第十章染色体畸变.ppt

第十章染色体畸变ChromosomeAberrations 1 染色体显带 利用一定的化学试剂处理哺乳动物染色体 使其呈现特定的染色条带 Q 显带G 显带C 显带R 显带高分辨显带技术 染色体鉴定方法 1 Q 显带 1969年T O Caspersson用荧光染料阿的平 quinacrine 染色人类染色体 2 G banding 带型和Q 显带类似 利用吉姆萨 Giemsa 染液染色 1 1 3 2 1 No 2 2 p q p 1 3 HumanChromosome2 染色着丝粒和其他区域的易染色质 Human 3 C 显带 与C 显带染色着丝粒区域的结果相反 4 R 显带 5 高分辨显带技术 2 染色体绘图 用荧光素标记的特异性探针杂交 Chromosomepainting 第一节染色体结构变异 染色体部分缺失 重复 倒位 易位等变异 由于染色体断裂 breakage 后错误地重接 reunion 造成的 实质还是引起脱氧核苷酸的数目 排列顺序等的改变 一 缺失 deletion 染色体上部分片断的丢失 原因 断裂后没有重接 A DeleteA 缺失原因 Break Lost 一次断裂后没重接 无着丝粒片断丢失 1 末端缺失 terminaldeletion 1 缺失的类型 由于丢失了端粒 故一般很不稳定 常和其他染色体断裂片段愈合形成双着丝点染色体或易位 也可能自身首尾相连 形成环状染色体 双着丝点染色体在有丝分裂中都可形成断裂融合桥 breakagefusionbridge 由于分裂时桥的断裂点不稳定 可造成新的重复和缺失 D 2 中间缺失 intercalarydeletion DeleteD 缺失原因 Deletedchromosome Lost Break Break 减数分裂联会的时候能形成缺失环 deficiencyloop 互补环 2 缺失的细胞学效应 染色体变短 Manygenesmaylocateinthisportion Normalchromosome Deletedchromosome Formationofdeletionloop Synapsis 果蝇多线染色体 polytenechromosome 的缺失环 3 缺失的遗传效应 1 致死 确实的片断太大 或同源染色体都发生了缺失 往往造成无法存活 2 异常表型 小片断的缺失虽不致死 但造成表型异常 如 人类的猫叫综合征 catcrysyndrome cri du chatsyndrome 1963年JeromeLeJeune首先报道此病 患儿在婴幼儿时期的哭声似小猫叫 喉部畸形 松弛 小头 鼻塌 低耳位 牙错位咬合 手足小 肾畸形 脑积水 肌张力亢进 智力严重低下 1964年证实是第5号染色体短臂部分缺失 核型 46 XY 5p 46 XY del 5 p15 46 XY del 5 5p15 qter 3 拟显性 pseudo dominant 一条染色体上的显性基因缺失 导致同源染色体上的隐性等位基因 非致死 表现效应 玉米 紫色基因A对绿色基因a显性 绿色植株aaX紫色植株AAUV A花粉 紫色Aa F1绿色紫色花粉 正常 A缺失A基因 a 绿色 4 缺失的应用 常用来研究基因的功能 调控元件的部位 蛋白质的结合位点等 如寻找E coli的复制起始区 二 重复 duplication 染色体上的某一片段增加了一份以上 1 重复的类型 1 串联重复 tandemduplication 重复的片断上的基因顺序与原先相同 duplication 2 反向重复 reverseduplication 重复的片断上的基因顺序与原先相反 duplication deletion duplication unequalcrossing CDE DE 2 重复产生的原因 主要是由于减数分裂前期复制错误或不等交换 unequalexchange 造成的 2 多拷贝基因 generedundancy 如 rRNA基因 单个基因不足以满足细胞代谢的需要 E coli 5 10copies Drosophila 130copies 3 重复的细胞 遗传效应 1 重复环 3 异常的表型效应 如 果蝇的Bareye X 连锁显性 1920年 AlfredH Sturtvent和ThomasH Morgan发现了这种突变 表型与基因型 正常野生型雌果蝇 B B 椭圆形 由779个小眼构成 杂合体Bar眼雌果蝇 长棒状 由约358个小眼组成 B B 纯合体Bar眼雌果蝇 长棒状 由68个小眼组成 B B Bar眼的原因 10年后 CalvinBridges和HermanJ Muller比较野生型和Bar眼果蝇的多线染色体 发现Bar眼是由于X染色体16A区重复造成的 1930 CalvinBridges HermanJ Muller WT Bar DoubleBar 4 重复在进化中的作用 重复是新基因的产生的关键 1970年 SusumoOhno在他的专著EvolutionbyGeneDuplication中提出 D c mutate dead mutate survive newgene Duplicate mutate C c C 如 trypsin 胰蛋白酶 和chymotrypsin 胰糜蛋白酶 myoglobin 肌红蛋白 和hemoglobin 血红蛋白 基因家族 genefamily 三 倒位 inversion 染色体发生两次断裂后 断裂点之间的片断颠倒180 重接 1 倒位的类型 1 臂内倒位 paracentricinversion 倒位的片断不包括着丝粒 inversion 2 臂间倒位 pericentricinversion 倒位的片断包括着丝粒 inversion Break Invertedsequence Rejoining Gapscreated 2 倒位的细胞 遗传学效应 如果同源染色体只有一条有倒位 减数分裂联会时会产生倒位环 1 倒位环 inversionloop e synapsis Inversionheterozygote loop abcde adcbe a 倒位环电镜照片 无交换 NCO 正常 单交换 SCO 重复 缺失 双着丝粒 无交换 NCO 倒位 单交换 SCO 重复 缺失 无着丝粒 臂内倒位环内的交换 2 交换抑制 crossoverrepressor C 无交换 NCO 正常 单交换 SCO 重复 缺失 无交换 NCO 倒位 单交换 SCO 重复 缺失 臂间倒位环内交换 四 易位 translocation 染色体上的断片位置发生了变化 1 易位的类型 1 相互易位 reciprocaltranslocation 非同源染色体之间相互交换了染色体片断 相互易位 可能原因 D K 一条染色体的片断转移到另一条染色体上 2 单向易位 simpletranslocation 一条染色体的片断转移到同一条染色体的不同区域上 3 移位 shifttranslocation E F A 发生于近端着丝粒染色体之间的特殊易位方式 断点位于着丝粒附近 两条染色体的长臂粘接成一条较大的衍生染色体 短臂粘接成一条小染色体 往往丢失 4 罗伯逊易位 Robertsoniantranslocation break lost move 3 易位的细胞学效应 1 相互易位杂合体在MetaphaseI由于同源部分的紧密配对而出现特征性的十字形图像 2 随着分裂的进行 十字形图像逐渐开放形成一个环形或双环状的 8 字形 3 到AnaphaseI 染色体表现出不同的分离方式 相邻分离 1 adjacentsegregation 1 相邻分离 2 adjacentsegregation 2 交互分离 alternatesegregation 4 易位的遗传学效应 1 导致基因异常表达 慢性粒细胞白血病 CML 的费城染色体 Ph 是9和22号染色体易位后形成的小染色体 导致bcr abl基因融合 甚至激活癌基因 Ph染色体 Burkitt s淋巴瘤 lymphoma Burkitt s淋巴瘤中8和14易位使c myc基因被置于抗体基因的增强子附近 2 假连锁现象 减数分裂联会时形成 十 字形配对 分离时产生假连锁或缺失 重复 半不育 Semisterility 3 家族性染色体病 人类的14 21染色体罗伯逊易位型21三体 21 21 14 FamilialDownsyndrome 14 21Normal Translocationcarrier14 21 21 14Robertsoniantranslocation normal carrier dead Trisomy21 4 易位与进化 易位是新物种起源的重要途径 大熊猫的1号染色体可能是熊的2 3号染色体罗伯逊易位的产物 2号染色体可能是熊的1 9号易位 3号染色体可能是熊的6 16号易位 大熊猫与熊染色体的比较 人 human 与黑猩猩 chimp 大猩猩 gorilla 猩猩 orangutan 的染色体比较 第二节染色体数目变异 除生殖细胞外 同一生物体的细胞中具有相同的染色体数目 亲代与子代的染色体数目相同 1 染色体数目恒定 2 染色体结构恒定 同一生物体的染色体上的基因数目和基因组织形式在各细胞中都相同 一 物种的染色体组成特征 二 真核生物染色体数目的改变 大部分真核生物都是二倍体 即体细胞中有两套染色体 用2n表示 二倍体 diploidy 1 整倍体 euploidy 体细胞中有成倍的完整染色体套数 1 整倍体的形式 1234 正常人类染色体 2n 46 生殖细胞或某些真核生物体细胞中只有一套染色体 用n表示 单倍体 haploidy monoploidy 体细胞中有两套以上的染色体 3n 4n 5n等 多倍体 polyploidy 香蕉 水仙是三倍体 3n drone i 同源多倍体 autopolyploidy 多套染色体都来自同一个物种 番茄 4n 48 ii 异源多倍体 allopolyploidy 多套染色体来自不同的物种 亲缘关系很近 普通小麦 异源六倍体 多倍体 Diploid Triploid Tetraploid 2 多倍体产生的原因 减数分裂不分离 减数分裂时整套染色体不分离 nondisjunction 产生多倍体配子 受精后形成同源多倍体 autopolyploid gametes NondisjunctionDiploid 2n NormalMonoploid n Autotriploid 3n 1234 多重受精 sperm n n n 3n ovum Triploidzygote 杂交 2n 4n 2n n 3n meiosis fertilization meiosis A monococcumB speltoidesD tauschii 2n 4n 有丝分裂 秋水仙素 抑制纺锤体形成 染色体数目加倍 replication nondisjunction Diploid Tetraploid Laterphase CellsubsequentlyreentersinterphaseColchicineremoved Colchicinepresent Earlyphase ii 不同物种杂交 1928年 G Karpechenko培育成第一个人工异源多倍体 萝卜甘蓝 raphanobrassice 与他的意愿相反 长出了萝卜叶子甘蓝的根 异源多倍体是植物育种的常规手段之一 鲍文奎 8倍体小黑麦 产生异源多倍体 3 整倍性变异的后果 整倍性变异 染色体数成倍地增加或减少 2n n 3n 4n 5n 后果 i 动物中一般是致死的 极少数物种是单倍体 雄蜜蜂 黄蜂 蚂蚁 或多倍体 某些鱼 牡蛎等 ii 植物多倍体是正常现象 而且比二倍体有优势 可用于育种 4 应用 2n 22 colchicine 3n 33seeds 3nplants flower 2n 22 Pollen stimulate Raphanobrassice Radish Cabbage 2n 18R 2n 18B 9R 9B 18R 18B Wewantthishybrid root shoot double 2 非整倍体 aneuploidy 体细胞中的染色体数目缺少或增加一条 或几条 主要有两类 4种 形式 i 缺体 nullisomy 丢失一对同源染色体 2n 2 ii 单体 monosomy 丢失一条染色体 2n 1 1 非整倍体的形式 缺少一条或几条染色体 亚二倍体 i 三体 trisomy 多一条染色体 2n 1 ii 四体 tetrasomy 多一对同源染色体 2n 2 多一条或几条染色体 超二倍体 Diploid 2n 1234 Normal Trisomic 2n 1 Tetrasomic 2n 2 Monosomic 2n 1 Doublemonosomic 2n 1 1 2 非整倍体产生的原因 有丝分裂或减数分裂中 个别染色体不分离 有丝分裂不分离 卵裂早期不分离会导致机体的部分细胞的染色体数目正常 但有部分细胞是超二倍体或亚二倍体 嵌合体 mosaic 减数分裂不分离 造成多一条或少一条染色体的配子 与正常配子受精后会导致亚二倍体或超二倍体 i 减数分裂 不分离 ii 减数分裂 不分离 fertilization gametes 1 Firstdivisionnondisjunction Firstdivisionnondis