genetics8染色体畸变的遗传分析染色体结构变异.ppt

第八章 染色体畸变染色体结构变异染色体数目变异染色体是遗传物质的载体 遗传现象和规律均依靠：染色体形态、结构、数目的稳定；细胞分裂时染色体能够进行有规律的传递 染色体稳定是相对的，变异则是绝对的1927年发现：电离辐射—— 染色体结构变异 引起染色体结构变异的原因──先断后接假说： 染色体折断——重接错误——结构变异——新染色体 ∴ 染色体折断是结构变异的前奏第一节 染色体结构变异染色体结构变异的因素： ① 自然条件：营养、温度、生理等异常变化 ；② 人工条件：物理因素、化学药剂的处理四大类型： 缺失、重复、倒位、易位一、果蝇唾液腺染色体的特性唾液腺染色体(Polytene chromosome) ：存在于双翅 目昆虫幼虫消化道细胞的有丝分裂间期核内一种巨大的 染色体唾液腺染色体的特征：(1)巨大性、伸展性: 210~215染色质线平行排列；比中 期染色体长100-200倍2)体联会(Somatic synapsis)：二倍体染色体数目为 单元数3)具横纹结构: 区(102)、段(A-F)、横纹(4)出现泡状(puff)结构: 核蛋白解离，环散开，DNA 活跃转录区 1、巨大而伸展l果蝇三龄幼虫的唾腺，细胞有丝分裂停留在间 期，构成一个永久间期系统。

l细胞数目不增加，体积增大，每条染色体的常染色体区不断复制，可以复制 210-215 次，但 产物不分开，形成多线染色体（polytene chromosome）l由于处于间期，染色质充分伸展，约2000μml简单染色和压片，在光学显微镜下可观察到2、体细胞联会l体细胞在有丝分裂过程中出现的同源染色 体配对的现象l由每对染色体的着丝粒凝聚成染色中心3、有深浅相间的横纹结构l横纹区（band）：唾腺染色体上由染色质纤维缠 绕并浓缩而成致密的染色粒DNA被碱性染料深度 染色的区域 l间带区（interband）：扩展的染色粒间DNA被 浅染的区域 l两者交替排列形成特征性的、恒定的明暗相间的 横纹 l特定位置的特定横纹数目的增减或排列顺序的改 变意味着染色体结构的某种改变黑腹果蝇唾腺X染色体端部的界标4、puff结构l果蝇幼虫发育不同时期，基因在行使其特殊功能 时出现的特殊形态的泡状结构，是由于浓缩的核 蛋白纤丝从正常的包装在特定的横纹内解旋，使 成群的环状结构开放并散开的结果l是基因正在活跃地转录RNA的位置二、染色体结构变异的类型1.缺失：染色体上丢失一段，其上的基因也随之 丢失的现象。

2.重复：染色体上的某一片段出现两次或两次以 上的现象(同向或反向) 以上涉及染色体上基因数目的改变3.倒位：染色体上某一片段颠倒180o，其上的基因 顺序重排，(臂间或臂内)4.易位：一个染色体上的一段连接到另一条染色体 上(相互，转座等)以上涉及染色体上基因位置的改变染色体结构变异的机制l染色体水平上：断裂后的异常重接lDNA水平上：重复DNA片段之间的交换和 转座三、缺失与假显性1. 缺失的类型：(1) 末端缺失如果同一染色体的两臂同时发生断裂， 而余下的两臂断裂端重接，可形成环状染色体， 又称着丝粒环(2) 中间缺失染色体着丝粒一侧的短臂或长臂内发生 两处断裂，中间片段脱离，两端断裂末端连接产生缺失的原因：l1.染色体损伤后产生断裂（末端缺失）或非重建性愈合（中间缺失）会直接产生缺失或形成环状染色体，或经断裂融合桥而产生缺失和重复 l2.不等交换：（unequal crossing over）l3.转座因子可以引起染色体的缺失断裂-融合-桥• 顶端缺失的形 成(断裂) • 复制• 姊妹染色单体 顶端断头连接( 融合)• 有丝分裂后期 桥(桥)• 新的断裂2、缺失的细胞学特征无着丝粒断片无着丝粒断片最初发生缺失的细胞，在分裂时可见无着丝粒断片最初发生缺失的细胞，在分裂时可见无着丝粒断片 缺失环缺失环中间缺失杂合体偶线期和粗线期（同源染色体配对）出现中间缺失杂合体偶线期和粗线期（同源染色体配对）出现 末端突出末端突出顶端缺失杂合体粗线期、双线期，二价体末端不等长顶端缺失杂合体粗线期、双线期，二价体末端不等长3.缺失的遗传学效应（1）大片段缺失可在杂合状态下致死，X 染色体缺失则半合子一般也会致死。

小片段缺失的纯合体可存活(2) 假显性(pseudodominance)：一对等 位基因中的显性基因缺失，使对应的同源 染色体上的隐性基因得以表现的遗传现象 缺刻翅遗传分析缺刻：缺失引起；而且缺刻刚好发生在X-chr的白眼/ 红眼基因所在区域实验三种现象：① F1缺刻雌蝇全白眼—假显性；② F1雄蝇中无缺刻性状—致死；③ F1雌雄比例2:1. ——缺失唾腺染色体检查表明，果蝇X染色体 上的这一片段包括红眼基因在内的“ 缺刻翅”，丢失了45条横纹四、 重复与果蝇棒眼突变1. 重复类型（1）串联重复(tandem duplication)重复片段紧接在染色体固有的片段之后 ，两者的基因顺序一致（2）反向串联重复(reverse repeat)重复片段与固有片段衔接在一起，但重 复片段中的基因排列顺序是反向的 2. 重复的细胞学效应:与正常染色体联会，会出现突环 3. 重复的遗传学效应：重复片段大，个体生活力差，甚至死亡 ①黑腹果蝇的棒眼(Bar, B)——不完全显性性状 ：正常眼(790小眼)：野生型—1×(16A1-16A6)棒眼 (68小眼)： B基因控制—2×(16A1-16A6)棒眼突变是有X染色体上一个片段的重复造成的。

超棒眼l纯合的棒眼很不稳定，600~2000个子代中 会出现一个野生型的正常复眼和一个眼睛 更窄小的超棒眼l超棒眼只有45个小眼五、 倒位与交换抑制倒位：染色体某一区段的正常顺序颠倒了1. 倒位的类型：臂内倒位：倒位区段发生在染色体的某一臂上臂间倒位：倒位区段涉及染色体的两个臂，倒位区段内有 着丝点2. 倒位的细胞学效应：①倒位片段小，倒位部分不配对，其余配 对；②倒位片段大，倒位部分反向与正常部分 配对，其余不配对；③倒位片段适中：配对形成倒位环倒位环是由一对染色体形成（而缺失杂合体或重复杂合体的环或瘤则是由单个染色体形成）在倒位环内外，非姐妹染色单体间均可发生交换果蝇杂合体倒位圈3. 倒位的遗传学效应：(1) 交换抑制因子(crossover repressor)倒位环内非姊妹染色单体之间单交换，由交换后的 染色体参与形成的配子不育[具有缺失（和重复）] ，使 交换的结果无法在子代中检测出来，好象倒位抑制了交 换发生的发生，故称为“交换抑制因子” 交换抑制因子是一种遗传学现象，不是一种蛋白， 也不是一种有机小分子2”与4染色单体 交换(2) 平衡致死系(Balanced lethal system) ：保存隐性基因必须使之处于纯合状态，因为只有纯合体才能真实遗传，但隐性致死的基因不能以纯合状态保存，因为纯合体是致死的。

例如果蝇的展翅基因（dichaete， D）为显性基因基因型DD纯合时有致死效应表型为展翅的果蝇一定为D/+杂合子D基因的保存由于D和Gl是紧密连锁的，两者之间不能发生交换， 杂种后代会产生三种基因型 D+/D+，+Gl/ +Gl， D+/ +Gl同时保存两个隐性致死基因的品系称为永久 杂种，或平衡致死系 *平衡致死系特点：两个基因，任何一个出现 纯合，都是致死的，只有两个基因都为杂 合状态的个体才能够保留下来 利用倒位杂合体的交换抑制因子效应，也可以达到以永久的杂合状态同时保存两个隐性致死基 因的品系的目的果蝇的Cy+/+l永久杂种六、易位与假连锁遗传非同源染色体之间的节段转移所引起的染 色体重排，基因重一条染色体转移到另一 条染色体1. 易位的类型：①相互易位：两条非同源染色体各产生一个断裂，它们之间相互交换由断裂形成的片段 ②整臂易位：非同源染色体之间整个臂的转移或交换③ 罗伯逊易位近端部着丝点染色体在着丝粒处断裂的整臂易位染色体融合(罗宾逊易位)2. 易位的细胞学效应：易位杂合体，在减数 分裂的粗线期出现“十”型结构3. 易位的遗传学效应（1）相互易位导致的半不孕性20世纪20年代，Belling 绒毛黧豆 和曼陀罗发现花粉和胚囊的半不孕提出相互易位的假说20世纪30年代 McClintock 利用玉米在细胞学上证实了相互易位的假说致死致死存活(2).假连锁(Pseudolinkage)：由于相互易位，使得非同源染色体上 的基因在形成配子时，不能自由组合，表现出类 似于基因之间连锁的表型效应。

实为易位后形成 的不平横配子致死造成的♀配子♂配子1↘↙↓↓↓不育不育返回♂配子2♂配子3♂配子4♀亲本♂亲本3. 花斑位置效应位置效应(posotion effect)：倒位和易位引起基 因的位置该变，并造成相应的表型改变的遗传学 现象如果蝇班驳色眼的位置效应W-w位于X-chr 上，XW与4-chr相互易位X-chr4-chr相互易位七、染色体结构变异与人类疾 病 猫叫综合症（第5号染色体短臂缺失）：婴儿啼哭如猫叫，一般伴随有小头症和智力迟钝Burkitt淋巴瘤 t(8;14)(q24;q32)易位，产生两类异常染色体8q- 和14q+其中8q24存在癌基因c-myc, 而14q32存在 IgH基因，相互易位使c-myc插入到IgH基因部位， 并被激活，癌基因过量表达，导致肿瘤的发生 人类染色体相互易位：容易导致肿瘤的产生。