例如,一条染色体两次断裂后,其中一条单体的断片可以手稿另一单体的任一断口。在
细胞分裂后,一条
染色体缺失了两个断口之间的节段,而另一染色体却有该节段的重复。类似的插入也可发生在
减数分裂过程中两条
同源染色体间,造成全身性的重复和缺失
1.顺接重复(tandemduplication):重复顺序所携带的
遗传信息的顺序和方向和染色体上原有的相同2.反接重复(reverseduplication):与上述相反重复顺序所携带
DNA顺序和原有的相反
5.异位重复(displacedduplication):重复的片段来自其它
非同源染色体由于断裂而丢失了
端粒的染色体可自我连接形成
环状染色体,复制后若
姐妹染色单体之间发生交换则在有丝分裂后期可以形成
染色体桥。附着在
纺锤丝上的
着丝粒仍向两极移动导致桥的断裂,常常导致了染色体的重复和缺失。
一对
同源染色体中的一条若发生纽结和断裂可能会产生反接重复和缺失。
最好的证据是人类珠蛋
结构异常的研究。前面已介绍人类血红蛋白由2条α键和β键构,在
11号染色体上有β-
珠蛋白的
基因家族。珠蛋白ν-δ-β连成一组。而有些
地中海贫血的患者其β珠蛋白的
亚基中只有部分δ和部分β组成(Lepore珠蛋白)或者只有部分的γ与部分的β组成(Kenya珠蛋白),这些异常的
血红蛋白可能是不等交换产生的。HbLepore是不等交换产生缺失的产物,必然还存在另一个相应的重复的产物,这就是反LeporeHbKenya发生的机制和HbLepore产生机制相同,因此尚未发现反-Kenya(anti-Kenya),但将来总会发现的。以上例子有力地证明不等交换可导致染色体的缺失和重复。
如
λ噬菌体的
特异性转导和转座都可以将一个DNA片段导入受体
基因组的靶位点中,从而产生重复。植物的
转座因子Ac,Ds系统转座时,Ds插入到新的位点,使得染色体增加了一个DNA片段。
1.
位置效应(positioneffect):一个基因随着
染色体畸变而改变它和邻近基因的位置关系,从而改变了表型效应的现象称位置效应。此可能是随着位置的改变也改变了和
5′端调控元件的关系和距离,从而影响了基因的表达。
从表型效应的稳定性来看,可把位置效应分为两类,一类叫做稳定位置效应(
stablepositioneffect),又称为S型位置效应。如
果蝇的棒眼(Bar)基因B位于16区A段,在正常情况下没有发生重复,果蝇的复眼由779个小眼组成。呈椭圆形,但16A区发生重复时复眼中的小眼数随之减少,复眼呈长形,故称为棒眼。16A重复的次数和排列方式有规律地影响着棒眼的程度。棒眼基因的重复引起的
位置效应是稳定的,属于S型位置效应。
另一种
位置效应是不稳定的,称为花斑位置效应(
variegatedpositioneffect),也称为V型位置效应,常由易位而引起。
2.表型异常。如果在细胞或个体中既有重复又有缺失,总的
基因组是平衡的话,除
染色体重排引起的效应外,个体表型是正常的。但就整个的基因组而言若总量因重复而增加,那么某些基因及其产物的剂量也随之增加,如果这些基因或产物是重要的活必然会引起表型异常。如一些
不平衡易位的患儿,由于染色体的重复常引起
智力低下或表型畸型。
重复是进化中一种重要的途径,生物从简单到复杂的进化最根本的是
基因组DNA含量的增加和新基因的产生,而重复是增加基因组含量和新基因的唯一途径。比较有名的例子是珠蛋白的进化和
乳酸脱氧酶(
HLA)
同工酶的进化
1.通过重复可以研究位置效应;在
细胞学研究中可以通过重复来给某一染色体进行标记,如1931年SternC.和CreightonH.,McClintockB.两组所做的证实染色体交换实验都利用移位重复片段作为标记
2.育种:可用来固定
杂种优势。对于一个
杂合体A/a来说因为A,a会分离,所以是不能作为种子的,如果通过不等交换获得了顺式,那么就不会分离而可固定杂种优势,但此只能用于单基因控制的性状,而不能用于
数量性状。