第九章染色体畸变

1、第九章 染色体畸变第一节 染色体结构的变异一、染色体结构变异的机理二、染色体结构变异的类型三、染色体结构变异的应用1927年穆勒(H.J.Muller)用X射线处理果蝇精子，发现：电离辐射 è 染色体结构变异。自然辐射、温度、营养、生理环境等因素的异常变化，都可能使染色体发生断裂。人为地用某些物理因素（如UV、xray、-ray、中子等）或化学试剂处理生物体、细胞，染色体断裂的频率还会大大提高。结构变异的形成：断裂愈合假说 自发或诱发情况下，染色体可能断裂，形成粘性末端（cohesive end），具有与另一个断裂末端愈合的能力，而不能稳定存在。 A不愈合：保持断头，无着丝粒的染色体

2、片段丢失，产生结构变异； B重建：断裂末端自身愈合，恢复原状； C非重建性愈合：错接，产生结构变异。（一）缺失（二）重复（三）倒位（四）易位1、缺失的类型：（1）顶端缺失（末端缺失）：丢失染色体某臂的外端。（2）中间缺失：丢失染色体某臂内部的一段。（3）整臂缺失：染色体也可能丢失整个一个臂,变成顶端着丝粒染色体和一个无着丝粒的染色体断片。 2、缺失的鉴定 一般采用缺失杂合体在减数分裂时染色体配对的图象来区别。（1）中间缺失（2）顶端缺失（3）断片（1）中间缺失： 缺失环：如果是中间缺失，且缺失区段较长，那么，缺失杂合体的一对染色体在粗线期可以联会，但正常染色体上多余的区段常呈环状突起。 中间缺

3、失染色体没有断头外露，比较稳定，因而常见的缺失染色体多是中间缺失的。（3）断片： 在最初发生缺失的细胞内，可见到遗弃在细胞质里无着丝粒的断片。但随着细胞多次分裂，断片即消失。3、缺失的遗传学效应（1）出现异常或致死：丢失了基因，代谢过程可能部分地中断，使个体生活力降低、表型变化或不能成活。 发生缺失的配子常败育，特别是花粉，几乎不能存活，胚囊忍受缺失的能力略高于花粉，因此缺失多数是通过雌配子传递的，很难形成缺失纯合体。 缺失小片段染色体有时虽不致死，但也会产生严重的异常，例如： 人类的猫叫综合症，46 XX(XY)，5p-； 慢粒白血病，46 XX(XY)，22q-。 缺失杂合体的拟显性现象1

4、、重复的类型（1）顺接重复：重复的区段是按原来在染色体上时的正常顺序重复。 a b c d e f a b c d c d e f（2）反接重复：重复的区段和原来在染色体上的顺序相反。 a b c d e f a b c d d c e f（3）可以同臂重复或异臂重复： （1）重复较少且于两端，可能不会有环或瘤出现，不易鉴定。3、重复的遗传学效应不等交换与果蝇16A区段重复（三）倒位： 染色体上某一区段连同它带有的基因顺序颠倒180度重接，形成新的基因排列顺序的过程。 倒位的符号为inv，inv(5)表示第5号染色体发生倒位。 有倒位纯合体和倒位杂合体。1、倒位的类型（1）臂内倒位：倒位发生在

5、一条染色体臂上，不涉及着丝粒。（2）臂间倒位：倒位涉及包括着丝粒在内的两条染色体臂。2、倒位的细胞学鉴定（1）根据染色体联会情况 倒位纯合体：减数分裂前期完全可以进行正常配对和交换。 减数分裂过程和产物都是正常的。 倒位杂合体：根据倒位区段的大小，减数分裂时倒位杂合体以不同 的方式进行联合。 若倒位区段极长： 倒位区段联会，两端非倒位区段则只能保持分离状态； 若倒位区段较短： 两侧非倒位区段正常配对，倒位区段短，不配对，形成疏松区； 若倒位区段适中： 倒位段与非倒位段均进行联会，形成倒位圈。电镜下观察到的倒位圈（2）桥和断片: 臂内倒位杂合体在减数分裂联会时，如果倒位圈内非姐妹染色单体间发生了

6、奇数次交换，在后期就会出现桥和断片。玉米In5a(S.0-L.67) 短臂0.0到长臂0.67之间的臂间倒位 bt1pr 24%0.4%bt1bm1 1%0bt1a2 8%4.5% 果蝇第3染色体由es 经ro至ca的一段倒位 sr与es之间的细胞学距离增大了，而遗传距离反而变小了。 （2）倒位可以形成新种，促进生物进化： 倒位改变了基因的序列和相邻基因的位置，其交换值（遗传距离）一般也随之改变，因而可产生多种表型效应。 百合（n=12）：两个种（头巾百合、竹叶百合）间的分化是由M1、M2、S1、S2、S3、S4等6个染色体发生臂内倒位形成的（两个种的S5、S6、S7、S8、S9、S10染色体

7、仍相同）。 （四）易位：易位指非同源染色体之间发生节段转移的现象。易位是染色体间的结构变异。是自然界存在的最广泛的一种结构变异。易位以符号t表示，如46，XY，t（2；5）（q21q31）表示易位发生在2号和5号染色体的长臂之间。号数小的染色体命名时写在前边。有易位纯合体和易位杂合体。1、易位的类型（1）相互易位（平衡易位）： 是指非同源染色体之间发生节段互换。 可以是对称型（等长）的，也可以是 非对称型（不等长）。（3）罗伯逊易位(罗氏易位、着丝粒融合、整臂融合）： 由两个非同源的端着丝粒染色体的着丝粒区断裂，长臂相互重接成一条 长的中央着丝粒染色体；短臂相互连接形成小染色体，最后丢失。 易

8、位与交换的异同相同点：都是交换染色体片段。2、易位的鉴定1、易位纯合体： 有丝分裂、减数分裂均正常。2、易位杂合体（1）有丝分裂均正常；（2）单向易位杂合体的细胞学表现较为简单，在减数分裂时两对同源染 色体常联会成“T”字形。（3）相互易位杂合体在减数分裂前期粗线期，由于同源染色体配对， 呈现特征性的十字型图象；终变期随着交叉的端化，十字形图像逐 渐开放，呈现圆圈或“8”字形；在中期I由于两对非同源染色体在赤 道面两侧的排列方式不同，有相邻式和交替式之分。如玉米：在正常的第9染色体上： Yg2-yg2与Sh-sh重组率为23%， Sh-sh与Wx-wx的重组率为30%； T5-9a易位杂合体表

9、示第5染色体长臂的外侧一小段染色体和第9色体短臂包括Wx在内的一大段染色体的易位。易位后Yg2-yg2与Sh-sh重组率从23% 11；Sh-sh与Wx-wx的重组率从30% 5。且基因距易位点（T）越近，重组率下降越多。Yg2-yg2与Sh-sh之间下降了12%，而Sh-sh与Wx-wx之间却下降了25%。（2）改变连锁关系： 例如在一条染色体上本来有两个基因是连锁的，当其中一个基因易位到另一条非同源染色体上后，它们就不再连锁，而显示出自由组合了。反之，原来非连锁的基因也可能表现出连锁的遗传现象。 植物在进化过程中不断发生易位可以形成许多变种。 直果曼陀罗（n=12）许多变系就是不同染色体的

10、易位纯合体。 （3）易位导致染色体数目变异： 染色体数目由多到少,在物种分化上占有重要地位。如人类的第2染色体的两条臂在黑猩猩、大猩猩、小猩猩中是分开成两条端着丝粒染色体的（黑猩猩中是第12和第13条，在大猩猩和小猩猩中是第11和12条），由于罗氏易位产生了人的第2染色体。（5）花斑型位置效应：是位置效应的一种。 位于常染色质区的基因经过染色体重排转移到异染色质附近区域时，表现出不稳定的表型效应（在有些细胞中能够正常表达，在另一些细胞中不能表达）。又名斑驳型位置效应。 例如，果蝇的白眼基因(w)位于X染色体末端的常染色质区。如果带有它的等位基因即野生型红眼基因(W+)的X染色体末端被易位到另一染色体的异染色质区，而白眼基因(w)不变，则雌性易位杂合体果蝇(W+/w)的复眼呈现红白嵌合的花斑。如果被易位的基因是w而不是W+,则雌性果蝇(W+/w)的复眼还是正常