第四章--生命的遺傳與變異課件

1、遺傳和變異是生命的基本特征之一第四章 生命的遺傳與變異遺傳：生物世代間的延續(xù)，相似性。變異：生物個(gè)體間的差異。 生物進(jìn)化的保證遺傳學(xué)：研究生物的遺傳與變異的學(xué)科。掌握：?jiǎn)我恍蛄?、結(jié)構(gòu)基因、斷裂基因、外顯子、內(nèi)含子、基因突變等概念生物基因、染色質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)人類染色體的數(shù)目人類染色體非顯帶核型.核型分析常染色質(zhì)與異染色質(zhì)熟悉：重復(fù)序列、染色體多態(tài)性概念人類染色體的形態(tài)結(jié)構(gòu)、數(shù)目性染色質(zhì)人類染色體顯帶核型“界標(biāo)”等染色體識(shí)別指標(biāo)了解：多基因家族、基因的表達(dá)與調(diào)控生命的遺傳與變異現(xiàn)象是生物體所攜帶的遺傳信息所決定的。生命的遺傳信息蘊(yùn)藏在DNA分子的核苷酸順序中，通過(guò)DNA的準(zhǔn)確復(fù)制，將遺傳信息傳遞給下

2、一代；通過(guò)指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成，控制著細(xì)胞的代謝、生長(zhǎng)、增殖和分化，決定生物體的表型。生命的遺傳與變異1.1DNA結(jié)構(gòu)特征及其生物學(xué)意義1.1.11928，Griffith，細(xì)菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)生命的遺傳與變異肺炎雙球菌光滑(S型) ，有夾膜：致病粗糙(R型) (多糖細(xì)胞壁)：非致病加熱滅活的S型菌活的R型菌小鼠致病死亡5肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)從而證明,DNA是遺傳物質(zhì).1.1DNA結(jié)構(gòu)特征及其生物學(xué)意義1.1.21944，Avery等證明DNA是遺傳物質(zhì)生命的遺傳與變異7Hershey的噬菌體的轉(zhuǎn)染實(shí)驗(yàn)1.1DNA結(jié)構(gòu)特征及其生物學(xué)意義1.1.31953，Watson和Crick提出并確定了DNA雙螺旋結(jié)

3、構(gòu)生命的遺傳與變異DNA分子中堿基的排列順序就是DNA序列，遺傳信息就儲(chǔ)存在DNA分子的堿基排列順序中DNA分子的雙螺旋堿基互補(bǔ)結(jié)構(gòu)是復(fù)制和修復(fù)的基礎(chǔ)DNA分子雙鏈的互補(bǔ)性是DNA分析技術(shù)的基礎(chǔ) 1.1DNA結(jié)構(gòu)特征及其生物學(xué)意義1.1.31953，Watson和Crick提出并確定了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)生命的遺傳與變異DNA堿基互補(bǔ)的雙螺旋分子結(jié)構(gòu)為遺傳信息的儲(chǔ)存、傳遞、修復(fù)以及分析奠定了基礎(chǔ)，體現(xiàn)了生物體內(nèi)結(jié)構(gòu)和功能的統(tǒng)一性。1.2人類基因組生命的遺傳與變異人類細(xì)胞中所有的遺傳信息就構(gòu)成了人類基因組，即人類細(xì)胞中所含有的所有DNA序列總和。人類的基因組包括線粒體基因組(mitochondria

4、l genome)和核基因組(nuclear genome)。1.2人類基因組 1.2.1線粒體基因組及其主要特征生命的遺傳與變異自主復(fù)制突變率高母系遺傳1.2人類基因組 1.2.2核基因組及其主要特征生命的遺傳與變異核內(nèi)DNA為雙鏈線狀DNA分子每個(gè)基因組DNA約有2.8109 bp共有2.0萬(wàn)2.5萬(wàn)個(gè)基因基因在基因組內(nèi)的分布不均勻人類基因組的組織結(jié)構(gòu) 1.2人類基因組 1.2.2核基因組及其主要特征1.2.2.1單一序列(unique sequence)生命的遺傳與變異在基因組中只出現(xiàn)一次或少數(shù)幾次的，也稱單拷貝序列或者單一序列，約占基因組的60%70%，其中有編碼蛋白質(zhì)和酶的基因。1.

5、2人類基因組 1.2.2核基因組及其主要特征1.2.2.2重復(fù)序列(repetitive sequence)生命的遺傳與變異指基因組中重復(fù)出現(xiàn)的許多拷貝的序列，約占基因組的30%40%。串聯(lián)重復(fù)序列(tandem repetitive sequence)分散重復(fù)序列(interspersed repetitive sequence)1.2人類基因組 1.2.2核基因組及其主要特征1.2.2.2重復(fù)序列(repetitive sequence)1.2.2.2.1串聯(lián)重復(fù)序列生命的遺傳與變異通常是指短串聯(lián)重復(fù)DNA序列，一般重復(fù)的長(zhǎng)度為2200bp，大多數(shù)重復(fù)的拷貝數(shù)多(高度重復(fù))，長(zhǎng)度可達(dá)105

6、 bp ，也稱為衛(wèi)星DNA (satellite DNA)。1.2人類基因組 1.2.2核基因組及其主要特征1.2.2.2重復(fù)序列(repetitive sequence)1.2.2.2.1串聯(lián)重復(fù)序列生命的遺傳與變異小衛(wèi)星DNA (minisatellite DNA)微衛(wèi)星DNA (microsatellite DNA)短串聯(lián)重復(fù)序列(short tandem repeat，STR)1.2人類基因組 1.2.2核基因組及其主要特征1.2.2.2重復(fù)序列(repetitive sequence)1.2.2.2.2分散重復(fù)序列生命的遺傳與變異短分散核元件(SINE)：Alu家族長(zhǎng)分散核元件(LI

7、NE)：Kpn家族基因(gene) 2、每一個(gè)基因都攜帶有特定的遺傳信息，這些遺傳信息或者被轉(zhuǎn)錄為RNA并進(jìn)而翻譯為多肽；或者只被轉(zhuǎn)錄為RNA即可行使功能；或者對(duì)其他基因的活動(dòng)起調(diào)控作用。1、基因位于DNA分子上，一個(gè)基因相當(dāng)于DNA分子上的一個(gè)區(qū)段。4、基因是一個(gè)在遺傳功能上起作用的最小單位。3、基因在結(jié)構(gòu)上并不是不可分割的最小單位， 一個(gè)基因還可以劃分為若干個(gè)小單位。生命的遺傳與變異大多數(shù)真核生物的基因由編碼序列和非編碼序列兩部分組成，非編碼序列將編碼序列隔開(kāi)，因此稱為斷裂基因(split gene)。這是真核生物基因結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。人類的結(jié)構(gòu)基因主要由外顯子、內(nèi)含子和側(cè)翼序列組成。1.3基因

8、的結(jié)構(gòu)斷裂基因編碼序列稱為外顯子（exon）間隔的非編碼序列稱為內(nèi)含子（intron）內(nèi)含子在轉(zhuǎn)錄后的加工中會(huì)被切除。啟動(dòng)子、增強(qiáng)子和終止子均位于編碼鏈上的側(cè)翼序列區(qū)域 編碼序列在DNA分子中是不連續(xù)的，被非編碼序列隔開(kāi)，形成鑲嵌排列的斷裂形式，因此稱為斷裂基因(split gene)內(nèi)含子和外顯子的關(guān)系不是固定不變的，有時(shí)同一條DNA分子上的某一段DNA順序，在作為編碼一條多肽鏈的基因時(shí)是外顯子，但作為另一條多肽鏈的編碼基因時(shí)卻是內(nèi)含子，這是由于mRNA剪接加工的方式不同所致。其結(jié)果使同一個(gè)基因（確切地說(shuō)是同一段DNA順序）產(chǎn)生兩條或者兩條以上的mRNA鏈。 生命的遺傳與變異側(cè)翼序列中的啟動(dòng)

9、子、增強(qiáng)子、終止子等，均屬于基因轉(zhuǎn)錄的順式作用調(diào)控元件，也稱調(diào)控序列，對(duì)基因表達(dá)起調(diào)控作用。1.3基因的結(jié)構(gòu)1.3.2側(cè)翼序列生命的遺傳與變異1.4DNA復(fù)制細(xì)胞周期的S期DNA復(fù)制，通過(guò)有絲分裂儲(chǔ)存在DNA序列中的遺傳信息傳遞給子細(xì)胞，使來(lái)源于一個(gè)受精卵的所有體細(xì)胞含有相同的遺傳信息；通過(guò)減數(shù)分裂形成配子，再經(jīng)受精把遺傳信息傳遞給下一代。DNA復(fù)制的特點(diǎn)就在于能準(zhǔn)確的自我復(fù)制。生命的遺傳與變異1.4DNA復(fù)制1.4.1半保留復(fù)制DNA復(fù)制就是DNA合成過(guò)程，一個(gè)DNA分子經(jīng)自我復(fù)制合成完全相同的兩個(gè)DNA分子。生命的遺傳與變異1.4DNA復(fù)制1.4.2半不連續(xù)復(fù)制前導(dǎo)鏈(leading st

10、rand)后隨鏈(lagging strand)岡崎片段(Okazaki fragment)生命的遺傳與變異1.4DNA復(fù)制1.4.3復(fù)制子真核生物的DNA復(fù)制有許多復(fù)制起點(diǎn)，一個(gè)復(fù)制起點(diǎn)所進(jìn)行復(fù)制的DNA區(qū)段為復(fù)制單位，稱為復(fù)制子(replicon)。生命的遺傳與變異1.4DNA復(fù)制1.4.3復(fù)制子復(fù)制子僅有起點(diǎn)，而無(wú)終點(diǎn)，從復(fù)制起點(diǎn)開(kāi)始雙向復(fù)制，在復(fù)制起點(diǎn)兩側(cè)分別形成一個(gè)復(fù)制叉(replication folk)。生命的遺傳與變異1.5基因的表達(dá)與調(diào)控基因表達(dá)(gene expression)是DNA分子中所蘊(yùn)藏的遺傳信息通過(guò)轉(zhuǎn)錄和翻譯生成具有生物活性的蛋白質(zhì)或通過(guò)轉(zhuǎn)錄形成RNA發(fā)揮功能作

11、用的過(guò)程。轉(zhuǎn)錄和翻譯是表達(dá)的兩個(gè)主要階段或過(guò)程。生命的遺傳與變異1.5基因的表達(dá)與調(diào)控生命的遺傳與變異1.5基因的表達(dá)與調(diào)控1.5.1基因的表達(dá)1.5.1.1轉(zhuǎn)錄(transcription)轉(zhuǎn)錄是DNA分子中的遺傳信息傳遞給RNA的過(guò)程。轉(zhuǎn)錄即以DNA雙鏈之反意義鏈(antisense strand)為模板，在RNA聚合酶的作用下，按照堿基互補(bǔ)方式合成RNA的過(guò)程。生命的遺傳與變異1.5基因的表達(dá)與調(diào)控1.5.1基因的表達(dá)1.5.1.1轉(zhuǎn)錄(transcription)轉(zhuǎn)錄的RNA分子稱為核內(nèi)異質(zhì)RNA (hnRNA)，它包括外顯子、內(nèi)含子和部分側(cè)翼序列。hnRNA要經(jīng)過(guò)剪接、戴帽、加尾等加

12、工過(guò)程才能形成成熟的mRNA。生命的遺傳與變異1.5基因的表達(dá)與調(diào)控1.5.1基因的表達(dá)1.5.1.2翻譯(translation)按照mRNA中堿基順序轉(zhuǎn)譯成氨基酸序列的過(guò)程，即以RNA為模板合成蛋白質(zhì)多肽鏈的過(guò)程。多肽鏈的合成是在mRNA、tRNA以及核糖體的協(xié)調(diào)作用下進(jìn)行的。生命的遺傳與變異1.5基因的表達(dá)與調(diào)控1.5.1基因的表達(dá)1.5.1.2翻譯(translation)核糖體：蛋白質(zhì)合成的場(chǎng)所mRNA：攜帶著DNA的信息tRNA：轉(zhuǎn)移氨基酸的“搬運(yùn)工”生命的遺傳與變異1.5基因的表達(dá)與調(diào)控1.5.1基因的表達(dá)1.5.1.2翻譯(translation)翻譯過(guò)程是多個(gè)甚至幾十個(gè)核糖體

13、在同一個(gè)mRNA分子上進(jìn)行翻譯，形成多聚核糖體，因此以同一條mRNA為模板，按不同進(jìn)度翻譯出許多相同的多肽鏈。生命的遺傳與變異1.5基因的表達(dá)與調(diào)控1.5.1基因的表達(dá)1.5.1.2翻譯(translation)簡(jiǎn)并性(degeneracy)：一個(gè)密碼子只對(duì)應(yīng)一種氨基酸，而一個(gè)氨基酸可以有多個(gè)密碼子普遍性：自原核生物到真核生物其遺傳密碼基本相同，這也是遺傳工程的基礎(chǔ) 生命的遺傳與變異1.5基因的表達(dá)與調(diào)控1.5.2基因表達(dá)的調(diào)控細(xì)胞的代謝、生長(zhǎng)、分裂、分化等復(fù)雜的生命過(guò)程能有序進(jìn)行就是靠基因表達(dá)的有效調(diào)控；生物體也是靠基因表達(dá)調(diào)控，才能適應(yīng)不斷變化的環(huán)境。生命的遺傳與變異1.5基因的表達(dá)與調(diào)控

14、1.5.2基因表達(dá)的調(diào)控人體所有體細(xì)胞含有相同的基因組，有些基因在許多細(xì)胞中都表達(dá)，就稱為持家基因(house-keeping gene)；而某些基因只在特定細(xì)胞發(fā)育特定階段或細(xì)胞特定功能狀態(tài)下才有表達(dá)，稱為奢侈基因(luxury gene)。生命的遺傳與變異1.5基因的表達(dá)與調(diào)控1.5.2基因表達(dá)的調(diào)控1.5.2.1轉(zhuǎn)錄前調(diào)控?zé)o轉(zhuǎn)錄活性的染色質(zhì)呈高度螺旋化狀態(tài)，與組蛋白緊密結(jié)合，在S期晚復(fù)制，基因5端CpG島的甲基化程度高。有轉(zhuǎn)錄活性的染色質(zhì)較松散，與DNA結(jié)合的組蛋白乙酰化使之結(jié)合較弱，在S期早期復(fù)制，DNA甲基化相對(duì)少。 生命的遺傳與變異1.5基因的表達(dá)與調(diào)控1.5.2基因表達(dá)的調(diào)控1.

15、5.2.2轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控主要通過(guò)基因順式作用元件和轉(zhuǎn)錄因子之間的相互作用來(lái)實(shí)現(xiàn)?；騿?dòng)子、增強(qiáng)子中有些保守的序列能與轉(zhuǎn)錄因子特異性的結(jié)合，調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄，這些序列稱為順式作用元件。生命的遺傳與變異1.5基因的表達(dá)與調(diào)控1.5.2基因表達(dá)的調(diào)控1.5.2.3轉(zhuǎn)錄后調(diào)控真核生物的相同基因在不同組織轉(zhuǎn)錄后的hnRNA，由于剪接方式以及polyA附加部位的不同而產(chǎn)生不同的轉(zhuǎn)錄本，翻譯成不同的蛋白質(zhì)。這種加工的效率、剪接加工的選擇性以及mRNA的穩(wěn)定性都直接影響基因表達(dá)。生命的遺傳與變異1.5基因的表達(dá)與調(diào)控1.5.2基因表達(dá)的調(diào)控1.5.2.4翻譯水平的調(diào)控受核糖體的數(shù)量、mRNA翻譯成蛋白質(zhì)的速率、

16、mRNA的壽命等影響因素的調(diào)控。生命的遺傳與變異1.5基因的表達(dá)與調(diào)控1.5.2基因表達(dá)的調(diào)控1.5.2.5翻譯后修飾翻譯后需要對(duì)多肽鏈進(jìn)一步加工修飾，才能成為具有一定空間結(jié)構(gòu)和生物活性的蛋白質(zhì)。生命的遺傳與變異1.5基因的表達(dá)與調(diào)控1.5.2基因表達(dá)的調(diào)控1.5.2.5翻譯后修飾翻譯后的修飾主要有某些氨基酸的羥基化或磷酸化、多肽鏈的糖基化和多肽鏈的切割以及兩條或兩條以上肽鏈間的連接和進(jìn)一步折疊形成特定的空間構(gòu)象。生命的遺傳與變異1.5基因的表達(dá)與調(diào)控1.5.2基因表達(dá)的調(diào)控1.5.2.5翻譯后修飾分泌型多肽先合成蛋白質(zhì)前體，其N末端的信號(hào)序列引導(dǎo)蛋白前體定位于膜上，然后信號(hào)肽被切除，成為有功

17、能的蛋白質(zhì)，這些都屬于翻譯后調(diào)控。生命的遺傳與變異1.6基因突變與修復(fù)1.6.1基因突變1.6.1.1基因突變的概念基因突變(gene mutation)是指DNA分子中核苷酸組成或排列順序的改變。在自然界中，任何生物都會(huì)以一定的頻率自發(fā)突變。生命的遺傳與變異1.6基因突變與修復(fù)1.6.1基因突變1.6.1.1基因突變的概念體細(xì)胞突變：不會(huì)傳遞給后代，是細(xì)胞惡變而發(fā)生惡性腫瘤的分子基礎(chǔ)生命的遺傳與變異1.6基因突變與修復(fù)1.6.1基因突變1.6.1.1基因突變的概念體細(xì)胞突變生殖細(xì)胞突變顯性突變：改變后代的表型效應(yīng)隱性突變：可以傳遞給后代 生命的遺傳與變異1.6基因突變與修復(fù)1.6.1基因突變

18、1.6.1.1基因突變的概念突變不僅發(fā)生在基因的內(nèi)含子和外顯子，也可發(fā)生在剪接部位以及表達(dá)的調(diào)控序列，還可以廣泛存在于非基因序列，由于突變的性質(zhì)和發(fā)生部位不同其后果是不同的。生命的遺傳與變異1.6基因突變與修復(fù)1.6.1基因突變1.6.1.1基因突變的概念不利于個(gè)體的生存和生育能力可能對(duì)個(gè)體的生產(chǎn)帶來(lái)一定好處后果較微，不產(chǎn)生可察覺(jué)的效應(yīng)，或者只表現(xiàn)為個(gè)體間的遺傳多態(tài)生命的遺傳與變異1.6基因突變與修復(fù)1.6.1基因突變1.6.1.2基因突變類型 堿基替換、移碼突變、動(dòng)態(tài)突變1.6.1.2.1堿基替換 堿基替換:DNA分子中一個(gè)堿基被另一個(gè)不同的堿基所替代.是DNA分子中發(fā)生的單個(gè)堿基的改變,也

19、稱為點(diǎn)突變point mutation.類型:轉(zhuǎn)換transition-嘌呤和嘌呤嘧啶和嘧啶之間發(fā)生的替換.是最常見(jiàn)的. 顛換tiansversion-嘌呤和嘧啶之間的替換.堿基替換點(diǎn)突變的后果： 同義突變synonymous mutation:突變的堿基并未引起編碼氨基酸的密碼發(fā)生改變。 錯(cuò)義突義missense mutation:突變后引起了密碼子的改變。 無(wú)義突義nonsense mutation:突變后不構(gòu)成任何一個(gè)氨基酸的密碼，形成了終止密碼。無(wú)義突變（non-sense mutation） 堿基替換使編碼氨基酸的密碼變成終止密碼UAA、UAG或UGA。同義突變（same sense

20、 mutation） 堿基被替換之后，產(chǎn)生了新的密碼子，但新舊密碼子同義，所編碼的氨基酸種類保持不變，因此同義突變并不產(chǎn)生突變效應(yīng) 。錯(cuò)義突變（missense mutation） 堿基替換使編碼某種氨基酸的密碼子變成編碼另一種氨基酸的密碼子，從而使多肽鏈的氨基酸種類和序列發(fā)生改變。生命的遺傳與變異1.6基因突變與修復(fù)1.6.1基因突變1.6.1.2基因突變類型1.6.1.2.1堿基替換終止密碼突變(termination codon mutation)AUGCAUUCCAGAAUUUAAAAGMetHisSerArgIle#AUGCAUUCCAGAAUUAAAAAGMetHisSerArgI

21、leLysLys生命的遺傳與變異1.6基因突變與修復(fù)1.6.1基因突變1.6.1.2基因突變類型1.6.1.2.2移碼突變是指在DNA編碼序列中插入或缺失一個(gè)或幾個(gè)堿基對(duì)（不是3個(gè)或3的倍數(shù)），造成這一突變位置以后的所有密碼子發(fā)生了移位錯(cuò)誤，導(dǎo)致編碼框架改變，結(jié)果突變點(diǎn)以后的氨基酸種類和順序發(fā)生改變，影響蛋白質(zhì)的生物功能。生命的遺傳與變異1.6基因突變與修復(fù)1.6.1基因突變1.6.1.2基因突變類型1.6.1.2.2移碼突變UACAGUCCUACAGAAUGGGAGTyrSerProThrGluTrpGluUACAAGUCCUACAGAAUGGGAGTyrLysSerTyrArgMetGly

22、生命的遺傳與變異1.6基因突變與修復(fù)1.6.1基因突變1.6.1.2基因突變類型1.6.1.2.3動(dòng)態(tài)突變又稱不穩(wěn)定三核苷酸重復(fù)序列突變，一些基因的編碼區(qū)或5端或3端非翻譯區(qū)三核苷酸重復(fù)拷貝數(shù)，在一代代傳遞過(guò)程中會(huì)發(fā)生明顯的增加，從而導(dǎo)致某些遺傳病的發(fā)病。生命的遺傳與變異1.6基因突變與修復(fù)1.6.1基因突變1.6.1.2基因突變類型1.6.1.2.3動(dòng)態(tài)突變(Huntington disease)正常基因AGUCAGCAGCAGTTTn=934突變基因AGUCAGCAGCAGTTTn=371001.6基因突變與修復(fù)1.6.2DNA的修復(fù)生命的遺傳與變異DNA復(fù)制過(guò)程中出現(xiàn)的差錯(cuò)，或者受各種內(nèi)

23、外不利環(huán)境因素所造成的DNA損傷，通過(guò)DNA修復(fù)系統(tǒng)能得到修復(fù)，正因?yàn)槿绱?，進(jìn)一步保證了DNA的穩(wěn)定性。光修復(fù)切除修復(fù)復(fù)制后修復(fù)切除修復(fù)excision- 首先將受損的DNA部位切除，再合成一個(gè)片段連接到切除的部位以修補(bǔ)損傷。重組修復(fù)recombination repair-復(fù)制時(shí)在損傷部位產(chǎn)生斷裂點(diǎn)，此損傷可以誘導(dǎo)重組，重組后親鏈的核苷酸片段補(bǔ)充了子鏈上的缺失，而親鏈中的缺口以對(duì)側(cè)子鏈為模板合成新片段完成修復(fù)。 修復(fù)缺陷引起的疾病修復(fù)系統(tǒng)本身是由一系列基因所編碼的酶所組成的，修復(fù)系統(tǒng)的缺陷將使遺傳物質(zhì)的損傷不能得到盡快修復(fù)，突變將以各種形式存在并遺傳下來(lái)，最終導(dǎo)致疾病的發(fā)生。 生命的遺傳與變

24、異2遺傳的細(xì)胞基礎(chǔ)真核細(xì)胞的DNA分子以染色質(zhì)的形式存在于細(xì)胞核內(nèi)。細(xì)胞周期的不同時(shí)相，染色質(zhì)有不同的存在狀態(tài)。在細(xì)胞分裂間期，染色質(zhì)伸展成細(xì)絲狀，易被堿性染料著色；在細(xì)胞分裂期，細(xì)絲狀的染色質(zhì)高度螺旋盤繞，折疊而縮短變粗，形成條狀或棒狀的染色體。所以，染色體和染色質(zhì)是同一種物質(zhì)在細(xì)胞周期不同時(shí)期中所表現(xiàn)的兩種不同存在形式。生命的遺傳與變異2.1染色質(zhì)2.1.1染色質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)生命的遺傳與變異真核細(xì)胞中染色體或染色質(zhì)是由DNA、組蛋白、非組蛋白及RNA等組成的核蛋白線性復(fù)合物；通過(guò)細(xì)胞分裂，遺傳信息隨染色體的傳遞而傳遞，從母細(xì)胞傳給子細(xì)胞，從上代傳給下代。2.1染色質(zhì)2.1.2常染色質(zhì)與異染色

25、質(zhì)生命的遺傳與變異常染色質(zhì)(euchromatin)是指在細(xì)胞間期處于解螺旋狀態(tài)的具有轉(zhuǎn)錄活性的染色質(zhì)，呈松散狀，染色較淺，著色均勻。異染色質(zhì)(heterochromatin)則指在細(xì)胞間期處于凝縮狀態(tài)，很少進(jìn)行轉(zhuǎn)錄或無(wú)轉(zhuǎn)錄活性的染色質(zhì)，染色較深。2.1染色質(zhì)2.1.3性染色質(zhì)生命的遺傳與變異性染色質(zhì)(sex chromatin)是在間期細(xì)胞核中染色體的異染色質(zhì)部分顯示出來(lái)的一種特殊結(jié)構(gòu)。人類性染色體有X和Y兩種，所以性染色質(zhì)也有X染色質(zhì)(X-chromatin)和Y染色質(zhì)(Y-chromatin)。2.1染色質(zhì)2.1.3性染色質(zhì)2.1.3.1X染色質(zhì)生命的遺傳與變異1949年，Barr等人發(fā)

26、現(xiàn)在雌貓神經(jīng)元細(xì)胞間期核中有一個(gè)染色很深的濃縮小體，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)在其它雌性哺乳類動(dòng)物（包括人類）也同樣有這種顯示性別差異的結(jié)構(gòu)，稱為性染色質(zhì)體(sex-chromatin body)，也稱X染色質(zhì)或巴氏小體(Barr body)。2.1染色質(zhì)2.1.3性染色質(zhì)2.1.3.1X染色質(zhì)生命的遺傳與變異X染色質(zhì)與性別和X染色體數(shù)目有關(guān)一個(gè)細(xì)胞的X染色質(zhì)數(shù)目=X染色體數(shù)1生命的遺傳與變異Lyon假說(shuō)雌性哺乳動(dòng)物體細(xì)胞中僅有一條X染色體是有活性的，另一條X染色體在遺傳上是失活的，在間期細(xì)胞核中螺旋化而呈異固縮為X染色質(zhì)失活發(fā)生在胚胎早期，在此以前所有細(xì)胞中的X染色體都是具有活性的X染色體的失活是隨機(jī)的

27、，又是恒定的2.1染色質(zhì)2.1.3性染色質(zhì)2.1.3.1X染色質(zhì)生命的遺傳與變異X染色體的隨機(jī)失活（或稱Lyon化）保證了雌雄兩性細(xì)胞中都只有一條X染色體具有轉(zhuǎn)錄活性，使兩性X連鎖基因產(chǎn)物的數(shù)量保持在相同水平上，稱為X染色體的劑量補(bǔ)償效應(yīng)(dosage compensation effect)。2.1染色質(zhì)2.1.3性染色質(zhì)2.1.3.1X染色質(zhì)生命的遺傳與變異失活的X染色體上的基因并非都失去了活性，有一部分基因仍保持其轉(zhuǎn)錄活性。因此，X染色體數(shù)目異常的個(gè)體在表型上有別于正常個(gè)體，出現(xiàn)多種異常臨床癥狀，而且X染色體數(shù)目越多，表型的異常更嚴(yán)重。2.1染色質(zhì)2.1.3性染色質(zhì)2.1.3.2Y染色質(zhì)

28、生命的遺傳與變異正常男性的間期細(xì)胞用熒光染料染色后，在細(xì)胞核內(nèi)可出現(xiàn)一個(gè)圓形或橢圓形的強(qiáng)熒光小體，直徑為0.3m左右，稱為Y染色質(zhì)。這是男性細(xì)胞中特有的，女性細(xì)胞中不存在。細(xì)胞中Y染色質(zhì)的數(shù)目與Y染色體的數(shù)目相同。2.2染色體2.2.1人類染色體的形態(tài)結(jié)構(gòu)生命的遺傳與變異隨體著絲粒(初級(jí)縊痕)次級(jí)縊痕染色單體短臂(p)長(zhǎng)臂(q)端粒2.2染色體2.2.2人類染色體的類型生命的遺傳與變異中著絲粒 亞中著絲粒 近端著絲粒 端著絲粒 染色體 染色體 染色體 染色體 人類染色體類型2.2染色體2.2.3人類染色體的數(shù)目生命的遺傳與變異不同物種具有不同數(shù)目的染色體，每一物種的染色體數(shù)目是恒定的。人類正常

29、體細(xì)胞有46條染色體(2n=46)，其中22對(duì)為常染色體(autosome)，1對(duì)為性染色體(sex chromosome 或heterochromosome)。男性的性染色體是XY，女性是XX。正常生殖細(xì)胞（配子）中有23條染色體(n=23)。（一）染色質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)（已述）（二）常染色質(zhì)與異染色質(zhì)（已述）染 色 質(zhì) chromatin（三）性染色質(zhì)（sex chromatin ） 概念：指間期核中染色質(zhì)的異染色質(zhì)部分顯示出來(lái)的一種特殊結(jié)構(gòu)。分為X染色質(zhì)和Y染色質(zhì)。1、 X染色質(zhì)：雌性哺乳動(dòng)物間期細(xì)胞內(nèi)的與性別及性染色體數(shù)目有關(guān)的染色質(zhì)小體。又稱之為性染色質(zhì)體（ sex chromatin b

30、ody）或巴氏小體(Barr body)。為什么正常女性的間期細(xì)胞核中有巴氏小體，而男性沒(méi)有？這種差異的原因？為什么正常女性兩條X染色體的基因產(chǎn)物并不比男性多？為什么某一X-連鎖的突變基因純合女性的病情并不比男性嚴(yán)重？（三）性染色質(zhì)（sex chromatin ）1961年，Marry Lyon提出了X染色質(zhì)失活的假說(shuō)，解釋了上述問(wèn)題。Lyon假說(shuō)的要點(diǎn)：（1）雌性哺乳動(dòng)物體細(xì)胞中，兩條染色體中僅有一條在遺傳上有活性；另一條在遺傳上是失活的，在間期核中異固縮為X染色質(zhì);（2）失活發(fā)生在胚胎早期，如人類大約在妊娠的第16天；（3）X染色體的失活是隨機(jī)的。 證據(jù)：人類的自毀容貌綜合征（Leschn

31、yhan syndrome）是因HPRT酶基因缺乏造成，是X連鎖遺傳病。 將基因型為HPRT+/HPRT 的女性上皮細(xì)胞性體外培養(yǎng)：Lyon假說(shuō)： 臨床資料證據(jù)： X染色質(zhì)數(shù)目n1 Lyon化現(xiàn)象：在正常女性體細(xì)胞中兩個(gè)X染色體中有一個(gè)X染色體異固縮而失活的現(xiàn)象，稱為L(zhǎng)yon化現(xiàn)象。 X染色體的劑量補(bǔ)償效應(yīng)（dosage compensation effect）: Lyon化現(xiàn)象保證了雌雄兩性細(xì)胞中只有一條X染色體保持轉(zhuǎn)錄活性，使兩性X連鎖的基因產(chǎn)物保持在相同水平上，這種效應(yīng)稱為X染色體的劑量補(bǔ)償效應(yīng)。 失活的X染色體上的基因并非都失去了活性，如X染色體數(shù)目異常的個(gè)體。 正常男性的間期細(xì)胞用熒

32、光染料染色后，在核中可見(jiàn)到一個(gè)圓形或橢圓形的強(qiáng)熒光小體，稱為Y染色質(zhì)。 位于Y染色體長(zhǎng)臂遠(yuǎn)端2/3的區(qū)段； 是男性細(xì)胞中特有的； 細(xì)胞中Y染色質(zhì)的數(shù)目與Y染色體的數(shù)目相同； 正常男性的間期細(xì)胞中有一個(gè)Y小體； 核型為47，XYY個(gè)體。2、Y染色質(zhì)5.性別決定性染色體決定性別型: 雄性只有染色體， 蝗蟲：雄性是， 雌性是 1。型： 雌：XX; 雄:XY雄性有兩個(gè)異型性染色體。 人類，哺乳動(dòng)物，果蠅等型：雌：ZW; 雄: ZZ雌性有兩個(gè)異型性染色體 鳥(niǎo)類，蝴蝶等；單倍體決定性別蜜蜂: 雄性為單倍體(n),由未受精卵發(fā)育而來(lái), 無(wú)父親; 雌性為二倍體(2n),由受精卵發(fā)育而來(lái)環(huán)境決定:珊瑚島魚: 在30-40條左右的群體中,只有一條為雄性,當(dāng)雄性死后,由一條強(qiáng)壯的雌性轉(zhuǎn)變?yōu)樾坌?基因決定性別:玉米雌雄同株 雌花序由Ba基因控制; 雄花序由Ts基因控制;二、染色體的形態(tài)結(jié)構(gòu)、類型與數(shù)目（一）人類染色體的形態(tài)結(jié)構(gòu)姐妹染色單體（chrom