第八章 染色体畸变,缺失、重复、倒位、易位,整倍体、非整倍体,第一节 染色体结构的改变,一、缺失deletion 二、重复duplication 三、易位translocation 四、倒位inversion,1、缺失的类型 （1）、顶端缺失(terminal deletion) 顶端发生缺失由于丢失了端粒，故一般很不稳定，常和其他染色体断裂片段愈合形成双着丝点染色体或易位；也可能自身首尾相连，形成环状染色体双着丝点染色体在有丝分裂中都可形成断裂融合桥(breakage fusion bridge)，由于分裂时桥的断裂点不稳定，可造成新的重复和缺失 （2）、中间缺失(interstitial deletion) 染色体中部缺失了一个片段这种缺失较为稳定，较常见一、缺失(deletion),缺失：染色体的某一区段丢失了,末端缺失,中间缺失,断片,缺失5,重复5,断裂融合桥(breakage fusion bridge),2、缺失的鉴定 （1）在最初发生缺失的细胞内，可见到遗弃在细胞质里无着丝粒的断片但随着细胞多次分裂，断片即消失 （）如果缺失区段微小，缺失杂合体也可能并不表现明显的细胞学特征。
因此进行微小缺失的细胞学鉴定非常困难，需借助更精细的细胞学、分子细胞学技术，如染色体显带、原位杂交等，并结合类似突变基因遗传分析的程序才能完成缺失纯合体在减数分裂过程中不会出现二价体配对异常现象 （）顶端缺失的区段较长，可在缺失杂合体的双线期检查交叉尚未完全端化的二价体，看非姊妹染色单体的末端是否长短不等缺失杂合体：某个体的体细胞内杂合有正常染色体及其缺失染色体 缺失纯合体：某个体的缺失染色体是成对的,2、缺失的鉴定 （4）中间缺失，且缺失的区段较长，则在缺失杂合体的偶线期和粗线期，正常染色体与缺失染色体所联会的二价体，常会出现环形或瘤形突出缺失环(deletion loop)deletion loop,Normal chromotids,Deletion chromotids,缺失个体的染色体联会,3、缺失的遗传学效应 （1）致死或出现异常如人类的猫叫综合症(cat cry syndrome)是由于第5号染色体短臂缺失所致2）、假显性(pesudodominance) 若缺失的部分包括某些显性基因，那么同源染色体上与这一缺失相对位置上的隐性基因就得以表现，这一现象称为假显性二、重复(duplication),重复：在细胞的染色体组中存在两段或两段以上相同的染色体片段。
1、重复的类型 1）顺接重复(tandem duplication):重复片段与原有片段毗邻且方向相同3）异位重复(displaced duplication):重复片段位于染色体其它位置或其它染色体上2）反接重复(reverse duplication):重复片段与原有片段毗邻但方向相反Normal,Tandem,Reverse,Displaced,Overlap of homologues,Simultaneous break,Reunion of homologues,非对等交换产生重复,2、重复的鉴定 若重复的区段较长，重复杂合体的重复染色体和正常染色体联会时，重复区段就会被排挤出来,形成环或瘤; 若重复区段很短，则联会时重复染色体区段可能收缩一点，正常染色体在相对的区段可能伸张一点，于是二价体就不会有环或瘤突出，镜检时就很难3、重复的遗传学效应 （1）、剂量效应(dosage effect) 如在细胞或个体中既有重复又有缺失，总的基因组平衡的话，除染色体重排引起的效应外，个体表型是正常的但若总量因重复而增加，那么某些基因及其产物的剂量也随之增加，如这些基因或产物十分重要的话必然会引起表型异常。
例1: 果蝇眼色：红色(v+) 朱红色(v) v+ v眼色：红色 v+vv眼色：朱红色,3、重复的遗传学效应 （2）、位置效应(position effect) 一个基因随着染色体畸变而改变它和邻近基因的位置关系，从而改变了表型的现象称位置效应如：果蝇棒眼遗传,若果蝇第 l染色体(X染色体)的16区 A段因不等交换重复了，则红色小眼数量显著减少,780 358 68 45 25,Sturtevant 通过实验,认为棒眼转变的现象，是由于同源染色体发生了不等交换(unequal crossover)1、倒位的类型 （1）、臂内倒位(paracentric inversion) 也叫一侧倒位,倒位片段不含着丝粒 （2）、臂间倒位(pericentric inversion) 也叫两侧倒位,倒位片段含着丝粒三、倒位(inversion),倒位：染色体某一区段的正常直线顺序颠倒了,Paracentric,Pericentric,Normal,倒位杂合体染色体联会图与倒位杂合体联会复合体的电镜图,2、倒位的鉴定 （1）倒位杂合体区段较长，则倒位染色体就可能反转过来，使其倒位区段与正常染色体的同源区段联会，二价体的倒位区段以外的部分就只得保持分离 （2）倒位杂合体区段不长，产生倒位环(inversion loop),一个倒位杂合体，如果着丝粒在倒位环的外面，那么在减数分裂后期，非姊妹染色单体之间发生交换，产生“桥和断片”。
Paracentric,Paracentric,Pericentric,3、倒位的遗传学效应 （1）倒位杂合体育性降低，表现部分不育 （2）位置效应：倒位区段内、外各个基因之间的物理距离发生改变，其遗传距离一般也改变 （3）抑制倒位区内基因的重组 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，因此在后代中不会出现重组类型，因而好像交换被抑制了，或相当程度地减少了杂合子的重组，而实际上是重组的类型不能存活，这种现象又被称为交换抑制因子(crossover repressor)但是，如果倒位环内发生双交换则会产生少量重组子4、倒位的应用平衡致死品系balanced lethal system 这是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 品系保存一个隐性基因必须使之处于纯 合状态,因只有纯合体才能真实遗传但致 死基因不能以纯合保存,因纯合体是致死的, 只能以杂合体状态保存 Muller提出可用另一个致死基因来“平衡” 利用倒位抑制交换,使两个非等位的隐性致死基因永远处于一对同源染色体的不同成员上。
Herman J.Muller (1890-1967),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,保存一个平衡致死品系，必须满足以下两个条件： （1）一对同源染色体的两个成员各带有一个座位不同的隐性致死基因； （2）这两个非等位的隐性致死基因始终位于各别的同源染色体上 要满足第2个条件，通常要有一个倒位，使两个非等位的致死基因不致由于交换而集中到一个染色体上1、易位的类型 （1）、简单易位(interstitial translocation) 一条染色体片断插入到非同源染色体区段之中四、易位(translocation),易位(translocation)：某染色体的一个区段移接在非同源的另一个染色体上2）、相互易位(reciprocal translocation) 非同源染色体之间相互置换了一段染色体片段 常见,细胞中观察荧光染色的相互易位,1,2,21,12,（3）、罗伯逊式易位(Robertsonian translocation) 也称着丝粒融合或整臂融合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央着丝粒染色体；短臂相互连接成交互的产物，常在细胞分裂中丢失。
Robertsonian translocation,比较易位与交换的异同,2、易位的鉴定 （1）相互易位纯合体没有明显的细胞学特征，减数分裂时同源染色体的配对正常，可从一个细胞世代传到另一个细胞世代 （2）简单易位杂合体在减数分裂时两对同源染色体常联会成“T”字形简单易位,2、易位的鉴定 （3）相互易位杂合体，易位区段较短时，两对非同源染色体间各自独立；易位区段较长时，在Metaphase I 由于同源部分的紧密配对而出现特征性的十字形图像减数分裂中期 I 的相互易位杂合体,减数分裂中期 I 的相互易位杂合体,相互易位,杂合体,（3）随着分裂的进行，十字形图像逐渐开放形成一个环形或双环状的“8”字形相邻分离,交互分离,（3）到Anaphase I ，染色体表现出不同的分离方式：,相邻分离1,交互分离,相邻分离2,相互易位杂合体在减数分裂后期 I 的三种分离方式,交互式产生配子是 正常和平衡易位的，,相邻式产生的配子都是 有缺失和重复的，,可存活,不可育,请观察交互式分离产生的可育配子：,发现：12和21易位染色体上的基因（N、M和A、B、C）总是进入一个配子，其等位基因又总是同时进入另一个配子，出现假连锁现象（psedo linkage）,3、易位的遗传学效应 （1）相互易位杂合体的半不育现象 玉米、豌豆、高粱、矮牵牛：花粉50%败育，胚囊50败育，结实率只有50,由半不育植株的种子长出的植株又会有半数是半不育的，半数是正常可育的。
月见草、曼驼罗、风铃草、紫万年青：相互易位杂合体为全育（月见草型），易位杂合体后期分离100%是交替式,（2）假连锁现象(pesudolinkage) 非同源染色体上的基因在形成配子时相互不能自由组合的现象称为假连锁由于只有交互分离的产物可育，邻近分离的产物不可育，这样自由组合的类型就不会出现在后代中3）花斑型位置效应(variegated position effect) 指由于位于常染色质区的基因经易位而移到异染色质区或其附近，引起这一基因的异染色质化，使其作用受到抑制，表现出不稳定的表型效应如果蝇的红眼基因W+易位当果蝇X染色体上的红眼基因W+易位到异染色质区时会出现红白相间的复眼,（4）易位与生物进化和新物种形成有关 相互易位纯合体可以保存形成的新的连锁群关系 易位可能导致染色体融合，引起染色体数目变异 易位和倒位与进化较为密切，它们是引起爆发式新种起源 的重要途径 （5）基因重排导致癌基因(oncogene)的活化产生肿瘤 （6）异位可导致人类家族性染色体异常,染色体结构变异可分为四种类型： 缺失(deletion) 重复(duplication) 倒位(inversion) 易位(translocation) 染色体结构变异能导致4种遗传效应： 染色体重排(chromosomal rearrangements)； 核型的改变； 形成新的连锁群； 减少或增加染色体上的遗传物质。
小 结,第二节 染色体数目的改变,一、整倍体（倍数性变异） 二、非整倍体,染色体数目的改变： 整倍体变化 个体细胞内含有的完整染色体组数目的变化 非整倍体变化 染色体组内个别染色体数目的增减，使细胞内染色体数目不成完整的染色体组倍数 非整倍体的命名通常以二倍体染色体数作为标准,绝大多数高等生物的每一体细胞中含有两套同样的染色体同源染色体，是二倍体，用2n表示整倍体（euploid）:含有一套或多套完整染色体组的个体叫整倍体一倍体(monoploid ) :单倍体中只含有一个完整染色体组的个体(1x) 二倍体（diploid） 多倍体（ployploid)：超过两个染色体组的个体统称为多倍体 单倍体(haploid) :指体细胞内具有本物种配子染色体数目(n)的个体,染色体组（genome）:遗传学上将一个正常配子的染色体数称为染色体组，又称基因组，用n表示一个染色体组内含有的染色体数称为染色体基数用x表示多倍体高等植物的配子中就不只一套染色体，这时n和x的含义不同如普通小麦（六倍体）：2n =6x =42 ，6个染色体组，每组的染色体基数是7，那么2n=6x=42；配子（单倍体）中有21条染色体，所。