人類染色體核型分析-課件

人類染色體核型分析人類染色體核型分析1一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模喝?、?shí)驗(yàn)材料：四、操作步驟：五、結(jié)果分析：二、實(shí)驗(yàn)原理：一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模喝?、?shí)驗(yàn)材料：四、操作步驟：五、結(jié)果分析：二2一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?.根據(jù)大小，著絲粒位置和隨體的有無描述人類染色體的形態(tài)。2.使用標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字和字母符號(hào)描述典型的結(jié)構(gòu)上的染色體的畸變。3.準(zhǔn)備一個(gè)人類白細(xì)胞染色體的核型,決定其染色體的數(shù)目、性別并且確認(rèn)在數(shù)目上或結(jié)構(gòu)上是否有染色體畸變。

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?.根據(jù)大小，著絲粒位置和隨體的有無描3二、實(shí)驗(yàn)原理：在19世紀(jì)后半期許多生物學(xué)家用顯微鏡觀察到了染色體，1875年EdwardStrasburger描繪了活的植物細(xì)胞的有絲分裂，1879年，WaltherFlemming隨之從兩棲類幼體的固定和染色組織中描繪有絲分裂的過程。他創(chuàng)造了今天常用來描述有絲分裂過程的述語，W.Waldeyer將有絲分裂中期可觀察到的主要結(jié)構(gòu)命名為染色體，TheodorBoveri和walterS.Sutton在1902年將遺傳物質(zhì)和染色體聯(lián)系起來。隨著細(xì)胞學(xué)技術(shù)的改善，在許多動(dòng)物和植物細(xì)胞內(nèi)觀察和研究了染色體。盡管如此，人類染色體的研究進(jìn)展卻很慢，因?yàn)檠芯坎牧喜蝗菀椎玫?還有被應(yīng)用于植物和動(dòng)物細(xì)胞的技術(shù)不能夠用于人類，當(dāng)人類細(xì)胞離體培養(yǎng)生長(zhǎng)時(shí)這些困難就解決了。培養(yǎng)中的分裂細(xì)胞能夠用堿性的秋水仙素處理,使染色體不受分裂細(xì)胞紡錘體的影響，接著在培養(yǎng)中的細(xì)胞暴露在低滲溶液中，這種低滲溶液可以引起細(xì)胞膨脹，因此可以單獨(dú)觀察和數(shù)出細(xì)胞的染色體。

二、實(shí)驗(yàn)原理：在19世紀(jì)后半期許多生物學(xué)家用顯微4二、實(shí)驗(yàn)原理：當(dāng)徐道覺和A.Levan（在1956年）采用這些技術(shù)培養(yǎng)人肺胚胎組織細(xì)胞時(shí)，人類染色體數(shù)目被確定為2n=46，在英國(guó)，研究生殖巢組織的C.E.Ford不久就確認(rèn)了這個(gè)觀察結(jié)果，確定人類染色體數(shù)目為46的其它研究是以骨髓和皮膚活組織的細(xì)胞培養(yǎng)物為基礎(chǔ)的，人類染色體的數(shù)目有重要意義研究在1959年,那時(shí)J.Lejeune和他的合作者將機(jī)能失調(diào)的唐氏綜合癥歸因于不正常的染色體數(shù)目。從此以后，許多主要的生理和精神錯(cuò)亂都與人類染色體的畸變聯(lián)系起來了。對(duì)人類染色體的研究通常使用血液白細(xì)胞，這種血液白細(xì)胞能很方便獲得、培養(yǎng)，并誘導(dǎo)有絲分裂(實(shí)驗(yàn)七)，當(dāng)一切準(zhǔn)備適當(dāng)，可看見各種各樣長(zhǎng)度的人類染色體（最長(zhǎng)約10um，最短約2um）和不同位置的著絲粒（主要的狹窄區(qū)）。

二、實(shí)驗(yàn)原理：當(dāng)徐道覺和A.Levan（在1956年）5三、實(shí)驗(yàn)材料：人類白細(xì)胞中期染色體照片

三、實(shí)驗(yàn)材料：人類白細(xì)胞中期染色體照片6四、操作步驟：(一).染色體的形態(tài)依據(jù)染色體的長(zhǎng)度和著絲粒的位置，正常人的常染色體已經(jīng)被分為七組，A到G，還有一對(duì)性染色體，xx或xy，依這些準(zhǔn)則，人類的23對(duì)染色體（圖8.1）被歸類如下。組別染色體A1到3B4和5C6到12D13到15E16到18F19和20G21和22XXX或XY

四、操作步驟：(一).染色體的形態(tài)依據(jù)染色體的長(zhǎng)度和7圖8.1.染色體帶通過Q-、G-和R染色方法來觀察。常染色體按1-22的順序編號(hào),X和Y染色體分別列出。染色體短臂用P標(biāo)明，長(zhǎng)臂用q標(biāo)明。區(qū)域從1(靠近著絲粒)到每臂的終端來編號(hào)，每一區(qū)域里帶的編號(hào)順序也是從著絲粒到每臂的終端(巴黎會(huì)議[1971])：人類細(xì)胞遺傳學(xué)標(biāo)準(zhǔn)化。BirthDefects：原始論文系列Ⅷ[7]，1972，國(guó)家基金，紐約)。

圖8.1.染色體帶通過Q-、G-和R染色方法來觀察。常染8大家有疑問的，可以詢問和交流可以互相討論下，但要小聲點(diǎn)大家有疑問的，可以詢問和交流可以互相討論下，但要小聲點(diǎn)9四、操作步驟：根據(jù)圖8.1所示的每條染色體的相對(duì)長(zhǎng)度和著絲粒位置,在括號(hào)中注明染色體的大小和著絲粒的位置，在每組染色體的下面劃線,并用字母表示屬A一X八組中的那一組,X染色體與C組中的常染色體相似，Y染色體與G組中的常染色體相似。所有的人類染色體都有兩條臂，每一條在著絲粒的一端，為了識(shí)別染色體臂，通常用P和q分別表示短臂（P）和長(zhǎng)臂（q）。圖8.2從一個(gè)血細(xì)胞培養(yǎng)得到的人類染色體中期的核型，依據(jù)長(zhǎng)度和著絲粒位置將染色體分為七個(gè)常染色體組和一對(duì)性染色體，帶型是用來證明兩個(gè)染色體是每對(duì)的成員，這個(gè)核型是正常的46，男性，XY。

四、操作步驟：根據(jù)圖8.1所示的每條染色體的相10四、操作步驟：圖8.2一個(gè)血細(xì)胞培養(yǎng)得到的人類染色體中期的核型

四、操作步驟：圖8.2一個(gè)血細(xì)胞培養(yǎng)得到的人11四、操作步驟：(二).染色體分帶與結(jié)構(gòu)畸變?nèi)旧夹g(shù)已經(jīng)發(fā)展到可以顯示出染色體上帶紋，通過這些技術(shù)，可以精確地辨別八組中的每個(gè)染色體，在圖8.1中三種不同的顯帶技術(shù)G，R和Q-巳經(jīng)用來顯示幾種帶的組合,吉姆薩染色用來展示G帶（圖8.2）中期染色的片斷比其臨近部分更黑或更亮,常被用來識(shí)別特殊的染色體和染色體的一部分。另一種吉姆薩染色法相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)的G帶是相反的R帶型。熒光的Q帶是用奎吖因化合物染色，熒光可以用一種特殊裝置—帶有紫外光燈的顯微鏡觀察到,成對(duì)的染色體可通過熒光的強(qiáng)度差別和奎吖因的其它特性加以識(shí)別，通常僅僅一種帶型，比如G帶，可以用來區(qū)分一個(gè)細(xì)胞中的所有常染色體。屬于相同對(duì)的兩個(gè)染色體表現(xiàn)相同的帶型。

四、操作步驟：(二).染色體分帶與結(jié)構(gòu)畸變?nèi)旧?2四、操作步驟：最近發(fā)展的熒光原位雜交和染色體描繪（Painting）技術(shù)采用熒光標(biāo)記染色體特殊DNA探計(jì)和現(xiàn)在的原位雜交（實(shí)驗(yàn)12），在探測(cè)和分析畸變核型與復(fù)雜的染色體重排方面擴(kuò)大并填補(bǔ)了標(biāo)準(zhǔn)的細(xì)胞遺傳學(xué)技術(shù)(圖8.3,左)，這些技術(shù)中的一些方法還有助于某些癌癥的診斷（Speicher等.1996）。圖8.3(右)是一個(gè)人類染色體核型，用FISH（熒光原位雜交）方法顯示一個(gè)復(fù)雜的染色體重排，重排牽涉到22號(hào)染色體（粉紅色）和9號(hào)染色體（藍(lán)色）。實(shí)驗(yàn)12對(duì)FISH和染色體描繪有更完整的描述。圖8.3．左：利用FISH技術(shù),人類染色體的著絲點(diǎn)全部被熒光標(biāo)記。右：用FISH顯示22號(hào)染色體和9號(hào)染色體重排

四、操作步驟：最近發(fā)展的熒光原位雜交和染色體描繪（Paint13四、操作步驟：如果一個(gè)性染色體結(jié)構(gòu)畸變已經(jīng)發(fā)生在一對(duì)染色體的一個(gè)，可以通過同源帶的錯(cuò)配加以識(shí)別。因此，在染色體內(nèi)或在不同染色體之間的結(jié)構(gòu)變化可通過G帶染色體識(shí)別。結(jié)構(gòu)改變了的染色體可以用單個(gè)字母或重排名的三個(gè)縮寫字母來標(biāo)記，如t（易位），del（缺失）der（衍生染色體），dup（重復(fù)）inv（倒位）和ins（插入）。接著在重排類型后面的括號(hào)內(nèi)寫上有關(guān)染色體的號(hào)數(shù)。例如inv（2），t（2：4），如果重排染色體中的一個(gè)是性染色體，就將其列在第一位，否則，數(shù)字比較小的染色體被列在第一位，例如t(x：2)或t(14：21)。任何給定的斷裂位置是通過區(qū)和帶的數(shù)字來詳細(xì)說明的。例如，當(dāng)僅僅知道區(qū)時(shí),如1P2,則表示第1號(hào)染色體的短臂2區(qū)，當(dāng)斷裂包括一個(gè)特殊的帶時(shí),如1q13,則表示1號(hào)染色體的長(zhǎng)臂1區(qū)3帶，還有,2號(hào)染色體長(zhǎng)臂上的缺乏可由3區(qū)、3帶上的斷裂產(chǎn)生，這種缺失可標(biāo)記為del（2）（q33）。當(dāng)斷裂發(fā)生在一個(gè)單染色體的雙臂上，那末短臂上的斷裂點(diǎn)應(yīng)在長(zhǎng)臂斷裂點(diǎn)前標(biāo)明，如inv（3）（p2q3）是一個(gè)3號(hào)染色體上的臂間倒位（包括著絲粒），表明3號(hào)染色體的短臂2區(qū)和長(zhǎng)臂3區(qū)上有斷裂點(diǎn)，（在染色體臂內(nèi)的倒位叫做叫臂內(nèi)倒位）。

四、操作步驟：如果一個(gè)性染色體結(jié)構(gòu)畸變已經(jīng)發(fā)生在一14四、操作步驟：

特殊染色體的結(jié)構(gòu)上的畸變可以表現(xiàn)出特殊的表型后果，5號(hào)染色體短臂（5p）上的缺失與貓叫（criduchat）綜合癥相關(guān)。當(dāng)染色體物質(zhì)缺失或填加的特異區(qū)沒有詳細(xì)說明時(shí)，在染色體臂的符號(hào)后標(biāo)上一個(gè)減號(hào)（—）或加號(hào)(+），例如，貓叫（criduchat）綜合癥可用del(5p-)來標(biāo)記。

結(jié)構(gòu)變異研究的數(shù)年中,使用精細(xì)的技術(shù)識(shí)別和分析染色體帶迫切需要專門的術(shù)語來命名所標(biāo)記的畸變，（看ISCN，1995）例如，“衍生染色體（der）是一個(gè)結(jié)構(gòu)性重組染色體，是單個(gè)染色體內(nèi)通過兩個(gè)或多個(gè)染色體重排,或大量畸變產(chǎn)生的（ISCN，1995）”。衍生（der）這個(gè)述語經(jīng)常被應(yīng)用到有完整著絲粒的染色體。圖8.4是一個(gè)45，xx女性的核型，這個(gè)核型是包括14號(hào)染色體和21號(hào)染色體的平衡羅伯遜易位[t(14.21)]。這樣易位產(chǎn)生衍生染色體標(biāo)記為der(14;21)(q10;q10)，這個(gè)個(gè)體的完整標(biāo)記是45,XX,der（14;21）（q10;q10）。

四、操作步驟：特殊染色體的結(jié)構(gòu)上的畸變可以表現(xiàn)出特殊的15圖8.4一個(gè)有14：21衍生染色體核型的婦女,由21號(hào)染色體長(zhǎng)臂易位到14號(hào)染色體的短臂，盡管只有45條染色體，這位女士表型是正常的，因?yàn)?1號(hào)染色體全部保留在衍生染色體中，她也有生出唐氏綜合癥孩子的風(fēng)險(xiǎn)。請(qǐng)解釋為什么?

圖8.4一個(gè)有14：21衍生染色體核型的婦女,由16四、操作步驟：最近幾年的研究表明,一些癌癥與特殊染色體結(jié)構(gòu)畸變有關(guān)，例如，慢性骨髓性白血?。–Ml）與所謂的費(fèi)城染色體(ph)有關(guān)系，在CML中,有缺陷的染色體僅發(fā)生在在白細(xì)胞中,包括第9染色體和22號(hào)染色體長(zhǎng)臂之間的一個(gè)相互易位（片段的交換）（圖8.5）。仔細(xì)的研究表明染色體斷裂發(fā)生在第9染色體和22號(hào)染色體的長(zhǎng)臂上（3區(qū)4帶和1區(qū)1帶），用適當(dāng)?shù)臉?biāo)記標(biāo)明產(chǎn)生的衍生染色體。

圖8.5慢性骨髓性白血病患者的核型,22號(hào)染色體和9號(hào)染色體長(zhǎng)臂之間相互易位(蒙底特律HenryFord醫(yī)院D，L.VanDyKe和J．Zabawski)

四、操作步驟：最近幾年的研究表明,一些癌癥與特殊染17四、操作步驟：(三)染色體的數(shù)目畸變

盡管在人類體細(xì)胞中染色體數(shù)通常為46，但是增加或丟失整條染色體有時(shí)會(huì)發(fā)生，包括大染色體在內(nèi)的數(shù)目改變經(jīng)常是致死的，獲得用于表型研究的個(gè)體是不可能的。盡管在早期流產(chǎn)中經(jīng)常遇到16三體，事實(shí)上沒有看到過活產(chǎn)的16三體嬰兒，可以增加一些小的常染色體，還可以增加或丟失性染色體，至少有一些有不規(guī)則數(shù)目的個(gè)體活著并表現(xiàn)畸變，一些不規(guī)則數(shù)目的染色體與多個(gè)畸變有關(guān)系，這種畸變可能包括形態(tài)的、生理的和心理的不正常。具有這樣復(fù)雜的癥狀被稱為綜合癥，一些普通的和眾所周知的綜合癥與染色體畸變有關(guān)系，它們被列在表8.1中，參考你的教材以便描述每種綜合癥。

四、操作步驟：(三)染色體的數(shù)目畸變盡管在人類18四、操作步驟：

四、操作步驟：19四、操作步驟：為了用符號(hào)表示或描述一個(gè)個(gè)體的全部染色體，必須考慮染色體數(shù)目和結(jié)構(gòu)，因此，對(duì)于每一個(gè)個(gè)體的全部染色體的描述總是從樣本照片上的染色體的總數(shù)開始的。在1971年巴黎會(huì)議上,與會(huì)者同意在總數(shù)后面但在相應(yīng)的染色體前面應(yīng)該用加號(hào)或減號(hào)來表明增加或丟失了整個(gè)染色體，一個(gè)男子有一個(gè)額外的18染色體,應(yīng)該用47，XY+18表示(圖8.6)。與會(huì)者更加贊同應(yīng)該在一個(gè)標(biāo)記后面用加號(hào)或減號(hào)來代表一個(gè)特殊染色體或染色體臂的長(zhǎng)度的增加或減少。例如46，XY，1q+表示一個(gè)有46條染色體的男子的1號(hào)染色體的長(zhǎng)度增加了。然而，47，XY，+14p+代表一位男性含有47條染色體，包括一個(gè)短臂的長(zhǎng)度增加了的額外14號(hào)染色體。

四、操作步驟：為了用符號(hào)表示或描述一個(gè)個(gè)體的全部20圖8.6有18三體,患愛德華綜合癥的患者(47,XY,+18)。A:分散染色體;B:核型。(蒙底特律MI醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)系,HenryFord健康系統(tǒng)的A.Wiktor,J．Zabawski,D，L.VanDyKe)

圖8.6有18三體,患愛德華綜合癥的患者(47,XY,21四、操作步驟：(四)核型的制備核型（圖8.2,8.4,8.5）是一個(gè)特定人的中期染色體的集合。這些染色體是以長(zhǎng)度依次下降和著絲粒的位置成對(duì)排列的，這些染色體通常是從分裂的白細(xì)胞或者培養(yǎng)中其它細(xì)胞獲得的，培養(yǎng)細(xì)胞用秋水仙處理，經(jīng)過低滲溶液,固定，在載波片上染色。在光鏡下，觀察單個(gè)核的一套染色體，測(cè)定染色體數(shù)目和合適的帶，在醫(yī)學(xué)細(xì)胞遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)室，大約每個(gè)病人的10-100染色體圖像通過顯微鏡被檢測(cè)，最好的染色體組被拍照并擴(kuò)大到標(biāo)準(zhǔn)大小，切除單一染色體，同源配染色體配對(duì)后以正確的順序粘成標(biāo)準(zhǔn)形態(tài)，每個(gè)核型包括一套被調(diào)查人的完整的染色體組，當(dāng)有必要直接從載玻片上用顯微鏡來估價(jià)一個(gè)特定人的染色體的結(jié)構(gòu)和數(shù)目的畸變時(shí),就要制的核型。核型為比較，顯示和將來使用提供了一個(gè)明確的記錄。

四、操作步驟：(四)核型的制備核型（圖8.2,22四、操作步驟：一些細(xì)胞遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)室使用一種自動(dòng)的，計(jì)算機(jī)驅(qū)動(dòng)的核型分析系統(tǒng)，盡管裝備昂貴，然而這種系統(tǒng)準(zhǔn)確和有效，因?yàn)樵谘芯恐杏檬止さ姆绞綔?zhǔn)備核型，既困難又浪費(fèi)時(shí)間，自動(dòng)化系統(tǒng)將毫無疑問地在大的研究中心被逐漸應(yīng)用，在這里每年都要準(zhǔn)備大量的核型。圖8.7從白細(xì)胞培養(yǎng)的人類中期染色體照片。剪下染色體貼在“染色體研究報(bào)告”上,解釋核型并在報(bào)告上簽名。這張照片上的染色體包括一條衍生染色體,通過帶型來確認(rèn)哪些染色體組成了該衍生染色體。

四、操作步驟：一些細(xì)胞遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)室使用一種自動(dòng)的，計(jì)23四、操作步驟：(五)培養(yǎng)并檢驗(yàn)人類染色體許多學(xué)生和教員可能希望有實(shí)際檢查人類染色體的體驗(yàn),另一些人可能希望培養(yǎng)人類白細(xì)胞，親自制備人類染色體玻片，照相并據(jù)此制的核型。人類染色體玻片在商業(yè)上可得到，供貨指南上列有清單。核型制備的整個(gè)過程既復(fù)雜又費(fèi)時(shí)，超出了許多普通遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的范圍，但是當(dāng)時(shí)間允許和方便得當(dāng)?shù)臅r(shí)候，學(xué)生將為染色體研究，從合適的細(xì)胞載玻片的制備中獲益。對(duì)于那些有時(shí)間,有設(shè)備，但是沒有培養(yǎng)細(xì)胞的技術(shù)和制備染色經(jīng)驗(yàn)的同學(xué)，可以在市場(chǎng)上買到成套的材料及操作指導(dǎo)。產(chǎn)品供應(yīng)商和他們的產(chǎn)品會(huì)列在指導(dǎo)者手冊(cè)上。除市場(chǎng)上提供的材料，設(shè)定37℃的培養(yǎng)箱及離心機(jī)對(duì)于培養(yǎng)人白細(xì)胞和制備染色體是必不可少的。

四、操作步驟：(五)培養(yǎng)并檢驗(yàn)人類染色體許多學(xué)生和教24五、結(jié)果分析：圖8.8人類白細(xì)胞中期染色體照片,制備核型并參照?qǐng)D8.7完成報(bào)告

五、結(jié)果分析：圖8.8人類白細(xì)胞中期染色體照片,制備核型25五、結(jié)果分析：圖8.9人類白細(xì)胞中期染色體照片,制備核型并參照?qǐng)D8.7完成報(bào)告。

五、結(jié)果分析：圖8.9人類白細(xì)胞中期染色體照片,制備核26五、結(jié)果分析：圖8.10人類白細(xì)胞中期染色體照片,制備核型并參照?qǐng)D8.7完成報(bào)告

五、結(jié)果分析：圖8.10人類白細(xì)胞中期染色體照片,制備核型27五、結(jié)果分析：圖8.10人類白細(xì)胞中期染色體照片,制備核型并參照?qǐng)D8.7完成報(bào)告

五、結(jié)果分析：圖8.10人類白細(xì)胞中期染色體照片,制備核型28圖8.10人類白細(xì)胞中期染色體照片,制備核型并參照?qǐng)D8.7完成報(bào)告。

圖8.10人類白細(xì)胞中期染色體照片,制備核型并參照?qǐng)D8.7完29染色體研究報(bào)告

染色體研究報(bào)告30五、結(jié)果分析：（1）.根據(jù)表8.1,對(duì)下列染色體重排給出完整的標(biāo)記。1、有唐氏綜合癥的男孩2、有克蘭費(fèi)爾特氏(Klinefelter)綜合癥和每個(gè)核中有一個(gè)巴氏小體的男性3、有先天性卵巢發(fā)育(Turner)不全的女士4、有貓叫綜合性的男嬰5、有愛德華氏綜合癥的新生女嬰6、有帕韜氏綜合癥的男士

（2）.為了正確確認(rèn)一個(gè)核型的染色體，帶紋的識(shí)別是必不可少的，檢驗(yàn)圖8.6A部分的染色體并數(shù)一些染色體，以圖8.6的B部分的核型為指南識(shí)別染色體。

五、結(jié)果分析：（1）.根據(jù)表8.1,對(duì)下列染色體重排給出完31五、結(jié)果分析：（3）.熟悉人類染色體組中全部染色體的帶型，跟據(jù)圖8.7顯示的染色體照片準(zhǔn)備一個(gè)核型，這是一幅有衍生染色體的人的細(xì)胞照片，復(fù)制一份

“染色體研究報(bào)告”(見付錄),將染色體貼在上面制備核型,接著就你準(zhǔn)備好的核型回答下列問題。

a.核型的染色體總數(shù)是多少？b.這個(gè)人是什么性別？c.是否有染色體不能與其它染色體配對(duì)？d.如果是，比較核型內(nèi)這個(gè)染色體臂與其它染色體臂上的帶：這種比較能讓你確定衍生染色體的來源嗎？e.衍生染色體兩臂上的帶型與某條染色體的帶型相似嗎？f.你認(rèn)為這個(gè)個(gè)體會(huì)患上特殊的綜合狀嗎？如果會(huì)，使用標(biāo)準(zhǔn)的術(shù)語描述，染色體的標(biāo)記、性別、表型或綜合癥。

五、結(jié)果分析：（3）.熟悉人類染色體組中全部染色體的帶型，32五、結(jié)果分析：（4）.給所有同學(xué)提供一次機(jī)會(huì)，以便積累制備人類染色體核型的經(jīng)驗(yàn)，復(fù)制圖8.8，8.9，810和8.11作為你制作染色體核型的照片，復(fù)制一份“染色體研究”，并在上面制備圖中的任何一個(gè)核型，使用標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語，對(duì)你制備好的核型給出染色體標(biāo)記，性別、表型或綜合癥的描述。

五、結(jié)果分析：（4）.給所有同學(xué)提供一次機(jī)會(huì)，以便積累制33人類染色體核型分析人類染色體核型分析34一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模喝?、?shí)驗(yàn)材料：四、操作步驟：五、結(jié)果分析：二、實(shí)驗(yàn)原理：一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模喝?shí)驗(yàn)材料：四、操作步驟：五、結(jié)果分析：二35一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?.根據(jù)大小，著絲粒位置和隨體的有無描述人類染色體的形態(tài)。2.使用標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字和字母符號(hào)描述典型的結(jié)構(gòu)上的染色體的畸變。3.準(zhǔn)備一個(gè)人類白細(xì)胞染色體的核型,決定其染色體的數(shù)目、性別并且確認(rèn)在數(shù)目上或結(jié)構(gòu)上是否有染色體畸變。

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?.根據(jù)大小，著絲粒位置和隨體的有無描36二、實(shí)驗(yàn)原理：在19世紀(jì)后半期許多生物學(xué)家用顯微鏡觀察到了染色體，1875年EdwardStrasburger描繪了活的植物細(xì)胞的有絲分裂，1879年，WaltherFlemming隨之從兩棲類幼體的固定和染色組織中描繪有絲分裂的過程。他創(chuàng)造了今天常用來描述有絲分裂過程的述語，W.Waldeyer將有絲分裂中期可觀察到的主要結(jié)構(gòu)命名為染色體，TheodorBoveri和walterS.Sutton在1902年將遺傳物質(zhì)和染色體聯(lián)系起來。隨著細(xì)胞學(xué)技術(shù)的改善，在許多動(dòng)物和植物細(xì)胞內(nèi)觀察和研究了染色體。盡管如此，人類染色體的研究進(jìn)展卻很慢，因?yàn)檠芯坎牧喜蝗菀椎玫?還有被應(yīng)用于植物和動(dòng)物細(xì)胞的技術(shù)不能夠用于人類，當(dāng)人類細(xì)胞離體培養(yǎng)生長(zhǎng)時(shí)這些困難就解決了。培養(yǎng)中的分裂細(xì)胞能夠用堿性的秋水仙素處理,使染色體不受分裂細(xì)胞紡錘體的影響，接著在培養(yǎng)中的細(xì)胞暴露在低滲溶液中，這種低滲溶液可以引起細(xì)胞膨脹，因此可以單獨(dú)觀察和數(shù)出細(xì)胞的染色體。

二、實(shí)驗(yàn)原理：在19世紀(jì)后半期許多生物學(xué)家用顯微37二、實(shí)驗(yàn)原理：當(dāng)徐道覺和A.Levan（在1956年）采用這些技術(shù)培養(yǎng)人肺胚胎組織細(xì)胞時(shí)，人類染色體數(shù)目被確定為2n=46，在英國(guó)，研究生殖巢組織的C.E.Ford不久就確認(rèn)了這個(gè)觀察結(jié)果，確定人類染色體數(shù)目為46的其它研究是以骨髓和皮膚活組織的細(xì)胞培養(yǎng)物為基礎(chǔ)的，人類染色體的數(shù)目有重要意義研究在1959年,那時(shí)J.Lejeune和他的合作者將機(jī)能失調(diào)的唐氏綜合癥歸因于不正常的染色體數(shù)目。從此以后，許多主要的生理和精神錯(cuò)亂都與人類染色體的畸變聯(lián)系起來了。對(duì)人類染色體的研究通常使用血液白細(xì)胞，這種血液白細(xì)胞能很方便獲得、培養(yǎng)，并誘導(dǎo)有絲分裂(實(shí)驗(yàn)七)，當(dāng)一切準(zhǔn)備適當(dāng)，可看見各種各樣長(zhǎng)度的人類染色體（最長(zhǎng)約10um，最短約2um）和不同位置的著絲粒（主要的狹窄區(qū)）。

二、實(shí)驗(yàn)原理：當(dāng)徐道覺和A.Levan（在1956年）38三、實(shí)驗(yàn)材料：人類白細(xì)胞中期染色體照片

三、實(shí)驗(yàn)材料：人類白細(xì)胞中期染色體照片39四、操作步驟：(一).染色體的形態(tài)依據(jù)染色體的長(zhǎng)度和著絲粒的位置，正常人的常染色體已經(jīng)被分為七組，A到G，還有一對(duì)性染色體，xx或xy，依這些準(zhǔn)則，人類的23對(duì)染色體（圖8.1）被歸類如下。組別染色體A1到3B4和5C6到12D13到15E16到18F19和20G21和22XXX或XY

四、操作步驟：(一).染色體的形態(tài)依據(jù)染色體的長(zhǎng)度和40圖8.1.染色體帶通過Q-、G-和R染色方法來觀察。常染色體按1-22的順序編號(hào),X和Y染色體分別列出。染色體短臂用P標(biāo)明，長(zhǎng)臂用q標(biāo)明。區(qū)域從1(靠近著絲粒)到每臂的終端來編號(hào)，每一區(qū)域里帶的編號(hào)順序也是從著絲粒到每臂的終端(巴黎會(huì)議[1971])：人類細(xì)胞遺傳學(xué)標(biāo)準(zhǔn)化。BirthDefects：原始論文系列Ⅷ[7]，1972，國(guó)家基金，紐約)。

圖8.1.染色體帶通過Q-、G-和R染色方法來觀察。常染41大家有疑問的，可以詢問和交流可以互相討論下，但要小聲點(diǎn)大家有疑問的，可以詢問和交流可以互相討論下，但要小聲點(diǎn)42四、操作步驟：根據(jù)圖8.1所示的每條染色體的相對(duì)長(zhǎng)度和著絲粒位置,在括號(hào)中注明染色體的大小和著絲粒的位置，在每組染色體的下面劃線,并用字母表示屬A一X八組中的那一組,X染色體與C組中的常染色體相似，Y染色體與G組中的常染色體相似。所有的人類染色體都有兩條臂，每一條在著絲粒的一端，為了識(shí)別染色體臂，通常用P和q分別表示短臂（P）和長(zhǎng)臂（q）。圖8.2從一個(gè)血細(xì)胞培養(yǎng)得到的人類染色體中期的核型，依據(jù)長(zhǎng)度和著絲粒位置將染色體分為七個(gè)常染色體組和一對(duì)性染色體，帶型是用來證明兩個(gè)染色體是每對(duì)的成員，這個(gè)核型是正常的46，男性，XY。

四、操作步驟：根據(jù)圖8.1所示的每條染色體的相43四、操作步驟：圖8.2一個(gè)血細(xì)胞培養(yǎng)得到的人類染色體中期的核型

四、操作步驟：圖8.2一個(gè)血細(xì)胞培養(yǎng)得到的人44四、操作步驟：(二).染色體分帶與結(jié)構(gòu)畸變?nèi)旧夹g(shù)已經(jīng)發(fā)展到可以顯示出染色體上帶紋，通過這些技術(shù)，可以精確地辨別八組中的每個(gè)染色體，在圖8.1中三種不同的顯帶技術(shù)G，R和Q-巳經(jīng)用來顯示幾種帶的組合,吉姆薩染色用來展示G帶（圖8.2）中期染色的片斷比其臨近部分更黑或更亮,常被用來識(shí)別特殊的染色體和染色體的一部分。另一種吉姆薩染色法相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)的G帶是相反的R帶型。熒光的Q帶是用奎吖因化合物染色，熒光可以用一種特殊裝置—帶有紫外光燈的顯微鏡觀察到,成對(duì)的染色體可通過熒光的強(qiáng)度差別和奎吖因的其它特性加以識(shí)別，通常僅僅一種帶型，比如G帶，可以用來區(qū)分一個(gè)細(xì)胞中的所有常染色體。屬于相同對(duì)的兩個(gè)染色體表現(xiàn)相同的帶型。

四、操作步驟：(二).染色體分帶與結(jié)構(gòu)畸變?nèi)旧?5四、操作步驟：最近發(fā)展的熒光原位雜交和染色體描繪（Painting）技術(shù)采用熒光標(biāo)記染色體特殊DNA探計(jì)和現(xiàn)在的原位雜交（實(shí)驗(yàn)12），在探測(cè)和分析畸變核型與復(fù)雜的染色體重排方面擴(kuò)大并填補(bǔ)了標(biāo)準(zhǔn)的細(xì)胞遺傳學(xué)技術(shù)(圖8.3,左)，這些技術(shù)中的一些方法還有助于某些癌癥的診斷（Speicher等.1996）。圖8.3(右)是一個(gè)人類染色體核型，用FISH（熒光原位雜交）方法顯示一個(gè)復(fù)雜的染色體重排，重排牽涉到22號(hào)染色體（粉紅色）和9號(hào)染色體（藍(lán)色）。實(shí)驗(yàn)12對(duì)FISH和染色體描繪有更完整的描述。圖8.3．左：利用FISH技術(shù),人類染色體的著絲點(diǎn)全部被熒光標(biāo)記。右：用FISH顯示22號(hào)染色體和9號(hào)染色體重排

四、操作步驟：最近發(fā)展的熒光原位雜交和染色體描繪（Paint46四、操作步驟：如果一個(gè)性染色體結(jié)構(gòu)畸變已經(jīng)發(fā)生在一對(duì)染色體的一個(gè)，可以通過同源帶的錯(cuò)配加以識(shí)別。因此，在染色體內(nèi)或在不同染色體之間的結(jié)構(gòu)變化可通過G帶染色體識(shí)別。結(jié)構(gòu)改變了的染色體可以用單個(gè)字母或重排名的三個(gè)縮寫字母來標(biāo)記，如t（易位），del（缺失）der（衍生染色體），dup（重復(fù)）inv（倒位）和ins（插入）。接著在重排類型后面的括號(hào)內(nèi)寫上有關(guān)染色體的號(hào)數(shù)。例如inv（2），t（2：4），如果重排染色體中的一個(gè)是性染色體，就將其列在第一位，否則，數(shù)字比較小的染色體被列在第一位，例如t(x：2)或t(14：21)。任何給定的斷裂位置是通過區(qū)和帶的數(shù)字來詳細(xì)說明的。例如，當(dāng)僅僅知道區(qū)時(shí),如1P2,則表示第1號(hào)染色體的短臂2區(qū)，當(dāng)斷裂包括一個(gè)特殊的帶時(shí),如1q13,則表示1號(hào)染色體的長(zhǎng)臂1區(qū)3帶，還有,2號(hào)染色體長(zhǎng)臂上的缺乏可由3區(qū)、3帶上的斷裂產(chǎn)生，這種缺失可標(biāo)記為del（2）（q33）。當(dāng)斷裂發(fā)生在一個(gè)單染色體的雙臂上，那末短臂上的斷裂點(diǎn)應(yīng)在長(zhǎng)臂斷裂點(diǎn)前標(biāo)明，如inv（3）（p2q3）是一個(gè)3號(hào)染色體上的臂間倒位（包括著絲粒），表明3號(hào)染色體的短臂2區(qū)和長(zhǎng)臂3區(qū)上有斷裂點(diǎn)，（在染色體臂內(nèi)的倒位叫做叫臂內(nèi)倒位）。

四、操作步驟：如果一個(gè)性染色體結(jié)構(gòu)畸變已經(jīng)發(fā)生在一47四、操作步驟：

特殊染色體的結(jié)構(gòu)上的畸變可以表現(xiàn)出特殊的表型后果，5號(hào)染色體短臂（5p）上的缺失與貓叫（criduchat）綜合癥相關(guān)。當(dāng)染色體物質(zhì)缺失或填加的特異區(qū)沒有詳細(xì)說明時(shí)，在染色體臂的符號(hào)后標(biāo)上一個(gè)減號(hào)（—）或加號(hào)(+），例如，貓叫（criduchat）綜合癥可用del(5p-)來標(biāo)記。

結(jié)構(gòu)變異研究的數(shù)年中,使用精細(xì)的技術(shù)識(shí)別和分析染色體帶迫切需要專門的術(shù)語來命名所標(biāo)記的畸變，（看ISCN，1995）例如，“衍生染色體（der）是一個(gè)結(jié)構(gòu)性重組染色體，是單個(gè)染色體內(nèi)通過兩個(gè)或多個(gè)染色體重排,或大量畸變產(chǎn)生的（ISCN，1995）”。衍生（der）這個(gè)述語經(jīng)常被應(yīng)用到有完整著絲粒的染色體。圖8.4是一個(gè)45，xx女性的核型，這個(gè)核型是包括14號(hào)染色體和21號(hào)染色體的平衡羅伯遜易位[t(14.21)]。這樣易位產(chǎn)生衍生染色體標(biāo)記為der(14;21)(q10;q10)，這個(gè)個(gè)體的完整標(biāo)記是45,XX,der（14;21）（q10;q10）。

四、操作步驟：特殊染色體的結(jié)構(gòu)上的畸變可以表現(xiàn)出特殊的48圖8.4一個(gè)有14：21衍生染色體核型的婦女,由21號(hào)染色體長(zhǎng)臂易位到14號(hào)染色體的短臂，盡管只有45條染色體，這位女士表型是正常的，因?yàn)?1號(hào)染色體全部保留在衍生染色體中，她也有生出唐氏綜合癥孩子的風(fēng)險(xiǎn)。請(qǐng)解釋為什么?

圖8.4一個(gè)有14：21衍生染色體核型的婦女,由49四、操作步驟：最近幾年的研究表明,一些癌癥與特殊染色體結(jié)構(gòu)畸變有關(guān)，例如，慢性骨髓性白血?。–Ml）與所謂的費(fèi)城染色體(ph)有關(guān)系，在CML中,有缺陷的染色體僅發(fā)生在在白細(xì)胞中,包括第9染色體和22號(hào)染色體長(zhǎng)臂之間的一個(gè)相互易位（片段的交換）（圖8.5）。仔細(xì)的研究表明染色體斷裂發(fā)生在第9染色體和22號(hào)染色體的長(zhǎng)臂上（3區(qū)4帶和1區(qū)1帶），用適當(dāng)?shù)臉?biāo)記標(biāo)明產(chǎn)生的衍生染色體。

圖8.5慢性骨髓性白血病患者的核型,22號(hào)染色體和9號(hào)染色體長(zhǎng)臂之間相互易位(蒙底特律HenryFord醫(yī)院D，L.VanDyKe和J．Zabawski)

四、操作步驟：最近幾年的研究表明,一些癌癥與特殊染50四、操作步驟：(三)染色體的數(shù)目畸變

盡管在人類體細(xì)胞中染色體數(shù)通常為46，但是增加或丟失整條染色體有時(shí)會(huì)發(fā)生，包括大染色體在內(nèi)的數(shù)目改變經(jīng)常是致死的，獲得用于表型研究的個(gè)體是不可能的。盡管在早期流產(chǎn)中經(jīng)常遇到16三體，事實(shí)上沒有看到過活產(chǎn)的16三體嬰兒，可以增加一些小的常染色體，還可以增加或丟失性染色體，至少有一些有不規(guī)則數(shù)目的個(gè)體活著并表現(xiàn)畸變，一些不規(guī)則數(shù)目的染色體與多個(gè)畸變有關(guān)系，這種畸變可能包括形態(tài)的、生理的和心理的不正常。具有這樣復(fù)雜的癥狀被稱為綜合癥，一些普通的和眾所周知的綜合癥與染色體畸變有關(guān)系，它們被列在表8.1中，參考你的教材以便描述每種綜合癥。

四、操作步驟：(三)染色體的數(shù)目畸變盡管在人類51四、操作步驟：

四、操作步驟：52四、操作步驟：為了用符號(hào)表示或描述一個(gè)個(gè)體的全部染色體，必須考慮染色體數(shù)目和結(jié)構(gòu)，因此，對(duì)于每一個(gè)個(gè)體的全部染色體的描述總是從樣本照片上的染色體的總數(shù)開始的。在1971年巴黎會(huì)議上,與會(huì)者同意在總數(shù)后面但在相應(yīng)的染色體前面應(yīng)該用加號(hào)或減號(hào)來表明增加或丟失了整個(gè)染色體，一個(gè)男子有一個(gè)額外的18染色體,應(yīng)該用47，XY+18表示(圖8.6)。與會(huì)者更加贊同應(yīng)該在一個(gè)標(biāo)記后面用加號(hào)或減號(hào)來代表一個(gè)特殊染色體或染色體臂的長(zhǎng)度的增加或減少。例如46，XY，1q+表示一個(gè)有46條染色體的男子的1號(hào)染色體的長(zhǎng)度增加了。然而，47，XY，+14p+代表一位男性含有47條染色體，包括一個(gè)短臂的長(zhǎng)度增加了的額外14號(hào)染色體。

四、操作步驟：為了用符號(hào)表示或描述一個(gè)個(gè)體的全部53圖8.6有18三體,患愛德華綜合癥的患者(47,XY,+18)。A:分散染色體;B:核型。(蒙底特律MI醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)系,HenryFord健康系統(tǒng)的A.Wiktor,J．Zabawski,D，L.VanDyKe)

圖8.6有18三體,患愛德華綜合癥的患者(47,XY,54四、操作步驟：(四)核型的制備核型（圖8.2,8.4,8.5）是一個(gè)特定人的中期染色體的集合。這些染色體是以長(zhǎng)度依次下降和著絲粒的位置成對(duì)排列的，這些染色體通常是從分裂的白細(xì)胞或者培養(yǎng)中其它細(xì)胞獲得的，培養(yǎng)細(xì)胞用秋水仙處理，經(jīng)過低滲溶液,固定，在載波片上染色。在光鏡下，觀察單個(gè)核的一套染色體，測(cè)定染色體數(shù)目和合適的帶，在醫(yī)學(xué)細(xì)胞遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)室，大約每個(gè)病人的10-100染色體圖像通過顯微鏡被檢測(cè)，最好的染色體組被拍照并擴(kuò)大到標(biāo)準(zhǔn)大小，切除單一染色體，同源配染色體配對(duì)后以正確的順序粘成標(biāo)準(zhǔn)形態(tài)，每個(gè)核型包括一套被調(diào)查人的完整的染色體組，當(dāng)有必要直接從載玻片上用顯微鏡來估價(jià)一個(gè)特定人的染色體的結(jié)構(gòu)和數(shù)目的畸變時(shí),就要制的核型。核型為比較，顯示和將來使用提供了一個(gè)明確的記錄。

四、操作步驟：(四)核型的制備核型（圖8.2,55四、操作步驟：一些細(xì)胞遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)室使用一種自動(dòng)的，計(jì)算機(jī)驅(qū)動(dòng)的核型分析系統(tǒng)，盡管裝備昂貴，然而這種系統(tǒng)準(zhǔn)確和有效，因?yàn)樵谘芯恐杏檬止さ姆绞綔?zhǔn)備核型，既困難又浪費(fèi)時(shí)間，自動(dòng)化系統(tǒng)將毫無疑問地在大的研究中心被逐漸應(yīng)用，在這里每年都要準(zhǔn)備大量的核型。圖8.7從白細(xì)胞培養(yǎng)的人類中期染色體照片。剪下染色體貼在“染色體研究報(bào)告”上,解釋核型并在報(bào)告上簽名。這張照片上的染色體包括一條衍生染色體,通過帶型來確認(rèn)哪些染色體組成了該衍生染色體。

四、操作步驟：一些細(xì)胞遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)室使用一種自動(dòng)的，計(jì)56四、操作步驟：(五)培養(yǎng)并檢驗(yàn)人類染色體許多學(xué)生和教員可能希望有實(shí)際檢查人類染色體的體驗(yàn),另一些人可能希望培養(yǎng)人類白細(xì)胞，親自制備人類染色體玻片，照相并據(jù)此制的核型。人類染色體玻片在商業(yè)上可得到，供貨指南上列有清單。