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第九章 染色体畸变. 第一节 染色体结构变异. 一、 一般染色体的形态和结构特点. 原核生物的染色体:是一裸露的 DNA 分子。 真核生物的染色体:由 DNA 、 RNA 和蛋白质(组蛋白和非组蛋白)组成。 染色质 染色体 (间期) (分裂期). 螺旋化. 染 色 体. 短臂. 着丝粒. DNA. 长臂. 染色单体. 中部着丝粒染色体( M ) 亚中着丝粒染色体( SM )
E N D
一、一般染色体的形态和结构特点 原核生物的染色体:是一裸露的DNA分子。 真核生物的染色体:由DNA、RNA和蛋白质(组蛋白和非组蛋白)组成。 染色质 染色体 (间期) (分裂期) 螺旋化
染 色 体 短臂 着丝粒 DNA 长臂 染色单体
中部着丝粒染色体(M) 亚中着丝粒染色体(SM) 亚端着丝粒染色体(ST) 端部着丝粒染色体(T) 染色体的类型
染色体分类图示 M SM ST T
异染色质:位于着丝粒附近,末端及某些中 间部分(不含基因、高度重复的 序列、不活跃)。变异不会造成 大的影响。 常染色质:基因主要位于常染色质区。变异 会造成严重的后果。 染色质
二、缺失、重复、倒位、易位 (一)缺失 1、缺失的类型 (1)中间缺失:常见 (2)顶端缺失:少见 缺失杂合体:体细胞内一对染色体中如果有一条带有缺失,另一条正常的个体为缺失杂合体。 缺失纯合体:体细胞内一对染色体都带有相同的缺失,为缺失纯合体。
A B C D A B C D A B C A B D 同源染色体联会 C A B D A B C D A B D A B D 缺失杂合体 中间缺失 顶端缺失
缺失纯合体 A B D A B D A B C D A B C D A B C 正常 A B C
2、缺失的表型效应 ♀:表现缺刻翅特征。 ♂:表现致死效应。 猫叫综合症:5q-杂合体,表现为小头,严重的生长异常和智力减退。患者的哭声象猫叫,常在婴儿期或幼儿期夭折。染色体检查表明:患者为第5号染色体短臂缺失杂合体。 果蝇缺失杂合体
人类的猫叫综合症 人类的猫叫综合症: 第5号染色体缺失 (短臂缺失)患儿发 出咪咪声,耳位低下, 智商仅20-40.
假显性现象 用X-ray处理花粉 玉米 ♀甜粒(susu隐性) × ♂非甜粒(SuSu显性) F1(少数甜粒)
性母细胞 × su su Su Su 生殖细胞 su su F1
3、缺失作图 果蝇:确定小糙眼fa在X染色体上的位置。有14个不同的X染色体缺失区段的品系分别与白眼缺刻翅突变体杂交。
白眼缺刻翅突变体 X染色体缺失品系 × fa Fa fa F1 隐性性状 显性性状
3、缺失作图 结果: 264-33,264-37,264-2,264-19,N-8,264-38等品系均使fa基因出现假显性。这些品系都包括3C7区的缺失。由此可见,fa基因就在3C7中。
(二) 重复 1、重复的类型及其产生 (1)串联重复:重复片段紧接在固有的区段之后,而且两者的基因顺序一致。 (2)反向串联重复/反接重复:重复片段也紧接固有区段之后,但基因顺序正好相反。 (3)移位重复:重复片段插在与固有区段不相连的其他位置上,也可以在其他染色体上。
(2) (3) (1) A B C D A B C D A B C D A B C D C D A B C D DC A B C D B A 串联重复 反接重复 移位重复
同源染色体间发生不等交换 A B C D E A B C DC D E A B C D E A B E A B C DC D E A B C D E A B C D E A B E 缺失 串联重复
2、重复的表型效应 例如,果蝇的棒眼就是X染色体上16A区重复的结果。16A区的重复可使小眼数降低,并有累加效应,即重复数愈多,小眼数越少,眼睛越小。进一步研究表明:小眼数不仅与重复区的次数有关,且与重复区的排列位置有关。
(三) 倒位 1、倒位的类型和细胞学特点 臂内倒位:倒位区段不包括着丝粒,即 倒位区位于着丝粒一侧的臂内。 臂间倒位:倒位区段包括着丝粒在内。 类型
A B C D E A B C D E A B C D E A B C D E A D C B E A B D C E 臂间倒位 臂内倒位
细胞学特点: 倒位环/倒位圈
假如臂内倒位杂合体,倒位圈内发生1次交换。所形成的4种配子:2种亲组合正常、2种重组合(即一种为无着丝粒片断、另一种为双着丝粒染色体)。假如臂内倒位杂合体,倒位圈内发生1次交换。所形成的4种配子:2种亲组合正常、2种重组合(即一种为无着丝粒片断、另一种为双着丝粒染色体)。
c a B A d b D C 假如在臂间倒位杂合体的倒位圈内发生1次交换。所形成的4种配子:2种亲组合配子正常、2种重组合(均为即有重复,又有缺失)。
2、倒位的遗传学效应 抑制或明显减少重组的发生。不论是臂间或臂内倒位,由于倒位圈内发生单交换的产物都带有缺失或重叠,不能形成有功能的配子,使倒位圈内的基因表现完全连锁。倒位还可使倒位圈附近一些正常顺序基因之间的重组率,这是由于在倒位圈附近的联会常常是不紧密的。
(四) 易位 1、易位的类型和细胞学特点 概念:易位是指两对非同源染色体之间某 个片段发生转移的现象称易位。 单向易位 相互易位 类型
细胞学特点: A D B B D A D B D B A A 单向易位——四价体联会成“T”型
A B 1 2 2 A 1 B B A 2 A 2 1 1 双向易位——四价体联会成“十字”型
中期此四价体的排列图象呈“8”字型 后期I染色体就以间隔式分向两极――相隔式分离/交替分离,产生的配子均可育。
A B 1 2 A 1 B 2 A B 2 B A 1 2 1 形成可育配子
中期此四价体的排列图象呈“0”字型。 后期I时,相邻的两条染色体,分向一极-邻近式分离。邻近式分离有2种可能,结果产生的配子均不育 。
A A B 1 B 1 2 2 A B 2 1 A 1 2 B 形成不育配子
2、易位的遗传学效应 (1)改变了正常的连锁群,使原来同一染色体上的连锁基因经易位而表现独立遗传,反之,原来为非连锁基因也可能出现连锁遗传现象。即出现假连锁现象 例如,玉米,WX——C、su——pl, c、 wx——su——pl, 经细胞学分析原来9号染色体上含wx的区段易位到6号染色体上。以T9-6来表示之。
bw e bw+ e+ × P bw e e+ bw+ (野生型) (褐眼黑檀体) bw+ e+ bw e × F1雄 雌 bw e e bw bw+ e bw e+ F2 1 :1 bw e e bw (致死:缺失、重复) (致死:缺失、重复) e+ bw e bw+ :1 :1 bw e bw e (野生型) (褐眼黑檀体)
2、易位的遗传学效应 (2)易位杂合子常伴有不同程度的不育。
2、易位的遗传学效应 (3)有许多植物的变种或变系,也是染色体在进化过程中连续性易位造成的。 例如:直果蔓陀罗的许多变系就是不同染色体的易体纯合体(n=12),2n=24,可将12对染色体的两臂分别以数字代号:1·2,3·4,5·6……23·24等。 变系I:是1·18和2·17易位纯合体 变系II:是3·21和4·22易位纯合体
2、易位的遗传学效应 (4)易位有时还能引起染色体数目的改变 例如,菊科植物中还阳参属,有n=3,4,5,6,7,8等种。
配子 新的物种
三、果蝇唾腺染色体是研究染色体结构变异的好材料三、果蝇唾腺染色体是研究染色体结构变异的好材料 果蝇唾腺染色体具有什么特点? ①巨大性; ②体细胞内同源染色体配对; ③染色体着丝粒相互靠拢,形成的结构――染色中心; ④经碱性染料着色后,每条臂上有疏密不同或相同的带纹。