第八章 人类染色体(2012本科各专业)

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（2）Y染色质（Y chromatin）：
正常男性的间期细胞用荧光染料染色后，在细胞 核内可出现一强荧光小体，直径为0.3μm左右，称为Y 染色质或Y小体（图9-3）。Y染色体长臂远端部分为异 染色质，可被荧光染料染色后发出荧光。这是男性细胞 中特有的，女性细胞中不存在。细胞中Y染色质的数目 与Y染色体的数目相同。
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女性
男性
为什么正常男性没有X染色质呢？
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？为什么正常男女性之间的X染色质存在差异？ ？女性两个X染色体上的每个基因的两个等位 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X连锁的突变基因纯合女性的病 情并不比半合子的男性严重？
组成特性
结构异染色质含重复和非重复 DNA，不能转录；功能异染色质 含有活动基因，有转录活性 无差别
化学性质
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异染色质的特点：
• • • • 1、在细胞间期处于凝缩状态； 2、是遗传惰性区,只含有不表达的基因； 3、复制时间晚于其他染色质区域。 4、异染色质分为两种：
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（二）染色体 染色质由无数个 重复的核小体亚单位 构成的。组蛋白H1位 于相邻的两个核小体 的连接区DNA表面。 这种有效的包装方式， 使细胞在分裂过程中 能够把携带遗传信息 的DNA从染色体形式 平均分配给子细胞。
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目前认为人类Y染色体是由两个在遗传学上 明显不同的部分组成，即拟常染色体区域和Y特 异区域所组成。 拟常染色体区域 位于X和Y染色体的短 臂末端，是X和Y染色 体的同源区，X染色体 和Y染色体之间可以在 拟常染色体区域重组， 此区内的交换并不表现 典型的连锁关系。
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图8-2
逃避失活基因
例：自毁容貌综合症（Lesch-Nyhan syndrome）
HGPRT
次黄嘌呤+PRPP
IMP+PPi
生长发育迟缓，强迫 性痉挛，舞蹈样手足徐动， 自咬嘴唇、手指致残，智 力低下。
三色猫（又叫做玳瑁猫）也是一个很好的例子。雌性的三色猫腹部的毛是白 色的，背部和头部的皮毛由桔黄色和黑色斑组成。这种雌猫是一个X-连锁基 因杂合体，X-连锁的b基因控制橙色毛皮，其等位基因B是控制黑色的毛皮。 带有b基因的X染体若失活，B基因表达，产生黑色毛斑，若带有B基因的X染 色体若失活，b基因表达，则产生橙黄色毛斑。
失活是 随机的
失活是恒定的
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X染色体的随机失活（或称Lyon化）保 证了雌雄两性细胞中都只有一条X染色体具 有转录活性，使两性X连锁基因产物的数量 保持在相同水平上，称为X染色体的剂量补 偿效应(dosage compensation effect)。
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人类染色体的研究历史：
• 1956年，Tjio和Leven的实验才确证了人类体细胞的 染色体数目为46条； • 1959年，Lejeune对三例先天愚型或称Down综合征 患 儿进行了染色体检查，发现患者比正常人多了一条第 21号染色体，从而确诊了第一例染色体病； • 1960年，发现了慢性粒细胞性白血病患者的Ph小体； • 1968年，Q显带技术问世，并相继出现了各种染色体 显带技术； • 1976年，高分辨显带技术的出现，加速了染色体研究 的步伐； • 80年代末，分子生物学研究迅速发展，并与细胞遗传 学结合，出现了分子细胞遗传学这一新的研究领域。
determining region Y，SRY），并且认为是TDF的
最佳候选基因。SRY基因位于Y染色体短臂末端，其 产物为SRY蛋白，决定睾丸的形成，而且有越来越多 的证据表明SRY和人类性别决定确有关系。
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Lyon假说的要点：
① 失活发生在胚胎发育早期（人类晚期 囊胚期——约第16天左右）； ② X染色体的失活是随机的，异固缩的X 染色体可以来自父亲也可以来自母亲；
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失活是 随机的
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人类染色体的研究历史：
• 从19世纪中期到20世纪初，显微技术的发展 使人们关于细胞结构尤其是细胞核的研究， 有了长足的进展。
• 1842年，德国科学家C. von Nä geli(纳吉里)首次 注意到细胞核内的着色 物质。
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生命的遗传与变异
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研究表明，当一个个体的X染色体超过两 条时仍只有一条X染色体具有活性，其余的X染 色体都要形成X染色质，故： X染色质的数目= X染色体的数目－1 （1代表始终有活性的那条X染色体） 正常女性有一个X染色质；正常男性无X染 色质。
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Lyon假说的要点：
③ 失活是完全的，雌性哺乳动物体细胞内 仅有一条X染色体是有活性的。另一条X染 色体在遗传上是失活的； ④ 失活是永久的和克隆式繁殖的。 一旦 某一特定的细胞内的X染色体失活，那么 由此细胞而增殖的所有子代细胞也总是这 一个X染色体失活。因此，失活是随机的， 但却是恒定的。
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（二）人类染色体的结构、形态
随体 短臂(p) 着丝粒(初级缢痕)
长臂(q)
次级缢痕 端粒 染色单体
生命的遗传与变异
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染色体上的着丝粒位置是恒定不变的，根据染色 体着丝粒的位置可将染色体分为4种类型：
着丝粒 随体 柄
人类染色体类型
中着丝粒 染色体
亚中着丝粒 染色体
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第九章
人类染色体
主讲：宋涛 部门：基础医学院 生物化学与分子生物学教研室
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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。真核细胞的基因 大部分存在于细胞核内的染色体上，通过细胞 分裂，基因随着染色体的传递而传递，从母细 胞传给子细胞、从亲代传给子代。各种不同生 物的染色体数目、形态、大小各具特征；而在 同种生物中，染色体的形态、数目是恒定的。
2．性染色质 性染色质（sex chromatin）是X和Y（染 色体）在间期细胞核中的显示出来的一种特殊 结构。包括X染色质（X chromatin）和Y染色 质（Y chromatin）。
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（1）X染色质： 1949年Barr等人在雌猫神经元细胞核中发 现一种浓缩小体，在雄猫中则见不到这一结构。 将这一结构称之为称X染色质或X小体。 正常女性的间期细胞核中 紧贴核膜内缘有一个染色较深， 大小约为1mm的椭圆形小体， 即X染色质。正常男性则没有X 染色质。
一、结构异染色质：着丝粒、端粒、次缢痕， Y染色体长臂远端2/3区域；——“位置效应” 二、兼性异染色质（功能异染色质）：如X染 色质。
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兼性异染色性 （facultative heterochromatin)
在某些细胞类型或在一定发育阶段，原来 的常染色质聚缩，丧失转录活性，变为异染色 X小体 质。
如核型为47，XYY的个体， 细胞核中有两个Y染色质。
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实质：Y染色质是由Y染色体长臂远侧约2/3 区段的异染色质所形成。 Y染色质的数目=Y染色体的数目
• 正常男性间期细胞核中有一个Y染色质。
• 通过间期细胞中X染色质和Y染色质的检查， 可以对个体进行性别鉴定。 • 这种细胞核中染色质的性别差异称为核性别。
X
del（X）（p-）
X
X
9
9
t（X,9）
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X
t（X,9）
9
t（X,9）
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另外值得注意的是，虽然X失活是广 泛的，但并不是完全的，失活的X染色体 上基因并非都失去了活性，有一部分基因 仍保持一定活性。据估计，人类X染色体 上约有1/3的基因可能逃避完全失活 （图）。
近端着丝粒 染色体
端着丝粒 染色体
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三、性别决定及性染色体
46，XY——异型性染色体
XY型性别决定
46，XX——同型性染色体
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三、性别决定及性染色体
很显然，性别决定实际上是由精子中带有的是X 染色体还是Y染色体所决定的，而X染色体和Y染色体 在人类性别决定中的作用并不相等。一个个体无论其 有几条X染色体，只要有Y染色体就决定男性表型 （睾丸女性化患者除外）。因为Y染色体的短臂上有 一个决定男性的基因，即睾丸决定因子（testisdetermining factor，TDF）基因，TDF基因是性别 决定的关键基因。
三、性别决定及性染色体
Y特异区域在正 常情况下不与X染色体 发生重组，在减数分 裂中作为一个整体分 离并编码几个基因， 睾丸决定因子基因位 于这个区域内，这些 基因对性腺分化及男 性生育能力是必需的。
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三、性别决定及性染色体
1990年Sinclair等发现了性别决定区域Y（sex-
第一节 人类染色体的基本特征
一、染色质和染色体
染色质与染色体
染色质和染色体是同一物质在细胞
周期的不同时期不同的形态表现。
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染色质
间期细胞，网状不规则，有利于复制和 表达 染色体
细胞分裂过程中，棒状结构，有利于平 均分配
（一）染色质 1．常染色质和异染色质
1879－1885年间，W. Flemming描述了细 胞分裂过程中这些易被碱性染料着色的物质 在细胞周期内的活动。
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源自文库
直到1888年，细胞 生物学家Wilhelm Waldeyer（瓦尔代尔） 才把光学显微镜下观察 到的、真核细胞分裂时 细胞核中呈棒状可染色 的结构，正式命名为染 色体（chromosome）。
X染色质：A、B、C、D、E：分别为含0、1、2、3、4个X染色质
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需要指出的是，虽然X染色体失活通 常是随机的，但结构异常的X染色体，如 有缺失的X染色体是优先失活的；另一方 面，在X染色体平衡易位携带者个体中， 通常是正常的X染色体优先失活。
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常染色质：在细胞间期处 于螺旋状态的具有转录活 性的染色质，呈松散状， 染色较浅，着色均匀。 异染色质：在细胞间期处 于凝缩状态，很少进行转 录或无转录活性的染色质， 染色较深。多为高度重复 的DNA序列。
一条染色体有常染色质，也有异染色质。
常染色质与异染色质的特性比较
异染色质 数量和分 一般占染色体的极 一般占染色体的少部分，位于着 丝粒区、端粒、核仁形成区，染 布 大部分 色体的中间、末端及整个染色体臂 染色反应 正常染色反应 特有染色反应 DNA 复制 正常复制 晚复制 凝缩程度 固缩行为 折叠疏松 间期解螺旋，分 裂时形成螺旋， 分裂中期达到高峰 含单一和重复序 列，能进行转录 无差别 折叠紧密 异固缩（正、负异固缩） 特征 常染色质
X染色质
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兼性异染色质的总量随细胞类型而变化； 一般胚胎细胞含量少，高度分化的细胞含 量较多，说明随着细胞分化，较多的基因渐次 以聚缩状态而关闭。因此，染色质的压缩折叠 可能是关闭基因活性的一种途径。
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