細(xì)胞遺傳學(xué)專題知識(shí)課件

細(xì)胞遺傳學(xué)專題知識(shí)

王秀娥（金陵研究院301）

E-mail:xiuew@

Tel:1395191691884395308(office）2細(xì)胞遺傳學(xué)專題知識(shí)

王海燕（金陵研究院309）

E-mail:hywang@

Tel:1377079003284395344(office）3細(xì)胞遺傳學(xué)專題知識(shí)Grading

Attendanceandclassroomperformance(10%)2quiz(20%)Mid-term(20%)Final(50%)4細(xì)胞遺傳學(xué)專題知識(shí)第一章緒論Introduction5細(xì)胞遺傳學(xué)專題知識(shí)第一節(jié)細(xì)胞遺傳學(xué)的研究對(duì)象與任務(wù)第二節(jié)細(xì)胞遺傳學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史6細(xì)胞遺傳學(xué)專題知識(shí)第一節(jié)細(xì)胞遺傳學(xué)的研究對(duì)象與任務(wù)

細(xì)胞遺傳學(xué)=細(xì)胞學(xué)+遺傳學(xué) Cytogenetics=Cytology+Genetics

細(xì)胞遺傳學(xué)是遺傳學(xué)與細(xì)胞學(xué)相結(jié)合的一個(gè)遺傳學(xué)分支學(xué)科。7細(xì)胞遺傳學(xué)專題知識(shí)細(xì)胞遺傳學(xué)是遺傳學(xué)與細(xì)胞學(xué)相結(jié)合的一個(gè)遺傳學(xué)分支學(xué)科。研究對(duì)象主要是真核生物，特別是包括人類在內(nèi)的高等動(dòng)植物。著重研究分離、重組、連鎖、交換等遺傳現(xiàn)象的染色體基礎(chǔ)，以及染色體畸變和倍性變化等染色體行為的遺傳學(xué)效應(yīng)。8細(xì)胞遺傳學(xué)專題知識(shí)“細(xì)胞遺傳學(xué)的建立是以這樣一個(gè)事實(shí)為基礎(chǔ)的，即任何一種生物有機(jī)體的遺傳物質(zhì)，無論它是病毒、細(xì)菌還是哺乳類都被組織進(jìn)一條或多條染色體中。利用各種各樣物理學(xué)、化學(xué)和生物學(xué)技術(shù)都有可能去檢驗(yàn)這些細(xì)胞器（即染色體）的結(jié)構(gòu)與功能，并把染色體的特征去和遺傳功能以及表型遺傳與分布模式聯(lián)系起來”------C.P.S.Swanson(1981)

9細(xì)胞遺傳學(xué)專題知識(shí)Thestudyofchromosomes,thevisiblecarriersofDNA,thehereditarymaterial.Cytogeneticsisafusionscienceduetojoiningofcytology(thestudyofcells)withgenetics(thestudyofinheritedvariation).Cytogenetics10細(xì)胞遺傳學(xué)專題知識(shí)Thestudyofthestructure,functionandevolutionofchromosomeschromosomebehaviourduringsomaticandgermlinedivision11細(xì)胞遺傳學(xué)專題知識(shí)植物性狀顯微鏡染色體12細(xì)胞遺傳學(xué)專題知識(shí)細(xì)胞遺傳學(xué)的主要研究對(duì)象

染色體13細(xì)胞遺傳學(xué)專題知識(shí)1879年,德國(guó)生物學(xué)家Flemming

（1843～1905年）發(fā)現(xiàn)。

1888年，正式被命名為染色體。能用堿性染料染色、有結(jié)構(gòu)的線狀體，是遺傳物質(zhì)基因的載體。在生物的細(xì)胞核中，有一種易被堿性染料染上顏色的物質(zhì)，叫做染色質(zhì)。染色體只是染色質(zhì)的另外一種形態(tài)。它們的組成成分是一樣的，但是由于構(gòu)型不一樣，所以還是有一定的差別。14細(xì)胞遺傳學(xué)專題知識(shí)Chromosomesarecomplexstructureslocatedinthecellnucleus,theyarecomposedofDNA,histoneandnon-histoneproteins,RNA,andpolysaccharides.Theyarebasicallythe"packages"thatcontaintheDNA.Normallychromosomescan'tbeseenwithalightmicroscopebutduringcelldivisiontheybecomecondensedenoughtobeeasilyanalyzedat1000X.Chromosomes(meaningcolouredbody)

15細(xì)胞遺傳學(xué)專題知識(shí)Cytogeneticsisthestudyofchromosomesandchromosomeabnormalities.

Thisincludes:

examination

ofchromosomestructure,

learninganddescribing

therelationshipsbetweenchromosomestructureandphenotype,

seekingout

thecausesofchromosomalabnormalities.

細(xì)胞遺傳學(xué)的任務(wù)：

研究染色體的數(shù)目、形態(tài)、結(jié)構(gòu)、功能與運(yùn)動(dòng)，以及這些特征的各類變異對(duì)遺傳傳遞、重組、表達(dá)與調(diào)控的作用與影響。16細(xì)胞遺傳學(xué)專題知識(shí)第二節(jié)細(xì)胞遺傳學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史

細(xì)胞遺傳學(xué)形成前時(shí)期(1665-1899)

經(jīng)典細(xì)胞遺傳學(xué)時(shí)期(1900-1968)

分子細(xì)胞遺傳學(xué)時(shí)期(1969-至今)17細(xì)胞遺傳學(xué)專題知識(shí)細(xì)胞遺傳學(xué)形成前時(shí)期(細(xì)胞學(xué)、遺傳學(xué))17世紀(jì)：顯微鏡發(fā)明和細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)世界上第一架組合顯微鏡是在17世紀(jì)由荷蘭人J.Sachariassen和Z.Janssen制造的;第一個(gè)使用“細(xì)胞”這一術(shù)語的則是英國(guó)人R.Hooke，他于1665年用極原始的顯微鏡對(duì)木栓進(jìn)行了觀察。18細(xì)胞遺傳學(xué)專題知識(shí)

細(xì)胞遺傳學(xué)形成前時(shí)期(細(xì)胞學(xué)、遺傳學(xué))17世紀(jì)：顯微鏡發(fā)明和細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)19細(xì)胞遺傳學(xué)專題知識(shí)19世紀(jì)：細(xì)胞的結(jié)構(gòu)、功能和運(yùn)動(dòng)1828年蘇格蘭植物學(xué)家R.Brown在顯花植物中發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞核，并于1831年指出細(xì)胞核是細(xì)胞的主要成分。

1831－1839年德國(guó)學(xué)著M.J.Schleiden和T.Schwann正式提出“細(xì)胞學(xué)說”，明確指出細(xì)胞是一切生命有機(jī)體結(jié)構(gòu)與功能的基本單位。

20細(xì)胞遺傳學(xué)專題知識(shí)遺傳學(xué)的形成19世紀(jì)后期，有許多學(xué)者對(duì)動(dòng)植物的性別與受精作用等進(jìn)行過研究。其中特別是1876－1877年W.A.O.Hertwig和1884年E.Strasburger分別在動(dòng)植物上發(fā)現(xiàn)受精是卵子與精子（細(xì)胞核）的融合。1882年W.Flemming提出“有絲分裂”（Mitosis）與“染色質(zhì)”(chromatin)這兩個(gè)術(shù)語，并證明染色體在核分裂時(shí)縱向分開。1883年EdowardVanBeneden證明配子染色體數(shù)是體細(xì)胞的一半，而受精又使合子染色體數(shù)恢復(fù)到和體細(xì)胞相等，從而保證了物種染色體數(shù)的相對(duì)恒定。1890年T.Boveri和Q.Hertwig一起發(fā)現(xiàn)了減數(shù)分裂（Meiosis）。

21細(xì)胞遺傳學(xué)專題知識(shí)HertwigandStrasburger: 性別和受精理論（1877and1884）Flemming: 有絲分裂（1882）BoveriandHertwig: 減數(shù)分裂（1890）細(xì)胞學(xué)和胚胎學(xué)發(fā)展，對(duì)于細(xì)胞結(jié)構(gòu)、有絲分裂、減數(shù)分裂、受精及細(xì)胞分裂過程中染色體動(dòng)態(tài)都已比較了解。22細(xì)胞遺傳學(xué)專題知識(shí)孟德爾（MendelG.J.,1822~1884）系統(tǒng)地研究了生物的遺傳和變異。

豌豆雜交試驗(yàn)（1856~1864）：

?1866年發(fā)表《植物雜交試驗(yàn)》，提出

分離規(guī)律和獨(dú)立分配規(guī)律；

?假定細(xì)胞中有“遺傳因子”，認(rèn)為遺傳是受細(xì)胞里的遺傳因子所控制的。23細(xì)胞遺傳學(xué)專題知識(shí)1900年，三位植物學(xué)家：

狄·弗里斯（DeVrisH.）科倫斯（CorrensC.）馮·切爾邁克（VonTschermakE.）在不同國(guó)家用多種植物進(jìn)行雜交試驗(yàn),獲得與孟德爾相似的解釋,證實(shí)孟德爾遺傳規(guī)律,確認(rèn)重大意義。

1900年孟德爾遺傳規(guī)律的重新發(fā)現(xiàn)標(biāo)志著遺傳學(xué)的建立和開始發(fā)展,孟德爾被公認(rèn)為現(xiàn)代遺傳學(xué)的創(chuàng)始人。

1910年起將孟德爾遺傳規(guī)律,命名為孟德爾定律。經(jīng)典細(xì)胞遺傳學(xué)時(shí)期(理論、材料、方法)24細(xì)胞遺傳學(xué)專題知識(shí)德國(guó)實(shí)驗(yàn)胚胎學(xué)家Boveri(鮑維里，1902)and美國(guó)細(xì)胞學(xué)家Sutton(薩頓，1903):

各自在動(dòng)植物生殖細(xì)胞的減數(shù)分裂過程中發(fā)現(xiàn)了染色體行為與遺傳因子行為之間的平行關(guān)系，認(rèn)為孟德爾所設(shè)想的遺傳因子就在染色體上，這就是所謂的薩頓-博韋里假說或稱遺傳的染色體理論。

25細(xì)胞遺傳學(xué)專題知識(shí)美國(guó)細(xì)胞學(xué)家McClung,StevensandWilson（1901-1911）先后發(fā)現(xiàn)在直翅目和半翅目昆蟲中雌體比雄體多了一條染色體，即X染色體，從而揭示了性別和染色體之間的關(guān)系。染色體與性別決定(昆蟲)-遺傳的染色體理論提供實(shí)驗(yàn)證據(jù)，高翼之,遺傳,2002,24(4):459-462BatesonW.(1906）：

從香豌豆中發(fā)現(xiàn)性狀連鎖；創(chuàng)造“genetics”。

Mendel定律的普遍性提供實(shí)驗(yàn)證據(jù),26細(xì)胞遺傳學(xué)專題知識(shí)1910年摩爾根創(chuàng)立了連鎖定律并證實(shí)了基因在染色體上以直線方式排列。確立了遺傳的染色體理論(chromosometheoryofinheritance)。獲1933年度諾貝爾獎(jiǎng)ThomasHuntMorgan(1866-1945)摩爾根（MorganT.H.,1866~1945）：①.提出“性狀連鎖遺傳規(guī)律”；②.提出染色體遺傳理論

細(xì)胞遺傳學(xué)；③.著“基因論”：認(rèn)為基因在染色體上直線排列，創(chuàng)立基因?qū)W說。27細(xì)胞遺傳學(xué)專題知識(shí)從1910年到1940年，細(xì)胞遺傳學(xué)發(fā)展迅猛。1910年美國(guó)T.H.Morgan發(fā)表“果蠅的性別遺傳”。此后，他又和C.B.Bridges,A.H.Sturtvant等用果蠅為試驗(yàn)材料，根據(jù)大量試驗(yàn)結(jié)果，證明基因在染色體上呈直線排列，并提出以三點(diǎn)測(cè)驗(yàn)為基礎(chǔ)的基因定位方法。1912年T.H.Morgan首先發(fā)表“果蠅的連鎖圖”。1917－1921年C.B.Bridges,A.H.Sturtvant先后用遺傳試驗(yàn)識(shí)別缺失、重復(fù)、倒位與易位等染色體結(jié)構(gòu)變異。1925年T.H.Morgan的重要著作《基因論》問世。1932年C.D.Darlington的《細(xì)胞學(xué)最近進(jìn)展》第一版出版，被公認(rèn)為當(dāng)時(shí)細(xì)胞遺傳學(xué)研究進(jìn)展的總結(jié)性經(jīng)典。28細(xì)胞遺傳學(xué)專題知識(shí)20世紀(jì)30年代至40年代經(jīng)典細(xì)胞遺傳學(xué)研究在許多動(dòng)植物中廣泛展開，其中特別是以果蠅和玉米為材料進(jìn)行的研究對(duì)這門學(xué)科的影響最大。1931年C.Stern,H.B.Creighton和B.McClintock提出交換涉及同源染色體間染色質(zhì)互換的證據(jù)。1933年T.S.Painter將多線染色體應(yīng)用于果蠅細(xì)胞遺傳學(xué)研究。29細(xì)胞遺傳學(xué)專題知識(shí)1933年B.McClintock將粗線期染色體用于染色體畸變研究。接著她又于1934年分析玉米的核仁形成中心。40年代末至50年代初B.McClintock又在染色體單體斷裂－融合－橋周期性變化研究基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)座因子。

1936年C.Stern發(fā)現(xiàn)有絲分裂染色體交換，同時(shí)A.H.Sturtvant發(fā)現(xiàn)果蠅染色體的優(yōu)先分離。1942－1952年L.F.Randolph和M.M.Rhoades也在玉米中發(fā)現(xiàn)類似的優(yōu)先分離。30細(xì)胞遺傳學(xué)專題知識(shí)31細(xì)胞遺傳學(xué)專題知識(shí)TjioandLevans,19562n=46(Human)將人類染色體從2n＝48更正為2n＝46。50年代末發(fā)現(xiàn)人類一系列遺傳綜合癥與染色體畸變有關(guān)。32細(xì)胞遺傳學(xué)專題知識(shí)A.F.Blakeslee（布萊克斯生）和O.T.Avery于1937年發(fā)現(xiàn)用秋水仙堿可使植物染色體加倍。這一發(fā)現(xiàn)對(duì)人工合成多倍體植物起到了積極的推動(dòng)作用。1917年和1928年H.J.Muller（穆勒）和L.J.Stadler（斯特德勒）分別在果蠅和玉米上證明X射線可使基因突變頻率大為提高。此后，許多學(xué)者又進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)另一些物理與化學(xué)因素也有大幅度提高突變頻率的明顯作用?；虻耐蛔冄芯砍藶橛N工作開拓遺傳變異提供了一個(gè)新的手段，同時(shí)也將有關(guān)基因本質(zhì)的研究進(jìn)一步引向深入。

33細(xì)胞遺傳學(xué)專題知識(shí)分子細(xì)胞遺傳學(xué)時(shí)期(分子遺傳學(xué)+細(xì)胞遺傳學(xué))真核生物的染色體研究與核酸研究的結(jié)合可以追溯到在細(xì)胞學(xué)制片上用染色反應(yīng)去識(shí)別DNA的實(shí)驗(yàn)。這一實(shí)驗(yàn)最早是由R.G.Feulgen于1924年報(bào)道的。T.O.Caspersson于1968年和同事們又創(chuàng)立了染色體的熒光顯帶技術(shù)，為后來逐步發(fā)展起來的染色體分帶技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。60年代末至70年代初J.B.Gall和M.L.Pardue提出的直接在染色體上進(jìn)行DNA原位雜交的技術(shù)又成為細(xì)胞遺傳學(xué)與分子遺傳學(xué)相互結(jié)合的一個(gè)重要里程碑。

34細(xì)胞遺傳學(xué)專題知識(shí)分子細(xì)胞遺傳學(xué)時(shí)期(分子遺傳學(xué)+細(xì)胞遺傳學(xué))

1924，F(xiàn)eulgen

染色反應(yīng)

1968,

Carspersson,

染色體分帶技術(shù)

1969,

1970,PardueandGall,

原位雜交技術(shù) 遺傳圖譜和物理圖譜構(gòu)建35細(xì)胞遺傳學(xué)專題知識(shí)Feulgen染色反應(yīng)36細(xì)胞遺傳學(xué)專題知識(shí)Carspersson,染色體分帶技術(shù)40年代初用定量細(xì)胞化學(xué)方法證明DNA存在于細(xì)胞核中。37細(xì)胞遺傳學(xué)專題知識(shí)38細(xì)胞遺傳學(xué)專題知識(shí)39細(xì)胞遺傳學(xué)專題知識(shí)ChromosomePainting40細(xì)胞遺傳學(xué)專題知識(shí)普通小麥染色體1B缺失圖譜41細(xì)胞遺傳學(xué)專題知識(shí)42細(xì)胞遺傳學(xué)專題知識(shí)43細(xì)胞遺傳學(xué)專題知識(shí)JohannMendel:遺傳，2003,25(1)ThomasHuntMorgan:遺傳，2003,25(2)JamesWatsonandFrancisCrick:遺傳，2003,25(3)BabaraMcClintock:遺傳，2003,25(4)44細(xì)胞遺傳學(xué)專題知識(shí)ThevalueofChromosomeResearch:

Thecentralfeaturesofchromosomestructureandfunctionaredefinedatthemolecularlevel.Thewayinwhichgenesareorganizedwithchromosomes,Therelationbetweenstructureandfunction,Theeffectsofgeneorganizationonfunction,Themechanismsthatcontrolgeneactivity.46細(xì)胞遺傳學(xué)專題知識(shí)Manyaspectsofchromosomebehaviorincelldivisionhavebeenclarified.

Theprocessesofcelldivision,includingmitosisandmeiosis,havebeenstudiedinorganismsasdiverseashumans,frogs,hrasshoppers,flies,maize,wheatandyeast.47細(xì)胞遺傳學(xué)專題知識(shí)Whole-chromosomestudiesasapartofcytogeneticsarehavingamajorimpactongenome-mappingprojects.Theidentificationofchromosomeregionsprovidedaframeworkforsequencingthewholegenomeofanorganism;Cytogeneticsstudiesofchromosomesarethemajorimpetusforthemolecularanalysisofsignificantregionsofchromosomes.48細(xì)胞遺傳學(xué)專題知識(shí)Detailedmolecular-cytogeneticmapsprovidethebasisforthedesignofDNAprobesthatcanbeusedtoanalyzeindividuals,families,andpopulation.Especiallywhencompletegenome-sequencedataarenotavailable.49細(xì)胞遺傳學(xué)專題知識(shí)Understandingchromosomestructureprovidesthemeanstoanalyzethesecondarychangesthatoccurduringtheprocessesofchromosomeengineeringandtransformation.IntroducenewDNAmaycausesecondarychangesinchromosomestructure.Whole-chromosomestudiesareessentialtounderstandthesechangesandtohelpineliminatingunwantedabnormalities.50細(xì)胞遺傳學(xué)專題知識(shí)Molecularbiologycannowprovidethetechnologyfortheconstructionofsimplechromosomes.SynthesizechromosomesopensupaneweraforanalyzingchromosomebehaviorandfordeterminingthefunctionoflargesectionofDNA.51細(xì)胞遺傳學(xué)專題知識(shí)參考資料：Apples/Morris/Gill/May,1999.ChromosomeBiology,Kluwer Academicpublisher.Swansonetal,1981,Cytogenetics-Thechromosomeindivision, inheritanceandevolution.Newjersey:PrenticeHallInc

Shultze-Schaffer，1980，Cytogenetics-Plants,animals,humans. NewYork:Springer-VerlagNewYorkLtd.

Redei,1982,Genetics.NewYork:MacmillanPublishingCo.Ltd.

Rieger,etal,1976,GlossaryofGeneticsandCytogenetics-classical andmolecular.NewYork:Springer-Verlag,Berlin

52細(xì)胞遺傳學(xué)專題知識(shí)劉大鈞，1999，《細(xì)胞遺傳學(xué)》，農(nóng)業(yè)出版社李國(guó)珍，染色體及其研究法?？茖W(xué)出版社，1987。羅鵬等，植物細(xì)胞遺傳學(xué)。高等教育出版社，1989。Glossary-Cytogeneticsterms.au/glossary53細(xì)胞遺傳學(xué)專題知識(shí) <Cytogeneticsand

GenomeResearch><Genome> <ChromosomeResearch> <Chromosoma> <Genetics><GenomeResearch><ThePlantCell><TheoryandAppliedGenetics> <遺傳> 《遺傳學(xué)報(bào)》http://4/cell/main.asp54細(xì)胞遺傳學(xué)專題知識(shí)FlemmingwasunawareofGregorMendel's(1822-1884)workonheredity,sohedidnotmaketheconnectionbetweenhisobservationsandgeneticinheritance.TwodecadeswouldpassbeforethesignificanceofFlemming'sworkwastrulyrealizedwiththerediscoveryofMendel'srules.Hisdiscoveryofmitosisandchromosomesisconsideredoneofthe100mostimportantscientificdiscoveriesofalltimes,andoneofthe10mostimportantdiscoveriesincellbiology(togetherwithAugustWeismann's(1834-1914)discoveryofmeiosis,TheodorSchwann(1810-1882)andMatthiasSchleiden's(1804-1881)celltheoryand