A+醫(yī)學(xué)百科 >> 染色體內(nèi)畸變

染色體結(jié)構(gòu)或數(shù)目的改變，可自發(fā)產(chǎn)

生或誘發(fā)產(chǎn)生。

染色體畸變一般指染色體的較大范圍的結(jié)構(gòu)改變，在光學(xué)顯微鏡下可以識別。原核生物中的染色體結(jié)構(gòu)改變雖然在光學(xué)顯微鏡下不能分辨，可是在電子顯微鏡下卻能看到和真核生物相似的畸變雜合體圖像。

染色體畸變的研究可以用來揭示染色體結(jié)構(gòu)改變的規(guī)律和機(jī)制；可以用來繪制細(xì)胞學(xué)圖(見基因定位)；可以用來探討物種形成機(jī)制；在行為遺傳學(xué)研究中可以用來獲得嵌合體；可以用作檢測環(huán)境中的誘變和致癌物質(zhì)的指標(biāo)；可以用作人類染色體病診斷和預(yù)防的依據(jù)；并可以用培育優(yōu)良的動植物品種?！　?/p>

歷　史

染色體結(jié)構(gòu)畸變最早在黑腹果蠅中發(fā)現(xiàn)。美國遺傳學(xué)家C.B.布里

奇斯在1917年發(fā)現(xiàn)染色體缺失，1919年發(fā)現(xiàn)重復(fù)，1923年發(fā)現(xiàn)易位。美國遺傳學(xué)家A.H.斯特蒂文特在1926年發(fā)現(xiàn)倒位。染色體數(shù)目畸變最早也在果蠅中發(fā)現(xiàn)。1916年布里奇斯在果蠅的研究中發(fā)現(xiàn)多一個(gè)和少一個(gè) X染色體的現(xiàn)象。1920年國遺傳學(xué)家A.F.布萊克斯利等在曼陀羅的研究中發(fā)現(xiàn)比正常植株多一個(gè)染色體的突變型。此后便陸續(xù)開展了煙草和小麥等植物的染色體畸變的研究。

1928年斯特蒂文特等發(fā)現(xiàn) X射線可以誘發(fā)果蠅的染色體易位。1937年布萊克斯利等通過秋水仙素處理在植物中得到了多倍體，開始把染色體畸變的研究應(yīng)用于動植物育種。1959年法國臨床醫(yī)生J.勒熱納等報(bào)道了人的21號染色體三體綜合征。以后隨著細(xì)胞遺傳學(xué)和染色體顯帶技術(shù)的發(fā)展，染色體畸變的報(bào)道日益增多?！　?/p>

類　型

按發(fā)生的原因可以把染色體畸變分為自發(fā)畸變和誘發(fā)畸變。

按畸變的性質(zhì)可以把染色體畸變分為數(shù)目畸變和結(jié)構(gòu)畸變。

數(shù)目畸變 　多數(shù)真核生物的體細(xì)胞中，都具有兩個(gè)染色體組，這樣的生物體和它們的體細(xì)胞都稱為二倍體(2n)。二倍體的生殖母細(xì)胞經(jīng)過減數(shù)分裂產(chǎn)生的配子中只有一個(gè)染色體組,稱為單倍體(n)。某一染色體的數(shù)目的增減稱為非整倍性改變；成套的染色體組數(shù)目的增減則稱為整倍性改變（見染色體倍性）。非整倍性和整倍性改變統(tǒng)稱為異倍性改變。

非整倍性 非整倍性染色體數(shù)目畸變可分為：

①單體性　二倍體細(xì)胞的某同源染色體只有一個(gè)而不是兩個(gè)的現(xiàn)象，即2n-1。大多數(shù)動植物的單體性個(gè)體不能存活，存活的單體最初是在小麥中發(fā)現(xiàn)的。普通小麥中有成套的21種不同的單體，普通煙草有成套的24種不同的單體，它們是細(xì)胞遺傳學(xué)研

究的有用工具（見基因定位）。在人類中,除特納氏綜合征（45，X）屬性染色體單體外，常染色體單體性的胚胎常死于子宮內(nèi)。

②缺體性　二倍體生物的體細(xì)胞缺失了某一對同源染色體的現(xiàn)象，即2n-2。缺體最早在燕麥中發(fā)現(xiàn)。缺體性個(gè)體一般也不能存活。但普通小麥等少數(shù)物種有人工保存的成套缺體性個(gè)體。在惡性腫瘤細(xì)胞里也有缺體性細(xì)胞系。

③三體性　二倍體細(xì)胞的某同源染色體為三個(gè)的現(xiàn)象，即2n+1。三體的存在最初是在茄科植物曼陀羅中發(fā)現(xiàn)的。人類的唐氏綜合征患者的核型式是47，XX或XY，+21,即21號染色體比正常人多一個(gè)?？耸?a href="/w/%E7%BB%BC%E5%90%88%E5%BE%81" title="綜合征">綜合征患者的核型式是47，XXY，即性染色體X比正常人多一個(gè)。三體性個(gè)體一般都能存活。

④多體性　二倍體細(xì)胞的某同源染色體的數(shù)目在三個(gè)以上的現(xiàn)象。例如人類染色體病中見到的48，XXXX四體或49，XXXXX五體等都是。

超二倍性和亞二倍性是指二倍體生物的體細(xì)胞多了若干個(gè)或少了若干個(gè)染色體的現(xiàn)象，也屬于非整倍性畸變，常見于離體培養(yǎng)的腫瘤細(xì)胞。

產(chǎn)生非整倍性個(gè)體的主要原因是在生殖母細(xì)胞經(jīng)減數(shù)分裂形成配子的過程中或在受精卵的卵裂過程中染色體的復(fù)制和分配異常所致，而且主要是由減數(shù)分裂后期Ⅰ某一對同源染色體不分離或后期Ⅱ某一染色體的兩個(gè)染色單體不分離引起的。如果不分離發(fā)生在配子形成過程中，那么就形成n+1和n-1兩類異常的配子。當(dāng)這些配子與正常配子(n)結(jié)合,就發(fā)育為單體性(2n-1)或三體性(2n+1)個(gè)體。如果不離開發(fā)生在受精卵經(jīng)卵裂形成早期胚胎的過程中，那么單體性和三體性的體細(xì)胞就可以在同一個(gè)體中同時(shí)存在，從而形成嵌合體。

整倍性 見染色體倍性。

結(jié)構(gòu)畸變 　染色單體畸變 染色單體或染色單體間結(jié)構(gòu)的變化有兩種形式：①簡單的缺失，即單體斷裂下來的片斷丟失；②結(jié)構(gòu)重排，即發(fā)生在同一染色體臂內(nèi)或臂間的單體內(nèi)互換和發(fā)生在不同染色體的單體間的互換?；Q可以相等或不相等(圖1)。

單體間互換按重接方式又可分為兩種類型。如果斷裂端以著絲粒為中心的近心部與近心部相接，遠(yuǎn)心部與遠(yuǎn)心部相接,稱為U型互換。如果斷裂端的近心部與遠(yuǎn)心部相接，則稱為X型互換。U型互換是不對稱互換,X型互換是對稱互換。

同一染色體發(fā)生的臂間和臂內(nèi)互換可以有 6種方式，而不同染色體單體間的互換則根據(jù)互換的類型、互換是否完全以及染色體的極性又可分為12種情況(圖2)。

除了簡單的單體內(nèi)互換和單體間互換外，有些畸變是由于在染色體和染色單體水平上發(fā)生多次互換而產(chǎn)生的，例如三相互換。這種畸變的產(chǎn)生是由于在一個(gè)等位點(diǎn)染色單體畸變和一個(gè)簡單的染色單體斷裂之間發(fā)生了一次互換，或者在兩個(gè)以上染色單體之間發(fā)生數(shù)次復(fù)雜的單體間互換造成的。

染色體結(jié)構(gòu)畸變 染色體的結(jié)構(gòu)變化主要有以下幾種： ①缺失　染色體臂發(fā)生斷裂并丟失一部分遺傳物質(zhì)的結(jié)果。一個(gè)染色體臂發(fā)生了斷裂，而這種斷裂端未能與別的斷裂端重接，那么就形成一個(gè)帶有著絲粒的片段和一個(gè)沒有著絲粒的片段。后者在細(xì)胞分裂過程中不能定向而被丟失。帶有著絲粒的片段便成為一個(gè)發(fā)生了末

端缺失的染色體。如果一個(gè)染色體發(fā)生兩次斷裂而丟失了中間不帶有著絲粒的片段，留下的兩個(gè)片段重接以后便成為發(fā)生了中間缺失的染色體。如果同一染色體的兩臂同時(shí)發(fā)生了斷裂，而余下的兩臂的斷面間又發(fā)生重接，便形成環(huán)形染色體。根據(jù)所丟失的染色體片段的大小，缺失所帶來的危害性也各不相同。較大的缺失往往帶來致死效應(yīng)，而微小的缺失則并不致死。如果缺失部分包括某些顯性等位基因，那么同源染色體上與這一缺失相對應(yīng)位置上的隱性等位基因就得以表現(xiàn)，這一現(xiàn)象稱為假顯性。在玉米中，如果染色體上帶有顏色決定基因的區(qū)段缺失則常能產(chǎn)生特定的表型效應(yīng)，例如白苗與褐色中脈等。在人類中，染色體的部分缺失常導(dǎo)致染色體病，如貓叫綜合征就是由于 5號染色體的

短臂部分缺失所致。

②重復(fù)　一個(gè)染色體上某一部分出現(xiàn)兩份或兩份以上的現(xiàn)象。首尾相接的重復(fù)稱為銜接重復(fù)或串接重復(fù);首尾反方向連接的重復(fù)稱為顛倒銜接重復(fù)或倒重復(fù)。重復(fù)部分可以出現(xiàn)在同一染色體上的鄰近位置，也可以出現(xiàn)在同一染色體的其他位置或者出現(xiàn)在其他染色體上。重復(fù)雜合體具有特征性的減數(shù)分裂圖象，它的染色體在進(jìn)行聯(lián)會時(shí)重復(fù)片段在同源染色體上找不到相應(yīng)的結(jié)構(gòu)，因而形成稱為重復(fù)環(huán)的環(huán)狀突起。類似的圖象可以在果蠅的重復(fù)雜合體的唾腺染色體中看到。在缺失雜合體細(xì)胞中也同樣可以看到圖象相似的缺失環(huán)。重復(fù)的遺傳效應(yīng)比缺失來得緩和，但重復(fù)太大也會影響個(gè)體的生活力，甚至引起個(gè)體的死亡。染色體上某些區(qū)域的重復(fù)可以產(chǎn)生特定的表型效應(yīng)，例如果蠅的顯性基因棒眼(Bar eye,B)就是重復(fù)的結(jié)果。主要的表型效應(yīng)是復(fù)眼中的單眼數(shù)減少，使復(fù)眼呈棒狀而不是通常的卵圓形。在這種果蠅的唾腺染色體上可以看到X染色體上明顯的橫紋重復(fù)(見位置效應(yīng))?？墒菍τ谝话愕娜旧w來說,不通過顯帶法是很難檢出重復(fù)的。

③倒位 一個(gè)染色體上同時(shí)出現(xiàn)兩處斷裂,中間的片斷扭轉(zhuǎn)180°，重新連接起來而使這一片段的基因的排列順序顛倒的現(xiàn)象。顛倒片段包括著絲粒的倒位稱為臂間倒位；不包括著絲粒的倒位稱為臂內(nèi)倒位。兩個(gè)斷裂點(diǎn)與著絲粒之間的距離不等的臂間倒位是容易識別的，等距離的倒位則除非應(yīng)用顯帶技術(shù)一般不易察覺。倒位雜合體也具有特征性的減數(shù)分裂圖象，它的倒位染色體和正常同源染色體聯(lián)會時(shí)出現(xiàn)倒位環(huán)(圖3)。臂內(nèi)倒位雜合體如果在倒位環(huán)內(nèi)發(fā)生一次交換便形成一個(gè)有兩個(gè)著絲粒的染色單體和一個(gè)沒有著絲粒的片斷，這樣在減數(shù)分裂后期就會出現(xiàn)染色體橋和沒有著絲粒的片段，后者往往無法進(jìn)入子細(xì)胞核中；而有兩個(gè)著絲粒的橋被拉斷后，雖然兩個(gè)染色體可分別進(jìn)入子細(xì)胞，但由于斷裂位置不一，往往帶來缺失而導(dǎo)致配子的死亡。

④易位　一個(gè)染色體臂的一段移接到另一非同源染色體的臂上的結(jié)構(gòu)畸變。兩個(gè)非同源染色體間相互交換染色體片段稱為相互易位。相互易位的染色體片段可以是等長的，也可以是不等長的。一般基因改變它在染色體上的位置時(shí)并不改變它的功能，可是在果蠅等生物中發(fā)現(xiàn)如果位置在常染色體的基因通過易位而處于異染色質(zhì)近旁時(shí)，它的功能便會受到影響而呈現(xiàn)花斑位置效應(yīng)現(xiàn)象。倒位也可能帶來同一效應(yīng)。易位純合體沒有明顯的細(xì)胞學(xué)特征，它在減數(shù)分裂時(shí)的配對也不會出現(xiàn)異常，因而易位染色體可以從一個(gè)細(xì)胞世代傳到另一個(gè)細(xì)胞世代。可是易位雜合體則不同，由于正常染色體和易位染色體的同源部分的配對，在減數(shù)分裂中期可以看到特有的十字形圖象(圖4)。隨著分裂過程的進(jìn)行,十字形逐漸開放，鄰接的兩個(gè)著絲粒趨向同一極或趨向兩極,形成環(huán)形或8字形圖象。前一種染色體離開方式稱為鄰近離開，后一種方式稱為交互離開。相互易位雜合體的花粉母細(xì)胞中大約有50％的圖象呈環(huán)形，屬鄰近離開，50％呈8字形,屬交互離開。這說明四個(gè)著絲粒趨向兩極的取向是隨機(jī)的，行動是獨(dú)立的。鄰近離開的結(jié)果使配子內(nèi)含有重復(fù)或缺失的染色體，形成致死的不平衡配子。交互離開導(dǎo)致非致死的平衡配子，其中半數(shù)配子的染色體是正常的，半數(shù)配子具有平衡的易位染色體，這就是說雖然發(fā)生了易位，可是易位并不帶來基因的增加或缺少。交互離開使兩個(gè)易位染色體進(jìn)入一個(gè)配子細(xì)胞，兩個(gè)非易位染色體進(jìn)入另一配子細(xì)胞中。所以這種分離方式使非同源染色體上的基因間的自由組合受到限制，使原來在不同染色體上的基因出現(xiàn)連鎖現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱為假連鎖（見基因定位）。

兩個(gè)或兩個(gè)以上染色體之間發(fā)生相互易位時(shí)，如果這些染色體的近心端相接，就形成雙著絲粒體或多著絲粒體。雙著絲粒體同時(shí)具有兩個(gè)有功能的著絲粒，它們在細(xì)胞分裂后期各自趨向兩極，從而出現(xiàn)后期橋。如果這種橋被拉斷，往往導(dǎo)致細(xì)胞死亡。然而根據(jù)玉米胚乳細(xì)胞的研究，認(rèn)為染色體橋雖可被拉斷，但兩端的兩個(gè)著絲粒仍可順利地進(jìn)入細(xì)胞的兩極并參與子細(xì)胞的形成，而且它們的斷裂端仍然開放著并可重接。當(dāng)再次相接后就會在下一次分裂的后期形成另一個(gè)橋，這種“斷裂-融合-橋”周期可以持續(xù)許多個(gè)細(xì)胞世代。

整臂易位是整個(gè)臂（或幾乎是整個(gè)臂）之間的易位，這種易位的結(jié)果可以產(chǎn)生結(jié)構(gòu)不同的兩個(gè)新的染色體。在整臂易位中又有一種特殊的情況，即兩個(gè)同源的（或非同源的）近端著絲粒染色體的著絲粒相互融合，成為一個(gè)中央（或亞中央）著絲粒染色體，結(jié)果導(dǎo)致染色體數(shù)目減少，但臂數(shù)不變。這種整臂易位稱為羅伯遜氏易位,為W.R.B.羅伯遜于1916年所發(fā)現(xiàn)。例如小鼠屬中,最普遍的核型是40個(gè)近端著絲粒染色體，可是在某些野鼠的細(xì)胞中則出現(xiàn)若干雙臂染色體。這些雙臂染色體就是通過著絲粒融合形成的。一般認(rèn)為在哺乳動物的核型進(jìn)化中，著絲粒融合是最普通的一種形式。

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