动物遗传学染色体畸变.ppt
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1、第七章 染色体畸变,本章内容,染色体结构变异 染色体数目变异,本 章 重 点,1结构变异的类型和遗传效应缺失 重复倒位 易位2结构变异在遗传研究中的应用3染色体组及其倍数性;4多倍体类型、特征、形成途径及其应用;5非整倍体的类型及其应用。,7.1 染色体结构变异,细胞的有丝分裂是在时间上、空间上协调一致的有序过程,产生出可以进行科学预测的分裂产物。有丝分裂形成两个核遗传组成完全相同的子细胞。减数分裂形成各种基因型的四分子。,精确的细胞分裂是遗传规律的细胞学基础,精确的细胞分裂是稳定遗传的基础!而遗传物质的准确复制是稳定遗传的关键!,DNA分子基因突变DNA复制的错误外界诱变因素遗传物质载体染色
2、体变异染色体结构的变异,果蝇的棒眼遗传,棒眼B正常眼B+,该基因位于Xchr.上,伴性遗传。红眼蝇棒眼蝇,F1代蝇应该是棒眼,蝇应该是正常红眼。,棒眼,正常眼,但C.B.Bridges在某些杂交组合的子一代群体内却发现了正常眼雌蝇。唾液腺细胞中,体细胞联会的两条Xchr中有一条短缺了一小段。据此,Bridges推测子一代中之所以出现正常红眼蝇,是因为来自精子的那一条Xchr短缺了一小段,而缺少的这一小段,正是基因B所在的区段,这就使得正常X chr上的B+处于半合状态,正常红眼效应得到了表达的机会,发育为正常红眼雌蝇。,缺失造成假显性!,7.1.1 染色体结构变异的概述,(1)引起结构变异的因
3、素内因:营养、温度、生理等异常变化;外因:物理因素、化学药剂的处理。,(2)结构变异的原因断裂重接假说,染色体发生断裂以后,形成粘性末端(cohesive end),具有与另一个断裂末端愈合的能力,而不能稳定存在。A重建愈合(restitution fusion)B断裂末端自身愈合,或者称为自身封闭C错接,改变基因顺序,甚至改变连锁群染色体断裂是结构变异的前奏 非重建愈合导致chr.结构变异,(3)染色体变异的表示,“和”放在号码和字母之前表示整个染色体的添加或缺失;之后表示一段染色体的添加和缺失+21,-8;1q+,(4)染色体结构变异类型,缺失:deletion or deficiency
4、,def 重复:duplication,dup 倒位:inversion,inv 易位:translocation,t染色体内变异:缺失、重复、倒位染色体间变异:易位,结构杂合体和结构纯合体,结构杂合体(Structural heterozygote)结构纯合体(Structural homozygote),7.1.2 缺失(deletion 或 deficiency),染色体的某一区段丢失。中间缺失(interstitial deletion)末端缺失(terminal deletion),末端缺失,一次断裂,形成一个有着丝粒的片段和一个无着丝粒的片段。无着丝粒片段在后来的细胞分裂过程中丢失
5、。有着丝粒片段的断头之间发生错接,将会在后续的分裂过程中产生一系列的连锁变化。形成异形二价体 倘若缺失区段很小在形态上很难看出,中间缺失,一个染色体的中间区段丢失称为中间缺失。中间缺失至少牵涉到两个断裂。形成缺失环,产生原因,染色体损伤断裂染色体纽结不等交换(unequal crossing over)基因的转座,缺失的效应,缺失势必丢失缺失区段内的遗传物质。癌症致死(lethal)假显性(Pseudodominance),染色体缺失与癌症的发生,猫叫综合征(Cat cry syndrome),临床表现:喉部发育不良,哭声似猫叫身体与智能发育不全,小头畸形,满月形脸,眼距宽,低耳位,高鼻梁在婴
6、儿期或幼儿期夭折病因:5号染色体短臂缺失,5p-综合征,缺失与假显性现象,在缺失杂合体内,如果某一隐性基因所对应的等位显性基因正好位于缺失区段内,而缺失区段又很小,不至于影响基本生命活动,则该隐性基因因处于半合状态而得以表现。从表面现象上看,似乎该基因是显性的。因而称之为假显性现象(pseudo dominance)。,7.1.3 重复(duplication),染色体某一区段加倍的结构变异称为重复(duplication)。生物体对染色体重复的耐受性大于对缺失的耐受性。,不等交换与果蝇16A区段重复,(1)重复的类型,同臂重复 顺接重复/串联重复(tandem duplication)反接重
7、复/倒位重复(reverse duplication)异臂重复,正常染色体,串联重复,倒位重复,(2)重复的细胞学鉴定,根据重复杂合体(duplication heterozygote)在减数分裂过程中的联合现象。要求熟悉正常染色体的形态和结构,如染色粒、染色带、染色纽、随体和核仁组织区等染色体特殊结构的有无、大小和位置等。,重复杂合体在减数分裂中的联会,(3)重复的遗传学效应,重复导致基因组的演化基因剂量的改变引起剂量效应位置变化引起位置效应,重复是生物进化的源泉之一,总体上说,重复对生物体是有害的,但其危害程度小于缺失。重复导致基因在chr上的相对位置改变。重复区域及其附近基因间的重组率降
8、低。重复使染色体含量增加,为积累变异提供了材料。,重复的剂量效应和位置效应,果蝇棒眼果蝇的棒眼性状也是伴性遗传的,棒眼的效应与X chr上16区A段内的一个重复有关。如果这个区段重复,果蝇复眼内小眼的数目就下降,形成棒眼。小眼的数目与重复的次数、重复的位置有关。,剂量效应(dosage effect)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。,位置效应(position effect),基因的功能不仅决定于它的自身结构和剂量,也决定于它所在的位置及其与邻近基因间的相互联系。,7.1.4 倒 位(inversion),染色体断裂之后,某一区段或某些区段的正常基因顺序颠倒之后又重接
9、起来的过程,称为染色体的倒位。臂内倒位(paracentric inversion)倒位的区段不包含着丝粒。臂间倒位(pericentric inversion)倒位的区段包含着丝粒。,倒位的类型与形成,倒位杂合体的配对和重组,倒位纯合体减数分裂前期完全可以进行正常配对和交换。减数分裂过程和产物都是正常的。倒位杂合体无法进行正常的线性配对倒位区段大小不同,杂合体联会方式不同,倒位杂合体联会模式图,光镜下观察到的果蝇多线染色体倒位环,电镜下观察到的倒位环,臂内倒位杂合体的交换,臂内倒位杂合体的交换,倒位的遗传学效应,(1)改变了倒位区段内的基因和倒位区段两侧基因之间的顺序和距离。(2)由于在倒位
10、杂合体中倒位圈内或圈外附近相邻基因的交换受到抑制倒位区段内的基因表现很强的连锁倒位杂合体上基因的重组率降低了(3)倒位圈内非姐妹染色单体发生奇数次交换导致配子不育(4)倒位是物种进化的原因之一,7.1.5 易位,两个非同源染色体之间区段的转移或互换。易位是染色体间的结构变异。,易位的类型与形成,易位的分类,简单/单向易位(simple translocation)一条染色体片段单向转移到另一条非同源染色体上相互易位(reciprocal translocation两个非同源染色体之间相互交换片段。罗伯逊易位复杂易位(complex translocation)涉及三对非同源染色体的易位。,相互
11、易位杂合体的细胞学鉴定,相互易位纯合体在细胞学上是正常的。相互易位杂合体在减数分裂前期的联会是不正常的,是鉴别易位的主要细胞学证据。相互易位涉及两对chr,前期都能形成四联体(quadruple)。允许同源染色体部分配对,出现“+”字图像,易位的遗传学效应,致死效应 产生新的连锁群,引起基因的位置效应 杂合体的半不孕性 降低有关连锁基因的重组率,易位与进化,易位与生物进化的关系较其他染色体结构变异更为密切。易位可以改变基因间的连锁关系易位可以改变染色体的形态易位可以改染色体的数目这些都可能导致变种和新种的形成。易位也可以杂合体的形式传递。易位与植物进化的关系则更为密切。,易位在进化中的意义,易
12、位是新物种起源的重要途径。,大熊猫的1号染色体可能是熊的2、3号染色体罗伯逊易位的产物;2号染色体可能是熊的1、9号易位;3号染色体可能是熊的6、16号易位。,大熊猫与熊染色体的比较,人(human)与黑猩猩(chimp)、大猩猩(gorilla)、猩猩(orangutan)、长臂猿(gibbon)的进化历程:,人类慢性骨髓性白血病(chronic myelogenous leukemia),Chr9和Chr22相互易位 使得Chr9上的c-abl oncogene和Chr22上的bcr gene相连,形成融合基因。其产物是一个融合蛋白 这个融合蛋白使细胞不受细胞周期的控制,导致白血病。只要一
13、个细胞带有这种易位Chr,就会致病。,正常的c-Abl蛋白是一个激酶,Bcr蛋白激活磷酸化反应。,Philadelphia Chromosome,罗伯逊易位(Robertsonian translocation)着丝粒融合(centric fusion)由两个非同源的端着丝粒染色体的融合,形成一个大的中或亚中着丝粒染色体。涉及两条近端着丝粒染色体或端着丝粒染色体,G带表明,人类发生罗伯逊易位的两条近端着丝粒祖先染色体在其他三类灵长类动物中仍然存在.,孙金海等(1989)在国内长白猪群中首次发现了13/17罗伯逊易位,并发现该种易位对猪的繁殖力及生长速不但没有负效应,而且在生长速度方面存在一定优
14、势,兽医大学学报,1990,10:276279 迄今,色体分带鉴别的牛的罗伯逊易位有13种:牛的1/29易位对牛的繁殖力有不良影响,但在某些品种中频率高达40%,迄今,色体分带鉴别的牛的罗伯逊易位有13种:如:罗伯逊易位导致种公牛繁殖力下降13 19,同样导致易位母牛屡配不孕、死胎和自发流产,而且这种变异能够遗传,故在畜群中迅速扩散,本节小结,染色体结构变异类型的比较各自分类遗传学效应染色体形态区别联会特征重要名词概念:缺失、重复、倒位、易位罗伯逊易位染色体结构变异与进化的关系,7.2 染色体数目变异,染色体数目变异类型整倍体变异非整倍体变异,7.2.1 染色体数目变异类型,染色体组的概念染色
15、体组(genome)是指二倍体生物配子中所具有的全部染色体。每个染色体组中各个染色体具有不同的形态、结构和连锁基因,他们构成一个完整而平衡的体系,缺少任何一个染色体均会造成不育或变异,这是染色体组最基本的特征。各不相同,缺一不可。,染色体基数X与单倍体染色体数n的区别,染色体基数:指每个染色体组所包含的染色体数目,用”X”表示。单倍体染色体数:是指单倍体细胞中的染色体数,即指配子中的染色体数目,属于个体发育的范畴,用n表示。二倍体生物:n=X多倍体生物:n=2X,3X 2n是指体细胞的染色体组成,并不是仅仅指二倍体生物。,染色体数目变异类型,整倍体变异(euploid),非整倍体变异(aneu
16、ploid),染色体的数目变异,整倍体变异,依据生物细胞中染色体组(X)的数目可分为一倍体、二倍体和多倍体。,单倍体 和一倍体 n和x,多倍体,同源多倍体,异源多倍体,同源三倍体,同源四倍体,整倍体,整倍体(euploid)指体细胞中染色体数是完整染色体组的倍数的生物个体。mX整倍体变异指在正常染色体数(2n=2x)的基础上,体细胞中染色体数以染色体组(x)为基数成倍增加或减少的现象。一倍体(2n=X):体细胞仅含有一个染色体组的生物个体二倍体(2n=2X):体细胞中含有两个染色体组的生物个体多倍体(2n=mX):体细胞中含有3个或3个以上染色体组的生物个体,多倍体的类型,据染色体组的类型、数
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