第九章染色體畸變

1、第九章 染色體畸變第一節(jié) 染色體結(jié)構(gòu)的變異一、染色體結(jié)構(gòu)變異的機(jī)理二、染色體結(jié)構(gòu)變異的類型三、染色體結(jié)構(gòu)變異的應(yīng)用1927年穆勒(H.J.Muller)用X射線處理果蠅精子，發(fā)現(xiàn)：電離輻射 è 染色體結(jié)構(gòu)變異。自然輻射、溫度、營養(yǎng)、生理環(huán)境等因素的異常變化，都可能使染色體發(fā)生斷裂。人為地用某些物理因素（如UV、xray、-ray、中子等）或化學(xué)試劑處理生物體、細(xì)胞，染色體斷裂的頻率還會(huì)大大提高。結(jié)構(gòu)變異的形成：斷裂愈合假說 自發(fā)或誘發(fā)情況下，染色體可能斷裂，形成粘性末端（cohesive end），具有與另一個(gè)斷裂末端愈合的能力，而不能穩(wěn)定存在。 A不愈合：保持?jǐn)囝^，無著絲粒的染色體

2、片段丟失，產(chǎn)生結(jié)構(gòu)變異； B重建：斷裂末端自身愈合，恢復(fù)原狀； C非重建性愈合：錯(cuò)接，產(chǎn)生結(jié)構(gòu)變異。（一）缺失（二）重復(fù)（三）倒位（四）易位1、缺失的類型：（1）頂端缺失（末端缺失）：丟失染色體某臂的外端。（2）中間缺失：丟失染色體某臂內(nèi)部的一段。（3）整臂缺失：染色體也可能丟失整個(gè)一個(gè)臂,變成頂端著絲粒染色體和一個(gè)無著絲粒的染色體斷片。 2、缺失的鑒定 一般采用缺失雜合體在減數(shù)分裂時(shí)染色體配對(duì)的圖象來區(qū)別。（1）中間缺失（2）頂端缺失（3）斷片（1）中間缺失： 缺失環(huán)：如果是中間缺失，且缺失區(qū)段較長，那么，缺失雜合體的一對(duì)染色體在粗線期可以聯(lián)會(huì)，但正常染色體上多余的區(qū)段常呈環(huán)狀突起。 中間缺

3、失染色體沒有斷頭外露，比較穩(wěn)定，因而常見的缺失染色體多是中間缺失的。（3）斷片： 在最初發(fā)生缺失的細(xì)胞內(nèi)，可見到遺棄在細(xì)胞質(zhì)里無著絲粒的斷片。但隨著細(xì)胞多次分裂，斷片即消失。3、缺失的遺傳學(xué)效應(yīng)（1）出現(xiàn)異?；蛑滤溃簛G失了基因，代謝過程可能部分地中斷，使個(gè)體生活力降低、表型變化或不能成活。 發(fā)生缺失的配子常敗育，特別是花粉，幾乎不能存活，胚囊忍受缺失的能力略高于花粉，因此缺失多數(shù)是通過雌配子傳遞的，很難形成缺失純合體。 缺失小片段染色體有時(shí)雖不致死，但也會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的異常，例如： 人類的貓叫綜合癥，46 XX(XY)，5p-； 慢粒白血病，46 XX(XY)，22q-。 缺失雜合體的擬顯性現(xiàn)象1

4、、重復(fù)的類型（1）順接重復(fù)：重復(fù)的區(qū)段是按原來在染色體上時(shí)的正常順序重復(fù)。 a b c d e f a b c d c d e f（2）反接重復(fù)：重復(fù)的區(qū)段和原來在染色體上的順序相反。 a b c d e f a b c d d c e f（3）可以同臂重復(fù)或異臂重復(fù)： （1）重復(fù)較少且于兩端，可能不會(huì)有環(huán)或瘤出現(xiàn)，不易鑒定。3、重復(fù)的遺傳學(xué)效應(yīng)不等交換與果蠅16A區(qū)段重復(fù)（三）倒位： 染色體上某一區(qū)段連同它帶有的基因順序顛倒180度重接，形成新的基因排列順序的過程。 倒位的符號(hào)為inv，inv(5)表示第5號(hào)染色體發(fā)生倒位。 有倒位純合體和倒位雜合體。1、倒位的類型（1）臂內(nèi)倒位：倒位發(fā)生在

5、一條染色體臂上，不涉及著絲粒。（2）臂間倒位：倒位涉及包括著絲粒在內(nèi)的兩條染色體臂。2、倒位的細(xì)胞學(xué)鑒定（1）根據(jù)染色體聯(lián)會(huì)情況 倒位純合體：減數(shù)分裂前期完全可以進(jìn)行正常配對(duì)和交換。 減數(shù)分裂過程和產(chǎn)物都是正常的。 倒位雜合體：根據(jù)倒位區(qū)段的大小，減數(shù)分裂時(shí)倒位雜合體以不同 的方式進(jìn)行聯(lián)合。 若倒位區(qū)段極長： 倒位區(qū)段聯(lián)會(huì)，兩端非倒位區(qū)段則只能保持分離狀態(tài)； 若倒位區(qū)段較短： 兩側(cè)非倒位區(qū)段正常配對(duì)，倒位區(qū)段短，不配對(duì)，形成疏松區(qū)； 若倒位區(qū)段適中： 倒位段與非倒位段均進(jìn)行聯(lián)會(huì)，形成倒位圈。電鏡下觀察到的倒位圈（2）橋和斷片: 臂內(nèi)倒位雜合體在減數(shù)分裂聯(lián)會(huì)時(shí)，如果倒位圈內(nèi)非姐妹染色單體間發(fā)生了

6、奇數(shù)次交換，在后期就會(huì)出現(xiàn)橋和斷片。玉米In5a(S.0-L.67) 短臂0.0到長臂0.67之間的臂間倒位 bt1pr 24%0.4%bt1bm1 1%0bt1a2 8%4.5% 果蠅第3染色體由es 經(jīng)ro至ca的一段倒位 sr與es之間的細(xì)胞學(xué)距離增大了，而遺傳距離反而變小了。 （2）倒位可以形成新種，促進(jìn)生物進(jìn)化： 倒位改變了基因的序列和相鄰基因的位置，其交換值（遺傳距離）一般也隨之改變，因而可產(chǎn)生多種表型效應(yīng)。 百合（n=12）：兩個(gè)種（頭巾百合、竹葉百合）間的分化是由M1、M2、S1、S2、S3、S4等6個(gè)染色體發(fā)生臂內(nèi)倒位形成的（兩個(gè)種的S5、S6、S7、S8、S9、S10染色體

7、仍相同）。 （四）易位：易位指非同源染色體之間發(fā)生節(jié)段轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象。易位是染色體間的結(jié)構(gòu)變異。是自然界存在的最廣泛的一種結(jié)構(gòu)變異。易位以符號(hào)t表示，如46，XY，t（2；5）（q21q31）表示易位發(fā)生在2號(hào)和5號(hào)染色體的長臂之間。號(hào)數(shù)小的染色體命名時(shí)寫在前邊。有易位純合體和易位雜合體。1、易位的類型（1）相互易位（平衡易位）： 是指非同源染色體之間發(fā)生節(jié)段互換。 可以是對(duì)稱型（等長）的，也可以是 非對(duì)稱型（不等長）。（3）羅伯遜易位(羅氏易位、著絲粒融合、整臂融合）： 由兩個(gè)非同源的端著絲粒染色體的著絲粒區(qū)斷裂，長臂相互重接成一條 長的中央著絲粒染色體；短臂相互連接形成小染色體，最后丟失。 易

8、位與交換的異同相同點(diǎn)：都是交換染色體片段。2、易位的鑒定1、易位純合體： 有絲分裂、減數(shù)分裂均正常。2、易位雜合體（1）有絲分裂均正常；（2）單向易位雜合體的細(xì)胞學(xué)表現(xiàn)較為簡單，在減數(shù)分裂時(shí)兩對(duì)同源染 色體常聯(lián)會(huì)成“T”字形。（3）相互易位雜合體在減數(shù)分裂前期粗線期，由于同源染色體配對(duì)， 呈現(xiàn)特征性的十字型圖象；終變期隨著交叉的端化，十字形圖像逐 漸開放，呈現(xiàn)圓圈或“8”字形；在中期I由于兩對(duì)非同源染色體在赤 道面兩側(cè)的排列方式不同，有相鄰式和交替式之分。如玉米：在正常的第9染色體上： Yg2-yg2與Sh-sh重組率為23%， Sh-sh與Wx-wx的重組率為30%； T5-9a易位雜合體表

9、示第5染色體長臂的外側(cè)一小段染色體和第9色體短臂包括Wx在內(nèi)的一大段染色體的易位。易位后Yg2-yg2與Sh-sh重組率從23% 11；Sh-sh與Wx-wx的重組率從30% 5。且基因距易位點(diǎn)（T）越近，重組率下降越多。Yg2-yg2與Sh-sh之間下降了12%，而Sh-sh與Wx-wx之間卻下降了25%。（2）改變連鎖關(guān)系： 例如在一條染色體上本來有兩個(gè)基因是連鎖的，當(dāng)其中一個(gè)基因易位到另一條非同源染色體上后，它們就不再連鎖，而顯示出自由組合了。反之，原來非連鎖的基因也可能表現(xiàn)出連鎖的遺傳現(xiàn)象。 植物在進(jìn)化過程中不斷發(fā)生易位可以形成許多變種。 直果曼陀羅（n=12）許多變系就是不同染色體的

10、易位純合體。 （3）易位導(dǎo)致染色體數(shù)目變異： 染色體數(shù)目由多到少,在物種分化上占有重要地位。如人類的第2染色體的兩條臂在黑猩猩、大猩猩、小猩猩中是分開成兩條端著絲粒染色體的（黑猩猩中是第12和第13條，在大猩猩和小猩猩中是第11和12條），由于羅氏易位產(chǎn)生了人的第2染色體。（5）花斑型位置效應(yīng)：是位置效應(yīng)的一種。 位于常染色質(zhì)區(qū)的基因經(jīng)過染色體重排轉(zhuǎn)移到異染色質(zhì)附近區(qū)域時(shí)，表現(xiàn)出不穩(wěn)定的表型效應(yīng)（在有些細(xì)胞中能夠正常表達(dá)，在另一些細(xì)胞中不能表達(dá)）。又名斑駁型位置效應(yīng)。 例如，果蠅的白眼基因(w)位于X染色體末端的常染色質(zhì)區(qū)。如果帶有它的等位基因即野生型紅眼基因(W+)的X染色體末端被易位到另一染色體的異染色質(zhì)區(qū)，而白眼基因(w)不變，則雌性易位雜合體果蠅(W+/w)的復(fù)眼呈現(xiàn)紅白嵌合的花斑。如果被易位的基因是w而不是W+,則雌性果蠅(W+/w)的復(fù)眼還是正常