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染色体分析的历史分析及发现

2021.12.06

  历史分析

  1879年,由德国生物学家弗莱明(altherFlemming,1843~1905年)经过实验发现。

  1883年美国学者提出了遗传基因在染色体上的学说。

  1888年正式被命名为染色体。

  1902年,美国生物学家萨顿和鲍维里通过观察细胞的减数分裂时又发现染色体是成对的,并推测基因位于染色体上。

  1928年摩尔根证实了染色体是遗传基因的载体,从而获得了生理医学诺贝尔奖。

  1956年庄有兴等人明确了人类每个细胞有46条染色体,46条染色体按其大小、形态配成23对,第一对到第二十二对叫做常染色体,为男女共有,第二十三对是一对性染色体。

  编辑本段染色体的三个关键元素

  染色体要确保在细胞世代中保持稳定,必须具有自主复制、保证复制的完整性、遗传物质能够平均分配的能力,与这些能力相关的结构序列是:

  1.自主复制DNA序列:

  20世纪70年代末首次在酵母中发现。自主复制DNA序列具有一个复制起始点,能确保染色体在细胞周期中能够自我复制,从而保证染色体在世代传递中具有稳定性和连续性。

  2着丝粒DNA序列:

  着丝粒DNA序列与染色体的分离有关。着丝粒DNA序列能确保染色体在细胞分裂时能被平均分配到2个子细胞中去。

  着丝粒DNA序列特点:(1)一方面在所有的真核生物中它们的功能是高度保守的,另一方面即使在亲缘关系非常相近的物种之间它们的序列也是多样的。(2)绝大多数生物的着丝粒都是由高度重复的串联序列构成的,然而,在着丝粒的核心区域,重复序列的删除,扩增以及突变发生的非常频繁,目前的种种研究表明,重复序列并不是着丝粒活性所必须的。(3)有些科学家提出了可能是DNA的二级结构甚至是高级结构是决定着丝粒位置和功能的因素.即功能的序列无关性。

  3.端粒DNA序列:

  为一段短的正向重复序列,在人类为TTAGGG的高度重复序列。端粒DNA功能是保证染色体的独立性和遗传稳定性。

  发现

  遗传的染色体学说的证据来自于这样的实验,一些特殊基因的遗传行为和性染色体(sexchromosome)传递的关系。性染色体在高等真核生物的两种性别中是不同的。性染色体的发现为Sutton-Boveri的学说提供了一个实验证据。

  在孟德尔以前(1891年)德国的细胞学家亨金(Henking,H)曾经用半翅目的昆虫蝽做实验,发现减数分裂中雄体细胞中含11对染色体和一条不配对的单条染色体,在第一次减数分裂时,它移向一极,亨金无以为名,就称其为“X”染色体。后来在其它物种的雄体中也发现了“X”染色体。

  1900年麦克朗(McClung,C.E)等就发现了决定性别的染色体。他们采用的材料多为蚱蜢和其它直翅目昆虫。1902年麦克朗发现了一种特殊的染色体,称为副染色体(accessorychromosome)。在受精时,它决定昆虫的性别。1906年威尔逊(Wilson,E.B)观察到另一种半翅目昆虫(Proteror)的雌体有6对染色体,而雄性只有5对,另外加一条不配对的染色体,威尔逊称其为X染色体,其实雌性是有一对性染色体,雄性为XO型。

  在1905年斯蒂文斯(Stevens,N)发现拟步行虫属(Tenebriomolitor)中的一种甲虫雌雄个体的染色体数目是相同的,但在雄性中有一对是异源的,大小不同,其中有一条雌性中也有,但是是成对的;另一条雌性中怎么也找不到,斯蒂文斯就称之为Y染色体。在黑腹果蝇中也发现了相同的情况,果蝇共有4对染色体,在雄性中有一对是异形的染色体。在1914年塞勒(Seiler,J)证明了在雄蛾中染色体都是同形的,而在雌蛾中有一对异形染色体。他们根据异形染色体的存在和性别的相关性,发现了性染色体,现在已完全证实了他们的推论是完全正确的。严格地说异形染色体的存在仅是一条线索,而不是证据,不能因为存在异形染色体,就表明其为性染色体。一定要通过实验证明这条染色体上存在决定性别的主要基因,方能定论。

  2005年3月17日,在Nature杂志上发表的一篇文章宣告基本完成对人类X染色体的全面分析。对X染色体的详细测序是英国WellcomeTrustSanger研究中心领导下世界各地多所著名学院超过250位基因组研究人员共同完成的,是人类基因组计划的一部分。

  从属于NIH的美国国家人类基因组研究院的负责人弗朗西丝.柯林斯博士(FrancisS.Collins,Ph.D)表示“对X染色体的详细研究成果代表了生物学和医药学领域进展的一个新的里程碑。新的研究确认了X染色体上有1098个蛋白质编码基因--有趣的是,这1098个基因中只有54个在对应的Y染色体上有相应功能.....[详细]

  染色体研究是临床遗传学研究的基础。测序结果表明X染色体包涵多达1100种基因。但另人吃惊的是,与之相关的疾病也有百余种,如X染色体易碎症、血友病、孤独症、肥胖肌肉萎缩病和白血病等。看来这条染色体决不容小视!

  X染色体对应的另一半就是Y染色体。人类Y染色体的测序工作也已经完成,并且发现它并没有人们之前想象的那样脆弱。Y染色体上有一个“睾丸”决定基因则对性别决定至关重要。目前已经知道的与Y染色体有关的疾病有十几种。

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