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从分子细胞生物学角度看染色体畸变

  • 本文作者:www.jiaenhospital.com
  • 本文来源:北京家恩德运医院

染色体畸变引起遗传物质的变化,导致基因改变,扰乱了基因作用间的平衡,影响正常新陈代谢等基本生命活动,给机体造成极大危害。今天,我们从分析细胞生物学的角度来认识以下染色体畸变。

一、在细胞周期的不同时相,染色体畸变有不同特点

1、在有丝分裂期

在Gl期和S期发生畸变,是染色体型畸变;在S期和G2期及分裂前期发生畸变,是染色单体型畸变。如畸变只涉及1条染色体,或所形成的畸变染色体只有1个有活性的着丝粒,这些畸变的染色体在有丝分裂中,能完整地传给子细胞,形成稳定型染色体畸变。无着丝粒片段,在细胞分裂后期,因不能定向运动而丢失。有2个或2个以上有活性的着丝粒染色体,如双着丝粒染色体,在有丝分裂后期形成染色体桥,导致细胞死亡或产生新的畸变,形成非稳定型染色体畸变。

2、在减数分裂中

同源染色体的联会配对、交换和分离的过程,产生不同的畸变类型,其遗传效应也不同。

二、不同的染色体结构畸变产生不同的生物学效应

1、缺失

末端缺失和中间缺失,都是丢失了一段无着丝粒片段。丢失的片段大小不同,生物学效应也不同。大片段的缺失,即使在杂合状态下也是致死的。X染色体缺失的半合子一般会死亡,只有一部分存活下来成为异常个体。如果缺失的部分包括某些显性基因,则同源染色体上与这一缺失相对应位的隐性等位基因得以表现,这一现象称假显性。

2、重复

重复的分子细胞学效应比缺失要轻微,但重复片段较大时,也会影响个体的生存力,甚至导致死亡。重复导致减数分裂时同源染色体发生不等交换,产生1条有部分片段缺失的染色体和1条部分片段重复的染色体。

3、倒位

倒位染色体在减数分裂的同源染色体联会时,如倒位片段很小,该片段就可能不发生配对,其余区段配对正常;如倒位片段很长,倒位的染色体可能倒过来与正常的染色体配对,形成倒位环。环内2条非姐妹染色单体间发生单体交换,随后形成的4条染色体中,1条是交换型的双着丝粒染色体,断裂后形成有缺失的配子;1条无着丝粒(交换型)染色体,不能向两极移动而丢失。另2条是正常的(非交换)染色体(其中1条是倒位的染色体)。

通常,非交换染色体的配子才能产生正常的后代。减数分裂的4个子细胞中,2个是原来的非交换染色体,其中1条是非倒位的,另1条是臂内倒位的;另2条是交换的产物,有些基因重复,有些基因缺失。只带有2条完整基因染色体的配子才能产生正常的后代。因此,无论在臂间倒位或臂内倒位的杂合子后代中,均无遗传重组。所以,倒位的遗传学效应,可以显著地降低基因的重组。

4、易位

常见的相互易位的纯合子,无明显的细胞遗传学特征,其在减数分裂时,配对正常,可以传给下一代。易位杂合体在减数分裂中,同源染色体联会配对形成一个环型或双环“8”字形。减数分裂后期,有不同的分离方式:邻位分离-1、邻位分离-2、对位分离及3:1分离。

例如,某女性个体发生了2号与5号染色体易位后,缺少了1条正常的2号和5号染色体,多了2条衍生的染色体,称2/5号染色体平衡易位携带者,其表型正常。在减数分裂前期,易位染色体在配对,出现对位分离、邻位分离和3:1分离,理论上可形成18种配子,其中仅一种配子是正常的,一种是平衡易位的,其余16种都是不平衡的。

北京家恩德运医院专家介绍,其实,这只是个理论上的概念,实际上很难形成18种配子,所以,正常配子的比例比理论上要高得多。与正常配子受精后,所形成的合子中,大部分都将形成单体或部分单体,三体或部分三体,导致流产、死胎或畸形儿。


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