醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)課件:8 第八、九章 人類染色體 染色體畸變 2
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1、染色體(染色體(chromosomechromosome) 是遺傳物質(zhì)(基因)的載體。它由DNA和蛋白質(zhì)等構(gòu)成,具有儲(chǔ)存和傳遞遺傳信息的作用。第一節(jié)第一節(jié) 人類染色體的基本特征人類染色體的基本特征n一、染色質(zhì)和染色體一、染色質(zhì)和染色體 (一一)染色質(zhì)(染色質(zhì)(chromatin) 是間期細(xì)胞核中伸展開的是間期細(xì)胞核中伸展開的DNA蛋白質(zhì)纖維。蛋白質(zhì)纖維。n分類:分類: 常染色質(zhì)常染色質(zhì)(euchromatin) 異染色質(zhì)異染色質(zhì)(heterochromatin) 1 1常染色質(zhì)和異染色質(zhì)常染色質(zhì)和異染色質(zhì) 常染色質(zhì)常染色質(zhì)在細(xì)胞在細(xì)胞間期螺旋化程度低間期螺旋化程度低,呈松散,呈松散狀,狀,染色
2、較淺染色較淺,含有單一或重復(fù)序列的,含有單一或重復(fù)序列的DNADNA,具具有轉(zhuǎn)錄活性有轉(zhuǎn)錄活性,常位于間期細(xì)胞核的,常位于間期細(xì)胞核的中央部位中央部位。 異染色質(zhì)異染色質(zhì)在細(xì)胞間期在細(xì)胞間期螺旋化程度較高螺旋化程度較高,呈凝,呈凝集狀態(tài),而且集狀態(tài),而且染色較深染色較深,多分布在,多分布在核膜內(nèi)表面核膜內(nèi)表面,其其DNADNA復(fù)制較晚,含有復(fù)制較晚,含有重復(fù)重復(fù)DNADNA序列序列,很少進(jìn)行轉(zhuǎn)很少進(jìn)行轉(zhuǎn)錄或無轉(zhuǎn)錄活性錄或無轉(zhuǎn)錄活性,是間期核中不活躍的染色質(zhì)。,是間期核中不活躍的染色質(zhì)。 異染色質(zhì)通常具有三個(gè)特點(diǎn):異染色質(zhì)通常具有三個(gè)特點(diǎn): 在細(xì)胞間期處于在細(xì)胞間期處于凝縮狀態(tài)凝縮狀態(tài); 是遺傳
3、惰性區(qū),是遺傳惰性區(qū),只含有不表達(dá)的基因只含有不表達(dá)的基因; 復(fù)制時(shí)間晚于其他染色質(zhì)區(qū)域復(fù)制時(shí)間晚于其他染色質(zhì)區(qū)域。異染色質(zhì)又分為兩種:異染色質(zhì)又分為兩種: 結(jié)構(gòu)異染色質(zhì)結(jié)構(gòu)異染色質(zhì):在各種細(xì)胞中:在各種細(xì)胞中總是處于凝總是處于凝縮狀態(tài)縮狀態(tài),一般為,一般為高度重復(fù)的高度重復(fù)的DNADNA序列序列,沒有轉(zhuǎn)錄活沒有轉(zhuǎn)錄活性性,常見于染色體的,常見于染色體的著絲粒區(qū)著絲粒區(qū)、端粒區(qū)端粒區(qū)、次縊痕次縊痕以及以及Y Y染色體長(zhǎng)臂遠(yuǎn)端染色體長(zhǎng)臂遠(yuǎn)端2 23 3區(qū)段區(qū)段等;等; 兼性異染色質(zhì)兼性異染色質(zhì):在特定細(xì)胞或在一定發(fā)育在特定細(xì)胞或在一定發(fā)育階段由常染色質(zhì)凝縮轉(zhuǎn)變而形成的異染色質(zhì)階段由常染色質(zhì)凝縮轉(zhuǎn)
4、變而形成的異染色質(zhì)。在在濃縮時(shí),基因失去了活性,無轉(zhuǎn)錄功能濃縮時(shí),基因失去了活性,無轉(zhuǎn)錄功能;當(dāng)其;當(dāng)其處處于松散狀態(tài)時(shí),又能夠轉(zhuǎn)變?yōu)槌H旧|(zhì),恢復(fù)其于松散狀態(tài)時(shí),又能夠轉(zhuǎn)變?yōu)槌H旧|(zhì),恢復(fù)其轉(zhuǎn)錄活性轉(zhuǎn)錄活性。如。如X X染色質(zhì)染色質(zhì)( (女性胚胎女性胚胎1616天隨機(jī)失活一天隨機(jī)失活一條條) )。白細(xì)胞中的巴氏小體(鼓槌狀結(jié)構(gòu))白細(xì)胞中的巴氏小體(鼓槌狀結(jié)構(gòu))X X染色質(zhì)染色質(zhì)2 2、性染色質(zhì)(、性染色質(zhì)(sex chromatinsex chromatin)n 是是X X和和Y(Y(染色體染色體) )在間期細(xì)胞核中顯示出來在間期細(xì)胞核中顯示出來的一種特殊結(jié)構(gòu)的一種特殊結(jié)構(gòu)。包括。包括X X
5、染色質(zhì)和染色質(zhì)和Y Y染色質(zhì)。染色質(zhì)。n (1)(1)X X染色質(zhì)染色質(zhì):19491949年,年,BarrBarr等人在雌貓神經(jīng)等人在雌貓神經(jīng)元細(xì)胞核中發(fā)現(xiàn)一種濃縮小體。其他雌性哺乳元細(xì)胞核中發(fā)現(xiàn)一種濃縮小體。其他雌性哺乳類動(dòng)物間期細(xì)胞中也同樣存在這種顯示性別差類動(dòng)物間期細(xì)胞中也同樣存在這種顯示性別差異的結(jié)構(gòu)。異的結(jié)構(gòu)。 X X染色質(zhì)染色質(zhì)A A、B B、C C、D D、E E:分別為含:分別為含0 0、1 1、2 2、3 3、4 4個(gè)個(gè)X X染色質(zhì)染色質(zhì) 正常女性的正常女性的間期細(xì)胞核間期細(xì)胞核中緊貼中緊貼核膜內(nèi)緣核膜內(nèi)緣有有一個(gè)一個(gè)染色較深染色較深,大小約為,大小約為1um1um的橢圓形小
6、體的橢圓形小體,即,即X X染色質(zhì)染色質(zhì)。正常男性則沒有。正常男性則沒有X X染色質(zhì)。染色質(zhì)。 為什么正常男女性之間的為什么正常男女性之間的X X染色質(zhì)存在差異染色質(zhì)存在差異? ?女性兩個(gè)女性兩個(gè)X X染色體上的每個(gè)基因的兩個(gè)等位基因染色體上的每個(gè)基因的兩個(gè)等位基因所形成的產(chǎn)物,為什么不比只有一個(gè)所形成的產(chǎn)物,為什么不比只有一個(gè)X X染色體半染色體半合子的男性的相應(yīng)基因產(chǎn)物多合子的男性的相應(yīng)基因產(chǎn)物多? ?為什么某一為什么某一X X連連鎖的突變基因純合女性的病情并不比半合子的鎖的突變基因純合女性的病情并不比半合子的男性嚴(yán)重男性嚴(yán)重? ? 1961 1961年,年,LyonLyon假說對(duì)這些問題
7、進(jìn)行了解釋。假說對(duì)這些問題進(jìn)行了解釋。 假說的要點(diǎn):假說的要點(diǎn): 失活發(fā)生在胚胎發(fā)育早期失活發(fā)生在胚胎發(fā)育早期( (人類晚期囊胚期人類晚期囊胚期-第第1616天天) ); X X染色體的染色體的失活是隨機(jī)的失活是隨機(jī)的; 失活是完全的失活是完全的,雌性體細(xì)胞內(nèi)僅有一條,雌性體細(xì)胞內(nèi)僅有一條X X染染色體有活性,另一條色體有活性,另一條X X染色體在遺傳上是失活的;染色體在遺傳上是失活的; 失活是永久的和克隆式繁殖的失活是永久的和克隆式繁殖的。一旦某一。一旦某一特定的細(xì)胞內(nèi)的特定的細(xì)胞內(nèi)的X X染色體失活,那么由此細(xì)胞而增染色體失活,那么由此細(xì)胞而增殖的所有子代細(xì)胞也總是這一個(gè)殖的所有子代細(xì)胞也
8、總是這一個(gè)X X染色體失活。染色體失活。 雖然雖然X X染色體失活通常是染色體失活通常是隨機(jī)隨機(jī)的,但的,但結(jié)構(gòu)異結(jié)構(gòu)異常的常的X X染色體優(yōu)先失活染色體優(yōu)先失活;在;在X X染色體平衡易位攜帶染色體平衡易位攜帶者個(gè)體中,通常是正常的者個(gè)體中,通常是正常的X X染色體優(yōu)先失活染色體優(yōu)先失活。 值得注意的是,值得注意的是,X X染色體失活并不是完全的染色體失活并不是完全的,失活的失活的X X染色體上基因并非都失去了活性,染色體上基因并非都失去了活性,有一有一部分基因仍保持一定活性部分基因仍保持一定活性。 據(jù)估計(jì),人類據(jù)估計(jì),人類X X染色體上染色體上約約有有1 13 3的基因可能逃避完的基因可能
9、逃避完全失活全失活。因此。因此當(dāng)當(dāng)X X染色體數(shù)目染色體數(shù)目偏離正常數(shù)目時(shí),個(gè)體就表偏離正常數(shù)目時(shí),個(gè)體就表現(xiàn)出了多種異常臨床癥狀現(xiàn)出了多種異常臨床癥狀。如如47,XXY47,XXY(Klinefelter(Klinefelter綜合綜合征征) )的個(gè)體不同于的個(gè)體不同于46,XY46,XY的個(gè)的個(gè)體;體;47,XXX47,XXX( (多多X X綜合征綜合征) )的個(gè)的個(gè)體不同于體不同于46,XX46,XX的個(gè)體,而且的個(gè)體,而且X X染色體越多時(shí),表型的異常染色體越多時(shí),表型的異常更嚴(yán)重。更嚴(yán)重。 人類人類X X染色體上約有染色體上約有1/31/3的的基因可能逃避完全失活基因可能逃避完全失活
10、 Y Y染色質(zhì)染色質(zhì)(2)(2)Y Y染色質(zhì)染色質(zhì)(Y chromatin)(Y chromatin): 正常男性的間期細(xì)胞用熒光染料染色后,在正常男性的間期細(xì)胞用熒光染料染色后,在細(xì)胞核內(nèi)可出現(xiàn)一個(gè)細(xì)胞核內(nèi)可出現(xiàn)一個(gè)強(qiáng)熒光小體強(qiáng)熒光小體,直徑為,直徑為0.30.3m m,稱為稱為Y Y染色質(zhì)。染色質(zhì)。 研究發(fā)現(xiàn)研究發(fā)現(xiàn)Y Y染色體長(zhǎng)臂遠(yuǎn)端染色體長(zhǎng)臂遠(yuǎn)端部分為異染色質(zhì),部分為異染色質(zhì),可被熒光染料染色后發(fā)出熒光??杀粺晒馊玖先旧蟀l(fā)出熒光。( (二二) )染色體染色體 染色體由無數(shù)個(gè)重復(fù)的核小體亞單位染色體由無數(shù)個(gè)重復(fù)的核小體亞單位(nucleosomenucleosome)構(gòu)成的。)構(gòu)成的。
11、 核小體由長(zhǎng)約核小體由長(zhǎng)約200bp200bp的的DNADNA和五種組蛋白組和五種組蛋白組成。其中組蛋白成。其中組蛋白H H2 2A A、H H2 2B B、H H3 3、H H4 4各兩分子組成各兩分子組成一個(gè)一個(gè)八聚體核心八聚體核心,DNADNA在其外表纏繞在其外表纏繞1.751.75圈圈( (146bp146bp) ),形成核小體,形成核小體,60bp60bp左右的左右的DNADNA連接相鄰連接相鄰的核小體,對(duì)核酸內(nèi)切酶敏感。組蛋白的核小體,對(duì)核酸內(nèi)切酶敏感。組蛋白H H1 1位于連位于連接接DNADNA上。上。從從DNADNA到染色體水平的壓縮過程到染色體水平的壓縮過程從從DNADNA
12、到染色體水平的壓縮過程到染色體水平的壓縮過程 螺線管螺線管二、人類染色體的數(shù)目、結(jié)構(gòu)和形態(tài)二、人類染色體的數(shù)目、結(jié)構(gòu)和形態(tài)( (一一) )人類染色體的數(shù)目人類染色體的數(shù)目n 不同物種生物的染色體數(shù)目各不相同,而同不同物種生物的染色體數(shù)目各不相同,而同一物種的一物種的染色體數(shù)目是相對(duì)恒定染色體數(shù)目是相對(duì)恒定的。的。n 染色體數(shù)目的恒定對(duì)維持物種的穩(wěn)定性具染色體數(shù)目的恒定對(duì)維持物種的穩(wěn)定性具有重要意義,染色體數(shù)目也是物種鑒定的重要有重要意義,染色體數(shù)目也是物種鑒定的重要標(biāo)志之一。標(biāo)志之一。 在真核生物中,在真核生物中,一個(gè)正常生殖細(xì)胞一個(gè)正常生殖細(xì)胞( (配子配子) )中所含的全套染色體中所含的全
13、套染色體稱為稱為一個(gè)染色體組一個(gè)染色體組。 一個(gè)染色體組所含的全部基因一個(gè)染色體組所含的全部基因稱為稱為一個(gè)基一個(gè)基因組因組(genome)(genome)。 具有一個(gè)染色體組的細(xì)胞具有一個(gè)染色體組的細(xì)胞稱為稱為單倍體單倍體(diploid)(diploid),以,以n n表示;具有兩個(gè)染色體組的細(xì)表示;具有兩個(gè)染色體組的細(xì)胞稱為二倍體胞稱為二倍體(diploid)(diploid),以,以2n2n表示。人類正常表示。人類正常體細(xì)胞染色體數(shù)目是體細(xì)胞染色體數(shù)目是4646,即,即2n=462n=46條,正常性細(xì)條,正常性細(xì)胞胞( (精子或卵子精子或卵子) )中染色體數(shù)為中染色體數(shù)為2323條,即
14、條,即n=23n=23條。條。( (二二) )染色體的結(jié)構(gòu)、形態(tài)染色體的結(jié)構(gòu)、形態(tài)染色單體染色單體次級(jí)縊痕次級(jí)縊痕短臂(短臂(p)長(zhǎng)臂(長(zhǎng)臂(q)隨體隨體端粒端粒(異染色質(zhì)區(qū)異染色質(zhì)區(qū))隨體柄隨體柄(次級(jí)縊痕次級(jí)縊痕)著絲粒著絲粒(主主縊痕縊痕)( (二二) )染色體的結(jié)構(gòu)、形態(tài)染色體的結(jié)構(gòu)、形態(tài)中期染色體的形態(tài)特征中期染色體的形態(tài)特征 根據(jù)人類染色體著絲粒的位置可將染色體根據(jù)人類染色體著絲粒的位置可將染色體分為分為3 3種類型:種類型: n 中著絲粒染色體中著絲粒染色體(metacentric chromosome) n 亞中著絲粒染色體亞中著絲粒染色體(submetacentric chr
15、omosome) n 近端著絲粒染色體近端著絲粒染色體(acrocentric chromosome) 1/25/85/87/87/8末端末端三、性別決定及性染色體三、性別決定及性染色體n 一個(gè)個(gè)體無論其有幾條一個(gè)個(gè)體無論其有幾條X X染色體,只要有染色體,只要有Y Y染染色體就決定男性表型色體就決定男性表型( (睪丸女性化患者除外睪丸女性化患者除外) )。因。因?yàn)闉閅 Y染色體的短臂上有一個(gè)決定男性的基因,即染色體的短臂上有一個(gè)決定男性的基因,即睪睪丸決定因子丸決定因子(testis-determining factor(testis-determining factor,TDF)TDF)基
16、因,基因,TDFTDF基因是性別決定的關(guān)鍵基因。基因是性別決定的關(guān)鍵基因。n 性染色體異常的個(gè)體,如核型為性染色體異常的個(gè)體,如核型為4747,XXYXXY或或4848,XXXYXXXY等,他們的等,他們的表型是男性表型是男性,但卻是一個(gè)不正常,但卻是一個(gè)不正常的男性。的男性。沒有沒有Y Y染色體的個(gè)體染色體的個(gè)體,其,其性腺發(fā)育基本上性腺發(fā)育基本上是女性特征是女性特征,即使只有一條,即使只有一條X X染色體如核型為染色體如核型為4545,X X的個(gè)體,其表型也是女性。的個(gè)體,其表型也是女性。 人類人類Y Y染色體是由兩個(gè)在遺傳學(xué)上明顯不同的染色體是由兩個(gè)在遺傳學(xué)上明顯不同的部分組成,即部分組
17、成,即擬常染色體區(qū)域擬常染色體區(qū)域和和Y Y特異區(qū)域特異區(qū)域所組成。所組成。 擬常染色體區(qū)域擬常染色體區(qū)域位于位于X X和和Y Y染色體的短臂末端染色體的短臂末端,是是X X和和Y Y染色體的染色體的同源區(qū)同源區(qū),X X染色體和染色體和Y Y染色體之間染色體之間可以在擬常染色體區(qū)域重組可以在擬常染色體區(qū)域重組。 Y Y特異區(qū)域特異區(qū)域在正常情況下在正常情況下不與不與X X染色體發(fā)生重染色體發(fā)生重組組,在減數(shù)分裂中,在減數(shù)分裂中作為一個(gè)整體分離作為一個(gè)整體分離,編碼幾個(gè),編碼幾個(gè)基因,基因,睪丸決定因子基因睪丸決定因子基因位于這個(gè)區(qū)域內(nèi)。位于這個(gè)區(qū)域內(nèi)。 1990 1990年,年,Sinclai
18、rSinclair等發(fā)現(xiàn)了等發(fā)現(xiàn)了性別決定區(qū)域性別決定區(qū)域Y Y(sex-determining region Y(sex-determining region Y,SRYSRY) ),并且,并且認(rèn)為是認(rèn)為是TDFTDF的最佳候選基因。的最佳候選基因。SRYSRY位于位于Y Y染色體染色體短臂末端(短臂末端(Yp11.3Yp11.3),其產(chǎn)物為),其產(chǎn)物為SRYSRY蛋白,蛋白,決決定睪丸的形成定睪丸的形成,而且有越來越多的證據(jù)表明,而且有越來越多的證據(jù)表明SRYSRY和人類性別決定確有關(guān)系。和人類性別決定確有關(guān)系。第二節(jié)第二節(jié) 染色體分組、核型與顯帶技術(shù)染色體分組、核型與顯帶技術(shù)一、染色體的
19、研究方法一、染色體的研究方法n 19561956年,年,LevanLevan和和TjioTjio應(yīng)用應(yīng)用秋水仙素秋水仙素和和低低滲技術(shù)滲技術(shù),在流產(chǎn)的胎兒肺組織培養(yǎng)中確定這些,在流產(chǎn)的胎兒肺組織培養(yǎng)中確定這些細(xì)胞的染色體是細(xì)胞的染色體是4646。從此肯定了人類染色體數(shù)。從此肯定了人類染色體數(shù)目為目為2n=462n=46,這標(biāo)志著現(xiàn)代細(xì)胞遺傳學(xué)的開始。,這標(biāo)志著現(xiàn)代細(xì)胞遺傳學(xué)的開始。(一)染色體標(biāo)本的制作(一)染色體標(biāo)本的制作 n 制備染色體標(biāo)本首先要獲得大量的中期分裂制備染色體標(biāo)本首先要獲得大量的中期分裂相。相。秋水仙素秋水仙素有抑制紡錘絲蛋白合成的作用,能有抑制紡錘絲蛋白合成的作用,能抑制分
20、裂中期的活動(dòng),使細(xì)胞分裂停止在中期,抑制分裂中期的活動(dòng),使細(xì)胞分裂停止在中期,從而獲得大量的中期分裂相;從而獲得大量的中期分裂相;n 由于由于低滲液低滲液可使細(xì)胞體積膨大、破裂,有助可使細(xì)胞體積膨大、破裂,有助于染色體散開;再經(jīng)固定液固定處理后滴片,并于染色體散開;再經(jīng)固定液固定處理后滴片,并用吉姆薩(用吉姆薩(GiemsaGiemsa)染料染色,就可得到非顯帶)染料染色,就可得到非顯帶染色體標(biāo)本。染色體標(biāo)本。 (二)染色體顯帶(二)染色體顯帶 n 顯帶染色體顯帶染色體是指是指染色體標(biāo)本經(jīng)過一定程序染色體標(biāo)本經(jīng)過一定程序處理,并用特定染料染色,使染色體沿其長(zhǎng)軸處理,并用特定染料染色,使染色體沿
21、其長(zhǎng)軸顯現(xiàn)明暗或深淺相間的橫行帶紋顯現(xiàn)明暗或深淺相間的橫行帶紋,也稱為染色,也稱為染色體帶(體帶(chromosomal bandchromosomal band)。)。 每對(duì)同源染色體的帶型基本相同而且穩(wěn)定。每對(duì)同源染色體的帶型基本相同而且穩(wěn)定。 一般認(rèn)為,一般認(rèn)為,易被吉姆薩深染的易被吉姆薩深染的陽性帶陽性帶為富含為富含A-TA-T的染色體節(jié)段,復(fù)制晚,含基因較少的染色體節(jié)段,復(fù)制晚,含基因較少;相反;相反富含富含G-CG-C的染色體節(jié)段復(fù)制早,含基因較多,不的染色體節(jié)段復(fù)制早,含基因較多,不易著色,稱為易著色,稱為陰性帶陰性帶。據(jù)報(bào)道。據(jù)報(bào)道已被定位的基因絕已被定位的基因絕大部分都在陰性
22、帶區(qū)大部分都在陰性帶區(qū)。 人類染色體能顯現(xiàn)出近人類染色體能顯現(xiàn)出近20002000條帶紋,這些帶條帶紋,這些帶再融合成一般顯微鏡下可見的再融合成一般顯微鏡下可見的300-850300-850條帶左右。條帶左右。n 顯帶技術(shù)主要有顯帶技術(shù)主要有G G帶、帶、C C帶、帶、Q Q帶、帶、R R帶、帶、T T帶、帶、N N帶帶和和高分辯染色體分析技術(shù)高分辯染色體分析技術(shù)等。等。n 其他技術(shù)還有其他技術(shù)還有姐妹染色單體互換技術(shù)姐妹染色單體互換技術(shù)、染色體染色體原位雜交技術(shù)原位雜交技術(shù)和和染色體脆性部位檢測(cè)技術(shù)染色體脆性部位檢測(cè)技術(shù)等。等。二、染色體核型二、染色體核型n核型(核型(karyotypeka
23、ryotype):): 一個(gè)體細(xì)胞中的全部染色體,按其大小、一個(gè)體細(xì)胞中的全部染色體,按其大小、形態(tài)特征順序排列所構(gòu)成的圖像形態(tài)特征順序排列所構(gòu)成的圖像。 n核型分析核型分析(karyotype analysis)(karyotype analysis): 將待測(cè)細(xì)胞的核型進(jìn)行染色體數(shù)目、形將待測(cè)細(xì)胞的核型進(jìn)行染色體數(shù)目、形態(tài)特征的分析,確定其是否與正常核型完全態(tài)特征的分析,確定其是否與正常核型完全一致一致。(一)人類染色體非顯帶核型(一)人類染色體非顯帶核型 1960 1960年在美國(guó)丹佛、年在美國(guó)丹佛、19631963年在英國(guó)倫敦、年在英國(guó)倫敦、19661966年在美國(guó)芝加哥召開過三次國(guó)際
24、會(huì)議,制定年在美國(guó)芝加哥召開過三次國(guó)際會(huì)議,制定了人類有絲分裂染色體的識(shí)別、編號(hào)、分組以及了人類有絲分裂染色體的識(shí)別、編號(hào)、分組以及核型描述等統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)命名系統(tǒng)。核型描述等統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)命名系統(tǒng)。 1-22 1-22號(hào)為常染色體;其余一對(duì)為性染色體,號(hào)為常染色體;其余一對(duì)為性染色體,女性為女性為XXXX,男性為,男性為XYXY;將這;將這2323對(duì)染色體依照對(duì)染色體依照大小大小遞減順序遞減順序和和著絲粒位置著絲粒位置分為分為A A、B B、C C、D D、E E、F F、G 7G 7個(gè)組個(gè)組,A A組最大,組最大,G G組最小。組最小。X X染色體列入染色體列入C C組,組,Y Y染色體列入染色體
25、列入G G組。組。 核型的描述:正常女性核型描述為:核型的描述:正常女性核型描述為:4646,XXXX,正常男性核型描述為:正常男性核型描述為:4646,XYXY。人類核型分組與各組染色體形態(tài)特征(非顯帶標(biāo)本)人類核型分組與各組染色體形態(tài)特征(非顯帶標(biāo)本) 組號(hào)組號(hào)染色體號(hào)染色體號(hào)大小大小著絲粒位置著絲粒位置次溢痕次溢痕隨體隨體可鑒別程度可鑒別程度A13最大最大中(中(1、3號(hào))號(hào))亞中(亞中(2號(hào))號(hào))1號(hào)常見號(hào)常見可鑒別可鑒別B45次大次大亞中亞中難鑒別難鑒別C612、X中等中等亞中亞中9號(hào)常見號(hào)常見難鑒別難鑒別D1315中等中等近端近端有有難鑒別難鑒別E1618小小中(中(16號(hào))號(hào))亞
26、中(亞中(17、18號(hào))號(hào))16號(hào)常見號(hào)常見16號(hào)可鑒別,號(hào)可鑒別,17、18難鑒別難鑒別F1920次小次小中中難鑒別難鑒別G2122、Y最小最小近端近端21、22號(hào)有,號(hào)有,Y無無難鑒別難鑒別人類染色體非顯帶核型圖人類染色體非顯帶核型圖 (二)人類染色體顯帶核型(二)人類染色體顯帶核型 1 1、Q Q顯帶顯帶(Q banding) (Q banding) n 1968 1968年,瑞典細(xì)胞化學(xué)家年,瑞典細(xì)胞化學(xué)家CasperssonCaspersson等應(yīng)等應(yīng)用熒光染料用熒光染料氮芥喹吖因氮芥喹吖因(QM)(QM)處理染色體后,在處理染色體后,在熒光顯微鏡下可觀察到熒光顯微鏡下可觀察到染色體
27、顯示出一條條寬染色體顯示出一條條寬窄和亮度不同的橫紋窄和亮度不同的橫紋,這一顯帶技術(shù)稱,這一顯帶技術(shù)稱Q Q顯帶顯帶(Q banding)(Q banding),所顯示的帶紋稱為,所顯示的帶紋稱為Q Q帶帶(Q band)(Q band)。n 缺點(diǎn):熒光顯微鏡觀察,缺點(diǎn):熒光顯微鏡觀察,熒光持續(xù)時(shí)間短,熒光持續(xù)時(shí)間短,標(biāo)本不能長(zhǎng)期保存標(biāo)本不能長(zhǎng)期保存。 2 2G G顯帶顯帶(G banding)(G banding) 將染色體標(biāo)本用將染色體標(biāo)本用堿堿、胰蛋白酶胰蛋白酶或或其他鹽溶其他鹽溶液液處理后,再用處理后,再用GiemsaGiemsa染液染色染液染色,在普通顯微,在普通顯微鏡下可見染色體上
28、出現(xiàn)深淺相間的帶紋,稱鏡下可見染色體上出現(xiàn)深淺相間的帶紋,稱G G帶帶(G band)(G band)。 G G顯帶顯帶方法簡(jiǎn)便方法簡(jiǎn)便,帶紋清晰帶紋清晰,染色體標(biāo)本可,染色體標(biāo)本可以以長(zhǎng)期保存長(zhǎng)期保存,因此被廣泛用于染色體病的診斷,因此被廣泛用于染色體病的診斷和研究。和研究。 3 3R R顯帶顯帶(R banding)(R banding) 用用磷酸鹽溶液及高溫處理標(biāo)本磷酸鹽溶液及高溫處理標(biāo)本后,再用后,再用GiemsaGiemsa染色染色,顯示出,顯示出與與G G帶相反的帶帶相反的帶,即,即G G顯帶中顯帶中的深帶在的深帶在R R顯帶中為淺帶,顯帶中為淺帶,G G顯帶中的淺帶在顯帶中的淺帶
29、在R R顯顯帶中為深帶,稱帶中為深帶,稱R R帶帶(R band)(R band)。 4 4T T顯帶顯帶(T banding)(T banding) 將染色體標(biāo)本將染色體標(biāo)本加熱處理加熱處理后,再用后,再用GiemsaGiemsa染色染色可使染色體末端區(qū)段特異性深染,稱可使染色體末端區(qū)段特異性深染,稱T T帶帶(T (T band)band)。T T顯帶法是顯帶法是R R顯帶法的分支,只是其顯帶法的分支,只是其僅顯僅顯示染色體末端的端粒部分示染色體末端的端粒部分,因此也稱,因此也稱端粒帶端粒帶(telomere banding)(telomere banding)。 4 4C C顯帶顯帶(C
30、 banding)(C banding) 用用NaOHNaOH或或Ba(OH)Ba(OH)2 2處理處理標(biāo)本后,再用標(biāo)本后,再用GiemsaGiemsa染色染色,可使,可使著絲粒和次縊痕著絲粒和次縊痕的結(jié)構(gòu)異染色質(zhì)部分的結(jié)構(gòu)異染色質(zhì)部分深染,如深染,如l l、9 9、1616號(hào)染色體的次縊痕以及號(hào)染色體的次縊痕以及Y Y染色染色體長(zhǎng)臂遠(yuǎn)端的體長(zhǎng)臂遠(yuǎn)端的2 23 3的區(qū)段,所顯示的帶紋稱的區(qū)段,所顯示的帶紋稱C C帶帶(C band)(C band)。C C顯帶可用于檢測(cè)顯帶可用于檢測(cè)Y Y染色體、著絲粒區(qū)染色體、著絲粒區(qū)以及次縊痕區(qū)的變化。以及次縊痕區(qū)的變化。9 91616l l 6 6N N
31、顯帶顯帶 用用硝酸銀染色硝酸銀染色,可使染色體的,可使染色體的隨體及核仁隨體及核仁形成區(qū)形成區(qū)(NOR)(NOR)呈現(xiàn)出特異性的黑色銀染物呈現(xiàn)出特異性的黑色銀染物,這種,這種銀染色陽性的銀染色陽性的NORNOR稱為稱為Ag-NORAg-NOR。 研究表明,研究表明,Ag-NORAg-NOR的可染性取決于它的功的可染性取決于它的功能活性,即能活性,即具轉(zhuǎn)錄活性的具轉(zhuǎn)錄活性的NORNOR著色著色,但受染物質(zhì),但受染物質(zhì)不是次縊痕本身,而是附近與不是次縊痕本身,而是附近與rDNArDNA轉(zhuǎn)錄有關(guān)的轉(zhuǎn)錄有關(guān)的一種酸性蛋白。一種酸性蛋白。(三)(三)G G顯帶染色體的識(shí)別顯帶染色體的識(shí)別 G G顯帶核型
32、分析已成為目前臨床常規(guī)應(yīng)用的顯帶核型分析已成為目前臨床常規(guī)應(yīng)用的染色體病診斷的手段之一。染色體病診斷的手段之一。 中期染色體的形態(tài)、帶型(中期染色體的形態(tài)、帶型(G顯帶)顯帶)人類人類G顯帶染色體模式圖顯帶染色體模式圖人類人類G顯帶染色體模式圖顯帶染色體模式圖(四)人類染色體的多態(tài)性(四)人類染色體的多態(tài)性n 在正常人群中,存在著各種染色體恒定的在正常人群中,存在著各種染色體恒定的微小變異,包括微小變異,包括結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)、帶紋寬窄帶紋寬窄和和著色強(qiáng)度著色強(qiáng)度等等。這類恒定而微小的這類恒定而微小的變異是按照孟德爾方式遺傳變異是按照孟德爾方式遺傳的,的,通常沒有明顯的表型效應(yīng)通常沒有明顯的表型效應(yīng),稱
33、為,稱為染色體多染色體多態(tài)性態(tài)性(chromosomal polymorphism)(chromosomal polymorphism)。 染色體多態(tài)性常見的部位包括:染色體多態(tài)性常見的部位包括: n Y Y染色體的長(zhǎng)度變異染色體的長(zhǎng)度變異;n D D組、組、G G組近端著絲粒染色體的短臂組近端著絲粒染色體的短臂、隨體隨體及隨體柄部次縊痕區(qū)(及隨體柄部次縊痕區(qū)(NORNOR)的變異)的變異 ; n 第第1 1、9 9和和1616號(hào)染色體次縊痕的變異號(hào)染色體次縊痕的變異。三、人類染色體命名國(guó)際體制三、人類染色體命名國(guó)際體制n 19711971年在巴黎召開的第四屆國(guó)際人類細(xì)胞年在巴黎召開的第四屆國(guó)
34、際人類細(xì)胞遺傳學(xué)會(huì)議以及遺傳學(xué)會(huì)議以及19721972年召開的愛丁堡會(huì)議,提年召開的愛丁堡會(huì)議,提出并確定了識(shí)別和描述每個(gè)顯帶染色體區(qū)、帶出并確定了識(shí)別和描述每個(gè)顯帶染色體區(qū)、帶的標(biāo)準(zhǔn),稱為的標(biāo)準(zhǔn),稱為人類細(xì)胞遺傳學(xué)命名國(guó)際體制人類細(xì)胞遺傳學(xué)命名國(guó)際體制(An International System for Human (An International System for Human Cytogenetics NomenclatureCytogenetics Nomenclature,ISCNISCN) )。n 該命名體制后來歷經(jīng)多次國(guó)際會(huì)議討論的該命名體制后來歷經(jīng)多次國(guó)際會(huì)議討論的修訂
35、和完善,形成不同版本,目前最新的是修訂和完善,形成不同版本,目前最新的是ISCN(2013)ISCN(2013)。(1 1)界標(biāo)、區(qū)和帶的定義)界標(biāo)、區(qū)和帶的定義 n界標(biāo)(界標(biāo)(landmarklandmark):是:是確認(rèn)每一染色體上具有確認(rèn)每一染色體上具有重要意義的、穩(wěn)定的、有顯著形態(tài)學(xué)特征的指重要意義的、穩(wěn)定的、有顯著形態(tài)學(xué)特征的指標(biāo)標(biāo),包括染色體兩臂的,包括染色體兩臂的末端末端、著絲粒著絲粒和某些和某些穩(wěn)穩(wěn)定且顯著的帶定且顯著的帶。n區(qū)(區(qū)(regionregion):兩個(gè)相鄰界標(biāo)之間兩個(gè)相鄰界標(biāo)之間稱為區(qū)。稱為區(qū)。 n帶(帶(bandband):每個(gè)區(qū)中都含有一定數(shù)量、一定:每個(gè)區(qū)中
36、都含有一定數(shù)量、一定排列順序、一定寬窄、染色不同的帶,沒有無排列順序、一定寬窄、染色不同的帶,沒有無帶區(qū)。帶區(qū)。n亞帶:亞帶:在帶的基礎(chǔ)上,再分出若干細(xì)小的帶紋在帶的基礎(chǔ)上,再分出若干細(xì)小的帶紋叫亞帶。高分辨顯帶技術(shù)對(duì)染色體的分析達(dá)到叫亞帶。高分辨顯帶技術(shù)對(duì)染色體的分析達(dá)到了亞帶水平。了亞帶水平。 (2 2)區(qū)帶的編號(hào)原則)區(qū)帶的編號(hào)原則 每條染色體的區(qū)和帶均每條染色體的區(qū)和帶均從著絲粒開始從著絲粒開始,沿,沿染色體臂染色體臂向臂遠(yuǎn)端編號(hào)向臂遠(yuǎn)端編號(hào),靠近著絲粒的兩個(gè)區(qū)分,靠近著絲粒的兩個(gè)區(qū)分別是長(zhǎng)、短臂的別是長(zhǎng)、短臂的1 1區(qū),再由此向遠(yuǎn)側(cè)區(qū),再由此向遠(yuǎn)側(cè)2 2區(qū)、區(qū)、3 3區(qū)等。區(qū)等。 作
37、為作為界標(biāo)的帶界標(biāo)的帶屬于此界標(biāo)遠(yuǎn)側(cè)端區(qū)的屬于此界標(biāo)遠(yuǎn)側(cè)端區(qū)的1 1號(hào)帶。號(hào)帶。 被著絲粒一分為二的帶被著絲粒一分為二的帶,分屬長(zhǎng)、短臂的,分屬長(zhǎng)、短臂的1 1區(qū)區(qū)1 1帶。帶。(3 3)某一特定帶的標(biāo)定)某一特定帶的標(biāo)定 標(biāo)定某一特定帶時(shí),需包含標(biāo)定某一特定帶時(shí),需包含4 4項(xiàng)項(xiàng)內(nèi)容:內(nèi)容: 染色體號(hào)染色體號(hào) ;臂號(hào);臂號(hào); 區(qū)號(hào);區(qū)號(hào); 帶號(hào)。帶號(hào)。 “ “人類細(xì)胞遺傳學(xué)高分辨人類細(xì)胞遺傳學(xué)高分辨命名的國(guó)際體制命名的國(guó)際體制(1981)(ISCN 1981)”(1981)(ISCN 1981)”的模的模式圖,顯示了大約具有式圖,顯示了大約具有550850550850條帶的高分辨帶型條帶的高
38、分辨帶型。高分辨顯帶的命名方法高分辨顯帶的命名方法是是在原帶之后在原帶之后加亞帶或次亞帶加亞帶或次亞帶表示方法:表示方法: 亞帶亞帶: 10p12.1: 10p12.1、10p12.210p12.2、10p12.310p12.3 次亞帶次亞帶: 10p12.31: 10p12.31、10p12.3210p12.32、10p12.3310p12.33符號(hào)術(shù)語意 義符號(hào)術(shù)語意 義A-G染色體組的名稱1-22常染色體序號(hào)從到+或-在染色體和組號(hào)前表示染色體或組內(nèi)染色體增加或減少;在染色體臂或結(jié)構(gòu)后面,表示這個(gè)臂或結(jié)構(gòu)的增加或減少/表示嵌合體?染色體分類或情況不明: 斷裂:斷裂與重接ace無著絲粒斷片
39、(見f)cen著絲粒chi異源嵌合體chr染色體ct染色單體del缺失der衍生染色體dic雙著絲粒dir正位dis遠(yuǎn)側(cè)dmin雙微體dup重復(fù)e交換end(核)內(nèi)復(fù)制f斷片fem女性核型分析中常用的符號(hào)和術(shù)語核型分析中常用的符號(hào)和術(shù)語fra脆性部位g裂隙h副縊痕i等臂染色體ins插入inv倒位mal男性mar標(biāo)記染色體mat母源的min微小體mn眾數(shù)mos嵌合體p短臂pat父源的ph費(fèi)城染色體pro近側(cè)psu假q長(zhǎng)臂qr四射體r環(huán)狀染色體rcp相互易位rea重排rac重組染色體rob羅伯遜易位s隨體tan串聯(lián)易位ter末端tr三射體tri三著絲粒var可變區(qū)核型分析中常用的符號(hào)和術(shù)語核型分析
40、中常用的符號(hào)和術(shù)語n染色體畸變(染色體畸變(chromosome aberrationchromosome aberration)是指體是指體細(xì)胞或生殖細(xì)胞內(nèi)染色體發(fā)生的異常改變。細(xì)胞或生殖細(xì)胞內(nèi)染色體發(fā)生的異常改變。數(shù)目畸變數(shù)目畸變n染色體畸變?nèi)旧w畸變 結(jié)構(gòu)畸變結(jié)構(gòu)畸變 據(jù)調(diào)查,在新生活嬰中染色體異常的發(fā)生率據(jù)調(diào)查,在新生活嬰中染色體異常的發(fā)生率為為0.70.7,在自發(fā)流產(chǎn)胎兒中約有,在自發(fā)流產(chǎn)胎兒中約有5050是由染色是由染色體畸變所致。體畸變所致。第一節(jié)第一節(jié) 染色體畸變發(fā)生的原因染色體畸變發(fā)生的原因n自發(fā)畸變(自發(fā)畸變(spontaneous aberration) n誘發(fā)畸變(誘發(fā)
41、畸變(induced aberration) 化學(xué)因素:化學(xué)因素:藥物、農(nóng)藥、工業(yè)毒物、食品添加劑藥物、農(nóng)藥、工業(yè)毒物、食品添加劑 物理因素:物理因素:射線射線 生物因素:生物因素:生物類毒素生物類毒素 、病毒等、病毒等 母親年齡母親年齡一、化學(xué)因素一、化學(xué)因素(一)藥物(一)藥物n抗腫瘤藥物抗腫瘤藥物 環(huán)磷酰胺、氮芥、白硝安(馬利蘭)、甲氨環(huán)磷酰胺、氮芥、白硝安(馬利蘭)、甲氨喋呤、阿糖胞苷等抗癌藥物可導(dǎo)致染色體畸變喋呤、阿糖胞苷等抗癌藥物可導(dǎo)致染色體畸變n抗痙攣藥物抗痙攣藥物 苯妥英鈉可引起人淋巴細(xì)胞多倍體細(xì)胞數(shù)增高。苯妥英鈉可引起人淋巴細(xì)胞多倍體細(xì)胞數(shù)增高。 n保胎及預(yù)防妊娠反映的藥物保
42、胎及預(yù)防妊娠反映的藥物。(二)農(nóng)藥(二)農(nóng)藥 許多化學(xué)合成的農(nóng)藥可以引起人類細(xì)胞染色體許多化學(xué)合成的農(nóng)藥可以引起人類細(xì)胞染色體畸變。某些有機(jī)磷農(nóng)藥也可使染色體畸變率增高,畸變。某些有機(jī)磷農(nóng)藥也可使染色體畸變率增高,如敵百蟲類、曲美膦脂類農(nóng)藥。如敵百蟲類、曲美膦脂類農(nóng)藥。(三)工業(yè)毒物(三)工業(yè)毒物 苯、甲苯、鋁、砷、二硫化碳、氯丁二稀、氯苯、甲苯、鋁、砷、二硫化碳、氯丁二稀、氯乙烯單體等,都可以導(dǎo)致染色體畸變。乙烯單體等,都可以導(dǎo)致染色體畸變。(四)食品添加劑(四)食品添加劑 食品的防腐劑和色素等添加劑中所含的化學(xué)物食品的防腐劑和色素等添加劑中所含的化學(xué)物質(zhì)也可以使人類染色體發(fā)生畸變,如硝基呋
43、喃基質(zhì)也可以使人類染色體發(fā)生畸變,如硝基呋喃基糖酰胺糖酰胺AF-2AF-2、環(huán)己基糖精等。、環(huán)己基糖精等。 二、物理因素二、物理因素-電離輻射電離輻射n 細(xì)胞受到電離輻射后,可引起細(xì)胞內(nèi)染色體發(fā)細(xì)胞受到電離輻射后,可引起細(xì)胞內(nèi)染色體發(fā)生異常?;兟孰S射線劑量的增高而增高;最常生異常?;兟孰S射線劑量的增高而增高;最常見的畸變類型有見的畸變類型有染色體斷裂、缺失、雙著絲粒染染色體斷裂、缺失、雙著絲粒染色體、易位、核內(nèi)復(fù)制、不分離色體、易位、核內(nèi)復(fù)制、不分離等。等。n 射線的作用包括對(duì)射線的作用包括對(duì)體細(xì)胞體細(xì)胞和和生殖細(xì)胞生殖細(xì)胞兩方面,兩方面,如果一次照射大劑量的射線,可在短期內(nèi)引起造如果一次
44、照射大劑量的射線,可在短期內(nèi)引起造血障礙而死亡。長(zhǎng)期接受射線治療或從事與放射血障礙而死亡。長(zhǎng)期接受射線治療或從事與放射線相關(guān)工作的人員,由于微小劑量的射線不斷積線相關(guān)工作的人員,由于微小劑量的射線不斷積累,會(huì)引起體細(xì)胞或生殖細(xì)胞染色體畸變。累,會(huì)引起體細(xì)胞或生殖細(xì)胞染色體畸變。n三、生物因素三、生物因素n生物類毒素生物類毒素 真菌毒素:真菌毒素:雜色曲霉素、黃米霉素、棒曲霉雜色曲霉素、黃米霉素、棒曲霉素等,可引起染色體畸變。素等,可引起染色體畸變。n病毒病毒 風(fēng)疹病毒、乙肝病毒、麻疹病毒和巨細(xì)胞病風(fēng)疹病毒、乙肝病毒、麻疹病毒和巨細(xì)胞病毒等,可能引發(fā)染色體的畸變。毒等,可能引發(fā)染色體的畸變。n四
45、、母親年齡四、母親年齡n當(dāng)母親年齡增大時(shí),所生子當(dāng)母親年齡增大時(shí),所生子女的體細(xì)胞中某一序號(hào)染色女的體細(xì)胞中某一序號(hào)染色體有三條的情況要多于一般體有三條的情況要多于一般人群。人群。n一般認(rèn)為,一般認(rèn)為,生殖細(xì)胞在母體生殖細(xì)胞在母體內(nèi)停留的時(shí)間越長(zhǎng),受到各內(nèi)停留的時(shí)間越長(zhǎng),受到各種因素影響的機(jī)會(huì)越多種因素影響的機(jī)會(huì)越多,在,在以后的減數(shù)分裂過程中,以后的減數(shù)分裂過程中,越越容易產(chǎn)生染色體不分離容易產(chǎn)生染色體不分離而導(dǎo)而導(dǎo)致染色體數(shù)目異常。致染色體數(shù)目異常。 DownDown綜合征與母親年齡綜合征與母親年齡第二節(jié)第二節(jié) 染色體數(shù)目異常及其產(chǎn)生機(jī)制染色體數(shù)目異常及其產(chǎn)生機(jī)制 整倍體改變(整倍體改變(
46、euploideuploid)染色體數(shù)目畸變?nèi)旧w數(shù)目畸變 非整倍體改變(非整倍體改變(aneupliodaneupliod) 一、整倍性的改變一、整倍性的改變n 如果如果染色體的數(shù)目變化是單倍體染色體的數(shù)目變化是單倍體(n)(n)的整的整倍數(shù)倍數(shù),即,即以以n n為基數(shù),成倍的增加或減少為基數(shù),成倍的增加或減少,則,則稱為稱為整倍性改變整倍性改變。n 三倍體(三倍體(triploidtriploid) 患者的體細(xì)胞具有患者的體細(xì)胞具有3 3個(gè)染色體組個(gè)染色體組,每對(duì)染色,每對(duì)染色體都增加了一條,染色體總數(shù)為體都增加了一條,染色體總數(shù)為6969(3n3n)n 四倍體(四倍體(tetraploi
47、dtetraploid) 患者的體細(xì)胞具有患者的體細(xì)胞具有4 4個(gè)染色體組個(gè)染色體組,每對(duì)染色,每對(duì)染色體都增加了一條,染色體總數(shù)為體都增加了一條,染色體總數(shù)為9292(4n4n)三倍體三倍體 3n3n6969四倍體四倍體 在人類已知有三倍體和四倍體的個(gè)體,但只在人類已知有三倍體和四倍體的個(gè)體,但只有極少數(shù)三倍體的個(gè)體能存活到出生,存活者多有極少數(shù)三倍體的個(gè)體能存活到出生,存活者多為為2n/3n2n/3n的嵌合體。有調(diào)查資料表明,在的嵌合體。有調(diào)查資料表明,在自發(fā)流產(chǎn)自發(fā)流產(chǎn)的胎兒中,有染色體畸變的占的胎兒中,有染色體畸變的占4242。其中,。其中,三倍三倍體占體占1818,四倍體占四倍體占5
48、 5,可見在流產(chǎn)的胎兒中三,可見在流產(chǎn)的胎兒中三倍體是常見的類型。倍體是常見的類型。 一般認(rèn)為,一般認(rèn)為,三倍體胎兒容易發(fā)生流產(chǎn)的原因三倍體胎兒容易發(fā)生流產(chǎn)的原因是在胚胎發(fā)育過程的細(xì)胞有絲分裂中,形成是在胚胎發(fā)育過程的細(xì)胞有絲分裂中,形成三極三極紡錘體紡錘體,造成染色體在細(xì)胞分裂時(shí)的,造成染色體在細(xì)胞分裂時(shí)的分配紊亂分配紊亂,導(dǎo)致子細(xì)胞中染色體數(shù)目異常,從而嚴(yán)重干擾了導(dǎo)致子細(xì)胞中染色體數(shù)目異常,從而嚴(yán)重干擾了胚胎的正常發(fā)育而導(dǎo)致流產(chǎn)。胚胎的正常發(fā)育而導(dǎo)致流產(chǎn)。三極紡錘體三極紡錘體整倍體改變的機(jī)制整倍體改變的機(jī)制n( (一一) )雙雄受精雙雄受精: : 一個(gè)正常的卵子同時(shí)與兩個(gè)正一個(gè)正常的卵子同
49、時(shí)與兩個(gè)正常的精子發(fā)生受精常的精子發(fā)生受精稱為雙雄受精稱為雙雄受精(dispermy)(dispermy)。n( (二二) )雙雌受精雙雌受精:一個(gè)二倍體的異常卵子與一個(gè)一個(gè)二倍體的異常卵子與一個(gè)正常的精子發(fā)生受精正常的精子發(fā)生受精稱為雙雌受精稱為雙雌受精(digyny)(digyny)。n( (三三) )核內(nèi)復(fù)制核內(nèi)復(fù)制(endoreduplication)(endoreduplication):又稱核:又稱核內(nèi)有絲分裂內(nèi)有絲分裂(endomitosis)(endomitosis)是指是指DNADNA復(fù)制而細(xì)胞復(fù)制而細(xì)胞不進(jìn)行分裂的現(xiàn)象。即不進(jìn)行分裂的現(xiàn)象。即在細(xì)胞分裂時(shí),在細(xì)胞分裂時(shí),DN
50、ADNA復(fù)復(fù)制兩次,細(xì)胞分裂一次制兩次,細(xì)胞分裂一次。形成四倍體。形成四倍體。雙雄受精和雙雌受精雙雄受精和雙雌受精形成三倍體形成三倍體 核內(nèi)復(fù)制形成四倍體核內(nèi)復(fù)制形成四倍體二、非整倍性改變二、非整倍性改變n 一個(gè)體細(xì)胞的染色體數(shù)目增加或減少了一一個(gè)體細(xì)胞的染色體數(shù)目增加或減少了一條或數(shù)條條或數(shù)條,稱,稱非整倍性非整倍性(aneuploidy)(aneuploidy)改變改變。n(一)亞二倍體(一)亞二倍體(hypodiploidhypodiploid) 體細(xì)胞中染色體數(shù)目少了一條或數(shù)條體細(xì)胞中染色體數(shù)目少了一條或數(shù)條,稱為,稱為亞二倍體亞二倍體,可寫做,可寫做2n-m(2n-m(其中其中mn)
51、mn)mn)。n三體型(三體型(trisomytrisomy) 某對(duì)染色體多了一條某對(duì)染色體多了一條(2n+1)(2n+1),細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù),細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目為目為4747,即構(gòu)成該染色體的三體型,即構(gòu)成該染色體的三體型(trisomy)(trisomy),這,這是人類染色體數(shù)目畸變中最常見、種類最多的一是人類染色體數(shù)目畸變中最常見、種類最多的一類畸變。類畸變。三體型三體型2121三體三體 三體型以上的非整倍體統(tǒng)稱三體型以上的非整倍體統(tǒng)稱為為多體型多體型(polysomy)(polysomy)。多體型常見于性染色體中,如性。多體型常見于性染色體中,如性染色體四體型染色體四體型(48(48,XX
52、XXXXXX;4848,XXXYXXXY;4848,XXYY)XXYY)和五體型和五體型(49(49,XXXXXXXXXX;4949,XXXYY)XXXYY)等。等。 有時(shí)細(xì)胞中某些染色體的數(shù)目發(fā)生了異常,有時(shí)細(xì)胞中某些染色體的數(shù)目發(fā)生了異常,其中有的增加,有的減少,而增加和減少的染其中有的增加,有的減少,而增加和減少的染色體數(shù)目相等,結(jié)果染色體總數(shù)不變,還是二色體數(shù)目相等,結(jié)果染色體總數(shù)不變,還是二倍體數(shù),但不是正常的二倍體核型,則稱為倍體數(shù),但不是正常的二倍體核型,則稱為假假二倍體二倍體(pseudodiploid)(pseudodiploid)。 同時(shí)存在兩種或兩同時(shí)存在兩種或兩種以上核
53、型的細(xì)胞系的種以上核型的細(xì)胞系的個(gè)體個(gè)體稱稱嵌合體嵌合體(mosaic)(mosaic)。如如4646,XX/47XX/47,XXYXXY;4545,X/46X/46,XXXX等。等。 嵌合體可以是數(shù)目嵌合體可以是數(shù)目異常之間、結(jié)構(gòu)異常之異常之間、結(jié)構(gòu)異常之間以及數(shù)目和結(jié)構(gòu)異常間以及數(shù)目和結(jié)構(gòu)異常之間的嵌合。之間的嵌合。 嵌合體產(chǎn)生的原因嵌合體產(chǎn)生的原因:正常的受精卵在卵裂:正常的受精卵在卵裂初期初期染色體不分離染色體不分離或或染色體丟失染色體丟失將形成嵌合體。將形成嵌合體。 嵌合體個(gè)體中嵌合體個(gè)體中各細(xì)胞系的類型各細(xì)胞系的類型和其和其數(shù)量的比例數(shù)量的比例決決定于卵裂時(shí)發(fā)生染色體不分離的時(shí)期早
54、晚:定于卵裂時(shí)發(fā)生染色體不分離的時(shí)期早晚: 第第1 1次卵裂時(shí)不分離,將形成具有兩個(gè)細(xì)胞系次卵裂時(shí)不分離,將形成具有兩個(gè)細(xì)胞系的嵌合體:的嵌合體: 45 4745 47 1/2 1/2 1/2 1/2 第第2 2次卵裂不分離,即將形成三個(gè)細(xì)胞系的嵌次卵裂不分離,即將形成三個(gè)細(xì)胞系的嵌合體:合體: 46 47 4546 47 45 1/2 1/2 1/41/4 1/4 1/4 第第3 3次卵裂不分離,即將形成三個(gè)細(xì)胞系的嵌次卵裂不分離,即將形成三個(gè)細(xì)胞系的嵌合體:合體: 46 47 4546 47 45 6/8 6/8 1/81/8 1/8 1/8染色體不分離染色體不分離形成嵌合體形成嵌合體染色
55、體丟失染色體丟失形成嵌合體形成嵌合體三、非整倍體改變的機(jī)制三、非整倍體改變的機(jī)制n(一)染色體不分離(一)染色體不分離(non-disjunctionnon-disjunction) 細(xì)胞分裂時(shí),如果細(xì)胞分裂時(shí),如果某一對(duì)同源染色體或姐妹某一對(duì)同源染色體或姐妹染色單體彼此沒有分離染色單體彼此沒有分離,而是,而是同時(shí)進(jìn)入同一個(gè)子同時(shí)進(jìn)入同一個(gè)子細(xì)胞細(xì)胞,結(jié)果所形成的兩個(gè)子細(xì)胞中,一個(gè)將因染,結(jié)果所形成的兩個(gè)子細(xì)胞中,一個(gè)將因染色體數(shù)目增多而成為色體數(shù)目增多而成為超二倍體超二倍體,另一個(gè)則因染色,另一個(gè)則因染色體數(shù)目減少而成為體數(shù)目減少而成為亞二倍體亞二倍體,這個(gè)過程稱為,這個(gè)過程稱為染色染色體不
56、分離體不分離(nondisjunction)(nondisjunction)。 染色體不分離可以發(fā)生在染色體不分離可以發(fā)生在受精卵早期卵裂的受精卵早期卵裂的有絲分裂有絲分裂過程中(過程中(有絲分裂不分離有絲分裂不分離),也可以發(fā)),也可以發(fā)生在生在配子形成時(shí)的減數(shù)分裂配子形成時(shí)的減數(shù)分裂過程(過程(減數(shù)分裂不分減數(shù)分裂不分離離)。)。減數(shù)分裂減數(shù)分裂姐妹染色單體不分離姐妹染色單體不分離減數(shù)分裂減數(shù)分裂I I同源染色體不分離同源染色體不分離(二)染色體丟失(二)染色體丟失(chromosome losechromosome lose) 在細(xì)胞有絲分裂過程中,在細(xì)胞有絲分裂過程中,某一染色體未與紡
57、某一染色體未與紡錘絲相連錘絲相連,不能移向兩極參與新細(xì)胞的形成;或,不能移向兩極參與新細(xì)胞的形成;或者者在移向兩極時(shí)行動(dòng)遲緩在移向兩極時(shí)行動(dòng)遲緩,滯留在細(xì)胞質(zhì)中,造,滯留在細(xì)胞質(zhì)中,造成該條染色體的丟失而形成成該條染色體的丟失而形成亞二倍體亞二倍體。 染色體丟失也是嵌合體形成的一種方式。染色體丟失也是嵌合體形成的一種方式。 按照按照ISCN(1978)ISCN(1978),非整倍體核型的描述方法,非整倍體核型的描述方法為為“染色體總數(shù),性染色體組成,染色體總數(shù),性染色體組成,+或或- -畸變?nèi)旧w序號(hào)畸變?nèi)旧w序號(hào)”。 例如某一核型中的例如某一核型中的1818號(hào)染色體多了一條,可號(hào)染色體多了一
58、條,可描述為:描述為:4747,XX(XY)XX(XY),+18+18;少了一條;少了一條2222號(hào)染色號(hào)染色體則描述為體則描述為4545,XX(XY)XX(XY),-22-22。第三節(jié)第三節(jié) 染色體結(jié)構(gòu)畸變及其產(chǎn)生機(jī)制染色體結(jié)構(gòu)畸變及其產(chǎn)生機(jī)制n 染色體結(jié)構(gòu)畸變首先是染色體發(fā)生染色體結(jié)構(gòu)畸變首先是染色體發(fā)生斷裂斷裂(breakage),然后是斷裂片段的),然后是斷裂片段的重接重接(rejoin)。)。斷裂的片段如果在原來的位置上重新接合,稱為斷裂的片段如果在原來的位置上重新接合,稱為重合重合(reunion),即染色體恢復(fù)正常,不引起遺),即染色體恢復(fù)正常,不引起遺傳效應(yīng)。傳效應(yīng)。n 染色體
59、斷裂后未能在原位重接,移動(dòng)位置后染色體斷裂后未能在原位重接,移動(dòng)位置后與其他片段相接或者丟失,則可引起染色體結(jié)構(gòu)與其他片段相接或者丟失,則可引起染色體結(jié)構(gòu)畸變畸變又稱又稱染色體重排染色體重排(chromosomal rearrangement)。)。 一、染色體結(jié)構(gòu)畸變的描述方法一、染色體結(jié)構(gòu)畸變的描述方法n 人類染色體及染色體畸變的命名方法:人類染色體及染色體畸變的命名方法:n 簡(jiǎn)式:簡(jiǎn)式:對(duì)染色體結(jié)構(gòu)的改變只用其斷裂點(diǎn)來對(duì)染色體結(jié)構(gòu)的改變只用其斷裂點(diǎn)來表示。應(yīng)依次寫明表示。應(yīng)依次寫明染色體總數(shù)染色體總數(shù),性染色體組成性染色體組成,然后然后用一個(gè)字母(如用一個(gè)字母(如t t)或三聯(lián)字符號(hào)(如
60、)或三聯(lián)字符號(hào)(如deldel)寫明重排染色體的類型寫明重排染色體的類型,其后的,其后的第一個(gè)括弧內(nèi)寫第一個(gè)括弧內(nèi)寫明畸變?nèi)旧w的序號(hào)明畸變?nèi)旧w的序號(hào),第二個(gè)括弧寫明斷點(diǎn)所在第二個(gè)括弧寫明斷點(diǎn)所在的區(qū)號(hào)、帶號(hào)以表示斷點(diǎn)的區(qū)號(hào)、帶號(hào)以表示斷點(diǎn);n 詳式詳式:除了簡(jiǎn)式中應(yīng)寫明的內(nèi)容外,與簡(jiǎn)式:除了簡(jiǎn)式中應(yīng)寫明的內(nèi)容外,與簡(jiǎn)式有所不同,即是有所不同,即是在最后一個(gè)括弧中在最后一個(gè)括弧中不是只描述斷不是只描述斷裂點(diǎn),而是裂點(diǎn),而是描述重排染色體帶的組成描述重排染色體帶的組成。簡(jiǎn)式:簡(jiǎn)式:4646,XXXX,del del (1 1)()(q21q21)重重排排染染色色體體的的類類型型染染色色體體 總
61、總數(shù)數(shù)性性染染色色 體體組組成成變變化化染染 色色體體號(hào)號(hào)斷斷裂裂點(diǎn)點(diǎn)q21q21詳式:詳式:4646,XXXX,deldel(1 1)()(pterq21pterq21:):)畸畸變變 符符號(hào)號(hào)染染色色體體 總總數(shù)數(shù)性性染染色色 體體組組成成畸畸變變?nèi)救旧w體號(hào)號(hào)改變了的染色體帶紋組成改變了的染色體帶紋組成q21q21二、染色體結(jié)構(gòu)畸變的類型及其產(chǎn)生機(jī)制二、染色體結(jié)構(gòu)畸變的類型及其產(chǎn)生機(jī)制n 臨床上常見的染色體結(jié)構(gòu)畸變有:臨床上常見的染色體結(jié)構(gòu)畸變有:缺失缺失、重重復(fù)復(fù)、易位易位、倒位倒位、環(huán)狀染色體環(huán)狀染色體和和等臂染色體等臂染色體等。等。 n 染色體斷裂染色體斷裂及及斷裂片段的重接斷裂
62、片段的重接是各種是各種染色體染色體結(jié)構(gòu)畸變產(chǎn)生的基本機(jī)制結(jié)構(gòu)畸變產(chǎn)生的基本機(jī)制。染色體結(jié)構(gòu)畸變類型:染色體結(jié)構(gòu)畸變類型:n缺失(缺失(deletion):):末端缺失、中間缺失末端缺失、中間缺失n重復(fù)(重復(fù)(duplication) n倒位(倒位(inversion):):臂內(nèi)倒位、臂間倒位臂內(nèi)倒位、臂間倒位n易位(易位(translocation):):相互易位、羅伯遜易位相互易位、羅伯遜易位 、插入易位、插入易位n環(huán)狀染色體環(huán)狀染色體 (ring chromosome) n雙著絲粒染色體(雙著絲粒染色體(dicentric chromosome)n等臂染色體(等臂染色體(isochromo
63、some) n插入插入 (insertion)末端缺失末端缺失 (一)缺失缺失( (deldeletion)etion):簡(jiǎn)式:簡(jiǎn)式:4646,XX(XY)XX(XY),del(1)(q21)del(1)(q21)詳式:詳式:4646,XX(XY)XX(XY),del(1)(pterq21:)del(1)(pterq21:)中間缺失中間缺失 簡(jiǎn)式:簡(jiǎn)式:4646,XX(XY)XX(XY),del(3)(q21q31)del(3)(q21q31)詳式:詳式:4646,XX(XY)XX(XY),del(3)(pter21:q31qter)del(3)(pter21:q31qter)( (二二) )
64、重復(fù)重復(fù)( (dupduplication)lication) 正向重復(fù)正向重復(fù)反向重復(fù)反向重復(fù)14q2214q2214q3114q31簡(jiǎn)式:簡(jiǎn)式:4646,XXXX,dup (14) (q22q31)dup (14) (q22q31)詳式:詳式:4646,XXXX,dup (14) (pter q31:q22 q31:q31 dup (14) (pter q31:q22 q31:q31 qter ) qter ) 14q2214q2214q3114q31臂內(nèi)倒位臂內(nèi)倒位(三)倒位(三)倒位( (invinversion)ersion)簡(jiǎn)式:簡(jiǎn)式:4646,XX(XY)XX(XY),inv(1
65、)(p22p34)inv(1)(p22p34)詳式:詳式:4646,XX(XY)XX(XY),inv(1)(pterp34:p22p34:p22qter)inv(1)(pterp34:p22p34:p22qter)p34p34p22p22臂間倒位臂間倒位簡(jiǎn)式:簡(jiǎn)式:4646,XX(XY)XX(XY),inv(2)(p15q21)inv(2)(p15q21)詳式:詳式:4646,XX(XY)XX(XY),inv(2) inv(2) (pter(pterp15:q21p15:q21p15:q21p15:q21qter)qter)臂間倒位臂間倒位(四)易位(四)易位( (t transloeatio
66、n)ransloeation) 當(dāng)相互易位僅涉及位置的改變而不造成染色體當(dāng)相互易位僅涉及位置的改變而不造成染色體片段的增減時(shí)片段的增減時(shí),則稱為,則稱為平衡易位平衡易位。染色體相互易位染色體相互易位簡(jiǎn)式:簡(jiǎn)式:4646,XX(XY)XX(XY),t(2t(2;5)(q2l5)(q2l;q31)q31)詳式:詳式:4646,XX(XY)XX(XY),t(2t(2;5) 5) (2pter(2pter2q21:5q312q21:5q315qter5qter;5pter5pter5q31:2q215q31:2q212qter)2qter)(四射體照片)(四射體照片)易位染色體在減數(shù)分裂時(shí)的配對(duì)易位染色體在減數(shù)分裂時(shí)的配對(duì)相互易位的遺傳效應(yīng):相互易位的遺傳效應(yīng):減數(shù)分裂時(shí)形成減數(shù)分裂時(shí)形成四射體四射體 羅伯遜易位羅伯遜易位(Robertsonian (Robertsonian translocation)translocation)又稱又稱著絲著絲粒融合粒融合(centric fusion)(centric fusion)。當(dāng)兩個(gè)近端著絲粒染色體當(dāng)兩個(gè)近端著絲粒染色體在著絲粒部位發(fā)生斷裂后,在
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