遺傳學(xué)第四次課

1、1,人類遺傳的染色體基礎(chǔ),2,染色體（chromosome） 是遺傳物質(zhì)(基因)的載體。它由DNA、RNA和蛋白質(zhì)構(gòu)成，具有儲(chǔ)存和傳遞遺傳信息的作用。 染色質(zhì)（chromatin）間期細(xì)胞核內(nèi)能被堿性染料著色的物質(zhì)。 染色質(zhì)和染色體實(shí)質(zhì)上是同一物質(zhì)在不同細(xì)胞周期、執(zhí)行不同生理功能時(shí)不同的存在形式。,3,染色質(zhì)與染色體,染色質(zhì)（chromatin）,染色體（chromosome）,（引自Fawcett DW, 1966）,（引自Richardson, 2012）,4,細(xì)胞周期,細(xì)胞周期： 細(xì)胞從前一次分裂結(jié)束到下一次分裂結(jié)束所經(jīng)歷的時(shí)間 分為：間期、分裂期 細(xì)胞分裂間期： 從前一次分裂結(jié)束到下一

2、次分裂 開(kāi)始的過(guò)程 G1SG2M,5,染色質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單元,核小體 nuclesome 8個(gè)組蛋白分子組成核小體的核心 （H2A、H2B、H3、H4） DNA在八聚體纏繞1.75圈，大約146bp 組蛋白H1結(jié)合在DNA分子的出口和入口處 兩個(gè)核小體之間有連接DNA，8114bp,6,染色質(zhì)絲示意與電鏡圖,7,雞紅細(xì)胞核內(nèi)染色質(zhì)電鏡圖,8,染色質(zhì)電鏡照片,9,核小體結(jié)構(gòu)示意圖,10,核小體結(jié)構(gòu)示意圖,11,常染色質(zhì)與異染色質(zhì),常染色質(zhì)(euchromatin)：細(xì)胞間期核內(nèi)纖維折疊盤曲程度小，分散度大，染色較淺且具有轉(zhuǎn)錄活性的染色質(zhì)。,異染色質(zhì)(heterochromatin)：細(xì)胞間期核內(nèi)纖

3、維折疊盤曲緊密，呈凝集狀態(tài)，染色較深且沒(méi)有轉(zhuǎn)錄活性的染色質(zhì)。,染色質(zhì),12,結(jié)構(gòu)性異染色質(zhì)：在各類細(xì)胞的全部發(fā)育過(guò)程中都處于凝縮狀態(tài)的染色質(zhì)。大多位于著絲粒區(qū)和端粒區(qū)，不具有轉(zhuǎn)錄活性。,兼性異染色質(zhì)：是指在特定細(xì)胞的某一發(fā)育階段所具有的凝縮狀態(tài)的染色質(zhì)。,異染色質(zhì),13,性染色質(zhì)（sex chromatin）,X染色質(zhì)（X chromatin） Y染色質(zhì)（Y chromatin）,14,性染色質(zhì) 染色質(zhì),1949年，Barr在雌貓神經(jīng)元細(xì)胞間期核發(fā)現(xiàn)一種濃縮小體，直徑約為1m。,（引自Barr M, SM Carr, 1963）,15,Lyon假說(shuō)（Dr M. Lyon, 1961）,性染色質(zhì)

4、 染色質(zhì),三色玳瑁貓,（引自Mary Lyon, 1996）,16,三色玳瑁貓,性染色質(zhì) 染色質(zhì),Lyon假說(shuō)（Dr M. Lyon, 1961）,17,雌性哺乳動(dòng)物體內(nèi)僅有一條X染色體有活性，另一條在遺傳上是失活的，在間期細(xì)胞核中異固縮為染色質(zhì),染色體的劑量補(bǔ)償 （dosage compensation）,性染色質(zhì) 染色質(zhì),Lyon假說(shuō)（Dr M. Lyon, 1961）,18,失活發(fā)生在胚胎早期(人胚第16天)，此前2條染色體都有活性,染色體的失活是隨機(jī)的，但是是恒定的,Lyon假說(shuō)（Dr M. Lyon, 1961）,19,人類X染色體上約有1/3的基因可能逃避完全失活,20,染色質(zhì)（Y

5、 chromatin）,正常男性的間期細(xì)胞用熒光染料染色后，細(xì)胞核內(nèi)出現(xiàn)的一個(gè)強(qiáng)熒光小體。,2. 性染色質(zhì) 2.2. 染色質(zhì),(引自Klasen, et al. Hum Genet, 1981),21,性染色體學(xué)說(shuō),性染色體在性別決定中起核心作用。,人類性別決定的染色體機(jī)制,（引自Richardson, 2012）,女性核型為XX，男性核型為XY 男性決定后代性別,兩條性染色體結(jié)構(gòu)形態(tài)不同，染色體大一些,22,真核生物染色體 chromosome,在真核生物分裂期間，在光學(xué)顯微鏡下可以清楚地看到染色體。 主痕（著絲粒） 次縊痕 染色體臂,23,著絲粒的位置決定染色體的形態(tài),24,根據(jù)人類染色體

6、著絲粒的位置可將染色體 分為3種類型 中著絲粒染色體（metacentric chromosome） 亞中著絲粒染色體（submetacentric chromosome） 近端著絲粒染色體（acrocentric chromosome）,25,人類染色體的3種類型圖解,26,有絲分裂中期染色體,27,染色質(zhì)和染色體,28,染色體微結(jié)構(gòu)示意圖,29,染色體的數(shù)目,絕大多數(shù)物種的染色體數(shù)目都是固定的 在體細(xì)胞中，染色體都是成對(duì)存在的（2n） 成對(duì)的染色體稱為同源染色體homologous chromosome 性細(xì)胞中的染色體數(shù)目只有體細(xì)胞的一半（n）,30,人類染色體的數(shù)目 ：2n=46條,3

7、1,常見(jiàn)物種的染色體數(shù)目,32,超數(shù)染色體,在某些生物體內(nèi)，除了正常染色體以外，還會(huì)有一些額外的染色體 超數(shù)染色體（supernumerary chromosome） 正常染色體稱為A染色體 超數(shù)染色體稱為B染色體,33,細(xì)胞周期和細(xì)胞分裂,34,細(xì)胞的分類,永久分化細(xì)胞 休眠細(xì)胞 連續(xù)分裂的細(xì)胞,35,細(xì)胞周期-細(xì)胞增殖周期,細(xì)胞周期： 細(xì)胞從前一次分裂結(jié)束到下一次分裂結(jié)束所經(jīng)歷的時(shí)間 分為：間期、分裂期,36,1G1期（DNA復(fù)制前期）：主要進(jìn)行RNA、蛋白質(zhì)和酶的合成，體積增大，核仁增大 。此期不同細(xì)胞時(shí)間變化大。 2S期（DNA合成期）：完成DNA的復(fù)制，結(jié)束時(shí)，DNA增加一倍，每一染

8、色體變成兩條染色單體。另也進(jìn)行蛋白質(zhì)的合成。 3G2期（DNA復(fù)制后期）：進(jìn)行急劇的蛋白質(zhì)和RNA合成。,37,細(xì)胞的有絲分裂,為研究方便起見(jiàn)，分為： 前期 prophase 中期 metaphase 后期 anaphase 末期 telophase,38,Mitosis,39,0h 4h,12h 20h,40,有絲分裂的遺傳學(xué)意義,子代細(xì)胞核精確地含有和親代細(xì)胞核完全相同的遺傳物質(zhì)。 這種均親分裂的方式，保證了遺傳物質(zhì)在同一世代內(nèi)穩(wěn)定存在和傳遞。 保證了物種的連續(xù)性和遺傳穩(wěn)定性。,41,細(xì)胞的減數(shù)分裂 meiosis,又稱為成熟分裂 maturation division 是生物性母細(xì)胞成熟

9、后形成配子過(guò)程中發(fā)生的特殊有絲分裂。 分裂產(chǎn)物中的染色體數(shù)目只有母細(xì)胞的一半，所以稱為減數(shù)分裂。,42,減數(shù)分裂過(guò)程,43,減數(shù)分裂,第1次分裂，只是同源染色體（人類共有23對(duì)）分開(kāi)，分別進(jìn)入兩個(gè)子細(xì)胞而姊妹染色單體不分開(kāi)，即新合成的兩條子代DNA還不分開(kāi)。 第2次分裂，兩條子代DNA隨著姊妹染色單體分開(kāi)，分別進(jìn)入兩個(gè)子細(xì)胞中，因此生殖細(xì)胞的減數(shù)分裂，染色體DNA復(fù)制一次，細(xì)胞分裂2次，形成4個(gè)單倍體細(xì)胞，每個(gè)配子細(xì)胞只有23條染色質(zhì)即23條DNA雙鏈。,44,生殖細(xì)胞減數(shù)分裂染色體變化示意簡(jiǎn)圖,DNA合成后形成染色體,DNA合成前的1對(duì)染色質(zhì),同源染色體分開(kāi),姊妹染色單體分開(kāi),45,減數(shù)分裂

10、的特點(diǎn),1、包括連續(xù)的兩次分裂，第一次分裂染色體是減數(shù)的，第二次分裂染色體是等數(shù)的。最終分裂產(chǎn)物中染色體數(shù)減半。 2、DNA復(fù)制一次，細(xì)胞分裂兩次，子細(xì)胞中的DNA量只有母細(xì)胞的二分之一。 3、同源染色體在前期I聯(lián)會(huì)，非姊妹染色單體發(fā)生交換。,46,減數(shù)分裂的遺傳學(xué)意義,染色體數(shù)減半，保證了親子代間染色體數(shù)目的恒定性，保證了物種的相對(duì)穩(wěn)定性。 為生物的變異提供了重要的遺傳物質(zhì)基礎(chǔ)，有利于生物的適應(yīng)和進(jìn)化，并為人工選擇提供了豐富的材料。 后期I同源染色體的兩個(gè)成員隨機(jī)分向兩極，各個(gè)非同源染色體可以自由組合在一個(gè)子細(xì)胞中。 n對(duì)染色體就有2n種組合方式。 前期I同源染色體的非姊妹染色單體之間的片段

11、互換。,47,受精卵遺傳物質(zhì)的排列組合,祖父A、祖母B、外祖父a、外祖母b,父精細(xì)胞：A1B2A3A4A5B6B7A23 223,母卵細(xì)胞:a1a2b3b4b5a6a7 a23 223,受精卵： A1a1 a2B2 A3b3 A4b4 A5b5 a6B6 a7B7 A23 a23 223X 223,48,高等動(dòng)物配子形成過(guò)程示意圖,49,50,人類染色體畸變 chromosome aberration,51,染色體畸變（chromosome aberration）是指體細(xì)胞或生殖細(xì)胞內(nèi)染色體發(fā)生的異常改變。 數(shù)目畸變 染色體畸變 結(jié)構(gòu)畸變,52,染色體畸變發(fā)生的原因,自發(fā)畸變（spontane

12、ous aberration） 誘發(fā)畸變（induced aberration） 化學(xué)因素：藥物、農(nóng)藥、工業(yè)毒物、食品添加劑 物理因素：射線 生物因素：生物類毒素 、病毒等 母親年齡,53,母親年齡,Down綜合征與母親年齡,54,染色體數(shù)目異常及其產(chǎn)生機(jī)制,整倍體改變（euploid） 染色體數(shù)目畸變 非整倍體改變（aneupliod）,55,三倍體（triploid） 患者的體細(xì)胞具有3個(gè)染色體組，每對(duì)染色體都增加了一條，染色體總數(shù)為69（3n） 四倍體（tetraploid） 患者的體細(xì)胞具有4個(gè)染色體組，每對(duì)染色體都增加了一條，染色體總數(shù)為92（4n）,整倍體的改變,56,整倍體改變的

13、機(jī)制 雙雄受精 雙雌受精 核內(nèi)復(fù)制 核內(nèi)有絲分裂,57,雙雄受精和雙雌受精,58,亞二倍體（hypodiploid） 體細(xì)胞中染色體數(shù)目少了一條或數(shù)條 單體型（monosomy） 某對(duì)染色體少了一條（2n-1），即細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目為45,非整倍體,單體型45,x,59,超二倍體（hyperdiploid）體細(xì)胞中染色體數(shù)目多了一條或數(shù)條 三體型（trisomy）某對(duì)染色體多了一條（2n+1），即細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目為47,三體型21三體,60,非整倍體改變的機(jī)制,染色體不分離（non-disjunction） 受精卵早期卵裂的有絲分裂不分離 減數(shù)分裂時(shí)發(fā)生染色體不分離 染色體丟失（chromosome lose）,61,減數(shù)分裂中染色體不分離a 減數(shù)分裂I同源染色體不分離；b 減數(shù)分裂II姐妹染色單體不分離,62,染色體結(jié)構(gòu)畸變及其產(chǎn)生機(jī)制,染色體結(jié)構(gòu)畸變類型 缺失（deletion） 重復(fù)（duplication） 倒位（inversion） 易位（translocation） 環(huán)狀染色體 （ring chromosome） 雙著絲粒染色體（dicent