染色體的結構變異及其實際應用

染色體的結構變異及其實際應用染色體結構的畸變?nèi)旧w基因組結構大片段的改變。重復：染色體區(qū)段增加。缺失：染色體片段丟失。倒位：染色體位置顛倒。易位：非同源染色體片段位置互換。染色體的結構變異及其實際應用染色體結構的變異缺失重復倒位易位正常染色體的結構變異及其實際應用若一對同源染色體產(chǎn)生了相同的結構變異，則稱為結構純合體(structuralhomozygote)。一對同源染色體其中一條是正常的而另一條發(fā)生了結構變異，含有這類染色體的個體或細胞稱為結構雜合體(structuralheterozygote)。染色體結構變異能導致4種遺傳效應：

①染色體重排(chromosomalrearrangements)；

②核型的改變；

③形成新的連鎖群；

④減少或增加染色體上的遺傳物質(zhì)。染色體的結構變異及其實際應用

中間染色體缺失：ABCDEF

ABCDF端點染色體缺失：ABCDEFABCDE缺失純合體：ABCDF

ABCDF缺失雜合體：ABCDEF

ABCDF

第一節(jié)染色體缺失染色體的結構變異及其實際應用缺失的細胞學和遺傳學效應細胞學效應：減數(shù)分裂時，同源染色體配對出現(xiàn)弧狀結構?；罱Y構是正常的染色體部分。遺傳學效應：出現(xiàn)突變，嚴重時死亡。有時會出現(xiàn)擬顯性現(xiàn)象。染色體的結構變異及其實際應用a：大片段缺失雜合體時，雄配子死亡b：假顯性(pseudodominant)：如果缺失一部分包括顯性基因,原來不應顯現(xiàn)出來的隱性基因的效應表現(xiàn)出來的現(xiàn)象.c：利用缺失和假顯性可進行基因定位(genemapping)d：引發(fā)人類疾?。喝缲埥芯C合癥（是由于第5號染色體短臂缺失所致)。染色體的結構變異及其實際應用3)、假顯性(pesudo-dominance)

如果缺失的部分包括某些顯性基因，那么同源染色體上與這一缺失相對位置上的隱性基因就得以表現(xiàn)，這一現(xiàn)象稱為假顯性。如果蠅的缺刻翅遺傳。WNw紅眼缺刻翅X+XN白眼正常翅XwY×Ww紅眼正常W紅眼正常wN白眼缺刻N死亡染色體的結構變異及其實際應用第二節(jié)重復duplication

概念：染色體多了本身的一段。1、重復的類型(typesofduplication)順接重組tandemduplication反接重組reverseduplication2、細胞學鑒別（Cytologicalindentification）重復雜合體：細胞重復環(huán)，與正常的染色體長度一致。染色體的結構變異及其實際應用3、遺傳效應inheritanteffects①

致死效應比缺失緩和，當重復區(qū)段大時，也會影響個體的生活力②

重復可產(chǎn)生特定的表型4、重復產(chǎn)生的原因：染色體的不等交換染色體復制錯誤轉(zhuǎn)座子的作用染色體的結構變異及其實際應用第三節(jié)染色體倒位

倒位(Inversion)：當一個染色體在自然情況下或經(jīng)過人工處理發(fā)生斷裂，而后重新愈合，個別染色體節(jié)段發(fā)生位置上的前后倒置，這種染色體的結構變化叫倒位（inversion）倒位有兩種：一種是臂內(nèi)倒位（paracentricinversion）即指發(fā)生倒位的染色體節(jié)段發(fā)生在染色體的一臂之內(nèi)，不涉及著絲粒。另一種倒位叫臂間倒位（pericentricinversion）,是染色體的兩個斷點發(fā)生在兩個臂上，倒位節(jié)段包括每一臂的一部分。著絲粒也包括在倒位段內(nèi)。染色體的結構變異及其實際應用染色體的結構變異及其實際應用一、臂內(nèi)倒位(一)臂內(nèi)倒位的細胞學行為ParacentricInversionmeioticpairingABCDEABCDExAADCBE染色體的結構變異及其實際應用ABCDEABCDEx染色體的結構變異及其實際應用（二）倒位的遺傳效應重組率變化

由于倒位染色體倒位區(qū)段內(nèi)的基因的直線順序顛倒了，所以倒位染色體倒位區(qū)段內(nèi)的各個基因與倒位區(qū)段外的各個基因之間的距離發(fā)生了變化。所以倒位純合體同未發(fā)生倒位的正常生物體比較，倒位區(qū)段內(nèi)的各個基因與倒位區(qū)段外的各個基因之間的重組率發(fā)生了改變。染色體橋

由于倒位雜合體在倒位圈內(nèi)非姊妹染色體單體之間發(fā)生了交換，所以引起臂內(nèi)和臂間雜合體產(chǎn)生大量缺失或重復缺失染色單體，而且使臂內(nèi)倒位雜合體出現(xiàn)雙著絲點染色單體，在減數(shù)分裂后期Ⅰ和后期Ⅱ出現(xiàn)“后期橋”染色體的結構變異及其實際應用性狀改變由于染色體某一區(qū)段的倒位，改變了基因與基因之間固有的相鄰關系，從而造成遺傳性狀的變異。種與種之間的差異常常是由于倒位造成的。染色體的結構變異及其實際應用

配子的半不育由于倒位雜合體的非姊妹染色單體之間在倒位圈內(nèi)外發(fā)生了交換，所以產(chǎn)生交換的染色體有4種。

(1)、無著絲點斷片。

(2)、雙著絲點的缺失染色單體。

(3)、單著絲點的重復缺失染色單體。

(4)、在倒位圈內(nèi)發(fā)生雙交換而產(chǎn)生的正?；虻刮蝗旧珕误w。

染色體的結構變異及其實際應用（三）倒位的鑒定細胞學鑒定臂內(nèi)和臂間倒位都可以從雜結合個體在減數(shù)分裂時的染色體配對情況進行細胞學上的鑒定。1．倒位節(jié)段配對：倒位節(jié)段極長，非倒位段短不配對。2．非倒位節(jié)段配對：倒位節(jié)段短時，不配對。3．形成倒位：倒位節(jié)段較長，倒位段與非倒位段均進行聯(lián)會，形成倒位圈。染色體的結構變異及其實際應用連鎖關系的鑒定當染色體發(fā)生倒位以后，倒位區(qū)段內(nèi)基因的直線順序顛倒了，導致倒位區(qū)段內(nèi)和倒位段外各個基因間的距離發(fā)生了改變，重組率隨之改變。利用各連鎖群上的標志基因測定基因間連鎖關系的變化，可以鑒定該染色體是否發(fā)生過倒位。雜倒位體倒位圈內(nèi)或圈外附近連鎖基因間的重組率將大大降低。染色體的結構變異及其實際應用花粉和胚珠的部分敗育性

因為倒位雜合體的大多數(shù)含交換染色單體的孢子是不育的，所以倒位的另一個明顯的遺傳效應就是導致倒位雜合體的部分不育。(四)遺傳行為和連鎖關系雜倒位體產(chǎn)生的配子由于缺失、重復的配子不育,基本上只形成兩種有功能的配子，一種是正常的，用in表示，一種是帶有倒位染色體的用In表示，雜倒位體表示為In/in

遺傳上可以把倒位看作一個簡單的顯性因子，通過雜交，根據(jù)后代表現(xiàn)把正常體和倒位體區(qū)別開。

染色體的結構變異及其實際應用染色體的結構變異及其實際應用二、臂間倒位

染色體的結構變異及其實際應用染色體的結構變異及其實際應用

臂間倒位雜合體與臂內(nèi)倒位相似，在減數(shù)分裂的粗線期也會形成倒位圈，由于交換的發(fā)生會形成正常倒位及缺失、重復的配子，造成花粉的部分不育性，所不同的是，由于臂間倒位著絲點處于倒位圈內(nèi)，不會形成雙著絲點及無著絲點的片斷，后期不會有染色體橋染色體的結構變異及其實際應用三、倒位在進化上的意義及應用進化意義自然隔離、積累突變、保持物種的穩(wěn)定性，適應環(huán)境，形成新類型自然界物種形成需要一定的自然隔離作用。由于染色體倒位段的存在，可以抑制交換的發(fā)生，倒位段內(nèi)的單交換組合常因缺失、重復而不能傳遞下去，這樣就使倒位段上基因得到完整的保存，起到自然隔離的作用。影響交換的發(fā)生，不易產(chǎn)生新組合類型，影響物種的變異和進化

染色體的結構變異及其實際應用四、倒位的應用1.測定連鎖基因與倒位的交換值，進行基因定位

把倒位看作一個顯性基因，以花粉敗育率作為鑒別標準，可以用來測定斷點與其兩側(cè)基因的相互關系染色體的結構變異及其實際應用2.在細胞遺傳學方面，可以用來研究基因在染色體上的位置及位置效應（產(chǎn)量性狀等，倒位點與一性狀標記基因連鎖易鑒別）測定數(shù)量性狀基因在染色體上的位置。主要應用臂內(nèi)倒位材料進行，因為倒位段的基因在雜合情況下緊密連鎖，而且胚珠的敗育率很低（可以利用雜交），有利于產(chǎn)量分析。（從而確定在倒位段內(nèi)的基因效應）

3.研究某段或某點的缺失對配子體和合子發(fā)育的影響，但一般雜倒位因交換而產(chǎn)生缺失、重復配子都是互補性的。

染色體的結構變異及其實際應用4.研究基因的劑量效應及基因的功能。影響染色體區(qū)段也比較大，利用內(nèi)含倒位或重疊倒位可以產(chǎn)生只有重復而無缺失，或只有缺失而無重復的染色體，以利于對染色體的具體節(jié)段的功能進行研究染色體的結構變異及其實際應用5.著絲點部位的變動對染色體形態(tài)的影響。6.倒位還可以改變基因與著絲點的距離，可用來研究著絲點對基因交換率的影響7.檢測數(shù)量性狀基因的染色體位置由于在倒位區(qū)段無變換，所含的一切基因基本上是作為一個單位，或完全連鎖的方式來遺傳的，因此，臂內(nèi)倒位在檢驗受微效多基因控制的一些經(jīng)濟性狀上是有用的，可以檢測倒位區(qū)段內(nèi)這些檢驗的組合效應，在沒有倒位株內(nèi)，交換破壞了多基因的優(yōu)良組合，很難證實這些基因的存在，而利用攜帶一個遺傳標記的臂內(nèi)倒位就可以鑒定出一組基因，有利于產(chǎn)量的分析。染色體的結構變異及其實際應用8.倒位對交換的抑制作用與舒爾次—雷德菲爾效應靠近斷點附近的染色體（基因）配對不好，常常發(fā)生局部不聯(lián)會、甚至異源聯(lián)會，阻礙正常交換的進行.倒位段內(nèi)基因之間發(fā)生的任何但交換都會導致缺失、重復配子而死亡，所以不可能有單交換新組合傳遞給后代，只有在發(fā)生雙交換的情況下，后代才會出現(xiàn)新組合，所以倒位段內(nèi)的基因都將表現(xiàn)出很強的連鎖或很低的交換值舒爾次——雷德菲爾效應染色體的結構變異及其實際應用第四節(jié)染色體易位染色體易位（chromosometranslocation）是指非同源染色體之間的節(jié)段轉(zhuǎn)移染色體的結構變異及其實際應用一、易位的類型1.

相互易位（reciprocaltranslocation）非同源染色體之間相互置換了一段染色體片段。其中又分為對稱型和非對稱型。對稱型：帶著絲點的長片段分別和短片段結合。非對稱型染色體產(chǎn)生雙著絲粒染色體及無著粒染色體片段，此片段可形成微核或丟失。2.

單向易位（simpletranslocation）：一條染色體的片段和另一條非同源染色體相結合：

染色體的結構變異及其實際應用3.

羅伯遜易位（Robertsoniantranslocation）也稱為著絲粒融合或整臂融合（whole-armfusion）。這是一種交互非平衡易位。 由兩個非同源的端著絲粒染色體的長臂相互重接成一條長的中央著絲粒染色體，短臂相互連接成了交互的交物，其上含有一些不重要的基因，這種小染色體常在細胞分裂中被丟失。4.移位（shifttranslocation）一條染色體片段移到同一條染色體的不同區(qū)域，或移到另一條染色體中稱移位。前者稱染色體內(nèi)移位（intrachromosomalshift）；后者稱染色體間易位（interchromosomalshift）染色體的結構變異及其實際應用二、易位的產(chǎn)生1.斷裂非重建性愈合：輻射等物理因素和DNA損傷檢驗錯誤2.轉(zhuǎn)座因子的作用3.非同源染色體配對染色體的結構變異及其實際應用三、易位的細胞學行為(雜易位體)1.粗線期聯(lián)會染色體的結構變異及其實際應用2.交叉形成與終變期構型3.中期I排列與后期I分離染色體的結構變異及其實際應用易位雜合體，在產(chǎn)生配子之前的減數(shù)分裂前期Ⅰ偶線期兩個正常染色體和兩個易位染色體聯(lián)會成“十”字形象，終變期交叉端化成四體環(huán)或四體鏈。兩個正常染色體和兩個易位染色體在后期Ⅰ分離時表現(xiàn)二種分離方式：

一種是相鄰式分離：相鄰式的四個染色體在后期Ⅰ的2/2分離，只能產(chǎn)生帶有重復缺失染色體的小孢子和大孢子。染色體的結構變異及其實際應用4.配子與合子的不育性曼陀羅型：曼陀羅、月見草、風鈴草、紫萬年青等植物，它們中期I完全呈Z型排列，后期I以交替式分離，產(chǎn)生的配子各具一套完整的染色體，因此都是可育的。玉米型：包括玉米、豌豆、高粱、矮牽牛等植物，中期I染色體的排列有兩種類型，后期I的分離也有兩種類型，產(chǎn)生的配子是半不育的。染色體的結構變異及其實際應用染色體的結構變異及其實際應用獨立易位在同一個體或細胞可以發(fā)生多次染色體易位，如果這些易位所涉及的染色體互不相關，則形成獨立易位（independenttranslocation）復合易位如果兩個易位包括的染色體中有一對同源染色體是共同的，便形成一個包括3對同源染色體的復合易位（complextranslocation）,這種易位的發(fā)生方式，可分為兩種情況：雜交生成的以玉米、豌豆、風鈴草為代表，是由兩個易位體雜交產(chǎn)生。例玉米T，則產(chǎn)生的F，是3對染色體都牽扯到易位中，會形成一個由6條染色體組成的環(huán)和7個二價體（O+7II）。循環(huán)易位以曼陀羅為代表，是染色體間發(fā)生循環(huán)易位（cyclicaltranslocation）造成的四、多對染色體的易位染色體的結構變異及其實際應用五、易位染色體的鑒別：用三體進行鑒定：╳染色體的結構變異及其實際應用用已知易位測未知易位。（已知純系×未知純系）用一套已知的純易位體作測驗種，與新易位體進行雜交，根據(jù)F終變期的細胞學資料來確定新易位所屬染色體

測驗種被測系T1-2T2-3T4-5T4-7T8-9T8-106結果12O42O42O4（除4）O62O4（除8）O6-T7-1022O4（除1,2）O62O4（除4）O62O42O4-T2-732O4O62O42O42O42O4+T3-6染色體的結構變異及其實際應用利用組型分析鑒定

人類二號染色體有一羅伯遜易位，在黑猩猩，大猩猩，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.染色體的結構變異及其實際應用人類的染色體核型與黑猩猩最相似，而和猩猩的差異最大。黑猩猩雖比人類多了2條染色體，但經(jīng)G帶比較發(fā)現(xiàn)人類2號染色體可能是黑猩猩兩條染色體著絲粒融合的產(chǎn)物，并且有臂間多次倒位，其余的染色體都有很強的同源性，表明人類和黑猩猩的親緣關系較近。染色體的結構變異及其實際應用原位雜交鑒定近緣染色體間易位的鑒定不同種屬間染色體易位染色體的結構變異及其實際應用六、易位的遺傳效應1.一般遺傳行為

T—t分離：易位和倒位一樣，在遺傳上可以作為一個顯性基因看待，用T代表易位的染色體,以t代表正常的染色體，一個雜易位應表示為T，它的自交后代可以產(chǎn)生1純易位TT：2雜易位T：1個tt的比例（符合孟德爾遺傳規(guī)律）。

純易位與正常體的花粉都很正常動物不同，純易位表現(xiàn)致死、半致死、或活而不育染色體的結構變異及其實際應用2.易位的連鎖遺傳（與倒位相似）玉米的果皮無色—有色基因P—p，測定其與t的連鎖強度。

TTPP×ttpp(P與易位斷點連鎖)↓TtPp×ttpp↓TtppttPpttpp由于只有發(fā)生在P基因與易位斷點之間的交換才能改變T與P的連鎖關系，因此，通過計算交換值即可判斷P與易位斷點之間的距離。染色體的結構變異及其實際應用

3.假連鎖現(xiàn)象當產(chǎn)生相互易位時，易位的非同源染色體在減數(shù)分裂中形成異常的“十”字配對后期可能出現(xiàn)兩種分離，一種是交互分離（alternatesegregation），交替分離產(chǎn)生了染色體正常的配子和平衡易位的配子。平衡易位雖有染色體的重排，但對整個配子而言基因組仍保持完整，沒有重復和缺失。若無位置效應及重排則無嚴重影響，配子是可育的。這種分離的另一特點是未易位的染色體總是同趨向一極，易位的染色體上的標記基因總是同時進入一個配子，而A，B總是進入另一個配子，形成了假連鎖（pseudolinkage）。染色體的結構變異及其實際應用鄰近分離(adjacentsegregation)，所產(chǎn)生的配子都存在重復和缺失，皆不可育。而自由組合產(chǎn)生的重組類型只存在鄰近分離中，而它們的配子又都不可育。以上表明非同源染色體上的基因a,b或A，B各自都是不連鎖的，由于鄰近分離的產(chǎn)物不可育，只有交互分離的產(chǎn)物才可育，這樣自由組合的類型都不會出現(xiàn)在后代中，而a,b或A，B原本不連鎖的基因總是同時出現(xiàn)在一個配子中，似乎是連鎖的，故稱其為假連鎖。染色體的結構變異及其實際應用4.據(jù)研究，易位雜合體鄰近易位接合點的一些基因之間的重組率有所下降。

5.易位可使兩個正常的連鎖群改組為兩個新的連鎖群。

原來屬于1連鎖群(1染色體)的一部分基因，改為同2連鎖群(2染色體)的一些基因連鎖了，仍然留在1連鎖群的那些基因反而成為獨立的遺傳關系，原來屬于2連鎖群(2染色體)的一部分基因改為同1連鎖群(1染色體)的一些基因連鎖了，仍然留在2連鎖群的那些基因反而成為獨立遺傳關系。

染色體的結構變異及其實際應用

由于兩個易位染色體中，一個從兩個正常染色體得到的區(qū)段都很小很容易在易位雜合體產(chǎn)生配子時丟失。另一個從兩個正常染色體得到的區(qū)段都是它們的絕大部分，成為一個很大的易位染色體，在易位雜合體產(chǎn)生配子時被包納在配子核內(nèi)。于是在這個易位雜合體的自交子代群體內(nèi)，就有可能出現(xiàn)少了一對染色體的易位純合體。6.易位還會造成染色體融合而導致染色體數(shù)的變異染色體的結構變異及其實際應用7.易位可改變基因之間的相互關系，使基因的表達與調(diào)控發(fā)生改變，轉(zhuǎn)錄水平的信號傳遞發(fā)生錯誤，一些基因的轉(zhuǎn)錄被激活或被抑制，使表型發(fā)生變化。

人類一些癌癥的發(fā)生常和染色體易位有關。淋巴細胞性白血病的染色體易位很可能源于基因重排過程，即發(fā)生細胞基因和免疫球蛋白（Ig）或T細胞體（TVR）基因位點的并置染色體的結構變異及其實際應用

在人類中易位還常引起各種家族性智力低下。其中也包括唐氏綜合癥。例如t(7;9)(第七號染色體片段易位到第九號染色體上)。單向易位的個體減數(shù)分裂時可能產(chǎn)生四種不同的配子，和正常人結婚時可能產(chǎn)生四種后代：部分單體；部分三體；正常人和平衡易位的攜帶者。部分三體表型異常，智力低下。部分單體雖未在后代中發(fā)現(xiàn)，但可以預計對受累者的影響更為嚴重。因大片段的缺失往往配子難以成活或不育，故未能發(fā)現(xiàn)這種個體。易位可導致人類家族性染色體異常

染色體的結構變異及其實際應用7.某些染色體易位而產(chǎn)生的融合基因可抑制細胞的凋亡過程

如人類染色體t(9;22)，(q34;q11)易位,形成融合基因bcr2abl,表達產(chǎn)生相對分子量為210kD的蛋白質(zhì)。該蛋白質(zhì)具有較強的酪氨酸激酶(PTK)活性,能在體內(nèi)外誘導細胞的轉(zhuǎn)化。染色體的結構變異及其實際應用五、易位與進化在植物界中易位和倒位是引起爆發(fā)式新種起源的重要途徑。

曼陀羅型連續(xù)易位曼陀羅易位有兩個特點：易位斷點不是隨機發(fā)生的，都發(fā)生在著絲粒內(nèi)雜易位體在中期I均呈Z形排列，進行交替式分離，因此雜易位體都不產(chǎn)生配子不育性 染色體的結構變異及其實際應用月見草型染色體的結構變異及其實際應用普通月見草（）的7對染色體中,6對發(fā)生了連續(xù)易位，中期I，呈Z形排列，染色體以交替式分離，形成的配子只有兩種，（一組各含有復雜的染色體組）--“楞納氏復組”（Renner’sCromplex）這兩個復組分別命名為gaudens和velans。在每個復組內(nèi)含有一個隱性致死基因，在純合情況下，將使合子死亡。但Velans組內(nèi)的致死基因與gaudens組內(nèi)的致死基因并不是等位性的，兩個復組的結合，由于互補作用合子能夠成活。歐洲月見草，具rigens和curvans兩個復組。Rigens型♀配子可育、胚囊可育、花粉敗育，Curvans雄配子可育、花粉可育，因此也是雜合型的。具A、B兩個復組，其胚囊、花粉都正常，但A、B為選擇性結合受精時同型不親合。即A→B，B→A，因此，也只有雜合型一種。染色體的結構變異及其實際應用意義不利：1、首先，是由于雜易位體的存在。一是雜易位體可引起配子不育，二是減少連鎖群（普通月見草實際只有兩個連鎖群），連鎖群的減少，就限制了因基因重組產(chǎn)生變異的可能性2、其次，合子純合致死、配子致死等現(xiàn)象影響了后代的數(shù)量，不利于生物的發(fā)展3、自交作用。月見草是嚴格的自交植物，自交帶來基因的同質(zhì)化和生