醫(yī)學遺傳學-人類染色體畸變.ppt

1、人類染色體畸變chromosome aberration,Related factors Numerical abnormality and mechanism Structural abnormality and mechanism Effects in molecular and cytobiology,Main contents,染色體畸變（chromosome aberration）: 是指體細胞或生殖細胞內染色體發(fā)生的異常改變（結構畸變和數目畸變）。,第一節(jié) 染色體畸變發(fā)生的原因,Section I: Factors correlated to chromosome aberrati

2、on,自發(fā)畸變（spontaneous aberration） 誘發(fā)畸變（induced aberration）,Chemical factors：藥物、農藥、工業(yè)毒物、食品添加劑 Physical factors： 射線 Biological factors：生物類毒素 、病毒等 Maternal factors： 年齡,Related Factors,第二節(jié) 染色體數目異常及其產生機制,Section II: Numerical abnormality and its mechanism,一、整倍體(euploid),1 copy - haploid 2 copies - dipoid 3

3、 copies - triploid 4 copies - tetraploid 2 copies - polyploid,三倍體(triploid)：3n69,69，XXX,三極紡錘體,三倍體分裂行為,四倍體(tetraploid)：4n92,92，XXYY,整倍體改變的機制 雙雄受精 三倍體產生機理 雙雌受精 核內復制 四倍體產生機理 核內有絲分裂,雙雄受精和雙雌受精,四倍體發(fā)生的機理 核內復制endoreduplication/核內有絲分裂,二、非整倍體(aneuloid),定義：細胞內個別染色體數的增加或減少，形成非整倍體(aneuloid) 。,亞二倍體(hypodiploid)：體

4、細胞染色體數目少于二倍體(46條)。 超二倍體(hyperdiploid)：體細胞染色體數目多于二倍體。,單體型(monosomy) ：2n-1。 Eg: 45,XY,-21,三體型(trisomy): 2n+1 。 Eg: 47,XY,+21,多體型(ploysomy):2n Eg: 48,XXXX,假二倍體（pseudodiploid）: 2n 。 Eg: 46,XY,-21.+22,缺體型(nullosomy) ：2n-2。 Eg: 42,XY,-21，-21,三體型21三體,MOSAIC,染色體不分離（non-disjunction） 減數分裂時發(fā)生染色體不分離 染色體丟失（chrom

5、osome lose） 減數分裂時發(fā)生染色體不分離,非整倍體產生的機制,減數分裂（同源染色體分離）,減數分裂（姐妹染色單體分離）,精子（卵子）,精（卵）原細胞,生殖細胞形成過程（示正常減數分裂）,減數分裂中染色體不分離a 減數分裂I同源染色體不分離；b 減數分裂II姐妹染色單體不分離,Nondisjunction in Down syndrome,47, XXX,45, X,減同源染色體不分離,圖示兩條X染色體,個體,三體型個體的生殖細胞產生,圖示兩條X染色體,個體,減數分裂中染色體丟失,產生機理： 有絲分裂過程中染色體不分離 有絲分裂過程中染色體丟失,、嵌合體 (mosaic)：,嵌合體：

6、由兩種或多種不同核型的克隆或細胞系所組成的個體。,例： 46，XX / 47，XX，+21 45，X / 46，XX / 47，XXX,例：第二次卵裂中X染色體不分離,47, XXX,45, X,45, X / 46, XX / 47, XXX,第二次有絲 分裂后期染 色體不分離,例：第二次卵裂中X染色體丟失,46, XX,45, X,46, XX,45, X / 46, XX,X染色體 丟失,嵌合體個體中各細胞系的類型和數量的比例，取決于發(fā)生染色體不分離的卵裂時間的早晚。,46/47/45 嵌合體個體,47/45 嵌合體個體,染色體結構畸變：指染色體部分片段的缺失、重復或重排。,基礎：染色體

7、斷裂和/或斷裂后的異常連接,染色體結構畸變,衍生染色體(derivative chromosome),“平衡的”與“不平衡的”,第三節(jié) 染色體結構畸變及其產生機制,染色體結構畸變的原因 染色體在物理、化學或生物學致斷因子的作用下，或者自發(fā)地發(fā)生斷裂（breakage），產生兩個“粘性”的斷裂端。 通常兩個斷裂端會原位重接，修復如初，不引起遺傳效應，這種情況稱為愈合或重合（reunion）。,但有時會出現(xiàn)異常的重接，染色體斷裂后未在原位重接，亦即斷片移動位置后與其它片段相接或丟失，結果導致染色體的結構畸變，又稱為染色體重排chromosome rearrangement。,染色體結構畸變類型 缺

8、失（deletion） 末端缺失、中間缺失 重復（duplication） 倒位（inversion） 臂內倒位、臂間倒位 易位（translocation） 相互易位、羅伯遜易位 、插入易位 環(huán)狀染色體 （ring chromosome） 雙著絲粒染色體（dicentric chromosome） 等臂染色體（isochromosome） 插入 （insertion）,一、染色體結構畸變的描述方法 簡式：對染色體結構改變，用其斷裂點來表示。 對一個有結構畸變的核型，簡式描述內容依次寫明： 總數；性染色體組成；畸變類型符號；受累染色體的序號；斷裂點的臂區(qū)帶號。 后兩項分別在括弧內標記。例如，4

9、6，XX，del(5)(p15)。,詳式：染色體結構改變用此重排染色體來表示。 描述畸變核型時，前4項與簡式相同，不同的是第5項要描述重排染色體的帶的組成。 如上例核型用詳式描寫應為： 46，XX，del(5)(qterp15:),缺失(deletion，del),末端缺失(terminal deletion),4q13,中間缺失(interstitial deletion),缺失(deletion，del),二染色體的結構異常,缺失（del) : 染色體臂的丟失,q 21,號,末端缺失：,46, XX, del(1) ( q21 ),中間缺失：,1號,q 21 q 23,46, XX, de

10、l(1) （q21 q23）,簡式：46，XX，del（1）（q21） 詳式：46，XX，del(1)(pterq21),簡式：46，XX，del（3）（q21q25） 詳式：46，XX，del（3）（pterq21：q25qter） 注意:先寫短臂后寫長臂,2 、易位 ( translocation, t): 一條染色體片段從原來的位置轉移到另外一條染色體的新位置上的現(xiàn)象。, 相互易位 概念：兩條染色體同時發(fā)生斷裂，兩斷片互換位置重接，形成兩條新生染色體，稱為衍生染色體。 平衡易位：當相互易位僅涉及位置改變而不造成染色體物質增減時，稱為平衡易位。,易位(translocation，t),相互

11、易位(reciprocal translocation),易位(translocation，t),相互易位(reciprocal translocation),易位(translocation，t),相互易位(reciprocal translocation),2號,q 21,5號,q 31,2號,5號,染色體相互易位圖解,簡式：46，XX，t（2；5）（q21；q31） 詳式：46，XX，t（2；5）（2pter2q21： 5q315qter；5pter5q31：2q212qter）,羅伯遜易位(Robersonian translacation,rob): 兩條近端著絲粒染色體在著絲粒區(qū)斷

12、裂后， 兩長臂彼此連接成一條染色體，又稱為著絲粒融合。,簡式：45，XX，-14，-21，+t（14；21）（p11；q11） 詳式：45，XX，-14，-21，+t（14；21）（14qter p11： 21q11 21pter）,羅伯遜易位(robertsonian translocation),易位(translocation，t),羅伯遜易位(robertsonian translocation),易位(translocation，t),3 、 倒位(inversion,inv):一條染色體發(fā)生兩處斷裂, ,斷裂片段旋轉180后重新接上稱為倒位.,倒位a：臂內倒位染色體圖解；b：臂間倒

13、位染色體圖解,倒位(inversion，inv),臂內倒位(paracentric inversion),4q13,臂間倒位(pericentric inversion),倒位(inversion，inv),4p14,倒位(inversion，inv),倒位(inversion，inv),簡式：46，XX，inv（1）（p22p34） 詳式：46，XX，inv（1）（pterp34 : : p22p34 : : p22qter）,簡式：46，XX，inv（4）（p15q21） 詳式：46，XX，inv（4）（pterp15 : : q21 p15 : : q21qter）,4 、環(huán)狀染色體 (

14、ring chromosome,r):,簡式：46,XX,r(2)(p21q31) 詳式：46,XX,r(2)(p21q31) 注意省略了雙冒號。,環(huán)狀染色體(ring chromosome，r),環(huán)狀染色體(ring chromosome，r),環(huán)狀染色體(ring chromosome，r),環(huán)狀染色體(ring chromosome，r),雙著絲粒染色體(dicentric chromosome，dic),是指兩條染色體同時各發(fā)生一次斷裂后，兩個含有著絲粒的染色體的斷端相互連接，即形成一條含有兩個著絲粒的染色體。,5 、 雙著絲粒染色體 (dicentric chromosome, di

15、c）,等臂染色體(isochromosome，i),等臂染色體(isochromosome，i),A：短臂等臂染色體；B：長臂等臂染色體,6 、 等臂染色體,46，X，i（Xp） 46，X，i （X）（pterpter）,46，X，i（Xq） 46，X，i（X）（qterqter）,7、重復（dup),同一染色體某一區(qū)段含兩份或兩份以上（發(fā)生在兩條同源染色體或兩條姐妹染色單體上）,2號 2號,重復,重復(duplication，dup),正位重復,倒位重復,（2）舉例 2號染色體的p14至p23段重復。 46，XX，dup（2）（p14 p23） 46，XX，dup（2）（pter p23：p

16、14 p23：p23 qter）,8插入（ins）：,一條染色體的某一中間片段 插入到另一條染色體中,習題： 46, XY, del (7) ( q21: pter ) 46, XY, del (7) (pterq21) 46, XY, inv (2) ( p13; q24) 46, XY, inv (2) ( p13q24) 46, XY, t(13;14) (p11q11 ) 46, XY, t(13;14) (p11;q11 ) 2號染色體在p35和q13處同時斷裂，斷片p15q21翻轉后重接 簡式：46，XX，inv（2）（p35q13） 詳式：46，XX，inv（2）（pterp35

17、 : : q13 p35 : : q13qter）,The End,有絲分裂,染色體型畸變 5 ),(q 21 ; q 31),兩條染色體斷裂后相互交換無著絲粒 斷片后重接,2號,5號, 羅伯遜易位 ( 羅氏易位、著絲粒融合）,14 號,21號,45, XX,t,( 14q 21q ), 14, 21,兩條近端著絲粒染色體在著絲粒區(qū)斷 裂后，兩長臂彼此連接成一條染色體,配子,F1,21三體,21單體,14三體,14單體,6雙著絲粒染色體（dic）：,插入（ins）：,具兩個著絲粒的 染色體,一條染色體的某一中間片段 插入到另一條染色體中,8. 重復（dup),同一染色體某一區(qū)段含兩份或兩份 以

18、上（發(fā)生在兩條同源染色體或兩條 姐妹染色單體上）,2號 2號,重復,三姐妹染色單體交換( sister chromatid exchange,SCE),是一種敏感的遺傳學指標，可以檢測環(huán)境誘變劑、化學藥物、病毒、腫瘤因素等對遺傳物質的影響。,D.Chromosomal Abnormalities,Euploidy vs. aneuploidy Nondisjunction Deletion Duplication Translocation,Nondisjunction occurs when either homologues fail to separate during anaphase

19、 I of meiosis, or sister chromatids fail to separate during anaphase II. The result is that one gamete has 2 copies of one chromosome and the other has no copy of that chromosome. If either of these gametes unites with another during fertilization, the result is aneuploidy (abnormal chromosome numbe

20、r),Deletion: a portion of one chromosome is lost during cell division. That chromosome is now missing certain genes. When this chromosome is passed on to offspring the result is usually lethal due to missing genes.,Example - A specific deletion of a small portion of chromosome 5; these children have

21、 severe mental retardation, a small head with unusual facial features, and a cry that sounds like a distressed cat.,Duplication: if the fragment joins the homologous chromosome, then that region is repeated.,Example - the most common form of mental retardation. The X chromosome of some people is unu

22、sually fragile at one tip - seen hanging by a thread under a microscope. Most people have 29 repeats at this end of their X-chromosome, those with Fragile X have over 700 repeats due to duplications.,Translocation: a fragment of a chromosome is moved (trans-located) from one chromosome to another -

23、joins a non-homologous chromosome. The balance of genes is still normal (nothing has been gained or lost) but can alter phenotype as it places genes in a new environment. Can also cause difficulties in egg or sperm development and normal development of a zygote.,Acute Myelogenous Leukemia is caused

24、by this translocation:,FISH - florescent in situ hybridization: a technique for uniquely identifying whole chromosomes or parts of chromosomes using florescent tagged DNA, a technique in which specific chromosomes can be made to fluoresce (glow) brightly under the microscope. This technique allows f

25、or the rapid determination of aneuploidy, the absence of a whole chromosome or the presence of an additional chromosome.,Multiplex Fluorescence in Situ Hybridization (M-FISH):allows for the visualization of the 22 human autosomes and the two sex chromosomes in 24 (or more) different colors, so that

26、each chromosome will be identifiable by its own color,A:terminal deletion of short arm B:terminal deletion of long arm C:deletion of long arm D:Ring chromosome E: Insertion F:Duplication,A,B,C,D,E,F,A B C D E F,A: Reciprocal translocaton B: Robertsonian translocation C: Paracentric inversion of shor

27、t arm D: Paracentric inversion of long arm E: Pericentric inversion F: Isochromosomes,Crosssing over in meiosis,Normal meiotic division and fertilization,Nondisjunction in Down syndrome,Translocation,Normal, n=21,Robertionian translocation,Translocation and meiosis,Monosomy Down sydrome,Trisomy Monosomy,Normal Translocation,The power of M-FISH lie