒眼,重棒眼,780,358,69,45,25,倒 位,一个染色体上同时出现两处断裂，中间的片段倒转180在重新连接起来随之使这一片段上的基因排列的顺序颠倒。 倒位不改变染色体上基因的数量，只造成基因的重排。,臂内倒位,臂间倒位,臂内倒位：倒位区段发生在染色体的某一臂上。 臂间倒位：倒位区段涉及染色体的两个臂，倒位区段内有着丝点。,倒位杂合体(inversion heterozygote)：指同源染色体中，有一个正常而另一个是倒位染色体的生物个体。 倒位纯合体(inversion homozygote)：指同源染色体中，每个染色体都含有相同的倒位片段且倒位类别相同的生物个体。,倒位纯合体,倒位杂合体,倒位的细胞学效应,倒位区段过长倒过来配对，其余游离,倒位区段较短正常部分配对，其余不配对,倒位区段适中形成倒位圈,缺失环,重复环,倒位圈,倒位圈是由一对染色体形成（而缺失或重复杂合体的环或瘤则是由单个染色体形成）。,倒位的遗传学效应,倒位杂合体往往高度不育或胎儿畸形。,交换抑制 不论是臂间倒位还是臂内倒位，由于倒位环内非姐妹染色单体间发生单交换，而交换的产物都带有缺失或重复，不能形成有功能的配子，因而好象被抑制了，或相当程度地减少杂合子中的重组。这种现象称为交换抑制因子(crossover repressor,C)。,A,B,C,D,E,F,G,臂内倒位,倒位杂合体,配对,分离,倒位圈内单交换产生的结果,臂内倒位形成的“后期 I 桥”,臂间倒位,倒位杂合体,配对,分离,倒位圈内单交换产生的结果,平衡致死品系(balanced lethal system),隐性基因保存,纯合体,致死基因保存,杂合体,Muller提出可用另一个致死基因来“平衡”。,利用倒位的交换抑制效应，为了同时保存两个致死基因而设计建立的果蝇品系。,永久杂种并非真实不分离，但可真实遗传,条件：两个致死基因紧密连锁,极不易发生交换,或是利用倒位抑制交换,使两个非等位的隐性致死基因永远处于一对同源染色体的不同成员上。,易 位,一个染色体臂的一段移接到另一非同源染色体臂上的结构变异。 相同点：都是交换染色体片段 不同点：见下表：,易位的类型,相互易位(reciprocal translocation)：两个非同源染色体各产生一个断裂，他们之间相互交换由断裂形成的片段。,简单易位：指一条染色体片断插入到另一条非同源染色体的非末端区段中。（转座）,转座子（transposon，Tn）是存在于染色体DNA上可自主复制和位移的基本单位。,1.是很小的DNA片段(约1kb)，末端具有反向重复序列。 2.转座时常复制宿主靶位点415bp的DNA形成正向重复区。,罗伯逊式易位(Robertsonian translocation) 也称着丝粒融合或整臂融合。由两个非同源的端着丝粒染色体的长臂相互重接成一条长的中间着丝粒染色体；短臂相互连接成交互的产物，常在细胞分裂中丢失。,易位杂合体(translocation heterozygote)：指同源染色体中有一个是易位染色体的生物个体，又叫杂易位体。 易位纯合体(translocation homozygote)：指同源染色体都含有相同易位片段的生物个体，又叫纯易位体，由杂易位体自交获得。,易位杂合体,易位纯合体,相互易位的细胞学效应,相互易位的纯合体没有明显的细胞学特征，在减数分裂时配对正常。 相互易位的杂合体在粗线期由于同源部分的紧密配对而出现富有特征性的十字形图像。,粗线期,后期,相邻分离-1： ； 相邻分离-2： ； 相间分离： ； ,相邻分离-1,相邻分离-2,相间分离,可育,不育,不育,相互易位的遗传学效应,导致植物的半不孕性。 假连锁：非同源染色体之间的自由组合受到抑制，原来不连锁的基因表现连锁遗传。 花斑型位置效应（variegated type of position effect),+,+,+,+,表型:野生型,23,32,果蝇假连锁现象,花斑型位置效应,花斑型,野生型,位置效应 (Position effect ):由于染色体畸变改变了一个基因与其邻近基因或与其邻近染色质的位置关系，从而使它的表型效应也发生变化的现象。 它可分为两大类： (1) 稳定型：如果蝇的棒眼，是由于