人類染色體,王文鋒,學(xué)時(shí)_第1頁
人類染色體,王文鋒,學(xué)時(shí)_第2頁
人類染色體,王文鋒,學(xué)時(shí)_第3頁
人類染色體,王文鋒,學(xué)時(shí)_第4頁
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基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)概要,生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院王文鋒E-mail:wwf200594,遺傳的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ),1染色質(zhì)與染色體,一、染色質(zhì)與染色體的化學(xué)組成二、染色質(zhì)的種類和功能三、染色體的構(gòu)建,2性染色質(zhì),一、x染色質(zhì)二、y染色質(zhì),3人類正常染色體,4染色體核型分析,1882年Flemming細(xì)胞核內(nèi)被堿性染料染色的物質(zhì),是細(xì)胞間期遺傳物質(zhì)存在形式,遺傳物質(zhì)的載體。電鏡:染色質(zhì)為細(xì)絲狀,每一條細(xì)絲是一個(gè)DNA分子,人類體細(xì)胞中46條(23對(duì))細(xì)絲,生殖細(xì)胞(配子)23條細(xì)絲;2-3nm,平均長(zhǎng)度5cm。,染色質(zhì),第一節(jié)染色質(zhì)與染色體,電鏡下染色質(zhì)光鏡下的染色體,染色質(zhì)與染色體,染色質(zhì)(chromatin),1882,F(xiàn)lemming,常染色質(zhì)和異染色質(zhì),染色質(zhì)與染色體,染色質(zhì)與染色體,一、染色質(zhì)與染色體的化學(xué)組成,染色質(zhì),DNA,蛋白質(zhì),少量RNA,組蛋白:H1H2AH2BH3H4,非組蛋白,染色質(zhì)與染色體是同一種物質(zhì)在間期和分裂期的不同表現(xiàn)形式。,9,根據(jù)染色、結(jié)構(gòu)狀態(tài)及其活性,染色質(zhì)又分為:,常染色質(zhì)(euchromatin):細(xì)胞間期核內(nèi)纖維折疊盤曲程度小,分散度大,染色較淺且具有轉(zhuǎn)錄活性的染色質(zhì)。,異染色質(zhì)(heterochromatin):細(xì)胞間期核內(nèi)纖維折疊盤曲緊密,呈凝集狀態(tài),染色較深且沒有轉(zhuǎn)錄活性的染色質(zhì)。,(一)常染色質(zhì),(二)異染色質(zhì),二、染色質(zhì)的種類和功能,異染色質(zhì)的分類,結(jié)構(gòu)異染色質(zhì):指各類細(xì)胞的全部發(fā)育過程中都處于凝縮狀態(tài)的染色質(zhì)。大多位于著絲粒區(qū)和端粒區(qū),不具有轉(zhuǎn)錄活性。,異染色質(zhì)可分為結(jié)構(gòu)異染色質(zhì)和兼性(功能)異染色質(zhì)2類。,1.結(jié)構(gòu)異染色質(zhì),異染色質(zhì)的分類,兼性異染色質(zhì):指在特定細(xì)胞的某一發(fā)育階段所具有的凝縮狀態(tài)的染色質(zhì)。,2.兼性異染色質(zhì),如:女性xx,胚胎16天前為常染色質(zhì),16天后為異固縮的x染色質(zhì)(性別鑒定)。,12,三、染色體的構(gòu)建,染色體(chromosome)是遺傳物質(zhì)(基因)的載體。它由DNA和蛋白質(zhì)等構(gòu)成,具有儲(chǔ)存和傳遞遺傳信息的作用。,1.一級(jí)結(jié)構(gòu):核小體是染色體的基本組成單位,為染色體的一級(jí)結(jié)構(gòu),10nm,將DNA分子長(zhǎng)度壓縮1/7。,(一)四級(jí)折疊模型,球狀組蛋白核心,DNA雙螺旋(146bp、1圈),H2A,H2A,H2B,H2B,連接DNA(50-60bp),核小體,核心部,連接部,DNA分子:140-160bp、1.75圈,組蛋白:H1,DNA分子:50-60bp,組蛋白:2(H2A、H2B、H3、H4)八聚體,核小體(nucleosome),核小體與核小體連接形成串珠狀的染色質(zhì),2.二級(jí)結(jié)構(gòu):螺旋管是染色體的二級(jí)結(jié)構(gòu),6個(gè)核小體纏繞一圈形成的中空性管.外30nm;內(nèi)10nm,組蛋白H1位于螺旋管內(nèi)側(cè)。將串珠狀小體長(zhǎng)度壓縮5/6;DNA分子長(zhǎng)度壓縮6倍,螺旋管即為30nm的染色質(zhì)纖維。,3.三級(jí)結(jié)構(gòu):超螺旋管為染色質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu),它是由螺旋管進(jìn)一步盤曲而形成。DNA被壓縮40倍。,染色單體,著絲點(diǎn),著絲點(diǎn)絲,4.四級(jí)結(jié)構(gòu):超螺旋管進(jìn)一步折疊又被壓縮4/55/6成為四級(jí)結(jié)構(gòu)染色單體。DNA被壓縮5倍。,DNA分子長(zhǎng)度壓縮至1/80001/10000。,染色質(zhì)的組裝,一級(jí)結(jié)構(gòu),二級(jí)結(jié)構(gòu),三級(jí)結(jié)構(gòu)“超螺旋管”,四級(jí)結(jié)構(gòu),袢環(huán),微帶,袢環(huán)模型(loopmodel),染色體支架(非組蛋白),1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,一條染色單體約有106個(gè)微帶。,(二)袢環(huán)模型,一、x染色質(zhì)那些間期細(xì)胞中,緊貼核膜內(nèi)緣染色深的小體稱X染色質(zhì),又稱x小體,多呈卵圓形,三角形,半圓形。,第二節(jié)性染色質(zhì),X染色質(zhì)A、B、C、D、E:分別為含0、1、2、3、4個(gè)X染色質(zhì),X-chromatin,Lyon假說(1961)X染色體失活假說,1.雌性哺乳動(dòng)物體內(nèi)僅有一條X染色體有活性,另一條在遺傳上是失活的,在間期細(xì)胞核中異固縮為X染色質(zhì)。2.失活發(fā)生在胚胎早期(人胚第16天),此前2條X染色體都有活性。3.X染色體的失活是隨機(jī)的,但是是恒定的。,26,由于雌性細(xì)胞中的兩條X染色體中的一條發(fā)生異固縮,失去轉(zhuǎn)錄活性,這樣保證了雌雄兩性細(xì)胞中都只有一條X染色體保持轉(zhuǎn)錄活性,使兩性X連鎖基因產(chǎn)物的量保持在相同水平上,這種效應(yīng)稱為X染色體的劑量補(bǔ)償(dosagecompensation)。X染色質(zhì)數(shù)目=X染色體數(shù)目-1,劑量補(bǔ)償,用熒光染料(如鹽酸阿的平)染色,可以看到一個(gè)0.5m的熒光小體,稱y染色質(zhì),又稱y小體。,二、y染色質(zhì),Y染色質(zhì)的數(shù)目與Y染色體數(shù)目相同正常女性無Y染色質(zhì)舉例:47,XYY48,XXXY,X染色質(zhì)和Y染色質(zhì)在鑒定一個(gè)人的性別上是有作用的。這種細(xì)胞核中染色質(zhì)的性別差異,稱為核性別(nuclearsex)。檢查羊水細(xì)胞的X染色質(zhì)和Y染色質(zhì)可用于性別及性染色體病的診斷。,x染色質(zhì)y染色質(zhì)核型表型(個(gè)數(shù))(個(gè)數(shù))1046,XX女性0146,XY男性0045,X1147,XXY2047,XXX0247,XYY,性染色質(zhì)檢查的意義:,染色體是遺傳物質(zhì)的載體,每種生物都具有一定數(shù)目、形態(tài)和結(jié)構(gòu)的染色體。(一)、人類染色體的數(shù)目、結(jié)構(gòu)和形態(tài)46條:44條(22對(duì))為常染色體(男女共有),2條(1對(duì))為性染色體(男性xy;女性xx),第三節(jié)人類染色體,有絲分裂中期是觀察染色體的數(shù)目、結(jié)構(gòu)和形態(tài)最清晰的時(shí)期,此期每條染色體由兩條染色單體構(gòu)成(稱姐妹染色單體),借著絲點(diǎn)連接。著絲粒將染色體橫向分為兩臂,較長(zhǎng)的稱為長(zhǎng)臂(q),較短的稱為短臂(p)。,人類染色體,兩臂末端各有一特化部分稱為端粒,端粒的存在是染色體穩(wěn)定的必要條件。每一條染色體,均需擁有一個(gè)著絲粒和兩個(gè)端粒方能穩(wěn)定存在。,形態(tài),在某些染色體臂上的非著絲粒區(qū)也能見到淺染內(nèi)縊的區(qū)域,稱為次級(jí)縊痕或副縊痕。D組和G組染色體的副縊痕區(qū)域的遠(yuǎn)側(cè)和一個(gè)球形染色體節(jié)段相連,該節(jié)段稱為隨體(satellite)。,形態(tài),染色體,染色體根據(jù)著絲粒的位置分為三種類型:1.中央著絲粒染色體2.亞中央著絲粒染色體3.近端著絲粒染色體,7/85/81/2,2.染色體的類型,(二)人類正常核型與染色體顯帶,一個(gè)體細(xì)胞中的全部染色體所構(gòu)成的圖像即稱為核型。在真核細(xì)胞中,一個(gè)配子的全部染色體稱為一個(gè)染色體組。一個(gè)染色體組的染色體數(shù)目為基本數(shù)目,用n表示,人類體細(xì)胞中含有46條染色體,由23對(duì)染色體組成,每23條染色體構(gòu)成一個(gè)染色體組,所以,人為二倍體生物,簡(jiǎn)寫2n。,將待測(cè)細(xì)胞的染色體通過模式繪圖或照相后,剪開按照一定的體制配對(duì),拼貼成圖形,分析確定其是否與正常核型完全一致,稱為核型分析。人類染色體的核型可以是非顯帶核型,也可以是顯帶核型,還可以是高分辨顯帶核型。,核型,非顯帶核型(丹佛體制),根據(jù)染色體的大小和著絲粒的位置,把著絲粒位置相似或相同的染色體劃為一組,依次排列起來,研究染色體的數(shù)目形態(tài)特點(diǎn)叫核型分析。一般用一系列符號(hào)描述染色體核型,正常男性的核型寫作46,XY。正常女性的核型寫作46,XX。,根據(jù)丹佛等會(huì)議提出的命名和分類標(biāo)準(zhǔn),即Dever體制:人類體細(xì)胞的46條染色體,構(gòu)成23對(duì),其中第122對(duì)染色體為男女所共有,稱為常染色體;另外一對(duì)隨男女性別而異,稱為性染色體,女性為XX;男性為XY。各對(duì)染色體按其大小、著絲粒位置的不同分為7組。,非顯帶核型,非顯帶染色體缺點(diǎn),非顯帶染色體只能明確辨認(rèn)1、2、3、16、17、18、Y這7種染色體,限制了對(duì)許多染色體異常的觀察和研究。,人體細(xì)胞數(shù)目男46,XY女46,XX生殖細(xì)胞數(shù)目男22+X(Y)女22+X,人類染色體顯帶核型,1.染色體顯帶,染色體經(jīng)一定的程序處理并用特定的染料染色后,在普通光鏡或熒光顯微鏡下,在染色體的長(zhǎng)軸上可顯出不同深淺的條紋或不同強(qiáng)度的熒光節(jié)段,這樣的節(jié)段叫染色體的帶,不同的染色體具有不同的帶的形態(tài),稱帶型,這種顯示染色體帶的過程稱染色體顯帶。,2.染色體顯帶核型的識(shí)別,在顯帶染色體標(biāo)本上,染色體被著絲粒分割的短臂和長(zhǎng)臂上,均有一系列連續(xù)的染色深淺不同的帶,無非帶區(qū)。每條染色體依照其長(zhǎng)短臂上的明顯特征作為界標(biāo)分為若干區(qū),每個(gè)區(qū)中都含有一定數(shù)量、一定排列順序、一定大小的染色深淺不同的帶,這就構(gòu)成了每條染色體的帶型。,界標(biāo)是識(shí)別染色體的重要特征,并具有顯著而恒定的形態(tài)學(xué)特征。它包括染色體兩臂的端粒、著絲粒和某些明顯的深染帶或淺染帶。界標(biāo)將染色體的長(zhǎng)、短臂劃分為若干區(qū)。,顯帶核型的識(shí)別,區(qū)和帶的命名是以著絲粒為起點(diǎn),從著絲粒向兩臂末端方向依次編為1區(qū)、2區(qū)、3區(qū)等,每區(qū)內(nèi)的帶也是從著絲粒向兩臂的末端依次編為1帶、2帶、3帶等,作為界標(biāo)的帶,應(yīng)看作此界標(biāo)以遠(yuǎn)區(qū)“1”號(hào)帶。標(biāo)定一條帶時(shí),需要由連續(xù)書寫的四個(gè)符號(hào)表示:染色體序號(hào);臂的符號(hào);區(qū)號(hào);帶號(hào)。這些項(xiàng)目依次連續(xù)列出,符號(hào)間無間隔,也不加標(biāo)點(diǎn)符號(hào)。如9q34,顯帶核型,顯帶核型,1q12,1p31,高分辨顯帶技術(shù)使對(duì)染色體的分析達(dá)到了亞帶水平,即在原有的帶內(nèi)又分出亞帶,這時(shí)若表示某條亞帶可在帶的序號(hào)之后加小數(shù)點(diǎn),然后寫上亞帶的序號(hào)。如:Xp22.3表示X染色體短臂2區(qū)2帶第3亞帶。如亞帶再細(xì)分,即次亞帶只要在原亞帶編號(hào)后加上數(shù)字,不必再加標(biāo)點(diǎn)。,顯帶核型,顯帶核型,三人類細(xì)胞遺傳學(xué)國際命名體制,人類染色體的研究方法,細(xì)胞周期中,間期細(xì)胞核中,染色體是以染色質(zhì)的形式散布于核中,分裂期,DNA有規(guī)律地多級(jí)螺旋化,形成光鏡下可見的染色體,要觀察分析染色體,必需首先制備出染色體標(biāo)本。,人體內(nèi)任何旺盛有絲分裂的細(xì)胞群體或者在體外適當(dāng)培養(yǎng)條件下能旺盛分裂的細(xì)胞群體均可用于制備出染色體標(biāo)本。常用的材料有外周血淋巴細(xì)胞、骨髓細(xì)胞、羊水細(xì)胞、絨毛細(xì)胞、胸腹水細(xì)胞、性腺活檢組織、實(shí)體瘤組織以及皮膚、肝、腎等組織,這些材料按程序處理后都可以作為研究人類染色體的材料。,染色體的研究方法,取材,體外培養(yǎng),秋水仙素處理,低滲處理,固定,制片,常規(guī)染色技術(shù),顯帶,(一)染色體制備的基本程序,(二)染色體顯帶技術(shù),染色體顯帶技術(shù)包括:整條染色體顯帶技術(shù)如Q帶、G帶、R帶染色體局部顯帶技術(shù)如C帶、T帶、NOR帶,染色體顯帶技術(shù):能準(zhǔn)確的識(shí)別常規(guī)染色法所不易區(qū)別的染色體;能對(duì)某些染色體畸變,染色體微小結(jié)構(gòu)的改變也能確認(rèn)。,1、Q帶:染色體標(biāo)本經(jīng)氮芥喹丫因或雙鹽酸喹丫因等熒光染料染色后,呈現(xiàn)明暗不同的熒光帶紋,即Q帶。2、G帶:染色體標(biāo)本經(jīng)胰酶或熱堿、尿素處理后,再經(jīng)Giesma染色后所呈現(xiàn)的帶。,顯帶技術(shù),3、R帶:用熱磷酸緩沖液處理染色體標(biāo)本,再用Giesma染色后所呈現(xiàn)的深淺帶與G帶恰好相反,故稱反帶。4、C帶:標(biāo)本經(jīng)NaOH或Ba(OH)2預(yù)處理后再用Giesma染色顯示“結(jié)構(gòu)異染色質(zhì)”(如1、9、16、的次縊痕及y染色體的長(zhǎng)臂)的稱C帶。,顯帶技術(shù),5、T帶:標(biāo)本經(jīng)加熱處理后再用Giesma染色,可使染色體端粒部位顯示特異性深帶,故又稱端帶。6、NOR帶:用AgNO3處理染色體可使人類的5對(duì)近端著絲粒CS的次縊痕區(qū)(即核仁組織區(qū))出現(xiàn)深染,故稱NOR帶。,顯帶技術(shù),(三)高分辨顯帶染色體隨著染色體染色技術(shù)的發(fā)展,原來的一個(gè)帶可以再分為3-5亞帶,這種染色體稱為高分辨顯帶染色體。細(xì)胞生長(zhǎng)同步化后,用秋水仙堿進(jìn)行短時(shí)間處理,獲得晚前期和早中期的分裂相,經(jīng)顯帶處理,在人的一個(gè)染色體組內(nèi),早中期染色體上可看到550850條帶,晚前期染色體上可看到8501250條帶。,高分辨顯帶染色體,染色體多態(tài),在健康人群中,核型內(nèi)一條或數(shù)條染色體表現(xiàn)出比較恒定的、微小的形態(tài)變異,并按孟德爾式遺傳,這類變異叫染色體多態(tài)。,染色體的多態(tài)性主要表現(xiàn)為兩條同源染色體的形態(tài)或著色方面的不同。如同源染色體間的隨體的大小形態(tài)和次溢痕的長(zhǎng)度有明顯的不同,帶紋的寬度和著色的強(qiáng)度的不同。,染色體多態(tài)是一種按孟德爾方式遺傳的,因而可用于遺傳分析、基因定位、親子鑒定、探討三體型不分離的染色體的來源和人類學(xué)研究。,染色體多態(tài),染色體多態(tài)的一般特征:,按孟德爾方式遺傳在個(gè)體中是恒定的,在群體中是變異的。,集中表現(xiàn)在某些染色體的特定部位,一般是含有高度重復(fù)DNA的結(jié)構(gòu)異染色質(zhì)區(qū)。,不具有明顯的表現(xiàn)或病理學(xué)意義,所以也稱為染色體變異。,近端著絲粒染色體的隨體區(qū)的變異,如隨體的有無及大小的差異,熒光強(qiáng)度的不同和隨體柄的長(zhǎng)短等;1、9、16號(hào)染色體的次溢痕部位的差異,如次溢痕的有無或增長(zhǎng)、著色性變異和易脆部位等;,染色體多態(tài)常見部位,Y染色體長(zhǎng)臂遠(yuǎn)側(cè)2/3的長(zhǎng)度和著色性;一些常染色體,主要是3、4號(hào)染色體的熒光強(qiáng)度的變異;著絲粒區(qū)的大小。,染色體多態(tài)常見部位,思考

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