细胞遗传学-染色体畸变(一)
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AB CB CD
AD CB CD AD AB
47, XX 或 XY, +der(5) t(2;5)(q21;q31)
45, XX 或 XY, der(2) t(2;5)(q21;q31), -5 47, XX 或 XY, +der(2), +der(5), t(2;5)(q21;q31), -2 45, XX 或 XY, -5
An Introduction to Genetic Analysis,Anthony J.F. Griffiths,
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染色体结构畸变-易位
一、相互易位(reciprocal translocation) 两条染色体同时发生断裂,断片交换位置后重接, 形成两条衍生染色体(derivation chromosome)。 当相互易位仅涉及位置的改变而不造成染色体片 段的增减时,称为平衡易位。
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染色体数目异常-非整倍性改变的机制
染色体丢失(chromosome loss) 又称染色体分裂后期延滞(anaphase lag),在 细胞有丝分裂过程中,某一染色体未与纺锤丝相 连,不能移向两极参与新细胞的形成;或者在移 向两极时行动迟缓,滞留在细胞质中,造成该条 染色体的丢失而形成亚二倍体。 染色体丢失也是嵌合体形成的一种方式。
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Genetics—Encyclopedias,Richard Robinson
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1866年Down记载该病; 1959年Lejeune证明其与一个额外的G组染色体相关,以后 多数作者认为该类患者的21号染色体有三条; 1965年Yunis等用放射自显影方法证明该类患者的G组中小 的染色体(即22号)有三条; 1971年巴黎会议为了既改正以前有关21三体型是G组中大 号染色体有3条的错误认识,又照顾已有资料中把先天愚 型当为21号染色体三体型的习惯,特将染色体丹佛 (Denver)体制中的21和22号染色体的编号作了颠倒,即将 其中较小的那对染色体排为21号,较大的那对染色体排为 22号。
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染色体数目异常-非整倍性改变
缺体型
Peter J. Russell, iGenetics: Copyright © Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings.
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染色体数目异常-非整倍性改变的产生机制
染色体不分离(non-disjunction)
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染色体数目异常-整倍性改变的机制
双雄受精:一个正常卵子+二个正常精子,产生 一个三倍体的合子。 双雌受精:一个二倍体的异常卵子+一个正常的 精子,产生一个三倍体的合子。 核内复制: DNA复制两次,细胞仅分裂一次,是肿 瘤细胞常见的染色体异常特征之一。 核内有丝分裂:分裂中期细胞未能进入后期和末期, 即DNA复制一次而细胞未分裂。
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A 非同源染色体间相互易位携带者的遗传
在携带者生殖细胞减数分裂中,通过同源染色体 的配对,形成四射体,经相间分离、邻位-1分离、 邻位-2分离、3:1分离等几种分离方式,至少可以 形成18种类型的配子,它们分别与正常配子结合, 形成至少18种合子,其中仅有1种为正常者,1种 为表型正常的易位携带者,其余均为部分单体, 部分三体或单体、单体合并三体患者。
染色体畸变(一)
龙志高
longzhigao@sklmg.edu.cn
染色体畸变的概念
染色体畸变是指体细胞或生殖细胞内染色
体发生的异常改变,其实质是染色体或染 色体节段上基因群的数量增减或位置的转 移,染色体畸变可导致染色体异常综合征 或染色体病。 染色体畸变的发生率
流产胚胎 死亡新生儿 一般人群 50% 6‰ 5‰ 死产婴儿 新生活婴 8‰ 5-10‰
三倍体(triploid)
患者的体细胞具有3个染色体组, 每对染色体都增加了一条, 染色体总数为69(3n)
四倍体(tetraploid)
患者的体细胞具有4个染色体组, 每对染色体都增加了两条, 染色体总数为92(4n)
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三倍体核型
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染色体数目异常-非整倍性改变
纯合体(homozygote) 体内所有细胞系核型均相同的个体。 嵌合体(mosaic)与开米拉(chimaera) 体内同时存在两种或两种以上核型的细胞系的个 体,可以是数目异常之间、结构异常之间以及数 目和结构异常之间的嵌合,不同核型的细胞系来 源于同一个合子者称嵌合体,不同核型的细胞系 来源于一个以上合子者称开米拉。
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染色体数目异常-整倍性改变
在人类中已知有三倍体和四倍体的个体,但只有 极少数三倍体的个体能存活到出生,存活者多为 2n/3n的嵌合体。 四倍体比三倍体更为罕见,往往是四倍体和二倍 体(4n/2n)的嵌合体,或在流产的胚胎中发现。 有调查资料表明,在自发流产的胎儿中,有染色 体畸变的占42%。其中,三倍体占18%,四倍体占 5%,可见在流产的胎儿中三倍体是常见的类型。 共同临床特征:智力、生长发育障碍,内外生殖 器发育不良
已报道的相互易位核型约600种
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7号染色体与10号染色体易位
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染色体结构畸变-相互易位携带者的遗传
携带者
带有异常染色体结构但表型正常的个体,其配 子形成过程中经同源染色体配对和交换产生各种 异常配子,通过受精后形成各种部分单体和部分 三体综合征的患儿ຫໍສະໝຸດ Baidu是人群中部分单体和部分三 体综合征产生的主要原因。 分为易位和倒位两大类 已记载16000种 携带者的临床特征:反复流产、死产、新生儿 死亡、生育畸形儿或智力低下儿
46, XX 或 XY 46, XX 或 XY, der(2), der(5), t(2;5)(q21;q31) 46, XX 或 XY, der(2) t(2;5)(q21;q31), -5 46, XX 或 XY, der(5) t(2;5)(q21;q31),-2 46, XX 或 XY, +2, -5 46, XX 或 XY, -2, +5 46, XX 或 XY, 2 der(5) t(2;5)(q21;q31), -2, -5 46, XX 或 XY, 2 der(2) t(2;5)(q21;q31) ,-2, -5
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Annu. Rev. Genomics Hum. Genet. 2006.7:407–42
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染色体畸变发生的原因
自发畸变(spontaneous aberration) 诱发畸变(induced aberration)
化学因素:药物、农药(敌百虫类有机磷农药) 、 工业毒物(苯、铅、砷等) 、食品添加剂 物理因素:射线(X、α、 β 、γ) 生物因素:生物类毒素、病毒等 遗传因素:染色体畸变患者和携带者 母亲年龄:母亲年龄越大,生育21三体可能性越大
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染色体结构畸变-相互易位携带者经减数分裂产生不同配子
相间分离
邻位分离
Peter J. Russell, iGenetics: Copyright © Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings.
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非同源染色体间相互易位携带者 减数分裂时形成的四射体结构
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染色体数目异常-非整倍体临床综合征
45, X( Turner综合征 )
发生率 在新生女婴中约为1/5000 临床表现 典型患者以性发育幼稚、身材矮小 (120-140cm左右)、后发际低、颈蹼、肘外翻为 特征。 大多由于X染色体的丢失所致,具有这种核型的个 体,多数在胚胎期流产,少数存活。由于缺少一 条X染色体,具有性腺发育不全等临床症状。
断裂片段移动位置与其他片段相接或者丢失,可引起染 色体结构畸变。
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常见染色体畸变类型
An Introduction to Genetic Analysis,Anthony J.F. Griffiths,p482
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染色体结构畸变-缺失
缺失(deletion) 染色体片段的丢失,缺失使位于这个片段的基因 也随之发生丢失。 末端缺失(terminal deletion) 染色体的臂发生断裂后,未发生重接,无着丝粒 的片段不能与纺锤丝相连而丢失。 中间缺失(interstitial deletion) 一条染色体的同一臂上发生了两次断裂,两个断 点之间的片段丢失,其余的两个断片重接。
减数分裂时发生染色体不分离 受精卵早期卵裂的有丝分裂不分离
染色体丢失(chromosome loss)
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减数分裂时发生染色体不分离
a 减数分裂I同源染色体不分离; b 减数分裂II姐妹染色单体不分离 结果产生数目畸变的纯合体
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有丝分裂时发生染色体不分离
46
46
46
47
45
46
46
受精卵早期卵裂的有丝分裂不分离,结果产生数目畸变的嵌合体
超二倍体(hyperdiploid)
体细胞中染色体数目多了一条或数条。 三体型(trisomy)
某对染色体多了一条(2n+1),细胞内染色体数目为47, 如21三体。
假二倍体(pseudodiploid)
细胞中某些号的染色体数目发生了异常,其中有的增加,有的减少, 而增加和减少的染色体数目相等,结果染色体总数不变,还是二倍体 数(46条),但不是正常的二倍体核型。例如46,XX +2,-5
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双雄受精和双雌受精
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染色体数目异常-非整倍性改变
非整倍体(aneuploid)
亚二倍体(hypodiploid)
体细胞中染色体数目少了一条或数条。 单体型(monosomy)
某对染色体少了一条(2n-1),细胞内染色体 数目为45,临床上常见的有21号、22号和X染色体 的单体型。
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染色体数目异常-非整倍性改变
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缺失 a:末端缺失;b:中间缺失
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染色体结构畸变-重复
重复(duplication) 一个染色体上某一片段增加了一份以上的 现象,使这些片段的基因多了一份或几份。 原因
同源染色体之间的不等交换 染色单体之间的不等交换 染色体片段的插入等
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染色体结构畸变-易位
易位 translocation 两条染色体同时发生一次断裂和变位重接,形成 两条结构重排的染色体 复杂易位 3条或3条以上染色体同时发生一次断裂和变位重 接,形成具有结构重排的染色体 常见的易位类型: 相互易位 整臂易位 插入易位
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染色体畸变的分类
染色体畸变
染色体数目异常
染色体结构畸变
整倍性改变
非整倍性改变
缺失
重复
易位
插入
倒位
单倍体 三倍体 四倍体
亚二倍体 超二倍体 单体型 三体型
移位 转位 环状染色体 等臂染色体 双着丝粒染色体
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染色体数目异常
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染色体数目异常-整倍性改变
整倍体(euploid)
染色体的数目变化是单倍体(n)的整倍数,即以n为基数,整倍地增 加或减少。
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后发际低
身材矮小
颈蹼
21
Turner综合征患者的核型
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染色体数目异常-非整倍体临床综合征
47, XX +21 或 47, XX +21
Down综合征 或 21三体 发生率 新生儿的DS发生率约为1/1000~2/1000 表型特征 主要表现为智力低下、发育迟缓和特 殊面容 发病率与母亲生育年龄相关:随着生育年龄增大, 胎儿为21三体的可能性增加。
CD AD AB
CB AD AB CB CD
47, XX 或 XY, +der(2) t(2;5)(q21;q31)
45, XX 或 XY, der(5) t(2;5)(q21;q31), -2 47, XX 或 XY, +der(2), +der(5) t(2;5)(q21;q31),-5 45, XX 或 XY, -2
(四射体照片)
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染色体分离后配子类型 AB CB
与正常配子可能形成的合子核型 46, XX 或 XY, der(5)t(2;5)(q21;q31)
AD CD
AB CD AD CB AB AD CB CD AB AB* CD CD* CB CB* AD AD*
46, XX 或 XY, der(2)t(2;5)(q21;q31)
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染色体结构畸变
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染色体结构畸变-基本机制
染色体在各种原因诱导下发生断裂,然后 断裂片段重接。断裂及断裂片段的重接是 各种染色体结构畸变产生的基本机制。 重合(reunion)
断裂的片段在原来的位置上重新接合,染色体恢复正常, 不引起遗传效应。
染色体重排(chromosomal rearrangement)