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1、第四节人类染色体与染色体病 学习目标1 掌握人类染色体的正常核型 带的命名与书写 染色体的数目异常和形态畸变的类型 2 理解X染色质与Lyon假说 染色体数目异常的机制 染色体畸变的表示方法 染色体病的种类及发病的遗传学机制 3 了解人类染色体上的基因定位 1 常染色质位置 常位于核央 着色 碱性染料着色浅 功能 疏松伸展 螺旋化程度底 能活跃地进行转录复制 2 异染色质位置 常位于核边缘 着色 碱性染料着色深 功能 高度折叠浓缩 螺旋化程度高 不能活跃地进行转录复制 常染色质和异染色质 一人类染色体humanchromosome 染色体 chromosome 是遗传物质 基因 的载体 它由D
2、NA和蛋白质等构成 具有储存和传递遗传信息的作用 染色单体 次级缢痕 短臂 p 长臂 q 随体 常染色质区 端粒 异染色质区 随体柄 次级缢痕 着丝粒 初级缢痕 中期染色体结构 一 染色体的基本特征 一 染色体的结构 着丝粒 短臂和长臂 端粒 二 人类染色体的类型及数目 中央着丝粒 M 染色体 亚中着丝粒 SM 染色体 近端着丝粒 ST 染色体 人类正常生殖细胞所含全部染色体为一个染色体组 n 为23条 卵子为22 X 精子为22 X或22 Y 人类正常体细胞中含有两个染色体组为2n 46条23对 其中1 22对染色体男女均有 称为常染色体 autosome 另一对染色体与性别有关 称为性染色
3、体 sexchromosome 女性的性染色体为XX 男性的性染色体为XY 三 人类染色体的正常核型 一 非显带染色体核型 核型 karyotype 是指将一个体细胞中的全部染色体 按各对同源染色体的大小 形态特征 从大到小依次排列并分组编号所构成的图形 非显带核型 染色体被染呈均一的颜色 不同染色体的区别就是相对长度和着丝粒的相对位置 长短和着丝粒位置相似的染色体难以辨别 染色体微小结构的畸变无法探测 丹佛体制 Denversystem 根据染色体的形态 大小和着丝粒的位置将染色体分为七组 A组 1 3 最大B组 4 5次大C组 6 12 X中D组 13 15中E组 16 18 小F组 19
4、 20 次小G组 21 22 Y 最小 非显带染色体核型 二 染色体显带技术和带命名的国际体制 1971年 法国巴黎会议确定了国际上通用的四种染色体显带技术 喹吖因荧光法 Qbanding 胰酶吉姆萨法 Gbanding 逆相吉姆萨法 Rbanding 着丝粒区异染色质法 Cbanding 1 染色体显带 经不同的方法处理染色体 经染色后使染色体在纵轴上显示明 暗或着色深 浅相间的横纹即显带 Banding 带型 bandingpattern 这种带对每一条染色体来说都是独特的 可以区分和确认每一条染色体 显带方法 喹吖因荧光法 Qbanding G banding 标本经胰蛋白酶处理后 应用
5、Giemsa染色 镜检 分析 显示深染和浅染相间的带纹 优点 长期保存 光学显微镜下观察 是目前进行染色体分析的常规带型 46 XY 46 XX G显带核型分析 常规G banding使每个单倍体都可以显示350 550条带 每条带大约代表5x106 10 x106bp的DNA 逆相吉姆萨法 Rbanding 标本经盐溶液处理后 应用Giemsa染色 显带与G显带相反 利于观察染色体末端结构变化 其它显带技术T 显带 末端显带C 显带 着丝粒显带NOR 特异显示近端着丝粒染色体的核仁组织区 高分辨显带 对染色体的分析达到了亚带 subband 的水平 使我们能够确认那些更为微小的染色体结构改变
6、了 显示550 850条带 甚至2000条带以上 T bands NOR 人类1号染色体高分辨带及其与分子标志的关系 在显带染色体标本上 每条染色体都由一系列连续的带纹构成 没有非带区 1 界标 land mark 界标是每条染色体上稳定的 有显著形态学特征的部位 包括染色体两臂的末端 着丝粒和某些明显的深染带或浅染带 2 区两个相邻界标之间的染色体区域 3 带分布于染色体的整个区域 明暗相间 深浅交替 4 亚带在带的甚础上 再分出若干细小的带纹叫亚带 高分辨显带技术使对染色体的分析达到了亚带水平 2 显带染色体命名的国际体制 描述一特定带时 需要写明四项内容 染色体序号 臂的符号 区号 该带
7、的序号这些内容按顺序书写 不用间隔 不加标点 如2p23表示第2号染色体 短臂 2区 3带 四 性染色质与lyon假说 人染色体46条 23对 1 22对为常染色体 X Y决定性别的称为性染色体 X Y染色体在间期细胞细胞中以染色质形式存在 X Y染色质 一 X 染色质1 表现 正常女性在间期体细胞核中 有一紧贴核膜内缘 直径约为1 的椭圆形浓染小体 Barrbody 2 赖昂假说 的内容 剂量补偿 女性有两条X染色体 但只有一条有转录活性 另一条失活 并在间期细胞核中螺旋化呈异固缩状态 形成X 染色质 随机失活 失活的X染色体 可以是来自父方 也可以来自母方 失活发生在胚胎早期 胚胎发育第1
8、6天即失活 barr小体不是所有基因都失活 1 3基因没有失活 X染色质A B C D E 分别为含0 1 2 3 4个X染色质 二 Y 染色质正常男性的体细胞中只有一条具有活性的X染色体 另外还有一条Y染色体 所以看不到X 染色质 如果用荧光染料染色后 可以在荧光显微镜下看到细胞核中有一个直径约0 3 的强荧光小体 即Y 染色质或Y 小体 二染色体畸变 chromosmeaberration 在某些因素的影响下 使染色体数目和形态结构发生改变 称为染色体畸变 染色体数目异常 染色体结构畸变 整倍体改变非整倍体改变嵌合体 缺失倒位易位重复环状染色体双着丝粒染色体 一 染色体数目异常及其产生机制
9、 染色体数目异常 chromosomenumericalaberration 是指细胞中染色体数目的增加或减少 主要包括 整倍体改变 非整倍体改变和嵌合体 一 整倍体改变 体细胞中染色体数目在二倍体的基础上 以染色体组 chromosomecomplement 为单位增加或减少 形成 单倍体 haploid 三倍体 triploid 四倍体 tetraploid 多倍体等 三倍体核型 整倍体改变产生的机制主要是 1 双雄受精和双雌受精双雄受精是指受精时两个精子同时进入一个卵子中 双雌受精指减数分裂时 本应分给极体的那组染色体仍留在卵子内 形成二倍体的异常卵子 该卵子与正常精子受精 这两种情况都
10、将形成三倍体受精卵 2 核内复制核内复制是指在一次细胞分裂过程中 染色体不是复制一次 而是复制两次 而细胞只分裂了一次 这样形成的两个子细胞都是四倍体 这是肿瘤细胞较常见的染色体异常特征之一 3 核内有丝分裂在细胞分裂时 染色体正常复制一次 但至分裂中期时 核膜未破裂 消失 也无纺锤体形成 亦无后期 末期及胞质分裂 结果细胞内含有四个染色体组 形成了四倍体 整倍体产生的机制双雄受精 diandry 双雌受精 diandry 核内复制 第一次复制 第二次复制 四倍体形成的原因 核内复制 连续复制两次 4n 4 2n 2 肿瘤细胞较常见 核内有丝分裂 核没有消失 2n 2 4n 4 二 非整倍性改
11、变 aneuploid 染色体少数的增减染色体数多于46条超二倍体 hyperdiploid 三体型 trisomy 多体型 polysomy 染色体数少于46条亚二倍体 hypoldipoid 单体型 monosomy 染色体数不变 但发生个别人色体增多以及其它染色体相应减少假二倍体 pseudodiploid 1 单体型某号染色体少一条 2n 1常染色体单体型 后果严重 致死 流产性染色体单体型 对个体危害相对小常见45 X 2 三体型多体型某号染色体增加一 多条2n 1 n 常见21 18 13三体染色体三体型较大染色体三体型难以存活 流产三体型较单体型存活能力强 X三体型和X单体型相比
12、 疾病的严重程度相对较轻 这说明机体难于承受遗传物质减少所带来的基因间失衡 非整倍性改变的形成机理 1 染色体不分离 chromosomenondisjunction 三体型 单体型 第一次减数分裂不分离 染色体不分离 染色体丢失 n 1n 1n 1n 1 同源染色体不分离 三体型 第二次减数分裂不分离 n 1n 1nn 姐妹染色单体不分离 有丝分裂不分离 受精后 造成嵌合体 46 46 XX XY 47 XX XY 21 一个个体内存在两种或两种以上不同核型的细胞系 称为嵌合体 2 染色体丢失 chromosomeloss 着丝粒未与纺锤丝相连 行动迟缓 发生后期延迟 有丝分裂时 受精卵 核
13、型 45 X 46 XX 着丝粒未与纺锤丝相连 45 X 46 XX 行动迟缓 发生后期延迟 二 染色体结构畸变及其产生机制 染色体结构畸变 chromosalstructuralaberration 染色体部分片段的缺失 重复或重排 发生的基础就是断裂 breakage 断裂后在重新连接时发生了错误 导致染色体部分结构改变 平衡 改变 不平衡 改变衍生染色体 derivationchromosome 畸变的染色体 一 染色体结构畸变的类型 缺失 deletion del 倒位 inversion inv 易位 translocation t 重复 duplication dup 环状染色体
14、ringchromosome r 双着丝粒染色体 dicentricchromosome dic 等臂染色体 isochromosome i 缺失 del 中间缺失 病案 5p 综合征 猫叫综合征 临床表现 患儿在婴幼儿时期的哭声似小猫叫 喉部畸形 松弛 小头 鼻塌 低耳位 牙错位咬合 手足小 肾畸形 脑积水 肌张力亢进 智力严重低下核型 46 XX XY del 5 p15 臂内倒位 paracentricinversion 2 倒位 inv 臂间倒位 pericentricinversion 倒位环 倒位环 交换与分离 病案 3 易位 t 相互易位 reciprocaltranslocat
15、ion 两条非同源染色体同时断裂后 互相交换断片重接 产生两条衍生的染色体 相互易位 相互易位染色体与正常同源染色体配对图解 相互易位携带者产生的18种配子及与正常配子受精后的合子类型分离类型配子类型与正常配子受精后产生的合子类型 对角相邻1相邻23 1 ABCDADCBABCBADCDABADCBCD ABAB CDCD CBCB ADADABCBCDADCBCDADABCDADABCBADABCBCD 46 XX XY 46 XX XY 6 7 der 6 der 7 t 6 7 q25 q22 46 XX XY 7 der 7 t 6 7 q25 q22 46 XX XY 6 der 6
16、 t 6 7 q25 q22 46 XX XY 7 der 6 t 6 7 q25 q22 46 XX XY 6 der 7 t 6 7 q25 q22 46 XX XY 6 746 XX XY 7 646 XX XY 6 7 2der 7 t 6 7 q25 q22 46 XX XY 6 7 2der 6 t 6 7 q25 q22 47 XX XY der 7 t 6 7 q25 q22 45 XX XY 6 7 der 6 t 6 7 q25 q22 47 XX XY 6 der 6 der 7 t 6 7 q25 q22 45 XX XY 747 XX XY der 6 t 6 7 q25 q22 45 XX XY 6 7 der 7 t 6 7 q25 q22 47 XX XY 7 der 6 7 t 6 7 q25 q22 45 XX XY 6 病案 柳芳和贾强是很般配的一对 小日子过得津津有味 可是 结婚三年 柳芳连续流产三次 医生说是 习惯性流产 以后恐怕也很难保住胎了 为此 贾强雷霆大发 而柳芳呢 只是默默哭泣 忍受 从不敢有半句顶撞 后来在医生的建议下 他们夫妇一起
