染色体3第三章_人类染色体与染色体病(四军李)

中 期 染 色 体 结 构
长臂 （q）
次级缢痕 端粒(异染色质区)
着丝粒、短臂和长 臂
端 粒
（二）人类染色体的类型及数目
中央着 丝粒(M) 染色体 亚中着 丝粒 (SM) 染色体 近端着 丝粒 (ST) 染色体
人类正常生殖细胞所含全部染色体为一个染色体组 （n），为23条，卵子为22+X，精子为22+X或22+Y。 人类正常体细胞中含有两个染色体组为2n(46条23对) 其中1～22对染色体男女均有，称为常染色体， 另一对染色体与性别有关，称为性染色体。 女性的性染色体为XX，男性的性染色体为XY。
异染色质
凝缩
染色深
第一节
人类染色体
human chromosome
染色体（chromosome） 是遗传物质 (基因)的载体。它由DNA和蛋白质等构 成，具有储存和传递遗传信息的作用。
一、染色体的基本特征
（一）染色体的结构
染色单体 随体 随体柄(次级缢痕) 短臂 （p） 常染色质区 着丝粒(初级缢痕)
2. 三体型 某号染色体增加一条
2n+1
常见21、18、13三体染色体三体型 较大染色体三体型难以存活——流产 三体型较单体型存活能力强。 X三体型和 X单体型相比，疾病的严重程度相对较轻。 这说明机体难于承受遗传物质 减少所带来的基因间失衡。
非整倍性改变的形成机理
1. 染色体不分离
第一次减数分裂不分离
2. 异染色质 位臵：常位于核边缘。
着色：碱性染料着 色 深。
功能：高度折叠浓缩，
螺旋化程度高，
不能活跃地进行 转录复制。
（二）常染色质和异染色质
间期细胞核 染色质 常染色质 状态 松散 染色 染色浅 活性 具有转录活性 转录活性低或不转录， 是遗传惰性区，通常 含有不表达的基因， 复制晚于其它染色质 区
G-显带：
标本经胰蛋白酶处 理后，应用Giemsa 染色，镜检、分析, 显示深染和浅染相 间的带纹。
优点：长期保存、光 学显微镜下观察，
是目前进行染色体分 析的常规带型。
G显带核型分析
46，XX
46, XY
常规G-banding使每个单倍体都可以显示350～550条带，
每条带大约代表5x106～10x106bp的DNA。
形成：
单倍体
三倍体 四倍体 多倍体等。
三倍体核型
• 整倍体改变产生的机制主要是：
1.双雄受精和双雌受精 双雄受精是指受精时两个精 子同时进入一个卵子中；双雌受精指减数分裂时，本应分给 极体的那组染色体仍留在卵子内，形成二倍体的异常卵子， 该卵子与正常精子受精。这两种情况都将形成三倍体受精卵。 2.核内复制 核内复制是指在一次细胞分裂过程中， 染色体不是复制一次，而是复制两次，而细胞只分裂了一次， 这样形成的两个子细胞都是四倍体。这是肿瘤细胞较常见的 染色体异常特征之一。 • 3．核内有丝分裂 在细胞分裂时，染色体正常复制一 次，但至分裂中期时，核膜未破裂、消失，也无纺锤体形成， 亦无后期、末期及胞质分裂，结果细胞内含有四个染色体组， 形成了四倍体。
染色体不分离 染色体丢失
三体型
同源染色 体不分离
单体型
×
n+1 n+1 n-1 n-1
×
第二次减数分裂不分离
三体型
姐妹染 色单体 不分离
×
n+1 n-1 n n
有丝分裂不分离(受精后),造成嵌合体
46 46 46
一个个体内存 在两种或两种 以上不同核型 的细胞系，称 为嵌合体。
46
46
47
45
46, XX(XY)/47, XX(XY),+21
染色体病
是由于 1 ～ 22 号常染色体数目或结构异 常引起的疾病。男女均发病。共同的发病 机制是基因组失衡。 常染色体病的共同特征： 智力低下 发育迟缓 多发畸形
（一）21三体综合征(Down综合征)
非显带染色体核型
（二）人类染色体显带核型及其识别
1.染色体显带：经不同的方法处理染色体，经染色 后使染色体在纵轴上显示明、暗或着色深、浅相间 的横纹即显带（Banding）。 这种带对每一条染色体来说都是独特的，可以区分 和确认每一条染色体。 • 1971年，法国巴黎会议确定了国际上通用的四种 染色体显带技术： • 喹吖因荧光法(Q带) 胰酶吉姆萨法(G带) • 逆相吉姆萨法(R带) 着丝粒区异染色质法(C带)。
人类1号染色体高分辨带及其与分子标志的关系
2.显带染色体的命名和描述
在显带染色体标本上，每条染色体都由一系列连 续的带纹构成，没有非带区。 • （1）界标 界标是每条染色体上稳定的、有显著形 态学特征的部位。包括染色体两臂的末端、着丝粒 和某些明显的深染带或浅染带。 • （2）区 区是两个相邻界标之间的染色体区域。
染色单体短臂pp随体常染色质区随体柄次级缢痕中期染色体结构一染色体的基本特征一染色体的结构次级缢痕长臂q端粒异染色质区着丝粒初级缢痕着丝粒短臂和长臂端粒二人类染色体的类型及数目中央着丝粒m染色体亚中着丝粒sm染色体近端着丝粒st染色体人类正常生殖细胞所含全部染色体为一个染色体组n为23条卵子为22x精子为22x或22y
•
（3）带 带分布于染色体的整个区域，明暗相间、 深浅交替。 （4）亚带 在带的甚础上，再分出若干细小的带纹 叫亚带。高分辨显带技术使对染色体的分析达到了 亚带水平。
• • • • • •
描述一特定带时，需要写明四项内容 ： ①染色体序号 ②臂的符号 ③区号 ④该带的序号 这些内容按顺序书写，不用间隔，不加标点。如 2p23表示第2号染色体，短臂，2区，3带。
1
2 3
R A B
4.重复（dup）
1 2 3 1 2 3 1 2 3 4 5 5 6 6 7 7 1 2 3 4 5 6 7 6 7
4
5 6 7
4
5 6 7
5.环状染色体（r）
环状染色体
6.双着丝粒染色体(dic)
7.等臂染色体（i）
pp
qq
着丝点横裂
p
pp
q
pqq q
第三节
一、常染色体病
后在重新连接时发生了错误，导致染色体部分结构改变。
表示方法有两种 简式 详式
简式：在核型描述中对结构畸变只用断裂点来表示
简式：46，XX，del（1）（q21）
染 色 体 总 数 性 染 色 体 组 成 畸 变 符 号 畸 变 染 色 体 号 断 裂 点 q21
（一）染色体结构畸变的类型 • • • • • • • 缺失（deletion，del ） 倒位（inversion，inv ） 易位（translocation，t） 重复（duplication，dup） 环状染色体 （ring chromosome，r） 双着丝粒染色体(dicentric chromosome，dic ） 等臂染色体（ isochromosome，i ）
2.倒位（inv）
臂内倒位（paracentric inversion）
1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 6 5 7
臂间倒位（pericentric inversion）
1
1
2 3
4 5 6 7
2 3 4
4 3 5 6 7
倒位环
病案
21例9号染色体臂间 倒位中
11例自然流产、死胎
整倍体产生的机制
双雄受精(diandry)
23X
23Y 23Y
69XYY
23X
23Y 23X
69XXY
23X
23X 23X
69XXX
双雌受精(diandry)
23X
23Y
69XXY
23X
23X
69XXX
第二极体(23,X)
核内复制核内复制来自四倍体形成的原因 ①核内复制（连续复制两次）：
2n=2 肿瘤细胞 较常见
2.染色体丢失
着丝粒未与纺锤丝相连 有丝分裂时 行动迟缓、发生后期延迟
着丝粒未与纺锤丝相连
46 X X 受精卵
中期
后期
46 45
核型：45，X/46，XX
XX
X
行动迟缓、发生后期延迟
XX
45，X
46，XX
二、染色体结构畸变及其产生机制
染色体结构畸变发生的基础就是断裂（breakage），断裂
贾强母亲 平衡易位携带者
贾强 46，XY，t(2;13) (p25;q13) 柳芳 染色体 完全正常 贾强父亲 完全正常
罗伯逊易位（Robertsonian translocation，rob） 两条近端着丝粒染色体在着丝粒部位或近着 丝粒处断裂后，二者的长臂在着丝粒重接形成一 条衍生染色体。
R B R 1 2 3 R A B A R R
四、性染色质与lyon假说
• 人染色体46条（23对），1～22对为常染色体， X、Y决定性别的称为性染色体。 • X、Y染色体在间期细胞细胞中以染色质形式存 在----- X、Y染色质。
（一）X-染色质 1、表现：正常女性在间期体细胞核中，有一紧 贴核膜内缘、直径约为1μｍ的椭圆形浓染小体 (Barr body)。 2、“赖昂假说”的内容 * 剂量补偿：女性有两条X染色体，但只有一条 有转录活性，另一条失活，并在间期细胞核中螺旋 化呈异固缩状态，形成X-染色质； * 随机失活：失活的X染色体，可以是来自父方， 也可以来自母方； *失活发生在胚胎早期：胚胎发育第16天即失活。
第三章
学习目标
人类染色体与染色体病
1.掌握人类染色体的数目、类型 和形态结构、染色体畸变的概念 与分类、各类染色体畸变的形成 机制、常见染色体病的核型 ； 2.理解各种显带染色体标本识别 方法、引起染色体畸变的原因 ；
3.了解几种常见染色体病的主要 临床症状 。
1. 常染色质 位臵：常位于核央。 着色：碱性染料着 色浅。 功能：疏松伸展， 螺旋化程度 底，能活跃 地进行转录 复制。
染色体畸变
（chromosme aberration）
在某些因素的影响下，使染色体数目 和形态结构发生改变，称为染色体畸变。
染色体数目异常 整倍体改变 非整倍体改变 嵌合体 缺失 倒位 易位 重复 环状染色体 双着丝粒染色体
染色体结构畸变
一、染色体数目异常及其产生机制
染色体数目异常（chromosome numerical aberration） 是指细胞中染色体数目的增加或减少。主要包括： 整倍体改变、非整倍体改变和嵌合体。 (一)整倍体改变 体细胞中染 色体数目在二倍 体的基础上，以 染色体组为单位 增加或减少。
１.缺失（del）
1 1 2 3
2 3
4 6 7 2 3 4 5 6 7
5
4
5 6
7
1
病案
• 5p-综合征（猫叫综合征） • 临床表现：患儿在婴幼儿时 期的哭声似小猫叫，喉部畸 形、松弛，小头，鼻塌、低 耳位、牙错位咬合，手足小， 肾畸形，脑积水，肌张力亢 进，智力严重低下 • 核型： • 46, XX(XY),del(5)(p15)
第一次复制
第二次复制 4n=4
②核内有丝分裂（核没有消失）
复制 2n=2
姐妹染色单 体分离而核 未消失
4n=4
(二)非整倍性改变
染色体少数的增减
染色体数多于46条 超二倍体 三体型
染色体数少于46条 亚二倍体
1.单体型 某号染色体少一条，2n-1
单体型
常染色体单体型,后果严重, 致死、流产
性染色体单体型，对个体危害相对小 常见 45, X
三、人类染色体的核型
（一）非显带染色体核型 核型是指将一个体细胞中的全部染色体，按各对 同源染色体的大小、形态特征，从大到小依次排列 并分组编号所构成的图形。 根据人类细胞遗传学国际命名体制（ISCN）， 根据染色体的形态、大小和着丝粒的位臵将染 色体分为七组： A组：1～3，大 B组：4、5 大 C组：6～12+X 中 D组：13～15 中 E组：16～18 ，小， F组：19、20，小 G组：21、22 +Y，最小
4例不孕不育史
5例畸形生育史
1例智力低下
3.易位（t） 相互易位
两条非同源染色体同时断裂后，互相交换 断片重接，产生两条衍生的染色体。
1 2 3 4 5 6 7 R 1 2 3
4
5 6 R A B 7
A
B
7 B
相互易位
病案
柳芳和贾强是很般配的一 对，小日子过得津津有味。 可是，结婚三年，柳芳连续 流产三次。医生说是“习惯 性流产”，以后恐怕也很难 保住胎了。为此，贾强雷霆 大发。而柳芳呢，只是默默 哭泣、忍受，从不敢有半句 顶撞。 后来在医生的建议下，他 们夫妇一起到计划生育研究 所去做遗传学检查。
除G显带外还有： R-显带：反G带 Q-显带：荧光显带，同G显带带纹 T-显带：末端显带 C-显带：着丝粒显带 NOR：特异显示近端着丝粒染色体的核仁组织区
高分辨显带：对染色体的分析达到了亚带（subband） 的水平。 使我们能够确认那些更为微小的染色体结构改变了。 显示550～850条带，甚至2000条带以上。
X染色质 A、B、C、D、E：分别为含0、1、2、3、4个X染色质
（二）Y-染色质 正常男性的体细胞中只有一条
具有活性的X染色体，另外还有一条Y染色体，所以看 不到X-染色质。如果用荧光染料染色后，可以在荧光 显微镜下看到细胞核中有一个直径约0.3μｍ的强荧 光小体，即Y-染色质或Y-小体。
第二节