医学遗传学课件绪论染色体

医学遗传学

周常文

细胞生物学与遗传学系

1第一章绪论上世纪:基因、染色体研究是生命科学与技术发展的核心。寻找、定位、分离、认识、操作和开发基因21世纪:生物技术产业。医学遗传学:基因研究与医学相结合的崭新学科。染色体数目、致病基因、疾病治疗与预防基因医学时代:基因诊断、基因药物及基因治疗50年获奖：18项诺贝尔生理医学奖，11项化学奖

第一节学科发展基础1865年，Mendel“融合遗传”理论1882年，Flemming发现人染色体1900年，Mendel定律被重新发现1903年，Sutton和Boveri提出遗传的染色体理论Morgan连锁与交换证实，创立遗传的基因理论第一章2

1928、44年Griffith和Avery等通过光滑型和粗糙型肺炎双球菌的转化试验证明只有DNA能将粗糙型肺炎双球菌转化为光滑型；证明遗传物质是DNA。随后又证明在有DNA的生物中，DNA是遗传物质。在有RNA的生物中，如RNA病毒，RNA是遗传物质。1953年Watson和Crick提出的DNA双股螺旋结构的分子模型，使人们认识到决定生物性状的遗传信息存在于DNA的碱基顺序中，基因即为一段具有遗传学功能的DNA序列。1952年美籍华人徐道觉发现染色体低渗制片技术。1956年美籍华人蒋有兴查明人类染色体数目为46条即46，XX或XY。于1960年丹佛、1963年伦敦、1966年芝加哥召开3次人类细胞遗传学国际会议，制定了国际命名体制。1928、44年Griffith和Avery等通过光滑型3

1959年Lejennes证明先天愚型为21号染色体三体型患者，因方法学的局限性，1970年前的10年间仅记载数种染色体病。

1971年Caspersson发表第一张人类染色体显带照片，以及1971年巴黎人类显带染色体国际命名会议以后，至今已发现染色体结构畸变的类型近万种，染色体综合征100余个。

1970s中期

随着羊水穿刺等技术的建立，染色体病的诊断与产前诊断迅速发展，形成“临床细胞遗传学”这一崭新的学科。1958年MatthewMeselson和FranklinStahl证明DNA的复制涉及双螺旋互补链的分离；Kornberg分离出DNA聚合酶I，这是第一个可在试管中合成DNA的酶。1959年Lejennes证明先天愚型为21号染色体三41960年Ochoa发现RNA聚合酶，沿DNA单链表面合成RNA链；

发现mRNA，证实带有编码蛋白质中氨基酸序列的信息。

1961年Nirenberg用人工合成的mRNA分子（多聚尿嘧啶核苷酸)

破译出第一个遗传密码。

1965年揭示在细菌中抗生素抗性基因常常携带于称为“质粒”的额

外小染色体上。

1966年Nirenberg和Khorana共同确定了全部的遗传密码。

1968年他们两人和转运RNA的发现者Holley共享该年度的诺贝尔

生理学或医学奖。

1967年分离出DNA连接酶。

1970年WernerArber和HamiltonO．Smith分离出第一个可在特

定位点切割DNA分子的限制性内切酶。

1971年Nathans用内切酶切割一种猴病毒的环状DNA，进行遗传

学研究。

1978年他们三人共享该年度诺贝尔生理学或医学奖。

1972年PaulBerg在美国斯坦福大学将DNA连接酶用于连接由限制

性内切酶切开的DNA片段，构建成第一个重组DNA分子。

1960年Ochoa发现RNA聚合酶，沿DNA单链表面合成5

1973年发现外源DNA插入质粒DNA后，导入大肠杆菌仍有功

能。公众对重组DNA可能产生潜在危险新微生物的担心。

1974年部分科学家发出“世界各国暂停某些类型的重组DNA实验”

的呼吁；英政府要求在特定的实验室内谨慎进行重组DNA

研究；在美国召开的国际会议，强烈要求制定控制重组

DNA实验的操作守则，呼吁发展安全的细菌和质粒。

1975年美国NIH公布第一个重组DNA实验操作守则，对许多类型的

重组DNA实验作了限制；随着公众对条例可能不起作用的

忧虑加深，《纽约时代杂志》上刊文呼吁禁止对重组DNA

研究授予诺贝尔奖。

1977年美国成立第一个专门利用重组DNA技术制造医学上重要

药物的遗传工程公司(Genentech)；科学家构建第一个含

有哺乳动物DNA的重组DNA分子，发明了对大片段DNA进行

快速序列分析的方法。Roberts和Sharp发现断裂(split)

基因，1993年获得诺贝尔生理医学奖。

1973年发现外源DNA插入质粒DNA后，导入大肠杆菌仍61978年生长激素抑制素成为首个用重组DNA技术产生的人类激素。1979年NIH操作守则普遍放松。允许利用重组DNA技术研究病毒DNA；科学家用恶性生长细胞的DNA转染小鼠细胞株，分析恶性生长细胞中的癌基因。

1980年筹建了用重组DNA技术生产胰岛素的第一家工厂；PaulBerg因于1972年构建了第一个重组DNA分子，WalterGilbert、FrederickSanger因发明DNA测序方法共同获得了诺贝尔化学奖。1981年第一个重组DNA公司(Genentech)出售通用股票，纽约华尔街金融中心估价，其总额在2亿美元以上；NIH取消操作守则中对使用大肠杆菌和酵母菌株作为宿主繁殖重组DNA分子的基因克隆实验的限制；镰状细胞贫血症成为首个产前基因诊断的遗传病，方法是利用限制性内切酶对DNA进行分析；第一只转基因小鼠和转基因果蝇诞生。1978年生长激素抑制素成为首个用重组DNA技术产生的人类71982年

NIH进一步全面放宽操作守则的限制。

科学家将大鼠生长激素基因连接到可诱导的小鼠基因控制信号上，注入小鼠受精卵，植入受体母鼠体内，产生”超级小鼠”，体重为正常小鼠的两倍。

用重组DNA方法生产的人胰岛素以“Humulin”商品名进入市场。

发现一种掺入烟草植物细胞的外源基因依孟德尔规律通过花粉和卵细胞进行遗传。

从人膀胱癌细胞分离出癌基因，在大肠杆菌上进行克隆．发现人膀胱癌基因与其正常的基因仅存在单一碱基的变化，导致蛋白质产物中一个氨基酸的变化。1983年科学家发表了λ噬菌体的DNA全序列，共有48502碱基对。

McClintock在20世纪50年代提出并发现可移动的遗传因子而获得诺贝尔生理医学奖。1982年NIH进一步全面放宽操作守则的限制。81983年科学家获得首例转基因植物；Kohler、Milstein和Jerne因发明单克隆

抗体技术，完善极微量蛋白质检测技术，分享诺贝尔生理医学奖；

斯坦福大学获得了关于重组DNA的专利。

1985年第一批转基因家畜出生。

1988年J．D．Watson出任“人类基因组计划”首席科学家。

1989年Altman和Cech因发现RNA具有酶的功能{核酶)共享诺贝尔化学奖；

DuPont公司获得转肿瘤基因小鼠——“Oncomouse”。

1990年首例基因治疗临床实验在美国实施；

美国能源部(DOE)和NIH牵头启动人类基因组计划。

1993年Mullis因发明PCR技术而与首个设计基因定点突变的Smith共享诺贝尔

化学奖。

1994年Gilman和Rodbell因发现G蛋白在细胞内信息传导中的作用分享诺贝尔

生理医学奖；

第一批基因工程西红柿在美国上市；

微生物基因组计划启动；

绘制完详细的人类基因组遗传图谱，密度平均1个Marker/700kb。

1983年科学家获得首例转基因植物；Kohler、Mils91995年Nature发表人基因组物理图，及3、16和22号人染色体高密度物理图。Iewls、Nusslei-Volhard和Wieschaus在20世纪40-70年代先后独立鉴定控制果蝇体节发育基因分享诺贝尔生理医学奖。1996年完成了酵母基因组全序列测定。1997年E．coli基因组测序完成，共有4600000碱基对，大约4000个基因。英国爱丁堡罗斯林研究所获得克隆羊——多利。1998年JamesThompson和JohnGearhart领导的两个研究小组分别成功地培养出了人胚胎干细胞。

人类基因组计划宣布将加快研究进度。2000年果蝇基因组(47350000碱基对)测序完成。

2001年实现基因草图的绘制。HGP和Celera分别将他们的初步分析结果发表在2月15日的Nature和2月16日的Science上。1995年Nature发表人基因组物理图，及3、16和2210第二节展望20世纪50年代以来：

染色体显带技术、DNA重组技术、PCR技术的发明和应用，与医学的结合相继形成了十余个医学遗传学学科：

人类细胞遗传学(humancytogenetics)人类生化遗传学（humunbiochemicalgenetics)人类分子遗传学(humanmoleculargenetics)人类群体遗传学(humanpopulationgenetms)药物遗传学(pharmacogenetics)免疫遗传学(immunogenetics)辐射遗传学(radiationgenetics)发育遗传学(developmentalgenetics)遗传毒理学(genetictoxicology)体细胞遗传学(somaticcellgenetics)肿瘤遗传学(cancergenetics)行为遗传学(behaviorgenetics)临床遗传学(clinicalgenetics)等。第二节展望11目前公布的基因组框架图不十分完善，但提供了一个当前最全面、最完整的基因组信息。利用日益丰富和不断完善的基因组数据，可以确定遗传病、肿瘤、心血管病、糖尿病等危害人类生命健康最严重疾病的致病基因，寻找出个体化的防治药物和方法。对于癌症、药物依赖、基因表达、免疫、进化基因组学、膜交换、细胞骨架、细胞周期和生物钟研究以及进化生物学等学科都将产生难以预想的深远影响。极大地推动人类与医学遗传学以及整个遗传学科的发展。目前公布的基因组框架图不十分完善，但提供了一个当前最全面、最12疾病基因的克隆情况

1974-1989年16年

1974年世界上克隆第一种Kappa轻链缺乏症的疾病基因以来，仅克隆疾

病基因106个，平均每年克隆6．6种。

1990-2002年12年

共克隆1060个疾病基因，平均每年克隆88．3种。即基因组计划实施后

每年克隆疾病基因的数目是以前的13倍。

人类基因组结构特点

人类基因组大小：

2．9—3．2Gb

个体间同源性：

99．99％

GC碱基含量：

38％

基因数目：

3～4万，少于原先估计的10万个，只是线虫

或果蝇基因数量的两倍。

疾病基因的克隆情况

1974-1989年16年

13人有而鼠没有的基因：300个。约200多个基因编码的蛋白质分子与细菌中的蛋白同源，但酵母、线虫、果蝇及—些无脊椎动物未发现同源物。人类基因大小差异大，从65bp-2000kb不等。目前发现的最大编码dystrophin蛋白的基因有2400kb，含79个外显子，编码序列只占整个基因序列的0．6％。人类基因组中编码蛋白的序列不足5％，存在“热点”和大片“荒漠”，即在染色体上有基因成簇密集分布的区域．也有大片的区域只有Junk-DNA。分布着300多万个长片断重复序列．在非编码序列中重复序列则至少占基因组的50％。人有而鼠没有的基因：300个。14人类基因组计划带来的问题：

”突变与自然选择”的“经济与适应”原则是生物生存与进化的最基本的法则。1.四种单核苷酸(A、T、G、C)的不同排列组合就构成了地球上数亿种生物，为什么人类具有30亿个核苷酸而编码蛋白的序列不足5％？2.如果95％核苷酸序列对生物体生存无用，为何不在进化过程中淘汰？3.为什么人类只有3万—4万个基因却能编码出数十万种蛋白质？4.在进化中人是最高等生物，为什么人有、鼠没有的基因只有300个?

5.上世纪末的研究证明，酶是蛋白质，为什么蛋白质以外的物质如某些RNA也具有酶的功能？6.DNA、RNA是遗传的物质基础，但其他物质如蛋白质是否在某种特殊情况也具有遗传的功能?7.受精卵已经带有致病基因，为什么要到一定的年龄才发病?8.为什么同一个致病基因的同一突变在小同的个体间发病的轻重不同?9.为什么同一种药物对不同的人敏感度不一?等等。人类基因组计划带来的问题：15为了回答这些问题，科学家正在延伸人类基因组计划。提出了所谓模式生物的基因组学、功能基因组学、结构基因组学、疾病基因组学、肿瘤基因组学、药物基因组学、人类基因组多样性计划和人类基因组信息学。与时俱进的科学研究与发现有可能进一步揭示生命的奥秘。人类研究自身的这一认识过程将不断深化．但永无止境。为了回答这些问题，科学家正在延伸人类基因组计划。16第二章染色体

第一节染色体数目与结构

一、人类的正常核型

概念：染色体(chromosome)位于细胞核中呈线状结构，是遗传信

息的载体。

词的来源：染色体一词来自希腊文chroma(颜色)和soma(体)。

细胞遗传学的主要内容：研究染色体和细胞分裂。

染色质(chromatin)与染色体：

同一种物质的不同存在形式。

染色质是指间期细胞核内遗传物质存在的形式；

染色体是细胞分裂时遗传物质存在的特定形式，

是间期细胞染色质多级螺旋折叠的结果。

第二章染色体

17两个结论错误:1950年前，人类染色体数目为48条;性别由常染色体和性染色体数目的比率决定的。主要原因是染色体技术的限制。1956年，Tjio和Leven证实培养的人胚胎成纤维细胞有46条染色体。1956-1959年，诊断出染色体数目异常的三个主要疾病，即Down综合征，Turner综合征和Klinefeher综合征。人类染色体识别和分析标准化:1960年{丹佛)、1963年(伦敦)、1966年(芝加哥)相继召开了三次人类细胞遗传学国际会议，讨论并制定国际命名体制，便于国际间的交流。两个结论错误:1950年前，人类染色体数目为48条;性别由常18人类体细胞：二倍体(diploid)，即2n，含46条(23对)染色体。常染色体(autosomalchromosome)：男女共有，1-22对。性染色体(sexchromosome)：一对,与性别有关。女性为XX，男性为XY。配子(haploid)：单倍体即n，含23条染色体。核型(karyotype):一个体细胞中特定数目和大小的染色体。人类正常核型：46，XX(XY)。二、染色体的结构特征(一)核小体和染色质纤维

人类体细胞：二倍体(diploid)，即2n，19核小体(nucleosome):

组蛋白八聚体(H2A、H2B、H3、H4各两个分子)，约146bp的DNA盘绕在外1．75圈。核小体间DNA:15～55bp，因种属而异。Hl组蛋白:

一组密切相关的蛋白质，数量相当于核心组蛋白的一半，易于抽提出来。螺线管：每6个核小体以H1组蛋白为中心形成一个螺旋，外径约30nm。染色质纤维:

螺旋化和折叠，形成有丝分裂中期的染色体。核小体(nucleosome):20医学遗传学课件绪论染色体21染色体DNA分子平均长度：10cm，由(2-3)x108bp组成。组蛋白：碱性蛋白质，每个组蛋白都有20-40个氨基酸残基从核心伸出，N端带正电荷的赖氨酸基团可以和自身盘绕的DNA磷酸、附近DNA以及核小体之间的DNA磷酸相互作用。组蛋白乙酰化：如果赖氨酸基团乙酰化，就会终止与DNA相互作用。乙酰化越多，染色质纤维丝的致密程度和高度螺旋化就越低，DNA转录活性越强。非组蛋白：为染色体提供支架作用，也和DNA转录有关。

(二)着丝粒(centromere)形态：正常染色体一狭窄部分，或称缢痕(constriction)。功能：细胞分裂时染色体分离的一种装置，保证了姐妹染色单体的分离。动粒(kinetochore)：一对。分别附着在姐妹染色单体上，可以和纺锤体的微管相连，控制着微管的装配和染色体的移动。结构和功能：由特异性DNA序列决定。

酵母：着丝粒元件大约110bp，一个富含AT的80-90bp中心序列、两个高度保守的8bp和

11bp侧翼序列组成。相互交换：酵母细胞的着丝粒元件可被另一酵母细胞所代替，不影响分裂。

哺乳动物：由几十万个bp组成。包括DNA重复序列、染色体特异序列和非特异序列。卫星DNA：密度梯度离心后，着丝粒DNA在基因组DNA主峰旁形成“卫星”状侧峰。分为：α、β、Y等类型。染色体DNA分子平均长度：10cm，由(2-3)x108bp22医学遗传学课件绪论染色体23α卫星：每条都有，由171bp的重复序列组成，占每条染色体DNA的3％～5％，构成着丝粒异染

色质的大部分。α卫星的DNA重复单位有一个特异着丝粒蛋白结合位点，可能对着丝

粒功能起重要作用。

β、Y等类型卫星DNA：分布因不同染色体而异。

α卫星：每条都有，由171bp的重复序列组成，占每条染色体D24(三)端粒

端粒(telomere)：染色体末端的特殊结构，像一顶“帽子”套在染色体的端部。

发现者：1930s，Muller和McClintock。

命名者：Muller用希腊文telos(末端)和meros(部分)组成了telomere(端粒)。

端粒DNA：一串联重复序列。双链中的一条3’端为富含TG的序列，互补链为富含CA的序列。高度保守，如：草履虫：TTGGGG锥虫：TAGGG拟南芥：TTTAGGG人类：TTAGGG

端粒复制：通过端粒酶(telomerase)完成。端粒酶：由RNA和蛋白质组成。复制过程：端粒酶RNA成分作为模板→延长亲链3’端DNA→亲链又为后随链的合成提供模板→端粒DNA序列3’端突出→形成环状掺入到数千bp的双螺旋构成三链结构→这种结构与特异性端粒蛋白结合更加稳定。

端粒长度决定因素：取决于端粒酶的活性。端粒决定细胞寿命，分子钟作用。

体细胞：没有端粒酶的活性，每分裂一次，端粒也就缩短一些，当达到一个临界长度时，染色体失去稳定性，使细胞进入凋亡。

生殖细胞：端粒比体细胞的长出几千bp，有端粒酶的活性。

恶性肿瘤：有端粒酶的活性，可补偿正常的端粒序列丢失。使细胞获得”永生性”，无限增殖。(三)端粒25医学遗传学课件绪论染色体26端粒的功能：1．保持染色体的结构完整。端粒与染色体的个体性有关，失去端粒将使染色体不稳定，有可能与其他染色体的断裂末端连接和重组，甚至降解；人类端粒的环状结构意味着染色体没有DNA末端。2．保证染色体末端的完全复制。在DNA复制过程中，后随链的不连续复制需要一段DNA作为引物RNA的模板，在线性DNA分子末端没有这样的模板，端粒DNA提供了复制线性DNA末端的模板。3．有助于建立核膜和染色体配对的三维构象。端粒可以保持染色体与核膜的关系。4．端粒在细胞的寿命、衰老和死亡以及肿瘤的发生和治疗中起重要作用。(四)常染色质和异染色质

常染色质：间期核，松散状态，碱性染料染色较浅，着色均匀。分裂期，折叠和凝缩程度低，疏松，有转录活性。

异染色质：间期核，致密状态，染色较深，成簇地分布在核仁和核膜周围。分裂期，致密程度无变化，很少有转录活性。

异染色质分为两类：

1.结构异染色质：始终处于致密状态，无转录活性，在染色体上有固定位置，一般为DNA重复序列，常见于染色体着丝粒及其周围。

2.兼性异染色质：在特定细胞或在一定发育阶段，由常染色质转变而来，原有的基因失去转录活性；如果处于松散状态时，又能转变为常染色质，恢复转录活性。如X染色质。端粒的功能：27第二节性染色体一、性别决定Y染色体决定：无论x染色体数目多少，只要有一条Y染色体就为男性，无Y就为女性。决定时间：胚胎发育第6周分化为男或女性，取决于睾丸决定因子(testis-determiningfactor，TDF)，使未分化的性腺发育成睾丸。SRY基因：1990，Sinclair将TDF的基因定位在Y染色体的假常染色体区，称Y染色体性别决定区域(sex-determiningregionofYchromosome,SRY)。SRY编码的氨基酸序列与一个结合DNA的结构域同源，可能是一个转录调节因子。性别决定机制：SRY基因表达→级联反应（如调节XOS9基因表达）→未分化性腺髓质发育成睾丸

→其中Leydig细胞产生睾酮→刺激Wolffian管→构成男性内生殖器→外生殖器男性化。睾丸中Sertoli细胞→产生Muller抑制因子→使Muller管系统退化。SRY基因不表达→未分化的性腺皮质发育成卵巢→

Muller管→形成女性内生殖器

→出现正常女性外生殖器特征。

SRY基因决定男性的依据：1．核型46，XX的男性，有SRY基因表达，但不生育。2．核型46，XY的女性，SRY基因突变，SRY基因不表达。无生育能力。3.雄性小鼠的性腺嵴有SRY基因表达，胚胎睾丸逐渐发育。4.SRY转基因XX小鼠可发育成有睾丸的雄性鼠。第二节性染色体28二、性染色体进化常染色体：22对，一条来自父亲，一条来自母亲，大小相同，携带基因相同。性染色体：X和Y,大小相差甚大，携带基因完全不同，X染色体大约有2000-3000个基因，Y染色体上仅有几十个基因。交换和重组：重组的益处：有助于维持染色体的完整性。无重组的害处：造成非重组区域基因积累破坏性的突变，继而退化和消失。重组停止越早差异越大。

性染色体：x和Y染色体最初是配对的，末端序列保持同源，在减数分裂过程中可能发生交换和重组。Y染色体非重组区域占Y染色体的95％，非重组区域仍存在一些和X染色体相对应的基因。在Y染色体上决定睾丸发育的SRY基因,可能是最早停止重组的，与X染色体上基因相差最大。二、性染色体进化29X和Y染色体重组停止时间：哺乳动物分支开始之前。倒位抑制:重组需要两个相似序列线状排列，Y染色体部分序列倒位抑制X和Y染色体相应区域的相互作用。重组停滞性的倒位发生时间：第一次：2.4亿—3.2亿年前。第二次：1.3亿—1.7亿年前。第三次：0.8亿—1.3亿年前。最后一次：3千万～5千万年前，此时正是在猴出现之后，类人猿和人出现之前。性染色体：以Y染色体破坏性改变和X染色体代偿性改

变为特征的，这种相互作用进化成为现今的人类性染色体。X和Y染色体重组停止时间：哺乳动物分支开始之前。30三、X染色体失活(Lyon假说）剂量补偿机制:男、女基因剂量上无差别。如:x染色体含G6PD基因，酶活性在男和女相同。Lyon假说：1961年，遗传学家MaryLyon提出。认为雌性细胞中一条异固缩x染色体是无活性的。实验现象：小鼠x染色体上的皮毛颜色基因若为杂合子，皮毛颜色呈嵌合现象。女性体细胞的性染色体特征：①胚胎早期15－16天，细胞数约5000个，一条x染色体失活。②x染色体失活是随机的，或父亲的，或母亲的。③x染色体几乎完全失活。④x染色体失活为永久性和克隆式。父源x失活，代代失活。母性体细胞为嵌合体或半合子。Lyon假说的补充：①X随机失活，结构异常x优先失活；—条x与常染色体易位，另一条正常x优先失活。②失活x的有些基因逃避失活，16个以上的基因逃避。维持性别之间的剂量平衡。③x失活由差异甲基化所致。Xql3．3的XIST基因最先甲基化失活。性染色质：X性染色质女性细胞X失活，核膜内缘有一个深染的小体，又称Barr小体。女性特有。Y性染色质男性细胞用荧光染料染色，核内有一强荧光小体,Y长臂远端异染色质所致。男性特有。

三、X染色体失活(Lyon假说）31医学遗传学课件绪论染色体32X染色体失活解释了下列现象：1．Barr小体间期细胞核内的Barr小体数目总是比X染色体数目少1个，即XX者1个，XXX者有2个，XXY者有1个。2．剂量补偿X上的基因产物水平在女性和男性是一样的，如凝血因子VIII。女性类固醇硫酸酯酶活性高于男性，该基因位于X的假常染色体区而逃避失活。3．嵌合现象不同细胞中X随机失活,导致眼球白化病（XR）的杂合个体眼底呈现视网膜色素的嵌合现象。

医学遗传学课件绪论染色体334．携带者的鉴别

XR遗传病的携带者检测困难。带正常基因的X染色体，其细胞有优先选择或矫正邻近带异常基因X染色体的细胞，表型可能完全正常。5.表型杂合子

偶尔XR遗传病的女性有轻度或完全的表型，原因是正常基因的X染色体失活>50％。6．46，Xr(X)表型

46，Xr(X)具有Turner综合征(45，XO核型)的特征。环状X染色体无X序列，该序列在正常情况下是不失活的，已证明环状X染色体上的XIST基因不表达。4．携带者的鉴别34三、精子和卵子的发生精子+卵子→受精卵（合子）→新个体(一)精子发生发生部位：睾丸曲细精管。发生过程：精原细胞→增殖和生长→减数分裂→变形→精子。发生周期：约需两个月。产生精子总数：一人一生产生1012精子，即10000亿个。精子发生的四个阶段：1．增殖期曲细精管上皮的精原细胞经有丝分裂增殖。2n，23对染色体。2．生长期部分精原细胞停止分裂，吸取营养，胞体增大，变为初级精母细胞。2n(46条)。3．成熟期每个初级精母细胞经第一次减数分裂→2个次级精母细胞，n(23条)。经第二次减数分裂，每个次级精母细胞形成2个精细胞,n(23条)。特点：两次分裂，复制一次，染色体数目减半。4．变形期精细胞由圆形逐渐分化，细胞核极度浓缩，顶体逐渐形成，把多余的细胞质弃掉，最后形成运动灵活的精子(sperm)。三、精子和卵子的发生35(二)卵子发生发生部位：卵巢。成熟于输卵管，无变形期。1．增殖期卵巢的原始生殖细胞通过有丝分裂产生卵原细胞，增殖，2n(46条)。2.生长期卵原细胞生长，时间长，胞体增大，发育成初级卵母细胞，细胞质中积累大量卵黄、RNA和蛋白质等营养物质。2n(46条)。3．成熟期初级卵母细胞经第一次减数分裂形成次级卵母细胞（n）和第一极体。次级卵母细胞进行第二次减数分裂，形成卵细胞(n)和第二极体。第一极体进行第二次分裂，形成第二极体。极体退化消失。特点：一个初级卵母细胞经过减数分裂形成了一个卵细胞和三个极体。卵原细胞的特点：在胚胎发育早期的卵巢中增殖，总数400万-500万。胚胎发育至6个月，形成初级卵母细胞。减数分裂特点：

不连续，间断发生。卵母细胞到卵细胞的过程长达十余年到数十年之久。初级卵母细胞的特点：大部分在出生后逐渐退化，消失。约400个继续发育，停止在减数分裂前期I的双线期，直至性成熟排卵前。

性成熟后，每月有一个卵泡发育成熟、排卵。恢复减数分裂，停在中期Ⅱ。

受精过程中，从中期Ⅱ→后期Ⅱ→末期Ⅱ，形成卵细胞和第二极体。

未受精，次级卵母细胞不再继续分裂，蜕变消失在输卵管中。(二)卵子发生36第四节染色体技术和命名用于研究的细胞：分裂期有核细胞。常用方法：外周血淋巴细胞→分离、培养→植物血凝素刺激分裂→加秋水仙素阻止纺锤体形成→终止在中期→收集细胞→低渗处理→释放染色体→固定在载玻片上→观察。染色体带型：Giemsa染料染色呈均质状。经过变性或(和)酶消化等处理，再染色可呈现一系列深浅交替的带纹。染色体鉴别：不同的染色体有各自特定的带型，据此可以区分。带型变化，结构改变。显带技术：G显带、Q显带、R显带，等。带纹与DNA：带纹覆盖1-10kb，与DNA的性质有关。R带DNA在S期早复制，富含GC和短分散核元件序列。G带DNA在S期晚复制，富含AT和长分散核元件序列。带纹范围：一个DNA复制子簇，由2-100复制子构成，约50-330kb，染色体结构单位。复制时间与显带：管家基因一般为早复制，多位于R带中。组织特异性基因晚复制，多位于G带中。

第四节染色体技术和命名37(一)G(Giemsa)显带最常用。染色体经胰蛋白酶处理后，蛋白质变性，用一种能结合DNA的化学染料Giemsa染色，呈深浅不同的带型。人类24种染色体可显示出各自特异的带纹。(一)G(Giemsa)显带38医学遗传学课件绪论染色体39(二)Q(Quinacrine)显带荧光染料:易结合富含AT的DNA，如Quinacrine，DAPI或Hoechst33258。显带过程：荧光染料染染色体DNA→UV荧光显微镜观察。带纹：Q带纹与G带纹相似，亮带相当于G显带的深带，暗带相当于浅带。

(二)Q(Quinacrine)显带40医学遗传学课件绪论染色体41(三)R(Reverse)显带显带过程：染色体经热盐处理，富含AT的DNA变性，Giemsa染色，显示与G显带相反的带纹，即G显带的深带变为浅带，浅带成深带。优点：当G带显示染色体两臂末端为浅带时，若两臂末端发生缺失等异常，一般难以发现，而R带可在此处显出易于识别的深带。用途：有利于研究染色体末端缺失、重排等。其它方法：GC特异性染料如chromomycinA3，olivomycin或mithramycinUl可染出相同带型。(四)C(Centromericheterochromatin)显带显带过程：

染色体经饱和碱溶液如氢氧化钡预处理变性，Giemsa染色。用途：

专门显示着丝粒和其他异染色质区，DNA重复序列被染成深色，可用于多态分析。(三)R(Reverse)显带42医学遗传学课件绪论染色体43医学遗传学课件绪论染色体44(五)T(Telomere)显带特点：R显带的亚类，特异性地着色端粒。T带是R带的最深染部分。过程：高热处理染色体，再用Giemsa或与荧光联合染色。

(六)染色体高分辨显带低分辨显带：1970s初期，每个单倍体染色体显示约400条带，每条带纹约800kbDNA。高分辨显带：1970s后期，每个单倍体的染色体显示800多条带。染色体来源：细胞分裂的早中期、前中期、晚前期。技术进步：细胞同步化制片技术的应用和染色体显带技术的改进。意义：1.有助于发现更多、更细微的染色体结构异常。

2.准确区分各条染色体。3.肿瘤染色体的研究。4.基因定位(五)T(Telomere)显带45

图2－11

10号染色体320、550、850条带阶段的模式图及550、850条带阶段的染色体照片图2－1110号染色体320、550、85046

图2－12人类染色体带型图2－12人类染色体带型47三、染色体组型和显带的命名根据着丝粒位置不同将染色体分为：

中着丝粒染色体(metacentricchromosome)亚中着丝粒染色体submetacentricchromosome)近端着丝粒染色体(acocentricchromosome)体细胞46条染色体按长度和着丝粒位置分为7组。短臂和长臂：以着丝粒为界标区分。短臂(petit)用P表示，长臂(queue)用q表示。着丝粒：用cen表示。端粒：用ter表示。记述某一特定带要写明4个内容：（1)染色体号。（2）臂的符号。（3）区的号序。（4）带和亚带的号序。举例：10p11.1表示1O号染色体，短臂，1区，1带，1亚带。三、染色体组型和显带的命名48医学遗传学课件绪论染色体49医学遗传学课件绪论染色体50医学遗传学课件绪论染色体51组别序号类型大小备注A1-31,3中央,2亚中最大1q有时有次缢痕B4-5亚中次大C6-12,X亚中中等大9q有时有次缢痕D13-15近端中等大E16-1816中央,17,18亚中较小16q有时有次缢痕F19-20中央小G21-22,Y近端最小21<22<YY染色体特征：（1）无随体，一般较21、22长

（2）长臂两单体常平行并拢，端部绒毛状（3）着丝粒不明显组别序号类型52人类细胞遗传学研究的新进展一、荧光原位杂交（FISH）：

荧光素标记探针，染色体原位显示杂交信号。

FISH探针：1.着丝粒探针：由特定染色体着丝粒附近的重复DNA序列组成。

用途：常见非整倍体综合征如13三体型、15三体型、21三体型的快速诊断。常用于绒毛间期细胞进行产前诊断。2.染色体特异单一序列探针：某基因座的特异片段。

用途：鉴定该染色体缺失和重复。3.染色体涂染探针：某条染色体的不同特异探针混合作为探针池，杂交相应整条染色体，如同“涂染”。

用途：鉴定染色体重排。二、多色FISH：

不同染色体上的特异DNA序列标记不同颜色的荧光染料。杂交信号呈现五颜六色，用于分辨不同的染色体。人类细胞遗传学研究的新进展一、荧光原位杂交（FISH）：53男性不育相关新基因的表达和功能研究ZNF313定位于20q13（1）男性不育相关新基因的表达和功能研究ZNF313定位于20q54另外2个新克隆基因的定位另外2个新克隆基因的定位55人类细胞遗传学研究的新进展4.比较基因组杂交技术(CGH)：

肿瘤基因DNA(待测DNA)与正常基因组DNA分别标记不同的荧光染料(绿色和红色)

→按1：1比例混合→与正常人的中期染色体进行杂交→根据颜色差别判断不同来源DNA的相对拷贝数多少。

结果判断：

肿瘤基因组中某一染色体DNA比正常的多，绿/红荧光比率增加。比正常少，绿/红荧光比率减少。

应用：

鉴定肿瘤DNA的扩增或缺失；检测染色体三体型，单体型或染色体片段拷贝数的变化。人类细胞遗传学研究的新进展4.比较基因组杂交技术(CGH)56人类细胞遗传学研究的新进展一、微细胞遗传学：运用人类高分辨染色体显带技术，研究染色体细微结构及结构改变后的遗传效应的学科。举例先天愚型的病因核型分析：Lejeune(1959)多一条21号染色体低分辨显带分析：21q22片断重复高分辨显带分析：21q22.3微小片断重复高分辨显带的分辨能力：可识别4500kb以上的DNA片断。人类细胞遗传学研究的新进展一、微细胞遗传学：57人类细胞遗传学研究的新进展二、分子细胞遗传学：运用分子生物学方法，在分子水平上研究染色体结构、畸变、遗传学效应与疾病发生等的学科。举例先天愚型的产前诊断21q22.3微小片段→显微切割→克隆DNA片断→荧光标记探针→检测绒毛或羊水细胞分辨能力：可识别几十kb－2000kb以上的DNA分子。人类细胞遗传学研究的新进展二、分子细胞遗传学：58复习思考题第一章绪论一、名词解释1.医学遗传学2.断裂基因3.超级小鼠第二章染色体一、名词解释1.卫星DNA2.端粒3.Y染色体性别决定区域（SRY）4.G显带5.染色体高分辨显带6.FISH二、简答题1.简述染色体端粒的复制过程；2.简述Lyon假说的主要内容复习思考题59

医学遗传学

周常文

细胞生物学与遗传学系

60第一章绪论上世纪:基因、染色体研究是生命科学与技术发展的核心。寻找、定位、分离、认识、操作和开发基因21世纪:生物技术产业。医学遗传学:基因研究与医学相结合的崭新学科。染色体数目、致病基因、疾病治疗与预防基因医学时代:基因诊断、基因药物及基因治疗50年获奖：18项诺贝尔生理医学奖，11项化学奖

第一节学科发展基础1865年，Mendel“融合遗传”理论1882年，Flemming发现人染色体1900年，Mendel定律被重新发现1903年，Sutton和Boveri提出遗传的染色体理论Morgan连锁与交换证实，创立遗传的基因理论第一章61

1928、44年Griffith和Avery等通过光滑型和粗糙型肺炎双球菌的转化试验证明只有DNA能将粗糙型肺炎双球菌转化为光滑型；证明遗传物质是DNA。随后又证明在有DNA的生物中，DNA是遗传物质。在有RNA的生物中，如RNA病毒，RNA是遗传物质。1953年Watson和Crick提出的DNA双股螺旋结构的分子模型，使人们认识到决定生物性状的遗传信息存在于DNA的碱基顺序中，基因即为一段具有遗传学功能的DNA序列。1952年美籍华人徐道觉发现染色体低渗制片技术。1956年美籍华人蒋有兴查明人类染色体数目为46条即46，XX或XY。于1960年丹佛、1963年伦敦、1966年芝加哥召开3次人类细胞遗传学国际会议，制定了国际命名体制。1928、44年Griffith和Avery等通过光滑型62

1959年Lejennes证明先天愚型为21号染色体三体型患者，因方法学的局限性，1970年前的10年间仅记载数种染色体病。

1971年Caspersson发表第一张人类染色体显带照片，以及1971年巴黎人类显带染色体国际命名会议以后，至今已发现染色体结构畸变的类型近万种，染色体综合征100余个。

1970s中期

随着羊水穿刺等技术的建立，染色体病的诊断与产前诊断迅速发展，形成“临床细胞遗传学”这一崭新的学科。1958年MatthewMeselson和FranklinStahl证明DNA的复制涉及双螺旋互补链的分离；Kornberg分离出DNA聚合酶I，这是第一个可在试管中合成DNA的酶。1959年Lejennes证明先天愚型为21号染色体三631960年Ochoa发现RNA聚合酶，沿DNA单链表面合成RNA链；

发现mRNA，证实带有编码蛋白质中氨基酸序列的信息。

1961年Nirenberg用人工合成的mRNA分子（多聚尿嘧啶核苷酸)

破译出第一个遗传密码。

1965年揭示在细菌中抗生素抗性基因常常携带于称为“质粒”的额

外小染色体上。

1966年Nirenberg和Khorana共同确定了全部的遗传密码。

1968年他们两人和转运RNA的发现者Holley共享该年度的诺贝尔

生理学或医学奖。

1967年分离出DNA连接酶。

1970年WernerArber和HamiltonO．Smith分离出第一个可在特

定位点切割DNA分子的限制性内切酶。

1971年Nathans用内切酶切割一种猴病毒的环状DNA，进行遗传

学研究。

1978年他们三人共享该年度诺贝尔生理学或医学奖。

1972年PaulBerg在美国斯坦福大学将DNA连接酶用于连接由限制

性内切酶切开的DNA片段，构建成第一个重组DNA分子。

1960年Ochoa发现RNA聚合酶，沿DNA单链表面合成64

1973年发现外源DNA插入质粒DNA后，导入大肠杆菌仍有功

能。公众对重组DNA可能产生潜在危险新微生物的担心。

1974年部分科学家发出“世界各国暂停某些类型的重组DNA实验”

的呼吁；英政府要求在特定的实验室内谨慎进行重组DNA

研究；在美国召开的国际会议，强烈要求制定控制重组

DNA实验的操作守则，呼吁发展安全的细菌和质粒。

1975年美国NIH公布第一个重组DNA实验操作守则，对许多类型的

重组DNA实验作了限制；随着公众对条例可能不起作用的

忧虑加深，《纽约时代杂志》上刊文呼吁禁止对重组DNA

研究授予诺贝尔奖。

1977年美国成立第一个专门利用重组DNA技术制造医学上重要

药物的遗传工程公司(Genentech)；科学家构建第一个含

有哺乳动物DNA的重组DNA分子，发明了对大片段DNA进行

快速序列分析的方法。Roberts和Sharp发现断裂(split)

基因，1993年获得诺贝尔生理医学奖。

1973年发现外源DNA插入质粒DNA后，导入大肠杆菌仍651978年生长激素抑制素成为首个用重组DNA技术产生的人类激素。1979年NIH操作守则普遍放松。允许利用重组DNA技术研究病毒DNA；科学家用恶性生长细胞的DNA转染小鼠细胞株，分析恶性生长细胞中的癌基因。

1980年筹建了用重组DNA技术生产胰岛素的第一家工厂；PaulBerg因于1972年构建了第一个重组DNA分子，WalterGilbert、FrederickSanger因发明DNA测序方法共同获得了诺贝尔化学奖。1981年第一个重组DNA公司(Genentech)出售通用股票，纽约华尔街金融中心估价，其总额在2亿美元以上；NIH取消操作守则中对使用大肠杆菌和酵母菌株作为宿主繁殖重组DNA分子的基因克隆实验的限制；镰状细胞贫血症成为首个产前基因诊断的遗传病，方法是利用限制性内切酶对DNA进行分析；第一只转基因小鼠和转基因果蝇诞生。1978年生长激素抑制素成为首个用重组DNA技术产生的人类661982年

NIH进一步全面放宽操作守则的限制。

科学家将大鼠生长激素基因连接到可诱导的小鼠基因控制信号上，注入小鼠受精卵，植入受体母鼠体内，产生”超级小鼠”，体重为正常小鼠的两倍。

用重组DNA方法生产的人胰岛素以“Humulin”商品名进入市场。

发现一种掺入烟草植物细胞的外源基因依孟德尔规律通过花粉和卵细胞进行遗传。

从人膀胱癌细胞分离出癌基因，在大肠杆菌上进行克隆．发现人膀胱癌基因与其正常的基因仅存在单一碱基的变化，导致蛋白质产物中一个氨基酸的变化。1983年科学家发表了λ噬菌体的DNA全序列，共有48502碱基对。

McClintock在20世纪50年代提出并发现可移动的遗传因子而获得诺贝尔生理医学奖。1982年NIH进一步全面放宽操作守则的限制。671983年科学家获得首例转基因植物；Kohler、Milstein和Jerne因发明单克隆

抗体技术，完善极微量蛋白质检测技术，分享诺贝尔生理医学奖；

斯坦福大学获得了关于重组DNA的专利。

1985年第一批转基因家畜出生。

1988年J．D．Watson出任“人类基因组计划”首席科学家。

1989年Altman和Cech因发现RNA具有酶的功能{核酶)共享诺贝尔化学奖；

DuPont公司获得转肿瘤基因小鼠——“Oncomouse”。

1990年首例基因治疗临床实验在美国实施；

美国能源部(DOE)和NIH牵头启动人类基因组计划。

1993年Mullis因发明PCR技术而与首个设计基因定点突变的Smith共享诺贝尔

化学奖。

1994年Gilman和Rodbell因发现G蛋白在细胞内信息传导中的作用分享诺贝尔

生理医学奖；

第一批基因工程西红柿在美国上市；

微生物基因组计划启动；

绘制完详细的人类基因组遗传图谱，密度平均1个Marker/700kb。

1983年科学家获得首例转基因植物；Kohler、Mils681995年Nature发表人基因组物理图，及3、16和22号人染色体高密度物理图。Iewls、Nusslei-Volhard和Wieschaus在20世纪40-70年代先后独立鉴定控制果蝇体节发育基因分享诺贝尔生理医学奖。1996年完成了酵母基因组全序列测定。1997年E．coli基因组测序完成，共有4600000碱基对，大约4000个基因。英国爱丁堡罗斯林研究所获得克隆羊——多利。1998年JamesThompson和JohnGearhart领导的两个研究小组分别成功地培养出了人胚胎干细胞。

人类基因组计划宣布将加快研究进度。2000年果蝇基因组(47350000碱基对)测序完成。

2001年实现基因草图的绘制。HGP和Celera分别将他们的初步分析结果发表在2月15日的Nature和2月16日的Science上。1995年Nature发表人基因组物理图，及3、16和2269第二节展望20世纪50年代以来：

染色体显带技术、DNA重组技术、PCR技术的发明和应用，与医学的结合相继形成了十余个医学遗传学学科：

人类细胞遗传学(humancytogenetics)人类生化遗传学（humunbiochemicalgenetics)人类分子遗传学(humanmoleculargenetics)人类群体遗传学(humanpopulationgenetms)药物遗传学(pharmacogenetics)免疫遗传学(immunogenetics)辐射遗传学(radiationgenetics)发育遗传学(developmentalgenetics)遗传毒理学(genetictoxicology)体细胞遗传学(somaticcellgenetics)肿瘤遗传学(cancergenetics)行为遗传学(behaviorgenetics)临床遗传学(clinicalgenetics)等。第二节展望70目前公布的基因组框架图不十分完善，但提供了一个当前最全面、最完整的基因组信息。利用日益丰富和不断完善的基因组数据，可以确定遗传病、肿瘤、心血管病、糖尿病等危害人类生命健康最严重疾病的致病基因，寻找出个体化的防治药物和方法。对于癌症、药物依赖、基因表达、免疫、进化基因组学、膜交换、细胞骨架、细胞周期和生物钟研究以及进化生物学等学科都将产生难以预想的深远影响。极大地推动人类与医学遗传学以及整个遗传学科的发展。目前公布的基因组框架图不十分完善，但提供了一个当前最全面、最71疾病基因的克隆情况

1974-1989年16年

1974年世界上克隆第一种Kappa轻链缺乏症的疾病基因以来，仅克隆疾

病基因106个，平均每年克隆6．6种。

1990-2002年12年

共克隆1060个疾病基因，平均每年克隆88．3种。即基因组计划实施后

每年克隆疾病基因的数目是以前的13倍。

人类基因组结构特点

人类基因组大小：

2．9—3．2Gb

个体间同源性：

99．99％

GC碱基含量：

38％

基因数目：

3～4万，少于原先估计的10万个，只是线虫

或果蝇基因数量的两倍。

疾病基因的克隆情况

1974-1989年16年

72人有而鼠没有的基因：300个。约200多个基因编码的蛋白质分子与细菌中的蛋白同源，但酵母、线虫、果蝇及—些无脊椎动物未发现同源物。人类基因大小差异大，从65bp-2000kb不等。目前发现的最大编码dystrophin蛋白的基因有2400kb，含79个外显子，编码序列只占整个基因序列的0．6％。人类基因组中编码蛋白的序列不足5％，存在“热点”和大片“荒漠”，即在染色体上有基因成簇密集分布的区域．也有大片的区域只有Junk-DNA。分布着300多万个长片断重复序列．在非编码序列中重复序列则至少占基因组的50％。人有而鼠没有的基因：300个。73人类基因组计划带来的问题：

”突变与自然选择”的“经济与适应”原则是生物生存与进化的最基本的法则。1.四种单核苷酸(A、T、G、C)的不同排列组合就构成了地球上数亿种生物，为什么人类具有30亿个核苷酸而编码蛋白的序列不足5％？2.如果95％核苷酸序列对生物体生存无用，为何不在进化过程中淘汰？3.为什么人类只有3万—4万个基因却能编码出数十万种蛋白质？4.在进化中人是最高等生物，为什么人有、鼠没有的基因只有300个?

5.上世纪末的研究证明，酶是蛋白质，为什么蛋白质以外的物质如某些RNA也具有酶的功能？6.DNA、RNA是遗传的物质基础，但其他物质如蛋白质是否在某种特殊情况也具有遗传的功能?7.受精卵已经带有致病基因，为什么要到一定的年龄才发病?8.为什么同一个致病基因的同一突变在小同的个体间发病的轻重不同?9.为什么同一种药物对不同的人敏感度不一?等等。人类基因组计划带来的问题：74为了回答这些问题，科学家正在延伸人类基因组计划。提出了所谓模式生物的基因组学、功能基因组学、结构基因组学、疾病基因组学、肿瘤基因组学、药物基因组学、人类基因组多样性计划和人类基因组信息学。与时俱进的科学研究与发现有可能进一步揭示生命的奥秘。人类研究自身的这一认识过程将不断深化．但永无止境。为了回答这些问题，科学家正在延伸人类基因组计划。75第二章染色体

第一节染色体数目与结构

一、人类的正常核型

概念：染色体(chromosome)位于细胞核中呈线状结构，是遗传信

息的载体。

词的来源：染色体一词来自希腊文chroma(颜色)和soma(体)。

细胞遗传学的主要内容：研究染色体和细胞分裂。

染色质(chromatin)与染色体：

同一种物质的不同存在形式。

染色质是指间期细胞核内遗传物质存在的形式；

染色体是细胞分裂时遗传物质存在的特定形式，

是间期细胞染色质多级螺旋折叠的结果。

第二章染色体

76两个结论错误:1950年前，人类染色体数目为48条;性别由常染色体和性染色体数目的比率决定的。主要原因是染色体技术的限制。1956年，Tjio和Leven证实培养的人胚胎成纤维细胞有46条染色体。1956-1959年，诊断出染色体数目异常的三个主要疾病，即Down综合征，Turner综合征和Klinefeher综合征。人类染色体识别和分析标准化:1960年{丹佛)、1963年(伦敦)、1966年(芝加哥)相继召开了三次人类细胞遗传学国际会议，讨论并制定国际命名体制，便于国际间的交流。两个结论错误:1950年前，人类染色体数目为48条;性别由常77人类体细胞：二倍体(diploid)，即2n，含46条(23对)染色体。常染色体(autosomalchromosome)：男女共有，1-22对。性染色体(sexchromosome)：一对,与性别有关。女性为XX，男性为XY。配子(haploid)：单倍体即n，含23条染色体。核型(karyotype):一个体细胞中特定数目和大小的染色体。人类正常核型：46，XX(XY)。二、染色体的结构特征(一)核小体和染色质纤维

人类体细胞：二倍体(diploid)，即2n，78核小体(nucleosome):

组蛋白八聚体(H2A、H2B、H3、H4各两个分子)，约146bp的DNA盘绕在外1．75圈。核小体间DNA:15～55bp，因种属而异。Hl组蛋白:

一组密切相关的蛋白质，数量相当于核心组蛋白的一半，易于抽提出来。螺线管：每6个核小体以H1组蛋白为中心形成一个螺旋，外径约30nm。染色质纤维:

螺旋化和折叠，形成有丝分裂中期的染色体。核小体(nucleosome):79医学遗传学课件绪论染色体80染色体DNA分子平均长度：10cm，由(2-3)x108bp组成。组蛋白：碱性蛋白质，每个组蛋白都有20-40个氨基酸残基从核心伸出，N端带正电荷的赖氨酸基团可以和自身盘绕的DNA磷酸、附近DNA以及核小体之间的DNA磷酸