人类染色体2学时

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1、基础医学概要 生命科学技术学院王文锋E mail wwf200594 遗传的细胞学基础 1染色质与染色体 一 染色质与染色体的化学组成二 染色质的种类和功能三 染色体的构建 2性染色质 一 x染色质二 y染色质 3人类正常染色体 4染色体核型分析 1882年 Flemming 细胞核内被碱性染料染色的物质 是细胞间期遗传物质存在形式 遗传物质的载体 电镜 染色质为细丝状 每一条细丝是一个DNA分子 人类体细胞中46条 23对 细丝 生殖细胞 配子 23条细丝 2 3nm 平均长度5cm 染色质 第一节染色质与染色体 电镜下染色质光镜下的染色体 染色质与染色体 染色质 chromatin 188

2、2 Flemming 常染色质和异染色质 染色质与染色体 染色质与染色体 一 染色质与染色体的化学组成 染色质 DNA 蛋白质 少量RNA 组蛋白 H1H2AH2BH3H4 非组蛋白 染色质与染色体是同一种物质在间期和分裂期的不同表现形式 9 根据染色 结构状态及其活性 染色质又分为 常染色质 euchromatin 细胞间期核内纤维折叠盘曲程度小 分散度大 染色较浅且具有转录活性的染色质 异染色质 heterochromatin 细胞间期核内纤维折叠盘曲紧密 呈凝集状态 染色较深且没有转录活性的染色质 一 常染色质 二 异染色质 二 染色质的种类和功能 异染色质的分类 结构异染色质 指各类细

3、胞的全部发育过程中都处于凝缩状态的染色质 大多位于着丝粒区和端粒区 不具有转录活性 异染色质可分为结构异染色质和兼性 功能 异染色质2类 1 结构异染色质 异染色质的分类 兼性异染色质 指在特定细胞的某一发育阶段所具有的凝缩状态的染色质 2 兼性异染色质 如 女性xx 胚胎16天前为常染色质 16天后为异固缩的x染色质 性别鉴定 12 三 染色体的构建 染色体 chromosome 是遗传物质 基因 的载体 它由DNA和蛋白质等构成 具有储存和传递遗传信息的作用 1 一级结构 核小体是染色体的基本组成单位 为染色体的一级结构 10nm 将DNA分子长度压缩1 7 一 四级折叠模型 球状组蛋白核

4、心 DNA双螺旋 146bp 1 圈 H2A H2A H2B H2B 连接DNA 50 60bp 核小体 核心部 连接部 DNA分子 140 160bp 1 75圈 组蛋白 H1 DNA分子 50 60bp 组蛋白 2 H2A H2B H3 H4 八聚体 核小体 nucleosome 核小体与核小体连接形成串珠状的染色质 2 二级结构 螺旋管是染色体的二级结构 6个核小体缠绕一圈形成的中空性管 外30nm 内10nm 组蛋白H1位于螺旋管内侧 将串珠状小体长度压缩5 6 DNA分子长度压缩6倍 螺旋管即为30nm的染色质纤维 3 三级结构 超螺旋管为染色质的三级结构 它是由螺旋管进一步盘曲而形

5、成 DNA被压缩40倍 染色单体 着丝点 着丝点丝 4 四级结构 超螺旋管进一步折叠又被压缩4 5 5 6成为四级结构 染色单体 DNA被压缩5倍 DNA分子长度压缩至1 8000 1 10000 染色质的组装 一级结构 二级结构 三级结构 超螺旋管 四级结构 袢环 微带 袢环模型 loopmodel 染色体支架 非组蛋白 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 一条染色单体约有106个微带 二 袢环模型 一 x染色质那些间期细胞中 紧贴核膜内缘染色深的小体称X染色质 又称x小体 多呈卵圆形 三角形 半圆形 第二节性染色质 X染色质A B C

6、D E 分别为含0 1 2 3 4个X染色质 X chromatin Lyon假说 1961 X染色体失活假说 1 雌性哺乳动物体内仅有一条X染色体有活性 另一条在遗传上是失活的 在间期细胞核中异固缩为X染色质 2 失活发生在胚胎早期 人胚第16天 此前2条X染色体都有活性 3 X染色体的失活是随机的 但是是恒定的 26 由于雌性细胞中的两条X染色体中的一条发生异固缩 失去转录活性 这样保证了雌雄两性细胞中都只有一条X染色体保持转录活性 使两性X连锁基因产物的量保持在相同水平上 这种效应称为X染色体的剂量补偿 dosagecompensation X染色质数目 X染色体数目 1 剂量补偿 用荧

7、光染料 如盐酸阿的平 染色 可以看到一个0 5 m的荧光小体 称y染色质 又称y小体 二 y染色质 Y染色质的数目与Y染色体数目相同正常女性无Y染色质举例 47 XYY 48 XXXY X染色质和Y染色质在鉴定一个人的性别上是有作用的 这种细胞核中染色质的性别差异 称为核性别 nuclearsex 检查羊水细胞的X染色质和Y染色质可用于性别及性染色体病的诊断 x染色质y染色质核型表型 个数 个数 1046 XX女性0146 XY男性0045 X1147 XXY2047 XXX0247 XYY 性染色质检查的意义 染色体是遗传物质的载体 每种生物都具有一定数目 形态和结构的染色体 一 人类染色体

8、的数目 结构和形态46条 44条 22对 为常染色体 男女共有 2条 1对 为性染色体 男性xy 女性xx 第三节人类染色体 有丝分裂中期是观察染色体的数目 结构和形态最清晰的时期 此期每条染色体由两条染色单体构成 称姐妹染色单体 借着丝点连接 着丝粒将染色体横向分为两臂 较长的称为长臂 q 较短的称为短臂 p 人类染色体 两臂末端各有一特化部分称为端粒 端粒的存在是染色体稳定的必要条件 每一条染色体 均需拥有一个着丝粒和两个端粒方能稳定存在 形态 在某些染色体臂上的非着丝粒区也能见到浅染内缢的区域 称为次级缢痕或副缢痕 D组和G组染色体的副缢痕区域的远侧和一个球形染色体节段相连 该节段称为随

9、体 satellite 形态 染色体 染色体根据着丝粒的位置分为三种类型 1 中央着丝粒染色体2 亚中央着丝粒染色体3 近端着丝粒染色体 7 85 81 2 2 染色体的类型 二 人类正常核型与染色体显带 一个体细胞中的全部染色体所构成的图像即称为核型 在真核细胞中 一个配子的全部染色体称为一个染色体组 一个染色体组的染色体数目为基本数目 用n表示 人类体细胞中含有46条染色体 由23对染色体组成 每23条染色体构成一个染色体组 所以 人为二倍体生物 简写2n 将待测细胞的染色体通过模式绘图或照相后 剪开按照一定的体制配对 拼贴成图形 分析确定其是否与正常核型完全一致 称为核型分析 人类染色体

10、的核型可以是非显带核型 也可以是显带核型 还可以是高分辨显带核型 核型 非显带核型 丹佛体制 根据染色体的大小和着丝粒的位置 把着丝粒位置相似或相同的染色体划为一组 依次排列起来 研究染色体的数目形态特点叫核型分析 一般用一系列符号描述染色体核型 正常男性的核型写作46 XY 正常女性的核型写作46 XX 根据丹佛等会议提出的命名和分类标准 即Dever体制 人类体细胞的46条染色体 构成23对 其中第1 22对染色体为男女所共有 称为常染色体 另外一对随男女性别而异 称为性染色体 女性为XX 男性为XY 各对染色体按其大小 着丝粒位置的不同分为7组 非显带核型 非显带染色体缺点 非显带染色体

11、只能明确辨认1 2 3 16 17 18 Y这7种染色体 限制了对许多染色体异常的观察和研究 人体细胞数目男46 XY女46 XX生殖细胞数目男22 X Y 女22 X 人类染色体显带核型 1 染色体显带 染色体经一定的程序处理并用特定的染料染色后 在普通光镜或荧光显微镜下 在染色体的长轴上可显出不同深浅的条纹或不同强度的荧光节段 这样的节段叫染色体的带 不同的染色体具有不同的带的形态 称带型 这种显示染色体带的过程称染色体显带 2 染色体显带核型的识别 在显带染色体标本上 染色体被着丝粒分割的短臂和长臂上 均有一系列连续的染色深浅不同的带 无非带区 每条染色体依照其长短臂上的明显特征作为界标

12、分为若干区 每个区中都含有一定数量 一定排列顺序 一定大小的染色深浅不同的带 这就构成了每条染色体的带型 界标是识别染色体的重要特征 并具有显著而恒定的形态学特征 它包括染色体两臂的端粒 着丝粒和某些明显的深染带或浅染带 界标将染色体的长 短臂划分为若干区 显带核型的识别 区和带的命名是以着丝粒为起点 从着丝粒向两臂末端方向依次编为1区 2区 3区等 每区内的带也是从着丝粒向两臂的末端依次编为1带 2带 3带等 作为界标的带 应看作此界标以远区 1 号带 标定一条带时 需要由连续书写的四个符号表示 染色体序号 臂的符号 区号 带号 这些项目依次连续列出 符号间无间隔 也不加标点符号 如9q34

13、 显带核型 显带核型 1q12 1p31 高分辨显带技术使对染色体的分析达到了亚带水平 即在原有的带内又分出亚带 这时若表示某条亚带可在带的序号之后加小数点 然后写上亚带的序号 如 Xp22 3表示X染色体短臂2区2带第3亚带 如亚带再细分 即次亚带只要在原亚带编号后加上数字 不必再加标点 显带核型 显带核型 三人类细胞遗传学国际命名体制 人类染色体的研究方法 细胞周期中 间期细胞核中 染色体是以染色质的形式散布于核中 分裂期 DNA有规律地多级螺旋化 形成光镜下可见的染色体 要观察分析染色体 必需首先制备出染色体标本 人体内任何旺盛有丝分裂的细胞群体或者在体外适当培养条件下能旺盛分裂的细胞群

14、体均可用于制备出染色体标本 常用的材料有外周血淋巴细胞 骨髓细胞 羊水细胞 绒毛细胞 胸腹水细胞 性腺活检组织 实体瘤组织以及皮肤 肝 肾等组织 这些材料按程序处理后都可以作为研究人类染色体的材料 染色体的研究方法 取材 体外培养 秋水仙素处理 低渗处理 固定 制片 常规染色技术 显带 一 染色体制备的基本程序 二 染色体显带技术 染色体显带技术包括 整条染色体显带技术如Q带 G带 R带染色体局部显带技术如C带 T带 NOR带 染色体显带技术 能准确的识别常规染色法所不易区别的染色体 能对某些染色体畸变 染色体微小结构的改变也能确认 1 Q带 染色体标本经氮芥喹丫因或双盐酸喹丫因等荧光染料染色

15、后 呈现明暗不同的荧光带纹 即Q带 2 G带 染色体标本经胰酶或热碱 尿素处理后 再经Giesma染色后所呈现的带 显带技术 3 R带 用热磷酸缓冲液处理染色体标本 再用Giesma染色后所呈现的深浅带与G带恰好相反 故称反带 4 C带 标本经NaOH或Ba OH 2预处理后再用Giesma染色显示 结构异染色质 如1 9 16 的次缢痕及y染色体的长臂 的称C带 显带技术 5 T带 标本经加热处理后再用Giesma染色 可使染色体端粒部位显示特异性深带 故又称端带 6 NOR带 用AgNO3处理染色体可使人类的5对近端着丝粒CS的次缢痕区 即核仁组织区 出现深染 故称NOR带 显带技术 三

16、高分辨显带染色体随着染色体染色技术的发展 原来的一个带可以再分为3 5亚带 这种染色体称为高分辨显带染色体 细胞生长同步化后 用秋水仙碱进行短时间处理 获得晚前期和早中期的分裂相 经显带处理 在人的一个染色体组内 早中期染色体上可看到550 850条带 晚前期染色体上可看到850 1250条带 高分辨显带染色体 染色体多态 在健康人群中 核型内一条或数条染色体表现出比较恒定的 微小的形态变异 并按孟德尔式遗传 这类变异叫染色体多态 染色体的多态性主要表现为两条同源染色体的形态或着色方面的不同 如同源染色体间的随体的大小形态和次溢痕的长度有明显的不同 带纹的宽度和着色的强度的不同 染色体多态是一种按孟德尔方式遗传的 因而可用于遗传分析 基因定位 亲子鉴定 探讨三体型不分离的染色体的来源和人类学研究 染色体多态 染色体多态的一般特征 按孟德尔方式遗传在个体中是恒定的 在群体中是变异的 集中表现在某些染色体的特定部位 一般是含有高度重复DNA的结构异染色质区 不具有明显的表现或病理学意义 所以也称为染色体变异 近端着丝粒染色体的随体区的变异 如随体的有无及大小的差异 荧光强度的不同和随体柄的