第七章染色体

第一节 人类染色体及其研究方法（12）
• 4、比较基因组杂交（CGH）
• 可在全部染色体或在染色体亚带水平上对不同基因组间 DNA序列拷贝进行检测、定位；鉴定肿瘤染色体某些 成分如双微体、标记染色体来源；快速检测染色体三体 性、单体性拷贝数。 • 技术要点：肿瘤基因组DNA（用FITC标记为绿色）与 正常对照基因组DNA（用TRITC标记为红色），以1： 1比例混合制成探针、同时与正常人有丝分裂中期染色 体进行原位抑制杂交，用荧光显微镜、电脑彩色图像分 析仪检测红绿荧光比值进行定量分析检测，如肿瘤 DNA的扩增（绿色增加）或缺失（绿色缺少）
第一节 人类染色体及其研究方法（10）
• 2、DNA纤维荧光原位杂交（DNA fiber-FISH）
• 新建立的可目视的高分辨基因制图技术；可以直接目视 快速判断探针位置、方向，以及多个探针间的相对位置、 物理距离和重叠程度等；成功应用于人类基因组制图、 染色质结构分析、染色体病、肿瘤等分析研究中。 • 技术要点：利用碱溶液或甲醛溶液处理待测细胞→使 间期细胞染色质组织结构松散，将染色质丝从核骨架中 释放→制备出DNA纤维→用不同颜色荧光标记的特异 DNA探针杂交→判断各探针的定位、方向以及各探针 间相对位置、物理距离和重叠程度，作出基因定位。
第一节 人类染色体及其研究方法（11）
• 3、染色体涂染（chromosome painting）
• 是将FISH和染色体原位抑制杂交（CISS）技术结合， 即用单链DNA或Cot-1封闭基因组的重复序列，以减少 非特异性杂交的强度，并用染色体特异性DNA库作为 探针池，以不同荧光（如生物素标记）涂染整条染色体 或染色体特异区段，并与靶细胞染色体进行原位杂交， 再用带有荧光物质的链霉抗生物素蛋白进行抗原抗体反 应的检测和放大，即显示荧光杂交信号作出诊断。 • 例如：用地高辛-11-dUTp和biotin标记两条染色体制成 两条不同颜色的DNA探针池（一条为红色，另一为绿 色）诊断相互易位染色体（可显示有红、绿两种颜色）
第一节 人类染色体及其研究方法（13）
• 五、染色体多态
• 在健康人群中，核型内一条或数条染色体表现出比较恒 定的、微小的形态变异，并按孟德尔式遗传。 • 主要表现：两条同源染色体的形态或着色不同如随体大 小、形态和次缢痕的长度明显不同，带纹的宽度和着色 强度不同，多态性出现率30~50%，不具有明显的表现 或病理学意义。 • 染色体多态性按孟德尔方式遗传，可用于遗传分析、基 因定位、亲子鉴定； • 多态性常见部位：1、9、16号染色体长臂次缢痕的变异、 Y染色体长臂的长度和着色性。
第一节 人类染色体及其研究方法（4）
• 2、染色体显带核型的识别
• 1971年巴黎国际人类细胞遗传学会议、1972年爱丁堡会 议提出区分每个显带染色体区、带的标准系统称为《人 类细胞遗传学命名的国际体制》即统一的符号和术语： • 染色体界标、区和带的定义 • 界标：是识别染色体具有重要意义、稳定、显著形态学 的指标；包括染色体两臂的端粒、着丝粒和某些带；染 色体以着丝粒为界标可以区分短臂（p）和长臂（q）。 • 区：位于两个相邻界标之间的区域。 • 带：染色体由一系列序贯的带组成（即没有非带区） • 较亮（深）或较暗（浅）的着色强度。
第一节 人类染色体及其研究方法（9）
• 优点： • （1）标本可以长期保存 • （2）探针不是放射性的而是荧光染料与抗体蛋白结合 检测 • （3）不需要特殊的安全防护措施 • （4）检测速度快、灵敏度高 • （5）分辨率为1Mb • FISH技术广泛应用于基因定位、染色体畸变、基因扩 增和整合人细胞中病毒等外源基因的检测；现已可用不 同的荧光染料进行多色FISH杂交。
第二节
染色体畸变（6）
• 减数分裂不分离： • 后期Ⅰ发生染色体不分离，结果成熟配子1/2有n+1条染 色体，1/2有n-1条染色体→与正常配子受精1/2形成超二 倍体（2 n+1），1/2形成亚二倍体（2n-1）的个体。 （图7-12） • 后期Ⅱ发生染色体不分离，结果成熟配子1/2有n条染色 体， 1/4有n+1条染色体，1/4有n-1条染色体→与正常配 子受精1/4形成超二倍体（2 n+1），1/4形成亚二倍体 （2n-1）的个体。（图7-13） • 初级不分离：正常二倍体父母由于减数分裂染色体不分 离，导致受精后产生三体型患儿，细胞遗传学称为初级 不分离。
第一节 人类染色体及其研究方法（7）
• （二）分子细胞遗传学—是应用分子生物学方法，
在细胞遗传学的基础上，从分子水平研究染色体结构、 畸变、遗传学效应与疾病发生等问题的学科，即用克隆 的DNA探针去检测染色体。 光镜只能识别4500kb以上的DNA片段 运用分子生物学技术有效检测几十kb~2000kbDNA片段 将微细胞遗传学+分子生物学技术对致病基因的鉴定具 有重要价值 包括荧光原位杂交、DNA纤维荧光原位杂交、染色体 涂染和比较基因组杂交技术。
第一节 人类染色体及其研究方法（7）
• 三、G显带染色体的识别 • 四、人类细胞遗传学研究的新进展 • （一）微细胞遗传学—是运用人类高分辨染色体显带技 术，研究染色体细微结构及结构改变后的遗传效应的学 科。 • 高分辨染色体显带技术特别在有丝分裂早中期、晚前期 的细胞分裂早期制备的高分辨染色体技术，可以显示出 550条以上清晰、微细带纹。在中期染色体上认为正常 的染色体，在高分辨染色体上却有微细异常；如AD遗 传病WAGR综合征是11p13~p14.1片段缺失。如某些染 色体综合征主要症状，实际上只是与染色体微小片段的 畸变相关，如先天愚型的主要特征只是与21q22.3这一 微小的关键片段的重复相关。
第二节
染色体畸变（3）
• 三倍体形成原因： • （1）双雄受精：两个精子+一个卵子；69， XXX；69，XXY；69，XYY。 • （2）双雌受精：一个卵子+一个极体+一个精子 69，XXX；69，XXY。 • 2、四倍体 • 指患者体细胞中含有四个染色体组；临床更罕见 • 四倍体形成原因： • （1）核内复制；（2）核内有丝分裂
第一节 人类染色体及其研究方法（3）
• （三）染色体的显带和显带核型的识别 • 1、染色体显带 • 1968年瑞典细胞化学家Caspersson等应用荧光染料氮 芥喹吖因（QM）处理染色体后，在荧光显微镜下发 现在染色体长轴上可显示不同深浅、不同宽窄和亮度 的横纹—Q带； • 将人类染色体24种染色体（1~22号常染色体和X、Y 染色体）显示出各种不同特异性的带纹形态—带型 • G带—用Giemesa处理染色体 • R带—用盐溶液预处理标本+ Giemesa染液染色（与G 带带型相反）；T带—热处理+ Giemesa染液染色。 • C带—NaOH或Ba(OH)2预处理标本+ Giemesa染液染 色，专门显示着丝粒和副缢痕结构性异染色质
第二节
染色体畸变（2）
• 1、三倍体 • 体细胞中含有三个染色体组；致死性，成活率极 为罕见（可见嵌合体2n/3n），一般认为三倍体 胎儿易于流产的原因，是胎儿在胚胎发育过程的 细胞有丝分裂中，形成三极纺锤体，从而造成染 色体在细胞分裂中期、后期分布、分配紊乱→子 细胞染色体数目异常→导致自发流产 • 已报道核型：69，XXX；69，XXY；69，XYY 及嵌合体。 • 主要症状：智力与身体发育障碍、畸形。
第二节
染色体畸变（5）
• 3、非整倍体的形成机理 • （1）染色体不分离 • 细胞分裂进入中、后期时，某一对同源染色体或 两姐妹染色单体未移向两极，同时进入一个子细 胞，结果一个子细胞形成超二倍体，另一个子细 胞形成亚二倍体，这一现象称为染色体不分离。 • 染色体不分离可发生于配子形成时减数分裂不分 离；也可发生于受精卵卵裂早期或体细胞有丝分 裂—有丝分裂不分离。
第一节 人类染色体及其研究方法（2）
• 染色体分类：中央着丝粒染色体 • 亚中央着丝粒染色体 • 近端着丝粒染色体 • 二、人类正常核型与染色体显带 • 一个体细胞中的全部染色体所构成的图像—核型； 将一个体细胞内的全部染色体按照Denver体制分组、 配对、编号排列起来所构成的图像—核型分析。 • （一）Denver体制 • 1960年美国Denver市第一届国际细胞遗传学会议， 确定Denver体制：识别和分析人类各种染色体病， 目的为了避免病例描述上的混乱和有利于国际间的 交流。
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第一节 人类染色体及其研究方法（8）
• 1、荧光原位杂交（fluorescence in situ hybridization FISH）
• 60年代Pardue 和Gall建立了原位杂交技术，其方法： • 用一段已知DNA单链序列+放射性同位素标记作为探针， 与待测染色体DNA进行分子杂交，如果该探针与待测 染色体上的同源序列（靶序列）互补结合，即可在间期 核或染色体上原位显示杂交信号，即靶序列的位置。 • 荧光原位杂交（FISH）（非放射性原位杂交）： • FISH技术与ISH技术相比：具有快速、安全、经济、灵 敏高和特异性强等优点。
第二节
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染色体畸变（1）
人类染色体畸变包括染色体数目异常和结构畸变 一、染色体数目异常及其产生原因 一个染色体组即正常配子数目n=23 为单倍体 精卵结合形成受精卵含有两个染色体组称为二倍 体2n=46 • （一）整倍体—染色体数目整组增加，三倍体以 上的细胞称为多倍体 3n=69 4n=92
第一节 人类染色体及其研究方法（5）
• 染色体上特定带名称的命名：区、带的命名是从着丝 粒开始，向臂的远端序贯编号（依次为1区、2区、3 区等）；每个区依次编为1号带、2号带等。 • 描述特定带写明4个内容：染色体号→臂符号→区的 号序→带的号序。 • 3q25 1p31 • 1981年巴黎《人类细胞遗传学命名的国际体制》 （ISCN），提出命名符号和缩写术语体系（表7-2） • 该体制包括丹佛（1960）、伦敦（1963）、巴黎 （1971、1977）。