遗传第四周第四章人类染色体和染色体病

第四章人类染色体和染色体病第一节人类染色体的基本特征一、染色质和染色体染色质与染色体（间期）染色质螺旋化染色体（分裂期）去螺旋故染色质和染色体是同一种物质在细胞周期不同阶段的表现形式。细网状，不规则形态高度凝缩核小体螺线管超螺线管染色单体染色质的包装二、染色质的种类染色质2.异染色质1.常染色质高度螺旋和盘曲、染色深、功能上不很活跃。解螺旋的细纤维丝、染色浅、功能上活跃。(euchromatin)(heterochromatin)异染色质(heterochromatin)①结构异染色质(constitutiveheterochromatin)

在所有细胞类型的全部发育阶段均处于永久凝集状态。如,中期染色体的着丝粒区,端粒区②兼性异染色质(facultativeheterochromatin)

在某些细胞类型或一定的发育阶段呈凝集状态的异染色质，如X染色体随机失活。异染色质化可能是关闭基因活性的一种途径性染色质X染色质（X-Chromatin）首先由Barr在雌猫神经元细胞核中发现，又称为X小体或Barr小体。在正常女性的间期细胞中的紧贴核膜内缘的染色极深，直径在1μm左右的椭圆形小体，此为失活的X染色体在间期呈高度固缩而成，称为X染色质。X染色质的数目X染色体数目－1如XO为0，XXY为1，XXX为2。=★★★★★概念为什么女性有两条X染色体而男性只有一条，但女性X染色体的基因产物并未比男性多一倍？对这一现象的解释，要用Lyon假说。Lyon假说③失活是完全的。雌性哺乳动物细胞只有一条X染色体具有活性，另一条是失活的，在间期细胞核中螺旋化而呈异固缩为X染色质。①失活发生在胚胎发育的早期，大约在胚胎第16天。②其失活是随机发生的。异固缩的X染色体既可来自父亲也可来自母亲。★★④失活是永久的和克隆式繁殖的。由于雌性细胞中的两个X中的一个发生异固缩，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）。问题：47，XXY和46，XY的表型是否一致？47，XXX和46，XX的表型是否一致？人类X染色体上约有1/3的基因可能逃避完全失活

需要指出的是：失活的X染色体上基因并非都失活，部分基因仍保持一定活性，因此X染色体数目异常的个体在表型上有别于正常个体，出现多种异常临床症状。Y染色质在男性间期细胞核中，用荧光染料染色，可在核中见到荧光发亮小点，直径约0.3μm，代表Y染色体长臂的一部分，称Y染色质，又称Y小体或F小体，。染色单体主缢痕（初级缢痕）次缢痕着丝粒短臂（p）长臂（q）随体端粒随体次缢痕中期染色体的形态结构1/2~5/8中央着丝粒染色体5/8~6/8亚中着丝粒染色体6/8~7/8近端着丝粒染色体中部亚中部近端部端部7/8~末端处随体着丝粒pqpq次缢痕（根据着丝粒在染色体中的位置）端着丝粒染色体★人类所有染色体只包含前三种类型的染色体。染色体的类型三、性染色体与性别决定人类的X、Y染色体中决定个体的表型性别的是Y染色体，一般有Y者皆为男性，因为Y染色体上有决定睾丸发育的睾丸决定因子（testis-determiningfactor，TDF），而睾丸的存在决定了个体的性别。SRY(sex-determiningregionY)是TDF的最佳候选基因。四、染色体的研究方法蒋有兴（JoeHinTjio）谈家桢和徐道觉明确人类染色体数目2n=46，标志着现代细胞遗传学的开始。二、核型分析核型(karyotype)核型分析将待测细胞的核型进行染色体数目、形态特征的分析，确定其是否与正常核型完全一致，称为核型分析。是指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。非显带核型标准1960年在美国丹佛市召开的首届人类细胞遗传会议所制定的人类有丝分裂染色体的标准命名体制——Denver体制。根据染色体的相对长度，臂率，着丝粒指数等三个参数。将人类46条染色体分为A~G七个组。人类体细胞的正常核型

组123亚中着丝粒染色体中央着丝粒染色体4————5亚中着丝粒染色体6————12、X亚中着丝粒染色体大小13————15近端着丝粒染色体、有随体161718亚中着丝粒染色体中央着丝粒染色体19————20中央着丝粒染色体21————22、Y近端着丝粒染色体、有随体Y染色体略大、长臂平行伸展、无随体G组F组E组D组C组B组A组

染色体号

主要特征正常男性：46，XY正常女性：46，XX显带核型显带技术：用特殊的染色方法使染色体沿其长轴显示出明暗交替或染色深浅不同的横纹——带(band)。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。正常人体细胞染色体带型模式图常用的显带技术1971年，Seabright等将染色体标本用热、碱、胰酶、尿素、去垢剂或某些盐溶液预先处理，再用Giemsa染料染色，染色体出现与Q显带类似的深浅不同的带纹，称为G显带1968年，瑞典细胞化学家Caspersson首先应用荧光染料喹吖因氮芥（QM）处理染色体标本，每条染色体呈现出宽窄亮暗相间的荧光带型，由此称为Q显带。如改变预处理的温度和时间，可得到与G带或Q带深浅正好相反的带称R带，称R显带。用NaOH或Ba(OH)2预处理标本再用Giemsa染色，称C显带，主要用于着丝粒,异染色质的分析研究。专一地显示“端粒”的方法称为T显带。专门显示核仁组织区的N显带。1976年，Yunis等采用甲氨喋呤同步培养淋巴细胞的方法，成功地制备出有丝分裂早期（早中期、前中期、晚前期）的染色体标本，获得较常规制片更丰富、更精细的染色体带纹，这种染色体称为高分辨显带染色体（HRBC）。显带染色体的命名和书写1971年巴黎会议公布人类细胞遗传学命名的国际体制(InternationalSystemforCytogeneticNomenclature,ISCN)，以染色体上的某些明显而稳定的标志将染色体臂分成区(region)，区再分成带(band)。pq3211234643215213121212354121324界标(landmark)

：确认每一条染色体上具有的稳定和有显著形态学特征的指标，包括染色体两臂末端、着丝粒和明显的带。区(region)：位于相邻两界标之间的染色体区域。带(band)：指显带处理后染色体呈现深浅或明暗的部分，是连续的,没有无带区。★标示一特定带时，需要写明4个内容：①染色体号②臂的符号③区的序号④带的序号如：1p21表示第1号染色体，短臂，2区，1带。高分辨染色体的命名带同前亚带次亚带·如：1p31.31表示第1号染色体，短臂，3区，1带，3亚带，1次亚带。染色体变异多态性是指在正常健康人群中存在各种染色体的恒定微小变异，包括形态结构、带纹宽窄度、着色强度等的明显差异，同时这些微小恒定的变异又按孟德尔方式遗传，通常没有明显表型效应和病理学意义。常见的染色体多态性

1．D组和G组近端着丝粒染色体的短臂、随体及随体柄部次缢痕区（NOR）形态的变异。染色体多态现象的应用①鉴定额外染色体或异常染色体的起源；②亲权鉴定；③作为种族差异的遗传标志。第二节染色体畸变结构畸变包括：数目畸变(chromosomeaberration)遗传因素母亲年龄化学因素生物因素物理因素染色体畸变染色体畸变的类型及产生机制（一）染色体的数目异常类型及产生机制类型1、整倍体(euploid)2、非整倍体(aneuploid)3、嵌合体(mosaic)1、整倍体是指体细胞在二倍体基础上整组增加或减少。其中三倍体以上的细胞称为多倍体(polyploid)包括：单倍体(haploid)三倍体(triploid)四倍体(tetraploid)是指由三个染色体组组成的体细胞，有69条染色体。在人类，全身三倍性是致死的—胚胎细胞有丝分裂时形成三极纺缍体，因而极为罕见，但三倍性在流产胎儿中较常见，是流产的重要原因之一。其核型有69，XXX、69，XYY和69，XXY三倍体(triploid)是指患者体细胞中含有四个染色体组，有92条染色体。在人类，全身四倍性更为罕见。这种胎儿多数流产，即使出生，往往夭折。四倍体(tetraploid)2、非整倍体细胞在二倍体基础上增加或减少1条（2n+1或2n-1）或数条染色体，而使细胞中染色体不是整倍数，这样的细胞称为非整倍体。这是临床上最常见的染色体异常。分类亚二倍体超二倍体比二倍体数目少1条或几条，如Turner综合征患者即少一条X染色体。比二倍体数目多1条或几条，可以是常染色体，也可以是性染色体，如先天愚型患儿即多一条21号染色体。(hypodiploid)(hyperdipoid)三体型和单体型缺少某序号的1条染色体，称该号的单体型(monosomy)。常染色体的单体性严重破坏基因平衡，因而是致死的，但X染色体单体的女性（45，X）可见于儿童或成人。

增加某序号的1条染色体，称该号的三体型。除21、13、18和22三体性外，其它三体性多导致流产。性染色体三体性更常见一些，主要有XXX、XXY和XYY三种情况。产生机制1、整倍体异常发生的机制双雄受精(diandry)双雌受精(digyny)核内复制(endoreduplication)核内有丝分裂(endomitosis)2、非整倍体形成机制——多为细胞分裂时染色体不分离或染色体丢失。有丝分裂不分离(mitoticnon-disjunction)减数分裂不分离(meioticnon-disjunction)染色体丢失减数分裂不分离(meioticnon-disjunction)在配子形成时进行的减数分裂过程中，由于某种原因发生同源染色体或二分体不分离，结果形成异常配子（n+1或n-1）。有丝分裂不分离(mitoticnon-disjunction)发生在受精卵或体细胞有丝分裂过程中的姐妹染色单体不分离。正常的受精卵在卵裂初期细胞中，如果发生姐妹染色单体不分离，即可形成嵌合体(mosaic)

。是指体内同时存在两种或两种以上染色体数目不同的细胞群的个体。如45,X/46,XX,47,XXY；45,Y/46,XY/47,XXY。染色体丢失发生在细胞分裂的中期至后期阶段。原因是某一姐妹染色单体的着丝粒未与纺锤丝相连，不能牵引至细胞某一极，参与新细胞核的形成；或者某一染色体行动迟缓，发生后期延迟，不能参与新细胞核形成。这种滞留在细胞质中的染色体，最后分解、消失。结构畸变的类型①缺失②重复③倒位⑦等臂染色体⑥双着丝粒染色体⑤环状染色体④易位二、染色体的结构畸变染色体结构畸变发生的基础是染色体断裂和变位重接。1、缺失（deletion,del）是指染色体某处发生断裂后,染色体片段的丢失，使位于这个片段的基因也随之发生丢失。按断裂点的数量和位置可分为：中间缺失末端缺失概念类型2、重复（duplication,dup）是指染色体上个别区带增加一份以上，结果造成部分区段三体型，包括正重复和负重复。概念3、倒位（inversion,inv）是指一条染色体上两处同时发生断裂后，两个断裂点之间片段旋转180˚重接而形成倒位。臂内倒位概念类型臂间倒位

倒位携带者：由于倒位畸变一般没有遗传物质的缺失，其个体不具有表型改变，故称为倒位携带者。倒位的遗传效应：减数分裂时形成倒位环。倒位环正常染色体倒位染色体正常染色体重复A，缺EFGH重复EFGH，缺A倒位染色体四种配子同源染色体4、易位（translocation,t）一条染色体的断片移接到另一条非同源染色体的臂上，成为易位。相互易位概念类型罗氏易位插入易位概念两条染色体同时发生断裂，断片互换位置重接，形成两条新生染色体，称为衍生染色体。相互易位（reciprocaltranslocation）当相互易位仅涉及位置改变而不造成染色体物质增减时，称为平衡易位。它通常没有明显的遗传效应，但平衡易位携带者的后代却可以发生异常。概念是相互易位的一种特殊形式，只发生在两条近端着丝粒染色体(D/D,D/G,G/G)，其断裂发生在着丝粒处或其附近，重接后形成两条衍生染色体，一条由两者长臂构成，几乎具有全部遗传物质，而另一条由两者的短臂构成，常丢失。罗伯逊易位（Robertsoniantranslocation）丢失概念两条非同源染色体同时发生断裂，但只有其中一条染色体的片断插入到另一条染色体。。插入易位（insertionaltranslocation）5、环状染色体（ringchromosome,r）是指当一条染色体的长臂和短臂同时各发生一次断裂后，含有着丝粒节段的染色体长、短臂断端相接，即形成环状染色体。概念6、双着丝粒染色体（dicentricchromosome,dic）是指两条染色体同时各发生一次断裂后，两个含有着丝粒的断端相互连接，即形成