第04章基因和染色体推荐课件

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1、第四章 基因和染色体Slide 1第四章第四章 基因和染色体基因和染色体2021/8/221第四章 基因和染色体Slide 2第一节第一节 基因突变和表观遗传变异基因突变和表观遗传变异一、一、基因突变概说基因突变概说突变：突变：遗传物质的改变。遗传物质的改变。畸变：畸变：染色体数目和结构（大范围）的改变。可在显微镜染色体数目和结构（大范围）的改变。可在显微镜下看见。下看见。基因突变或点突变基因突变或点突变：基因的一种等位形式变成另一种等基因的一种等位形式变成另一种等位形（位形（DNA小范围的改变）。小范围的改变）。 一般在显微镜下看不到，但通常在表型上有所表现。一般在显微镜下看不到，但通常在表

2、型上有所表现。传统上，突变一般指基因突变（范围小）传统上，突变一般指基因突变（范围小）。2021/8/222第四章 基因和染色体Slide 3自发突变：自发突变：在自然情况下产生的突变。在自然情况下产生的突变。 自发突变的原因：自发突变的原因： 自然射线如宇宙射线、生物体的放射性元素如放射性自然射线如宇宙射线、生物体的放射性元素如放射性碳、钾等。碳、钾等。 温度的极端变化。温度的极端变化。 环境化学物质。环境化学物质。 细胞代谢物：因种子贮存久了常增加突变率，陈旧种细胞代谢物：因种子贮存久了常增加突变率，陈旧种子提取物可致突变。子提取物可致突变。第一节 基因突变和表观遗传变异一、基因突变概说2

3、021/8/223第四章 基因和染色体Slide 4诱发突变：诱发突变：人为地通过物理的或化学的方法诱发产生的人为地通过物理的或化学的方法诱发产生的突变。突变。诱变剂诱变剂(mutagen)(mutagen)：所有能诱发基因突变的因子。所有能诱发基因突变的因子。 由于癌的发生也同基因突变密切相关，因此，诱变由于癌的发生也同基因突变密切相关，因此，诱变剂往往同时也具有致癌作用，剂往往同时也具有致癌作用，是一种致癌物是一种致癌物(carcinogen)(carcinogen)。第一节 基因突变和表观遗传变异一、基因突变概说2021/8/224第四章 基因和染色体Slide 51.1.突突变变率率(

4、mutation (mutation rate)rate)：在在一一个个世世代代中中或或其其他他规规定定的单位时间内，一个细胞发生某一突变事件的概率。的单位时间内，一个细胞发生某一突变事件的概率。2.2.有有性性生生殖殖的的生生物物中中突突变变率率：通通常常用用一一定定数数目目配配子子中中的的突突变型配子数来表示。变型配子数来表示。无无性性生生殖殖的的细细菌菌中中突突变变率率：用用一一定定数数目目的的细细菌菌在在一一次次分分裂裂过过程中发生突变的次数来表示。程中发生突变的次数来表示。特定基因的自发突变率：特定基因的自发突变率：高等生物：高等生物：11011010101101105 5 细菌：细

5、菌：11011010104104104 4不同的生物，有不同的突变率；同一生物的不同基因也有不同的突变率。第一节 基因突变和表观遗传变异一、基因突变概说2021/8/225第四章 基因和染色体Slide 61. 1. 稀有性：稀有性： 11011010104104104 42. 2. 随机性：随机性：基因的突变是不定向的，也就是说，突变发基因的突变是不定向的，也就是说，突变发生在什么基因、什么位置并不对应于诱变因子。比如，生在什么基因、什么位置并不对应于诱变因子。比如，低温并不引起耐寒的突变，使用青霉素并不引起抗青霉低温并不引起耐寒的突变，使用青霉素并不引起抗青霉素的突变。可是，在低温条件下，

6、的确可以找到抗寒的素的突变。可是，在低温条件下，的确可以找到抗寒的作物；用了青霉素后，有些细菌确是出现了抗药性。这作物；用了青霉素后，有些细菌确是出现了抗药性。这是为什么呢是为什么呢? ? 其实，低温和青霉素在这里只是一种选择其实，低温和青霉素在这里只是一种选择因子。因子。2.突变的突变的三个基三个基本规律本规律3. 可逆性：可逆性： 正向突变正向突变(forward mutation)：从野生型变为突变型。从野生型变为突变型。 回复突变回复突变(back mutation)或逆向突变或逆向突变(reverse mutation)：从突变型变回成野生型。从突变型变回成野生型。第一节 基因突变和

7、表观遗传变异一、基因突变概说2021/8/226第四章 基因和染色体Slide 7二、点突变和移码突变二、点突变和移码突变1. 1. 转换转换(transition)(transition)：一种嘌呤置换了另一一种嘌呤置换了另一种嘌呤或一种嘧啶置换另一种嘧啶。种嘌呤或一种嘧啶置换另一种嘧啶。2.2.颠换颠换(transversion)(transversion)：即嘌呤和嘧啶之间的即嘌呤和嘧啶之间的互互。转换比颠换更为常见。转换比颠换更为常见。碱基碱基置换置换1点突变（碱基置换）：点突变（碱基置换）：单个碱基对的置换。单个碱基对的置换。第一节 基因突变和表观遗传变异2021/8/227第四章

8、基因和染色体Slide 8 根据基因根据基因转录和翻转录和翻译产生的译产生的蛋白质可蛋白质可以把点突以把点突变分为变分为 同义突变同义突变(same-sense mutation)(same-sense mutation)或中性突或中性突变变(neutral mutation)(neutral mutation)：突变没有改变最后产生突变没有改变最后产生的蛋白质的结构和功能（即使改变了所编码的个别氨的蛋白质的结构和功能（即使改变了所编码的个别氨基酸）。基酸）。 错错错错义义义义突突突突变变变变(missense (missense (missense (missense mutation)mu

9、tation)mutation)mutation)：突突变变改改变变了了最最后后产产生生的的蛋蛋白白质质的的结结构构和和功功能能，成成为为另另一一种种蛋蛋白白质质。 这这种种点点突突变变大大多多数数发发生生在在密密码码子子的的第第一一位位或或第第二二位位核核苷酸。苷酸。 无无义义突突变变(nonsense (nonsense mutation)mutation)：一一个个编编码码氨氨基酸的密码子，变成了一个终止密码子。基酸的密码子，变成了一个终止密码子。 产产生生截截短短的的蛋蛋白白质质片片段段，这这种种蛋蛋白白质质往往往往是是没没有有活性的。活性的。1点突变（碱基置换）第一节 基因突变和表观

10、遗传变异2021/8/228第四章 基因和染色体Slide 92.2. 移码突变移码突变(frameshift mutation):(frameshift mutation):基因的基因的编码序列中增加或缺失几个核苷酸，使下游阅读框发生编码序列中增加或缺失几个核苷酸，使下游阅读框发生改变。改变。 整码突变整码突变(inframe mutation)(inframe mutation)：当插入或缺当插入或缺失的核苷酸数目是失的核苷酸数目是3 3的整倍数时，其结果是密码子的插的整倍数时，其结果是密码子的插入或缺失，不引起下游阅读框的改变。入或缺失，不引起下游阅读框的改变。 突变热点突变热点(hot

11、spot)(hotspot)：容易发生突变的位点容易发生突变的位点。二、点突变和移码突变第一节 基因突变和表观遗传变异2021/8/229第四章 基因和染色体Slide 10三、自发突变的分子基础三、自发突变的分子基础1.DNA复制错误复制错误1）互变异构作用）互变异构作用2）环出效应（滑移错配）环出效应（滑移错配）第一节 基因突变和表观遗传变异2021/8/2210第四章 基因和染色体Slide 111）互变异构机制）互变异构机制a. 四种碱基都以互变异物形式存在（以左边占绝对优势）：四种碱基都以互变异物形式存在（以左边占绝对优势）：b. 当当DNA复制到某碱基进行配对的瞬间，碱基以稀有的形

12、式复制到某碱基进行配对的瞬间，碱基以稀有的形式出现时，就引起置换。出现时，就引起置换。 T（酮式） T（烯醇式）A GN HNO OHCH3N NOHOHCH3T（酮式）T（烯醇式）三、自发突变的分子基础第一节 基因突变和表观遗传变异2021/8/2211第四章 基因和染色体Slide 12G（酮式） G（烯醇式）C TNNHNNHONNHNNOHG（酮式）G（烯醇式）NH2NH21）互变异构机制三、自发突变的分子基础第一节 基因突变和表观遗传变异2021/8/2212第四章 基因和染色体Slide 13A（氨基式） A（亚氨基式）T CNNHNNHNHNNHNNHHNA（氨基式）A（亚氨基式

13、）1）互变异构机制三、自发突变的分子基础第一节 基因突变和表观遗传变异2021/8/2213第四章 基因和染色体Slide 14C （氨基式） C （亚氨基式）G ANNO HHNHHN HNO H NHHC（氨基式）C（亚氨基式）1）互变异构机制三、自发突变的分子基础第一节 基因突变和表观遗传变异2021/8/2214第四章 基因和染色体Slide 152）环出效应（滑移错配）环出效应（滑移错配）-T-T-C 复制方向-A-A-G-G-T-A-T-T-C-A-A-A-G T-A-G环出，产生AT配对-T-T-C-A-A-T-A-A-G-G-T-A-恢复正常三、自发突变的分子基础第一节 基因突

14、变和表观遗传变异2021/8/2215第四章 基因和染色体Slide 16四、诱发突变的分子基础四、诱发突变的分子基础1. 辐射辐射 辐射的诱变作用始见三十年代辐射的诱变作用始见三十年代X射线对微生物射线对微生物的诱变作用。的诱变作用。辐射诱变辐射诱变直接直接间接：辐射使间接：辐射使DNA以外的物质发生变化，变化以外的物质发生变化，变化 的物质再作用于的物质再作用于DNA引起突变。引起突变。 DNA释放电子，产生离子，骨架释放电子，产生离子，骨架断裂，引起畸变。断裂，引起畸变。 形成形成 T 二聚体，致使复制差错引起二聚体，致使复制差错引起突变或影响正常转录和复制而致死。突变或影响正常转录和复

15、制而致死。第一节 基因突变和表观遗传变异2021/8/2216第四章 基因和染色体Slide 17非电离辐射非电离辐射紫外线（紫外线（UV） 紫外线是一种使用最早、应用广泛、效果明显的物理紫外线是一种使用最早、应用广泛、效果明显的物理诱变剂。它的诱变率高，且不易回复突变。在工业微生物诱变剂。它的诱变率高，且不易回复突变。在工业微生物育种史上曾经发挥过及其重要的作用，迄今仍然是微生物育种史上曾经发挥过及其重要的作用，迄今仍然是微生物育种中最常用和有效的诱变剂之一。育种中最常用和有效的诱变剂之一。紫外线的诱变机制紫外线的诱变机制: DNA吸收紫外线后，可引起：吸收紫外线后，可引起： DNADNA与

16、蛋白质的交联与蛋白质的交联 胞嘧啶与尿嘧啶之间的水合作用胞嘧啶与尿嘧啶之间的水合作用 DNADNA链的断裂链的断裂 链内和链间的嘧啶二聚体：链内和链间的嘧啶二聚体：这是最主要的引起突变的原这是最主要的引起突变的原因因。第一节 基因突变和表观遗传变异2021/8/2217第四章 基因和染色体Slide 181NHHNOOCH3H23456胸腺嘧啶胸腺嘧啶1NHHNOOCH3H234561NHNHOOCH3H23456胸腺嘧啶二聚体胸腺嘧啶二聚体四、诱发突变的分子基础第一节 基因突变和表观遗传变异2021/8/2218第四章 基因和染色体Slide 19T TA AA TT A 链内嘧啶二聚体影响

17、碱基配对，使复制停止，或超越二链内嘧啶二聚体影响碱基配对，使复制停止，或超越二聚体继续复制，在子代聚体继续复制，在子代DNA中形成缺口，并在缺口中插入错中形成缺口，并在缺口中插入错误的碱基而造成突变。误的碱基而造成突变。 链间嘧啶二聚体阻碍双链分开，使复制终止，造成链间嘧啶二聚体阻碍双链分开，使复制终止，造成DNA异常状态。异常状态。 四、诱发突变的分子基础第一节 基因突变和表观遗传变异2021/8/2219第四章 基因和染色体Slide 202.化学诱变的机制化学诱变的机制 基因突变是基因突变是DNA分子结构改变的结果，故能分子结构改变的结果，故能和和DNA分子发生化学反应的物质均是诱变剂。

18、分子发生化学反应的物质均是诱变剂。1）碱基结构类似物）碱基结构类似物 ：5溴尿嘧啶（溴尿嘧啶（BU） 5溴尿嘧啶（溴尿嘧啶（BU）是胸腺嘧啶的结构类似物，在）是胸腺嘧啶的结构类似物，在DNA合成过程中可取代胸腺嘧啶而渗入合成过程中可取代胸腺嘧啶而渗入DNA分子中，并分子中，并进而引起突变。进而引起突变。四、诱发突变的分子基础第一节 基因突变和表观遗传变异2021/8/2220第四章 基因和染色体Slide 21诱变机理诱变机理 T和和BU是以酮式和烯醇式这两种互变异构体形式存在的。是以酮式和烯醇式这两种互变异构体形式存在的。 不过在正常生理条件下，不过在正常生理条件下，T的酮式（与的酮式（与A

19、配对）占绝配对）占绝对优势，极少可能出现烯醇式（同对优势，极少可能出现烯醇式（同G配对），故其同配对），故其同A配配对而非同对而非同G配对，相当稳定。配对，相当稳定。 BU的酮式也占绝对优势，不过由于的酮式也占绝对优势，不过由于Br原子的强正电原子的强正电性，使性，使BU比比T较多地出现烯醇式。因此，较多地出现烯醇式。因此，BU同同G 配对的配对的概率比概率比 T 同同 G 配对的概率大。配对的概率大。1）碱基结构类似物四、诱发突变的分子基础第一节 基因突变和表观遗传变异2021/8/2221第四章 基因和染色体Slide 221NHHNOOCH3H234561NHHNOOBrH234561N

20、NOOHCH3H23456胸腺嘧啶 T(酮式，与A配对）胸腺嘧啶 T(烯醇式，与G配对）1NNOOHBrH234565-溴尿嘧啶 BU（酮式，与A配对）5-溴尿嘧啶 BU（烯醇式，与G配对）1）碱基结构类似物四、诱发突变的分子基础第一节 基因突变和表观遗传变异2021/8/2222第四章 基因和染色体Slide 23腺嘌呤1）碱基结构类似物四、诱发突变的分子基础第一节 基因突变和表观遗传变异2021/8/2223第四章 基因和染色体Slide 24 由于由于BU较多地出现烯醇式同较多地出现烯醇式同G配对，故其渗入配对，故其渗入DNA后经后经过二次复制，使过二次复制，使 AT 对变为对变为GC对

21、对 。ATAT（酮式）ABU(酮式）ATGBU（烯醇式）GCABU（酮式）复制错误：复制错误：ATGC1）碱基结构类似物四、诱发突变的分子基础第一节 基因突变和表观遗传变异2021/8/2224第四章 基因和染色体Slide 25GCGCGBU(烯醇式）GCABU（酮式）ATABU（酮式） 若若GC对复制时，对复制时，BU代替代替 C 形成形成 G BU 对对 ，则经二，则经二次复制，形成次复制，形成 AT对。对。渗入错误：渗入错误：ATGC1）碱基结构类似物四、诱发突变的分子基础第一节 基因突变和表观遗传变异2021/8/2225第四章 基因和染色体Slide 262）亚硝酸）亚硝酸 对对D

22、NA起氧化脱氨作用，使起氧化脱氨作用，使CU，而引起，而引起GCAT转换。转换。1NNONH2HH23456HNO21NHNOOHH23456CytUraGCGUGCAUATAUHNO2四、诱发突变的分子基础第一节 基因突变和表观遗传变异2021/8/2226第四章 基因和染色体Slide 27四、诱发突变的分子基础第一节 基因突变和表观遗传变异2021/8/2227第四章 基因和染色体Slide 28O 四、诱发突变的分子基础第一节 基因突变和表观遗传变异2021/8/2228第四章 基因和染色体Slide 292）羟胺（）羟胺（HA） 专一性同专一性同C发生反应，同其他碱基不发生反应。发生

23、反应，同其他碱基不发生反应。CGC*GC*ACGC*ATANH2OH改变了结构的C四、诱发突变的分子基础第一节 基因突变和表观遗传变异2021/8/2229第四章 基因和染色体Slide 304）烷化剂）烷化剂 是一类相当有效的主要的诱变剂。是一类相当有效的主要的诱变剂。1. 功能：功能：烷化剂具有一到多个活性基团，这些基团易于取代烷化剂具有一到多个活性基团，这些基团易于取代DNA分子中的活泼的氢原子，直接使碱基和磷酸基烷基化分子中的活泼的氢原子，直接使碱基和磷酸基烷基化（具体反应不祥，较复杂），从而改变（具体反应不祥，较复杂），从而改变DNA分子结构，引分子结构，引起点突变。起点突变。2.

24、拟辐射化合物：拟辐射化合物：除诱发点突变外，烷化剂尚能诱发染色除诱发点突变外，烷化剂尚能诱发染色体畸变，因此又被称为拟辐射化合物（因畸变常为辐射所体畸变，因此又被称为拟辐射化合物（因畸变常为辐射所诱发）。诱发）。四、诱发突变的分子基础第一节 基因突变和表观遗传变异2021/8/2230第四章 基因和染色体Slide 315）吖啶类染料）吖啶类染料 是主要的移码诱变剂。是主要的移码诱变剂。 其诱变机制和它的能嵌入其诱变机制和它的能嵌入DNA分子中间这一特性有关，分子中间这一特性有关，嵌入使嵌入使DNA容易环出和有利于核酸内切酶作用。容易环出和有利于核酸内切酶作用。四、诱发突变的分子基础第一节 基

25、因突变和表观遗传变异2021/8/2231第四章 基因和染色体Slide 32NNH25-氨基吖啶NCH2CH3+Br溴乙锭四、诱发突变的分子基础第一节 基因突变和表观遗传变异2021/8/2232第四章 基因和染色体Slide 33五、同源重组的异源或杂种模型五、同源重组的异源或杂种模型（hetroduplex or hybrid DNA model) 19641964年年由由Robin Robin HollidayHolliday提提出出，又又被被称称为为HollidayHolliday模型，用来解释同源重组机理。模型，用来解释同源重组机理。重组重组同源重组：同源重组：依赖于大范围依赖于大

26、范围DNA同源序列间的联会同源序列间的联会配对，重组可发生在配对区域的任何位置上，交配对，重组可发生在配对区域的任何位置上，交换是对等的。换是对等的。非同源重组（位点专一重组）：非同源重组（位点专一重组）：依赖于少量依赖于少量DNA同同源序列间的联会配对，联会只限于某些序列，重组源序列间的联会配对，联会只限于某些序列，重组只发生在这些配对位置上，交换是不对等的。只发生在这些配对位置上，交换是不对等的。第一节 基因突变和表观遗传变异2021/8/2233第四章 基因和染色体Slide 34五、重组的异源或杂种模型第一节 基因突变和表观遗传变异2021/8/2234第四章 基因和染色体Slide

27、35基因转换基因转换(gene (gene conversion):conversion): 减数分裂生成的减数分裂生成的4 4个子个子细胞中，细胞中，3 3个子细胞得到个子细胞得到了一个亲本的等位基因，了一个亲本的等位基因，1 1个子细胞得到另一个亲个子细胞得到另一个亲本的等位基因，这种亲本本的等位基因，这种亲本之间等位基因被调换的过之间等位基因被调换的过程称为基因转换。程称为基因转换。 基因转换是由重组和基因转换是由重组和DNADNA修复过程所造成。修复过程所造成。第一节 基因突变和表观遗传变异五、重组的异源或杂种模型2021/8/2235第四章 基因和染色体Slide 36位点专一重组：

28、位点专一重组： 噬菌体噬菌体DNADNA的整合和切离是典型的位点专一重组。的整合和切离是典型的位点专一重组。噬菌体噬菌体感染细菌感染细菌整合整合裂解裂解切离切离大肠杆菌大肠杆菌DNADNA上的上的attatt位点：位点：记为记为attatt或或attBattB，长度为，长度为23bp23bp， 分分B B、O O和和B B三个部分。三个部分。 DNADNA上的上的attatt位点：位点：记为记为attPattP，长度为，长度为240bp240bp，分，分P P、O O和和PP三三 个部分。个部分。整合和切离，都是通过整合和切离，都是通过DNA和细菌和细菌DNA特定的特定的附着位点附着位点att

29、(attach)之间之间的重组来实现的。的重组来实现的。第一节 基因突变和表观遗传变异五、重组的异源或杂种模型2021/8/2236第四章 基因和染色体Slide 37核心序列：核心序列： 即即O O序列，全长序列，全长15 bp15 bp。DNADNA的整合和切离都发的整合和切离都发生在生在attBattB和和attPattP各自的各自的O O序列中，核心序列两侧的序列对重序列中，核心序列两侧的序列对重组也是起作用的。组也是起作用的。 如以核心序列中心碱基记为零，则一侧如以核心序列中心碱基记为零，则一侧P P的必需长度为的必需长度为l60 bpl60 bp，另一侧的，另一侧的PP的必需长度为

30、的必需长度为80 bp80 bp，所以，所以attPattP的必的必需长度为需长度为240 bp240 bp。 attBattB的必需长度短得多，在零点一侧的的必需长度短得多，在零点一侧的B B为为11 bp11 bp，另，另一侧的一侧的BB也是也是11 bp11 bp，所以，所以attBattB仅仅23 bp23 bp。 attBattB和和attPattP中的中的B B、BB和和P P、PP的序列各不相同，只的序列各不相同，只有有O O序列是完全相同的。序列是完全相同的。第一节 基因突变和表观遗传变异五、重组的异源或杂种模型2021/8/2237第四章 基因和染色体Slide 38DNA大

31、肠杆菌DNA 23bp的att或attB 011bp B11bp B160bp P80bp P240bp 的attP0完全同源的O序列2021/8/2238第四章 基因和染色体Slide 39 DNA整合过程中既没有整合过程中既没有DNA的降解，的降解，也没有也没有DNA的合成：的合成： attP和和attB两个位点结合后，在一种两个位点结合后，在一种DNA结合蛋白结合蛋白质质Int的拓扑异构酶的活性催化下，使两个的拓扑异构酶的活性催化下，使两个DNA分子的各分子的各一条单链断裂，在一瞬间旋转后仍在一条单链断裂，在一瞬间旋转后仍在Int作用下连接成半作用下连接成半交叉，形成重组中间体即交叉，形

32、成重组中间体即Holliday结构，接着另外两条单结构，接着另外两条单链通过同样的过程断裂重组，从而完成重组。链通过同样的过程断裂重组，从而完成重组。第一节 基因突变和表观遗传变异五、重组的异源或杂种模型2021/8/2239第四章 基因和染色体Slide 40六、动态突变（六、动态突变（dynamic mutation）动态突变：动态突变：基因的编码序列或其两侧某种三核苷酸密码子基因的编码序列或其两侧某种三核苷酸密码子拷贝数目的增加。它可引起生物表型的改变，导致疾病的拷贝数目的增加。它可引起生物表型的改变，导致疾病的产生。产生。 动态突变最初是在与人类神经系统疾病相关的基因中动态突变最初是在

33、与人类神经系统疾病相关的基因中发现的。发现的。 患者基因中某种三核苷酸的拷贝数目远远多于正常个患者基因中某种三核苷酸的拷贝数目远远多于正常个体的拷贝数，且拷贝数在患者的不同类型的细胞或同类细体的拷贝数，且拷贝数在患者的不同类型的细胞或同类细胞的不同细胞中可以是不同的，这种突变导致了疾病的发胞的不同细胞中可以是不同的，这种突变导致了疾病的发生。生。第一节 基因突变和表观遗传变异2021/8/2240第四章 基因和染色体Slide 41重复拷贝数改变后的基因的可突变性重复拷贝数改变后的基因的可突变性(mutability)，将不同于拷贝数改变前的基，将不同于拷贝数改变前的基因因: 扩增的重复序列不

34、稳定地传递给下一代，往扩增的重复序列不稳定地传递给下一代，往往倾向于增加几个重复拷贝。往倾向于增加几个重复拷贝。 即基因每次复制都倾向于增加拷贝数，基因即基因每次复制都倾向于增加拷贝数，基因变异的速度非常快，是动态的。变异的速度非常快，是动态的。 第一节 基因突变和表观遗传变异六、动态突变（dynamic mutation）2021/8/2241第四章 基因和染色体Slide 42 普通基因的突变率是很低的，突变后的基因仍然有着普通基因的突变率是很低的，突变后的基因仍然有着与其上代相同的突变率，而且变动是很小的。与其上代相同的突变率，而且变动是很小的。 比如，编码血纤维原肽比如，编码血纤维原肽

35、(400个氨基酸组成个氨基酸组成)的基因的突的基因的突变率，估计是每变率，估计是每20万年改变一个氨基酸，这些突变可说是万年改变一个氨基酸，这些突变可说是“静止的静止的”。 由于三核苷酸扩增突变不同于此，所以称之为动态突由于三核苷酸扩增突变不同于此，所以称之为动态突变变(dynamic mutation)。 动态突变也可称为基因组不稳定性动态突变也可称为基因组不稳定性(genomic instability)。遗遗传传早早现现(anticipation)(anticipation)：重重复复拷拷贝贝数数越越多多，病病情情越越严严重重，发病年龄越小。发病年龄越小。 第一节 基因突变和表观遗传变异

36、六、动态突变（dynamic mutation）2021/8/2242第四章 基因和染色体Slide 43三联体密码子的重复与疾病三联体密码子的重复与疾病 疾疾 病病 密码子密码子 正常拷贝正常拷贝 患者拷贝患者拷贝脊髓肌肉萎缩症脊髓肌肉萎缩症 CAG(gln) 11-33 40-62亨廷顿症亨廷顿症 CAG(gln) 11-34 42-100X脆性染色体脆性染色体 CGG(arg) 6-54 250-4000强直型肌营养不良强直型肌营养不良 CTG(leu) 7-23 49-75小脑共济失调小脑共济失调 CAG(gln) 4-18 40-200第一节 基因突变和表观遗传变异六、动态突变（dy

37、namic mutation）2021/8/2243第四章 基因和染色体Slide 44 亨廷顿舞蹈病亨廷顿舞蹈病(Huntington disease，HD) 是由亨廷顿蛋白是由亨廷顿蛋白(huntingtin，Htt)N端多聚谷氨酰胺端多聚谷氨酰胺序列重复数增加所引起的神经退行性疾病，至病原因尚未序列重复数增加所引起的神经退行性疾病，至病原因尚未完全清楚。完全清楚。 有证据表明，一组半胱氨酸蛋白酶有证据表明，一组半胱氨酸蛋白酶(caspase)和钙蛋和钙蛋白酶白酶(calpain)可剪切突变可剪切突变Htt，产生毒性较大的，产生毒性较大的N端端Htt片片段，此片段是舞蹈病发病机制中的重要一

38、步，阻断这一过段，此片段是舞蹈病发病机制中的重要一步，阻断这一过程可能为这种目前无法治愈的疾病提供潜在的治疗方案。程可能为这种目前无法治愈的疾病提供潜在的治疗方案。第一节 基因突变和表观遗传变异六、动态突变（dynamic mutation）2021/8/2244第四章 基因和染色体Slide 45 HD基因位于基因位于4号染色体（短臂号染色体（短臂1区区6带）带）上，该蛋白分子量为上，该蛋白分子量为348KDa，在人体组织，在人体组织中几乎所有的细胞浆内均有分布。中几乎所有的细胞浆内均有分布。 实验表明，敲除实验表明，敲除Huntingtin基因的生物基因的生物会出现神经退化性反应。因此亨廷

39、顿蛋白对会出现神经退化性反应。因此亨廷顿蛋白对维持细胞的生存是必须的，但是它的具体生维持细胞的生存是必须的，但是它的具体生理功能尚不清楚。理功能尚不清楚。第一节 基因突变和表观遗传变异六、动态突变（dynamic mutation）2021/8/2245第四章 基因和染色体Slide 46 X脆性染色体综合症是脆性染色体综合症是由于在由于在X染色体染色体P27.3位置上位置上CGG拷贝数目增加到拷贝数目增加到200以以上，引起基因的改变。上，引起基因的改变。 突变的部分很容易被打突变的部分很容易被打断，所以被称为是脆性染色断，所以被称为是脆性染色体。体。第一节 基因突变和表观遗传变异六、动态突

40、变（dynamic mutation）2021/8/2246第四章 基因和染色体Slide 47 脆性位点是染色体上在特殊条件下易断裂的位点，脆性位点是染色体上在特殊条件下易断裂的位点，可能为收缩或缝隙。可能为收缩或缝隙。 在人类染色体上已发现一系列的脆性位点。其中研究在人类染色体上已发现一系列的脆性位点。其中研究最详尽的位于最详尽的位于X X染色体上，目前发现其与智障有关。染色体上，目前发现其与智障有关。 脆性脆性X X综合症为综合症为X X连锁遗传，出现几率在男婴中为连锁遗传，出现几率在男婴中为1/25001/2500，主要成因可能是因为，主要成因可能是因为CGGCGG三核苷片段重复数目的

41、变三核苷片段重复数目的变化。化。 关于三核苷酸重复拷贝数扩增突变引起疾病的作用机制，关于三核苷酸重复拷贝数扩增突变引起疾病的作用机制，还没有一个很完整的解释，但目前已提出了一些假说，而且都还没有一个很完整的解释，但目前已提出了一些假说，而且都有各自的实验依据，现分述于后。有各自的实验依据，现分述于后。 第一节 基因突变和表观遗传变异六、动态突变（dynamic mutation）2021/8/2247第四章 基因和染色体Slide 48三核苷酸重复拷贝扩增的致病假说三核苷酸重复拷贝扩增的致病假说蛋白质交联形成不溶性包膜蛋白质交联形成不溶性包膜CAG-CAG-CAG-.（ CAG扩增的基因）扩增

42、的基因）富含谷氨酰氨的蛋白质富含谷氨酰氨的蛋白质重复数超过一定的阈值时，神经细胞中转谷氨酰氨酶与此重复数超过一定的阈值时，神经细胞中转谷氨酰氨酶与此蛋白质作用。蛋白质作用。（此酶底物是富含谷氨酰胺的蛋白质，其正（此酶底物是富含谷氨酰胺的蛋白质，其正常的功能为：在哺乳动物发育过程中，角质细胞中的常的功能为：在哺乳动物发育过程中，角质细胞中的包膜包膜素素在它的作用下所形成的产物与其它蛋白质结合形成不溶在它的作用下所形成的产物与其它蛋白质结合形成不溶性的包膜。性的包膜。 ）不溶性包膜不溶性包膜影响神经细胞功能影响神经细胞功能与其它蛋与其它蛋白质交联白质交联第一节 基因突变和表观遗传变异六、动态突变（

43、dynamic mutation）2021/8/2248第四章 基因和染色体Slide 49能量供应不足能量供应不足甘油醛磷酸脱氢酶（甘油醛磷酸脱氢酶（GAPDH）糖糖脑所需能量脑所需能量糖糖能量能量GAPDH易与病人致病蛋白中的易与病人致病蛋白中的poly gln结合，失去活性，产生亨廷顿症结合，失去活性，产生亨廷顿症使脑细胞不能获得足够的能量使脑细胞不能获得足够的能量三核苷酸重复拷贝扩增的致病假说三核苷酸重复拷贝扩增的致病假说第一节 基因突变和表观遗传变异六、动态突变（dynamic mutation）2021/8/2249第四章 基因和染色体Slide 50蛋白质翻译受阻蛋白质翻译受阻

44、FMR1 基因是引起智能低下的基因是引起智能低下的X染色体脆性综合症的染色体脆性综合症的致病基因。致病基因。FMR1 基因表达的蛋白，是正常人智力发育中基因表达的蛋白，是正常人智力发育中的重要功能蛋白。的重要功能蛋白。 其发病机理是基因其发病机理是基因5端非翻译区端非翻译区(CGG)n三核苷酸串联三核苷酸串联重复序列大量扩增，产生的重复序列大量扩增，产生的mRNA不能与完整的核糖体结不能与完整的核糖体结合，阻止了合，阻止了FMR蛋白生成，导致脆性蛋白生成，导致脆性X染色体综合症。染色体综合症。三核苷酸重复拷贝扩增的致病假说三核苷酸重复拷贝扩增的致病假说第一节 基因突变和表观遗传变异六、动态突变

45、（dynamic mutation）2021/8/2250第四章 基因和染色体Slide 51CGG三核苷酸拷贝数三核苷酸拷贝数： 正常人为正常人为50份左右份左右。 患者的拷贝急剧增加患者的拷贝急剧增加： 一个一个19月龄的男性患儿的成纤维细胞在离体条件下培月龄的男性患儿的成纤维细胞在离体条件下培养，发现不同细胞的养，发现不同细胞的FMR1基因中基因中CGG的拷贝数有很大变的拷贝数有很大变动，从动，从57份拷贝到份拷贝到300份拷贝不等。份拷贝不等。 三核苷酸重复拷贝扩增的致病假说三核苷酸重复拷贝扩增的致病假说患儿母亲的患儿母亲的FMR1基因基因中中CGG拷贝数为拷贝数为70患儿外祖母的患儿

46、外祖母的CGG拷贝数为拷贝数为60这表现出这表现出CGG拷贝数有逐代拷贝数有逐代增加的趋势；她们的表型虽增加的趋势；她们的表型虽都是正常的，但她们的都是正常的，但她们的FMR1基因都是前突变等位基因都是前突变等位基因基因(premutation allele)。第一节 基因突变和表观遗传变异六、动态突变（dynamic mutation）2021/8/2251第四章 基因和染色体Slide 52 患儿患儿所有成纤维细胞（所有成纤维细胞（ FMR1基因中基因中CGG的拷贝数有的拷贝数有很大变动很大变动 ）的）的FMR1 mRNA的水平都是正常的；的水平都是正常的；但但FMR蛋白蛋白的数量随的数量

47、随CGG拷贝拷贝数的增加而减少：数的增加而减少：三核苷酸重复拷贝扩增的致病假说三核苷酸重复拷贝扩增的致病假说克隆号克隆号CGG拷贝数拷贝数FMR1 mRNA的水平的水平FMR蛋白蛋白157正常正常1002168正常正常1003182正常正常1004207正常正常245266正常正常126285正常正常0第一节 基因突变和表观遗传变异六、动态突变（dynamic mutation）2021/8/2252第四章 基因和染色体Slide 53原原因：因： 正常人的正常人的FMR1 mRNA可同可同412个完整的核糖体结个完整的核糖体结合，翻译产生蛋白质。合，翻译产生蛋白质。 当当CGG拷贝数增加超过

48、一定阈值后，拷贝数增加超过一定阈值后，FMR1基因转录基因转录产生的产生的mRNA中有很大一部分只能同核糖体的中有很大一部分只能同核糖体的4080 S亚亚基相结合，不能同完整的核糖体结合，因而基相结合，不能同完整的核糖体结合，因而 FMR蛋白产物蛋白产物大量减少；大量减少； CGG为为285份重复拷贝时，份重复拷贝时，FMR1 mRNA全都同全都同4080S核糖体亚基结合，以致不再生成核糖体亚基结合，以致不再生成FMR蛋白。蛋白。三核苷酸重复拷贝扩增的致病假说三核苷酸重复拷贝扩增的致病假说第一节 基因突变和表观遗传变异六、动态突变（dynamic mutation）2021/8/2253第四章

49、 基因和染色体Slide 54基因产物的毒性积累基因产物的毒性积累(CAG，谷氨酰胺，谷氨酰胺)n扩增的人雄性激素受体扩增的人雄性激素受体cDNA导入导入猴肾细胞猴肾细胞COS系系产生产生富含富含gln的蛋白质的蛋白质 易于同细胞核结合，不能被正常易于同细胞核结合，不能被正常降解，在细胞内积累产生毒性。降解，在细胞内积累产生毒性。COS凋亡凋亡三核苷酸重复拷贝扩增的致病假说三核苷酸重复拷贝扩增的致病假说第一节 基因突变和表观遗传变异六、动态突变（dynamic mutation）2021/8/2254第四章 基因和染色体Slide 55 在与发育有关的一些基因中也出现三核苷酸在与发育有关的一些

50、基因中也出现三核苷酸拷贝数扩增现象，例如：拷贝数扩增现象，例如： 与常染色体显性遗传的多趾相关的与常染色体显性遗传的多趾相关的HOXD 13蛋白的蛋白的N端，丙氨酸的重复数从正常的端，丙氨酸的重复数从正常的15个增加个增加到到22个以上。个以上。 研究过的三个家系中分别为研究过的三个家系中分别为22、23和和25个，个，但编码的密码子可以是但编码的密码子可以是GCG、GCA、GCT和和GCC。 第一节 基因突变和表观遗传变异六、动态突变（dynamic mutation）2021/8/2255第四章 基因和染色体Slide 56 三核苷酸扩增突变与基因的显隐性也有关系，三核苷酸扩增突变与基因的

51、显隐性也有关系，但其机制仍不清楚。但其机制仍不清楚。如：如： 人类的眼咽肌营养不良症人类的眼咽肌营养不良症(OPMD)基因位于基因位于14q11，编码编码N端多聚丙氨酸的密码子端多聚丙氨酸的密码子GCG正常拷贝数为正常拷贝数为6，大于，大于6时呈现疾病，其显隐性与拷贝数有关：时呈现疾病，其显隐性与拷贝数有关： (GCG)7：隐性性遗传； (GCG)8以上以上：显性性遗传； (GCG)7(GCG)9杂合子：症状特合子：症状特别严重。重。 (GCG)7在人群中在人群中约占占2。第一节 基因突变和表观遗传变异六、动态突变（dynamic mutation）2021/8/2256第四章 基因和染色体S

52、lide 57七、七、表观遗传变异表观遗传变异表表观观遗遗传传变变异异(epigenetic (epigenetic variation)variation)： 指指可可以以通通过过有有丝丝分分裂裂或或减减数数分分裂裂而而传传递递的的基基因因功功能能的的变变化化，这这种种变化不涉及基因的变化不涉及基因的DNA序列的改变。序列的改变。已已发发现现的的表表观观遗遗传传变变异异有有：甲甲基基化化(methylation)、乙乙酰酰化化(acetylation)等等DNA和和蛋蛋白白质质的的修修饰饰，基基因因组组印印记记(genomic imprinting)， RNA编编 辑辑 (RNA editi

53、ng)，RNA干扰干扰(RNA interference，RNAi)等。等。这种变异的遗传不符合孟德尔遗传规律。这种变异的遗传不符合孟德尔遗传规律。第一节 基因突变和表观遗传变异Epigenetic：后成的,外成的2021/8/2257第四章 基因和染色体Slide 58表表观观遗遗传传学学这这个个名名词词是是沃沃丁丁顿顿(Waddington(Waddington C C H)H)于于19421942年年提提出出的的：遗遗传传(heredity)(heredity)和和继继承承(inheritance)(inheritance)是是遗遗传传学学研研究究的的主主旨旨，而而基基因因型型产产生生表

54、表型型的的过过程程则则属属于于表表观观遗遗传传学学的的范畴。范畴。 因因为为在在那那时时，许许多多生生物物学学家家都都认认为为细细胞胞的的分分化化是是由由于于基基因因组组发发生生了了改改变变，分分化化产产生生不不同同类类型型的的细细胞胞是是细细胞胞基基因因组内的基因增加或减少的结果。组内的基因增加或减少的结果。 沃沃丁丁顿顿不不同同意意这这种种说说法法，他他认认为为，在在产产生生各各种种类类型型的的细细胞胞时时，细细胞胞内内的的整整套套基基因因始始终终是是保保持持恒恒定定的的，差差别别只只在在于不同类型的细胞内的基因处在不同的工作状态。于不同类型的细胞内的基因处在不同的工作状态。第一节 基因突

55、变和表观遗传变异2021/8/2258第四章 基因和染色体Slide 59 19871987年年霍霍利利德德(Holliday (Holliday R)R)进进一一步步指指出出可可以以在两个层面上研究高等生物的基因的属性：在两个层面上研究高等生物的基因的属性： 第第一一个个层层面面是是基基因因在在世世代代间间传传递递的的规规律律，这这是是遗遗传传学。学。 第第二二个个层层面面是是生生物物从从受受精精卵卵到到成成体体的的发发育育过过程程中中基基因因活性变化的模式，这是表观遗传学。活性变化的模式，这是表观遗传学。第一节 基因突变和表观遗传变异2021/8/2259第四章 基因和染色体Slide 6

56、019941994年年，霍霍利利德德对对表表观观遗遗传传学学的的内内涵涵又又作作了了补补充充和和修修正：正： 基基因因表表达达活活性性的的变变化化不不仅仅发发生生在在发发育育过过程程中中，而而且且也也发发生在生物体已经分化的细胞中；生在生物体已经分化的细胞中； 基因表达的某些变化可通过有丝分裂的细胞遗传下去。基因表达的某些变化可通过有丝分裂的细胞遗传下去。 基基因因表表达达的的可可遗遗传传的的变变化化是是可可以以回回复复的的；可可回回复复的的基基因因表达的改变并不改变基因的表达的改变并不改变基因的DNADNA序列。序列。因因此此，霍霍利利德德概概括括出出如如下下的的观观点点：表表观观遗遗传传学

57、学研研究究的的是是从从上上代代向向下下代代传传递递的的信信息息，而而不不是是DNADNA序序列列本本身身，这这是是一一种种不以不以DNADNA序列的差别为基础的细胞核遗传。序列的差别为基础的细胞核遗传。第一节 基因突变和表观遗传变异2021/8/2260第四章 基因和染色体Slide 61 对对基基因因组组而而言言，不不仅仅仅仅是是序序列列包包含含遗遗传传信信息息，而且其修饰也可以记载遗传信息。而且其修饰也可以记载遗传信息。 表表观观遗遗传传变变异异涉涉及及基基因因表表达达的的改改变变，涉涉及及细细胞胞病变、肿瘤发生、发育异常等。病变、肿瘤发生、发育异常等。 因因而而表表观观遗遗传传学学同同临

58、临床床医医学学、转转基基因因工工程程技技术术、动动植植物物发发育育畸畸形形和和可可动动遗遗传传元元件件的的活活性性等等密密切切相相关关，在基础理论和实际应用领域中都是热点。在基础理论和实际应用领域中都是热点。第一节 基因突变和表观遗传变异2021/8/2261第四章 基因和染色体Slide 621. DNA和蛋白质的修饰和蛋白质的修饰1)1)甲甲基基化化(methylation)(methylation)：在在甲甲基基化化酶酶(methylase)(methylase)的的作作用用下下，将将一一个个甲甲基基(methyl)(methyl)添添加加在在DNADNA分分子子中中的的碱碱基基上上。最

59、最常常见见的的是是加加在在胞胞嘧嘧啶啶上上，形形成成5 5甲甲基基胞胞嘧嘧啶啶，用用m mC C来来表示。表示。1NNONH2HH23456 methylaseCyt1NNONH2CH3H234565甲基胞嘧啶m mC C七、表观遗传变异第一节 基因突变和表观遗传变异2021/8/2262第四章 基因和染色体Slide 632）甲基化的效应：）甲基化的效应： 常成为自发点突变的热点常成为自发点突变的热点(hotspot)(hotspot)：出现出现GCGC转转换为换为ATAT的突变。的突变。 这是因为这是因为5 5一甲基胞嘧啶会以相当高的频率自发产生一甲基胞嘧啶会以相当高的频率自发产生脱氨作用

60、，用酮基来取代氨基，从而使脱氨作用，用酮基来取代氨基，从而使5 5甲基胞嘧啶转甲基胞嘧啶转换成胸腺嘧啶。换成胸腺嘧啶。 抑制或降低转录水平：抑制或降低转录水平：甲基化与非甲基化基因的转录甲基化与非甲基化基因的转录活性在原核生物中相差活性在原核生物中相差10103 3倍左右，在真核生物中相差倍左右，在真核生物中相差10106 6。哺乳动物基因组内约有哺乳动物基因组内约有60006000万个万个m mC C，这种甲基化并不是随，这种甲基化并不是随机的。机的。1. DNA甲基化第一节 基因突变和表观遗传变异七、表观遗传变异2021/8/2263第四章 基因和染色体Slide 64 高度甲基化的基因，

61、如女性两条高度甲基化的基因，如女性两条X X染色体中的一条染色体中的一条X X染染色体上的基因，一般处于失活状态。色体上的基因，一般处于失活状态。 为细胞存活所需而一直处于活性转录状态的持家基因为细胞存活所需而一直处于活性转录状态的持家基因(house(housekeeping gene)keeping gene)则始终保持低水平的甲基化。则始终保持低水平的甲基化。 在生物发育的某一阶段或细胞分化的某种状态下，在生物发育的某一阶段或细胞分化的某种状态下，原先处于甲基化状态的基因，也可以被诱导去除甲基化原先处于甲基化状态的基因，也可以被诱导去除甲基化(demethylation)而出现转录活性。

62、而出现转录活性。 第一节 基因突变和表观遗传变异1. DNA甲基化七、表观遗传变异2021/8/2264第四章 基因和染色体Slide 65CpG岛（或岛（或HTF岛，岛，HpaII tiny fragments-islands）：）： 基因组中长度为基因组中长度为3003000 bp的富含的富含CpG二核苷酸二核苷酸的一些区域，主要存在于转录起始点附近。的一些区域，主要存在于转录起始点附近。 可利用可利用 CpG序列作遗传标记，作为筛选基因的标志。序列作遗传标记，作为筛选基因的标志。 由于这种重复序列可用限制性内切酶由于这种重复序列可用限制性内切酶Hpa切成许多切成许多个个DNA小片段，所以

63、又把这种小片段，所以又把这种CpG重复序列称为重复序列称为HTF岛。岛。 启动子区中启动子区中CpG岛的未甲基化状态是基因转录所必需岛的未甲基化状态是基因转录所必需的，而的，而CpG序列中的序列中的C的甲基化可导致基因转录被抑制。的甲基化可导致基因转录被抑制。第一节 基因突变和表观遗传变异1. DNA甲基化七、表观遗传变异2021/8/2265第四章 基因和染色体Slide 66哺乳动物基因组中含有约哺乳动物基因组中含有约40,00040,000个个HTFHTF岛。岛。 在一般哺乳动物基因组中，在一般哺乳动物基因组中，5的胞嘧的胞嘧啶是甲基化成为啶是甲基化成为mCpG，而且在，而且在DNA的两

64、的两条单链上对称出现。条单链上对称出现。 mCpG占全部占全部CpG的的70。 CpG岛一般是非甲基化的。岛一般是非甲基化的。第一节 基因突变和表观遗传变异1. DNA甲基化七、表观遗传变异2021/8/2266第四章 基因和染色体Slide 67 染色质的不同类型和核小体的结构同染色质的活性密染色质的不同类型和核小体的结构同染色质的活性密切相关。切相关。 染色质重塑染色质重塑(chromatin remodeling)：改变核小体的改变核小体的结构和位置，造成染色质凝集程度的变化，从而影响到基结构和位置，造成染色质凝集程度的变化，从而影响到基因表达活性的改变，产生不同的表型。因表达活性的改变

65、，产生不同的表型。 这一切除了由于这一切除了由于DNA甲基化的作用外，还有组蛋白甲基化的作用外，还有组蛋白的修饰作用。的修饰作用。 组蛋白的修饰中很重要的是乙酰化和去乙酰化。组蛋白的修饰中很重要的是乙酰化和去乙酰化。 一般而言，组蛋白乙酰化程度高的区域内，基因多一般而言，组蛋白乙酰化程度高的区域内，基因多半处于活性表达状态。半处于活性表达状态。第一节 基因突变和表观遗传变异1. DNA甲基化七、表观遗传变异131021,8,19-202021/8/2267第四章 基因和染色体Slide 68 组蛋白也有甲基化修饰，如组蛋白组蛋白也有甲基化修饰，如组蛋白H3和和H4中的精氨酸甲基化去除，可引起基

66、因中的精氨酸甲基化去除，可引起基因沉默。沉默。 此外，组蛋白的磷酸化、糖基化或泛此外，组蛋白的磷酸化、糖基化或泛素化也都可以影响组蛋白同素化也都可以影响组蛋白同DNA结合的特结合的特性，从而改变基因表达的活性。性，从而改变基因表达的活性。 第一节 基因突变和表观遗传变异1. DNA甲基化七、表观遗传变异2021/8/2268第四章 基因和染色体Slide 692. 基因组印记（基因组印记（genomic imprinting）基因组印记：基因组印记：某些基因在世代传递过程中，由于某些基因在世代传递过程中，由于DNA的甲的甲基化等作用，基因功能受亲本的基因组的影响，表现出基化等作用，基因功能受亲

67、本的基因组的影响，表现出不同的表型效应。就好像被打上了父母的印记一样。不同的表型效应。就好像被打上了父母的印记一样。 被打上父母印记的基因在生殖细胞形成时，印记会被打上父母印记的基因在生殖细胞形成时，印记会被抹去，重新打上自己的印记被抹去，重新打上自己的印记。 产生基因组印记的机制主要涉及产生基因组印记的机制主要涉及DNA甲基化和染色甲基化和染色质结构变化。印记失活的基因通常是高度甲基化，表达质结构变化。印记失活的基因通常是高度甲基化，表达的等位基因则是低甲基化。另外，染色质压缩包装成染的等位基因则是低甲基化。另外，染色质压缩包装成染色体时的多种因素，也可能影响到被包装在染色质结构色体时的多种

68、因素，也可能影响到被包装在染色质结构中的基因的转录状态。中的基因的转录状态。 七、表观遗传变异第一节 基因突变和表观遗传变异2021/8/2269第四章 基因和染色体Slide 70 亨廷顿舞蹈病是常染色体显性遗传病，外现率接近亨廷顿舞蹈病是常染色体显性遗传病，外现率接近100，患者发病年龄与致病基因患者发病年龄与致病基因HD的来源有关：的来源有关：来自父亲时发病早，来自父亲时发病早，来自母亲时发病迟。来自母亲时发病迟。HDHD HD发病早发病早 HD发病迟发病迟 HD发病早发病早2. 基因组印记七、表观遗传变异第一节 基因突变和表观遗传变异2021/8/2270第四章 基因和染色体Slide

69、 71PraderWilli综合征（症状是肥胖，手、脚都很小，综合征（症状是肥胖，手、脚都很小，性腺发育不良，智力低下）患者：性腺发育不良，智力低下）患者： 来自父亲的来自父亲的15号染色体缺失号染色体缺失 15q11片段。片段。第一节 基因突变和表观遗传变异2. 基因组印记七、表观遗传变异2021/8/2271第四章 基因和染色体Slide 72Angelman综合征（又称综合征（又称“happy puppet”综合征。综合征。患者的面容特殊，大嘴傻笑，红面颊，步态不稳，患者的面容特殊，大嘴傻笑，红面颊，步态不稳，癫痫，智力低下）患者：癫痫，智力低下）患者： 来自母亲的来自母亲的15号染色体

70、缺失号染色体缺失 15q11片段。片段。2021/8/2272第四章 基因和染色体Slide 73没有缺失突变的没有缺失突变的PraderWilli综合征患者：综合征患者：15号染色号染色体并没有缺失，只是这些患者的两条体并没有缺失，只是这些患者的两条15号染色体都是来自号染色体都是来自母亲（这种现象称为单亲二体性，母亲（这种现象称为单亲二体性，uniparental disomy）。）。没有缺失突变的没有缺失突变的Angelman综合征患者：综合征患者：染色体也都是染色体也都是正常的，只不过他们的两条正常的，只不过他们的两条15号染色体都是来自父亲。号染色体都是来自父亲。 这些综合征的出现，

71、并不是缺少了父方或母方的这些综合征的出现，并不是缺少了父方或母方的15号号染色体上的那个区段。这说明，染色体上的那个区段。这说明，15q11这一区段的功能，来这一区段的功能，来自父方和母方的染色体是不能彼此替代的。自父方和母方的染色体是不能彼此替代的。第一节 基因突变和表观遗传变异2. 基因组印记七、表观遗传变异2021/8/2273第四章 基因和染色体Slide 74印记基因主要有以下几方面的特点：印记基因主要有以下几方面的特点：印记基因遍布于整个基因组中，有人估计人类有近印记基因遍布于整个基因组中，有人估计人类有近100个印个印记基因。记基因。有些印记基因聚集成簇，形成染色体印记区。有些印

72、记基因聚集成簇，形成染色体印记区。紧密连锁的印记基因，可表现出不同的印记效应。如小鼠紧密连锁的印记基因，可表现出不同的印记效应。如小鼠7号染色体远端的连锁基因，号染色体远端的连锁基因，IGF2是母亲印记失活基因，是母亲印记失活基因， H19是父方印记失活基因。是父方印记失活基因。印记基因的内含子一般均较小，内含子外显子长度之比印记基因的内含子一般均较小，内含子外显子长度之比也较小，雄性印记基因的重组率高于雌性印记基因。也较小，雄性印记基因的重组率高于雌性印记基因。基因表达有组织特异性。例如小鼠父方染色体上的基因表达有组织特异性。例如小鼠父方染色体上的Ins1和和Ins 2两个基因在卵黄中是单个

73、等位基因表达，而在胰腺组两个基因在卵黄中是单个等位基因表达，而在胰腺组织中则是双等位基因表达。织中则是双等位基因表达。第一节 基因突变和表观遗传变异2. 基因组印记七、表观遗传变异2021/8/2274第四章 基因和染色体Slide 753. RNARNA编辑编辑RNARNA编编辑辑：由由于于mRNAmRNA分分子子中中核核苷苷酸酸的的缺缺失失、插插入入或或置置换换，使使翻翻译译生生成成的的蛋蛋白白质质的的氨氨基基酸酸组组成成不不同同于于基基因因序序列列中中的的编码信息。编码信息。RNARNA编编辑辑同同基基因因的的选选择择剪剪接接或或可可变变剪剪接接(alternative (alterna

74、tive splicing)splicing)一一样样，使使得得一一个个基基因因序序列列有有可可能能产产生生几几种种不不同同的的蛋蛋白白质质，这这可可能能是是生生物物在在长长期期进进化化过过程程中中形形成成的的、更经济有效地扩展原有遗传信息的机制。更经济有效地扩展原有遗传信息的机制。第一节 基因突变和表观遗传变异七、表观遗传变异2021/8/2275第四章 基因和染色体Slide 76 RNA编辑详细机制目前编辑详细机制目前尚不清楚。尚不清楚。 RNA编辑最早是在锥虫编辑最早是在锥虫(Trypanosoma)线粒体基因线粒体基因中发现的，其编辑的模型如中发现的，其编辑的模型如图图。gRNA分子

75、是线粒体基分子是线粒体基因转录的长因转录的长5570核苷酸的核苷酸的RNA，能通过正常的碱基配，能通过正常的碱基配对途径，或通过对途径，或通过GU配对方配对方式与式与mRNA上的互补序列配上的互补序列配对。对。第一节 基因突变和表观遗传变异七、表观遗传变异3. RNA编辑编辑2021/8/2276第四章 基因和染色体Slide 774 4RNARNA干扰干扰RNA干扰（干扰（RNA interference, RNAi）：）：长双链长双链 RNA（200bp）进入细胞后对与其有同源序列的）进入细胞后对与其有同源序列的mRNA的表达的阻断作用。的表达的阻断作用。 RNAi是生物体内的一种自然现象

76、，普遍存在于真核生物，是生物体内的一种自然现象，普遍存在于真核生物，它可能是生物体保持自身基因组的稳定的一种自我防御机它可能是生物体保持自身基因组的稳定的一种自我防御机制。制。有证据表明，没有有证据表明，没有RNA干扰活性的植物更容易受到病毒干扰活性的植物更容易受到病毒的感染和侵袭。的感染和侵袭。RNAi有缺陷的线虫体内转座子的活性增有缺陷的线虫体内转座子的活性增强，影响到基因组的稳定性。强，影响到基因组的稳定性。七、表观遗传变异第一节 基因突变和表观遗传变异2021/8/2277第四章 基因和染色体Slide 78一、参与一、参与RNAi反应的酶反应的酶RNase III: 一种特异切割双链

77、一种特异切割双链RNA的酶。的酶。Dicer酶：酶： RNase III家族的一个成员，参与家族的一个成员，参与RNAi反应。反应。功能：在功能：在ATP的协助下，逐步切割由外源导入或者由转基因，的协助下，逐步切割由外源导入或者由转基因，病毒感染等各种方式引入的双链病毒感染等各种方式引入的双链RNA，将双链，将双链RNA裂解裂解成成21到到23个核苷酸的片断，每个片段的个核苷酸的片断，每个片段的3端都有端都有2个碱基个碱基突出，称为突出，称为siRNA（small or short interference RNA） siRNA启动细胞内的启动细胞内的RNAi反应。反应。RDRP：以以RNA为

78、模板指导为模板指导RNA合成的聚合酶（合成的聚合酶（RNA- directed RNA polymerase），），是是mRNA复制酶复制酶。七、表观遗传变异4RNA干扰干扰RNAi的原理的原理第一节 基因突变和表观遗传变异2021/8/2278第四章 基因和染色体Slide 79二、二、RNAi的反应过程的反应过程1. 起始阶段起始阶段: 依赖于依赖于ATP的的Dicer酶将进入细胞的外源双链酶将进入细胞的外源双链RNA切割为切割为21-23核苷酸长的小分子干扰核苷酸长的小分子干扰RNA片段片段(siRNAs)。2. 效应阶段效应阶段: （1） RNA诱导的沉默复合物（诱导的沉默复合物（RN

79、A-induced silencing complex, RISC)的形成的形成: 由由siRNA双链结合一个内切核酶双链结合一个内切核酶复合物而产生。复合物而产生。 （2） RISC激活激活: 需需ATP的将复合物中小分子的将复合物中小分子RNA解双链的解双链的过程。过程。七、表观遗传变异4RNA干扰干扰RNAi的原理的原理第一节 基因突变和表观遗传变异2021/8/2279第四章 基因和染色体Slide 80（3）靶）靶mRNA的切割：的切割：激活的激活的RISC通过碱基配对定位到同通过碱基配对定位到同源源mRNA上，并在距离上，并在距离 siRNA3端端12个碱基的位置切割个碱基的位置切

80、割mRNA。 3siRNA可循环扩增：可循环扩增： siRNA可作为可作为mRNA复制时的引物，复制时的引物，使使mRNA生成双链生成双链 RNA。新产生的双链。新产生的双链RNA被核酸酶切割被核酸酶切割，于是在，于是在mRNA被降解的同时产生了更多的被降解的同时产生了更多的 siRNA；这些；这些siRNA可使更多的靶可使更多的靶mRNA复制成双链复制成双链RNA。如此循环往。如此循环往复，复，siRNA不断地得到扩增，不断地得到扩增，RNAi效应也就不断地得到加效应也就不断地得到加强。所以少量的强。所以少量的siRNA也可以引发高效的也可以引发高效的RNA干扰。干扰。七、表观遗传变异4RN

81、A干扰干扰RNAi的原理的原理第一节 基因突变和表观遗传变异2021/8/2280第四章 基因和染色体Slide 81七、表观遗传变异4RNA干扰干扰dsRNA Dicer+ATP siRNA Endo-ribonucleaseRISCsiRNA unwindingActivated RISCAssociation with target mRNATarget mRNA cleavageRDRP，以，以siRNA为引物，为引物，类似于类似于PCR扩增扩增(线虫中）线虫中）target mRNAas primer第一节 基因突变和表观遗传变异2021/8/2281第四章 基因和染色体Slide

82、82 长度为长度为2128核苷酸的单链非编码核苷酸的单链非编码RNA， 能同靶能同靶RNA 3非翻泽区非翻泽区(3UTR)互补结合，从而阻遏或下调基互补结合，从而阻遏或下调基因表达产生蛋白质的活性。因表达产生蛋白质的活性。 它的前体是它的前体是7090核苷酸的发核苷酸的发夹结构夹结构RNA。 现在已知的现在已知的miRNA有有200多种，人基因组中估计有多种，人基因组中估计有200250个个miRNA基因，但对其结构和功能的认识还只是初基因，但对其结构和功能的认识还只是初步的。步的。七、表观遗传变异4RNA干扰干扰微微RNA(miRNA或或microRNA)：第一节 基因突变和表观遗传变异20

83、21/8/2282第四章 基因和染色体Slide 83第二节第二节 染色体的主要组成染色体的主要组成一、细菌的染色体：一、细菌的染色体： 封闭环状双链封闭环状双链DNADNA分子，分子，4200 Kb4200 Kb（13001300微米），约微米），约编码编码2000-50002000-5000个基因。个基因。 它虽然没有真核生物染色体那种特定的形态特征，它虽然没有真核生物染色体那种特定的形态特征，但也是有一定的结构。但也是有一定的结构。 从外形上看，细菌的染色体就像是一簇或一片相当从外形上看，细菌的染色体就像是一簇或一片相当密集的草丛，占据细菌细胞体积的密集的草丛，占据细菌细胞体积的1 13

84、 3左右，形成了所左右，形成了所谓的谓的拟核拟核(nucleoid)(nucleoid)。2021/8/2283第四章 基因和染色体Slide 84 当细菌细胞裂解时，释放出双链当细菌细胞裂解时，释放出双链DNADNA环环突突(loop)(loop)：同一些蛋白质结合在一起的超螺旋结构。同一些蛋白质结合在一起的超螺旋结构。 目前，还不十分清楚这类碱性蛋白质目前，还不十分清楚这类碱性蛋白质是通过什么途径同双链是通过什么途径同双链DNADNA环突相结合的。环突相结合的。一、细菌的染色体一、细菌的染色体2021/8/2284第四章 基因和染色体Slide 85一、细菌的染色体一、细菌的染色体2021

85、/8/2285第四章 基因和染色体Slide 86二、真核生物的染色体二、真核生物的染色体结构要复杂得多，一般包括四个组成部分结构要复杂得多，一般包括四个组成部分： 着丝粒、端粒、复制起始点以及编码和非着丝粒、端粒、复制起始点以及编码和非编码序列。编码序列。光学显微镜下可见的染色体：光学显微镜下可见的染色体：染色质在细胞分裂染色质在细胞分裂过程中，经过致密缠绕、折叠、凝缩和精巧包装而形成的过程中，经过致密缠绕、折叠、凝缩和精巧包装而形成的固定形态。固定形态。 染色体是由核小体染色体是由核小体(nucleosome)(nucleosome)构成的。构成的。第二节 染色体的主要组成2021/8/2

86、286第四章 基因和染色体Slide 87染染色色质质与与染染色色体体二、真核生物的染色体2021/8/2287第四章 基因和染色体Slide 88第二节 染色体的主要组成二、真核生物的染色体2021/8/2288第四章 基因和染色体Slide 891.1.组蛋白组蛋白(histone)(histone)：由由4 4种组蛋白种组蛋白H2AH2A、H2BH2B、H3H3和和H4H4各二个分子，形成一个组蛋白八聚体。各二个分子，形成一个组蛋白八聚体。1. 核核小小体体2. DNA2. DNA：平均长度约平均长度约200bp200bp的的DNADNA分子盘绕在组蛋分子盘绕在组蛋白八聚体构成的核心结构

87、外面，形成了一个核小体。白八聚体构成的核心结构外面，形成了一个核小体。 这时染色质的压缩包装比这时染色质的压缩包装比(packing ratio)(packing ratio)为为6 6左右。左右。 在这在这200bp200bp中，中，146 bp146 bp是直接盘绕在组蛋白八聚体核心外是直接盘绕在组蛋白八聚体核心外面，其余的面，其余的DNADNA是用于连接下一个核小体。是用于连接下一个核小体。 连接相邻连接相邻2 2个核小体的个核小体的DNADNA分子上结合了另一种组蛋白分子上结合了另一种组蛋白H1H1。组蛋白组蛋白H1H1包含了一组密切相关的蛋白质，其数量相当于核心组包含了一组密切相关的

88、蛋白质，其数量相当于核心组蛋白的一半。蛋白的一半。第二节 染色体的主要组成二、真核生物的染色体2021/8/2289第四章 基因和染色体Slide 90核小体的结构第二节 染色体的主要组成二、真核生物的染色体2021/8/2290第四章 基因和染色体Slide 91第二节 染色体的主要组成二、真核生物的染色体2021/8/2291第四章 基因和染色体Slide 922. DNA2. DNA复制起点复制起点（1 1）复制子）复制子(replicon)(replicon)：发生复制的单个发生复制的单个DNADNA单元。单元。 每个复制子在每次细胞分裂期间只发动一次复制事件。每个复制子在每次细胞分裂

89、期间只发动一次复制事件。（2 2）复制起点）复制起点(origin of replication)(origin of replication)：复制子中复制子中控制复制启动的元件。控制复制启动的元件。（3 3）复制终点）复制终点(terminus)(terminus)：复制子中使复制终止的元件。复制子中使复制终止的元件。第二节 染色体的主要组成二、真核生物的染色体2021/8/2292第四章 基因和染色体Slide 93（4 4）原原核核细细胞胞染染色色体体的的复复制制：整整个个染染色色体体就就是是一一个个复复制制子，在一个复制起点上启动复制整条染色体。子，在一个复制起点上启动复制整条染色体

90、。质粒也是一个复制子。质粒也是一个复制子。严严紧紧型型质质粒粒：复复制制受受控控于于细细菌菌细细胞胞而而同同细细菌菌染染色色体体同同步步复复制。制。松弛型质粒：松弛型质粒：独立于细菌细胞而自主地进行复制。独立于细菌细胞而自主地进行复制。（5 5）真核生物染色体的复制：）真核生物染色体的复制：每个染色体有许多个复制每个染色体有许多个复制子，每一复制子的复制速率低于原核生物。子，每一复制子的复制速率低于原核生物。2. DNA复制起点第二节 染色体的主要组成2021/8/2293第四章 基因和染色体Slide 94自主复制序列自主复制序列(autonomously replicating (auto

91、nomously replicating sequencesequence，ARS)ARS)：来自酵母的第一个分离出来的真核来自酵母的第一个分离出来的真核生物的染色体复制子中启动生物的染色体复制子中启动DNADNA复制的序列。复制的序列。ARSARS有一个有一个ATAT富集区，这个区域内有若干个位点，当这富集区，这个区域内有若干个位点，当这些位点发生突变时会影响到复制起始的功能。些位点发生突变时会影响到复制起始的功能。所有已知的所有已知的ARSARS的惟一的同源序列：的惟一的同源序列：在一个在一个14bp14bp的的“核心核心”区中，由区中，由1111个个ATAT碱基对组成的一致序列。碱基对组

92、成的一致序列。缺失这个一致序列时，复制起始功能就完全消失。缺失这个一致序列时，复制起始功能就完全消失。第二节 染色体的主要组成2. DNA复制起点2021/8/2294第四章 基因和染色体Slide 95第二节 染色体的主要组成2. DNA复制起点?2021/8/2295第四章 基因和染色体Slide 96（6）复制方式：）复制方式：有多种类型。有多种类型。A. A. 滚环式复制滚环式复制(rolling circle replication)(rolling circle replication) 这是噬菌体中常见的这是噬菌体中常见的DNADNA复制方式。复制方式。B. B. 复制叉式复制复

93、制叉式复制 DNADNA复复制制的的保保真真度度很很高高，据据观观察察每每复复制制10109 9核核苷苷酸酸对对中中只只有有1 1个个差差错错，这这是是由由于于DNADNA聚聚合合酶酶本本身身还还具具有有外外切切酶酶的的作作用用，可可以以清清除除错错配配的的碱碱基基，起起到到“校校对对”的的功功能。能。第二节 染色体的主要组成2. DNA复制起点2021/8/2296第四章 基因和染色体Slide 972. DNA复制起点2021/8/2297第四章 基因和染色体Slide 982021/8/2298第四章 基因和染色体Slide 993. 3. 端粒（端粒（telomeretelomere）

94、端端粒粒：染染色色体体末末端端由由富富含含G G的的短短的的串串联联重重复复序序列列组组成成的的像像“帽子帽子”似的结构。似的结构。 它它使使染染色色体体之之间间不不会会出出现现端端端端融融合合，也也不不会会因因端端部松散而导致解体。部松散而导致解体。一一个个基基因因组组内内的的所所有有端端粒粒，都都由由相相同同的的重重复复序序列列组组成成。不同物种的染色体端粒的重复序列是各异的。不同物种的染色体端粒的重复序列是各异的。哺哺乳乳动动物物和和其其他他脊脊椎椎动动物物染染色色体体端端粒粒的的重重复复序序列列中中有有一一个个TTAGGGTTAGGG保保守守序序列列，串串联联重重复复序序列列的的长长度

95、度在在2kb2kb到到20 20 kbkb之间。之间。第二节 染色体的主要组成2021/8/2299第四章 基因和染色体Slide 100端粒酶：端粒酶：一种蛋白质核酸复合物，其功能是由物种专一的一种蛋白质核酸复合物，其功能是由物种专一的一种内源一种内源RNARNA作为模板合成作为模板合成DNADNA片段，添加在染色体的片段，添加在染色体的33端，端，形成结构特殊的端粒。形成结构特殊的端粒。3. 端粒（telomere）第二节 染色体的主要组成2021/8/22100第四章 基因和染色体Slide 101每分裂一次，每分裂一次，DNADNA就缩短一些就缩短一些第二节 染色体的主要组成3. 端粒

96、（telomere）2021/8/22101第四章 基因和染色体Slide 102第二节 染色体的主要组成3. 端粒（telomere）2021/8/22102第四章 基因和染色体Slide 103实验证明实验证明: : 体细胞里没有端粒酶的活性，所以体细胞每体细胞里没有端粒酶的活性，所以体细胞每分裂一次，端粒也就缩短一些。分裂一次，端粒也就缩短一些。随着细胞不断地进行分裂，端粒的长度将越来越短，当随着细胞不断地进行分裂，端粒的长度将越来越短，当达到一个临界长度时，细胞染色体会失去稳定性，使细达到一个临界长度时，细胞染色体会失去稳定性，使细胞不能再进行分裂而进入凋亡胞不能再进行分裂而进入凋亡(

97、apoptosis)(apoptosis)。端粒的长度决定了细胞的寿命，端粒的长度决定了细胞的寿命，所以端粒被称为分所以端粒被称为分子钟子钟(molecular clock)(molecular clock)或有丝分裂钟或有丝分裂钟(mitotic clock)(mitotic clock)。第二节 染色体的主要组成3. 端粒（telomere）2021/8/22103第四章 基因和染色体Slide 104端粒的长度随着年龄的增长而缩短。端粒的长度随着年龄的增长而缩短。来自新来自新生儿的体细胞可在体外传代培养生儿的体细胞可在体外传代培养80809090代，来自代，来自7070岁老岁老人的体细胞

98、在体外只能传代培养人的体细胞在体外只能传代培养20203030代，而且端粒的代，而且端粒的重复序列长度也缩短很多。重复序列长度也缩短很多。人人生生殖殖细细胞胞有有端端粒粒酶酶的的活活性性：使使染染色色体体的的末末端端比体细胞染色体的末端长出几千个碱基对。比体细胞染色体的末端长出几千个碱基对。 包包括括干干细细胞胞(stem (stem cell)cell)在在内内的的所所有有体体细细胞胞里里都都未未测测得端粒酶的活性。得端粒酶的活性。第二节 染色体的主要组成3. 端粒（telomere）2021/8/22104第四章 基因和染色体Slide 105端端粒粒酶酶活活性性的的惟惟一一例例外外：来来

99、源源于于体体细细胞胞的的恶恶性性肿肿瘤瘤细细胞胞重重新新出出现现了了端端粒粒酶酶活活性性，能能补补偿偿正正常常的的端端粒粒序序列列丢丢失失，使使端端粒粒的的重重复复序序列列不不会会达达到到导导致致细细胞胞死死亡亡的的临临界界长长度度，从而获得细胞的从而获得细胞的“永生性永生性”(immortality)(immortality)。 这这样样，恶恶性性肿肿瘤瘤细细胞胞在在体体内内或或体体外外都都能能无无限限制制地地分分裂裂增殖。增殖。 因因此此，端端粒粒除除了了与与染染色色体体的的个个体体性性和和稳稳定定性性密密切切相相关关外外，还还涉涉及及到到细细胞胞的的寿寿限限、衰衰老老和和死死亡亡，对对肿

100、肿瘤瘤的的发发病病和和治疗都有重大作用。治疗都有重大作用。第二节 染色体的主要组成3. 端粒（telomere）2021/8/22105第四章 基因和染色体Slide 1064. 着丝粒着丝粒(centromere)(centromere)： 是真核生物细胞在进行有丝分裂是真核生物细胞在进行有丝分裂(mitosis)(mitosis)和减数分裂和减数分裂(meiosis)(meiosis)时，染色体分离的一种时，染色体分离的一种“装置装置”。着丝粒位于异染色质区内（卫星着丝粒位于异染色质区内（卫星DNADNA富集区），富集区），有一个直径约有一个直径约400nm400nm的很致密的颗粒状结构（

101、称的很致密的颗粒状结构（称为动粒），为动粒），与纺锤丝相连。与纺锤丝相连。第二节 染色体的主要组成2021/8/22106第四章 基因和染色体Slide 107第三节第三节染色体的改变染色体的改变包括数目的改变和结构的改变这两大类包括数目的改变和结构的改变这两大类2021/8/22107第四章 基因和染色体Slide 108一、染色体结构的改变一、染色体结构的改变起源于染色体或染色单体的断裂起源于染色体或染色单体的断裂a. 不愈合，无着丝粒片断丧失，产生缺不愈合，无着丝粒片断丧失，产生缺失。失。b. 同一断裂的两个断裂端同重新愈合恢同一断裂的两个断裂端同重新愈合恢复原样。复原样。c. 非同一断

102、裂的两个断裂端愈合，产生非同一断裂的两个断裂端愈合，产生 各类变异：易位、倒位、重复。各类变异：易位、倒位、重复。第三节 染色体的改变 染色体断裂染色体断裂后可沿三个方后可沿三个方向发展向发展2021/8/22108第四章 基因和染色体Slide 109 由此产生如下各类变异，这些变异最早都是在果蝇中由此产生如下各类变异，这些变异最早都是在果蝇中发现的：发现的：a. 缺失缺失(deletion)：染色体丧失了片断。染色体丧失了片断。b. 重复重复(duplication)：染色体增加了片断。染色体增加了片断。c. 倒位倒位(inversion)：染色体片断染色体片断180度颠倒，造成染色体内度

103、颠倒，造成染色体内重新排列。重新排列。d. 易位易位(translocation)：非同源染色体间互换片断。造成非同源染色体间互换片断。造成染色体间重排（染色体片断从原来的位置上转移到其他位染色体间重排（染色体片断从原来的位置上转移到其他位置）。置）。一、染色体结构的改变第三节 染色体的改变2021/8/22109第四章 基因和染色体Slide 1101. 缺失缺失(deletion)（1）细胞学效应：）细胞学效应：缺失杂合体细胞减数分裂同源染色缺失杂合体细胞减数分裂同源染色体配对时形成缺失环。体配对时形成缺失环。（2）遗传学效应：）遗传学效应：出现突变，影响生活力。如缺失太大，可能致死。缺失

104、出现突变，影响生活力。如缺失太大，可能致死。缺失纯合体所受影响比缺失杂合体更大。纯合体所受影响比缺失杂合体更大。有时出现有时出现 拟显性现象：拟显性现象：因显性基因的缺失而使等位的隐因显性基因的缺失而使等位的隐性基因效应显现出来性基因效应显现出来。第三节 染色体的改变 一、染色体结构的改变2021/8/22110第四章 基因和染色体Slide 1111. 缺失(deletion)第三节 染色体的改变 一、染色体结构的改变2021/8/22111第四章 基因和染色体Slide 112第三节 染色体的改变 一、染色体结构的改变1. 缺失(deletion)2021/8/22112第四章 基因和染色

105、体Slide 113第三节 染色体的改变 一、染色体结构的改变1. 缺失(deletion)2021/8/22113第四章 基因和染色体Slide 114缺失的遗传学效应缺失的遗传学效应拟显现象拟显现象玉米：紫茎基因玉米：紫茎基因A 对绿对绿茎茎基因基因a显性。显性。 紫色植株紫色植株 AA X 绿色植株绿色植株 a a 紫色紫色 Aa X射线射线 AA花粉花粉 X a a F1 绿色绿色 紫色紫色 检查绿色植株的染色体，发现气第六染色体长臂的检查绿色植株的染色体，发现气第六染色体长臂的外端缺少，紫色基因随之丢失。外端缺少，紫色基因随之丢失。第三节 染色体的改变 一、染色体结构的改变1. 缺失

106、(deletion)2021/8/22114第四章 基因和染色体Slide 115缺刻翅表型（缺刻翅表型（ Notch phenotypeNotch phenotype），），是包括是包括Notch Notch 基因在内的染色体片基因在内的染色体片段发生缺失造成的。段发生缺失造成的。杂合态时，翅杂合态时，翅缘上产生明显的凹口，具显性表型缘上产生明显的凹口，具显性表型效应。效应。在雄蝇中致死，像隐性致死基因。在雄蝇中致死，像隐性致死基因。缺失范围：缺失范围：包括包括3G在内唾液腺染在内唾液腺染色体较长的一段或仅限于色体较长的一段或仅限于3G这一这一段。段。上图为正常表型上图为正常表型, ,下图为

107、突变型下图为突变型果蝇果蝇X染色体上缺失染色体上缺失第三节 染色体的改变 一、染色体结构的改变1. 缺失(deletion)2021/8/22115第四章 基因和染色体Slide 116 患儿哭声似猫叫患儿哭声似猫叫, ,智能低下，智能低下，患儿两眼距离远，耳位低，患儿两眼距离远，耳位低，智力迟钝，生活力差，多在早期死亡。智力迟钝，生活力差，多在早期死亡。在新生儿中的发病在新生儿中的发病率为四万五千分之一；在精神发育不全者中，其发生率为率为四万五千分之一；在精神发育不全者中，其发生率为3/20003/2000。原因：原因：第第5 5号短臂有染色体缺失。号短臂有染色体缺失。人的猫叫综合征人的猫叫

108、综合征(cridu chat syndrome)第三节 染色体的改变 一、染色体结构的改变1. 缺失(deletion)2021/8/22116第四章 基因和染色体Slide 1172. 重复重复(duplication) 除正常染色体组以外，多了一部分染色体（重复片除正常染色体组以外，多了一部分染色体（重复片断）。断）。（1）种类：）种类：重复片断可出现在原有位置的邻近位置或其重复片断可出现在原有位置的邻近位置或其他位置，也可出现在其他染色体。他位置，也可出现在其他染色体。（2）细胞学效应：）细胞学效应：同源染色体配对时，具重复片断的染同源染色体配对时，具重复片断的染色体同正常染色体形成重复

109、环。色体同正常染色体形成重复环。（3）遗传学效果：）遗传学效果：可以有表型效应，比缺失缓和，但重可以有表型效应，比缺失缓和，但重复太大，也会影响个体的生活力，甚至引起个体的死亡。复太大，也会影响个体的生活力，甚至引起个体的死亡。第三节 染色体的改变 一、染色体结构的改变2021/8/22117第四章 基因和染色体Slide 118(4) 由于短片断的重复一般对生活力影响小，故重复较难检由于短片断的重复一般对生活力影响小，故重复较难检出。出。从进化角度讲，它可能提供额外遗传物质，促进新基从进化角度讲，它可能提供额外遗传物质，促进新基因的出现。因的出现。2. 重复(duplication)第三节

110、染色体的改变 一、染色体结构的改变2021/8/22118第四章 基因和染色体Slide 119果蝇的棒眼果蝇的棒眼 X染色体上的不完全显性基因棒眼基因使复眼中的染色体上的不完全显性基因棒眼基因使复眼中的小眼数减少，使复眼呈棒状而非正常的卵图形。小眼数减少，使复眼呈棒状而非正常的卵图形。 棒眼是由于棒眼是由于X染色体上一小段染色体上一小段DNA重复所致（此区重复所致（此区段含有段含有4条明显的横纹）。而重复可能是由不等交换产生。条明显的横纹）。而重复可能是由不等交换产生。 在纯合棒眼（在纯合棒眼（B/B）所产生的子裔中，大约有）所产生的子裔中，大约有1/1600的机会产生复眼极细小的重棒眼（的

111、机会产生复眼极细小的重棒眼（BB）果蝇。）果蝇。 检查重棒眼唾腺染色，发现含检查重棒眼唾腺染色，发现含4条横纹的片断又重复条横纹的片断又重复一次计有一次计有3份。份。第三节 染色体的改变 一、染色体结构的改变2. 重复(duplication)2021/8/22119第四章 基因和染色体Slide 120第三节 染色体的改变 一、染色体结构的改变2. 重复(duplication)2021/8/22120第四章 基因和染色体Slide 121第三节 染色体的改变 一、染色体结构的改变2. 重复(duplication)2021/8/22121第四章 基因和染色体Slide 122 肿瘤细胞中发

112、现的另一类型的重复：肿瘤细胞中发现的另一类型的重复：均匀染色区均匀染色区(homogeneous staining region(homogeneous staining region，HSR)HSR)： 在肿瘤细胞在肿瘤细胞G G显带的染色体上出现的一个区段，此区显带的染色体上出现的一个区段，此区段不显现带纹而呈浅染的均匀着色区。段不显现带纹而呈浅染的均匀着色区。双微体双微体(double minutes(double minutes，DM)DM)：肿瘤细胞分裂中期发现的肿瘤细胞分裂中期发现的成对的常染色质小体，数目从成对的常染色质小体，数目从1 1对到对到100100多对不等。多对不等。

113、一般认为均匀染色区和双微体都是基因重复扩增的产一般认为均匀染色区和双微体都是基因重复扩增的产物，因为两者都是由常染色质构成。同时，两者之间也存物，因为两者都是由常染色质构成。同时，两者之间也存在转换关系。当双微体中扩增的基因在转换关系。当双微体中扩增的基因DNADNA整合进染色整合进染色体后，就形成了均匀染色区。体后，就形成了均匀染色区。第三节 染色体的改变 一、染色体结构的改变2. 重复(duplication)2021/8/22122第四章 基因和染色体Slide 123细胞癌变的剂量假说之一细胞癌变的剂量假说之一： 基因扩增使基因产物增多，由此导致细胞代基因扩增使基因产物增多，由此导致细

114、胞代谢失衡而发生癌变。谢失衡而发生癌变。第三节 染色体的改变 一、染色体结构的改变2. 重复(duplication)2021/8/22123第四章 基因和染色体Slide 1243. 3. 倒位倒位(inversion)(inversion)： 同同一一条条染染色色体体上上发发生生了了两两次次断断裂裂，产产生生的的断断片片颠颠倒倒1801800 0后重新连接。后重新连接。（1）种类）种类a a、倒位纯合体：、倒位纯合体：、倒位纯合体：、倒位纯合体：一般完全正常。在时间的过程一般完全正常。在时间的过程中其比例不断上升，那么此纯合体就又成了中其比例不断上升，那么此纯合体就又成了“标准标准”型，而

115、原来的标准型又可称为倒位纯合型，而原来的标准型又可称为倒位纯合体。体。b b、倒位杂合体：、倒位杂合体：、倒位杂合体：、倒位杂合体：一般个体也正常，但在减数分一般个体也正常，但在减数分裂时，形成倒位环。但倒位杂合体有时也不能裂时，形成倒位环。但倒位杂合体有时也不能形成倒位环，倒位和非倒位片断间可不配对。形成倒位环，倒位和非倒位片断间可不配对。（2）遗传学效应：）遗传学效应：倒位引起基因顺序的改变并引起交倒位引起基因顺序的改变并引起交 换值也改变。换值也改变。第三节 染色体的改变 一、染色体结构的改变2021/8/221243. 倒位(inversion)2021/8/22125第四章 基因和染

116、色体Slide 126第三节 染色体的改变 一、染色体结构的改变3. 倒位(inversion)2021/8/22126第四章 基因和染色体Slide 127臂内倒位臂内倒位(paracentric)(paracentric)：倒位发生在染色体的一条臂上。倒位发生在染色体的一条臂上。臂间倒位臂间倒位(pericentric)(pericentric)：倒位包含了着丝粒区。倒位包含了着丝粒区。第三节 染色体的改变 一、染色体结构的改变3. 倒位(inversion)2021/8/22127第四章 基因和染色体Slide 128 人和黑猩猩人和黑猩猩(chimpanzee)的四号染色体因一个臂间的

117、四号染色体因一个臂间倒位而不同倒位而不同第三节 染色体的改变 一、染色体结构的改变3. 倒位(inversion)2021/8/22128第四章 基因和染色体Slide 129（3） 细胞学效应：细胞学效应：倒位杂合体的减数分裂。倒位杂合体的减数分裂。a. 着丝粒在倒位环外：环内发生交换时，形成桥和片断，片着丝粒在倒位环外：环内发生交换时，形成桥和片断，片断丢失，桥被拉断后分别进入配子，但均有严重缺失，往断丢失，桥被拉断后分别进入配子，但均有严重缺失，往往使配子死亡。往使配子死亡。第三节 染色体的改变 一、染色体结构的改变3. 倒位(inversion)2021/8/22129第四章 基因和染

118、色体Slide 130环环内内双双交交换换后后不不影影响响子子细细胞胞染染色色体体的的完完整整。第三节 染色体的改变 一、染色体结构的改变3. 倒位(inversion)2021/8/22130第四章 基因和染色体Slide 131b. 着丝粒在倒位环内着丝粒在倒位环内（着丝粒在倒位片断（着丝粒在倒位片断内），发生交换后，内），发生交换后，所得配子有一半带有所得配子有一半带有重复和缺失。重复和缺失。 因此，无论着丝因此，无论着丝粒在倒位环内还是在粒在倒位环内还是在倒位环外，只要环内倒位环外，只要环内发生交换，那么交换发生交换，那么交换过的染色单体都有缺过的染色单体都有缺失和重复。所以：失和重复

119、。所以： 倒位的一个遗传倒位的一个遗传学效应是抑制倒位片学效应是抑制倒位片断内的基因重组。断内的基因重组。第三节 染色体的改变 一、染色体结构的改变3. 倒位(inversion)2021/8/22131第四章 基因和染色体Slide 132C. 平衡致死系平衡致死系 紧密连锁或中间具有到位片段的相邻基因紧密连锁或中间具有到位片段的相邻基因由于生殖细胞的同源染色体不能交换，所以可以由于生殖细胞的同源染色体不能交换，所以可以用非等位基因的双杂合子，保存非等位基因的纯用非等位基因的双杂合子，保存非等位基因的纯合隐性致死基因，该品系被称为平衡致死系。合隐性致死基因，该品系被称为平衡致死系。第三节 染

120、色体的改变 一、染色体结构的改变3. 倒位(inversion)2021/8/22132第四章 基因和染色体Slide 133 Cy: 翻翅，翻翅， 显性；显性； 纯合致死纯合致死(Cy/Cy)；左臂和右臂各；左臂和右臂各 含一个倒位，几乎抑制了第二号染色体的所有交换。含一个倒位，几乎抑制了第二号染色体的所有交换。S: 星状眼星状眼, 显性；显性； 纯合致死纯合致死(S/S)翻翅果蝇与待保留致死基因果蝇杂交翻翅果蝇与待保留致死基因果蝇杂交 Cy + X Cy + + S + SCy + Cy + + SCy + + S + S 死亡死亡 保存保存 死亡死亡第三节 染色体的改变 一、染色体结构的

121、改变3. 倒位(inversion)2021/8/22133第四章 基因和染色体Slide 1344.易位易位(translocation)(translocation) ： 一条染色体的一段搭到一条非同源的染色体一条染色体的一段搭到一条非同源的染色体上。上。 易位的类型有多种，比较复杂。易位的类型有多种，比较复杂。 1 1）简单易位：）简单易位：一染色体片段插入非同源的另一染色一染色体片段插入非同源的另一染色体之中。体之中。 第三节 染色体的改变 一、染色体结构的改变2021/8/22134第四章 基因和染色体Slide 1352 2）相互）相互(reciprocal)(reciprocal

122、)易位：易位：非同源染色体相互交非同源染色体相互交换染色体片断。换染色体片断。 效果：效果：较复杂。我们只讨论最常见的平衡相互易位。较复杂。我们只讨论最常见的平衡相互易位。 相互易位纯合体：相互易位纯合体：无明显的细胞学特征，减数分无明显的细胞学特征，减数分裂时配对正常，跟未易位的染色体相似，只是基因间的连裂时配对正常，跟未易位的染色体相似，只是基因间的连锁关系有所改变。可作为正常的结构世代相传。锁关系有所改变。可作为正常的结构世代相传。 易位杂合体：易位杂合体：粗线期时，形成十字形图像。粗线期时，形成十字形图像。4.易位(translocation)第三节 染色体的改变 一、染色体结构的改变

123、2021/8/22135第四章 基因和染色体Slide 136第三节 染色体的改变 一、染色体结构的改变4.易位(translocation)2021/8/22136第四章 基因和染色体Slide 137a、十字形中邻近的染色体十字形中邻近的染色体交互地分向二极，每个子细交互地分向二极，每个子细胞都一套完整的染色体（交胞都一套完整的染色体（交互分离）。互分离）。b、大圆圈染色体中不论哪大圆圈染色体中不论哪两个相邻的染色体趋向一两个相邻的染色体趋向一极，均造成重复和缺失，常极，均造成重复和缺失，常常致死。（邻近分离）常致死。（邻近分离）c. 交互分离所形成的配子交互分离所形成的配子中，一个含有未

124、易位的染色中，一个含有未易位的染色体，另一个含易位染色体。体，另一个含易位染色体。非同源染色体上的基因的自非同源染色体上的基因的自由组合受到严重抑制，出现由组合受到严重抑制，出现假连锁现象。假连锁现象。第三节 染色体的改变 一、染色体结构的改变4.易位(translocation)2021/8/22137第四章 基因和染色体Slide 138（3 3）罗罗伯伯逊逊易易位位(Robertsonian (Robertsonian translocationtranslocation）： 也也称称罗罗伯伯逊逊融融合合(Robertsonian (Robertsonian fusion)fusion)

125、，即即两两条条非同源的端着丝粒染色体融合为一条染色体。非同源的端着丝粒染色体融合为一条染色体。罗伯逊裂解罗伯逊裂解(Robertsonian fission)(Robertsonian fission)：一条染色一条染色体分裂为两条染色体。体分裂为两条染色体。融合比裂解常见。融合比裂解常见。第三节 染色体的改变 一、染色体结构的改变4.易位(translocation)2021/8/22138第三节 染色体的改变 一、染色体结构的改变 4.易位(translocation)2021/8/22139第四章 基因和染色体Slide 140人类二号染色体有一罗伯逊易位人类二号染色体有一罗伯逊易位 在

126、黑猩猩在黑猩猩（chimpanzee），大），大猩猩（猩猩（gorilla），猩），猩猩中（猩中（orangutan）均无。均无。 G带表明，人带表明，人类发生罗伯逊易位的类发生罗伯逊易位的两条近端着丝粒祖先两条近端着丝粒祖先染色体在其他三种类染色体在其他三种类灵长类动物中仍然存灵长类动物中仍然存在。在。第三节 染色体的改变 一、染色体结构的改变4.易位(translocation)2021/8/22140第四章 基因和染色体Slide 141二、染色体数目的改变二、染色体数目的改变1. 染色体组（染色体组（genome）：）：一个配子所含有的一套具完一个配子所含有的一套具完整功能的染色体，它

127、不能再分割出一套完整的染色体。整功能的染色体，它不能再分割出一套完整的染色体。也指一配子带有的全部基因，用也指一配子带有的全部基因，用n表示。表示。 玉米玉米n10；水稻；水稻n12；兔子；兔子n22；果蝇；果蝇n42. 单倍体（单倍体（haploid）：）：只含有一个染色体组的个体只含有一个染色体组的个体（细胞）。（细胞）。3. 二倍体（二倍体（diploid）：）：含有二个染色体组的细胞（个含有二个染色体组的细胞（个体）。体）。第三节 染色体的改变2021/8/22141第四章 基因和染色体Slide 1424. 三三倍倍体体（triploid）：含含有有三三个个染染色色体体组组的的细细胞

128、胞（个个体）。体）。5. 多倍体（多倍体（polyploid）：）：染色体组超过染色体组超过2的细胞（个的细胞（个体）。体）。6. 倍数性改变：倍数性改变：染色体数以染色体组为单位而增减。染色体数以染色体组为单位而增减。7. 同源多倍体同源多倍体( (autopolyploid) )：含三个以上相同的含三个以上相同的染色体组的细胞或个体。染色体组的细胞或个体。二、染色体数目的改变第三节 染色体的改变2021/8/22142第四章 基因和染色体Slide 1438. 异源多倍体异源多倍体( (allopolyploid) )：染色体组来自不染色体组来自不同物种的多倍体细胞或个体。同物种的多倍体细

129、胞或个体。9. 单体（单体（monosomic）：）：以以2n为标准减少一个染色为标准减少一个染色体，即体，即2n1。10. 三体（三体（trisomic）：）：以以2n为标准而增加一个染色为标准而增加一个染色体的细胞（个体），即体的细胞（个体），即2n1。第三节 染色体的改变二、染色体数目的改变2021/8/22143第四章 基因和染色体Slide 14411. 缺体（缺体（nullisomic）：）：2n2的细胞（个体），的细胞（个体），即以即以2n为标准减少一对同源染色体。为标准减少一对同源染色体。 12. 双单体：双单体：二倍体中缺了二条非同源染色体，即二倍体中缺了二条非同源染色体，即

130、2n2n1 11 1。13. 非非整整倍倍性性改改变变：以以染染色色体体为为单单位位而而增增减减的的染染色色体体数目变化。如：单体、缺体、三体等。数目变化。如：单体、缺体、三体等。第三节 染色体的改变二、染色体数目的改变2021/8/22144第四章 基因和染色体Slide 145小麦染色体组成分析小麦染色体组成分析普通小麦：普通小麦：（2n=42）一粒小麦：一粒小麦：（2n=14）二粒小麦：二粒小麦：（2n=28）山羊草：山羊草： （2n=14）第三节 染色体的改变二、染色体数目的改变2021/8/22145第四章 基因和染色体Slide 146二粒小麦二粒小麦普通小麦普通小麦一粒小麦一粒小

131、麦AA7II + 7I AA+B7II + 14IAA+B+D二粒小麦二粒小麦AABB14IIAABB14II + 7IAABB+D山山 羊羊 草草DD21IA+B+D7II + 14IDD+A+B第三节 染色体的改变二、染色体数目的改变2021/8/22146第四章 基因和染色体Slide 147Origin of hexaploid wheat by sequential bridization of different species.第三节 染色体的改变二、染色体数目的改变2021/8/22147第四章 基因和染色体Slide 148非整倍数的改变与人类一些疾病密切相关。如：非整倍数的

132、改变与人类一些疾病密切相关。如：先先天天愚愚型型或或称称唐唐氏氏综综合合征征(Downs (Downs syndrome)syndrome)：即即2121三体综合征三体综合征(trisomy 21)(trisomy 21)。发病率为。发病率为500500到到10001000分之一。分之一。 特征特征：特殊面貌，头颅前后径短，枕骨扁平，眼小；两眼特殊面貌，头颅前后径短，枕骨扁平，眼小；两眼外侧高而内侧低，鼻梁扁平且宽，口半张，舌常伸出口外。外侧高而内侧低，鼻梁扁平且宽，口半张，舌常伸出口外。舌有龟裂，掌纹和指纹特殊，常为通贯手。发育迟缓，智舌有龟裂，掌纹和指纹特殊，常为通贯手。发育迟缓，智力低下

133、，寿命短，大约力低下，寿命短，大约1/3于于10岁前死亡。岁前死亡。 病因：病因：21三体，三体，2n47，记作，记作47，xx或或xy，21其它：其它：XXYXXY个体、个体、X0X0个体、个体、XYYXYY个体个体1313三体、三体、1818三体等。三体等。第三节 染色体的改变二、染色体数目的改变2021/8/22148第四章 基因和染色体Slide 14921三体患者三体患者第三节 染色体的改变二、染色体数目的改变2021/8/22149第四章 基因和染色体Slide 15021三体患者第三节 染色体的改变二、染色体数目的改变2021/8/22150第四章 基因和染色体Slide 151

134、 Meiotic nondisjunction and the origin of Down syndrome.第三节 染色体的改变二、染色体数目的改变2021/8/22151第四章 基因和染色体Slide 152无籽西瓜的培育无籽西瓜的培育2n22西瓜幼苗西瓜幼苗秋水仙素秋水仙素4n植株：植株：气孔大，花粉和种子大。气孔大，花粉和种子大。4n 2n3n种子种子3n植株植株2n花粉刺激花粉刺激无籽西瓜无籽西瓜第三节 染色体的改变二、染色体数目的改变2021/8/22152第四章 基因和染色体Slide 153 习题：习题：11、12、14、17、18 5用图解说明无籽西瓜制种原理。用图解说明无

135、籽西瓜制种原理。 6异源八倍体小黑麦是如何育成的异源八倍体小黑麦是如何育成的? 7何以单倍体的个体多不育何以单倍体的个体多不育?有否例外有否例外?举例。举例。 8Tjio等等(1956)的的工工作作和和Lejeune等等(1959)的的工工作作是是人人类类细细胞胞遗遗传传学学上上的两块里程碑。请说明为什么这样说的两块里程碑。请说明为什么这样说? 9有有一一玉玉米米植植株株，它它的的一一条条第第9染染色色体体有有缺缺失失，另另一一条条第第9染染色色体体正正常常，这这植植株株对对第第9染染色色体体上上决决定定糊糊粉粉层层颜颜色色的的基基因因是是杂杂合合的的，缺缺失失的的染染色色海海带带有有产产生生

136、色色素素的的显显性性基基因因C，而而正正常常的的染染色色体体带带有有无无色色隐隐性性等等位位基基因因c，已已知知含含有有1缺缺失失染染色色体体的的花花粉粉不不能能成成活活。如如以以这这样样一一种种杂杂合合体体玉玉米米植植株株作作为为父父本本，以以cc植植株株作作为为母母本本，在在杂杂交交后后代代中中，有有10的的有有色色籽籽粒粒出出现现。你你如如何解释这种结果何解释这种结果? 10画出果蝇唾液腺核中两条同源染色体的配对图，一条染色体的顺画出果蝇唾液腺核中两条同源染色体的配对图，一条染色体的顺序是序是l234567,另一条染色体的顺序是另一条染色体的顺序是1265437。(注：在注：在l和和2之

137、间的点之间的点“”表示着丝粒表示着丝粒)。 2021/8/22153第四章 基因和染色体Slide 154 11在在玉玉米米中中，蜡蜡质质基基因因和和淡淡绿绿色色基基因因在在正正常常情情况况下下是是连连锁锁的的，然然而而发现在某一品种中，这两个基因是独立分配的。发现在某一品种中，这两个基因是独立分配的。 (1)你认为可以用那一种染色体畸变来解释这个结果你认为可以用那一种染色体畸变来解释这个结果? (2)那那一一种种染染色色体体畸畸变变将将产产生生相相反反的的效效应应，即即干干扰扰基基因因之之间间预预期期的的独独立分配立分配? 12曼曼陀陀罗罗有有12对对染染色色体体，有有人人发发现现12个个可

138、可能能的的“2n+1”型型。问问有有多少个多少个“2n+1+1”型型?注注：“2n1+l”是是指指在在12对对染染色色体体中中，某某一一对对多多一一个个，另另一一对对又又多多一一个个，而不是某一对多二个。而不是某一对多二个。 13无籽西瓜为什么没有种子无籽西瓜为什么没有种子?是否绝对没有种子是否绝对没有种子? 14有有一一个个三三倍倍体体，它它的的染染色色体体数数是是3n=33。假假定定减减数数分分裂裂时时，或或形形成成三三价价体体，其其中中两两条条分分向向一一极极，一一条条分分向向另另一一极极，或或形形成成二二价价体体与与一一价价体体，二二价价体体分分离离正正常常，一一价价体体随随机机地地分

139、分向向一一极极，问问可可产产生生多多少少可可育育的的配配子子? 2021/8/22154第四章 基因和染色体Slide 155 15同同源源三三倍倍体体是是高高度度不不育育的的。已已知知得得到到平平衡衡配配子子(2n和和n的的机机会会仅仅为为(12)n1，问这数值是怎么求得的问这数值是怎么求得的? 又又如如假假定定只只有有平平衡衡的的配配子子是是有有受受精精功功能能的的，且且假假定定受受精精过过程程是是随随机机的，问得到不平衡合子的，问得到不平衡合子(unbalanced zygotes)的机会是多少的机会是多少? 16为为什什么么多多倍倍体体在在植植物物中中比比在在动动物物中中普普遍遍得得多

140、多?你你能能提提出出一一些些理理由由否否? 17有有一一种种四四倍倍体体植植物物，一一个个植植株株的的基基因因型型是是AaaaBbbb，两两对对基基因因间是自由组合的，并且都在着丝粒附近，问：间是自由组合的，并且都在着丝粒附近，问： （1）此植株产生的各种双倍体配子基因型是什么？比例如何）此植株产生的各种双倍体配子基因型是什么？比例如何? （2）如果这一个体自交，产生）如果这一个体自交，产生AaaaBBbb基因型后代的比例是多少？基因型后代的比例是多少？产生产生aaaabbbb基因型后代的比例是多少？基因型后代的比例是多少？ 18两个两个21三体的个体结婚，在他们的子代中，患先天愚型三体的个体

141、结婚，在他们的子代中，患先天愚型(Down氏氏综合症综合症)的个体占比例多少的个体占比例多少?(假定假定2 n+2的个体是致死的。的个体是致死的。) 2021/8/22155第四章 基因和染色体Slide 156 19平平衡衡易易位位杂杂台台体体(77 p，99 p)形形成成生生殖殖细细胞胞，在在粗粗线线期期时，其有关染色体的配对图形是怎样的时，其有关染色体的配对图形是怎样的? 20有有一一男男人人，他他是是一一个个13：14平平衡衡易易似似携携带带者者，他他的的染染色色体体组组成成为为45，xy,13，14。t(13q；14q) (1)把有关染色体画出来，把有关染色体画出来， (2)有关染色体在第一次减数分裂时配对的图象如何有关染色体在第一次减数分裂时配对的图象如何? (3)可能的分离情况如何可能的分离情况如何?形成的配子中，有关染色体的组成如何形成的配子中，有关染色体的组成如何? (4)正正常常卵卵被被这这些些精精子子受受精精后后，子子代代有有关关染染色色体体组组成成如如何何?预预期期的的子子代代表型效应如何表型效应如何? 提示：可能的分离情况为：提示：可能的分离情况为： (14)对对(13+13；14)(邻近分离邻近分离) (14+13；14)对对(13)(邻近分离邻近分离) (1314)对对(13；14)(交互分离交互分离) 2021/8/22156