动物遗传学：第六章 遗传信息的改变

1第六章遗传信息的改变2遗传与变异遗传学既要研究遗传的规律，更要研究变异的规律，许多遗传规律是通过对变异的研究得出的变异：不能遗传的变异、可以遗传的变异，后者是由于遗传信息的改变造成的遗传信息的改变可发生在染色体水平上，称之为染色体畸变，包括染色体结构变异和染色体数目变异。遗传信息的改变也可发生在DNA水平上，包括基因突变和遗传重组3遗传信息的改变染色体水平DNA水平染色体结构变异染色体数目变异基因突变遗传重组4核辐射打乱了人类的染色体，使得基因在复制过程中出现大量错误，导致种种遗传效应经常在大国之间的各项协议中看到全面废除核武器一类的条款，因为这东西完全可以使人类灭种还有，乌克兰、白俄罗斯等国对于ct、胸透等的使用是很谨慎的，因为他们深深懂得核辐射的危害，可是很多国家包括中国，还是在滥用核医学检查5核辐射知识普及

首先释放最多的是氮（nitrogen）16。但是这个对工作人员危害比较大，因为半衰期是7秒钟。

然后就是重氢（tritium）。这个也不怕，因为太弱，跑不远，而且连人都皮肤都攻不破。

比较麻烦的一个是碘（isodine）131，半衰期是8天。所以美国西海岸，要是10天才过来的话，应该安全。

这个打击的是甲状腺，癌症。尤其是对生长期的儿童，危害颇大。但是对付它的是碘化钾。所以如果方向吹向大陆，大家要吃这个。

然后最要命的是铯（cesium）137。这玩意半衰期30年，是很厉害的核坚强。

进了人体，会导致细胞变异，染色体出问题，癌症那种。现在大家接触到的，基本上是各大流氓核爆炸试验后，大气层上飘下来的。6第一节

染色体畸变一、染色体结构的改变染色体结构的改变是指在自然突变或人工诱变的条件下使染色体的某区段发生改变，从而改变了基因的数目、位置和顺序。染色体结构变异的类型缺失(deletion)重复(duplication)

倒位

(inversion)

易位(translocation)7（一）缺失缺失——染色体丢失某区段

1．缺失的类型

中间缺失末端缺失

8Ⅰ缺失a.正常染色体染色体结构的变异杂合体在减数分裂时染色体的联合92．缺失的产生①染色体损伤：产生末端缺失，非重建性愈合可产生中间缺失或形成环状染色体。②染色体纽结：染色体发生纽结时若在纽结处产生断裂和非重建愈合，就可能形成中间缺失。③不等交换：在联会时略有参差的一对同源染色体之间发生不等交换，结果产生了重复和缺失。④转座因子：引起的产生缺失和倒位

10转座子

转座子（transposon）是染色体（或质粒）上的一段DNA序列，它作为一个可以分离但不交换的单元，能从一个位点转移到另一个位点。转座子约占高等真核生物基因组的10%。转座子会影响到基因的表达。已经证实，果蝇所发生的自发突变中，二分之一以上是由于转座子插入基因中或插入邻近基因所造成的。有些基因转录活性的增高或抑制也是因为转座子的靠近造成的。转座子的遗传学效应具体表现在以下几个方面。（1）引起插入突变。（2）插入位置上出现新的基因。（3）转座子是以它的一个复制品转移到另一位置，而在原来位置上保留原有的转座子。（4）改变染色体结构，主要导致染色体缺失、倒位等染色体畸变。（5）转座子可以从原来位置上消失，这一过程称为切离。准确的切离使因插入转座子而失活的基因发生回复突变，不准确的切离则不发生回复突变，而是带来染色体畸变。（6）调节基因活动的开关。（7）产生新的变异，有利于进化。由于转座子也可以携带其他基因进行转座，形成重新组合的基因组，以及通过转座形成大片段插入，引起缺失，引起倒位等，均会造成新的变异。这些新的变异对生物的适应性以及进化会起到积极的作用。除上述几个方面外，转座子还有其他的遗传学效应。

转座子除了它本身的遗传学效应外，在许多方面是遗传学研究中一个有用的工具，如作为基因转导的供体、基因定位的标记，筛选插入突变，菌株构建，基因克隆等都可以利用转座子作为工具。随着对转座子研究的深入，转座子的应用会愈来愈广泛。1112131415染色体缺失的类型及异常形成的原因断裂-融合-桥：双着丝粒染色体在细胞分裂后期拉向两极移动时形成的桥发生断裂，断裂的染色体复制后还会再次融合成双着丝粒染色体的周期性过程。16染色体纽结产生的中间缺失17缺失的细胞学鉴定无着丝粒断片；最初发生缺失的细胞在分裂时可见无着丝粒断片。缺失环(环形或瘤形突出)；中间缺失杂合体偶线期和粗线期出现；二价体末端突出；顶端缺失杂合体粗线期、双线期，交叉未完全端化的二价体末端不等长。注意：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不表现明显的细胞学特征。18玉米缺失杂合体粗线期缺失环19果蝇唾腺染色体的缺失圈203．缺失的效应遗传效应——致死或异常（人类的猫叫综合症，catcrysyndrome）是Lejeune等在1963年首先报导了三例，由于5号染色体短臂末端缺失造成的表型效应——假显性（拟显性），显性基因缺失使同源染色体上的隐性基因得以表现。例：果蝇缺刻翅(notch)。2122猫叫综合症cri-du-chatsyndrome,或catcrysyndromeLejeune等在1963年首先报导了三例，患儿的哭声似猫叫，故得名。它是由于5号染色体短臂缺失（5P-）所致,因而又称5P-综合征，发病率约为1/5万，女性多于男性，并有生长和智能发育不全。23

猫叫综合症24猫叫综合症

（第5号染色体短臂缺失）25X染色体C区的2-11区域缺失，该区含有控制果蝇翅形、刚毛分布及眼色的基因缺失引起白眼基因的拟显性表达♀

X+XN×

XwY♂红眼白眼缺刻翅正常翅w红眼白眼红眼死亡正常翅缺刻翅

正常翅♀♀♂♂红眼+NX+X

+XwXNw

NX+Y

+XNY

N白眼

w26拟显性的出现McClintock（1931）的玉米X射线辐射试验。27缺失的应用常作为一种研究手段进行某些功能基因的定位研究，以及探测某些调控元件和蛋白质的结合位点等。例：人类决定睾丸分化的基因(SRY基因)就是通过对几例Y染色体上某区段的缺失而发生性反转的病例研究发现的。28（二）重复重复：染色体增加了与本身相同的某区段重复的类型：

(一)重复的类型

29Ⅱ重复a.正常染色体b.染色体结构的变异杂合体在减数分裂时染色体的联合302.重复的产生不等交换断裂—融合—桥的形成染色体纽结不等交换产生的重复31顶端缺失的形成(断裂)复制姊妹染色单体顶端断头连接(融合)有丝分裂后期桥(桥)新的断裂断裂—融合—桥32果蝇X染色体上16A区段重复的形成33果蝇X染色体上16A区段重复780358694525正常眼棒眼纯合棒眼重棒眼纯合重棒眼34果蝇的卵圆眼和棒状眼野生型：卵圆眼变异型：棒状眼353．重复的遗传与表型效应破坏正常的连锁群，改变连锁关系和交换率位置效应：一个基因与相邻基因位置关系改变所造成的表型改变称为位置效应产生剂量效应：因基因数目不同造成的表型差异表型异常

：重复的基因产物很重要，会引起表型异常364.重复的应用①通过重复可以研究位置效应②可以用于杂种优势固定。

对于一个杂合体A/a来说，A、a会发生分离，不能真实遗传。通过不等交换或基因工程获得顺式结构，那么就不会分离而可固定杂种优势。37（三）倒位倒位——染色体某区段颠倒180°

1.倒位的类型

臂内倒位——颠倒的区段不含着丝粒臂间倒位——颠倒的区段包含着丝粒382.倒位的产生染色体纽结、断裂和重接转座引起的倒位39染色体纽结产生的倒位40臂内倒位、臂间倒位414243臂内倒位443.倒位的效应改变连锁关系，引起基因重排，改变遗传密码，导致表型变化减数分裂中同源染色体配对时，倒位染色体形成倒位环对生活力的影响，倒位纯合体一般正常，倒位杂合体常表现不育倒位纯合体与原物种形成生殖隔离，促进物种进化454.倒位的应用由于倒位能抑制重组，利用此特点可将其应用在与突变检测和致死品系的建立与保存上。如两个不同的致死基因反式排列在一对同源染色体上，无须选择就能保持真实遗传，使致死品系得以保存。46平衡致死品系a++ba++b(位于同一个倒位环中)a+a+a++b+b+b1/4致死1/4致死1/2成活×非交换倒位环抑制交换无交换配子产生×平衡致死系统也称永久杂种，在平衡致死系统中，一对同源染色体的两个成员分别带有一个座位不同的隐性致死基因，这两个致死基因始终处在个别的染色体上，从而以杂合状态保存不发生分离。平衡致死系统利用倒位的交换抑制效应，可以保存带有致死基因的品系。4748由于父亲4号染色体倒位，出生了具重组4号染色体的患儿49外周血淋巴细胞染色体G显带发现患儿有一条斗号染色体短臂增长。为弄清这条异常染色体的起源，我们先后检查了患儿父母及祖父母（表型均正常）的外周血淋巴细胞染色体，G显带表明患儿父亲和祖母均携有一条臂间倒位的‘号染色体，其断点为pt6和q31;其核型为46,XY(XX),inv(4)(p16q3l50（四）易位1.易位的类型

相互易位：非同源染色体之间相互交换片段

单向易位：染色体的某区段结合到非同源染色体上罗伯逊易位：两个非同源的端着丝粒染色体的着丝粒融合，形成一条大的中或亚中着丝粒的染色体

易位——两对非同源染色体之间某区段转移在细胞分裂中期可见有些染色体的着丝粒位于染色体的一端，其短臂极短，即近端着丝粒染色体。如人类染色体D组（13、14、15号染色体）和G组（21、22号染色体）染色体就是近端着丝粒染色体。其染色体短臂（近端）末端常带有随体。51相互易位结果

a.两条染色体都含有着丝粒，称对称型相互易位。

b.产生双着丝粒染色体和无着丝粒染色体的片段，后者可形成微核或丢失，称为非对称型相互易位。相互易位与基因交换的区别：交换是发生在同源染色体之间，而易位是发生在非同源染色体之间。52减数分裂过程同源染色体是指:一条来自父方,一条来自母方,形状大小,结构基本相同,且在减数第一次分裂时能两两配对(联会)的染色体.在配对(联会)的一对同源染色体中,由一个着丝点相连的二条染色单体叫姐妹染色体单体.由不同着丝点相连的染色单体.就叫非姐妹染色单体.细胞生长、分裂及细胞周期53易位与人类健康相关内容2010-9-63和4号染色体发生平衡易位可以生育健康宝宝吗?

2010-4-135号染色体和14号染色体发生平衡易位可以生育吗

2010-8-292号12号染色体平衡易位46,xx,t(2;12)(q14.3,q13)对生育有影响么

2010-6-27你好！染色体平衡易位45，XX，t(14;21)(P10;P10).可以要宝宝吗？谢谢

2010-4-26罗伯逊易位13；14自然受孕生育健康宝宝的几率是多少？

54例：罗伯逊易位13；14结婚三年，两次流产，每次都是到50天停止发育然后流产。查染色体发现我是45,XX,t(13,14)。这叫罗伯逊易位吗？还有，我的家族里没有出现过多次流产、不孕等临床表现。我还需要做什么检查吗？我能要孩子吗？55罗伯逊易位13；14自然受孕生育健康宝宝的几率是多少？

ROB（13；14）易位携带者，每次受孕，将1/4概率生育表型和染色体均正常的正常孩子；有1/4概率生育同你一样是ROB（13；14）的易位携带者，但表型是正常的；另外有1/4概率生育13三体综合症和1/4概率生育14三体综合症的患儿。但是由于后两种情况遗传物质改变较大，故一般伴有严重畸形，大部分患儿是不能存活从而导致流产，极少数即使存活也由于严重畸形而在出生后死亡。56男性染色体G显带核型：46,XY,YQH+，俗称大Y，可以生健康宝宝吗？在正常个体之间,Y染色体表现出的长度变异是长臂异染色质部分长度差异造成的,而长臂异染色质区的主要组成部分是Y染色体特有的串联重复序列DY21,该区域DNA过多的重复可能产生剂量效应,在某些方面与有丝分裂发生错误有关或与基因调节及细胞分化有关,从而导致不良妊娠.在以前，大Y被认为是正常核型，但是近年临床病症中显示大Y核型与流产胎停有关系,而且有可能引起多次胎停流产。57例我想咨询一下：我28岁，今年在怀孕40多天时做超声检查报告有胚芽及心脏搏动，在60多天去检查超声时报告胚胎已停止发育，期间无任何出血腹痛等不适症状，后药流。今年9月我和丈夫检查了血染色体，报告我丈夫为大Y染色体，那这种情况我们以后还可以怀一个健康的宝宝吗？以后的流产率或发生畸胎的几率高吗？如果发生这种情况我该怎么办？急盼回复为谢。最佳答案Y染色体有问题，你的丈夫有什么不正常现象吗？他要是正常的话，那我就不明白了。也许怀女孩的话会好的吧。582．易位的产生断裂后非重建性愈合转座引起的易位59（a）染色体内移位（b）染色体间移位60罗伯逊易位613．易位的效应

改变基因的连锁关系基因改变位置，产生位置效应（位置效应）假连锁现象基因重排导致癌基因活化降低生产和繁殖性能

（对生活力的影响，易位纯合体一般正常，易位杂合体常表现不育）62假连锁现象假连锁：两对染色体上原来不连锁的基因，由于靠近易位断点，易位杂合体总是以交替式分离方式产生可育的配子，因此就表现出假连锁现象。6364先天愚型患者656667江西吉安发现世界首报人类染色体异常核型2008年9月26日,江西井冈山大学附属医院传出消息，该院日前发现一例世界首次报告染色体异常核型，这将为人类基因研究和临床医生对遗传性疾病的诊断提供新的依据。

据该染色体异常核型发现者之一、井冈山大学附属医院检验科副主任医师李铁华介绍，患者王先生今年24岁，结婚已经3年，妻子一直未能怀孕。今年3月，王先生到井冈山大学附属医院检验科细胞遗传室就诊。经检查，发现体内染色体异常。其体内细胞染色体核型为47，XXY，t（10；12）（q26；q22），体内细胞多一条X染色体且第10号和第12号染色体异位。68近日，河南科技大学医学院发现的一例“人类染色体异常核型”获中国遗传学鉴定权威机构认定，确认为世界首报新的人类染色体异常核型。

去年11月，一名女患者因原发性闭经、第二性征不发育等原因到河南科技大学第一附属医院就诊，被推荐到该校医学遗传学教研室做染色体检查。经过取样检测分析，最终诊断为染色体异常。而且为罕见的涉及三条染色体之间的相互易位（两条常染色体和一条性染色体）。69湖南湘潭市发现两例罕见人类染色体异常核型2003年底，湘潭市第二人民医院接待了一名婴儿患者，这名出生才一个月的男婴面容特殊，发际低、颜面汗毛浓、眼距宽、眼球凸、声音低哑、左手通贯掌（俗称断掌）。医院对其进行跟踪观察。去年11月，检查鉴定其核型涉及7、8、21号三条染色体畸变，属染色体复杂易位。702004年11月24日，湘潭市第二人民医院又从一位患有“猫叫综合症”的男婴身上，检查出其核型5号染色体短臂部分缺失。该院向中国医学遗传学国家重点实验室报请复查鉴定，国际人类染色体异常核型登记库顾问夏家辉院士接到报告后，即向世界同行通报这一重大发现。经查，这两例染色体异常核型均为世界首报。71240对自然流产夫妇染色体异常分析

结果：240对流产夫妇中发现染色体异常病例31例，检出率为(12.9%)。结论：染色体异常是导致流产的重要原因之一，应对这类患者进行常规细胞遗传学检查。

72

导致流产原因很多，有遗传基因缺陷、母体因素、免疫功能异常、环境因素等，其中染色体异常是导致自然流产的重要原因。因此，对于临床上不明原因的流产患者，应常规进行外周血染色体检查，有助于优生优育，降低出生缺陷。

近二十年来，遗传学家对大量流产儿进行了与遗传有关的细胞核内染色体的研究。发现50%—60%的流产儿，具有异常染色体，这种染色体异常，包括数目异常和结构异常。正由于这些染色体异常而导致了胚胎发育的障碍，造成妊娠中断。73染色体结构变异的原因缺失、重复、倒位：一对同源染色体中一条或两条染色体发生一次或多次断裂后，其断裂面以不同形式黏合的结果。易位：两对非同源染色体中各有一条染色体断裂后，进行单向黏合或双向黏合的结果易位可以是一条染色体上的一个片断转移到另一条染色体上，也可以是两条染色体上的两个片断发生位置的改变。这与染色体间的交叉互换很类似，但是是有本质区别的。74易位与交叉互换的区别biibba12AAaBBbbBacdefhjkml★易位发生在两条非同源染色体之间；易位的两个染色体片断上带有不同类型的基因；★交叉互换则发生在同源染色体的非姐妹染色单体之间。互换的两个染色体片断带有同类基因—等位基因。75二、染色体数目的变异□染色体组的概念每一种同源染色体之一构成的一套染色体，称为一个染色体组。一个染色体组带有一套基因，故又称基因组。

二倍体生物的配子中形态、大小各不相同的一组染色体,一个染色体组实际上是一组非同源染色体.□染色体数目变异的类型

·整倍体·非整倍体·嵌合体76NormalHumanKaryotypes77（一）整倍体的变异

□整倍体是指含有完整染色体组的细胞或生物。（整倍体是指含有一个或若干个染色体组的细胞或生物）

□整倍体变异是指染色体组增加或减少的变异。（整倍体变异是指以染色体组为变化单位的变异）78

□

整倍体的命名视其体细胞内含有几个染色体组

含有一个染色体组………………一倍体含有两个染色体组………………二倍体含有三个染色体组………………三倍体余此类推。79□

一倍体和单倍体一倍体：含有一个染色体组的细胞或生物（x）单倍体：含有配子染色体数的生物（n）80概念辨析－一倍体和单倍体含有一个染色体组的细胞或生物称一倍体(x)；含有配子染色体数的生物称单倍体(n)，它具有正常体细胞染色体数的一半。根据存在的基本染色体组数目的多少，可分为单元单倍体和多元单倍体。大部分动物单倍体和一倍体是相同的，x和n可以交替使用。而在某些植物中，x和n的意义则不同，如小麦(共有6套染色体，42条染色体）。81多倍体除单倍体以外，其余整倍体是按它们所具有的基本染色体组的数目来划分的。具有几个基本染色体组就称为几倍体。动物多倍体比植物少，原因？多倍体的“巨大效应”多倍体可分为同源多倍体和异源多倍体82多倍体同源多倍体

同一个个体或纯种的染色体数目加倍而形成的多倍体，可分为三倍体、四倍体等。三倍体：由一个未减数的二倍体或从四倍体而来的2X配子与1X单倍体配子受精发育形成的个体四倍体：由二倍体自然加倍，或用秋水仙素人工加倍形成。83多倍体异源多倍体

是指两个或两个以上的种杂交，杂种经染色体加倍形成的多倍体。八倍体小黑麦的育成萝卜甘蓝（raphanobrassoica）是一种异源四倍体，它就是萝卜和甘蓝杂交的产物

84

□

整倍体的染色体组成——以(ABCD)为一个染色体组一倍体………(ABCD)二倍体…..….(ABCD)(ABCD)三倍体………(ABCD)(ABCD)(ABCD)同源四倍体…(ABCD)(ABCD)(ABCD)(ABCD)异源四倍体…(ABCD)(ABCD)(A'B'C'D')(A'B'C'D')85动物中多倍体十分罕见扁形虫、水蛭、海虾，通过孤雌生殖繁殖鱼类、两栖和爬行动物，多种繁殖方式86单倍体与多倍体的区别二倍体(2N=2x)三倍体(2N=3x)多倍体(2N=nx)(a+b)(a+b)注：x染色体组，a、b为正整数。生物体合子2N=(a+b)x发育直接发育成生物体：单倍体（N=ax)雌配子(N=ax)直接发育成生物体：单倍体（N=bx)雄配子(N=bx)①由合子发育来的个体，细胞中含有几个染色体组，就叫几倍体；②而由配子直接发育来的，不管含有几个染色体，都只能叫单倍体。说明单击画面继续单击返回87返回

关键是确定个体是如何发育而来——来源

若是由受精卵发育而来的个体，则含有几个染色体组就叫几倍体；若是由配子（或花粉）直接发育而来的个体，则不论含几个染色体组都叫单倍体。1个染色体组的个体——如何确定是单倍体？还是几倍体？难点释疑2个染色体组的个体3个及3个以上染色体组的个体一定是单倍体一定来源于配子（或花粉）来源于配子（或花粉）来源于配子（或花粉）来源于受精卵来源于受精卵一定是二倍体一定是多倍体88单倍体育种过程组织培养染色体加倍花药离体培养单倍体植株正常植株（纯合体）种子新植株（新品种）秋水仙素处理自交发育YyRrYRYryRyrYYRRYYrryyRRyyrrYYRRYYrryyRRyyrrYRYryRyrYYRRYYrryyRRyyrr第一年第二年单击画面继续单击返回89无籽西瓜的培育过程二倍体幼苗四倍体植株秋水仙素处理染色体加倍二倍体幼苗二倍体植株发育授粉二倍体幼苗二倍体植株发育花粉诱导三倍体种子三倍体无籽瓜三倍体植株发育第一年第二年单击画面继续单击返回90三倍体无籽西瓜的培育单击画面继续单击返回91香蕉的培育香蕉的祖先为野生芭蕉，个小而多种子，无法食用。香蕉的培育过程如下：野生芭蕉

2n有籽香蕉

4n加倍野生芭蕉

2n无籽香蕉

3n单击画面继续单击返回92普通小麦的形成过程1414一粒小麦山羊草14另一种山羊草7777杂交种不育配子配子147147配子配子杂交种不育281442加倍异源多倍体二粒小麦141428加倍异源多倍体普通小麦注：这也是物种形成的一种方式。单击画面继续单击返回93（二）非整倍体变异□

非整倍体是指含有不完整染色体组的生物。非整倍体的变异是指在正常染色体(2n)的基础上发生个别染色体的增减现象。

□

非整倍体的类型

单体——二倍体染色体组丢失一条染色体（2n－1）的生物。如：人的45，XO牛的59，先天性卵巢发育不全

缺体——丢失一对同源染色体（2n－2）的生物。如：单体小麦自交可得缺体，一般生长势弱，半数以上不育。

多体——多了一条染色体或多条染色体的生物，包含三体（2n＋1）、四体（2n＋2）、双三体（2n＋1＋1）等。94非整倍体变异的染色体组成——以(ABCD)为一个染色体组单体…(ABCD)(ABC)

缺体…(ABC)(ABC)

三体…(ABCD)(ABCD)(A)

四体…(ABCD)(ABCD)(AA)

双三体………………(ABCD)(ABCD)(AB)95

□

非整倍体的产生

·染色体分裂，细胞不分裂，染色体成套增加，产生多倍体。

·染色体不正常分裂，姐妹染色体不分离，形成不正常配子。

□

非整倍体的应用

·多倍体育种：鱼、虾、贝等海洋生物已才用此方法育种

·单倍体育种：直接选择配子的方法96AbnormalitiesofSexChromosomeNumberinHumans97⑴单体：2n-1指二倍体染色体组丢失一条染色体（2n－1）的生物个体。如：人类的Turner氏综合征，XO98⑵缺体：2n-2指有一对同源染色体全部丢失（2n－2）的生物个体。一般是致死的。99⑶多体：2n+m指二倍体染色体增加了一个或多个染色体的生物个体的通称。常见的有三体（2n+1）100①三体Trisomy指多了某一条染色体（2n+1）的生物个体。由于剂量效应，三体常表现异常。101DownsSyndrome:MentalretardationNeckfoldsEpicanthicfoldsFlatfacialprofileSimiancreaseHypotoniaUmbilicalherniaLeukemia102Thiskaryotypeshowsthreenumber21chromosomesDownsyndromeAnextracopyofchromosome21causesDownsyndrome103ThechanceofhavingaDownsyndromechildgoesupwithmaternalage104胎儿染色体异常率与女性年龄有关吗？母親年齡唐氏症概率染色体异常率301/9521/385311/9091/385321/7691/322331/6021/286341/4851/238351/3781/192361/2891/156371/2241/127381/1731/102391/1361/83401/1061/66105患者父母正常，是由于减数分裂时染色体不分开所致，母亲的年龄是影响发病率的主要原因。常见的染色体三体还有：Edwards综合征（47，+18；Patau综合征（47，13）等。106Klinefelter综合征有一个Barr小体及一个Y小体，因此，核型为47，XXY。该病外生殖器呈男性，但不育（无精子产生），青春期乳房发育，胡须稀少，喉结不明显，皮肤细致如女性，性情体态如女性，体力较弱107108

48,XXY,+18karyotype.109Turner综合征也称先天性卵巢发育不全综合征，细胞内既无Baar小体,也无Y小体。外生殖器呈女性且发育不良，乳房不发育，身材矮小，面容呆板、智力发育迟缓，无生育能力。110111XYY综合征（超雄）细胞内有两个Y小体。患者外表男性，表型大多正常，可生育，但身材特别高大，性格受损，表现为极度不安定和不负责；有暴力倾向，但通常针对财产（盗窃、抢劫、诈骗、放火等），犯罪年龄平均13.1岁。伴有狂暴倾向的精神不正常患者中发现xYY核型比较多112多X综合征（超雌）细胞内有一个以上的X小体，大多数与正常女性无明显差别，有生育能力，但智力发育较差；也有些表现为性发育幼稚，原发性闭经，不育1133、嵌合体(geneticmosaic)嵌合体是指含有两种以上染色体数目或类型细胞的个体。将含有雌雄两种细胞类型的称为雌雄嵌合体或两性嵌合体。114AbnormalchromosomecountisaresultofnondisjunctionEither

homologous

pairsfailto

separate

during

meiosisIAccidentsduringmeiosiscanalterchromosomenumberNondisjunction

inmeiosisINormal

meiosisIIGametesn+1n+1n–1n–1Numberofchromosomes115OrsisterchromatidsfailtoseparateduringmeiosisIINormal

meiosisINondisjunction

inmeiosisIIGametesn+1n–1nnNumberofchromosomes116FertilizationafternondisjunctioninthemotherresultsinazygotewithanextrachromosomeEgg

cellSperm

celln+1n(normal)Zygote

2n+1117第二节

基因突变(genemuation)

○基因突变的概念

基因水平上遗传物质可检测、能遗传的改变，不包括遗传重组。（由理化因素引起的DNA分子的成分和结构变化）基因结构的改变，由于某种原因导致DNA碱基对的置换、增添或缺失而引起的基因结构的变化，亦称点突变(pointmutation).118突变及其分类突变自发突变诱发突变复制错误化学改变碱基错配DNA复制跳格脱嘌呤脱氨基氧化损伤高能放射作用—如紫外线产生胸腺嘧啶二聚体化学诱变剂碱基类似物的渗入碱基修饰物插入剂119一、基因突变的类型□

自发突变——自然条件下自发发生的突变诱发突变——人为采用理化方法处理发生的突变□

显性突变——隐性基因a变为显性基因A

隐性突变——显性基因A变为隐性基因

a□

正向突变——野生型＋变为突变型－回复突变——突变型－变为野生型＋需要指出的是，由于缺失而引起的突变不能发生回复突变。

120根据突变引起的表型特征，可将突变分为：１．形态突变（morphologicalmutation）是泛指能造成外形改变的突变。例：普通绵羊的四肢有一定的长度，但安康羊（Anconsheep）的四肢很短，这类突变可在外观上看到，称为可见突变（visiblemutations）

121根据突变引起的表型特征，可将突变分为：２．致死突变（lethalmutation）：是指能造成个体死亡的突变。致死突变型又可分为全致死突变型（９０％以上死亡），亚致死突变（50%~90%％死亡）；半致死突变（10%~50%死亡）和弱致死突变（10%以下死亡）。

显性致死：杂合态即有致死。隐性致死：纯合态才有致死镰刀形贫血症、植物白化基因等

1223．条件致死突变（conditionallethalmutation)：

指在一定条件下表现致死效应，而在其它条件下可以存活的突变。例:噬菌体T4的温度敏感突变型在25℃时能在E.coli宿主中正常生长，形成噬菌斑，但在42℃时就不能这样。

4．生化突变（biochemicalmutation)：指没有形态效应，但导致某种特定生化功能改变的突变。例：链孢霉的氨基酸突变型＋某种氨基酸才能生长

续：根据突变引起的表型特征，可将突变分为：123二、突变发生的时期与频率

·

任何生长发育阶段都可能发生

·

种系突变——性细胞突变经受精卵传至后代

·

体细胞突变——植物的体细胞突变可经压条、嫁接传至后代。动物的体细胞突变不能通过有性生殖传至后代，但可采用克隆技术保存和繁殖。突变率，指一定时间内突变发生的次数；

突变频率是一个群体中突变个体占观察总数的百分率。

124三、基因突变的一般特征1.重演性同种生物的某一突变在不同个体、不同时间、不同地点的重复出现。2.可逆性

正向突变一般大于回复突变3.多向性——某一基因突变为不同的等位基因，

A突变为a1,a2,a3………

复等位基因——在群体的不同个体中，位于同一座位的多个基因。125

4．平行性亲缘相近物种基因突变的相似性，人、马、牛的白化基因；马、牛、猪的矮化基因。

5．有利性和有害性有利性——创造新基因，增加多样性，提供育种素材，促进生物进化。有害性——破坏有机体的相对平衡和协调统一，生活力下降，甚至死亡。有利和有害的相对性：自然选择保留的突变，一般对生物是有利的；人工选择保留的突变，对生物不一定是有利的，很多是有害的。

126四、突变方式及其遗传效应

1．突变方式

□

碱基替代（碱基置换）——DNA分子中一个碱基被另一个碱基所替代

·

转换——一个嘌呤被另一个嘌呤所替代，或一个嘧啶被另一个嘧啶所替代。

·

颠换——一个嘌呤被一个嘧啶所替代，或一个嘧啶被另一个嘌呤所替代。

□

移码突变——DNA序列中碱基增加或减少，使这一位置后的编码发生位移（密码子改变）的现象。127⑴碱基替代碱基替代：在DNA分子中一个碱基对被另一个碱基对所代替的现象。如果一个嘌呤被另一个嘌呤所代替，或一个嘧啶被另一个嘧啶所代替的现象称为转换(transition)。如果一个嘌呤被一个嘧啶所取代，或一个嘧啶被一个嘌呤所替代的现象称为颠换(transversionmutation)。128转换与颠换A(腺嘌呤)C(胞嘧啶)G(鸟嘌呤)T(胸腺嘧啶)转换颠换129⑵移码突变移码突变：在基因组中增加或减少碱基对，使该位点之后的密码子都发生改变的现象。130⑶碱基替换与移码突变的遗传效应①碱基替换的遗传效应：

a.错义突变(missensemutation)

b.无义突变(nonsensemutation)

c.同义突变(synonymymutation)②移码突变的遗传效应131a.错义突变(missensemutation)

即碱基替代使DNA序列发生改变，从而使mRNA上相应的密码子发生改变，导致蛋白质中相应氨基酸发生替代，形成无活性的或功能低的蛋白质(多肽)，影响生物的生活力或表现。132Sicklecelldiseaseresultsfromasinglebasechange.

Hemoglobincarriesoxygen

throughoutthebody.Whennormal(a),theglobularmoleculesdonotaggregate,enablingthe

celltoassumearoundedshape.Insicklecelldisease(b),asingleDNAbasechangereplaces

oneaminoacidintheproteinwithadifferentone(valinereplacesglutamicacid).Theresultis

achangeinthesurfaceofthemoleculethatcauseshemoglobinstoaggregateintolong,

curvedrodsthatdeformtheredbloodcell.Setsof14rodstwisttogether.133b.无义突变(nonsensemutation)即碱基替代后在mRNA上产生了无义密码子(终止密码)，从而形成不完整，没有活性的多肽链。134c.同义突变(synonymymutation)即碱基替代后在mRNA上产生新的密码子仍然表示原来氨基酸的密码子，这种突变不会造成蛋白质序列和性质发生改变。这是由于密码子的兼并性所决定的。135Thestructureof

hemoglobinMorethan750differentmutationsofthehumanglobin

genesareknown.Mutationscan(1)disruptthebindingoftheglobinchainstoeachotheror

totheiron-containinggroups;(2)changeastopcodontoonespecifyinganaminoacid,

elongatingthebetaglobinchain;or(3)changeanaminoacid-specifyingcodonintoastop

codon,shorteningthebetachain.Manybetachainpolymorphismschangea

codonintoone

specifyingthesameorasimilaramino

acid,oroccurinapartofthechainnotessentialtoits

function.136②移码突变的遗传效应在DNA分子链中缺失或插入一个或几个碱基时，将改组原来的DNA链上一段或整条链三联体密码子，造成的遗传效应往往比碱基替换大得多，通常产生无功能的蛋白质。137DNA链断裂的遗传效应DNA链的断裂往往造成片段和基因的缺失，由于不能产生与生命活动所需的蛋白质，对生物的影响是巨大的。138

转换

ATAATGCCCCCT颠换

ATAATCCCTCCA移码原序列………..AAUGCGCAUUAC

插入A…………AAAUGCGCAUUAC

丢失U…………AAGCGCAUUAC1392．遗传效应

□

碱基替代的遗传效应

·

同义突变——碱基替代后产生的密码子与原密码子编码同一氨基酸

CUU——CUC亮氨酸

AAA——AGA精氨酸

·

错义突变——碱基替代后产生的密码子与原密码子编码不同氨基酸

UUU——UCU苯丙氨酸——丝氨酸

·

无义突变——碱基替代后产生无义密码子（UAA,UAG,UGA）

□

移码的遗传效应

插入或丢失碱基的位置以后的DNA序列上的密码子都发生改变。140五、突变的分子机制（一）自发突变

1．DNA复制错误

□

碱基错配

□碱基增减1415、突变产生的原因⑴自发突变(spontaneousmutation)

①DNA复制的错误在DNA复制时可能产生碱基的错配、少量碱基的增加和缺失等。

②自发的化学变化如：特殊碱基脱嘌呤和脱氨(基)作用，以及氧化作用引起的碱基损伤等。⑵诱发突变

诱变剂可增加突变的频率，常用的诱变剂是：放射线和化学诱变剂。142图4-16

复制中互变结构移位造成的突变

143图4-17

碱基错误跳格产生突变

144与雄性不育相关的DAZ基因家族犏牛是黄牛和远缘牦牛杂交的后代，杂交优势明显,对高海拔人民生活意义重大基因缺失研究表明:DAZL基因的缺失或突变会导致生精障碍正常缺失145基于FSHβ亚基的生物学功能

赵要风等(1999)利用交叉PCR方法，发现位于第l内含子靠近第2外显子上游区段存在一个长度为292bp的插入片段，两端具有相同序列并具有一个polyA结构，为典型的逆转座子结构.由于逆转座子的插入造成了该基因位点的多态性，BB基因型（0.22kb）在外种猪中占优势,中国猪种主要是AA(0.5kb)基因型，在几个商业猪种中，BB型母猪比AA型平均每胎多产1.5头以上仔猪。146基于FSHβ亚基的生物学功能杜立新等对我国地方猪种莱芜猪、杜里猪和长白猪的FSHβ基因结构区插入片段进行扩增,并对0.5kb扩增产物进行克隆和测序,发现插入片段比292bp略短,分别为275、277和274bp，主要是由于polyA的数量不同，比赵要风在太湖猪上报道的32个A少很多，仅为16-19个A，对FSHβ亚基基因插入片段进行BamHⅠ多态性分析,发现本所检测样品中不存在BamHⅠ多态性，插入片段中存在一个RNA聚合酶Ⅲ启动子及AluⅠ内切酶识别位点。147FSHβ基因多态性与繁殖性状的相关性分析性状TraitsFSHβ基因型FSHβgenotype

样本数Samplenumber平均值±标准差Mean±SD

总产仔数Littersize

AB3112.13±2.01aBB4911.00±2.11b总计total

8011.44±2.13产活仔数Alivelittersize

AB3110.94±2.39aBB499.78±2.37b总计total8010.23±2.43P=0.020P=0.037杂合子的产仔数较高，与赵要风、杜立新的研究结果均相反14811:29个A10:23个A12:19个A

FSHβ

3个样品的测序结果1492．自发化学变化□

脱嘌呤作用□

脱氨基作用□

氧化作用150

图4-18

脱嘌呤作用

151图4-19

脱氨基作用

152

3．转座成分的致变作用转座成分：DNA基因组中能够进行复制并将一个拷贝插入新位点的DNA序列单元

4．增变基因的致变作用

153图4-20

转座成分的致变作用

154（二）诱发突变放射线和化学物质

1．化学诱发突变

□

碱基类似物的诱变作用

·5—溴尿嘧啶（5—BU）

·

氨基嘌呤（2—AP）1555—溴尿嘧啶的诱变作用（1）

1565—溴尿嘧啶的诱变作用（2）

1572—AP的诱变机制

158

□

改变化学结构的诱变剂

·亚硝酸：(脱氨作用，A-H，C-U）

·烷化剂：DNA分子中的碱基烷基化，导致配对错误，产生碱基替代现象

·羟胺（HA）：还原剂，专一性的与胞嘧啶作用，使其C6位置上的氨基羟化，成为T的结合特性，G-C变为A-T对159亚硝酸的诱变机制(1)

160亚硝酸的诱变机制(2)

161烷化剂的诱变机制(1)

162烷化剂的诱变机制(2)

163羟胺的诱变机制

164

□结合到DNA分子上的诱变剂（原黄素、丫啶黄、亚黄素）165丫啶类的诱变机制

1662．高能射线或紫外线的诱变作用

放射线包括非离子射线和离子射线

□非离子射线——紫外线（UV）

UV的诱变机制是造成DNA结构改变，主要是嘧啶二聚体的形成（TT、CC、CT），严重影响复制和转录。此外，还有DNA链断裂、DNA分子内或分子外交联等。□离子射线——X射线、γ射线和宇宙射线。具有很高的能量，可诱导基因突变和引起染色体断裂。167二聚体的形成

168二聚体引起的突变

169六、诱变在育种中的应用

□微生物——诱变育成多种抗生素菌种

□植物———育成水稻、大麦、小麦、玉米、高粱等新品种

□动物———应用很有限，如家蚕的ZW

在家蚕中应用电离辐射，育成ZW易位平衡致死系用于制种，提供全雄蚕的杂交种，提高蚕丝的产量与质量使野生水貂的棕色