实验六 人类染色体核型分析

相对长度=
每个染色体长度 单倍染色体长度
×100%
（2）臂指数（arm index），指长臂与短臂之比。
按Levan（1964）划分标准，臂指数在1.0~1.7之间为中部 着丝粒染色体，1.7~3.0之间为亚中着丝粒染色体，3.0~7.0 之间为亚端着丝粒染色体，＞7.0为端部着丝粒染色体。
（3）着丝粒指数（centromere index），指短臂占 该染色体长度的比率，决定着丝粒的相对位置。
实验六 人染色体核型分析
一、实 验 目 的
掌握人类染色体核型分析的方法。 了解人类染色体数目和结构特征。
二、实 验 原 理
核型（Karyotype）是指一个细胞内有 丝分裂中期所有染色体的表型，如：数 目、大小和形态特征等。 通常将显微摄影得到的照片进行剪贴， 使整套染色体按照一定的顺序排列构成 图像。以核型图(karyogram)的方式表示。 有四种方法：
A：1，2，3对染色体，体积大，易于区别，有中 央着丝粒。第2对的着丝粒略偏离中央。无随 体，1号常见次缢痕。 B：4，5两对，体积大，有亚中部着丝粒，无随 体，彼此不易区分。 C：包括6—12对常染色体和X染色体，中等大小， 为亚中部着丝粒染色体。第6对的着丝粒靠近 中央，X染色体大小接近介于第6，7对之间。 第9对染色体长臂上有一次缢痕，第11对染色 体的短臂较长，第12对染色体的短臂较短。
R带：与G带明暗相反（Reverse G-bands）
目前所用的R显带方法是RBG法 (R-band by BrdU using Giemsa)，即经BrdU处理后用 Giemsa染色。 意义： G带染色体的两末端都不显示深染，而在 R带中则被染上深色，因此R带有利测定染色体 长度和末端区域结构的变化。对揭示染色体末端 缺失、重复、易位和断裂点的异常等有很高的价 值。
异常染色体之——21三体
先天愚型又称21三体综合征，三体综合症或 Down综合症，属常染色体畸变。 60％患儿在胎儿 早期即夭折流产。 先天愚型会导致包括学习障碍、智能障碍和残 疾等高度畸形。 19世纪末，由首次描述其病理的英国医生John Langdon Down 命名。
21三体：先天愚型或Down综合症
mitosis 凝聚成染色体
核型分析时对细胞进 行特殊处理，使较多 细胞处于有丝分裂中 期，或得有丝分裂中 期的染色体
中期染色体的特征：
随体：位于染色体末端的球 形染色体节段，通过次缢痕 区与染色体主体部分相连。 位于染色体末端的随体称为 端随体，位于两个次缢痕中 间的称中间随体。
次缢痕
主缢痕（着丝粒）
根据着丝粒的位置，染色体可分为四种：
①中央着丝粒染色体（m）; ②亚中着丝粒染色体（sm）; ③亚端着丝粒染色体（st）; ④端部着丝粒染色体（t）。
中央着丝粒染色体m
亚中着丝粒染色体sm
亚端着丝粒染色体st

对于任何一个染色体的基本形态学特征，有3 个重要特征：
（1）相对长度（relative lengh）：指单个染色体 长度与所有单倍染色体的总长之比。
（1）常规的形态分析。选用分裂旺盛细胞的有 丝分裂中期染色体，以测定各染色体的长度或 相对长度（％），着丝粒位置及两臂长的比例， 鉴别随体及副缢痕的有无作为分析的依据。
（2）带型分析。显带技术是通过特殊的染色方 法使染色体的不同区域着色，使染色体在光镜 下呈现出明暗相间的带纹。根据染色体的不同 带型，可以更细致而可靠地识别染色体的特征。 如Q带、G带、C带、R带、T带、N带等。
东北梅花鹿染色体R带带型
T带：专一显示染色体的端粒。
N带：专一显示核仁组织区。用硝酸银染色，可 显示染色体的随体及核仁形成区，呈黑色银染物， 这种银染阳性的核仁形成区(nucleolus organizing region，NOR)称为Ag-NOR。
（3）着色区段分析。染色体经低温、KCl和 酶解，HCl或HCl与醋酸混合液体等处理后制 片，能使染色体出现异固缩反应，使异染色 质区段着色可见。在同源染色体之间着色区 段基本相同，而在非同源染色体之间则有差 别。因此用着色区段可以帮助识别染色体。 （4）定量细胞化学方法。根据细胞核、染色 体组或每一个染色体的DNA含量以及其他化 学特性去鉴别染色体。
D：13，14，15中等大小，有近端着丝粒，有 随体，彼此之间不易区分。 E：16，17，18较小，第16对有中央着丝粒， 长臂上有次缢痕，易于区别。第17，18对 有亚中部着丝粒，难以区分，后者的短臂较 短。 F：19，20体积小，有中部着丝粒，无随体， 彼此之间难以区分。 G：21，22常染色体和Y染色体。第21，22对 染色体体积最小，近端部着丝粒，有随体， 长臂常呈分叉状，彼此不易区分。Y染色体 较前两对略大，近端部着丝粒，无随体，长 臂常常彼此平行。
三、实 验 用 品
每一位学生 复式显微镜（带油浸物镜）、数码互动系统
每一组学生
擦镜纸，记号笔，载玻片，移液枪 标本片两张（正常人类染色体、21三体） 毫米尺、剪刀、胶水、计算器、白纸
四、实验方法
1、油镜观察两张人染色体标本（正常和21三 体），调整焦距，使图片中的染色体最清楚。
2、分别拍下图片，区分正常人类或21三体的 染色体标本。
核型分析的意义：
★ 染色体组型分析——染色体水平上的表型
★ 可确定物种的特征，确定种属亲缘关系
★ 分析生物物种的变异和进化过程
★ 识别单条染色体、基因定位
★ 临床应用（染色体疾病、产前诊断）
染色体特征：
染色质 （Chromatin) 染色体(Chromosome)
Interphase 碱性染色的物质
3、拍下的两张照片保存在D盘以自己姓名命名 的文件夹，提交作业。从ftp上下载各自图片。
4、打印图片，测量各染色体的长短、长短臂 的长短，计算相对长度、臂指数和着丝粒 指数，初步进行同源染色体配对。
5、分别将染色体一条一条剪下。根据以上计 算结果，对照实验原理中的描述，将染色 体按以上顺序排列，注意短臂向上，性染 色体单独排列。把染色体贴在实验报告的 实验结果中，完成核型分析。
G带：将染色体标本用胰酶、尿素、去垢剂或某些盐 溶预先处理，再用Giemsa染料染色，称为G带。 富含AT区染色深。
G Band Karyotype of a normal male.
人类染色体 的G带标准 图谱
C带：constitutive heterochromatin（结构异 染色质）带的简称，可使着丝粒区、端粒区的异 染色质及其他染色体区段的异染色质部分呈深染， 其他部分浅染。 染色前需经酸、碱、盐处理，酸处理可使 DNA脱嘌呤；碱处理可使DNA变性；盐溶液可 使DNA骨架断裂。 由于异染色质包装非常紧密，基本不受酸碱盐 的破坏，Giemsa染色深染。而常染色质区受到 破坏， Giemsa染色浅染。
Q带：70年代初，瑞典细胞化学家Caspersson首先应用荧光
染料喹吖因氮芥（quinacrine mustard）对染色体标本染 色，在荧光显微镜下每条染色体出现了宽窄和亮度不同的 纹，即荧光带。这些区带是DNA中AT成分丰富的部分。
Q-banded metaphase spread from a phenotypically normal human male with an additional chromosome that is an isochromosome for the short arm of 15.
人类23对染色体
人染色体核型分析标准
1. 染色体数目确定：体细胞含有46条染色体。
2. 形态测量：染色体的长短——绝对长度和
相对长度
臂的长短——臂指数
着丝粒的位置——着丝粒指数
有无次缢痕
有无随体
根据国际会议提出的标准，按照染色体的 长度依次减少和着丝粒的位置以及其它特 征，可把人类体细胞染色体分为7个组群：
MS2 λ噬菌体 T4 枯草杆菌 大肠杆菌 啤酒酵母 果蝇 海胆 蛙 小鸡 小鼠 玉米 人
染色体数目
1 1 1 1 1 34 8 52 26 78 40 20 46
DNA含量（bp）
3×103 5×104 5×105 2×106 4.2×106 1.4×107 1.4×108 1.6×109 4.5×109 2.1×109 4.7×109 3×109 3.2×109
A
B
C E G
D
四、作 业（实验结果）
剪贴人类正常染色体和21三体，分别做核型分析。
请分析实验过程中鉴别程度如何？那些容易鉴别， 那些不易鉴别？存在哪些问题，可用哪些方法解 决？
实验结束后，请大家把 油镜镜头及标本片用二甲 苯清理干净，并把自己桌 面收拾干净！
着丝粒指数=
短臂长度 该染色体长度
×100%
按Levan（1964）划分标准，着丝粒指数在50.0~37.5之间 为中部着丝粒染色体，37.5~25.0之间为亚中着丝粒染色体， 25.0~12.5之间为亚端着丝粒染色体，12.5~0.0为端部着丝 粒染色体。
各类常用实验生物和人细胞DNA含量与染色体数目 物 种