遗传学经典课件第08章染色体畸变说课讲解

1、第十五章 染色体畸变(jbin)本章学时本章学时(xush)数：数：3-4学时学时(xush)本章重点：本章重点： 染色体结构变异的四种类型染色体结构变异的四种类型 染色体数目变异染色体数目变异 平衡致死、平衡致死、ClB技术技术第一页，共73页。突变突变(tbin)(tbin)只有遗传物质的改变，才出现新的基因，只有遗传物质的改变，才出现新的基因，形成形成(xngchng)新的表型。新的表型。 染色体畸变（在显微镜下可见）染色体畸变（在显微镜下可见）突变突变 基因突变（显微镜下不可见）基因突变（显微镜下不可见）第二页，共73页。果蝇的唾腺果蝇的唾腺(tu xin)染色体是染色体是研究染色体变

2、异的理想材料研究染色体变异的理想材料（1）果蝇的唾腺细胞染色体为多线）果蝇的唾腺细胞染色体为多线染色体染色体(polytene chromosome)，比其，比其他体细胞的中期染色体长约他体细胞的中期染色体长约100-200倍，很容易在显微镜下看见。倍，很容易在显微镜下看见。（2）果蝇的唾腺染色体上有横纹结）果蝇的唾腺染色体上有横纹结构，横纹可以构，横纹可以(ky)作为基因定位的作为基因定位的依据，横纹数目和排列的变化可以依据，横纹数目和排列的变化可以(ky)作为染色体结构改变的依据。作为染色体结构改变的依据。第三页，共73页。果蝇果蝇( (u u yn yn) )唾腺染色体唾腺染色体第四页，

3、共73页。果蝇果蝇( (u u yn yn) )唾腺染色唾腺染色体体体联会第五页，共73页。Puff结构(jigu)又称染色体疏松，又称染色体疏松，表明表明(biomng)基基因在活跃地转录因在活跃地转录RNA第六页，共73页。染色体畸变染色体畸变(jbin)(jbin)染色体畸变指染色体的结构或数目发生了异常的变染色体畸变指染色体的结构或数目发生了异常的变化。可能是自发的，也可通过理化处理而诱发。化。可能是自发的，也可通过理化处理而诱发。研究染色体畸变的意义：研究染色体畸变的意义：揭示染色体结构变异的规律和机制；探讨物种形成揭示染色体结构变异的规律和机制；探讨物种形成机制；进行基因定位；作为

4、诱变和致癌物质的检机制；进行基因定位；作为诱变和致癌物质的检测测(jin c)指标；获得嵌合体进行行为遗传学研指标；获得嵌合体进行行为遗传学研究；为染色体疾病诊断和预防提供依据；培育优究；为染色体疾病诊断和预防提供依据；培育优良的动植物品种良的动植物品种第七页，共73页。染色体结构变异染色体结构变异(biny)(biny)类型类型根据断裂的数目和位置、是否连接以及连接的方式根据断裂的数目和位置、是否连接以及连接的方式等进行划分：等进行划分：缺失缺失 deletion 失去了某一染色体片段。失去了某一染色体片段。重复重复 duplication 增加了某一同源染色体片段。增加了某一同源染色体片段

5、。倒位倒位 inversion 某一染色体片段某一染色体片段180倒接。倒接。易位易位translocation 非同源染色体间相互交换非同源染色体间相互交换 染色体片段或单向染色体片段或单向(dn xin)转移转移第八页，共73页。染色体结构染色体结构(jigu)(jigu)变异变异产生原因：染色体断裂和断裂片段的愈合。产生原因：染色体断裂和断裂片段的愈合。 理化因素和自身代谢物都可导致染色体理化因素和自身代谢物都可导致染色体断裂成两个片段。断裂成两个片段。 重建性愈合：同一重建性愈合：同一(tngy)断裂的两断裂的两个片段重新愈合恢复原结构。个片段重新愈合恢复原结构。 不愈合：产生无着丝粒

6、片段，丢失。不愈合：产生无着丝粒片段，丢失。 非重建性愈合：不同断裂的片段相互非重建性愈合：不同断裂的片段相互间愈合，产生重组间愈合，产生重组 的染色体。的染色体。包括染色体型（断裂发生在包括染色体型（断裂发生在G1期）和染色单期）和染色单体型（断裂发生在体型（断裂发生在G2期）期）第九页，共73页。第十页，共73页。PericentricPericentricparacentricparacentricreciprocal reciprocal translocationtranslocation第十一页，共73页。缺失缺失(qu sh)(qu sh)类别类别 顶端缺失：少见顶端缺失：少见(

7、sho jin)。不稳定，。不稳定，常附着于其他染色体。常附着于其他染色体。 中间缺失：多见。稳定。中间缺失：多见。稳定。第十二页，共73页。缺失缺失(qu sh)(qu sh)第十三页，共73页。缺失缺失(qu (qu sh)sh)产生原因：产生原因：染色体断裂染色体断裂染色体扭结染色体扭结不等交换不等交换(jiohun)转座因子插入转座因子插入第十四页，共73页。缺失缺失(qu sh)(qu sh)第十五页，共73页。缺失缺失(qu sh)(qu sh)的遗传学效应的遗传学效应致死或异常：缺失影响个体的生活力，缺失片段致死或异常：缺失影响个体的生活力，缺失片段(pin dun)大时引起个体

8、甚至配子死亡；缺失片大时引起个体甚至配子死亡；缺失片段段(pin dun)较小不致死时，往往引起异常的表较小不致死时，往往引起异常的表型效应。型效应。 果蝇中，可存活到成虫阶段的最大的纯合缺失果蝇中，可存活到成虫阶段的最大的纯合缺失约占基因组的约占基因组的0.1%第十六页，共73页。缺失缺失(qu sh)(qu sh)的遗传学效应的遗传学效应猫叫综合症（猫叫综合症（cat cry syndrome）5万分万分之一发病率之一发病率No.5 P- ，哭声似猫叫；女性多于男性，生，哭声似猫叫；女性多于男性，生长和智能发育不全。长和智能发育不全。慢性慢性(mn xng)骨髓性白血病骨髓性白血病(chr

9、onic myrlocytic leukemia, CML)Ph染色体，费城染色体，染色体，费城染色体， No.22q-缺失片段易位到缺失片段易位到No.9或其他染色体上或其他染色体上第十七页，共73页。缺失缺失(qu sh)(qu sh)的遗传学效应的遗传学效应拟显性拟显性 Pseudodominance：一个显性基因的缺失导：一个显性基因的缺失导致其同源染色体上相应的隐性等位基因表达的现象。致其同源染色体上相应的隐性等位基因表达的现象。 AaBb缺失缺失A所在所在(suzi)片段时，表型为片段时，表型为aB。第十八页，共73页。果蝇果蝇( (u u yn yn) )缺刻翅缺刻翅1.F1缺刻

10、雌蝇都是缺刻雌蝇都是白眼；白眼；2.雄蝇中没有缺刻雄蝇中没有缺刻性状性状(xngzhung)；3.雌雄个体比例不雌雄个体比例不是是1：1；第十九页，共73页。果蝇唾腺果蝇唾腺(tu xin)(tu xin)染色染色体的缺失环体的缺失环缺失的鉴定：缺失的鉴定：1.长度变化长度变化2.非配对环非配对环 有丝分裂有丝分裂(yu s fn li)和减数分裂和减数分裂均存在。均存在。第二十页，共73页。缺失缺失(qu sh)(qu sh)的应用的应用检测致癌、致畸、致突变的物质检测致癌、致畸、致突变的物质基因定位基因定位 利用缺失的拟显性现象和染色体分利用缺失的拟显性现象和染色体分带技术带技术(jsh)

11、把基因定位在染色体的特把基因定位在染色体的特定位置。定位置。第二十一页，共73页。利用缺失利用缺失(qu sh)(qu sh)进行基因进行基因定位定位果蝇的白眼果蝇的白眼-缺刻翅区域的缺失作图缺刻翅区域的缺失作图建立一系列建立一系列X染色体缺失类型；不同缺失染色体缺失类型；不同缺失类型缺失片段大小不同类型缺失片段大小不同用待测定的用待测定的X染色体隐性突变体与缺失类染色体隐性突变体与缺失类型杂交型杂交后代中雄性个体如果出现该隐性性状，后代中雄性个体如果出现该隐性性状，表明位于交配表明位于交配(jiopi)缺失区段缺失区段不同杂交的结果进行分析，结合染色体不同杂交的结果进行分析，结合染色体染色显

12、带，可以知道该基因位于染色体染色显带，可以知道该基因位于染色体上的位置。上的位置。第二十二页，共73页。重复重复(chngf)(chngf)类别类别1同臂重复同臂重复 （串联（串联(chunlin)重重复）复） 2异臂重复异臂重复3移位重复移位重复4反接重复反接重复(反向串联反向串联(chunlin)重重复复)第二十三页，共73页。重复重复(chngf)(chngf)的细胞学的细胞学第二十四页，共73页。重复(chngf)产生的原因 l不等交换不等交换l染色体扭结染色体扭结(niji)l断裂融合桥断裂融合桥第二十五页，共73页。重复重复(chngf)(chngf)的的遗传学效应遗传学效应比缺失

13、缓和，但重复片段比缺失缓和，但重复片段(pin dun)大时，也影响个大时，也影响个体生活力，甚至死亡。体生活力，甚至死亡。位置效应：位置效应： 由于染色体畸变，某一基因与其临近基因位置发生由于染色体畸变，某一基因与其临近基因位置发生改变，引起遗传性状的改变。改变，引起遗传性状的改变。S型（稳定型）型（稳定型）表型异常表型异常 第二十六页，共73页。位置位置(wi zhi)(wi zhi)效应效应正常(zhngchng)780-800个小眼B/B有68个小眼BB/+有45个小眼第二十七页，共73页。重复重复(chngf)(chngf)鉴定：鉴定： 非配对环非配对环 分带染色分带染色 长度长度(

14、chngd)变化变化意义：产生新基因的基础意义：产生新基因的基础 应用应用 检测致癌、致畸、致突变的物质检测致癌、致畸、致突变的物质 研究位置效应研究位置效应第二十八页，共73页。倒位倒位倒位是常见的染色体结构变异倒位是常见的染色体结构变异类别：类别： 臂内倒位、臂间倒位、多倒位臂内倒位、臂间倒位、多倒位产生原因产生原因 非重建非重建(zhn jin)性愈合性愈合 染色体扭结愈合染色体扭结愈合 转座因子转座因子 第二十九页，共73页。倒位杂合体倒位杂合体(h t(h t) )配对配对第三十页，共73页。倒位的遗传学效应倒位的遗传学效应(xioyng)(xioyng)减数分裂时产生减数分裂时产生

15、(chnshng)倒倒位环，导致假连位环，导致假连锁。锁。抑制或大大降低了抑制或大大降低了基因重组的发生。基因重组的发生。第三十一页，共73页。倒位倒位鉴定鉴定 测定交换值测定交换值 观察倒位环观察倒位环 观察后期观察后期(huq)染色染色体桥体桥 分带染色分带染色意义意义形成生殖隔离，为新物形成生殖隔离，为新物种的进化提供了有利种的进化提供了有利条件条件 第三十二页，共73页。倒位的应用倒位的应用(yngyng)(yngyng)检测有害物质和致死检测有害物质和致死(zh s)基因基因第三十三页，共73页。倒位的应用倒位的应用(yngyng)(yngyng)保存保存(bocn)带有致死基因的带

16、有致死基因的品系品系 果蝇果蝇(u yn)No.3染染色体色体展翅基因展翅基因D为纯合致死为纯合致死D/+ D/+ D/D D/+ +/+死亡死亡 展翅展翅 正常翅正常翅在保存这样的品系时，必须在保存这样的品系时，必须每代进行选择，否则每代进行选择，否则D基因基因的数目会逐代降低。的数目会逐代降低。第三十四页，共73页。利用倒位抑制构建永久利用倒位抑制构建永久(y(yngjingji) )杂种杂种平衡致死品系：永平衡致死品系：永远以杂合状态保存远以杂合状态保存(bocn)下来，不下来，不发生分离的品系，发生分离的品系，也叫永久杂种。也叫永久杂种。第三十五页，共73页。易位易位类别类别相互易位：

17、对称相互易位：对称 不对称：产生双着丝粒染不对称：产生双着丝粒染色体色体单向易位：相当于转座单向易位：相当于转座整臂易位：整臂转移或交换整臂易位：整臂转移或交换罗伯逊易位（一种整臂易位）：着丝粒罗伯逊易位（一种整臂易位）：着丝粒融合融合移位移位(y wi)（片段在染色体上改变位置）（片段在染色体上改变位置）第三十六页，共73页。罗伯逊易位罗伯逊易位第三十七页，共73页。易位杂合体易位杂合体(h (h t t) )配对配对十字型环型8字型第三十八页，共73页。产生原因：产生原因：断裂非重建断裂非重建(zhn jin)性愈合性愈合转座因子的作用转座因子的作用易位易位易位与交换易位与交换(jiohu

18、n)有什么不同有什么不同？第三十九页，共73页。易位易位鉴定：鉴定：分带染色分带染色(rns)减数分裂双线期减数分裂双线期“十十”或或“T”结构结构第四十页，共73页。位置效应（位置效应（V型）型） 位于常染色质的基因经过易位到异染色位于常染色质的基因经过易位到异染色质区时，不能表达。引起的表型效应改质区时，不能表达。引起的表型效应改变是不稳定的。变是不稳定的。 果蝇白眼基因位于果蝇白眼基因位于X染色体的常染色质染色体的常染色质区，杂合体区，杂合体X+Xw的野生型的野生型“+”基因易基因易位到另一染色体的异染色质区（位到另一染色体的异染色质区（No4的着的着丝粒附近），杂合体的复眼丝粒附近），

19、杂合体的复眼(fyn)呈现呈现红白嵌合的花斑。红白嵌合的花斑。易位的遗传学效应易位的遗传学效应(xioyng)(xioyng)第四十一页，共73页。花斑型位置花斑型位置(wi zhi)(wi zhi)效应效应第四十二页，共73页。易易位位的的遗遗传传学学效效应应( (xixi o oyyn ng)g)假连锁假连锁(lin su)第四十三页，共73页。易易位位的的遗遗传传学学效效应应( (xixi o oyyn ng)g)假连锁假连锁(lin su)第四十四页，共73页。第四十五页，共73页。易位的遗传学效应易位的遗传学效应(xioyng)(xioyng)7、9平衡(pnghng)易位第四十六页

20、，共73页。易位的遗传学效应易位的遗传学效应(xioyng)(xioyng)Burkitt淋巴瘤No.8与No.14或与其他(qt)染色体相互易位 t(8;14)(q24;q32)8q24上的癌基因c-myc，易位到14号染色体上后被激活。第四十七页，共73页。易位易位应用：应用：控制虫害：射线诱发易位的不育。控制虫害：射线诱发易位的不育。育种育种(y zhng)：雄蚕对桑叶利用率高：雄蚕对桑叶利用率高且生丝质量好。且生丝质量好。 第四十八页，共73页。家蚕性别家蚕性别(xngbi)(xngbi)自自动鉴别品系动鉴别品系第四十九页，共73页。染色体数目染色体数目(shm)(shm)的改变的改变

21、染色体在数目上的变化，会导致其性染色体在数目上的变化，会导致其性状的遗传方式发生变化。状的遗传方式发生变化。染色体组染色体组genome（单倍体数）（单倍体数） 一个配子所含的全部染色体一个配子所含的全部染色体数，以数，以n表示。表示。一倍体数：一套基本的染色体数目一倍体数：一套基本的染色体数目（基数），各个（基数），各个(gg)染色体在形态、染色体在形态、结构和功能方面互不相同结构和功能方面互不相同 以以x表示表示第五十页，共73页。整倍体整倍体euploideuploid染色体倍性染色体倍性 一倍体一倍体monoploid：含有一套基本：含有一套基本(jbn)的染色体数的染色体数目的细胞或

22、个体。目的细胞或个体。1x二倍体：含有二套基本二倍体：含有二套基本(jbn)染色体数目的细胞或个体。染色体数目的细胞或个体。2x三倍体：含有三套基本三倍体：含有三套基本(jbn)染色体数目的细胞或个体。染色体数目的细胞或个体。3x多倍体多倍体polyploid：含有多个基本：含有多个基本(jbn)染色体数目的染色体数目的细胞或个体。细胞或个体。单倍体单倍体haploid：具有配子染色体数的细胞或个体。：具有配子染色体数的细胞或个体。1n二倍体二倍体diploid：具有二套配子染色体数的细胞或个体。：具有二套配子染色体数的细胞或个体。2n第五十一页，共73页。染色体倍数性改变染色体倍数性改变 生

23、物增加生物增加(zngji)或减少整套的染色体。或减少整套的染色体。染色体非整倍性改变染色体非整倍性改变 以二倍体（以二倍体（2n）为标准，增加）为标准，增加(zngji)或减少一条或几条染色体。或减少一条或几条染色体。 单体单体monosomic 2n-1 ；双单体；双单体2n-1-1； 缺体缺体nullisomic 2n-2 ； 三体三体trisomic 2n+1；双三体；双三体ditrisomic2n+1+1 四体四体tetrasomic 2n+2；染色体数目染色体数目(shm)(shm)的改变的改变第五十二页，共73页。单倍体单倍体正常的单倍体正常的单倍体 蜜蜂蜜蜂 n=16，2n=3

24、2。产生配子。产生配子(piz)n=16异常的单倍体异常的单倍体 不育。减数分裂时，各单价体随机分不育。减数分裂时，各单价体随机分离，形成可育配子离，形成可育配子(piz)的概率为的概率为(1/2)n，因而高度不育。因而高度不育。第五十三页，共73页。同源同源(tn(tn yun) yun)多多倍体倍体autopolyploid产生产生 杂交杂交(zjio)或细胞分裂时胞质不或细胞分裂时胞质不分裂。分裂。 多数育性不高。多数育性不高。自然界中的香蕉、黄花菜、水仙都自然界中的香蕉、黄花菜、水仙都是同源三倍体。是同源三倍体。 第五十四页，共73页。同源同源(tn(tn yun) yun)多倍体多倍

25、体同源三倍体同源三倍体 不育。减数分离时形成不育。减数分离时形成(xngchng)三价体或二价体和单价三价体或二价体和单价体。其分离是随机的，形成体。其分离是随机的，形成(xngchng)可育配子的概率为可育配子的概率为(1/2)n-1。同源四倍体同源四倍体 育性不高育性不高第五十五页，共73页。同源同源(tn(tn yun) yun)三倍体三倍体第五十六页，共73页。同源同源(tn(tn yun) yun)四倍体四倍体第五十七页，共73页。同源同源(tn(tn yun) yun)四倍体四倍体自交(z jio)子代有5种基因型AAAAAAAaAAaaAaaaaaaa自交(z jio)子代表型比

26、为35：1第五十八页，共73页。异源多倍体异源多倍体异源多倍体异源多倍体allopolyploid异源四倍体也叫异源四倍体也叫双二倍体双二倍体amphidiploid 可育。植物中不同的种的杂交，其可育。植物中不同的种的杂交，其杂种经加倍后形成杂种经加倍后形成(xngchng)，可，可形成形成(xngchng)2n个双价体，因而个双价体，因而可育。可育。第五十九页，共73页。烟草2倍体，4倍体和8倍体叶片表皮细胞(xbo)的比较第六十页，共73页。2倍体和4倍体葡萄(p to)的比较第六十一页，共73页。六倍体小麦六倍体小麦(xi(xiomi)omi)的起源的起源第六十二页，共73页。多倍体的

27、诱发多倍体的诱发(yuf)(yuf)物理物理(wl)法法 高低温、离心、超声波、嫁接等。高低温、离心、超声波、嫁接等。化学法化学法 秋水仙素等秋水仙素等秋水仙素溶液最为有效（秋水仙素溶液最为有效（0.011.0%）。）。作用：抑制纺锤体的形成，对分裂中的作用：抑制纺锤体的形成，对分裂中的细胞起作用。注意处理时间、温度、浓细胞起作用。注意处理时间、温度、浓度。度。第六十三页，共73页。多倍体的应用多倍体的应用(yngyng)(yngyng)三倍体无籽西瓜三倍体无籽西瓜八倍八倍(b bi)体小黑麦体小黑麦第六十四页，共73页。人类人类(rnli)(rnli)的非整倍体的非整倍体性染色体增减性染色体

28、增减(zn jin)克氏综合症（克氏综合症（47，XXY） 2n+1特纳氏综合症（特纳氏综合症（45，XO） 2n-1XYY个体（个体（47，XYY） 2n+1 第六十五页，共73页。常染色体增加常染色体增加(zngji) (zngji) 2n+12n+1先天先天(xintin)愚型（愚型（21三体）三体）Down氏氏综合症，发病率为综合症，发病率为1/5001/1000英国医生英国医生Down最早描述这个病例。最早描述这个病例。1959年法国细胞遗传学家年法国细胞遗传学家Lejeune观察观察到患者细胞中多了一条到患者细胞中多了一条21号染色体。号染色体。1965年年Yunis等证明多出来的并不是等证明多出来的并不是21号，而是号，而是22号。号。1971年巴黎会议决定将年巴黎会议决定将21和和22染色体编染色体编号对换，以保持人们早已习惯的号对换，以保持人们早已习惯的21三体三体的称呼。的称呼。第六十六页，共73页。先先天天( (xixi n nti ti n)n)愚愚型型第六十七页，共73页。先天先天(xinti(xintin)n)愚型愚型母亲年龄是