醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)第6章人類染色體

第6章人類染色體11879年，F(xiàn)leming首次發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞核中的染色質(zhì)1888年，德國解剖學(xué)家Waldeyer提出染色體1909年，Johannsen將遺傳因子定名為“基因”1926年，Morgan發(fā)表《基因論》1923年，PainterTS提出2n＝48，XX(XY)1952年，徐道覺用低滲法處理細(xì)胞制備染色體標(biāo)本1956年，TjioJH和LevanA證明人類體細(xì)胞染色體數(shù)為2n＝461960年，制定人類染色體命名體制——Denver體制1968年，Q顯帶技術(shù)問世1971年，G顯帶技術(shù)問世1975年，高分辨顯帶技術(shù)出現(xiàn)1969年，建立原位雜交(insituhybridization)1986年，建立熒光原位雜交(fluorescenceinsituhybridization,FISH)

6.1人類染色體結(jié)構(gòu)6.2染色體分析技術(shù)6.3核型識別和細(xì)胞遺傳學(xué)命名原則6.1人類染色體結(jié)構(gòu)

染色質(zhì)和染色體實質(zhì)上是同一物質(zhì)在不同細(xì)胞周期、執(zhí)行不同生理功能時不同的存在形式。

染色質(zhì)：間期核內(nèi)絲狀、線狀物，LM下不能辨別染色體：細(xì)胞增殖期，染色質(zhì)組裝成LM下可見的棒狀或點狀結(jié)構(gòu)一、染色質(zhì)和染色體(chromatin&chromosome)

定義：間期細(xì)胞核中伸展開的DNA蛋白質(zhì)纖維。分類：

常染色質(zhì)(euchromatin)

異染色質(zhì)(heterochromatin)

染色質(zhì)結(jié)構(gòu)異染色質(zhì)（專性異染色質(zhì)）功能異染色質(zhì)（兼性異染色質(zhì)）

性染色質(zhì)(sexchromatin)

：X染色質(zhì)、Y染色質(zhì)常染色質(zhì)與異染色質(zhì)的特性比較特征常染色質(zhì)異染色質(zhì)數(shù)量占染色體的極大部分占染色體的少部分分布位于核中央、核仁內(nèi)部位于核膜內(nèi)表面、核仁外部，形成染色體時位于染色體的某些特殊部位，如著絲粒區(qū)、端粒、核仁形成區(qū)等。染色正常染色反應(yīng)，染色淺

特有染色反應(yīng)，染色深

復(fù)制正常復(fù)制復(fù)制晚形態(tài)折疊松散，呈疏松狀

折疊緊密，呈凝集狀

組成含單一和重復(fù)DNA序列

結(jié)構(gòu)異染色質(zhì)含重復(fù)DNA序列；功能異染色質(zhì)含有活性基因

功能能進行轉(zhuǎn)錄

結(jié)構(gòu)異染色不能轉(zhuǎn)錄；功能異染色質(zhì)可有轉(zhuǎn)錄活性

異染色質(zhì)常染色質(zhì)

X染色質(zhì)

A、B、C、D、E：分別為含0、1、2、3、4個X染色質(zhì)

Y染色質(zhì)Lyon假說失活發(fā)生在胚胎發(fā)育早期（人類晚期囊胚期）；X染色體的失活是隨機的；失活是完全的；失活是永久的和克隆式繁殖的。人類X染色體上約有1/3的基因可能逃避完全失活

二、染色體高級結(jié)構(gòu)形成從DNA到染色體的四級結(jié)構(gòu)模型：一級結(jié)構(gòu)：核小體串珠結(jié)構(gòu)二級結(jié)構(gòu)：螺線管三級結(jié)構(gòu)：超螺線管四級結(jié)構(gòu)：染色單體核小體是染色質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單位，由核心顆粒和連接區(qū)構(gòu)成。核心顆粒是4種組蛋白（H2A、H2B、H3、H4各2個分子）組成的八聚體核心表面圍以長約146bp的DNA雙螺旋所構(gòu)成。連接區(qū)由約60bp的DNA片段和組蛋白H1所構(gòu)成。DNA核小體螺線管超螺線管染色單體壓縮7倍壓縮6倍壓縮40倍壓縮5倍共計壓縮8400倍染色體四級結(jié)構(gòu)模型染色體的袢環(huán)模型三、染色體形態(tài)結(jié)構(gòu)中期染色體的形態(tài)特征姐妹染色單體(q)(p)姐妹染色單體

姐妹染色單體：中期染色體由兩條染色單體構(gòu)成，彼此互稱為姐妹染色單體。著絲粒：將兩條染色單體連在一起，并將染色單體分為短臂（p）和長臂（q）。主縊痕：兩條染色單體在著絲粒處凹陷縮窄，稱為主縊痕。副縊痕（次級縊痕）：有的染色體在長、短臂上還存在縮窄區(qū)或淺染區(qū)，稱為副縊痕。隨體：大部分近端著絲粒染色體短臂末端有一球形小體，借柄部與染色體主體稱為隨體。核仁形成區(qū)（核仁組織者區(qū)，NOR）：近端著絲粒染色體隨體和短臂相連的柄部含有rDNA，可轉(zhuǎn)錄形成rRNA，與核仁形成有關(guān)。端粒：染色體長、短臂末端的特化部位。人類染色體的類型中央著絲粒染色體(metacentricchromosome)亞中央著絲粒染色體(submetacentricchromosome)近端著絲粒染色體(acrocentricchromosome)1/2-5/85/8-7/87/8-末端6.2染色體分析技術(shù)一、染色體標(biāo)本制備

中期染色體標(biāo)本制備：選材：外周血T淋巴細(xì)胞

步驟：抗凝血采集37℃培養(yǎng)72h終止培養(yǎng)前2h加入秋水仙素收集細(xì)胞低滲、固定、滴片染色體標(biāo)本二、染色體顯帶技術(shù)人類染色體非顯帶核型圖1968，瑞典細(xì)胞化學(xué)家Caspersson首次應(yīng)用熒光染料處理染色體標(biāo)本，在熒光顯微鏡下出現(xiàn)寬窄和亮度不同的熒光帶。帶(band)：用特殊的染色方法可使染色體在其長軸上顯出一個個明暗交替或染色深淺不同的橫紋。Q顯帶（Qbanding）：喹吖因(QM)G顯帶（Gbanding）：胰酶＋GiemsaR顯帶（Rbanding）：經(jīng)處理的標(biāo)本＋GiemsaC顯帶（Cbanding）：Y染色體、著絲粒、副縊痕T顯帶（Tbanding）：染色體末端結(jié)構(gòu)異常N顯帶（Nbanding）：AgNO3,NOR高分辨染色體顯帶(highresolutionbanding)人類染色體的顯帶技術(shù)

Q-bandsG-bandsR-bandsC-bandsT-bandsN-bands高分辨顯帶三、分子細(xì)胞遺傳學(xué)技術(shù)

熒光原位雜交

(fluorescenceinsituhybridization,FISH)

染色體涂染

(ChromosomePainting)

比較基因組雜交

(comparativegenomichybridization,CGH

)FISH基本原理：將DNA(或RNA)探針用特殊的報告分子標(biāo)記，然后將探針直接雜交到染色體或DNA纖維切片上，再用與熒光素分子偶聯(lián)的抗體與探針分子特異性結(jié)合來檢測DNA序列在染色體或DNA纖維切片上的定性、定位、相對定量分析。

FISHX染色體Y染色體13號染色體18號染色體21號染色體FISHChromosomePainting基本原理：將整條染色體、某條染色體臂(長臂或短臂)或者染色體某個片斷的DNA制備成探針,用熒光素標(biāo)記，與變性的中期分裂相染色體進行原位雜交，在熒光顯微鏡下觀察熒光素在染色體上標(biāo)記的顏色，從而分析和研究染色體的重組和畸變。

ChromosomePaintingChromosomePaintingCGH基本原理：用不同的熒光染料分別標(biāo)記不同探針，與正常人的中期染色體進行共雜交，雜交后根據(jù)染色體上顯示的熒光顏色及熒光強度的不同，再借助于圖像分析技術(shù)可對染色體拷貝數(shù)量的變化進行定量研究。

6.3核型識別和細(xì)胞遺傳學(xué)命名原則一、非顯帶核型的識別1960年丹佛會議，制定了Denver體制。按照染色體形態(tài)、相對長度、臂比率、著絲粒位置和隨體的有無，人類46條染色體分為23對、7個組(A~G)。

核型(karyotype)：一個體細(xì)胞中的全部染色體，按其大小、形態(tài)特征順序排列所構(gòu)成的圖像。核型的描述：染色體總數(shù)，性染色體組成核型分析(karyotypeanalysis)：將待測細(xì)胞的全部染色體按Denver體制經(jīng)配對、排列，進行識別和判定的分析過程。人類染色體分組與各組染色體形態(tài)特征（非顯帶標(biāo)本）組號染色體號形態(tài)大小著絲粒位置隨體副縊痕A1～3最大中央著絲粒(1,3)無1號常見亞中央著絲粒(2)B4、5次大亞中央著絲粒無C6～12,X中等亞中央著絲粒無9號常見D13～15中等近端著絲粒有E16～18小中央著絲粒(16)無16號常見亞中央著絲粒(17,18)F19、20次小中央著絲粒無G21、22,Y最小近端著絲粒21,22有Y無人類染色體非顯帶核型圖（46，XY）二、顯帶核型的識別

1971年巴黎國際人類細(xì)胞遺傳學(xué)會議、1972年愛丁堡會議提出區(qū)分每個染色體區(qū)、帶的標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)——《人類細(xì)胞遺傳學(xué)命名的國際體制》

（AnInternationalSystemforHumanCytogeneticsNomenclature,ISCN）。

染色體的界標(biāo)、區(qū)和帶。

染色體帶的描述：①染色體序號；②臂的符號；③區(qū)的序號；④帶的序號。

顯帶染色體的界標(biāo)、區(qū)和帶示意圖

界標(biāo)：一恒定而顯著的細(xì)胞學(xué)特征。帶：通過顯帶技術(shù)使染色體的某一區(qū)段顯得更亮(淺)或更暗(深)。區(qū)：處于二個鄰近界標(biāo)的中線之間的部分。2p13XpXq112212345678Xq28亞帶：Xq28.1、Xq28.2、Xq28.3人類G顯帶染色體核型圖（46，XY）

符號術(shù)語意義符號術(shù)語意義A-G染色體組的名稱1-22常染色體序號→從…到…+或-在染色體和組號前表示染色體或組內(nèi)染色體增加或減少；在染色體臂或結(jié)構(gòu)后面，表示這個臂或結(jié)構(gòu)的增加或減少/表示嵌合體？染色體分類或情況不明：斷裂：：斷裂與重接ace無著絲粒斷片（見f）cen著絲粒chi異源嵌合體chr染色體ct染色單體del缺失der衍生染色體dic雙著絲粒dir正位dis遠(yuǎn)側(cè)dmin雙微體dup重復(fù)e交換end（核）內(nèi)復(fù)制f斷片fem女性核型分析中常用的符號和