分子遗传学染色体畸变

1、第二十二章 染色体畸变 畸变畸变（chromosome aberrations） 第一节第一节 断裂愈合和交换学说断裂愈合和交换学说（breakage- reunion hypothesis） 重建（restitution） （1）缺失（deletion或deficiency） （2）重复 (duplication) （3）倒位（inversion） （4）易位（translocation） 结构杂合体结构杂合体（structral heterozygote） 结构纯合体结构纯合体(structral homozygote)。 染色体结构变异能导致4种遗传效应： (1) 染色体重排染色体重排（

2、chromosomal rearrangements） （2）核型的改变核型的改变 （3）形成新的连锁群形成新的连锁群 （4）减少或增加染色体上的遗传物质减少或增加染色体上的遗传物质 第二节第二节 染色体结构的改变染色体结构的改变 缺失（缺失（deletion） 1.末端缺失末端缺失（terminal deletion） 双着称点染色体双着称点染色体 环状染色体环状染色体（ring chromosome） 断裂融合桥断裂融合桥（Breakage fusion bridge） 2. 中间缺失中间缺失（interstitial deletion） 1 (a)末端缺失 断裂 1 2 3 丢失 1 2

3、 3 4 5 6 末端缺失 自我连接 断裂融合桥 双着丝粒染色体环状染色体 平衡易位 2 (b) 中部缺失 1 2 3 丢失 1 2 3 断裂 1 3 2 中部缺失 图 22-1 染色体缺失的类型及异常染色体的形成 产生缺失的原因： 1.染色体损伤后产生断裂（末端缺失）或非重建性愈合（中间缺失）会直接产生缺失或形成环状染色体，经断裂融合桥而产生缺失和重复 2.染色体纽结 3.不等交换：（unequal crossing over） 4.转座因子可以引起染色体的缺失和倒位 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 纽结 1 断裂 重接 图 22-2 染色体纽结产生中间缺失 （三）缺失的遗传

4、效应 1.致死或出现异常 猫叫综合征猫叫综合征（cri-du-chat syndrome,或cat cry syndrome）是Lejeune等在1963年首先报导了三例，患儿的哭声似猫叫，故得名。它是由于5号染色体短臂缺失（5P-）所致,因而又称5P- 综合征，发病率约为1/5万，女性多于男性，并有生长和智能发育不全。 2.拟显性（pseudo-dominante） (四)缺失的应用： X+XN XwY 红眼 白眼 + N w 红眼 白眼 缺刻翅 正常翅X+Xw Xw XN X+ Y XNY + w N + N 红眼 白眼 红眼 死亡正常翅 缺刻翅 正常翅 图 22-7 缺失引起白眼基因的拟

5、显性表达 二二 重复重复 (一) 重复的类型 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 3 4 5 6 顺接重复 1 2 3 4 4 3 5 6 反接重复 1 3 4 2 3 4 5 6 异臂重复 1 2 3 4 a b 5 6 移位重复 图 22- 重复的类型 (二)重复的产生 1.断裂-融合桥的形成： 2.染色体纽结： 3.不等交换： 4.非同源性重组 5.易位的产物 6.转座效应 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 3 4 1 2 4 .位置效应位置效应（position effect） 稳定位置效应稳定位置效应（stable position effect）， S S型位置效应型

6、位置效应 花斑位置效应花斑位置效应（variegated position effect） V V型位置效应型位置效应果蝇眼色的花斑效应三三 . . 倒位倒位(一) 倒位的类型 臂内倒位臂内倒位（pracentric inversion） 臂间倒位臂间倒位（pericentric inversion）(二) 倒位的产生 (1) 染色体纽结、断裂和重接 (2) 转座因子可引起染色体倒位 (3) 自发倒位: 沙门氏细菌的相转变 Mu噬菌体的G片段的倒位1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 纽结 1 断裂重接 2 4 31 2 3 4 1 2 3 4 4 2 4 2 3 3 图 22-2

7、染色体纽结产生倒位 (二)倒位遗传效应 1.产生倒位环，抑制倒位区内的重组，形 成假连锁假连锁 2.引起基因重排 (三)倒位的应用 1.ClB ClB 技术 2.保存带有致死基因的品系平衡致死 品系（balanced lethal system） 蛎壳翅（beaded ,Bd） C l B + + + ? ? C l B + + + C l B + + + 棒眼 非棒眼 死亡 野生型 C l B ? + + + + + + C l B ? 棒眼 非棒眼 死亡 可显现隐性突变 可供下次检测用 和致死突变 图 22-14 用果蝇进行检测隐性突变和致死突变的 ClB 技术 Bd + + l + l

8、Bd + Bd + Bd + + l + l Bd + + l Bd + + l 死亡 蛎壳翅 蛎壳翅 死亡 图 22-15 平衡致死品系的产生。Bd 为显性性状(蛎壳翅)， 但 仅纯合时方致死。 四四 易位易位 (一) 易位的类型 1.相互易位相互易位（reciprocal translocation） 对称型 非对称型 2.2.单向易位单向易位（simple translocation） 3.3.罗伯逊易位罗伯逊易位（Robertsonian translocation） 着丝粒融合着丝粒融合或整臂融合（whole-arm fusion） 4.移位移位（shift translocatio

9、n） (a) 1 2 4 5 3 1 2 3 4 5 1 3 2 4 5 (b) 1 2 3 4 1 2 4 a b c d a b c 3 d 图 22-17 移位(a)染色体内移位；(b)染色体间移位。 图 22- 罗伯逊易位 (二) 易位的产生 1.断裂非重建性愈合 2. 转座因子的作用 (三) 遗传效应 1.位置效应 花斑位置效应花斑位置效应 导致癌基因（oncogene）的活化 假连锁现象 导致人类家族性染色体异常 a b A B 易位 a b A B 减数分裂 “十” 字配对 A b a B 交互分离 邻近分离 a b A B a a A b A b A B a B b B 产生的

10、配子是正常的和平衡 产生的配子都有缺失和重复，是不可育的。这些重组的类型 A-b 易位的，可存活 。a,b 或 a-B,a-A,b-B 都是不能存活的。 A，B 同在一个配子中。 图 22-19 相互易位在减数分裂中形成了“十”字配对和四体环，不同分离的结果产生了假连锁 7 9p 7 p+ 9 邻近分离 交互分离 平衡易位亲本 产生配子 合子 正常亲本 产生配子 未发现 9p 7p+ 正常 7p+ 9p 部分单体部分三体，弱智 正常人平衡易位，携带者 图 22-20 单向平衡易位的个体和正常人结婚，可能生育四种不同的后代 第三节第三节 染色体畸变的鉴别染色体畸变的鉴别一一. 多线染色体（多线染

11、色体（ploytene chromosome)的观察的观察二二. 染色体带型的比较染色体带型的比较三三. 用微铺展法制备联会复合体用微铺展法制备联会复合体 用微铺展法制备联会复合体用微铺展法制备联会复合体第四节第四节 染色体数目的改变染色体数目的改变 一. 整倍体（enpeoid） 一倍体(monoploid number(x) 单倍体(haploid) 二倍体（diploid） 三倍体（triploid） 四倍体（tetraploie） 多倍体（ployploid) 同源多倍体（autopolyploids） 异源多倍体（allopolyploids）烟草2倍体，4倍体和8倍体叶片表皮细胞的

12、比较2倍体和4倍体葡萄的比较 二 非整倍体非整倍体 二倍体又可称为 双体双体（disomy） （2n） 缺体缺体（nullisomy) 2n-2，又称为零体零体 单体单体（monosomy）2n-1, ） 三体（三体（trisomytrisomy），），2n+1） （1）21-三体即Down氏综合征; （2）18-三体，即Edward综合征; （3）13-三体，即Patau综合征; 双三体（double trisomy）,2n+1+1 罗伯逊易位 减数分裂 罗伯逊易位亲本 产生配子 合子 正常亲本 产生配子正常配子 21-三体 21-单体 14-三体 表型正常的 14-单体 携带者 正常个体

13、图 22-2 人类 21，14 染色体罗伯逊易位的个体其减数分裂有三种分离的方式，当和正常人婚配可能 产生 21-三体，21-单体，14 三体，14 单体，携带者和正常人，形成了家族性染色体异常。 表 22-2 母亲年龄和 21-三体发生率的关系母亲的年龄21-三体发生率291/300030-341/60035-391/28040-441/7045-491/40 母亲年龄的频率分布（） 40 正常群体 Down s 综合征 30 患儿的母亲 20 10 0 10 15 20 25 30 35 40 45 50 母亲的年龄 图 22- Down s 综合征患儿的母亲的年龄频率分布和 正常人群年龄

14、频率分布的比较 T.turgidum AABB 7+7 AA T.monococcum (2n=28) (2n=14) 14+7 7+7 7+7 T.aestivum (2n=42) 14 AABBDD 14 7+7 7+7 T.searsii BB 14 DD T.taus (2n=14) (2n=14) 图 22-38 小麦属(Tyiticum)中，几种野生小麦和普通小麦的染色体组分析 2 个二价体 1 个四价体 单价体 + 三价体 图 22-34 同源多倍体减数分裂时 4 条同源染色体可能的配对形式及分离 伞花山羊(A.umbellulata) 二粒小麦(T.dicoccoides) C

15、C AABB 不育杂种 ABC 染色体加倍 普通小麦 (T.aestivum) 异源多倍体 AABBDD AABBCC 杂种 普通小麦 AA BB C D 回交 AA BB DD 配子 配子 某些配子：A B D +几条 C 染色体 A B D 选择： AA BB DD + 抗性染色体 诱变 小麦 AA BB DD 经照射后的花粉 选育成抗性 AA BB DD 染色体上含抗性基 图 22-37 E.R.Sears 培育具有抗锈病小麦的技术路线 培养成单粒小麦 一种野生二倍体小麦 一种野生二倍体小麦 AA (T.monococcum) 可能 ( T.searsii ) AA BB A B (2) 一种野生四倍体小麦 (T.turgidum) AA BB 一种野生二倍体小麦 经一万年栽培成二粒小麦 DD AA BB A B D (2 约 8 千年前) 六倍体小麦 (T.aestivum) AA BB DD 图 22-33 现在的六培体小麦可能的演化途径 (引自 Griffiths A.J.F.et alAn Introduction to Genetic Analysis5th Ed. 1993, Fig.9.12.) 花椰菜(2n=18) (B.oleracea) n=9 n=9 阿比西尼亚芥菜(2n