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1、BIOLOGY DEPARTMENTWZMC第第第第6 6 6 6章章章章 人类染色体人类染色体人类染色体人类染色体v18791879年，年，FlemingFleming首次发现了细胞核中的染色质首次发现了细胞核中的染色质v18881888年年 ，德国解剖学家，德国解剖学家WaldeyerWaldeyer提出染色体提出染色体v19091909年，年，JohannsenJohannsen将遗传因子定名为将遗传因子定名为“基因基因” v19261926年，年，MorganMorgan发表发表基因论基因论v19231923年，年，Painter TSPainter TS提出提出2n2n4848，XX
2、 (XY)XX (XY)v19521952年年，徐徐道道觉觉用用低低渗渗法法处处理理细细胞胞制制备备染染色色体体标本标本v19561956年年，TjioTjio JHJH和和LevanLevan A A证证明明人人类类体体细细胞胞染染色体数为色体数为2n2n4646第第6 6章章 人类染色体人类染色体v19601960年年，制制定定人人类类染染色色体体命命名名体体制制DenverDenver体制体制v19681968年，年，Q Q显带技术问世显带技术问世v19711971年，年，G G显带技术问世显带技术问世v19751975年，高分辨显带技术出现年，高分辨显带技术出现v19691969年年
3、， 建建 立立 原原 位位 杂杂 交交 (in (in situ situ hybridization) hybridization) v19861986年年，建建立立荧荧光光原原位位杂杂交交(fluorescence (fluorescence in situ hybridization, FISHin situ hybridization, FISH第第6 6章章 人类染色体人类染色体第第6 6章章 人类染色体人类染色体6.1 6.1 人类染色体结构人类染色体结构6.2 6.2 染色体分析技术染色体分析技术6.3 6.3 核型识别和细胞遗传学命名原则核型识别和细胞遗传学命名原则6.1 6.
4、1 人类染色体结构人类染色体结构一、染色质和染色体一、染色质和染色体 (chromatin & (chromatin & chromosome)chromosome) 染色质和染色体实质上是同一物质在不同染色质和染色体实质上是同一物质在不同细胞周期、执行不同生理功能时不同的存在形细胞周期、执行不同生理功能时不同的存在形式。式。染色质染色质：间期核内丝状、线状物，：间期核内丝状、线状物，LM LM 下不能辨下不能辨别。别。染色体染色体：细胞增殖期，染色质组装成：细胞增殖期，染色质组装成LMLM下可见的棒状下可见的棒状 或点状结构或点状结构6.1 6.1 人类染色体结构人类染色体结构- - 染色质
5、染色质定义：间期细胞核中伸展开的定义：间期细胞核中伸展开的DNADNA蛋白质纤维。蛋白质纤维。 分类：分类： 常染色质常染色质( (euchromatineuchromatin) ) 异染色质异染色质(heterochromatin) (heterochromatin) 结构异染色质结构异染色质（专性异染色质）（专性异染色质）功能异染色质功能异染色质（兼性异染色质）（兼性异染色质）性染色质性染色质(sex chromatin)(sex chromatin) ：X X染色质、染色质、Y Y染色质染色质常染色质与异染色质的特性比较常染色质与异染色质的特性比较6.1 6.1 人类染色体结构人类染色体
6、结构- - 染色质染色质异染色质异染色质常染色质常染色质6.1 6.1 人类染色体结构人类染色体结构- - 染色质染色质 X X染色质染色质A A、B B、C C、D D、E E：分别为含：分别为含0 0、1 1、2 2、3 3、4 4个个X X染色质染色质 6.1 6.1 人类染色体结构人类染色体结构- - 染色质染色质Y Y染色质染色质6.1 6.1 人类染色体结构人类染色体结构LyonLyon假说假说 l失活发生在胚胎发育早期（人类晚期囊胚期）；失活发生在胚胎发育早期（人类晚期囊胚期）；lX X染色体的失活是随机的；染色体的失活是随机的；l失活是完全的；失活是完全的；l失活是永久的和克隆
7、式繁殖的。失活是永久的和克隆式繁殖的。 6.1 6.1 人类染色体结构人类染色体结构- - LyonLyon假说假说 人类人类X X染色体上约染色体上约有有1/31/3的基因可能的基因可能逃避完全失活逃避完全失活 6.1 6.1 人类染色体结构人类染色体结构 - - 染色体高级结构染色体高级结构形成形成从从DNADNA到染色体的四级结构模型：到染色体的四级结构模型：l一级结构：核小体串珠结构一级结构：核小体串珠结构l二级结构：螺线管二级结构：螺线管l三级结构：超螺线管三级结构：超螺线管l四级结构：染色单体四级结构：染色单体l核小体是染色质的基本核小体是染色质的基本 结构单位。结构单位。l核小体
8、是核小体是4 4种组蛋白种组蛋白 （H H2 2A A、H H2 2B B、H H3 3、H H4 4 各各2 2个分子）组成的八个分子）组成的八 聚体核心表面围以长约聚体核心表面围以长约146bp146bp的的DNADNA双螺旋所构成双螺旋所构成l组蛋白组蛋白H H1 1位于相邻的两个核小体的连接区位于相邻的两个核小体的连接区DNADNA表面。表面。 6.1 6.1 人类染色体结构人类染色体结构 - 染色体高级结构染色体高级结构形成形成染色体四级结构模型染色体四级结构模型 DNA压缩压缩7倍倍核小体核小体压缩压缩6倍倍螺线管螺线管压缩压缩40倍倍超螺线管超螺线管压缩压缩5倍倍染色单体染色单体
9、共计压缩共计压缩8400倍倍6.1 6.1 人类染色体结构人类染色体结构 - 染色体高级结构染色体高级结构形成形成染色体的袢环模型染色体的袢环模型 6.1 6.1 人类染色体结构人类染色体结构 - 染色体高级结构染色体高级结构形成形成姐妹染色单体姐妹染色单体姐妹染色单体姐妹染色单体姐妹染色单体姐妹染色单体6.1 6.1 人类染色体结构人类染色体结构l姐妹染色单体：中期染色体由两条染色单体构成，姐妹染色单体：中期染色体由两条染色单体构成，彼此互称为姐妹染色单体。彼此互称为姐妹染色单体。l着丝粒：将两条染色单体连在一起，并将染色单体着丝粒：将两条染色单体连在一起，并将染色单体分为短分为短 臂（臂（
10、p p）和长臂（）和长臂（q q）。）。l主缢痕：两条染色单体在着丝粒处凹陷缩窄，称为主缢痕：两条染色单体在着丝粒处凹陷缩窄，称为主缢痕。主缢痕。l副缢痕副缢痕（次级缢痕）：有的染色体在长、短臂上还次级缢痕）：有的染色体在长、短臂上还存在缩窄区或浅染区，称为副缢痕。存在缩窄区或浅染区，称为副缢痕。6.1 6.1 人类染色体结构人类染色体结构6.1 6.1 人类染色体结构人类染色体结构l随体：大部分近端着丝粒染色体短臂末端有一球形随体：大部分近端着丝粒染色体短臂末端有一球形小体，借柄部与染色体主体称为随体。小体，借柄部与染色体主体称为随体。l核仁形成区（核仁组织者区，核仁形成区（核仁组织者区，N
11、ORNOR）：近端着丝粒染）：近端着丝粒染色体随体和短臂相连的柄部含有色体随体和短臂相连的柄部含有rDNArDNA，可转录形成，可转录形成rRNArRNA，与核仁形成有关。，与核仁形成有关。l端粒：染色体长、短臂末端的特化部位。端粒：染色体长、短臂末端的特化部位。6.1 6.1 人类染色体结构人类染色体结构-类型类型l中央着丝粒染色体中央着丝粒染色体 ( (metacentricmetacentric chromosome) chromosome)l亚中央着丝粒染色体亚中央着丝粒染色体 ( (submetacentricsubmetacentric chromosome)chromosome)
12、l近端着丝粒染色体近端着丝粒染色体 ( (acrocentricacrocentric chromosome chromosome ) )7/8-末端末端5/8-7/81/2-5/86.2 6.2 染色体分析技术染色体分析技术-染色体标本制备染色体标本制备 中期染色体标本制备：中期染色体标本制备：l 选材：外周血选材：外周血T T淋巴细胞淋巴细胞 l 步骤：步骤： 抗凝血采集抗凝血采集,37,37培养培养72h,72h,终止培养前终止培养前2h2h加入秋水仙加入秋水仙素素, ,收集细胞收集细胞, ,低渗、固定、滴片低渗、固定、滴片, ,染色体标本染色体标本. .6.2 6.2 染色体分析技术染
13、色体分析技术-染色体显带技术染色体显带技术人类染色体非显带核型图人类染色体非显带核型图 l 19681968，瑞瑞典典细细胞胞化化学学家家CasperssonCaspersson首首次次应应用用荧光荧光 染染料料处处理理染染色色体体标标本本，在在荧荧光光显显微微镜镜下下出出现宽窄现宽窄 和亮度不同的荧光带。和亮度不同的荧光带。 l带带(band)(band)：用用特特殊殊的的染染色色方方法法可可使使染染色色体体在在其长其长 轴轴上上显显出出一一个个个个明明暗暗交交替替或或染染色色深深浅浅不不同同的的横纹。横纹。6.2 6.2 染色体分析技术染色体分析技术-染色体显带技术染色体显带技术 6.2
14、6.2 染色体分析技术染色体分析技术-染色体显带技术染色体显带技术lQ Q显带显带（Q bandingQ banding）：喹吖因）：喹吖因(QM) (QM) lG G显带显带（G bandingG banding）：胰酶）：胰酶GiemsaGiemsa lR R显带显带（R bandingR banding）：经处理的标本）：经处理的标本GiemsaGiemsalC C显带显带（C bandingC banding）：）：Y Y染色体、着丝粒、副缢痕染色体、着丝粒、副缢痕lT T显带显带（T bandingT banding） ：染色体末端结构异常：染色体末端结构异常lN N显带显带（N b
15、andingN banding）：）： AgNOAgNO3 3, NOR, NORl高分辨染色体显带高分辨染色体显带(high resolution banding)(high resolution banding)Q-bandsG-bandsR-bandsC-bandsT-bandsN-bands 6.2 6.2 染色体分析技术染色体分析技术-染色体显带技术染色体显带技术高分辨显带高分辨显带l荧光原位杂交荧光原位杂交 (fluorescence in situ hybridization, FISH)l 染色体涂染染色体涂染 ( Chromosome Painting)l 比较基因组杂交比较
16、基因组杂交 (comparative genomic hybridization, CGH )6.2 6.2 染色体分析技术染色体分析技术-分子细胞遗传学技术分子细胞遗传学技术6.2 -6.2 -分子细胞遗传学技术分子细胞遗传学技术-( (FISH)基本原理：基本原理：将将DNA(DNA(或或RNA)RNA)探针用特殊的报告分子标记，然探针用特殊的报告分子标记，然后将探针直接杂交到染色体或后将探针直接杂交到染色体或DNADNA纤维切片上，再用与荧光纤维切片上，再用与荧光素分子偶联的抗体与探针分子特异性结合来检测素分子偶联的抗体与探针分子特异性结合来检测DNADNA序列在序列在染色体或染色体或D
17、NADNA纤维切片上的定性、定位、相对定量分析。纤维切片上的定性、定位、相对定量分析。 6.2 -6.2 -分子细胞遗传学技术分子细胞遗传学技术-( (FISH)6.2 -6.2 -分子细胞遗传学技术分子细胞遗传学技术- ( (FISH)X染色体染色体Y染色体染色体13号染色体号染色体18号染色体号染色体21号染色体号染色体6.2 -6.2 -分子细胞遗传学技术分子细胞遗传学技术- Chromosome Painting基本原理基本原理：将整条染色体、某条染色体臂：将整条染色体、某条染色体臂 ( (长臂或短臂长臂或短臂) ) 或者染色体某个片断的或者染色体某个片断的DNA DNA 制备成探针制
18、备成探针, , 用荧光素标记，用荧光素标记，与变性的中期分裂相染色体进行原位杂交，在荧光显微镜与变性的中期分裂相染色体进行原位杂交，在荧光显微镜下观察荧光素在染色体上标记的颜色，从而分析和研究染下观察荧光素在染色体上标记的颜色，从而分析和研究染色体的重组和畸变。色体的重组和畸变。 6.2 -6.2 -分子细胞遗传学技术分子细胞遗传学技术- - Chromosome Painting6.2 -6.2 -分子细胞遗传学技术分子细胞遗传学技术- - Chromosome Painting6.2 -6.2 -分子细胞遗传学技术分子细胞遗传学技术- CGH基本原理基本原理：用不同的荧光染料分别标记不同探
19、针，与正常：用不同的荧光染料分别标记不同探针，与正常人的中期染色体进行共杂交，杂交后根据染色体上显示的人的中期染色体进行共杂交，杂交后根据染色体上显示的荧光颜色及荧光强度的不同，再借助于图像分析技术可对荧光颜色及荧光强度的不同，再借助于图像分析技术可对染色体拷贝数量的变化进行定量研究。染色体拷贝数量的变化进行定量研究。 6.3 6.3 核型识别和细胞遗传学命名原则核型识别和细胞遗传学命名原则一、非显带核型的识别一、非显带核型的识别l 19601960年丹佛会议，制定了年丹佛会议，制定了DenverDenver体制。按照染色体形体制。按照染色体形态、相对长度、臂比率、着丝粒位置和随体的有无，人态
20、、相对长度、臂比率、着丝粒位置和随体的有无，人类类4646条染色体分为条染色体分为2323对、对、7 7个组个组( (A A- -G)G)。l 核型核型( (karyotypekaryotype) )： 一个体细胞中的全部染色体，按一个体细胞中的全部染色体，按其大小、形态特征顺序排列所构成的图像。核型的描述：其大小、形态特征顺序排列所构成的图像。核型的描述：染色体总数，性染色体组成染色体总数，性染色体组成l 核型分析核型分析( (karyotypekaryotype analysis) analysis)：将待测细胞的全部：将待测细胞的全部染色体按染色体按DenverDenver体制经配对、排
21、列，进行识别和判定的体制经配对、排列，进行识别和判定的分析过程。分析过程。人类染色体分组与各组染色体形态特征人类染色体分组与各组染色体形态特征（非显带标本）（非显带标本）人类染色体非显带核型图（人类染色体非显带核型图（4646，XYXY） 二、显带核型的识别二、显带核型的识别l 19711971年巴黎国际人类细胞遗传学会议、年巴黎国际人类细胞遗传学会议、19721972年爱年爱丁堡会议提出丁堡会议提出区分每个染色体区、带的标准系统区分每个染色体区、带的标准系统 人类细胞遗传学命名的国际体制人类细胞遗传学命名的国际体制 （An International System for Human An
22、International System for Human CytogeneticsCytogenetics Nomenclature, ISCN Nomenclature, ISCN）。）。l 染色体的界标、区和带染色体的界标、区和带。l染色体染色体带的描述带的描述： 染色体序号；染色体序号； 臂的符号臂的符号 ； 区的序号；区的序号； 带的序号。带的序号。二、显带核型的识别二、显带核型的识别 显带染色体的界标、区和带示意图显带染色体的界标、区和带示意图 界标：一恒定而显著界标：一恒定而显著界标：一恒定而显著界标：一恒定而显著的细胞学特征。的细胞学特征。的细胞学特征。的细胞学特征。区：处于
23、二个邻近界区：处于二个邻近界区：处于二个邻近界区：处于二个邻近界标的中线之间的部分。标的中线之间的部分。标的中线之间的部分。标的中线之间的部分。带：通过显带技术带：通过显带技术带：通过显带技术带：通过显带技术使染色体的某一区使染色体的某一区使染色体的某一区使染色体的某一区段显得更亮段显得更亮段显得更亮段显得更亮( ( ( (浅浅浅浅) ) ) )或或或或更暗更暗更暗更暗( ( ( (深深深深) ) ) )。二、显带核型的识别二、显带核型的识别XpXpXqXq1 1 1 1 2 2 2 2 1 12 23 34 45 56 67 78 8亚带：亚带：Xq28.1、Xq28.2、Xq28.3Xq2
24、82p13人类人类G G显带染色体显带染色体核型图（核型图（4646，XYXY） 核型分析中常用的符号和术语核型分析中常用的符号和术语符号术语符号术语意意 义义符号术语符号术语意意 义义A-G染色体组的名称染色体组的名称1-22常染色体序号常染色体序号从从到到+或或-在在染染色色体体和和组组号号前前表表示示染染色色体体或或组组内内染染色色体体增增加加或或减减少少；在在染染色色体体臂臂或或结结构构后后面，表示这个臂或结构的增加或减少面，表示这个臂或结构的增加或减少/表示嵌合体表示嵌合体？染色体分类或情况不明染色体分类或情况不明： 断裂断裂：断裂与重接断裂与重接ace无无着着丝丝粒粒断断片片（见见
25、f）cen着丝粒着丝粒chi异源嵌合体异源嵌合体chr染色体染色体ct染色单体染色单体del缺失缺失der衍生染色体衍生染色体dic双着丝粒双着丝粒dir正位正位dis远侧远侧dmin双微体双微体dup重复重复e交换交换end（核）内复制（核）内复制f断片断片fem女性女性fra脆性部位脆性部位g裂隙裂隙h副缢痕副缢痕i等臂染色体等臂染色体ins插入插入inv倒位倒位mal男性男性mar标记染色体标记染色体mat母源的母源的min微小体微小体mn众数众数mos嵌合体嵌合体p短臂短臂pat父源的父源的ph费城染色体费城染色体pro近侧近侧psu假假q长臂长臂qr四射体四射体r环状染色体环状染色体rcp相互易位相互易位rea重排重排rac重组染色体重组染色体rob罗伯逊易位罗伯逊易位s随体随体tan串联易位串联易位ter末端末端tr三射体三射体tri三着丝粒三着丝粒var可变区可变区核型分析中常用的符号和术语核型分析中常用的符号和术语BIOLOGY DEPARTMENTWZMC
