染色体畸变结构改变ppt课件

1、Chromosomal Abnormalities(染色体畸变) Cytogenetics (细胞遗传学) is the field of study involving examination of the genetic material of the cells. The genetic material (DNA) is contained in chromosomes. Each organism has a characteristic number and arrangement of chromosomes.Introduction A karyotype 核型 is a ph

2、otograph of the chromosomes at metaphase, when they are most easily seen. In a karyotype, the chromosomes are arranged by pairs: alterations in chromosome size (structure) or number are seen here.Normal Human KaryotypeA normal human cell contains 46 chromosomes: 22 pairs of autosomes常染色体, and two se

3、x chromosomes.Chromosomal Abnormalities Chromosomal abnormalities can be of two types. (1) Structural(构造) abnormalities are caused by breaks in the chromosome being incorrectly repaired. “Ends of broken chromosomes are very unstable in a cell. (2) Numerical(数目) abnormalities are caused by gain or lo

4、ss of chromosomes.Common Structural Abnormalities(1) Deletions (缺失)：loss of genetic material(2) Inversions (倒位): no change in the amount of genetic materialCommon Structural Abnormalities(3) Duplications(反复): gain of genetic material(4) Translocation(易位): no change in the amount of genetic material

5、(if balanced)(一) Deletions 顶端缺失(Terminal Deletions )：指缺失的区段位于染色体某臂的外端。 中间缺失(Interstitial Deletions )：指缺失的区段位于染色体某臂的中间。 (1)(1)无着丝粒断片：最初发生缺失的细胞在分裂时可见落后染无着丝粒断片：最初发生缺失的细胞在分裂时可见落后染色体色体无着丝粒断片，无着丝粒断片，(2)(2)顶端缺失顶端缺失 有丝分裂出现因断裂有丝分裂出现因断裂交融交融双着丝粒染色体双着丝粒染色体后期染色后期染色体桥。体桥。 减数分裂联会时，有未配对的游离区段。减数分裂联会时，有未配对的游离区段。(3)(3

6、)中间缺失中间缺失 减数分裂染色体联会时构成缺失环。减数分裂染色体联会时构成缺失环。留意：较小的缺失往往并不表现出明显的细胞学特征；缺失纯留意：较小的缺失往往并不表现出明显的细胞学特征；缺失纯合体减数分裂过程也无明显的细胞学特征。合体减数分裂过程也无明显的细胞学特征。缺失的细胞学鉴定缺失的细胞学特征断裂(breakage)交融(fusion)桥(bridge)顶端缺失的构成顶端缺失的构成( (断裂断裂) )复制复制姊妹染色单体顶端断姊妹染色单体顶端断头衔接头衔接( (交融交融) )有丝分裂后期桥有丝分裂后期桥( (桥桥) )新的断裂新的断裂玉米缺失杂合体粗线期缺失环玉米缺失杂合体粗线期缺失环果

7、蝇唾腺染色体的缺失环(1)(1)缺失的后果缺失的后果 突破了基因的连锁平衡，破坏了基因间的互作关系，基因所突破了基因的连锁平衡，破坏了基因间的互作关系，基因所控制的生物功能或性状能够丧失或异常。控制的生物功能或性状能够丧失或异常。(2)(2)缺失的危害程度缺失的危害程度 取决于缺失区段的大小、缺失区段所含基因的多少、缺失基取决于缺失区段的大小、缺失区段所含基因的多少、缺失基因的重要程度、染色体倍性程度。因的重要程度、染色体倍性程度。 缺失纯合体缺失纯合体致死或半致死致死或半致死 缺失杂合体缺失杂合体缺失区段较长时，生活力差、配子缺失区段较长时，生活力差、配子( (尤其是花尤其是花粉粉) )败育

8、或育性降低；缺失区段较小时，能够会呵斥假显性败育或育性降低；缺失区段较小时，能够会呵斥假显性景象或其它异常景象景象或其它异常景象( (猫叫综合症猫叫综合症) )。 缺失的遗传学效应缺失杂合体的假显性景象Micro Deletions教材下册p8 Some genetic syndromes are caused by very small deletions in the chromosome in human. These syndromes have been useful in locating genes involved in specific processes. “Cri du

9、Chat (cry of the cat) is caused by a small deletion at the tip of chromosome 5 in human.1 in 50000 newbornsCri du chat syndrome (二)Duplication的细胞学特征a b c d e f g e f g a b c d e fv 反复的遗传学效应反复对基因平衡的影响：扰乱了生物体本身基因固有的平反复对基因平衡的影响：扰乱了生物体本身基因固有的平衡体系，影响了个体的生活力。衡体系，影响了个体的生活力。有害程度：取决于反复区段基因数量的多少及其重要性，有害程度：取决于

10、反复区段基因数量的多少及其重要性，与缺失相比，有害性相对较小，但假设反复区段过长，往与缺失相比，有害性相对较小，但假设反复区段过长，往往使个体致死。往使个体致死。对育性的影响：反复杂合体普通败育，反复纯合领会产生对育性的影响：反复杂合体普通败育，反复纯合领会产生“剂量效应剂量效应(dosage effect)(dosage effect)。果蝇复眼的小眼组成数目的剂量效应Duplication may be caused by unequal crossover in meiosis.三Inversion(1)臂内倒位(Paracentric inversion)：指倒位发生在染色体的某一臂内

11、，又称为一侧倒位。 (2)臂间倒位(Pericentic inversion)：指倒位发生在两臂之间含着丝粒，又称为两侧倒位。 Inversion Loop Inversions do not change the genetic content of a cell, h o w e v e r t h e y h a v e consequences for meiotic products (gametes) Top: diagram of inversion loop Bottom: EM micrograph of inversion loop during meiosis in a

12、mouse cellInversion Loop 倒位环Chromosomes with inverted regions can form “inversion loops when pairing occurs during meiosis.Paracentric Inversion Crossover A crossover involving a paracentric inversion (when the centromere is not in the inverted region) produces altered chromosomes. One product has n

13、o centromere (acentric), one has two centromeres (dicentric).Pericentric Inversion Crossover A crossover involving a pericentric inversion (when the centromere is in the inverted region) produces altered chromosomes. One product has gained genetic material (a duplication), one has lost genetic mater

14、ial (a deletion).Dicentric Chromosomes are UnstableDicentric chromosomes can be formed from crossovers involving inversions, or in mitotic cells by “healing of broken ends.Dicentrics undergo a cyclic “breakage-fusion-bridge during repeated cell divisions.v 倒位的细胞学鉴定细胞学特征 同源染色体联会时： 倒位区段过长倒过来，其他游离 倒位区段

15、较短正常部分配对，其他不配对 倒位区段适中构成倒位环留意:区分倒位环与缺失、反复环的构造差别, 倒位纯合体无明显细胞学特征v 倒位的遗传效应1 1对基因关系的影响：倒位改动了基因间的连锁关系；对基因关系的影响：倒位改动了基因间的连锁关系；因不能正常配对而降低了连锁基因间的重组率。因不能正常配对而降低了连锁基因间的重组率。有害程度：取决于倒位区段的长短，倒位区段过长往往致有害程度：取决于倒位区段的长短，倒位区段过长往往致死。死。v 倒位的遗传效应2 2对育性的影响：倒位杂合体倒位环内发生交换后，对育性的影响：倒位杂合体倒位环内发生交换后，产生的交换型配子产生的交换型配子(50%)(50%)含反复

16、缺失染色单体，这类配含反复缺失染色单体，这类配子不育。所以倒位杂合体部分不育。倒位纯合的同源染子不育。所以倒位杂合体部分不育。倒位纯合的同源染色体联会完全正常，但会产生色体联会完全正常，但会产生“位置效应。位置效应。倒位杂合体经过自交自群繁育，能够产生倒位纯合体倒位杂合体经过自交自群繁育，能够产生倒位纯合体后代，这些倒位纯合体后代与其原来的物种不能受精，后代，这些倒位纯合体后代与其原来的物种不能受精，构成生殖隔离，产生新的变种，促进了生物进化构成生殖隔离，产生新的变种，促进了生物进化. .自学自学(四)Translocation(1)(1)简单易位简单易位(Simple translocati

17、on)(Simple translocation)(单向单向) )：指一：指一个染色体上的某一区段转移到了另一非同源染色体个染色体上的某一区段转移到了另一非同源染色体上的景象，故又称为转移。上的景象，故又称为转移。(2)(2)相互易位相互易位(reciprocal translocation)(reciprocal translocation)：指两个：指两个非同源染色体都被折断，两个断片交换重接到两条非同源染色体都被折断，两个断片交换重接到两条被折断的非同源染色体上的景象。被折断的非同源染色体上的景象。 When a part of one chromosome is relocated t

18、o another chromosome, the result is called a translocation I f p a r t s o f t w o chromosomes “trade places so no genetic material is lost, it is called a reciprocal (or balanced) translocationv 相互易位的细胞学鉴定相互易位的细胞学鉴定(1)(1)相互易位杂合体相互易位杂合体 同源染色体联会时同源染色体联会时粗线期呈十字形配对粗线期呈十字形配对终变期呈四体环十字形配对构造发生交叉端化后所构成的大环构终

19、变期呈四体环十字形配对构造发生交叉端化后所构成的大环构造，用造，用4 4表示表示) )或四体链十字形配对构造发生交叉端化后所构成的或四体链十字形配对构造发生交叉端化后所构成的链状构造用链状构造用C4C4表示表示) )中期中期I I呈呈8 8字形或圆环形十字形配对构造的交替式分别和相邻式分字形或圆环形十字形配对构造的交替式分别和相邻式分别别 交替式分别交替式分别: :产生不育配子。相邻式分别：产生可育配子产生不育配子。相邻式分别：产生可育配子(2)(2)相互易位纯合体：同源染色体联会一切正常。相互易位纯合体：同源染色体联会一切正常。Balanced Translocations Pair “Od

20、dly during Meiosis The translocated portion of the chromosome pairs with its normal homologue in meiotic tetrads Altered segregation affects the gametes: this can be a cause of reduced fertilityD e p e n d i n g o n t h e segregation pattern in a single meiotic division, all of the gametes may have

21、normal DNA content (but h a l f h a v e t h e translocation), or all of the gametes may be defective (have duplication and deletion)Balanced Translocations can Yield Altered Genetic Content in Gametes易位杂合体的联会和分别果蝇巨染色体易位图v易位的遗传学效应1 1降低了连锁基因间的重组率降低了连锁基因间的重组率易位改动了基因间易位改动了基因间的连锁关系，抑制了正常连锁群的重组；联会的严密程的连锁关

22、系，抑制了正常连锁群的重组；联会的严密程度降低。度降低。2 2易位杂合体半不育易位杂合体半不育出现假连锁景象出现假连锁景象因易位改动了基因间的连锁关系，使因易位改动了基因间的连锁关系，使本应独立遗传的基因出现连锁本应独立遗传的基因出现连锁假连锁。假连锁。1960年，年，Nowell 慢性粒细胞白血病慢性粒细胞白血病(CML)核型：有核型：有“标志性染色体标志性染色体vPh染色体染色体血液学特征血液学特征 vPh染色体染色体19601960年，首先年，首先在美国费城的在美国费城的CMLCML患者骨髓患者骨髓和外周血淋巴和外周血淋巴细胞中，发现细胞中，发现一个很小的异一个很小的异常的近端着丝常的近

23、端着丝粒染色体，小粒染色体，小于于G G组染色体组染色体(21(21、2222、Y)Y)T(9;22) (22pter22q11:9q349qter) 1973年，年，Rowley 采用显带技术证明采用显带技术证明Ph染色体染色体der(22)(9; 22) (q34; q11.2)实际意义：初次证明了一种染色体畸变与一种特实际意义：初次证明了一种染色体畸变与一种特异性肿瘤的关系，为异性肿瘤的关系，为Boveri提出的提出的“肿瘤染色体实际肿瘤染色体实际提供了实验证据提供了实验证据, 是肿瘤遗传学研讨的里程碑。是肿瘤遗传学研讨的里程碑。vPhPh染色体发现的意义：染色体发现的意义：临床意义：临床意义：诊断根据，诊断根据， 大约