遗传学第四次课

1、1,人类遗传的染色体基础,2,染色体（chromosome） 是遗传物质(基因)的载体。它由DNA、RNA和蛋白质构成，具有储存和传递遗传信息的作用。 染色质（chromatin）间期细胞核内能被碱性染料着色的物质。 染色质和染色体实质上是同一物质在不同细胞周期、执行不同生理功能时不同的存在形式。,3,染色质与染色体,染色质（chromatin）,染色体（chromosome）,（引自Fawcett DW, 1966）,（引自Richardson, 2012）,4,细胞周期,细胞周期： 细胞从前一次分裂结束到下一次分裂结束所经历的时间 分为：间期、分裂期 细胞分裂间期： 从前一次分裂结束到下一

2、次分裂 开始的过程 G1SG2M,5,染色质的基本结构单元,核小体 nuclesome 8个组蛋白分子组成核小体的核心 （H2A、H2B、H3、H4） DNA在八聚体缠绕1.75圈，大约146bp 组蛋白H1结合在DNA分子的出口和入口处 两个核小体之间有连接DNA，8114bp,6,染色质丝示意与电镜图,7,鸡红细胞核内染色质电镜图,8,染色质电镜照片,9,核小体结构示意图,10,核小体结构示意图,11,常染色质与异染色质,常染色质(euchromatin)：细胞间期核内纤维折叠盘曲程度小，分散度大，染色较浅且具有转录活性的染色质。,异染色质(heterochromatin)：细胞间期核内纤

3、维折叠盘曲紧密，呈凝集状态，染色较深且没有转录活性的染色质。,染色质,12,结构性异染色质：在各类细胞的全部发育过程中都处于凝缩状态的染色质。大多位于着丝粒区和端粒区，不具有转录活性。,兼性异染色质：是指在特定细胞的某一发育阶段所具有的凝缩状态的染色质。,异染色质,13,性染色质（sex chromatin）,X染色质（X chromatin） Y染色质（Y chromatin）,14,性染色质 染色质,1949年，Barr在雌猫神经元细胞间期核发现一种浓缩小体，直径约为1m。,（引自Barr M, SM Carr, 1963）,15,Lyon假说（Dr M. Lyon, 1961）,性染色质

4、 染色质,三色玳瑁猫,（引自Mary Lyon, 1996）,16,三色玳瑁猫,性染色质 染色质,Lyon假说（Dr M. Lyon, 1961）,17,雌性哺乳动物体内仅有一条X染色体有活性，另一条在遗传上是失活的，在间期细胞核中异固缩为染色质,染色体的剂量补偿 （dosage compensation）,性染色质 染色质,Lyon假说（Dr M. Lyon, 1961）,18,失活发生在胚胎早期(人胚第16天)，此前2条染色体都有活性,染色体的失活是随机的，但是是恒定的,Lyon假说（Dr M. Lyon, 1961）,19,人类X染色体上约有1/3的基因可能逃避完全失活,20,染色质（Y

5、 chromatin）,正常男性的间期细胞用荧光染料染色后，细胞核内出现的一个强荧光小体。,2. 性染色质 2.2. 染色质,(引自Klasen, et al. Hum Genet, 1981),21,性染色体学说,性染色体在性别决定中起核心作用。,人类性别决定的染色体机制,（引自Richardson, 2012）,女性核型为XX，男性核型为XY 男性决定后代性别,两条性染色体结构形态不同，染色体大一些,22,真核生物染色体 chromosome,在真核生物分裂期间，在光学显微镜下可以清楚地看到染色体。 主痕（着丝粒） 次缢痕 染色体臂,23,着丝粒的位置决定染色体的形态,24,根据人类染色体

6、着丝粒的位置可将染色体 分为3种类型 中着丝粒染色体（metacentric chromosome） 亚中着丝粒染色体（submetacentric chromosome） 近端着丝粒染色体（acrocentric chromosome）,25,人类染色体的3种类型图解,26,有丝分裂中期染色体,27,染色质和染色体,28,染色体微结构示意图,29,染色体的数目,绝大多数物种的染色体数目都是固定的 在体细胞中，染色体都是成对存在的（2n） 成对的染色体称为同源染色体homologous chromosome 性细胞中的染色体数目只有体细胞的一半（n）,30,人类染色体的数目 ：2n=46条,3

7、1,常见物种的染色体数目,32,超数染色体,在某些生物体内，除了正常染色体以外，还会有一些额外的染色体 超数染色体（supernumerary chromosome） 正常染色体称为A染色体 超数染色体称为B染色体,33,细胞周期和细胞分裂,34,细胞的分类,永久分化细胞 休眠细胞 连续分裂的细胞,35,细胞周期-细胞增殖周期,细胞周期： 细胞从前一次分裂结束到下一次分裂结束所经历的时间 分为：间期、分裂期,36,1G1期（DNA复制前期）：主要进行RNA、蛋白质和酶的合成，体积增大，核仁增大 。此期不同细胞时间变化大。 2S期（DNA合成期）：完成DNA的复制，结束时，DNA增加一倍，每一染

8、色体变成两条染色单体。另也进行蛋白质的合成。 3G2期（DNA复制后期）：进行急剧的蛋白质和RNA合成。,37,细胞的有丝分裂,为研究方便起见，分为： 前期 prophase 中期 metaphase 后期 anaphase 末期 telophase,38,Mitosis,39,0h 4h,12h 20h,40,有丝分裂的遗传学意义,子代细胞核精确地含有和亲代细胞核完全相同的遗传物质。 这种均亲分裂的方式，保证了遗传物质在同一世代内稳定存在和传递。 保证了物种的连续性和遗传稳定性。,41,细胞的减数分裂 meiosis,又称为成熟分裂 maturation division 是生物性母细胞成熟

9、后形成配子过程中发生的特殊有丝分裂。 分裂产物中的染色体数目只有母细胞的一半，所以称为减数分裂。,42,减数分裂过程,43,减数分裂,第1次分裂，只是同源染色体（人类共有23对）分开，分别进入两个子细胞而姊妹染色单体不分开，即新合成的两条子代DNA还不分开。 第2次分裂，两条子代DNA随着姊妹染色单体分开，分别进入两个子细胞中，因此生殖细胞的减数分裂，染色体DNA复制一次，细胞分裂2次，形成4个单倍体细胞，每个配子细胞只有23条染色质即23条DNA双链。,44,生殖细胞减数分裂染色体变化示意简图,DNA合成后形成染色体,DNA合成前的1对染色质,同源染色体分开,姊妹染色单体分开,45,减数分裂

10、的特点,1、包括连续的两次分裂，第一次分裂染色体是减数的，第二次分裂染色体是等数的。最终分裂产物中染色体数减半。 2、DNA复制一次，细胞分裂两次，子细胞中的DNA量只有母细胞的二分之一。 3、同源染色体在前期I联会，非姊妹染色单体发生交换。,46,减数分裂的遗传学意义,染色体数减半，保证了亲子代间染色体数目的恒定性，保证了物种的相对稳定性。 为生物的变异提供了重要的遗传物质基础，有利于生物的适应和进化，并为人工选择提供了丰富的材料。 后期I同源染色体的两个成员随机分向两极，各个非同源染色体可以自由组合在一个子细胞中。 n对染色体就有2n种组合方式。 前期I同源染色体的非姊妹染色单体之间的片段

11、互换。,47,受精卵遗传物质的排列组合,祖父A、祖母B、外祖父a、外祖母b,父精细胞：A1B2A3A4A5B6B7A23 223,母卵细胞:a1a2b3b4b5a6a7 a23 223,受精卵： A1a1 a2B2 A3b3 A4b4 A5b5 a6B6 a7B7 A23 a23 223X 223,48,高等动物配子形成过程示意图,49,50,人类染色体畸变 chromosome aberration,51,染色体畸变（chromosome aberration）是指体细胞或生殖细胞内染色体发生的异常改变。 数目畸变 染色体畸变 结构畸变,52,染色体畸变发生的原因,自发畸变（spontane

12、ous aberration） 诱发畸变（induced aberration） 化学因素：药物、农药、工业毒物、食品添加剂 物理因素：射线 生物因素：生物类毒素 、病毒等 母亲年龄,53,母亲年龄,Down综合征与母亲年龄,54,染色体数目异常及其产生机制,整倍体改变（euploid） 染色体数目畸变 非整倍体改变（aneupliod）,55,三倍体（triploid） 患者的体细胞具有3个染色体组，每对染色体都增加了一条，染色体总数为69（3n） 四倍体（tetraploid） 患者的体细胞具有4个染色体组，每对染色体都增加了一条，染色体总数为92（4n）,整倍体的改变,56,整倍体改变的

13、机制 双雄受精 双雌受精 核内复制 核内有丝分裂,57,双雄受精和双雌受精,58,亚二倍体（hypodiploid） 体细胞中染色体数目少了一条或数条 单体型（monosomy） 某对染色体少了一条（2n-1），即细胞内染色体数目为45,非整倍体,单体型45,x,59,超二倍体（hyperdiploid）体细胞中染色体数目多了一条或数条 三体型（trisomy）某对染色体多了一条（2n+1），即细胞内染色体数目为47,三体型21三体,60,非整倍体改变的机制,染色体不分离（non-disjunction） 受精卵早期卵裂的有丝分裂不分离 减数分裂时发生染色体不分离 染色体丢失（chromosome lose）,61,减数分裂中染色体不分离a 减数分裂I同源染色体不分离；b 减数分裂II姐妹染色单体不分离,62,染色体结构畸变及其产生机制,染色体结构畸变类型 缺失（deletion） 重复（duplication） 倒位（inversion） 易位（translocation） 环状染色体 （ring chromosome） 双着丝粒染色体（dicent