基因和染色體2講課課件

基因和染色體第1頁(yè)，共62頁(yè)?；蚝腿旧w第2頁(yè)，共62頁(yè)。Fig7.10PolytenechromosomesofDrosophila.?2003JohnWileyandSonsPublishersCredit:CourtesyToddR.Laverly,HHMVBerkeleyDrosophilaGenomeProject.第3頁(yè)，共62頁(yè)。HumanGeneticsSidelightAmniocentesisandproceduresforprenataldiagnosisofchromosomalandbiochemicalabnormalities.?2003JohnWileyandSonsPublishers第4頁(yè)，共62頁(yè)。Fig7.1Preparationofcellsforcytologicalanalysis?2003JohnWileyandSonsPublishers第5頁(yè)，共62頁(yè)。染色體顯帶技術(shù)a.G帶，Giemsa染色可顯示出富含AT堿基對(duì)的DNA部分b.Q帶，用quinacrinemustard染色，紫外燈下顯色c.C帶，顯示出著絲粒異染色質(zhì)d.R帶，顯示出富含GC堿基對(duì)的DNA部分。第6頁(yè)，共62頁(yè)。Fig7.13bKaryotypeofachildwithDownsyndrome,showingtrisomyforchromosome21(47,XX,+21).?2003JohnWileyandSonsPublishersCredit:CourtesyofR.M.Fineman.第7頁(yè)，共62頁(yè)。Fig7.4bMetaphasehumanchromosomesstainedwithacridineorangetoshowRbanding.?2003JohnWileyandSonsPublishersCredit:FromR.S.Verma,H.DosikandH.A.Lubs,Jr.,1977,“Demonstrationofcolor&sizepolymorphismsinhumanacrocentricchromosomesbyacidineorangereversebanding.”J.ofHeredity68:262-263,Fig.1.第8頁(yè)，共62頁(yè)。染色體結(jié)構(gòu)的畸變?nèi)旧w基因組結(jié)構(gòu)大片段的改變。重復(fù)：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。第9頁(yè)，共62頁(yè)。染色體畸變的生物學(xué)效應(yīng)

許多腫瘤中可檢測(cè)出染色體畸變。缺失可能使控制細(xì)胞周期的基因丟失或失活;

倒位和缺失可能會(huì)使那些腫瘤抑制基因斷裂，使表達(dá)誘導(dǎo)腫瘤產(chǎn)生蛋白的基因融合或者使基因轉(zhuǎn)移到新的位置，受到新的調(diào)控元件的調(diào)節(jié)。第10頁(yè)，共62頁(yè)。染色體結(jié)構(gòu)變化的類(lèi)型

重復(fù)duplication

缺失deletion

倒位inversion

易位translocation第11頁(yè)，共62頁(yè)。第12頁(yè)，共62頁(yè)。第13頁(yè)，共62頁(yè)。第14頁(yè)，共62頁(yè)。第15頁(yè)，共62頁(yè)。重復(fù)duplication

重復(fù)是指染色體的片段出現(xiàn)多個(gè)拷貝。重復(fù)往往可改變基因劑量，可能造成表型的顯著改變。第16頁(yè)，共62頁(yè)。重復(fù)的細(xì)胞學(xué)和遺傳學(xué)效應(yīng)細(xì)胞學(xué)效應(yīng)：減數(shù)分裂時(shí)，同源染色體配對(duì)出現(xiàn)弧狀結(jié)構(gòu)?；罱Y(jié)構(gòu)是重復(fù)的部分。遺傳學(xué)效應(yīng)：出現(xiàn)突變，嚴(yán)重時(shí)死亡。第17頁(yè)，共62頁(yè)。第18頁(yè)，共62頁(yè)。第19頁(yè)，共62頁(yè)?；騽┝坎黄胶庠斐砂l(fā)育異常.

第20頁(yè)，共62頁(yè)。Fig6.11aThefragileXandanormalXchromosomefromafemale(left),andthefragileXandanormalYchromosomefromamale(right).?2003JohnWileyandSonsPublishersCredit:FromRichardsandSutherland,TrendsinGenetics,vol.8(7),p.249,1992.PhotocourtesyGrantSutherland.第21頁(yè)，共62頁(yè)。動(dòng)態(tài)突變（dynamicmutation）DNA序列中由于寡核苷酸拷貝數(shù)目的變化，引起生物表型改變的突變，稱(chēng)為動(dòng)態(tài)突變。動(dòng)態(tài)突變通常是由三聯(lián)體密碼子重復(fù)數(shù)目的增加而形成的。X脆性染色體綜合癥是由于在X染色體P27.3位置上CGG拷貝數(shù)目增加到200以上，引起基因的改變，形成痕跡很重的染色體，突變的部分很容易被打斷，所以被稱(chēng)為是脆性染色體。第22頁(yè)，共62頁(yè)。脆性位點(diǎn)是染色體上在特殊條件下易斷裂的位點(diǎn)，可能為收縮或縫隙。在人類(lèi)染色體上已發(fā)現(xiàn)一系列的脆性位點(diǎn)。其中研究最詳盡的位于

X染色體上，目前發(fā)現(xiàn)其與智障有關(guān)。脆性X綜合癥為X連鎖遺傳，出現(xiàn)幾率在男嬰中為1/2500，主要成因可能是因?yàn)镃GG三核苷片段重復(fù)數(shù)目的變化。第23頁(yè)，共62頁(yè)。

三聯(lián)體密碼子的重復(fù)與疾病疾病密碼子正?？截惢颊呖截惣顾杓∪馕s癥CAG(gln)11-3340--62亨廷頓癥CAG(gln)11-3442--100X脆性染色體CGG(arg)6-54250-4000強(qiáng)直型肌營(yíng)養(yǎng)不良CTG(leu)7-2349-75小腦共濟(jì)失調(diào)CAG(glu)4-1840-200第24頁(yè)，共62頁(yè)。三核苷酸重復(fù)拷貝擴(kuò)增的致病機(jī)制蛋白質(zhì)交聯(lián)形成不溶性包膜

CAG-CAG-CAG-……….

富含谷氨酰氨的蛋白質(zhì)＋其它蛋白質(zhì)

轉(zhuǎn)谷氨酰氨酶不溶性包膜影響神經(jīng)細(xì)胞功能

第25頁(yè)，共62頁(yè)。三核苷酸重復(fù)拷貝擴(kuò)增的致病機(jī)制能量供應(yīng)不足

甘油醛磷酸脫氫酶（GAPDH）糖腦所需能量

GAPDH＋病人的polygln糖缺乏腦所需能量第26頁(yè)，共62頁(yè)。三核苷酸重復(fù)拷貝擴(kuò)增的致病機(jī)制蛋白質(zhì)翻譯受阻

FMR1基因表達(dá)的蛋白，是正常人智力發(fā)育中的重要功能蛋白。如果FMR1基因存在有過(guò)量的重復(fù)序列，產(chǎn)生的mRNA不能與完整的核糖體結(jié)合，阻止了FMR蛋白生成，導(dǎo)致脆性X染色體綜合癥。第27頁(yè)，共62頁(yè)。三核苷酸重復(fù)拷貝擴(kuò)增的致病機(jī)制基因產(chǎn)物的毒性積累

(CAG)n人雄性激素受體猴腎細(xì)胞COS系富含gln的蛋白質(zhì)與細(xì)胞核結(jié)合

COS凋亡

第28頁(yè)，共62頁(yè)。缺失deletion

缺失是指染色體部分片段的丟失。缺失往往不會(huì)發(fā)生回復(fù)突變，從而使得未發(fā)生缺失的染色體上的隱性等位基因得以表現(xiàn)，也可能造成表達(dá)產(chǎn)物不平衡第29頁(yè)，共62頁(yè)。

中間染色體缺失：ABCDEF

ABCDF端點(diǎn)染色體缺失：ABCDEFABCDE缺失純合體：ABCDF

ABCDF缺失雜合體：ABCDEF

ABCDF

染色體缺失第30頁(yè)，共62頁(yè)。缺失的細(xì)胞學(xué)和遺傳學(xué)效應(yīng)細(xì)胞學(xué)效應(yīng)：減數(shù)分裂時(shí)，同源染色體配對(duì)出現(xiàn)弧狀結(jié)構(gòu)?；罱Y(jié)構(gòu)是正常的染色體部分。遺傳學(xué)效應(yīng)：出現(xiàn)突變，嚴(yán)重時(shí)死亡。有時(shí)會(huì)出現(xiàn)擬顯性現(xiàn)象。第31頁(yè)，共62頁(yè)。

缺失的遺傳學(xué)效應(yīng)－擬顯性現(xiàn)象玉米：紫色基因A對(duì)綠色基因a顯性。綠色植株aaX紫色植株AA

紫色AaUVAA花粉XaaF1

綠色紫色花粉：正常___A

缺失A基因___

第32頁(yè)，共62頁(yè)。果蠅缺刻表型Notchphenotype

是因?yàn)榘∟otch基因在內(nèi)的

染色體片段發(fā)生缺失造成的

上圖為正常表型

下圖為突變型第33頁(yè)，共62頁(yè)。Fig7.16bKaryotypeofinfantwithcri-du-chatsyndrome,46,XY(5p-).?2003JohnWileyandSonsPublishersCredit:CourtesyUniversityofUtahCytogeneticsLaboratory.第34頁(yè)，共62頁(yè)。Fig7.16aCri-du-chatsyndrome.?2003JohnWileyandSonsPublishersCredit:CourtesyIreneA.Uchida,DepartmentofPediatrics,McMasterUniversity第35頁(yè)，共62頁(yè)。倒位inversion

倒位是指染色體一

個(gè)片段發(fā)生顛倒。

倒位可能造成基因

被打碎或移位。

倒位往往形成無(wú)效

的配子，從而使計(jì)

算出的重組頻率偏

低。

第36頁(yè)，共62頁(yè)。人和黑猩猩的四號(hào)染色體因一個(gè)臂間倒位而不同

第37頁(yè)，共62頁(yè)。Fig8.21Suppressionofrecombinationinaninversionheterozygote.?2003JohnWileyandSonsPublishers第38頁(yè)，共62頁(yè)。Fig8.22Doublecrossingoverinaninversionheteroygote.?2003JohnWileyandSonsPublishers第39頁(yè)，共62頁(yè)。第40頁(yè)，共62頁(yè)。倒位區(qū)之間的交換第41頁(yè)，共62頁(yè)。倒位雜合子將會(huì)產(chǎn)生異常配子圖一臂內(nèi)倒位第42頁(yè)，共62頁(yè)。

環(huán)內(nèi)倒位區(qū)單交換第43頁(yè)，共62頁(yè)。倒位雜合子將會(huì)

產(chǎn)生異常配子。

圖二臂間倒位第44頁(yè)，共62頁(yè)。倒位的細(xì)胞學(xué)效應(yīng)和遺傳學(xué)效應(yīng)細(xì)胞學(xué)效應(yīng)：倒位雜合體在減數(shù)分裂同源染色體配對(duì)時(shí)，形成倒位環(huán)。遺傳學(xué)效應(yīng)：倒位區(qū)內(nèi)重組，形成不可育配子。被稱(chēng)為“抑制重組。”第45頁(yè)，共62頁(yè)。平衡致死系緊密連鎖或中間具有到位片段的相鄰基因由于生殖細(xì)胞的同源染色體不能交換，所以可以非等位基因的雙雜合子，保存非等位基因的純合隱性致死基因，該品系被稱(chēng)為平衡致死系。第46頁(yè)，共62頁(yè)。Cy:翻翅，顯性；純合致死(Cy/Cy)S:，星狀眼致死基因(S/S)翻翅果蠅與待保留致死基因果蠅雜交

Cy+XCy++S+SCy+Cy++SCy++S+S死亡保存死亡

第47頁(yè)，共62頁(yè)。Muller-5檢測(cè)突變xBWaXx_______xBWayx________XxBWaxBWay

xBWa_______BWa_____xBWaBWa

Muller-5雜合體Muller-5?第48頁(yè)，共62頁(yè)。第49頁(yè)，共62頁(yè)。易位translocation

易位是指染色體片段的轉(zhuǎn)移，既可發(fā)生在非同源染色體間，亦可發(fā)生在同一條染色體的不同位置。

易位往往造成基因移位或斷裂，影響基因功能。第50頁(yè)，共62頁(yè)。

人類(lèi)二號(hào)染色體有一羅伯遜易位，在黑猩猩，大猩猩，猩猩中均無(wú)。

G帶表明，人類(lèi)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(lèi)靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物中仍然存在.第51頁(yè)，共62頁(yè)。Fig7.22Structureandpairingbehaviorofareciprocaltranslocationbetweenchromosomes.?2003JohnWileyandSonsPublishers第52頁(yè)，共62頁(yè)。易位的細(xì)胞學(xué)效應(yīng)和遺傳學(xué)效應(yīng)細(xì)胞學(xué)效應(yīng)：易位雜合體在減數(shù)分裂同源染色體配對(duì)時(shí)，形成十字型結(jié)構(gòu)。遺傳學(xué)效應(yīng)：形成不可育和可育配子，各占1/2。被稱(chēng)為“半不育?！钡?3頁(yè)，共62頁(yè)。染色體數(shù)目的改變整倍數(shù)改變單倍體n2倍體2n3倍體3n多倍體4n，5n….同源多倍體（ABC）（ABC）（ABC）異源多倍體（ABC）（A’B’C’）（A’’B’’C’’）第54頁(yè)，共62頁(yè)。Fig7.9Originofhexaploidwheatbysequentialbybridizationofdifferentspecies.?2003JohnWileyandSonsPublishers第55頁(yè)，共62頁(yè)。Fig7.14MeioticnondisjunctionandtheoriginofDownsyndrome.?2003JohnWileyandSonsPublishers第56頁(yè)，共62頁(yè)。小麥染色體組成分析普通小麥：(2n=42)一粒小麥:（2n=14）二粒小麥:(2n=28）山羊草：（2n=14）第57頁(yè)，共62頁(yè)。

二粒小麥普通小麥一粒小麥7II+7I7II+14IAAAA+BAA+B+D二粒小麥14II14II+7IAABBAABBAABB+D山羊草21I7II+14IDDA+B+DDD+A+B第5