武汉大学遗传学第12章染色体畸变的遗传分析.pptx

第12章 染色体畸变的遗传分析本章将讨论1、染色体畸变的类型2、染色体畸变的机制3、染色体畸变的遗传学效应及其应用等12.1染色体结构变异及其遗传学效应12.1.1 唾腺染色体是遗传分析的理想材料 唾腺染色体（salivary gland chromosome） 是存在于双翅目昆虫，如果蝇、摇蚊幼虫的消化管（尤其是唾腺）细胞的有丝分裂间期核中的一种可见的、巨型染色体。 例 果蝇幼虫唾腺细胞的唾腺染色体 由于染色体反反复复核内复制（endoduplication），而核或细胞不分裂，由很多纵向密集在一起的染色丝（染色单体，210~215）束集在一起，而且在唾腺细胞中进行了体细胞配对，同源染色体两成员之间如有不同，就很容易识别。总处在前期状态，螺旋化程度低，比相应正常的体细胞染色体要长千倍；另一重要特点是具有明暗相间的带纹（bands）因此，唾腺染色体具有结构和功能上的特性是：（1）巨大而伸展成千上万条的染色质纤维平行而且精巧地排列形成多线染色体（ polytene chromosome），长度约为2 000μm，染色体变得巨大，是其体细胞的中期染色体长度的100～ 200倍。伸展形式的DNA长度约为40 000μm。 （2）体细胞联会 体细胞同源染色体紧密而精确地配对。 由每对染色体的着丝粒凝聚成染色中心（chromocenter）。 Y染色体参与染色中心的组成。 从染色中心放射状地伸出各对染 色体的臂。第1染色体为端着丝 粒的XX，第2、3染色体是两对较 大的中着丝粒染色体，分别出现 两条臂（ 2L，2R，3L，3R） ， 第4染色体为点状图12－1黑腹果蝇唾腺染色体模式图 示端部横纹及界标分区（3） 有深浅相间的横纹结构 黑腹果蝇的多线染色体的横纹总数约为5 000条。在光镜下，多线染色体上有85%的区域呈现带纹，15%为间带区，带纹的DNA 含量有3 000至300 000 bp。依据特殊的、相对稳定的横纹结构，可以准确地鉴别每条染色体。光镜照片电镜照片横纹的排列特征具有物种的特异性 20世纪30年代Bridges发表了世界上第一张多线染色体细胞学图谱他将整套黑腹果蝇的唾腺染色体被划分为102区，其顺序依次为：X：第1区～ 第20区，由端部→ 中心；2L：第21区～ 第40区，由端部→ 中心；2R：第41区～ 第60区，由中心→ 另一端部；3L：第61区～ 第80区，自端部→ 中心；3R：第81区～ 第100区，由中心→ 另一端部；4：第101区～ 第102区，自端部→ 中心； 图12－2黑腹果蝇唾腺X染色体端部的界标每一区再分为宽窄不等的A、B、C、D、E、F 6段，每一小段包含数目不等的横纹（图12－2） 。由图可见，在黑腹果蝇唾腺染色体的X 染色体端部第1区中的A段显示有8条横纹，B段具有14条横纹，C 段5条，D段4条，E段4条，F段4条。图中只部分显示在第1区右侧的第2区。 由于唾腺染色体横纹的线性排列能代表基因的线性排列，可用于染色体结构变异的精细分析，通过运用原位杂交技术，可以直接确定特定基因在上述细胞学图上所处横纹的位置。（4） 显见puff 结构 puff是在幼虫发育不同时期，基因在行使其特殊功能时出现的特殊形态的泡状结构或称染色体疏松。这是浓缩的核蛋白纤丝从正常的包装在特定的横纹内的解旋，使成群的环状结构开放并散 图12－3 多线染色体上puff的形成（ a） D.hydei果蝇唾腺染色某正常带纹区（ b） 经热激（ 37 ℃ ，1.5 h）诱导在该区形成puff（ c） 示摇蚊唾腺染色体上一个puff被标记的RNA（黑点）开的结果［图12－3（a），（b）］ 。研究证明puff是基因正在活跃地转录RNA的位置12.1.2染色体结构变异的类型及其机制（1） 染色体结构变异的类型 染色体结构变异主要有下列几种（图12-4）① 缺失（ deletion或deficiency，del或Df）染色体丢失某一个片段，位于该片段上的基因也随之丢失。 ② 重复（ duplication或repeat，dup或Dp） 一条染色体上某一片段出现两份或两份以上的现象，使位于这些片段上的基因多了一份或几份。 ③ 倒位（ inversion， inv或In） 在同一染色体上某一个片段作180°的颠倒后重接，造成染色体上基因顺序的重排。如果颠倒的片段包括着丝粒在内称为臂间倒位（ pericentric） ，不包括着丝粒的倒位称为臂内倒位（ paracentric） 。 ④ 易位（ translocation， t或T） 一条染色体臂的一段移接到另一非同源染色体的结构变异。相互易位（ reciprocal ）最常见，属于非同源染色体间相互交换染色体片段，造成染色体间基因的重排。图12－4染色体结构变异类型（2） 染色体结构变异的机