人类染色体

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根据夏家辉等报告的资料,新生儿中染色体异常发生率为0.73%。据推算,我国每年出生的新生儿约为1857 万人,其中有染色体异常者约有13.6万人,这些人将给家庭和社会带来沉重的精神和经济负担。因此,在中国广 泛开展遗传病的研究,是一项十分重要的任务。
染色质
类别分析
临床应用
与性别有关的染色质即为性染色质(sex chromatin),它来源于性染色体。包括X色质和Y染色质。
智力发育不全是21三体综合征最突出、最严重的表现。智商通常在25~50之间。
18三体综合征又名Edward综合征(Edward'syndrome)。新生儿发病率约为1/3500~1/8000。首先由 Edward(1960年)及Patau等(1961年)描述。当时仅指出本病患者具有一条额外的E组染色体。Yunis等(1964 年)证明为18号染色体三体性。根据统计资料分析,男女发病率之比为1:4,可能女性易存活。发病率与母亲年 龄增高有关。患儿平均寿命只有70天,仅有少数患儿可活至数年。本病的主要临床特征是生长发育障碍,肌张力 亢进,呈特殊的握拳式。骨关节外展受限,手指尺向弯曲,胸骨短,先天性心脏病(多为室间隔缺损及动脉导管 末闭)。短而弯曲的大趾,摇椅底样足底。隐睾,枕骨突出,耳廓崎形,低位耳,颌小等。核型分析表明:80% 患者的核型为47,XX(XY),+18;20%患者为嵌合型,核型为46,XX(XY)/47,XX(XY),+18,症状较轻。
常见8三体
0 3
13三体
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0
4
6
5p-
两性畸形
0 5
性染色体
(Down综合征)
21三体综合征在我国常称为先天愚型,是最早报道也是最常见的一种染色体畸变综合征。1866年英国医生 Langdon Down首次对此病例作了临床描述;1959年,法国细胞遗传学家Lejeune等证实此病的病因是多了一条G 组染色体,以后多数学者认为该病患者多的是第21号染色体。1965年Yunis等用放射自显影方法证明了该病患者 实际上多的是第22号染色体。1971年巴黎会议为了照顾过去先天愚型为21三体性的记载,特将21号和22号染色体 的编号加以调换。
染色体病常常涉及许多器官系统的形态和功能异常。临床表现往往是多样的,故又称染色体畸变综合征 (chromosomal aberration syndrome)。在妊娠前三个月中的自然流产儿中,65%有染色体异常。已发现的人 类染色体数目异常或结构畸变约多种,几乎涉及到每一号染色体。已确定或已描述过的综合征有100多种。这些 畸变如涉及第1~22号常染色体,称常染色体病,如涉及X、Y性染色体,则称性染色体病。
(一)X染色质
1949年巴氏(Barr)等人在雌猫的神经元细胞核中发现一种浓缩小体,在雄猫中则见不到这一结构。以后将 这一小体称为Barr小体或性染色质。进一步研究表明:①其它哺乳动物(包括人类)也同样有这种显示性别差异 的结构;②性染色质不只存在于神经元细胞中,在其它细胞中也可见到。例如,人类女性口腔粘膜细胞核内可见 紧贴在核膜内侧的Barr小体,大小约1μm,其形状为平凸形,馒头形或三角形等(图2-6-8)。正常男性则没有X 染色质。为什么正常男女之间的染色质存在着差异?女性两个X染色体上的每个基因座的两个等位基因所形成的产 物,为什么不比只有一个X染色体半合子的男性的相应基因产物多?为什么某一连锁的突变基因纯合子女性的病情 并不比半合子的男性严重?1961年,Mary Lyon提出了X染色体失活假说,即赖昴(Lyon)假说,对这些问题进 行了解释。其要点如下:
(二)假两性畸形
患者体内只有一种性腺,但外生殖器具有两性特征。如果性腺是睾丸,则为男性假两性畸形;如性腺是卵巢, 则为女性假两性畸形。其产生原因或者是性发育过程中因性激素水平异常,或者是胚胎发育过程中受到母体异常 激素的影响(如大量使用黄体酮保胎)。男性假两性畸形称男性女性化,核型为46,XY,X染色质阴性,Y染色质 阳性。它可分为两类:雄激素不敏感综合征(睾丸女性化综合征)和不完全男性假两性畸形。前者外生殖器及第 二性征女性化明显;后者病情较轻,表现为男性,阴茎短小,睾丸小或隐睾,乳房发育如女性。女性假两性畸形 核型为46,XX。X染色质阳性,Y染色质阴性。常见有先天性肾上腺增生症(AR)。其中又以21羟化酶缺陷(I型) 为多见,其次为11羟化酶缺陷(Ⅱ型)。部分病人还伴有水盐代谢紊乱。
染色体分组、核型与显带技术
(一)Denver体制
为了更好、更准确地表达人体细胞的染色体组成,1960年,在美国丹佛(Denver)市召开了第一届国际细胞 遗传学会议,讨论并确立了世界通用的细胞内染色体组成的描述体系―Denver体制。这个体制按照各对染色体的 大小和着丝粒位置的不同将22对染色体由大到小依次编为1至22号,并分为A、B、C、D、E、F、G共7个组,X和Y 染色体分别归入C组和G组。
人类染色体
遗传物质
01 形态特征
03 染色质 05 畸变原因
目录
02 常见疾病 04 常见病例
染色体(chromosome)是遗传物质,基因的载体,人类的常染色体是成对存在的。
人体的体细胞染色体数目为23对,其中22对为男女所共有,称为常染色体(autosome);另外一对为决定性 别的染色体,男女不同,称为性染色体(sex chromosome),男性为XY,女性为XX。在生殖细胞(generative cell)中,男性生殖细胞染色体的组成:22号常染色体+X/Y。女性生殖细胞染色体的组成:22号染色体+X。
该病在男性新生儿中的发病率为0.13%。即850人中有l名患者,占男性不育症者的1/20。患者的主要临床特 征是:患者外表为男性,在儿童期无任何症状,青春期开始后,症状即逐渐严重。患者身材瘦长,体力较弱。具 有男性外生殖器,阴茎短小,睾丸很小或为隐睾。睾丸组织切片可见精细管呈玻璃样变性,不能产生精子,因而 不育。约有25%的病人到青春期乳房可以发育成像女性乳房。腋毛、阴毛稀少或无;胡须稀疏,喉结不明显,皮 下脂肪发达,皮肤细腻如女性,其性情、体态趋向于女性化。一部分患者有智力低下,但大多数智力正常。一些 患者有精神异常或有精神分裂症倾向。患者的母亲常常年龄较大。80%~90%患者的核型为47,XXY;约10%~15% 为嵌合型,常见的核型有46,XY/47,XXY;46,XY/48,XXXY等。嵌合型患者中若46,XY的正常细胞比例大时, 临床表现轻,可有生育能力。另外还有48,XXXY;49,XXXXY等。由于多余的X染色体的效应,X染色体越多,其 症状越严重。
(猫叫综合症)
1963年Lejeune等首先报道了三例,染色体异常是第5号染色体短臂部分缺失。发病率占新生儿的1/,在常染 色体结构异常病儿中居首位,女孩多于男孩。
本征最主要的临床特征是患儿有猫叫样啼哭声,故又称猫叫综合征。患者智力落后,生长发育迟缓。小头、 满月形脸容、眼距宽、外眼角下斜。耳低位、小颌、腭裂。约50%病例有先天性心脏病,并指,髓关节脱白。核 型为46,XX(XY),del(5)(p15)。这表明患者的5号染色体短臂有部分缺失,缺失的断裂点在p15,即自短 臂1区5带以远的部分已缺失了。
细胞核中染色质的性别差异称为核性别(nuclear sex)。染色质在临床上的应用主要有
两方面:其一,临床上疑为性染色体异常的患者,可检查患者的间期细胞的性染色质,作出初步诊断。例如: Turner综合征患者(核型为45,X),X染色质和Y染色质均阴性,而47,XXY患者,X和Y染色质均阳性。其二, 在需要作产前性别诊断时,取羊水胎儿脱落细胞或取绒毛细胞,检查其性染色质,作出胎儿的性别诊断。正常女 孩10~20%的细胞有一个X小体,正常男孩则X小体阴性、Y小体阳性。
47,XXY的产生原因,约60%是由于其母亲的生殖细胞形成中,减数分裂时发生了X染色体的不分离。40%是由 于父亲XY染色体不分离所致。
两性畸形是指一些患者的性腺或内、外生殖器官、副性征具有不同程度的两性特征。
(一)真两性畸形
患者体内兼有两性性腺,大约40%的患者一侧为卵巢,另一侧为睾丸;40%一侧为卵巢或睾丸,另一侧为卵巢 睾;约20%患者的两侧均为卵巢睾。患者外生殖器及第二性征不同的介于两性之间,其外表可为男性或女性。真 两性畸形的核型可为46,XX,也可为46,XY或46,XX/46,XY。
(一)先天性睾丸发育不全综合症(Klinefelter综合症)
1942年美国麻省总医院的Klinefelter及其同事首先描述了这一综合征,故称为Klinefelter综合征。1956 年Bradbury等在这类病人中发现X染色质(Barr小体)为阳性,1959年Jabobs和Strong证实患者的核型是47, XXY(图6-20)。即比正常男性多了一条X染色体,又称47XXY综合征。
21三体综合征在新生儿中的发病率为1/600~1/800。其主要的临床表现:患者呈特殊的呆滞面容(图2-617),如鼻梁低平,眼距过宽,眼裂小,外眼角上倾,内眦赘皮,虹膜发育不全,常有斜视。耳小,常为低位, 耳廓畸形。颔小,口常半开,舌大外伸,流涎。四肢关节过度屈曲,肌张力低,所以也叫软白痴。指短,小指内 弯,其中间指骨发育不良。约50%的患者伴有先天性心脏病,其中室间隔缺损约占一半。患者常有皮纹学改变, 如通贯手(1/2~1/3),atd角增大。所有患者均表现为不同程度的生长迟缓。男性患者可有隐睾,尚未见有生 育者。女性患者偶有生育能力,所生子女1/2将发病。患者IgE水平较低,易患呼吸道感染等。患者中并发急性白 血病的发病率显著地高于对照组(10~20倍)。
常见疾病
因先天性染色体数目异常或结构畸变而引起的疾病,称为染色体病(chromosome disease)。
人类的单倍体染色体组上约有结构基因个。平均计算,每条染色体约由上千个基因。各染色体上的基因有严 格的排列顺序,各基因间的毗邻关系也是较恒定的。所以染色体如果发生数目异常,甚至是微小的结构畸变,都 必将导致许多基因的增加或缺失。
13三体综合征又名Patau综合征(Patau'syndrome)。1960年Patau首先描述了一个具有额外D组染色体的婴 儿,后经显带技术证明额外的染色体是13号。新生儿发生率约为1/5000~1/6000。女性明显多于男性。发病率与 母亲年龄增高有关。主要特征是:生长发育明显迟缓和智力发育差。中度小头畸形、前额倾斜、无嗅脑。常有唇裂 或(和)腭裂、颌小、多指。80%患者伴先天性心脏病(房室间隔缺损和动脉导管未闭)。男性多有隐睾,女性 半数有双角子宫及卵巢发育不良。80%患者的核型为47,XX(XY),+13,其余为易位型和嵌合型。99%以上的胎 儿流产,出生后45%患儿在1个月内死亡,90%在6个月内死亡。
1.间期细胞核中,女性的两条X染色体中,只有一条有转录活性,而另一条则失去活性,并形成异固缩状态 的Barr小体(即X染色质)。这样,在含XX的细胞和XY的细胞中,其X连锁的基因产物数量就基本相等,这种效应 叫X染色体的剂量补偿(dosage compensation)。不论细胞内有几条X染色体,只有一条X染色体是具有转录活 性的,其余的X染色体均失活、固缩形成X染色质;因此,一个细胞中所含的X染色质数目等于X染色体数目减1。
一个体细胞中的全部染色体所构成的图像即称核型。将待测细胞的全部染色体,按照 Denver体制配对、排 列后,分析确定其是否与正常核型完全一致,就叫核型分析(karyotype analysis)。正常女性核型:46,XX; 男性核型:46,XY。
如综合许多正常人核型的特点,根据不同染色体的形态特征,以模式图的方式表示,称为核型模式图 (idiogram)(图2-6-5)。
形态特征
根据着丝粒的位置不同,把人类染色体分为三种类型:①中央着丝粒染色体(metacentric hrmosome), 着丝粒位于染色体纵轴的1/2~5/8处;②亚中着丝粒染色体(submetacentric chromosome),着丝粒位于染色 体纵轴的5/8~7/8处;③近端着丝粒染色体(acrocentric chromosome),着丝粒位于染色体纵轴的7/8至末端。
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