基因和染色体

基因和染色体第1页，课件共76页，创作于2023年2月第四章基因和染色体染色体变异及其生物学效应染色体畸变的种类和机制第2页，课件共76页，创作于2023年2月Fig7.10PolytenechromosomesofDrosophila.©2003JohnWileyandSonsPublishersCredit:CourtesyToddR.Laverly,HHMVBerkeleyDrosophilaGenomeProject.第3页，课件共76页，创作于2023年2月HumanGeneticsSidelightAmniocentesisandproceduresforprenataldiagnosisofchromosomalandbiochemicalabnormalities.©2003JohnWileyandSonsPublishers第4页，课件共76页，创作于2023年2月Fig7.1Preparationofcellsforcytologicalanalysis©2003JohnWileyandSonsPublishers第5页，课件共76页，创作于2023年2月染色体显带技术a.G带，Giemsa染色可显示出富含AT碱基对的DNA部分b.Q带，用quinacrinemustard染色，紫外灯下显色c.C带，显示出着丝粒异染色质d.R带，显示出富含GC碱基对的DNA部分。第6页，课件共76页，创作于2023年2月Fig7.13bKaryotypeofachildwithDownsyndrome,showingtrisomyforchromosome21(47,XX,+21).©2003JohnWileyandSonsPublishersCredit:CourtesyofR.M.Fineman.第7页，课件共76页，创作于2023年2月Fig7.4bMetaphasehumanchromosomesstainedwithacridineorangetoshowRbanding.©2003JohnWileyandSonsPublishersCredit:FromR.S.Verma,H.DosikandH.A.Lubs,Jr.,1977,“Demonstrationofcolor&sizepolymorphismsinhumanacrocentricchromosomesbyacidineorangereversebanding.”J.ofHeredity68:262-263,Fig.1.第8页，课件共76页，创作于2023年2月染色体结构的畸变染色体基因组结构大片段的改变。重复：染色体区段增加。缺失：染色体片段丢失。倒位：染色体位置颠倒。易位：非同源染色体片段位置互换。第9页，课件共76页，创作于2023年2月染色体畸变的生物学效应

许多肿瘤中可检测出染色体畸变。缺失可能使控制细胞周期的基因丢失或失活;

倒位和缺失可能会使那些肿瘤抑制基因断裂，使表达诱导肿瘤产生蛋白的基因融合或者使基因转移到新的位置，受到新的调控元件的调节。第10页，课件共76页，创作于2023年2月染色体结构变化的类型

重复duplication

缺失deletion

倒位inversion

易位translocation第11页，课件共76页，创作于2023年2月第12页，课件共76页，创作于2023年2月第13页，课件共76页，创作于2023年2月第14页，课件共76页，创作于2023年2月第15页，课件共76页，创作于2023年2月重复duplication

重复是指染色体的片段出现多个拷贝。重复往往可改变基因剂量，可能造成表型的显著改变。第16页，课件共76页，创作于2023年2月重复的细胞学和遗传学效应细胞学效应：减数分裂时，同源染色体配对出现弧状结构。弧状结构是重复的部分。遗传学效应：出现突变，严重时死亡。第17页，课件共76页，创作于2023年2月第18页，课件共76页，创作于2023年2月第19页，课件共76页，创作于2023年2月第20页，课件共76页，创作于2023年2月基因剂量不平衡造成发育异常.

第21页，课件共76页，创作于2023年2月Fig6.11aThefragileXandanormalXchromosomefromafemale(left),andthefragileXandanormalYchromosomefromamale(right).©2003JohnWileyandSonsPublishersCredit:FromRichardsandSutherland,TrendsinGenetics,vol.8(7),p.249,1992.PhotocourtesyGrantSutherland.第22页，课件共76页，创作于2023年2月动态突变（dynamicmutation）DNA序列中由于寡核苷酸拷贝数目的变化，引起生物表型改变的突变，称为动态突变。动态突变通常是由三联体密码子重复数目的增加而形成的。X脆性染色体综合症是由于在X染色体P27.3位置上CGG拷贝数目增加到200以上，引起基因的改变，形成痕迹很重的染色体，突变的部分很容易被打断，所以被称为是脆性染色体。第23页，课件共76页，创作于2023年2月脆性位点是染色体上在特殊条件下易断裂的位点，可能为收缩或缝隙。在人类染色体上已发现一系列的脆性位点。其中研究最详尽的位于

X染色体上，目前发现其与智障有关。脆性X综合症为X连锁遗传，出现几率在男婴中为1/2500，主要成因可能是因为CGG三核苷片段重复数目的变化。第24页，课件共76页，创作于2023年2月

三联体密码子的重复与疾病疾病密码子正常拷贝患者拷贝脊髓肌肉萎缩症CAG(gln)11-3340--62亨廷顿症CAG(gln)11-3442--100X脆性染色体CGG(arg)6-54250-4000强直型肌营养不良CTG(leu)7-2349-75小脑共济失调CAG(glu)4-1840-200第25页，课件共76页，创作于2023年2月三核苷酸重复拷贝扩增的致病机制蛋白质交联形成不溶性包膜

CAG-CAG-CAG-……….

富含谷氨酰氨的蛋白质＋其它蛋白质

转谷氨酰氨酶不溶性包膜影响神经细胞功能

第26页，课件共76页，创作于2023年2月三核苷酸重复拷贝扩增的致病机制能量供应不足

甘油醛磷酸脱氢酶（GAPDH）糖脑所需能量

GAPDH＋病人的polygln糖缺乏脑所需能量第27页，课件共76页，创作于2023年2月三核苷酸重复拷贝扩增的致病机制蛋白质翻译受阻

FMR1基因表达的蛋白，是正常人智力发育中的重要功能蛋白。如果FMR1基因存在有过量的重复序列，产生的mRNA不能与完整的核糖体结合，阻止了FMR蛋白生成，导致脆性X染色体综合症。第28页，课件共76页，创作于2023年2月三核苷酸重复拷贝扩增的致病机制基因产物的毒性积累

(CAG)n人雄性激素受体猴肾细胞COS系富含gln的蛋白质与细胞核结合

COS凋亡

第29页，课件共76页，创作于2023年2月缺失deletion

缺失是指染色体部分片段的丢失。缺失往往不会发生回复突变，从而使得未发生缺失的染色体上的隐性等位基因得以表现，也可能造成表达产物不平衡第30页，课件共76页，创作于2023年2月

中间染色体缺失：ABCDEF

ABCDF端点染色体缺失：ABCDEFABCDE缺失纯合体：ABCDF

ABCDF缺失杂合体：ABCDEF

ABCDF

染色体缺失第31页，课件共76页，创作于2023年2月缺失的细胞学和遗传学效应细胞学效应：减数分裂时，同源染色体配对出现弧状结构。弧状结构是正常的染色体部分。遗传学效应：出现突变，严重时死亡。有时会出现拟显性现象。第32页，课件共76页，创作于2023年2月

缺失的遗传学效应－拟显性现象玉米：紫色基因A对绿色基因a显性。绿色植株aaX紫色植株AA

紫色AaUVAA花粉XaaF1

绿色紫色花粉：正常___A

缺失A基因___

第33页，课件共76页，创作于2023年2月果蝇缺刻表型Notchphenotype

是因为包括Notch基因在内的

染色体片段发生缺失造成的

上图为正常表型

下图为突变型第34页，课件共76页，创作于2023年2月Fig7.16bKaryotypeofinfantwithcri-du-chatsyndrome,46,XY(5p-).©2003JohnWileyandSonsPublishersCredit:CourtesyUniversityofUtahCytogeneticsLaboratory.第35页，课件共76页，创作于2023年2月Fig7.16aCri-du-chatsyndrome.©2003JohnWileyandSonsPublishersCredit:CourtesyIreneA.Uchida,DepartmentofPediatrics,McMasterUniversity第36页，课件共76页，创作于2023年2月倒位inversion

倒位是指染色体一

个片段发生颠倒。

倒位可能造成基因

被打碎或移位。

倒位往往形成无效

的配子，从而使计

算出的重组频率偏

低。

第37页，课件共76页，创作于2023年2月第38页，课件共76页，创作于2023年2月人和黑猩猩的四号染色体因一个臂间倒位而不同

第39页，课件共76页，创作于2023年2月第40页，课件共76页，创作于2023年2月第41页，课件共76页，创作于2023年2月第42页，课件共76页，创作于2023年2月Fig8.21Suppressionofrecombinationinaninversionheterozygote.©2003JohnWileyandSonsPublishers第43页，课件共76页，创作于2023年2月Fig8.22Doublecrossingoverinaninversionheteroygote.©2003JohnWileyandSonsPublishers第44页，课件共76页，创作于2023年2月第45页，课件共76页，创作于2023年2月倒位区之间的交换第46页，课件共76页，创作于2023年2月倒位杂合子将会产生异常配子图一臂内倒位第47页，课件共76页，创作于2023年2月

环内倒位区单交换第48页，课件共76页，创作于2023年2月倒位杂合子将会

产生异常配子。

图二臂间倒位第49页，课件共76页，创作于2023年2月倒位的细胞学效应和遗传学效应细胞学效应：倒位杂合体在减数分裂同源染色体配对时，形成倒位环。遗传学效应：倒位区内重组，形成不可育配子。被称为“抑制重组。”第50页，课件共76页，创作于2023年2月平衡致死系紧密连锁或中间具有到位片段的相邻基因由于生殖细胞的同源染色体不能交换，所以可以非等位基因的双杂合子，保存非等位基因的纯合隐性致死基因，该品系被称为平衡致死系。第51页，课件共76页，创作于2023年2月Cy:翻翅，显性；纯合致死(Cy/Cy)S:，星状眼致死基因(S/S)翻翅果蝇与待保留致死基因果蝇杂交

Cy+XCy++S+SCy+Cy++SCy++S+S死亡保存死亡

第52页，课件共76页，创作于2023年2月Muller-5检测突变

xBWaXx_______xBWayx________XxBWaxBWay

xBWa_______BWa_____xBWaBWa

Muller-5杂合体Muller-5?

第53页，课件共76页，创作于2023年2月第54页，课件共76页，创作于2023年2月易位translocation

易位是指染色体片段的转移，既可发生在非同源染色体间，亦可发生在同一条染色体的不同位置。

易位往往造成基因移位或断裂，影响基因功能。第55页，课件共76页，创作于2023年2月第56页，课件共76页，创作于2023年2月第57页，课件共76页，创作于2023年2月第58页，课件共76页，创作于2023年2月

人类二号染色体有一罗伯逊易位，在黑猩猩，大猩猩，猩猩中均无。

G带表明，人类发生罗伯逊易位的两条近端着丝粒祖先染色体在其他三类灵长类动物中仍然存在.第59页，课件共76页，创作于2023年2月第60页，课件共76页，创作于2023年2月第61页，课件共76页，创作于2023年2月Fig7.22Structureandpairingbehaviorofareciprocaltranslocationbetweenchromosomes.©2003JohnWileyandSonsPublishers第62页，课件共76页，创作于2023年2月易位的细胞学效应和遗传学效应细胞学效应：易位杂合体在减数分裂同源染色体配对时，形成十字型结构。遗传学效应：形成不可育和可育配子，各占1/2。被称为“半不育。”第63页，课件共76页，创作于2023年2月染色体数目的改变整倍数改变单倍体n2倍体2n3倍体3n多倍体4n，5n….同源多倍体（ABC）（ABC）（ABC）异源多倍体（ABC）（A’B’C’）（A’’B’’C’’）第64页，课件共76页，创作于2023年2月Fig7.9Originofhexaploidwheatbysequentialbybridizationofdifferentspecies.©2003JohnWileyandSonsPublishers第65页，课件共76页，创作于2023年2月Fig7.14MeioticnondisjunctionandtheoriginofDownsyndrome.©2003JohnWileyandSonsPublishers第66页，课件共76页，创作于2023年2月小麦染色体组成分析普通小麦：(2n=42)一粒小麦:（2n=14）二粒小麦:(2n=28）山羊草：（2n=14）第67页，课件共76页，创作于2023年2月

二粒小麦普通小麦一粒小麦7II+7I7II+14IAAAA+BAA+B+D二粒小麦14II14II+7IAABBAABBAABB+D山羊草21I7II+14IDDA+B+DDD+A+B第68页，课件共76页，创作于2023年2月单体果蝇染色体基因定位ey/ey:无眼

+/+：有眼单体果蝇：2n-1(1);2n-1(2);2n-1(3);2n-1(4)ey/eyX2n-1(1);2n-1(2);2n-1(3);2n-1(4)ey/+ey/-

有眼无眼

与某一单体杂交，出现了无眼果蝇，证明ey基因在该单体的染色体上

第69页，课件共76页，创作于2023年2月染色体数目的改变非整倍数改变单体2n-1缺体2n-2双单体2n-1-1第70页，课件共76页，创作于2023年2月第71页，课件共76页，创作于2023年2月第72页，课件共76页，创作于2023年2月

表观遗传变异

（epigeneticvariation)）

基因的DNA序列不发生改变，但是由于DNA甲基化，