染色体畸变结构改变学习教案.pptx

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1、染色体畸变染色体畸变(jbin)结构改变结构改变第一页，共47页。A A karyotype karyotype（核核核核型型型型）is is a a photograph photograph of of the the chromosomes chromosomes at at metaphase,metaphase,when when they they are are most easily seen.most easily seen.In In a a karyotype,karyotype,the the chromosomes chromosomes are are arrang

2、ed arranged by by pairs:pairs:alterations alterations in in chromosome chromosome size size(structure)(structure)or or number are seen here.number are seen here.第1页/共46页第二页，共47页。Normal Human KaryotypeA normal human cell contains 46 chromosomes:22 pairs of autosomes（常染色体）,and two sex chromosomes.第2页/

3、共46页第三页，共47页。Chromosomal AbnormalitiesChromosomal AbnormalitiesChromosomal abnormalities can be of two types.Chromosomal abnormalities can be of two types.(1)(1)Structural(Structural(结结 构构(jigu)(jigu)abnormalities abnormalities are are caused caused by by breaks breaks in in the the chromosome chrom

4、osome being being incorrectly incorrectly repaired.repaired.“Ends”“Ends”of of broken broken chromosomes chromosomes are very unstable in a cell.are very unstable in a cell.(2)(2)Numerical(Numerical(数数目目)abnormalities abnormalities are are caused caused by by gain or loss of chromosomes.gain or loss

5、of chromosomes.第3页/共46页第四页，共47页。Common Structural Abnormalities(1)Deletions(1)Deletions(缺失缺失(qu sh)(qu sh)：loss of genetic materialloss of genetic material(2)Inversions(2)Inversions(倒位倒位):no change in the amount of genetic):no change in the amount of genetic materialmaterial第4页/共46页第五页，共47页。Common S

6、tructural Abnormalities(3)Duplications(3)Duplications(重复重复(chngf):gain of genetic material(chngf):gain of genetic material(4)Translocation(4)Translocation(易位易位):no change in the amount of genetic material):no change in the amount of genetic material(if balanced)(if balanced)第5页/共46页第六页，共47页。(一)Delet

7、ions 顶端(dngdun)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。第6页/共46页第七页，共47页。第7页/共46页第八页，共47页。(1)(1)(1)(1)无着丝粒断片：最初发生无着丝粒断片：最初发生无着丝粒断片：最初发生无着丝粒断片：最初发生(fshng)(fshng)(fshng)(fshng)缺失的细胞在分裂时缺失的细胞在分裂时缺失的细胞在分裂时缺失的细胞在分裂时可见落后染色体可见落后染色体可见落后染色体可见落后染色体无着丝粒断片，无着丝粒断片，无着丝

8、粒断片，无着丝粒断片，(2)(2)(2)(2)顶端缺失顶端缺失顶端缺失顶端缺失 有丝分裂出现因断裂有丝分裂出现因断裂有丝分裂出现因断裂有丝分裂出现因断裂融合融合融合融合双着丝粒染色体双着丝粒染色体双着丝粒染色体双着丝粒染色体后期染后期染后期染后期染色体桥。色体桥。色体桥。色体桥。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。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)(3)(3)中间缺失中间缺失中间缺失中间缺失 减数分裂染色体联会时形成缺失环。减数分裂染色体联会时形成缺失环。减数分裂染色体联会时形成缺失环。减数分裂染色体联会时形

9、成缺失环。注意：较小的缺失往往并不表现出明显的细胞学特征；缺失注意：较小的缺失往往并不表现出明显的细胞学特征；缺失注意：较小的缺失往往并不表现出明显的细胞学特征；缺失注意：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无明显的细胞学特征。纯合体减数分裂过程也无明显的细胞学特征。纯合体减数分裂过程也无明显的细胞学特征。纯合体减数分裂过程也无明显的细胞学特征。缺失缺失(qu sh)(qu sh)的细胞学的细胞学鉴定鉴定第8页/共46页第九页，共47页。缺失缺失(qu sh)(qu sh)的细胞学特的细胞学特征征第9页/共46页第十页，共47页。断裂断裂(dun li)(brea

10、kage)(dun li)(breakage)融合融合(fusion)(fusion)桥桥(bridge)(bridge)顶端缺失的形成顶端缺失的形成(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连接头连接(融合融合)有丝分裂后期桥有丝分裂后期桥(桥桥)新的断裂新的断裂第10页/共46页第十一页，共47页。玉米玉米玉米玉米(ym)(ym)缺失杂合体粗线期缺失缺失杂合体粗线期缺失缺失杂合体粗线期缺失缺失杂合体粗线期缺失环环环环第11页/共46页第十二页，共47页。果蝇果蝇(u yn)(u yn)唾腺染色体的缺失环唾腺染色体的缺失环第12页/共46页第十三页，共47页。(1)(1)缺失

11、的后果缺失的后果 打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可能丧失或异常。打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可能丧失或异常。(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取决于缺失区段的大小(dxio)(dxio)、缺失区段所含基因的多少、缺失基因的重要程度、染色体倍性水平。、缺失区段所含基因的多少、缺失基因的重要程度、染色体倍性水平。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(尤其是花粉尤其是花粉)败育或育性降低；缺失区

12、段较小时，可能会造成假显性现象或其它异常现象败育或育性降低；缺失区段较小时，可能会造成假显性现象或其它异常现象(猫叫综合症猫叫综合症)。缺失缺失(qu sh)(qu sh)的遗的遗传学效应传学效应第13页/共46页第十四页，共47页。缺失缺失(qu sh)(qu sh)杂合体的假显性现象杂合体的假显性现象第14页/共46页第十五页，共47页。Micro Deletions（教材(jioci)下册p8）Some genetic syndromes are caused by very small deletions Some genetic syndromes are caused by ver

13、y small deletions in the chromosome in human.in the chromosome in human.These syndromes have been useful in locating genes involved in These syndromes have been useful in locating genes involved in specific processes.specific processes.“Cri du Chat”(cry of the cat)is caused by a small deletion“Cri d

14、u Chat”(cry of the cat)is caused by a small deletion at the tip of chromosome 5 in human.at the tip of chromosome 5 in human.第15页/共46页第十六页，共47页。1 in 50000 newborns5p5p Syndrome Syndrome(Cat Cry syndrome)CharacteristicsCharacteristicso oRound,moon-shaped faceRound,moon-shaped faceo o“Cry of the cat”“

15、Cry of the cat”o oVarying degrees of mental retardationVarying degrees of mental retardationo oLow set earsLow set ears第16页/共46页第十七页，共47页。第17页/共46页第十八页，共47页。第18页/共46页第十九页，共47页。Cri du chat syndrome 第19页/共46页第二十页，共47页。(二)Duplication的细胞学特征(tzhng)a b c d e f g e f g a b c d e f第20页/共46页第二十一页，共47页。vv 重复重

16、复(chngf)(chngf)的遗传学的遗传学效应效应重复对基因平衡的影响：扰乱了生物体本身基因固有的平衡重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。体系，影响了个体的生活力。有害程度：取决于重复区段基因数量的多少及其重要性，与有害程度：取决于重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，但若重复区段过长，往往使个缺失相比，有害性相对较小，但若重复区段过长，往往使个体致死。体致死。对育性的影响：重复杂合体一般对育性的影响：重复杂合体一般(ybn)(ybn)败育，重复纯合体败育，重复纯合体会产生会产生“剂量效应剂量效应(dosage effect

17、)”(dosage effect)”。第21页/共46页第二十二页，共47页。果蝇复眼的小眼果蝇复眼的小眼(xio yn)(xio yn)组成数目的剂量效应组成数目的剂量效应Duplication may be caused by unequal crossover in meiosis.第22页/共46页第二十三页，共47页。（三）（三）InversionInversion(1)(1)臂内倒位臂内倒位(Paracentric inversion)(Paracentric inversion)：指倒位发：指倒位发生生(fshng)(fshng)在染色体的某一臂内，又称为一侧在染色体的某一臂内，

18、又称为一侧倒位。倒位。(2)(2)臂间倒位臂间倒位(Pericentic inversion)(Pericentic inversion)：指倒位发生：指倒位发生(fshng)(fshng)在两臂之间（含着丝粒），又称为两在两臂之间（含着丝粒），又称为两侧倒位。侧倒位。第23页/共46页第二十四页，共47页。第24页/共46页第二十五页，共47页。Inversion Loop Inversions Inversions do do not not change change the the genetic genetic content content of of a a cell,cell,

19、however however they they have have consequences consequences for for meiotic meiotic products(gametes)products(gametes)Top:Top:diagram diagram of of inversion inversion looploopBottom:Bottom:EM EM micrograph micrograph of of inversion inversion loop loop during during meiosis in a mouse cellmeiosis

20、 in a mouse cell第25页/共46页第二十六页，共47页。Inversion Loop（倒位环）Chromosomes with inverted regions can form“inversion loops”when pairing occurs during meiosis.第26页/共46页第二十七页，共47页。Paracentric Inversion Crossover A crossover involving a paracentric inversion(when the centromere is not in the inverted region)pro

21、duces altered chromosomes.One product has no centromere(acentric),one has two centromeres(dicentric).第27页/共46页第二十八页，共47页。Pericentric Inversion Crossover A crossover involving a pericentric inversion(when the centromere is in the inverted region)produces altered chromosomes.One product has gained gen

22、etic material(a duplication),one has lost genetic material(a deletion).第28页/共46页第二十九页，共47页。Dicentric Chromosomes are UnstableDicentric Chromosomes are UnstableDicentric Dicentric chromosomes chromosomes can can be be formed formed from from crossovers crossovers involving involving inversions,invers

23、ions,or or in in mitotic cells by“healing”of broken ends.mitotic cells by“healing”of broken ends.Dicentrics undergo a cyclic“Dicentrics undergo a cyclic“breakage-fusion-bridgebreakage-fusion-bridge”during repeated cell divisions.”during repeated cell divisions.第29页/共46页第三十页，共47页。vv 倒位的细胞学鉴定倒位的细胞学鉴定(

24、jindng)(jindng)细胞学特征细胞学特征 同源染色体联会时：同源染色体联会时：倒位区段过长倒位区段过长倒过来，其余游离倒过来，其余游离 倒位区段较短倒位区段较短正常部分配对，其余不配对正常部分配对，其余不配对 倒位区段适中倒位区段适中(shzhng)(shzhng)形成倒位环形成倒位环注意注意:区分倒位环与缺失、重复环的结构差异区分倒位环与缺失、重复环的结构差异,倒位纯合体无明显细胞学特征倒位纯合体无明显细胞学特征第30页/共46页第三十一页，共47页。vv 倒位的遗传倒位的遗传(ychun)(ychun)效效应应（1 1）对对基基因因关关系系的的影影响响：倒倒位位改改变变了了基基因

25、因间间的的连连锁锁关关系系；因因不不能能正正常常配配对对而而降降低低了了连连锁锁基基因因间间的的重重组组(zhn z)(zhn z)率。率。有有害害程程度度：取取决决于于倒倒位位区区段段的的长长短短，倒倒位位区区段段过过长长往往往往致死。致死。第31页/共46页第三十二页，共47页。vv 倒位的遗传倒位的遗传(ychun)(ychun)效效应应（2 2）对对育育性性的的影影响响：倒倒位位杂杂合合体体倒倒位位环环内内发发生生交交换换后后，产产生生的的交交换换型型配配子子(50%)(50%)含含重重复复缺缺失失染染色色单单体体，这这类类配配子子不不育育。所所以以倒倒位位杂杂合合体体部部分分不不育育

26、。倒倒位位纯纯合合的的同同源源染染色色体体联联会会完完全正常，但会产生全正常，但会产生“位置效应位置效应”。倒倒位位杂杂合合体体通通过过自自交交（自自群群繁繁育育），可可能能产产生生倒倒位位纯纯合合体体后后代代，这这些些倒倒位位纯纯合合体体后后代代与与其其原原来来的的物物种种不不能能受受精精，形形成成生生殖殖隔离，产生新的变种，促进隔离，产生新的变种，促进(cjn)(cjn)了生物进化了生物进化.自学）自学）第32页/共46页第三十三页，共47页。(四四)TranslocationTranslocation(1)(1)(1)(1)简单易位简单易位简单易位简单易位(Simple transloc

27、ation)(Simple translocation)(Simple translocation)(Simple translocation)(单向单向单向单向)：指：指：指：指一个染色体上的某一区段转移到了另一非同源染一个染色体上的某一区段转移到了另一非同源染一个染色体上的某一区段转移到了另一非同源染一个染色体上的某一区段转移到了另一非同源染色体上的现象色体上的现象色体上的现象色体上的现象(xinxing)(xinxing)(xinxing)(xinxing)，故又称为转移。，故又称为转移。，故又称为转移。，故又称为转移。(2)(2)(2)(2)相互易位相互易位相互易位相互易位(recip

28、rocal translocation)(reciprocal translocation)(reciprocal translocation)(reciprocal translocation)：指两：指两：指两：指两个非同源染色体都被折断，两个断片交换重接到个非同源染色体都被折断，两个断片交换重接到个非同源染色体都被折断，两个断片交换重接到个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现象两条被折断的非同源染色体上的现象两条被折断的非同源染色体上的现象两条被折断的非同源染色体上的现象(xinxing)(xinxing)(xinxing)(xinxing)。第33页/

29、共46页第三十四页，共47页。When When a a part part of of one one chromosome chromosome is is relocated relocated to to another another chromosome,chromosome,the the result result is is called called a a translocationtranslocationIf If parts parts of of two two chromosomes chromosomes“trade“trade places”places”s

30、o so no no genetic genetic material material is is lost,lost,it it is is called called a a reciprocal reciprocal(or(or balancedbalanced)translocation)translocation第34页/共46页第三十五页，共47页。vv 相互相互相互相互(xingh)(xingh)(xingh)(xingh)易位的细胞学易位的细胞学易位的细胞学易位的细胞学鉴定鉴定鉴定鉴定(1)(1)(1)(1)相互易位杂合体相互易位杂合体相互易位杂合体相互易位杂合体 同源染色体

31、联会时同源染色体联会时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（十字形配对结构发生交叉端化后所形成的大环结构，用终变期呈四体环（十字形配对结构发生交叉端化后所形成的大环结构，用终变期呈四体环（十字形配对结构发生交叉端化后所形成的大环结构，用终变期呈四体环（十字形配对结构发生交叉端化后所形成的大环结构，用4444表示表示表示表示)或四体链（十字形配对结构发生交叉端化后所形成的链状结构用或四体链（十字形配对结构发生交叉端化后所形成的链状结构用或四体链（十字形配对结构发生交叉端化后所形成的链状结构用或四体链（十字形配对结构

32、发生交叉端化后所形成的链状结构用C4C4C4C4表示表示表示表示)中期中期中期中期I I I I呈呈呈呈8 8 8 8字形或圆环形（十字形配对结构的交替字形或圆环形（十字形配对结构的交替字形或圆环形（十字形配对结构的交替字形或圆环形（十字形配对结构的交替(jiot)(jiot)(jiot)(jiot)式分离和相邻式分离）式分离和相邻式分离）式分离和相邻式分离）式分离和相邻式分离）交替交替交替交替(jiot)(jiot)(jiot)(jiot)式分离式分离式分离式分离:产生不育配子。相邻式分离：产生可育配子产生不育配子。相邻式分离：产生可育配子产生不育配子。相邻式分离：产生可育配子产生不育配子。

33、相邻式分离：产生可育配子(2)(2)(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。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。第35页/共46页第三十六页，共47页。Balanced Translocations Pair“Oddly”during Balanced Translocations Pair“Oddly”during MeiosisMeiosisThe The translocated translocated portion portion of of the the chromosome chr

34、omosome pairs pairs with with its its normal normal homologue homologue in in meiotic meiotic tetradstetradsAltered Altered segregation segregation affects affects the the gametes:gametes:this this can can be be a a cause cause of of reduced fertilityreduced fertility第36页/共46页第三十七页，共47页。Depending on

35、 the segregation pattern in a single meiotic division,all of the gametes may have normal DNA content(but half have the translocation),or all of the gametes may be defective(have duplication and deletion)Balanced Translocations can Yield Altered Genetic Content in Gametes第37页/共46页第三十八页，共47页。易位杂合体易位杂合

36、体(h t)(h t)的联会和的联会和分离分离第38页/共46页第三十九页，共47页。果蝇果蝇(u yn)(u yn)巨染色体易位图巨染色体易位图第39页/共46页第四十页，共47页。vv易位的遗传学效应易位的遗传学效应(xioyng)(xioyng)（1 1 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）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变了基因间的易位改变了基因间的易位改变了基因间的易位改变了基因间的连锁关系，抑制了正常连锁关系，抑制了正常连锁关系，抑制了正常连锁关系，抑制了正常(zhngchng)(zhngchng)(zhngchng)(zhngchn

37、g)连锁群的重组；联会连锁群的重组；联会连锁群的重组；联会连锁群的重组；联会的紧密程度降低。的紧密程度降低。的紧密程度降低。的紧密程度降低。（2 2 2 2）易位杂合体半不育）易位杂合体半不育）易位杂合体半不育）易位杂合体半不育出现假连锁现象出现假连锁现象出现假连锁现象出现假连锁现象因易位改变了基因间的连锁关系，使本因易位改变了基因间的连锁关系，使本因易位改变了基因间的连锁关系，使本因易位改变了基因间的连锁关系，使本应独立遗传的基因出现连锁应独立遗传的基因出现连锁应独立遗传的基因出现连锁应独立遗传的基因出现连锁假连锁。假连锁。假连锁。假连锁。第40页/共46页第四十一页，共47页。1960年年

38、，Nowell 慢慢性性(mn xng)粒粒细细胞胞白白血病血病(CML)核型：有核型：有“标记标记(bioj)性染色体性染色体”vPh染色体染色体血液学特征血液学特征(tzhng)第41页/共46页第四十二页，共47页。vPh染色体染色体19601960年年，首首 先先在在美美国国费费城城的的CMLCML患患者者骨骨髓髓和和外外周周血血淋淋巴巴细细胞胞中中，发发现现一一个个(y(y)很很小小的的异异常常的的近近端端着着丝丝粒粒染染色色体体，小小于于G G组组染染色色体体(21(21、2222、Y)Y)T(9;22)(22pter22q11:9q349qter)1973年，年，Rowley 采

39、用采用(ciyng)显带技术显带技术证实证实Ph染色体染色体der(22)(9;22)(q34;q11.2)第42页/共46页第四十三页，共47页。理论意义：首次证实了一种染色体畸变与一种特异性理论意义：首次证实了一种染色体畸变与一种特异性肿瘤的关系，为肿瘤的关系，为Boveri提出的提出的“肿瘤染色体理论肿瘤染色体理论”提供提供(tgng)了实验证据了实验证据,是肿瘤遗传学研究的里程碑。是肿瘤遗传学研究的里程碑。vPhPh染色体发现染色体发现(fxin)(fxin)的意义：的意义：临床意义：临床意义：诊断依据，诊断依据，大大约约95%95%的的CMLCML患患者者(hunzh)(hunzh)

40、的的细细胞胞中中有有PhPh染染色色体体 鉴别诊断依据鉴别诊断依据 预后诊断依据预后诊断依据第43页/共46页第四十四页，共47页。Philadelphia Chromosome and CancerPhiladelphia Chromosome and CancerBesides Besides meiotic meiotic problems,problems,translocations translocations can can produce produce more more specific concernsspecific concernsIn In this this 9:

41、22 9:22 translocation,translocation,a a specific specific pair of genes become fusedpair of genes become fusedThe The fused fused gene gene product product(protein)(protein)is is involved involved in in causing causing a a certain certain cancer cancer(CML(CML or or Chronic Chronic Myelogenous Myelo

42、genous Leukemia)Leukemia)The The fused fused protein protein is is called called“BCR-“BCR-ABL”(ABL”(假连锁假连锁(lin su)(lin su)Newer Newer molecular molecular genetic genetic techniques techniques(such(such as as PCR)PCR)are are able able toto detect detect specific known abnormalitiesspecific known abno

43、rmalities第44页/共46页第四十五页，共47页。分子水平分子水平(shupng)(shupng)：“BCR-ABL”(“BCR-ABL”(称称“假连锁假连锁”，融合基因，融合基因)经过转录、翻译产生一个融合蛋白，叫经过转录、翻译产生一个融合蛋白，叫P210P210，P210P210具有增强酪氨酸激酶的活性，改变了细胞多种蛋白质酪氨酸磷酸化水平具有增强酪氨酸激酶的活性，改变了细胞多种蛋白质酪氨酸磷酸化水平(shupng)(shupng)和细胞微丝机动蛋白的功能，从而扰乱了细胞内正常的信号传导途径，使细胞失去了对周围环境的反应性和细胞微丝机动蛋白的功能，从而扰乱了细胞内正常的信号传导途径，使细胞失去了对周围环境的反应性,并抑制细胞凋亡的产生。并抑制细胞凋亡的产生。第45页/共46页第四十六页，共47页。感谢您的观看感谢您的观看(gunkn)。第46页/共46页第四十七页，共47页。