玳瑁猫形成的原因

一、什么是巴氏小体

巴氏小体指在哺乳动物体细胞核中，除一条X染色体外，其余的X染色体常浓缩成染色较深的染色质体。又称X小体，通常位于间期核膜边缘。可在雌性哺乳动物的大部分细胞中看到。研究表明，巴氏小体就是性染色体异固缩(细胞分裂周期中与大部分染色质不同步的螺旋化现象)的结果。巴氏小体属于异染色质。

【异染色质】：在细胞周期中，间期、早期或中、晚期，某些染色体或染色体的某些部分的固缩常较其他的染色质早些或晚些，其染色较深或较浅，具有这种固缩特性的染色体称为异染色质。具有强嗜碱性，染色深，染色质丝包装折叠紧密，与常染色质相比，异染色质是转录不活跃部分，为非活性转录区，真核生物可以通过异染色质化而关闭基因的表达。

在人类，男性细胞核中很少或根本没有巴氏小体，而女性则有1个。因此体育运动会上的性别鉴定主要采用巴氏小体方法。

例如：克氏综合征患者外貌为男性，但有一个巴氏小体，可判定患者的核型是47，XXY；而外表为女性的特纳氏综合征患者却无巴氏小体，故判断患者的核型是45，XO。其他性染色体异常的患者如XXY、XXYY有1个巴氏小体，而XXX、XXXY有2个巴氏小体等。巴氏小体的数目=X染色体数目-1。

二、巴氏小体的发现

1949年，美国学者巴尔等发现雌猫的神经细胞间期核中有一个深染的小体而雄猫却没有。而且在其他物种的雌性个体的组织细胞核中，都存在这种小体。这个小体被称为巴氏小体，或X小体。这种现象在哺乳动物中广泛存在。

三、剂量补偿效应

（一）什么是剂量补偿效应？

在哺乳动物包括人在内，常染色体数目增加的个体常常是致死的，而性染色体数目的增加则多只影响个体的正常发育，譬如说带有1，2，3甚至4个拷贝X染色体的人体仍然是可以存活的。这也就是说，在哺乳动物中一定存在一种机制可以补偿X染色体的超量，这种机制叫剂量补偿效应。

一个细胞核中某一基因的数目称为基因剂量。在以性染色体决定性别的动物中，常染色体上的基因剂量并无差别，因为雌雄两性动物的常染色体的形态和数目都相同。但是对于性染色体来讲，包括人类在内的哺乳动物雌性个体的每一体细胞中有两条X染色体，所以在X染色体上的基因剂量有两份，而雄性个体只有一条 X染色体，基因剂量只有一份。

【剂量补偿】：指的是在XY性别决定机制的生物中，使性连锁基因在两种性别中有相等或近乎相等的有效剂量的遗传效应。

（二）剂量补偿效应的机制

剂量补偿效应广泛存在于生物界，其现象复杂,机制各异。主要有两种机制：

1、一种是调节X染色体的转录速率。

例如果蝇雌性细胞中的两条X染色体都是有活性的，但它们的转录速率只是雄性细胞里单条X染色体的转录速率的50%，因此，雌性和雄性细胞里X染色体的基因产物在量上是相近的。

2、另一种是使细胞中多余的X染色体失活。

在哺乳动物细胞中两条X染色体中的一条异染色质化形成巴氏小体失去活性。只有一条X染色体具有活性，就使得雌、雄动物之间虽X染色体的数量不同，但X染色体上基因产物的剂量是平衡的，这个过程就称为剂量补偿。

人类女性的X染色体失活在胚胎发育的第16天就已发生，哪一条X染色体失活是随机的。其他哺乳动物也类同,但有袋类（如雌性袋鼠）失活的X染色体是有选择性的，失活的总是来源于雄性亲本的 X染色体。

（三）剂量补偿效应的局限

关于哺乳动物剂量补偿效应的X染色体失活假设虽然已普遍地为人们所接受，但仍有一些现象人们还不能作出满意的解释。例如：

①巴氏小体并不是在每一个高度分化的体细胞中都出现。

②没有完全证实雌性个体每一个胚胎细胞的X染色体之一都早期失活。

③人类X连锁基因中，只有少数在女性杂合体中显示嵌合性。

三、关于巴氏小体的“莱昂假说”要点

英国学者莱昂认为，这种异固缩的X染色体（巴氏小体）缺乏遗传活性，提出“莱昂假说”，其内容主要是：

（1）巴氏小体是一个失活的X染色体，失活的过程就称为莱昂化；

（2）在哺乳动物中，雌雄个体细胞中的两个X染色体中有一个X染色体在受精后的第16天（受精卵增殖到5000-6000，植入子宫壁时）失活；

（3）两条X染色体中哪一条失活是随机的；

（4）X染色体失活后，细胞继续分裂形成的克隆中，此条染色体都是失活的；

（5）生殖细胞形成时失活的 X染色体可得到恢复的。

1974年莱昂又提出了假说的修正（新莱昂假说），认为X染色体的失活是部分片段的失活。最新的研究进一步揭开巴氏小体上至少15%的基因依然在不同程度地表达蛋白。

四、实验证据

很多的实验证据都支持莱昂假设。

〖证据一〗：人类有一种X-连锁的异常叫做无汗性外胚层发育不良，本病主要表现为毛发稀少，牙齿发育异常，无汗或少汗，以及表皮和附件异常。携带的(基因型为杂合子的)女性表现出来有齿和无齿颚区的嵌镶以及有汗腺和无汗腺皮肤的嵌镶。这两种嵌镶的位置在个体之间明显不同，这是由于发育期一条X染色体随机失活所致。

〖证据二〗：三色猫(又叫做玳瑁猫)也是一个很好的例子。雌性的三色猫腹部的毛是白色的，背部和头部的皮毛由桔黄色和黑色斑组成，十分漂亮。这种雌猫是一个X-连锁基因杂合体，X-连锁的b基因控制橙色毛皮，其等位基因B是控制黑色的毛皮。带有b基因的X染体若失活，B基因表达产生黑色毛斑，若带有B基因的X染色体若失活，b基因表达则产生橙黄色毛斑。

〖证据三〗：例如缺乏葡萄糖-6-磷酸脱氢酶 (G6PD)引起的溶血性贫血患者大都是男性。女性杂合体（携带者）有两种类型的红细胞，一种红细胞的G6PD活性正常，另一种却没有这种酶的活性。这是由于红细胞产生过程中不同的 X染色体失活的结果。这一解释已被分离出上述两种不同酶活性的成纤维细胞株这一事实进一步证实。

五、中学试题中的“巴氏小体”

〖例题1〗：猫的性别决定方式与人类相同．当猫细胞中存在两条或两条以上X染色体时，只有1条X染色体上的基因能表达，其余X染色体高度螺旋化失活成为巴氏小体，如图所示，雌猫在形成卵细胞的时候，使已经形成的巴氏小体再次展开，转变回原始的状态．而常染色体无此现象．请回答下列问题

（1）利用显微镜观察巴氏小体可用龙胆紫、醋酸洋红或______染液进行染色．巴氏小体能用来区分正常猫的性别，若在体细胞观察到巴氏小体，则可判断该猫为______性．（2）性染色体组成为XXX的雌猫体细胞的细胞核中应有______个巴氏小体．（3）控制猫毛色的基因B（黄色）、b（黑色），但不知道该基因是位于X染色体上，还是常染色体上，现有纯合的黄色猫和黑色猫雌雄若干只，请设计实验加以确定：①选择若干只表现型为______彼此交配．②统计后代的表现型（每空1分）若后代雌猫表现型为______，雄猫表现型为______，则毛色基因位于X染色体上；若后代雌猫表现型为______，雄猫表现型为______，则毛色基因位于常染色体上．（4）经过实验得知控制毛色的基因位于X染色体上，那么如果亲本基因型为XbXb和XBY的两只猫，却生出了具有一个巴氏小体的黑色雄猫，该猫是由于其______（填父方或母方）形成了异常的生殖细胞，导致出现这种异常生殖细胞的原因是减数第______次分裂时．

【例题1·参考答案】

（1）改良苯酚品红染液  雌    （2）2

（3）黑色雌猫与黄色雄猫   黄色  黑色    黄色  黄色      （4）母方  二

〖例题2〗：研究发现，雌性哺乳动物细胞核中存在X染色体高度浓缩形成的巴氏小体，科研人员对此进行了研究。

（1）显微镜下观察巴氏小体时，需用____染色后制片。某些性染色体数目异常的细胞核具有不同数目的巴氏小体，如XXY有1个、XXX有2个、XXXX有3个，而XO没有巴氏小体，据此判断巴氏小体数目等于____。X染色体浓缩成巴氏小体的生物学意义是维持雌性个体与雄性个体的X染色体上________量相同。

（2）为探究胚胎发育早期X染色体上Xist基因的表达与X染色体失活的关系，科研人员将某种雌鼠的胚胎干细胞（PGK细胞）中两条X染色体分别记为X1和X2（如图1），通过基因工程方法将其中X2上的Xist基因敲除，获得XT细胞。对PGK细胞、XT细胞及由它们分化形成的细胞许多细胞中E和e基因的表达量进行定量分析，实验结果如图2所示。

①由图2分析，大多数PGK和XT细胞中的X染色体_____。PGK分化细胞中E基因和e基因表达量高于80%的细胞数目接近相等，说明X染色体失活是________的。

②由图2分析，XT分化细胞中_________染色体失活。实验结果表明__________。

③PGK分化细胞的不同细胞中E、e基因表达的差异，是由于这些细胞的________不同。

（3）据上述实验推测，在胚胎发育过程中，雄性哺乳动物体细胞中Xist基因_______（填“会”或“不会”）转录。一般情况下，红绿色盲基因携带者的表现型是________。

【例题2·参考答案】

（1）碱性染料（或“龙胆紫”、“醋酸洋红”）     X染色体数目-1    （表达的）基因

（2）①未失活   随机   

②X1    Xist基因的表达会导致该基因所在的X染色体失活  

     ③分化程度

（3）不会   正常或色弱