染色体畸变的遗传学分析
医学遗传学-人类染色体畸变
4q13
4q24
倒位(inversion，inv)
臂间倒位(pericentric inversion)
4p14
4q21
倒位(inversion，inv)
倒位(inversion，inv)
简式：46，XX，inv（1）（p22p34） 详式：46，XX，inv（1）（pter→p34 : : p22p34 : : p22→qter）
易位(translocation，t)
罗伯逊易位(robertsonian translocation)
3 、 倒位(inversion,inv):一条染色体发生两处断
裂, ,断裂片段旋转180后重新接上称为倒位.
倒位
a：臂内倒位染色体图解；b：臂间倒位染色体图解
倒位(inversion，inv)
6q22
11p15
5 、 双着丝粒染色体 (dicentric chromosome, dic）
是指两条染色体同 时各发生一次断裂后，
两个含有着丝粒的染色
体的断端相互连接，即 形成一条含有两个着丝 粒的染色体。
等臂染色体(isochromosome，i)
等臂染色体(isochromosome，i)
但有时会出现异常的重接，染色
体断裂后未在原位重接，亦即断片 移动位置后与其它片段相接或丢失， 结果导致染色体的结构畸变，又称 为染色体重排chromosome
rearrangement。
染色体结构畸变类型
缺失（deletion） 末端缺失、中间缺失 重复（duplication） 倒位（inversion）
（图示两条X染色体）
第一次有丝分裂
10遗传 第九章 染色体畸变
一个染色体组
2 几个基本概念： 单倍体：生物个体的体细胞中染色体数和它配子中 染色体数相等。
双倍体：生物个体的体细胞中染色体数和它合子中
染色体数相等。 一倍体：生物个体的体细胞中只含有一个染色体组的个体。 二倍体： 两 。
多倍体：含有三个及三个以上染色体组的个体称多倍体。 三倍体：生物个体的体细胞中只含有三个染色体组的个体。 四倍体：生物个体的体细胞中只含有四个染色体组的个体。
利用一个致死基因来平衡另一致死基因的先决条件是：
两个致死基因紧密连锁 保持一个平衡致死系统，必须满足两个条件： 1）一对同源染色体的两个成员各带有一个座位不同
的隐性致死基因。
2）这两个非等位隐性致死基因始终处于各别的同源
染色体。
四 易位(Translocations)
指某染色体的一个区段移接在非同源的另一个染色体上 1、 易位的类别 a 相互易位（动画）
着丝粒融合(centric fusion)和着丝粒裂解（ centric fission)，
只改变染色体数目，不改变染色体遗传物质的含量，对 生物进化和物种形成具有重要意义。 A B C D M N O P 裂解
融合
2、细胞学效应
相互易位杂合体在联会时会出现“十”形象
3、易位的遗传效应
1 配子的部分不育 易位杂合体，偶线期两个正常染色体和两个易位染色体联 会成“十”字形象。两个正常染色体和两个易位染色体在 后期Ⅰ分离时表现二种分离方式（动画）： 一种是相邻式分离：只能产生重复缺失染色体的小孢子 和大孢子。 一种是交替式分离：产生的小孢和大孢子或者获得到
着丝粒在到位环以外，交换形成桥和片段
形着 成丝 桥粒 和在 片到 段位 环 以 内 ， 交 换 不 会
染色体畸变
染色体畸变概念：细胞中的染色体由于内外环境因素的影响，发生了数量和结构的改变称“染色体畸变”，包括数目畸变和结构畸变。
第一节、染色体畸变发生的原因一、化学因素：各种抗病毒类药物、激素、抗代谢药物、细胞毒素、抗菌素等，特别是一些抗肿瘤药物，保胎及预防妊娠反应的药物，均可引起染色体畸变产生畸胎；如抗痉挛药物苯妥英纳可引起人淋巴细胞多倍数数目增加；环磷酰胺、氮芥、白硝安（马利兰）、甲氨蝶呤、阿糖胞苷等抗癌药物可导致Chr畸变。
农药，特别是有机磷农药可导致畸变率增高。
工业毒物：如甲苯、苯、铝、砷、CS2等导致Chr畸变。
又如：食品添加剂、防腐剂、色素等也可导致染色体畸变。
二、物理因素：各种射线能引起双着丝粒染色体、并出现易位、缺失、断裂、核内复制等。
三、生物因素：1、由生物体产生的生物类毒素所致Chr畸变，也可有一定致癌作用。
如杂色曲毒素、黄曲毒素、棒曲毒素等。
2、病毒可引起缩主细胞Chr畸变，尤其是致癌病毒，主要是影响DNA代谢，如风疹病毒、乙肝病毒、流感、麻疹、疱疹、脊髓灰质炎等病毒。
四、遗传因素：Chr异常有家族倾向。
五、母亲年龄：1、女性初级卵母C的减数分裂是在胚胎三个月左右就已开始，5-6个月进入第一次减数分裂前期，出生前后才到达终变期，以后即停止，直到排卵前第一次减数分裂才完成。
2、第二次减数分裂必须在精子的穿入的刺激下才能完成，如果排出的卵子24小时内不能与精子相遇而受精，那么即行退化。
根据以上特点，为什么女性年龄越大，所生孩子先天性疾病的可能性就越大的原因（大于35岁）。
因为年龄越大，第一次减数分裂持续时间越长，受到各种因素影响的机会越多，在以后的减数分裂中容易产生染色体不分离而导致Chr数目异常或结构畸变，或者基因突变，引起基因病。
第二节、Chr数目异常及其产生的机制单倍体：精子、卵子，23条Chr数。
二倍体：受精卵和体C、46条、23对Chr数。
Chr数目的畸变：指体C的Chr数目（整组或整条）的增加或减少，称Chr数目的畸变。
遗传学10 第10章 染色体畸变和突变(第一节)
• 出生时观察到6/1000的可见缺陷；
• 大约11%的不孕不育和6%的智力缺陷。
本部分将讨论染色体畸变的类型、 机制和遗传学效应及其应用。
本部分内容
染色体结构畸变
重复（duplication） 46, XY, dup(4)(q13）
缺失 (deletion) 倒位 (inversion) 46, XX, del(4)(q27） 46, XX, inv(4)(q13::q24)
(四) 疏松环
幼虫发育不同时期，基因在行使其特殊功能时出现的特殊形态 的泡状结构，称为puff，即染色体疏松结构。
疏松环是DNA纤丝 从正常包装状态解旋 松疏的结果，是基因 活跃转录的足迹 。 果蝇3次蜕皮，3次 大量转录蜕皮激素形 成3个疏松环，留下转 录足迹。
二、染色体结构变异的类型和机制
缺 失
1964年证实是第5号染色体短臂部分缺失。
核型：46,XY,5p猫叫样哭声，随年龄增长而消失
智力发育迟缓 眼距宽，外眼角下斜
腭弓高，下颌小
先天性心脏病(50％)
缺失例4：染色体缺失与肿瘤
1）染色体区段的缺失导致原癌基因表达调控区的 丢失，引起原癌基因的过度表达和激活（功能获得 性突变），导致癌基因的形成和肿瘤发生； 如：Burkitt’s 淋巴瘤中c-myc因负调控序列缺失 而过度表达。 2）染色体区段的缺失导致肿瘤抑制基因本身的丢 失（功能丧失性突变），诱导肿瘤发生； 如：视网膜母细胞瘤中的Rb基因的丢失。
易位 (translocation) 46, XY,t(4; 20)(q25; q12）
6 东北师范大学
一、唾腺染色体是遗传分析的理想材料
果蝇唾腺染色体
(salivary gland chromosome)：双翅 目昆虫幼虫消化道、 唾液腺细胞有丝分裂 间期染色体，有4特点， 是染色体结构变异及 分子遗传研究的好材 料。
染色体畸变的遗传学效应
染色体畸变的遗传学效应
染色体畸变是指发生在染色体层级的结构性异常。
它可能涉及染色体的自由端或起始/终止点的变化，以及其整体编码和组成的变化。
染色体畸变是一种不可逆
的学习障碍，其表现为原始染色体结构的任何变化，包括染色体组分数量中的增减和结构形态的变化，比如染色体的螺旋，支状枝和圆柱形。
这种畸变往往伴随着基因突变（包括缺陷蛋白质的氨基酸序列的变异），如果没有管理好，这种基因变异可能会损害正常蛋白质运作而导致器官组织异常以及严重缺陷。
因此，染色体畸变具有潜在的遗传学效应。
它可以作为研究同作者口中的“易
质性遗传病”有关因素的实验方法，从而发现染色体畸变可能是导致相关疾病发病
的主要致病原因，以及在肿瘤学领域会改变染色体结构和影响基因表达的相关情况。
此外，染色体畸变也可能引起行为异常和智力损害。
研究发现，有染色体畸变的患者（一般是婴儿或小孩）的表现往往偏离正常：对新环境的适应能力较差、注意力不易集中、情绪不稳定。
这些畸变也会对儿童的教育和发展产生长期影响，从而影响他们未来的成长道路。
因此，染色体畸变不仅影响遗传学而且具有较强的社会效应。
它不仅会限制我们对疾病发生机制的理解，而且可能影响一个人未来生活方式、职业规划以及身心发展。
研究人员应严格认真地开展研究，以深入揭示染色体畸变的遗传学效应，以期及早研制出有效的诊疗系统，减少婴幼儿因此而受到的损害。
染色体结构变异的四种类型及遗传效应
染色体结构变异的四种类型及遗传效应
染色体结构变异的四种类型包括缺失、重复、倒位和易位，这些变异会导致不同的遗传效应。
1. 缺失是指染色体中某一片段的缺失，这会导致缺失杂合体在减数分裂时形成缺失环或多出一段，有致死、半致死、降低生活力或育性等效应，纯合体通常为致死的。
这种缺失也可能导致拟显性现象和后代中正常分离比的改变。
2. 重复是指染色体上增加了相同的某个区段，这会导致此区段上的基因也随之增加。
遗传效应一般小于缺失，但有时也会引起疾病。
3. 倒位是指同一染色体上内部区段发生180度倒转后重新连接，使得基因顺序发生颠倒和重排。
这可分为臂内倒位和臂间倒位，一般认为促进生物进化。
4. 易位是指一条染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上，或者非同源染色体间相互交换染色体片段。
这会引起变异和疾病。
以上信息仅供参考，如有需要建议查阅遗传学书籍或咨询遗传学专家。
遗传学染色体病
罗伯逊易位是较常见的染色体畸变，在活 婴中的发生率为1/1100，主要发生D组的 染色体特别是13和14号之间。
易位(translocation，t)
罗伯逊易位(robertsonian translocation)
易位(translocation，t)
罗伯逊易位(robertsonian translocation)
染色体数目畸变
（一）、整倍性(euploid)改变
染色体数目成倍增加或减少，导致多倍体或单倍体。
三倍体(triploid)：3n＝69
三倍体(triploid)： 全身性的三倍体是致死
性的，很难活到出生。出生后能够存活者
一般是二倍体和三倍体的嵌合体（3n/2n）
，其主要症状为智力和身体发育障碍并有
染色体结构畸变核型的描述
．详 式： 对染色体的结构改变用重排染色体区带的组成来 表示。 ①、②、③、④项内容仍然适用，第⑤项内容增 加描述畸变染色体带的组成。 46，XX，del (1) (pter→ q21:)
46，XY，inv(1) (pter→ p22 :: p34 → p22 :: p34 →qter)
第八章
染色体病
Chromosome disease
染色体病：由染色体畸变所引起的
疾病。 人类的单倍体染色体组上由2.5-3.0 万个结构基因，平均计算，每条染 色体上有上千个基因。 各染色体上的基因有严格的排列顺 序，各基因间的比邻关系也较恒定 。 人类的24号染色体形成24个基因连 锁群。
倒位(inversion，inv)
臂间倒位(pericentric ，inv (4) (p14q21) 详式 46，XY，inv(4) (pter→ p14 :: q21 → p14 :: q21 →qter )
遗传学 第八章 染色体畸变
第二节 染色体的数目变异
一、染色体的倍数性变异 二、非整倍体
一、染色体的倍数性变异
（一）染色体组及其整倍性 （二）同源多倍体 （三）异源多倍体 （四）多倍体的应用 （五）单倍体
一、染色体的倍数性变异
（一）染色体组及其整倍性
1．染色体组： 二倍体生物产生的配子中的全部染色体，维持生物体
生命活动所需的最低限度的一套基本染色体， 或称为基因组，以X 表示。
例： 玉米 2n=20 配子：n=10 染色体数：X=10 小麦：4X=28，n=14，X=7 小麦：3X=21，X=7
注：n是配子中染色体数 整倍体：合子染色体数以基数染色体整倍增加的个体。
整倍体根据含有基因组数不同： 一倍体：具有一个染色体组的生物体。如蜜蜂、蚊 子、同翅目的白蚁的雄性个体 单倍体：个体体细胞内只具有本物种配子染色体数 目的个体。 多倍体：具有三个或三个以上染色体组的生物体。 如：八倍体小黑麦的花粉植株
2.细胞学效应
形成倒位圈（倒位环）
倒位区段位于中间且长，则倒位部位联会，正常部位不能联会，如图： 倒位区段较小，倒位区段松散。
第一节 染色体结构的变异
减数分裂及结果 臂内倒位
第一节 染色体结构的变异
减数分裂及结果 臂间倒位
第一节 染色体结构的变异
遗传学效应
①引起不育。 ②倒位杂合体对交换有抑制作用。 ③因基因之间顺序与距离发生变化而改变遗传图，且可产生位置效 应。（如异染色质区转至常染色质区） ④倒位纯合体可以正常生活（产生新种），但不能与原种杂交。
2. 整倍体的同源性和异源性
1926年木原均和小野第一次提出了同源多倍体和异源多倍 体两个不同的概念。 (1)同源多倍体：指增加的染色体组来自同一物种；
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位为臂间倒位(左)
ⅱ、不包括着丝粒的倒位称为臂内倒位(右)。
臂间倒位
臂内倒位
※倒位的细胞学和遗传学效应
臂间倒位和臂内倒位都以纯和状态和杂合 状态存在。倒位纯合体的减数分裂完全正 常，知识原来连锁群的饿基因顺序发生了 改变，交换值也相应发生改变。倒位杂合
体在减数分裂同源染色体联会是，因倒位
片段的大小而形成不同的配对图象。
够该染色体缺失远侧节段的现象。如
果同一染色体的两臂同时发生了断裂， 而余下的两臂断裂重接，便可形成环 状染色体，又称着丝粒环，在肿瘤细 胞中常见。
★中间缺失 在染色体的着丝粒一侧
的短臂或长臂内发生两处断裂，产
生3个节段，中间片段脱离后，近 侧段(离着丝粒近)和远侧段(离着丝
粒远)的断面彼此连接，形成一条
※遗传学效应 1.假连锁：两对染色体上原来不连锁的 基因，若靠近易位断点，由于相互易 位杂合体总以相间分离方式产生可育 配子，使非同源染色体上的基因间的 自由组合受到严重限制，出现假连锁 现象。 2.在肿瘤的分子生物学研究中。发现染 色体畸变与致癌基因的表达有关。 3.易位造成花斑型位置效应。
专业：生物工程 姓名：周志丹 学号：1068121105
两者的长臂进行着丝粒融合形成一条大的亚中 着丝粒的新的染色体，两者的短臂也可能彼此 连接成一条小的染色体，含很少的基因，一般 在细胞分裂的过程中消失，导致染色体数目减 少，但染色体臂数不变。
罗伯逊易位
※易位的细胞学和遗传学效应
★细胞学效应
相互易位的纯合体在减数分裂时配对正常，可以
从一个细胞世代传到另一个细胞世代。易位杂合 体，在粗线期由于同源部分的紧密配对出现富有 特征性的十字形图象。随分裂的进行，十字形图 案逐渐放开形成一个环形或双环形的“8”字形。
★交换抑制因子 倒位的存在可以从遗传学上 检出，由于倒位环内非姊妹染色单体见发 生单交换，而交换的产物都带有缺失或重 复，不能形成功能的配子，因而好象交换 被抑制了，或相当程度地减少杂合子中的 重组。这种现象称为交换抑制因子。 ★平衡致死系(或永久杂种) 这是利用倒位的 交换抑制效应，为了同时保存两个致死基 因而设计建立的果蝇品系。保存一个隐性 基因必须使之处于纯和状态，因为只有纯 合体才是真实遗传，但致死基因不能以纯 合状态保存，因为纯合体是致死的，只能 以杂合体状态来保存。
★染色体重复与正常染色体联会时，在粗 线期的染色体或唾腺染色体上会出现一个 环状突起。
☆重复的遗传学效应比缺失缓和，但若重复
片段较大，也会影响个体的生活力，甚至
死亡。重复可产生特定的表现效应，例如
黑腹果蝇X染色体上的棒眼（Bar，B）基因。
5、倒位
概念：一个染色体上同时出现两处断裂，中 间的片段倒转180°重新连接起来随之使 一片段上的基因排列的顺序颠倒。 ⅰ、如果颠倒的片段包括在着丝粒在内的倒
第2﹑3染色体是两对较大的中着丝粒
染色体，形成唾腺染色体时则分别出 现两条臂（2L,2R,3L,3R),第4染色体为很
小的点状。
二、染色体结构变异
1、染色体结构变异的类型 ※起因于染色体上基因数目变化的有: ★缺失 ——染色体丢失了一个片段，使 之位于这个片段上的基因也随之发生 丢失。 ★重复 ——一个染色体上某一片段出现 两份或两份以上的现象，使位于这些 片段上的基因多了一份或几份。
一、果蝇唾腺染色体
※唾腺染色体的结构和功能上的特性
※巨大而伸长：成千上万条染色质纤维 平行而精巧地排列成多线染色体，长 度为2000μm，染色体变得巨大，是其 体细胞中期染色体长度的100~200倍。
★体细胞联会
体细胞在有丝分裂过程中出现的同源 染色体配对现象称体细胞联会。第1染
色体为端着丝粒的性染色体（XX），
减数分裂后期，染色体走向两极时表现不同的分
离方式。
1、相邻分离-1 在具有环形图象细胞中，s、t的染色
体与带t、w的两条邻近的染色体走向同一极，另两 条邻近的染色体走向另一极，于是每一个配子分别 带有正常染色体和易位的染色体，在此情况下，每 个配子都有重复和缺失 。这类配子称不平衡配子。 一般是致死的。 2、相邻分离-2 带s、t的染色体与带s、v 的两条邻近的 染色体走向一极，期于的走向另一极，每个配子同 样也带有正常染色体和易位的染色体。这类配子同 样是具有重复和缺失的不平衡配子。 3、相间分离 在双环“8”字形的细胞中，两条非邻近 的染色体走向一极，其他走向一极。也就是两条正 常染色体走向一极，两条易位了的染色体走向另一 极。所形成的配子具有完整的染色体组。
有中央缺失的衍生染色体。
※缺失的细胞学和遗传学效应
★假显性：如果缺失的部分包括某些显性基因，那
同源染色体上与这一缺失相对应位置的隐性等位
基因就得以表现，这一现象称为假显性。
★可以进行基因的缺失定位。
★缺失改变了基因间遗传上的图距，导致基因重组
率发生变化。
★一般对生物的发育和配子生活力有影响，其中猫
第九章
染色体畸变的 遗传学分析
染色体畸变
定义：染色体畸变指染色体 的结构或数目发生了异常的
变化。可能是自发的，也可 通过理化处理而诱发。
※研究染色体畸变的意义：
揭示染色体结构变异的规律和机制；探 讨物种形成机制；进行基因定位；作为诱 变和致癌物质的检测指标；获得嵌合体进 行行为遗传学研究；为染色体疾病诊断和 预防提供依据；培育优良的动植物品种
有深浅相间横纹结构
2、横纹结构功能
①鉴别染色体，尤其是端部具有特征性
Hale Waihona Puke 的横纹可以准确地鉴别每一条染色体。 ②具有物种特异性
③横纹线性排列能代表基因的线性排列
④显见的puff结构是基因转录的形态学 标志
3、缺失
按染色体断裂的数量和位置可分为：
ⅰ末端缺失 ⅱ中间缺失
★末端缺失 在染色体的长臂或短臂接近 末端的一个节段发生一次断裂，造能
叫症是最常见的缺失综合征。
3、重复
概念：染色体的某一片段在同意染色体上出现不止
一次的现象称为重复。
串联重复 ： 重复片段紧接在固有的区段之后，两
者的基因顺序一致。重复片段可以在染色体端部，
也可以在中央。 倒位串联重复 ：重复片段与固有片段衔接在一起， 但重复片段中的基因排列序列相反。
4、重复的细胞学和遗传学效应
6、易位
概念：易位是指非同源染色体之间的节
段的转移所引起的染色体的重排。
相互易位 最常见的、研究最多的一种
：
易位。两个非同源染色体中，各产生
一个断裂，它们之间相互交换由断裂
形成的片段。
罗伯逊易位 ：又称着丝粒融合，是整臂易位的
一种特殊方式。只发生在两条近端着丝粒的非
同源染色体之间，各自其着丝粒区发生断裂，