醫(yī)學遺傳學_人類染色體

1、 Chapter 2 Chromosome第一節(jié)第一節(jié) 染色體的形態(tài)結(jié)構(gòu)和數(shù)目染色體的形態(tài)結(jié)構(gòu)和數(shù)目一人類染色體的形態(tài)結(jié)構(gòu)一人類染色體的形態(tài)結(jié)構(gòu)1、Chromatin & chromosome:異同異同2、常染色質(zhì)、常染色質(zhì) & 異染色質(zhì)異染色質(zhì)3、性染色質(zhì)、性染色質(zhì)1) X染色質(zhì)、染色質(zhì)、 Lyon 假說假說(3點點) 、劑量補償效應、劑量補償效應 2) Y染色質(zhì)染色質(zhì) (掌握)二、人類染色體：結(jié)構(gòu)、類型二、人類染色體：結(jié)構(gòu)、類型(3類類)、數(shù)目、數(shù)目(掌握)第二節(jié)第二節(jié) 染色體研究方法與命名染色體研究方法與命名(掌握)一、研究方法一、研究方法核型分析核型分析二、人類的正常核

2、型二、人類的正常核型（一）（一）Denver體制體制非顯帶核型分析非顯帶核型分析（二）人類染色體顯帶核型（二）人類染色體顯帶核型主要的顯帶技術(shù)：主要的顯帶技術(shù)：Q、G、R、C、N、T帶、高分辨顯帶(熟悉熟悉)ISCN （三）高分辨顯帶染色體（三）高分辨顯帶染色體（熟悉）（熟悉）（四）人類染色體的多態(tài)性：常見部位、研究的應用（四）人類染色體的多態(tài)性：常見部位、研究的應用（熟悉）（熟悉） 是同一種物質(zhì)在細胞周期的不同時期中所是同一種物質(zhì)在細胞周期的不同時期中所表現(xiàn)的不同存在形式。表現(xiàn)的不同存在形式。 由由DNA、組蛋白、非組蛋白及、組蛋白、非組蛋白及RNA等組成等組成的核蛋白復合物。的核蛋白復合物

3、。 是遺傳物質(zhì)是遺傳物質(zhì)基因的載體?；虻妮d體。 在在間期間期細胞核中含有伸展（解螺旋）呈細胞核中含有伸展（解螺旋）呈細絲狀部分、易被堿性染料著色的核蛋細絲狀部分、易被堿性染料著色的核蛋白物質(zhì)稱為白物質(zhì)稱為染色質(zhì)染色質(zhì)。 在細胞在細胞分裂分裂期，核蛋白纖絲經(jīng)多級螺旋期，核蛋白纖絲經(jīng)多級螺旋化形成一種有固定形態(tài)的復雜的主體結(jié)化形成一種有固定形態(tài)的復雜的主體結(jié)構(gòu)，稱為構(gòu)，稱為染色體染色體。 常染色質(zhì)常染色質(zhì)(euchromatin)：間期具有轉(zhuǎn)錄活：間期具有轉(zhuǎn)錄活性的染色質(zhì)，呈松散狀，染色較淺，著色性的染色質(zhì)，呈松散狀，染色較淺，著色均勻均勻 異染色質(zhì)異染色質(zhì)(heterochromatin）：細

4、胞間期處）：細胞間期處于凝縮狀態(tài)，很少進行轉(zhuǎn)錄或無轉(zhuǎn)錄活性于凝縮狀態(tài)，很少進行轉(zhuǎn)錄或無轉(zhuǎn)錄活性的染色質(zhì)，染色深。的染色質(zhì)，染色深。 是在間期細胞核中染色體的異染色質(zhì)部分是在間期細胞核中染色體的異染色質(zhì)部分顯示出來的一種特殊結(jié)構(gòu)。顯示出來的一種特殊結(jié)構(gòu)。 分：分：X染色質(zhì)染色質(zhì)(X chromatin)Y染色質(zhì)染色質(zhì)(Y-chromatin)。 女性兩條女性兩條X染色體的基因產(chǎn)物，為什么不染色體的基因產(chǎn)物，為什么不比半合子男性的多比半合子男性的多? 為什么為什么X連鎖的突變基因純合女性的病情連鎖的突變基因純合女性的病情并不比半合子的男性嚴重并不比半合子的男性嚴重? Barr(1949)發(fā)現(xiàn)雌貓神

5、經(jīng)元間期核中有一深發(fā)現(xiàn)雌貓神經(jīng)元間期核中有一深染濃縮小體，其他雌性哺乳動物也有染濃縮小體，其他雌性哺乳動物也有(包括包括人人) 。稱。稱X染色質(zhì)染色質(zhì)或或巴氏小體巴氏小體(Barr body)。雌性哺乳動物體細胞中，兩條雌性哺乳動物體細胞中，兩條X染色體染色體中僅有一條中僅有一條X染色體在遺傳上有活性；另染色體在遺傳上有活性；另一條一條X染色體在遺傳上失活，在間期細胞染色體在遺傳上失活，在間期細胞核中螺旋化而呈異固縮為核中螺旋化而呈異固縮為X染色質(zhì)染色質(zhì)；失活發(fā)生在胚胎早期失活發(fā)生在胚胎早期,人類在妊娠第人類在妊娠第16天天X染色體的失活隨機，又是恒定的。染色體的失活隨機，又是恒定的。 如人類

6、自毀容貌綜合征是由于如人類自毀容貌綜合征是由于X染色體上染色體上的的次黃嘌呤鳥嘌呤磷酸核糖酰轉(zhuǎn)移酶次黃嘌呤鳥嘌呤磷酸核糖酰轉(zhuǎn)移酶(HPRT)基因缺乏，是基因缺乏，是XR遺傳病。遺傳病。 將基因型為將基因型為HPRT + HPRT-的女性（攜帶的女性（攜帶者）細胞體外培養(yǎng)，建立細胞克隆，測定者）細胞體外培養(yǎng)，建立細胞克隆，測定酶活性。酶活性。 結(jié)果：發(fā)現(xiàn)一半細胞克隆產(chǎn)生結(jié)果：發(fā)現(xiàn)一半細胞克隆產(chǎn)生HPRT ，另，另一半無。一半無。 任一細胞只有一條任一細胞只有一條X染色體具活性，其余形染色體具活性，其余形成異固縮的成異固縮的X染色質(zhì)。染色質(zhì)。保證了雌雄兩性細胞保證了雌雄兩性細胞中中X連鎖基因產(chǎn)物的

7、數(shù)量保持在相同水平。連鎖基因產(chǎn)物的數(shù)量保持在相同水平。編碼的相應酶或其他蛋白質(zhì)產(chǎn)物的數(shù)量接編碼的相應酶或其他蛋白質(zhì)產(chǎn)物的數(shù)量接近相等。近相等。 X染色體總數(shù)染色體總數(shù)=1+X染色質(zhì)數(shù)染色質(zhì)數(shù) 失活失活X染色體部分基因仍具轉(zhuǎn)錄活性。染色體部分基因仍具轉(zhuǎn)錄活性。 正常男性的間期細胞用熒光染料染色后，正常男性的間期細胞用熒光染料染色后，在細胞核內(nèi)可出現(xiàn)一個圓形或橢圓形的強在細胞核內(nèi)可出現(xiàn)一個圓形或橢圓形的強熒光小體，直徑為熒光小體，直徑為0.3um，稱為，稱為Y染色質(zhì)。染色質(zhì)。 Y染色體總數(shù)染色體總數(shù)=Y染色質(zhì)數(shù)染色質(zhì)數(shù)X X染色質(zhì)染色質(zhì) Y Y染色質(zhì)染色質(zhì) 核型核型 1 0 461 0 46，XX

8、XX 0 1 46 0 1 46，XYXY 1 1 47 1 1 47，XXYXXY 0 0 45 0 0 45，X X 2 1 48 2 1 48，XXXYXXXY 0 2 47 0 2 47，XYYXYY二、人類染色體Human chomosome 姐妹染色單體姐妹染色單體( s i s t e r chromatid) 著絲粒著絲粒(centromere) 短臂短臂(p)，長臂，長臂(q)， 端粒端粒（telomere) 初 級 縊 痕初 級 縊 痕( p r i m a r y constriction) 次級縊痕次級縊痕( s e c o n d a r y constriction

9、) 隨體隨體(satellite)染色體上著絲粒的位置是恒定的。根據(jù)著絲粒的位置，人類染色體可分為三類：1、近中著絲粒染色體；2、亞中著絲粒染色體；3、近端著絲粒染色體 常染色體（常染色體（autosome）: 22對對 性染色體（性染色體（sex chromosome）:一對一對 染色體組染色體組（chromosome set）：一個生殖細胞）：一個生殖細胞（配子）中所含的全部染色體數(shù)（配子）中所含的全部染色體數(shù)(n)。 基因組基因組（genome）：一個染色體組所包含的全）：一個染色體組所包含的全部基因，即一個單倍體細胞所包含的全部遺傳信部基因，即一個單倍體細胞所包含的全部遺傳信息。息。

10、karyotype：指一個細胞中的全部染色體，按其大：指一個細胞中的全部染色體，按其大小、形態(tài)特征順序排列所構(gòu)成的圖象。小、形態(tài)特征順序排列所構(gòu)成的圖象。 karyotype analysis：對核型的染色體數(shù)目、特征：對核型的染色體數(shù)目、特征的分析稱核型分析。的分析稱核型分析。 同源染色體同源染色體（homologous chromosome）：形態(tài)、）：形態(tài)、結(jié)構(gòu)、大小和著絲粒位置基本相同，一條來自父結(jié)構(gòu)、大小和著絲粒位置基本相同，一條來自父方，一條來自母方的一對染色體。方，一條來自母方的一對染色體。 非同源染色體：非同源染色體：不同對的染色體彼此稱謂。不同對的染色體彼此稱謂。二、人類的正

11、常核型（一）Denver體制非顯帶核型分析 1960年，在美國丹佛（ Denver）市召開了第一屆國際細胞遺傳學會議，討論并確定了細胞內(nèi)染色體組成的描述體制Denver體制 。分組：7個：ABCDEFG+XX or XY描述：正常男性核型 46，XY 正常女性核型 46，XX 分分7個組個組: AG 正常男性正常男性:46,XY 正常女性正常女性:46,XX 兩性畸形：兩性畸形： 47,XXYABCDEFGXXYG bangXY 46，XX ：正常女性：正常女性 46，XY ：正常男性：正常男性 45，X 47，XXY 46，XY，+18，-21： 69，XXY： 45，X/46，XY： 用染

12、色體顯帶技術(shù)，使染色體沿其長軸顯用染色體顯帶技術(shù)，使染色體沿其長軸顯出明暗或深淺相間的帶紋，而每一號染色出明暗或深淺相間的帶紋，而每一號染色體都有其獨特的帶紋，構(gòu)成了每條染色體體都有其獨特的帶紋，構(gòu)成了每條染色體的的帶型（帶型（band）。 同源染色體的帶型基本相同，不同對的染同源染色體的帶型基本相同，不同對的染色體的帶型不同。通過顯帶核型分析，可色體的帶型不同。通過顯帶核型分析，可以準確的識別每一號染色體。以準確的識別每一號染色體。1）Q帶； 2）G帶帶； 3）R帶；4）C帶； 5）N帶； 6）T帶7）高分辨顯帶 1968年年Caspersson等用熒光染料氮芥喹丫因等用熒光染料氮芥喹丫因(

13、Quinacrine mustard,QM)處理染色體后，處理染色體后，在在熒光顯微鏡熒光顯微鏡下，發(fā)現(xiàn)染色體顯示出一條下，發(fā)現(xiàn)染色體顯示出一條條寬窄和亮度不同的橫紋條寬窄和亮度不同的橫紋帶（帶（band）。）。 方法簡便，帶紋清晰，染色體標本可以長方法簡便，帶紋清晰，染色體標本可以長期保存，因此被廣泛用于染色體病的診斷期保存，因此被廣泛用于染色體病的診斷和研究。和研究。圖 人類G顯帶染色體 用鹽溶液處理標本后，再用用鹽溶液處理標本后，再用Giemsa染色，染色，顯示與顯示與G帶相反的帶，稱反帶（帶相反的帶，稱反帶（reverse band）或）或R帶。帶。 將染色體標本加熱處理后，再用將染色

14、體標本加熱處理后，再用Giemsa染染色可使染色體色可使染色體末端末端區(qū)段特異性深染，稱區(qū)段特異性深染，稱T帶。帶。 用用NaOH或或Ba(OH)2處理標本后，再用處理標本后，再用Giemsa染色，可使著絲粒和次縊痕的結(jié)構(gòu)染色，可使著絲粒和次縊痕的結(jié)構(gòu)異染色質(zhì)部分深染，如異染色質(zhì)部分深染，如1、9、16號染色體號染色體的次縊痕以及的次縊痕以及Y染色體長臂遠端的染色體長臂遠端的1223的區(qū)段。的區(qū)段。C顯帶可用于檢測顯帶可用于檢測Y染色體、染色體、著絲粒著絲粒區(qū)以及次縊痕區(qū)的變化。區(qū)以及次縊痕區(qū)的變化。 1978年國際會議制定年國際會議制定 人類細胞遺傳學命名的國際體制人類細胞遺傳學命名的國際體

15、制 （ International System for Human Cytogenetic Nomenclature，ISCN） 每條染色體根據(jù)界標（每條染色體根據(jù)界標（landmark）劃分為）劃分為若干區(qū)若干區(qū)(region)，每個區(qū)包括若干帶，每個區(qū)包括若干帶(band). 界標包括染色體兩臂的末端，著絲粒和某界標包括染色體兩臂的末端，著絲粒和某些顯著的帶。兩相鄰界標之間為區(qū)。每一些顯著的帶。兩相鄰界標之間為區(qū)。每一條染色體都是由一系列連貫的帶組成，沒條染色體都是由一系列連貫的帶組成，沒有非帶區(qū)。有非帶區(qū)。 染色體序號；染色體序號； 臂的符號；臂的符號； 區(qū)號；區(qū)號； 帶號。帶號。 例

16、：例：1p36 表示第表示第1號染色體，短臂，號染色體，短臂，3區(qū)，區(qū)，6帶。帶。 中期單倍體的染色體帶紋僅中期單倍體的染色體帶紋僅320條帶。條帶。 70年代，早中期、前中期、晚前期單倍體的染年代，早中期、前中期、晚前期單倍體的染色體具更長、更多的帶紋色體具更長、更多的帶紋,可顯示可顯示550850條帶紋，條帶紋，稱為稱為高分辨顯帶染色體高分辨顯帶染色體(high resolution banding chromosome, HRBC) 在原帶之后加小數(shù)點，并在小數(shù)點之后的數(shù)字，在原帶之后加小數(shù)點，并在小數(shù)點之后的數(shù)字，稱為稱為亞帶亞帶。例如：原來的。例如：原來的1p36帶被分為三個亞帶，帶

17、被分為三個亞帶，命名為命名為1p31.1、1p31.2、1p31.3， 亞帶亞帶lp31.3再分時，則寫為再分時，則寫為lp31.31、1p31.32、1p31.33，稱為，稱為次亞帶次亞帶。 在健康人群中存在著各種染色體的恒定微小變異，在健康人群中存在著各種染色體的恒定微小變異，包括結(jié)構(gòu)、帶紋寬窄和著色強度等。按孟德爾方包括結(jié)構(gòu)、帶紋寬窄和著色強度等。按孟德爾方式遺傳，通常沒有明顯表型效應或病理學意義，式遺傳，通常沒有明顯表型效應或病理學意義，稱為染色體多態(tài)性稱為染色體多態(tài)性(chromosomal polymorphisms). 染色體的長度變異：如染色體的長度變異：如Yq遠端遠端2/3區(qū)

18、段。區(qū)段。 D組、組、G組近端著絲粒染色體的短臂、隨組近端著絲粒染色體的短臂、隨體及隨體柄部次縊痕體及隨體柄部次縊痕（OR）。）。 第第1、9和和16號染色體次縊痕。號染色體次縊痕。 追溯額外染色體或異常染色體的來源。追溯額外染色體或異常染色體的來源。 法醫(yī)中可用以親子鑒定。法醫(yī)中可用以親子鑒定。 可作為一項標記，進行不同種族或民族人可作為一項標記，進行不同種族或民族人群遺傳學研究群遺傳學研究。人類細胞遺傳學研究進展熒光原位雜交FISH（fluorescence in situhybridization）細胞遺傳學細胞遺傳學DNA技術(shù)結(jié)合技術(shù)結(jié)合FISH新學科新學科分子細胞遺傳學分子細胞遺傳學

19、特點：特點：1. 技術(shù)穩(wěn)定技術(shù)穩(wěn)定2. 操作安全操作安全3. 結(jié)果迅速結(jié)果迅速4. 空間定位精確空間定位精確5. 本底低本底低6. 一張玻片上能用多種顏色標記一張玻片上能用多種顏色標記 基因組學、分子細胞遺傳學方面基因組學、分子細胞遺傳學方面 分裂期染色體分裂期染色體DNA序列定位序列定位 染色質(zhì)纖維染色質(zhì)纖維FISH(分辨分辨1kb1mb) DNA微陣列定量微陣列定量(FISH)mRNA表達表達 細胞核、細胞質(zhì)細胞核、細胞質(zhì)RNA表達表達 比較基因組雜交比較基因組雜交(CGH,comparative genomic hubridization分辨幾分辨幾kb。腫瘤研究。腫瘤研究) 光譜核型分

20、析光譜核型分析(SKY) 多色多色FISH(mFISH) 新標本新標本 冰凍標本冰凍標本 福爾馬林固定石蠟包埋標本福爾馬林固定石蠟包埋標本 培養(yǎng)細胞培養(yǎng)細胞 DNA探針標記樣品細胞、探針標記樣品細胞、DNA制備制備 雜交雜交 洗滌洗滌 檢測與擴增檢測與擴增 復染色和抗褪色復染色和抗褪色 顯微觀察、照相、分析、記錄顯微觀察、照相、分析、記錄 與分子生物學比較與分子生物學比較能提供與細胞形態(tài)相關(guān)的能提供與細胞形態(tài)相關(guān)的分子信息分子信息 與腫瘤細胞遺傳學比較與腫瘤細胞遺傳學比較得到多種腫瘤組織的得到多種腫瘤組織的染色體鋪片、以及間期樣本的突變信息染色體鋪片、以及間期樣本的突變信息 WHO已將已將FI

21、SH作為診斷軟組織肉瘤和淋巴造血作為診斷軟組織肉瘤和淋巴造血系統(tǒng)腫瘤的手段系統(tǒng)腫瘤的手段。55FISH相關(guān)網(wǎng)站相關(guān)網(wǎng)站 www.cytocell.co.uk www.tissue- 56CGH說明說明157CGH說明58CGH陣列陣列59單拷貝探針FISH定位圖象 1q13.3的cDNA探針檢測的雙信號60雙熒光標記14號染色體 A3種探針 B2種探針61原發(fā)性漿細胞瘤細胞 紅色-6號 綠色-15號62核型光譜分析（SKY）的小鼠染色體63核型光譜分析（SKY）的小鼠染色體64纖維纖維FISH65人成纖維細胞66細胞核RNA FISH顯示單個細胞中激活的等位基因677號微小缺失 chromosomal polymorphisms 染色體多態(tài)性。指在正常人群