1、第六章染色体畸变的遗传学分第六章染色体畸变的遗传学分析析第六章第六章 染色体畸变的遗传学分析染色体畸变的遗传学分析染色体畸变：染色体的结构和数目的改变染色体畸变：染色体的结构和数目的改变正常型红细胞正常型红细胞镰刀型贫血症红细胞镰刀型贫血症红细胞一一 染色体结构变异染色体结构变异1 1 果蝇唾腺染色体果蝇唾腺染色体果蝇唾腺染色体结构和功能的特性：果蝇唾腺染色体结构和功能的特性：n巨大性、伸展性巨大性、伸展性n体联会（体联会（somatic synapsis)n有横纹结构有横纹结构染色质浓缩而成致密染色粒染色质浓缩而成致密染色粒DNADNA被碱性染料深染的带被碱性染料深染的带纹区与扩展的染色粒间
2、纹区与扩展的染色粒间DNADNA被浅染的带间区交替排列被浅染的带间区交替排列而成形成横纹。而成形成横纹。横纹的线性排列可以看作与基因的线性排列是等横纹的线性排列可以看作与基因的线性排列是等同的，特定基因突变在特定的横纹上定位。同的，特定基因突变在特定的横纹上定位。氚标记的胸腺嘧啶核苷（氚标记的胸腺嘧啶核苷（3H-TdR3H-TdR）重重 复复倒倒 位位易易 位位染色体丢失了一个片段，使之位于这个片段上的基染色体丢失了一个片段，使之位于这个片段上的基因也随之发生丢失。因也随之发生丢失。类别：按染色体断裂点的数量和位置分为：类别：按染色体断裂点的数量和位置分为：减数分裂过程只能够同源染色体配对时，
3、缺失杂合减数分裂过程只能够同源染色体配对时，缺失杂合体出现特征性的环状结构。体出现特征性的环状结构。n缺失一般对生物的发育和配子生活力有不利的缺失一般对生物的发育和配子生活力有不利的影响。影响。n缺失改变了基因间在遗传上的图距，因而导致缺失改变了基因间在遗传上的图距，因而导致基因重组率发生变化。基因重组率发生变化。n假显性假显性：对于杂合体中如携带显性等位基因的：对于杂合体中如携带显性等位基因的染色体区段缺失，则隐性等位基因得以实现其染色体区段缺失，则隐性等位基因得以实现其表型效应。表型效应。染色体的某一片段在同一染色体上出现不止一次的染色体的某一片段在同一染色体上出现不止一次的现象称为重复。
4、现象称为重复。串联重复（串联重复（tandem duplication）：）：重复片段紧接重复片段紧接在固有的区段之后，两者的基因顺序一致。在固有的区段之后，两者的基因顺序一致。反向串联重复（反向串联重复（reverse duplication）：）：重复片段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与固有片段衔接在一起，但重复片段中的基因排列顺序相反。顺序相反。重复杂合体重复杂合体(duplication heterozygote)：指同源染：指同源染色体中，有一个正常而另一个是重复染色体的生物色体中，有一个正常而另一个是重复染色体的生物个体。个体。重复纯合体重复纯合体(dupli
5、cation homozygote)：指同源染色指同源染色体中，每个染色体都含有相同的重复片段且重复类体中，每个染色体都含有相同的重复片段且重复类别相同的生物个体。别相同的生物个体。AB CD EFEA B CD EFEFFGG重复杂合体重复杂合体重复纯合体重复纯合体减数分裂过程只能够同源染色体配对时，缺失杂合体出现特征性的环状结构。缺失改变了基因间在遗传上的图距，因而导致基因重组率发生变化。倒位圈是由一对染色体形成（而缺失或重复杂合体的环或瘤则是由单个染色体形成）。横纹特征具有物种的特异性易位纯合体(translocation homozygote)：指同源染色体都含有相同易位片段的生物个体
6、，又叫纯易位体，由杂易位体自交获得。同源染色体联会时可见：重复纯合体(duplication homozygote)：指同源染色体中，每个染色体都含有相同的重复片段且重复类别相同的生物个体。由两个非同源的端着丝粒染色体的长臂相互重接成一条长的中间着丝粒染色体；类别：按染色体断裂点的数量和位置分为：缺失一般对生物的发育和配子生活力有不利的影响。同源染色体的非姐妹染色单体之间串联重复（tandem duplication）：重复片段紧接在固有的区段之后，两者的基因顺序一致。倒位杂合体(inversion heterozygote)：指同源染色体中，有一个正常而另一个是倒位染色体的生物个体。转座子（
7、transposon，Tn）是存在于染色体DNA上可自主复制和位移的基本单位。串联重复（tandem duplication）：重复片段紧接在固有的区段之后，两者的基因顺序一致。倒位区段较短正常部分配对，其余不配对猫叫综合症第5号染色体短臂缺失同一种基因对表型的作用随基因数目的增多而呈一定的累加增长。AB CDEFFGA B CDEFGEGn重复对基因平衡的影响：扰乱了生物体本身基因重复对基因平衡的影响：扰乱了生物体本身基因固有的平衡体系，影响了个体的生活力。固有的平衡体系，影响了个体的生活力。有害程度：取决于重复区段基因数量的多少及其重有害程度：取决于重复区段基因数量的多少及其重要性，与缺失
8、相比，有害性相对较小，但若重复区要性，与缺失相比，有害性相对较小，但若重复区段过长，往往使个体致死。段过长，往往使个体致死。n产生特定的表型效应产生特定的表型效应(剂量效应剂量效应 dosage effect)dosage effect)同一种基因对表型的作用随基因数目的增多而呈一同一种基因对表型的作用随基因数目的增多而呈一定的累加增长。细胞内某基因出现的定的累加增长。细胞内某基因出现的次数越多，表次数越多，表型效应越显著型效应越显著。果蝇的棒眼遗传：果蝇的棒眼遗传：由于由于X X染色体染色体上复眼基因上复眼基因16A16A横纹横纹区区的重复使小眼数减少，形成棒眼。的重复使小眼数减少，形成棒眼
9、。位置效应：重复区段的位置不同，表现效应也不同。位置效应：重复区段的位置不同，表现效应也不同。果蝇棒眼遗传：果蝇棒眼遗传：“b b”代表一个代表一个1616区区A A段；段；“B B”代表代表两个两个1616区区A A段；则段；则“BbBb”是三个是三个1616区区A A段。段。正常眼正常眼棒眼棒眼纯合棒眼纯合棒眼纯合重棒眼纯合重棒眼重棒眼重棒眼780358694525ABCDEFGHABCDEFGHABCDEFGHABCDHE F GABCDGFEHABC D EHFGABEDCFEH臂内倒位臂内倒位臂间倒位臂间倒位臂内倒位：倒位区段发生在染色体的某一臂上。臂内倒位：倒位区段发生在染色体的某
10、一臂上。臂间倒位：倒位区段涉及染色体的两个臂，倒位臂间倒位：倒位区段涉及染色体的两个臂，倒位区段内有着丝点。区段内有着丝点。ABCDGFEHABCDEGFHABCDGFEABCDGEFHH倒位纯合体倒位纯合体倒位杂合体倒位杂合体倒位的细胞学效应倒位的细胞学效应BCDEFBCDEGFHAAHABCDEFGHABCDFEGHSingle inversionMultiple inversion倒位的遗传学效应倒位的遗传学效应倒位杂合体往往高度不育或胎儿畸形。倒位杂合体往往高度不育或胎儿畸形。交换抑制交换抑制不论是臂间倒位还是臂内倒位，由于倒位环内非姐妹染不论是臂间倒位还是臂内倒位，由于倒位环内非姐妹
11、染色单体间发生单交换，而交换的产物都带有缺失或重复，色单体间发生单交换，而交换的产物都带有缺失或重复，不能形成有功能的配子，因而好象被抑制了，或相当程不能形成有功能的配子，因而好象被抑制了，或相当程度地减少杂合子中的重组。这种现象称为交换抑制因子度地减少杂合子中的重组。这种现象称为交换抑制因子(crossover repressor,C)。ACBDEFGABCDEFG臂内倒位臂内倒位ACBDEFGABCDEFG配对配对分离分离臂内倒位形成的臂内倒位形成的“后期后期 I 桥桥”ABEDCFGABCDEFG臂间倒位臂间倒位ABCEDFGABCDEFG配对配对分离分离n平衡致死品系平衡致死品系(ba
12、lanced lethal system)(balanced lethal system)隐性基因保存隐性基因保存纯合体纯合体致死基因保存致死基因保存杂合体杂合体利用倒位的交换抑制效应，为了同时保存两个利用倒位的交换抑制效应，为了同时保存两个致死基因而设计建立的果蝇品系。致死基因而设计建立的果蝇品系。横纹特征具有物种的特异性横纹特征具有物种的特异性不论是臂间倒位还是臂内倒位，由于倒位环内非姐妹染色单体间发生单交换，而交换的产物都带有缺失或重复，不能形成有功能的配子，因而好象被抑制了，或相当程度地减少杂合子中的重组。产生特定的表型效应(剂量效应 dosage effect)相互易位的纯合体没有明
13、显的细胞学特征，在减数分裂时配对正常。转座子（transposon，Tn）是存在于染色体DNA上可自主复制和位移的基本单位。细胞内某基因出现的次数越多，表型效应越显著。利用倒位的交换抑制效应，为了同时保存两个致死基因而设计建立的果蝇品系。染色体的某一片段在同一染色体上出现不止一次的现象称为重复。臂内倒位形成的“后期 I 桥”展展 翅翅D +粘胶眼粘胶眼+Gl+展展 翅翅D +展翅粘胶眼展翅粘胶眼D +Gl野生型野生型+粘胶眼粘胶眼+Gl平衡致死系的形成平衡致死系的形成永久杂种并非真实不分离，但可真实遗传永久杂种并非真实不分离，但可真实遗传死死 亡亡D +D +展翅粘胶眼展翅粘胶眼D +Gl展翅
14、粘胶眼展翅粘胶眼D +Gl展翅粘胶眼展翅粘胶眼D +Gl+Gl+Gl死死 亡亡都是交换染色体片段都是交换染色体片段不同点：见下表：不同点：见下表：41 2 3A B C6 7D EGF5A B CF GD EDA B CGFE易位的类型易位的类型4123ABC6 7DEGF5ABC45DE61237GF转座子（transposon，Tn）是存在于染色体DNA上可自主复制和位移的基本单位。1.1.是很小的是很小的DNADNA片段片段(约约1 1kb)kb)，末端具有反向重复序列。末端具有反向重复序列。2.2.转座时常复制宿主靶位点转座时常复制宿主靶位点4 41515bpbp的的DNADNA形成正
15、向重复区。形成正向重复区。ABCDEF123456ABCDEF123456融合融合裂解裂解易位杂合体易位杂合体(translocation heterozygote)：指同源指同源染色体中有一个是易位染色体的生物个体，又叫染色体中有一个是易位染色体的生物个体，又叫杂易位体。杂易位体。易位纯合体易位纯合体(translocation homozygote)：指同源染指同源染色体都含有相同易位片段的生物个体，又叫纯易色体都含有相同易位片段的生物个体，又叫纯易位体，由杂易位体自交获得。位体，由杂易位体自交获得。ABCD12ABCDEFEFABCD12EFABCDEF12易位杂合体易位杂合体易位纯合体
16、易位纯合体n相互易位的纯合体没有明显的细胞学特征，在减相互易位的纯合体没有明显的细胞学特征，在减数分裂时配对正常。数分裂时配对正常。n相互易位的杂合体在粗线期由于同源部分的紧密相互易位的杂合体在粗线期由于同源部分的紧密配对而出现富有特征性的十字形图像。配对而出现富有特征性的十字形图像。粗线期粗线期后期后期相邻分离相邻分离-1：；相邻分离相邻分离-2：；相间分离：相间分离：；相邻分离相邻分离-1相邻分离相邻分离-2相间分离相间分离可育可育不育不育不育不育相互易位的遗传学效应相互易位的遗传学效应n导致植物的半不孕性。导致植物的半不孕性。n假连锁假连锁：bwbwee褐眼黑檀体褐眼黑檀体+表型表型:野生型野生型2332果蝇假连锁现象果蝇假连锁现象bwbweebwbwee褐眼黑檀体褐眼黑檀体+bw+e野生型野生型+bwee致死致死:2缺失缺失,3重复重复+ebwbw致死致死:3缺失缺失,2重复重复+bwe2/23/3/32易位杂合体易位杂合体位置效应(Position effect):由于染色体畸变改变了一个基因与其邻近基因或与其邻近染色质的位置关系，从而使它的表型效应也发生变化的现象。它可分为两大类：(1)稳定型：如果蝇的棒眼，是由于x染色体上的区段重复。(2）花斑型：如果蝇的班白眼是由于染色体结构变异使白眼座位改变了位置，邻近于异染色质。
