遺傳學染色體畸變1

第七章染色體畸變本章內(nèi)容染色體結構變異染色體數(shù)目變異本章重點1．結構變異的類型和遺傳效應①．缺失②．重復③．倒位④．易位2．結構變異在遺傳研究中的應用3．染色體組及其倍數(shù)性；4．多倍體類型、特征、形成途徑及其應用；5．非整倍體的類型及其應用。7.1染色體結構變異細胞的有絲分裂是在時間上、空間上協(xié)調(diào)一致的有序過程，產(chǎn)生出可以進行科學預測的分裂產(chǎn)物。有絲分裂形成兩個核遺傳組成完全相同的子細胞。減數(shù)分裂形成各種基因型的四分子。精確的細胞分裂是遺傳規(guī)律的細胞學基礎精確的細胞分裂是穩(wěn)定遺傳的基礎！而遺傳物質(zhì)的準確復制是穩(wěn)定遺傳的關鍵！DNA分子——基因突變DNA復制的錯誤外界誘變因素遺傳物質(zhì)載體——染色體變異染色體結構的變異果蠅的棒眼遺傳棒眼B＞正常眼B+，該基因位于Xchr.上，伴性遺傳。紅眼♀蠅×棒眼♂蠅，F(xiàn)1代♀蠅應該是棒眼，♂蠅應該是正常紅眼。棒眼正常眼但C.B.Bridges在某些雜交組合的子一代群體內(nèi)卻發(fā)現(xiàn)了正常眼雌蠅。唾液腺細胞中，體細胞聯(lián)會的兩條Xchr中有一條短缺了一小段。據(jù)此，Bridges推測子一代中之所以出現(xiàn)正常紅眼♀蠅，是因為來自精子的那一條Xchr短缺了一小段，而缺少的這一小段，正是基因B所在的區(qū)段，這就使得正常Xchr上的B+處于半合狀態(tài)，正常紅眼效應得到了表達的機會，發(fā)育為正常紅眼雌蠅。缺失造成假顯性！7.1.1染色體結構變異的概述(1)引起結構變異的因素內(nèi)因：營養(yǎng)、溫度、生理等異常變化；外因：物理因素、化學藥劑的處理。(2)結構變異的原因——斷裂重接假說染色體發(fā)生斷裂以后，形成粘性末端（cohesiveend），具有與另一個斷裂末端愈合的能力，而不能穩(wěn)定存在。A．重建愈合（restitutionfusion）B．斷裂末端自身愈合，或者稱為自身封閉C．錯接，改變基因順序，甚至改變連鎖群∴染色體斷裂是結構變異的前奏非重建愈合導致chr.結構變異(3)染色體變異的表示“＋和－”放在號碼和字母之前表示整個染色體的添加或缺失；之后表示一段染色體的添加和缺失+21，-8；1q+(4)染色體結構變異類型

缺失：deletionordeficiency

，def

重復：duplication，dup

倒位：inversion，inv易位：translocation，t染色體內(nèi)變異：缺失、重復、倒位染色體間變異：易位結構雜合體和結構純合體結構雜合體（Structuralheterozygote）結構純合體（Structuralhomozygote）7.1.2缺失(deletion或deficiency)染色體的某一區(qū)段丟失。中間缺失(interstitialdeletion)末端缺失(terminaldeletion)末端缺失一次斷裂，形成一個有著絲粒的片段和一個無著絲粒的片段。無著絲粒片段在后來的細胞分裂過程中丟失。有著絲粒片段的斷頭具有粘性，因而也是不穩(wěn)定的，將會在后續(xù)的分裂過程中產(chǎn)生一系列的連鎖變化。形成異形二價體倘若缺失區(qū)段很小在形態(tài)上很難看出中間缺失一個染色體的中間區(qū)段丟失稱為中間缺失。中間缺失至少牽涉到兩個斷裂。形成缺失環(huán)產(chǎn)生原因染色體損傷斷裂染色體紐結不等交換（unequalcrossingover)基因的轉(zhuǎn)座缺失的效應缺失勢必丟失缺失區(qū)段內(nèi)的遺傳物質(zhì)。癌癥致死（lethal）假顯性（Pseudodominance）缺失與假顯性現(xiàn)象在缺失雜合體內(nèi)，如果某一隱性基因所對應的等位顯性基因正好位于缺失區(qū)段內(nèi)，而缺失區(qū)段又很小，不至于影響基本生命活動，則該隱性基因因處于半合狀態(tài)而得以表現(xiàn)。從表面現(xiàn)象上看，似乎該基因是顯性的。因而稱之為假顯性現(xiàn)象（pseudodominance）。缺失造成的假顯性現(xiàn)象染色體缺失與癌癥的發(fā)生慢性骨髓性白血病

（chronicmyelocyticleukemia,CML）病因：22號染色體長臂缺失一大段(22q-)，大約40%費城（Philadelphia）染色體，Ph染色體占92%9號染色體的缺失，22號易位至9號染色體占8%貓叫綜合征（Catcrysyndrome）臨床表現(xiàn)：喉部發(fā)育不良，哭聲似貓叫身體與智能發(fā)育不全，小頭畸形，滿月形臉，眼距寬，低耳位，高鼻梁在嬰兒期或幼兒期夭折病因：5號染色體短臂缺失，5p-綜合征7.1.3重復（duplication）染色體某一區(qū)段加倍的結構變異稱為重復(duplication)。生物體對染色體重復的耐受性大于對缺失的耐受性。不等交換與果蠅16A區(qū)段重復（1）重復的類型同臂重復順接重復/串聯(lián)重復（tandemduplication）

反接重復/倒位重復(reverseduplication)

異臂重復ABCDEFGHI正常染色體ABCDEFGHICDABCDEFGHICD串聯(lián)重復倒位重復（2）重復的細胞學鑒定

根據(jù)重復雜合體（duplicationheterozygote）在減數(shù)分裂過程中的聯(lián)合現(xiàn)象。

要求熟悉正常染色體的形態(tài)和結構，如染色粒、染色帶、染色紐、隨體和核仁組織區(qū)等染色體特殊結構的有無、大小和位置等。重復雜合體在減數(shù)分裂中的聯(lián)會(3)重復的遺傳學效應

①重復導致基因組的演化②基因劑量的改變引起劑量效應③位置變化引起位置效應重復是生物進化的源泉之一總體上說，重復對生物體是有害的，但其危害程度小于缺失。重復導致基因在chr上的相對位置改變。重復區(qū)域及其附近基因間的重組率降低。重復使染色體含量增加，為積累變異提供了材料。重復的劑量效應和位置效應果蠅棒眼果蠅的棒眼性狀也是伴性遺傳的，棒眼的效應與Xchr上16區(qū)A段內(nèi)的一個重復有關。如果這個區(qū)段重復，果蠅復眼內(nèi)小眼的數(shù)目就下降，形成棒眼。小眼的數(shù)目與重復的次數(shù)、重復的位置有關。第一條X染色體16A區(qū)段重復次數(shù)♂蠅小眼數(shù)第二條X染色體16A區(qū)段重復次數(shù)和♀蠅小眼數(shù)B+/B+B/B+BB/B+/748.8779.4B+B/91.0358.468.1B+BB/29.045.536.425.0劑量效應（dosageeffect）同一種基因?qū)Ρ硇偷淖饔秒S基因數(shù)目的增多而呈一定的累加增長。位置效應(positioneffect)

基因的功能不僅決定于它的自身結構和劑量，也決定于它所在的位置及其與鄰近基因間的相互聯(lián)系。擬等位基因（pseudoalleles）所謂擬等位基因是指控制同一個單位性狀，位置非?？拷牟煌?。在互補測驗中它們表現(xiàn)為功能上的等位性，但又可通過交換發(fā)生重組。AaBb7.1.4倒位（inversion）染色體斷裂之后，某一區(qū)段或某些區(qū)段的正常基因順序顛倒之后又重接起來的過程，稱為染色體的倒位。臂內(nèi)倒位(paracentricinversion)倒位的區(qū)段不包含著絲粒。臂間倒位(pericentricinversion)倒位的區(qū)段包含著絲粒。倒位的類型與形成倒位雜合體的配對和重組倒位純合體減數(shù)分裂前期Ⅰ完全可以進行正常配對和交換。減數(shù)分裂過程和產(chǎn)物都是正常的。倒位雜合體無法進行正常的線性配對倒位區(qū)段大小不同，雜合體聯(lián)會方式不同倒位雜合體聯(lián)會模式圖光鏡下觀察到的果蠅多線染色體倒位環(huán)電鏡下觀察到的倒位環(huán)倒位的遺傳學效應（1）改變了倒位區(qū)段內(nèi)的基因和倒位區(qū)段兩側基因之間的順序和距離。（2）由于在倒位雜合體中倒位圈內(nèi)或圈外附近相鄰基因的交換受到抑制倒位區(qū)段內(nèi)的基因表現(xiàn)很強的連鎖倒位雜合體上基因的重組率降低了（3）倒位圈內(nèi)非姐妹染色單體發(fā)生奇數(shù)次交換導致配子不育（4）倒位是物種進化的原因之一臂間倒位雜合體的減數(shù)分裂行為

倒位——交換抑制因子由于倒位環(huán)內(nèi)非姊妹染色單體間發(fā)生單交換，而交換的產(chǎn)物都帶有缺失或重復，不能形成功能的配子，因而好象交換被抑制了，或相當程度地減少雜合子中的重組。這種現(xiàn)象稱為交換抑制因子。平衡致死系利用所謂的交換抑制子保存致死突變品系。永久以雜合狀態(tài)存在，同時保存兩個隱性致死基因的品系稱為永久雜種，或稱平衡致死性。果蠅第3染色體由es經(jīng)ro至ca的一段倒位

sr與es之間的細胞學距離增大，而遺傳距離反而變小。

7.1.5易位兩個非同源染色體之間區(qū)段的轉(zhuǎn)移或互換。易位是染色體間的結構變異。易位的類型與形成易位的分類簡單/單向易位（simpletranslocation）一條染色體片段單向轉(zhuǎn)移到另一條非同源染色體上相互易位（reciprocaltranslocation兩個非同源染色體之間相互交換片段。羅伯遜易位復雜易位（complextranslocation）涉及三對非同源染色體的易位。單向易位相互易位相互易位雜合體的細胞學鑒定相互易位純合體在細胞學上是正常的。相互易位雜合體在減數(shù)分裂前期Ⅰ的聯(lián)會是不正常的，是鑒別易位的主要細胞學證據(jù)。相互易位涉及兩對chr，前期Ⅰ都能形成四聯(lián)體（quadruple）。允許同源染色體部分配對，出現(xiàn)“+”字圖像易位的遺傳學效應

致死效應產(chǎn)生新的連鎖群，引起基因的位置效應

雜合體的半不孕性降低有關連鎖基因的重組率易位的致死效應在形成易位的過程中，處于斷裂點附近的DNA會受到不同程度的損傷，使某些基因傷失功能。在果蠅中，人工誘發(fā)或自發(fā)產(chǎn)生的易位純合體是不能存活的（隱性致死）。在玉米中，大多數(shù)易位都會伴隨缺失，致死。在大麥中，隱性致死突變也常常和易位相聯(lián)系。易位產(chǎn)生新的連鎖群易位改變原來的基因間的連鎖關系。易位一旦純合，就會產(chǎn)生新的連鎖群?；ò咝臀恢眯孜浑s合體的半不孕性易位雜合體減數(shù)分裂產(chǎn)物中有一半左右是遺傳不平衡的。由半不孕的F1種子長出來的F2群體，又有半數(shù)不孕，半數(shù)正?？稍小？稍蠪2的后代F3全部是正?？稍械?，而半不孕的F2產(chǎn)生的F3群體中又有一半是半不孕的。易位雜合體的半不孕性假說易位雜合體的半不孕性假說降低有關連鎖基因的重組率在正常的第9染色體上：Yg2-yg2與Sh-sh重組率為23%，Sh-sh與Wx-wx的重組率為30%；[T5-9a]易位雜合體：這兩個重組率分別下降到11％和5％?；蚓嘁孜稽c。（T）越近，重組率下降越多。Yg2-yg2與Sh-sh之間下降了12%，而Sh-sh與Wx-wx之間卻下降了25%。易位與進化

易位與生物進化的關系較其他染色體結構變異更為密切。易位可以改變基因間的連鎖關系易位可以改變?nèi)旧w的形態(tài)易位可以改染色體的數(shù)目這些都可能導致變種和新種的形成。易位也可以雜合體的形式傳遞。易位與植物進化的關系則更為密切。易位在進化中的意義易位是新物種起源的重要途徑。大熊貓的1號染色體可能是熊的2、3號染色體羅伯遜易位的產(chǎn)物；2號染色體可能是熊的1、9號易位；3號染色體可能是熊的6、16號易位。①大熊貓與熊染色體的比較②人（human）與黑猩猩（chimp）、大猩猩（gorilla）、猩猩（orangutan）、長臂猿（gibbon）的進化歷程：人類二號染色體有一個羅伯遜易位，在黑猩猩、大猩猩與猩猩中均無。

G帶表明，人類發(fā)生羅伯遜易位的兩條近端著絲粒祖先染色體在其他三類靈長類動物中仍然存在.人類慢性骨髓性白血病

（chronicmyelogenousleukemia）Chr9和Chr22相互易位使得Chr9上的c-abl

oncogene和Chr22上的bcrgene相連，形成融合基因。其產(chǎn)物是一個融合蛋白這個融合蛋白使細胞不受細胞周期的控制，導致白血病。只要一個細胞帶有這種易位Chr，就會致病。正常的c-Abl蛋白是一個激酶，Bcr蛋白激活磷酸化反應。PhiladelphiaChromosome羅伯遜易位(Robertsoniantranslocation)著絲粒融合（centricfusion）由兩個非同源的端著絲粒染色體的融合，形成一個大的中或亞中著絲粒染色體。涉及兩條近端著絲粒染色體或端著絲粒染色體7.1.6染色體結構變異應用基因定位用于動物育種，作物品種改良利用易位控制病蟲害利用易位鑒別家蠶性別本節(jié)小結染色體結構變異類型的比較各自分類遺傳學效應染色體形態(tài)區(qū)別聯(lián)會特征重要名詞概念：缺失、重復、倒位、易位羅伯遜易位染色體結構變異與進化的關系7.2染色體數(shù)目變異染色體數(shù)目變異類型整倍體變異非整倍體變異7.2.1染色體數(shù)目變異類型染色體組的概念染色體組（genome）是指二倍體生物配子中所具有的全部染色體。每個染色體組中各個染色體具有不同的形態(tài)、結構和連鎖基因，他們構成一個完整而平衡的體系，缺少任何一個染色體均會造成不育或變異，這是染色體組最基本的特征。各不相同，缺一不可。染色體基數(shù)X與單倍體染色體數(shù)n的區(qū)別染色體基數(shù)：指每個染色體組所包含的染色體數(shù)目，用”X”表示。單倍體染色體數(shù)：是指配子體世代即單倍體細胞中的染色體數(shù)，即指配子中的染色體數(shù)目，屬于個體發(fā)育的范疇，用n表示。二倍體生物：n=X多倍體生物：n=2X,3X……2n是指體細胞的染色體組成，并不是僅僅指二倍體生物，如小麥小麥的染色體組數(shù)染色體基數(shù):X=7一粒小麥：2n=14=2X,二倍體二粒小麥：2n=28=4X,四倍體普通小麥：2n=42=6X,六倍體因此，2n、n僅分別表示體細胞、性細胞的含義，X才表示真正的倍性。染色體數(shù)目變異類型整倍體變異（euploid）非整倍體變異（aneuploid）染色體的數(shù)目變異整倍體變異依據(jù)生物細胞中染色體組(X)的數(shù)目可分為一倍體、二倍體和多倍體。單倍體和一倍體n和x多倍體同源多倍體異源多倍體同源三倍體同源四倍體整倍體整倍體（euploid）——指體細胞中染色體數(shù)是完整染色體組的倍數(shù)的生物個體。mX整倍體變異——指在正常染色體數(shù)（2n=2x）的基礎上，體細胞中染色體數(shù)以染色體組（x）為基數(shù)成倍增加或減少的現(xiàn)象。一倍體(2n=X)：體細胞僅含有一個染色體組的生物個體二倍體(2n=2X)：體細胞中含有兩個染色體組的生物個體多倍體(2n=mX)：體細胞中含有3個或3個以上染色體組的生物個體多倍體的類型據(jù)染色體組的類型、數(shù)目、組間同源性等可將多倍體分為：①同源多倍體②異源多倍體③同源異源多倍體④節(jié)段異源多倍體同源異源八倍體甲二倍體乙二倍體2n=2X=3Ⅱ2n=2X=3Ⅱ同源四倍體異源四倍體加倍雜交后加倍加倍同源三倍體多倍體形成及染色體組構成非整倍體變異在正常染色體數(shù)基礎上增加或減少單體（2n-1）多體缺體（2n-2）三體（2n+1）四體（2n+2）雙三體（2n+1+1）非整倍體變異非整倍體（aneuploid）——指體細胞中的染色體數(shù)比正常個體（2n＝2x）增加或減少1條至數(shù)條的生物個體。非整倍體變異——在正常染色體數(shù)（2n＝2x）的基礎上，體細胞中的染色體數(shù)目增加或減少1條至數(shù)條的現(xiàn)象。類型：三體(trisomic):2n+1單體(monosomic):2n-1雙三體(doubletrisomic):2n+1+1雙單體(doublemonosomic):2n-1-1四體(tetrasomic):2n+2缺體(nullisomic):2n-2非整倍體的形成非整倍體往往導致遺傳上的不平衡，對生物體是不利的，非整倍體的出現(xiàn)是由于前幾代有絲分裂或減數(shù)分裂過程中染色體分裂不正常所致。當不正常分裂發(fā)生在性細胞中，若某對同源染色體都到了一極，而另一極卻沒有該同源染色體的成員，于是就形成n+1和n-1兩種配子。若n+1的配子和正常的配子n結合，則發(fā)育成2n+1的生物個體；若n-1的配子和正常的配子n結合，則發(fā)育成2n-1的生物個體；若兩個相同的n+1的配子結合，則發(fā)育成2n+2的生物個體；若兩個不同的n+1的配子結合，則發(fā)育成2n+1+1的生物個體；若兩個相同的n-1的配子結合，則發(fā)育成2n-2的生物個體；若兩個不同的n-1的配子結合，則發(fā)育成2n-1-1的生物個體。非整倍體的形成7.2.2一倍體與單倍體一倍體：細胞核內(nèi)只含有一個染色體組的生物個體。動物中存在少數(shù)一倍體，如膜翅目昆蟲（蜂、蟻）及某些同翅目昆蟲（如白蟻）的雄性個體。它們由未受精的卵細胞進行單性孤雌生殖而形成，其雄性個體在形成配子過程中進行假減數(shù)分裂。低等植物的配子體世代是能自營生活的一倍體，能育；高等動植物的一倍體大多會產(chǎn)生不完整的配子，大多嚴重不育，而且很少有生活力，有生活力的其生活力也極差。單倍體：具有配子染色體數(shù)目的生物個體，用n表示。1.單倍體的特點2.單倍體的形成3.單倍體在遺傳育種研究中的應用7.2.2一倍體與單倍體1.單倍體的特點①生活力較弱，植株矮小瘦弱。②高度不育性——二倍體、異源多倍體等來源的單倍體染色體組成單存在，形成可育配子的機