染色体带纹及命名

染色体带纹及命名人类染色体是以几届国际会议的结果予以命名的(1960的Denver会议，1963年的伦敦会议，1966年的芝加哥会议，1975年巴黎会议，1977年Stockholm会议，1994年Memphis会议)。1995年细胞遗传学标准委员会修改了自1985到1991年所发表的文件，把他们编撰成一个册子，名为《人类细胞遗传学国际命名体制》，常简称ISCN1995。显带是一类分带技术，是一种方法学。是把染色体标本经过特殊处理后染色，使染色体有深、浅或明、暗的区别带。这里我们介绍几种常出现在文献中的带型。1、G带：也叫G显带，这是临床上最常用的显带方法。用胰酶，缓冲液处理中期染色体标本均可显带。G带的特性是显带方法简单恒定，带型稳定，保存时间长。染色体标本用热、碱、蛋白酶等预处理后，再用Giemsa染色，可以显示出与Q带相似的带纹。在光学显微镜下，可见Q带亮带相应的部位，被Giemsa染成深带，而Q带暗带相应的部位被Giemsa染成浅带。这种显带技术称为G显带，所显示的带纹称为G带。G显带克服了Q显带的缺点，G带标本可长期保存，而且可在光学显微镜下观察，因而得到了广泛的应用，是目前进行染色体分析的常规带型。2、 Q带：用喹吖因染料染中期染色体标本可出现一种特征性黄光亮暗带型，一般富含AT-DNA区段表现为亮带，富含GC-DNA区段黄光较暗，常用于人类Y染色体长臂的观察。临床上较少用，不能长久保存。3、C带：这种方法将结构异染色质和高度重复的DNA区域染色。在人类染色体上这些区域位于着丝粒和Y染色体上。常用于某一科题的研究。专门显示着丝粒的显带技术。C显带也可使第1、9、16号和Y染色体长臂的异染色质区染色。因而，C带可用来分析染色体这些部位的改变。4、 R带：带型与G带相近，常用于染色体末端的研究。 所显示的带纹与G带的深、浅带带纹正好相反，故称为R带(reversedband)。G带浅带如果发生异常，不易发现和识别，而R显带技术可以将G带浅带显示出易于识别的深带，所以R显带对分析染色体G带浅带部位的结构改变有重要作用。5、 T显带(Tbanding):专门显示染色体端粒的显带技术，用来分析染色体端粒。6、 N显带(Nbanding):专门显示核仁组织区的显带技术。7、 高分辨显带(high-resolutionbanding):分裂中期一套单倍染色体一般显示320条带。70年代后期，采用细胞同步化方法和改进的显带技术，获得细胞分裂前中期、晚前期或早前期的分裂相，可以得到带纹更多的染色体，能显示550-850条带，甚至2000条带以上。这种显带技术称为高分辨显带技术。8、SCE(sisterchromatidexchange)显示方法：5-溴脱氧尿嘧啶核苷(5-bromodeoxy-uridine,BrdU)是脱氧胸腺嘧啶核苷的类似物，在DNA链的复制过程中，可替代胸腺嘧啶。由于DNA的半保留复制，当细胞在含有BrdU的培养液中经过两个分裂周期后，两条姊妹染色单体的DNA链在化学组成上出现差别，即一条染色单体的DNA双链中有一条链掺入了BrdU，另一条则为原来的模板，不含BrdU；而另一条染色单体的两条DNA链中的胸腺嘧啶核苷均被BrdU取代。由于掺入BrdU的DNA分子螺旋化程度较低，与染色剂的亲和力降低，Giemsa染色时着色浅。因此，在显微镜下可清楚地区别姊妹染色单体。在染色体的复制过程中两条姊妹染色单体的遗传物质在相同位点上交换，称为姊妹染色单体互换(SCE)。经过BrdU处理，两条姊妹染色单体的着色程度明显不同，若两条染色单体之间有互换，即可在同一单体上看到深浅相间的片段。由于姐妹染色单体的DNA序列相同，SCE并不改变遗传物质组成，但SCE是由于染色体发生断裂和重接而产生的，因此，SCE显示方法通常用来检测染色体断裂频率，用来研究药物和环境因素的致畸效应。一般常作的G带技术在人类染色体的单倍体中仅能观察到320条带纹，这对于一些染色体细微结构异常的识别是不够的。近年来，另加某些药物如胸腺嘧啶核苷、BrdU等阻止染色体收缩，并用有丝分裂抑制剂秋水仙素或秋水酰胺低浓度短时间处理，结果就能得大量晚前期、前中期和早中期的有丝分裂图象。这样在人类染色体的单倍体带纹数可增加到400条、550条和850条，甚至可达1200~2000条之多。这对于进一步研究较细小的染色体缺陷和基因定位，具有重大意义。对染色体带型的识别和命名是从染色体上的着丝粒开始的。在显带染色体标本上,一条染色体被着丝粒分为短臂(p)和长臂(q);两臂均由一系列染色深和染色浅的带所构成不存在带间区。不论在长臂或短臂中,都可以依照明显的形态特征(如着丝粒、明显的深染带或浅染带)作界标,分为几个区。每区中可以包括若干个带。区和带以号序命名,从着丝粒两侧的带开始,作为第1区第1号带,向两臂远端延伸,依次编为2区、3区等第一区内也依次编为1号带、2号带……例如,课本中第六章第三节小字中1号染色体的短臂(p)包括三个区：1区有3条带,2区有2条带,3区有6条带长臂(q)包括4个区:1区有2条带,2区有5条带,3区有2条带,4区有4条带。定为界标的染色带就作为下一个区的1号带。每一个染色体带的命名,由连续书写的符号组成。例如,1q32表示为第1号染色体长臂的第3区2号带。如果一个带又分成若干亚带(即高分辨带),则在带号之后加小数点,再书写亚带的编号。亚带也由着丝粒向远端依次编号，如lp36.2表示第1号染色体短臂的第3区6号带中的第2号亚带。如果亚带又再细分，则在原亚带编号后再加数字,不需再加标点，例如1p36.21。请注意这些数字并非十进位的字，只是带型符号。染色体核型命名如下：正常男性为46,XY，正常女性为46,XX.21三体综合征（唐氏综合征）由于有一条额外的21号染色体（21三体），核型命名为男性47,XY,21+；女性命名为47,XX,21+.染色体易位也可导致21三体综合征,典型的14/21平衡易位携带者母亲写为45,XX,t（14q；21q）.易位染色体分别来自14q和21q（在该染色体上,q为长臂），短臂（p）已丢失•短臂缺失的5号染色体（又称为5p缺失综合征），女性的核型为46,XX,5p-.染色体的每个臂被分成1~4个主要区,依染色体长度而定.每条条带无论染色阳性或阴性,都有一个序号.序号随距离着丝点的距离增加而增加.如,1q23指1号染色体（1）,长臂（q），第二区（2）位于该区的第三条带（3），如下图。常见的核型描述方式：核型描述46，XY正常女性染色体47，XX，+21女性，21三体综合征47，XY，+21/46，XY男性，21三体细胞和正常细胞的镶嵌体46，XY，del(4)(p14)男性，第4号染色体短臂末端缺失，缺失的断裂点发生在短臂的p14带上46，XX，dup(5p)女性，第5号染色体短臂片段重复45，XY，-13，-15，t（13q；14q） 男性，第13号染色体的罗伯逊平衡易位，核型显示正常的第13号和第14号染色体缺失46，XY，t（11；22）（q23；q22） 男性，第11号与第22号染色体之间相互平衡易位；断裂点在第11号染色体长臂的q23区带和第22号染色体长臂的q22区带上46，XX,inv（3）（p21；q13） 第3号染色体的倒位，从p21延伸至q13；由于它包含着丝粒，所以是周着丝粒倒位46，X，i（46，X，i（xq）臂染色体将一个染色体组的全部染色体逐条按其特征画下来，再按长短、形态等特征排列起来的图称为核型模式图,它代表一个物种的核型模式。由于许多物种的各个染色体靠普通的制片染色方法不易精确地识别和区分，1968年以来发展起来的显带技术，即用各种特殊的处理和染色方法使各条染色体显示出各自的横纹特征（带型）的方法成为研究核型的有力工具。核型及其各种带型是动物、植物、真菌在染色体水平上的表型。研究和比较各种动物、植物、真菌的核型和带型有助于对各个种、属、科的亲缘关系作出判断,揭示核型的进化过程和机制。此外，核型的研究又和人类自身利害密切相关，它的数目和结构的改变往往给人类带来遗传性疾病——染色体病；肿瘤细胞的核型分析已被应用于肿瘤的临床诊断、预后及药物疗效的观察；通过培养后的淋巴细胞或皮肤成纤维细胞的核型分析，可以对人的染色体病进行诊断，而对培养后的羊水中的胎儿脱屑细胞或胎盘绒毛膜细胞的核型分析则可用于对胎儿的性别和染色体病的产前诊断。历史核型一词首先由苏联学者T.A•列维茨基和JI.杰洛涅等在20世纪20年代提出。1952年美国细胞学家徐道觉首先采用低渗处理技术使细胞内的染色体分散而便于观察，以后秋水仙素的应用使增殖中的细胞停止于中期，从而便于获得大量供观察的中期分裂相，植物凝血素（简称PHA）刺激白细胞分裂的发现使以血培养方法观察动物与人的染色体成为可能。随着各种培养、制片、染色技术的改进使核型的研究进入了蓬勃发展的新阶段。1956年瑞典细胞遗传学家庄有兴等报告了人的染色体数是46而不是过去认为的48。1959年以后在人类中发现越来越多的各种各样的染色体异常。1960年4月在美国丹佛市召开的国际学术会议上对人的染色体分群和命名的术语、符号、方法等作了统一规定,在第五次国际人类遗传学会议上产生的人类染色体命名常务委员会又于1977年专门召开了会议进行修订，会后公布了《人类细胞遗传学命名国际体制（ISCN）（1978）》。1981年该委员会又公布了《人类细胞遗传学高分辨显带命名国际体制》，在1977年所制订的中期染色体带型命名规定的基础上提出了高分辨的晚前期和早中期染色体带型命名规定和模式图。这些规定目前为世界各国学者所普遍采用。方法核型研究所用的材料或是自然条件下活体中正在旺盛分裂的细胞（如植物的根尖、嫩叶、茎尖等细胞，以及动物的胚胎细胞、骨髓细胞、睾丸中的精原细胞等）或是离体培养的旺盛分裂的细胞。植物细胞一般不经低渗处理,如需经低渗处理则需用酶溶去细胞壁。动物细胞则往往经低渗处理后再行固定、染色。常用的显带技术所显示的带有Q带、G带、C带、R带、T带等。Q带技术即喹吖因荧光染色技术，是1968年瑞典细胞化学家T.0•卡斯珀松建立的，所显示的是中期染色体经氮芥喹吖因或双盐酸喹吖因染色后在紫外线照射下所呈现的明亮的荧光带，这些区带相当于DNA分子中A:T碱基对成分丰富的部分。G带即吉姆萨带,是将处于分裂中期的细胞经过胰酶或碱、热、尿素、去污剂等处理后再经吉姆萨染料染色后所呈现的区带。C带又称着丝粒异染色质带，是着丝粒邻近的异染色质部分。C带技术是M.L•帕多等于1970年建立的。R带由B.迪特里约于1971年所首创，是中期染色体不经盐酸水解或胰酶处理，只在磷酸缓冲液中保温处理后就用吉姆萨等染料染色后所呈现的区带，也是G带染色后的带间不着色区，所以又称反带。T带又称端粒带，是染色体的端粒部位经吖啶橙染色后所呈现的区带,典型的T带呈绿色，由B.迪特里约1973年首先报道。染色体银染法系用硝酸银(AgN03)使染色体上的核仁形成区部位呈现黑色的一种特殊染色法。1975年以来，美国细胞遗传学家J.J.尤尼斯等又建立了高分辨显带法，方法是先用氨甲喋吟使细胞分裂同步化，然后用秋水酰胺进行短时间的处理，使出现大量晚前期和早中期的分裂相。在这样处理过的人的早中期细胞的染色体组中可以看到555〜842条带。在晚前期细胞中可以看到843〜1256条带，而已往在中期染色体上只能观察到320〜554条带。后来又用放线菌素D作用于DNA合成后期(G2期)的细胞以阻碍染色体浓缩时特殊蛋白质与染色体的结合，从而使染色体更为细长，使所显示的带纹多达5000条。这样就可以更精确地观察染色体的各种变异，甚至在各种生物的正常个体细胞中也可以看到染色体的各种区带的宽窄、位置等存在着一些变化，这些变化称带的多态现象。人类染色体命名符号与核型式 《人类细胞遗传学命名国际体制(ISCN)(1978)》中的命名符号：A、B、C、D、E、F、G染色体群的符号1〜22常染色体的顺序号X、Y性染色体/嵌合体或异源嵌合体的不同细胞系之间的分隔符号+增加-丢失—从一到：断裂::断裂和重接()()内为结构改变的染色体？染色体或其结构的鉴别有疑问；在涉及两个以上染色体的结构重排中用来分隔染色体或染色体区段的符号=总数为()用于区别同源染色体*作为X号用，其前是母本，其后是父本。AI(firstmeioticanaphase)减数分裂I后期AII(secondmeioticanaphase)减数分裂II后期ace(acentricfragment)无着丝粒断片b(break)断裂cen(centromere)着丝粒chi(chimera)异源嵌合体cs(chromosome)染色体ct(chromatid)染色单体cx(complex)(染色体)群del(deletion)缺失der(derivativechromosome)衍生染色体dia(diakinesis)浓缩期dic(dicentric)双着丝粒dip(diplotene)双线(期)dir(direct)直接(分裂)dis(distal)远端dit(dictyotene)核网(期)dmin(doubleminute)双微小体dup(duplication)重复e(exchange)互换end(endoreduplication)内复制f(fragment)断片fem(female)女性g(gap)裂隙h(secondaryconstriction)副缢痕(或次缢痕)i(isochromosome)等臂染色体ins(insertion)插入inv(inversion)倒位lep(leptotene)细线(期)MI(firstmeioticmetaphase)减数分裂I中期MII(secondmeioticmetaphase)减数分裂II中期mal(male)男性mar(markerchromosome)标记染色体mat(maternalorigin)来自母亲med(median)中央min(minute)微小体mn(modalnumber)众数mos(mosaic)嵌合体oom(oogonialmetaphase)卵原细胞中期p(shortarmofchromosome)染色体短臂PI(firstmeioticprophase)减数分裂I前期pac(pachytene)粗线(期)pat(paternalorigin)来自父亲pcc(prematurechromosomecondensation)染色体提前浓缩Ph(Philadelphiachromosome)费城染色体prx(proximal)近端psu(pseudo)假prz(pulverization)粉碎q(longarmofchromosome)染色体长臂qr(qualriradial)四射体r(ringchromosome)环状染色体rcp(reciprocal)相互(易位)rea(rearrangement)重排rec(recombinantchromosome)重组染色体rob(Robertsoniantranslocation)罗伯逊易位