1、第八章 人类染色体与染色体病本章重点内容提示本章重点内容提示人类正常染色体的形态结构，分组特征人类正常染色体的形态结构，分组特征染色体数目畸变和结构畸变类型染色体数目畸变和结构畸变类型常见染色体病的核型表达常见染色体病的核型表达一、一、染色体形态学和显带染色体形态学和显带n在染色体狭窄处是在染色体狭窄处是着丝粒着丝粒(centromere,cen), cen将染色体分为短臂将染色体分为短臂(p)和长臂和长臂(q)。n染色体形态：染色体形态：n中央着丝粒染色体中央着丝粒染色体, cen 位于染色体的位于染色体的1/2处。处。n亚中着丝粒染色体亚中着丝粒染色体, cen 位于染色体的位于染色体的5
2、/8处处n近端着丝粒染色体近端着丝粒染色体, cen 位于染色体的位于染色体的7/8处处端粒端粒Sister chromatids随体随体1、核型（、核型（Karyotype）分析）分析 将一个体细胞中全套染色体按一定方式排列起来，将一个体细胞中全套染色体按一定方式排列起来，构成图像。构成图像。 根据人类细胞遗传学国际命名体制（根据人类细胞遗传学国际命名体制（ISCNISCN），），根据染色体的根据染色体的形态、大小和着丝粒的位置形态、大小和着丝粒的位置将染色体将染色体分为分为七组：七组： A组：组：13，大，大 B组：组：4、5 大大 C组：组：612+X 中中 D组：组：1315 中中 E
3、组：组：1618 ，小，小， F组：组：19、20，小，小 G组：组：21、22 +Y，最小，最小chr.groups: A: 13B: 4, 5C: 612, XD: 1315E : 1618F : 19, 20G:21, 22, Y 染色体的两端为染色体的两端为端粒端粒，是一种蛋白，是一种蛋白-DNA-DNA结构，含有结构，含有TTAGGGTTAGGG六核苷酸重复延伸序列，六核苷酸重复延伸序列，保护染色体不被降解，防止染色体末端融保护染色体不被降解，防止染色体末端融合，端粒缩短与细胞的寿命有关。合，端粒缩短与细胞的寿命有关。 近端着丝粒染色体（近端着丝粒染色体（13131515，2121、
4、2222和和Y Y）除）除Y Y以外都具有随体，位于短臂末以外都具有随体，位于短臂末端介细丝连接的球状小体，细丝部位是端介细丝连接的球状小体，细丝部位是rDNAgenerDNAgene所在部位，转录所在部位，转录rRNArRNA 进而形成核进而形成核仁。仁。核型的描述核型的描述 染色体总数，性染色体染色体总数，性染色体 正常男性正常男性 46 ，XY 正常女性正常女性 46 ，XX2、染色体显带技术 v染色体显带：经不同的方法处理染色体，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（着色深、浅相间的横纹即
5、显带（BandingBanding）。）。v这种带对每一条染色体来说都是独特的，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。可以区分和确认每一条染色体。显带方法：n G-显带显带：是最：是最常用的方法。常用的方法。标本经胰蛋白标本经胰蛋白酶处理后，应酶处理后，应用用Giemsa染染色，镜检、分色，镜检、分析析,显示深染和显示深染和浅染相间的带浅染相间的带纹。纹。46, XY46, XXn 常规常规G-banding使每个单倍体（使每个单倍体（24条染条染色体）都可以显示色体）都可以显示350550条带，条带， 每条带每条带大约代表大约代表5x10610 x106bp的的DN
6、A。n 每个基因长度不等，每个基因长度不等，从从102bp（a珠蛋白珠蛋白基因）基因）2x106bp（抗肌萎缩蛋白基因）。（抗肌萎缩蛋白基因）。n 估计平均每估计平均每3000bp为一个基因，每条染为一个基因，每条染色体可能代表几个或几百个基因色体可能代表几个或几百个基因 G显带深染带富含AT，富含长分散DNA序列（long interspersed sequence，LINES）是DNA的重复区域，不编码表达基因. G显带浅带，富含GC，含有许多转录基 因。这种DNA在间期核中呈现较为伸展的状态。 除了转录基因之外，它含有短分散DNA序列（short interspersed DNA seq
7、uence， SINES）。包括Alu序列。染色体上大多数断裂点和重排被认为是发生在浅染带。G显带界标界标区和带区和带除除G G显带外还有：显带外还有：nR-R-显带：显带：反反G G带带nQ-Q-显带：显带：荧光显带，同荧光显带，同G G显带带纹显带带纹nT-T-显带：显带：末端显带末端显带nC-C-显带：显带：着丝粒显带着丝粒显带 NOR：特异显示近端着丝粒染色体的核仁特异显示近端着丝粒染色体的核仁 组织区组织区R显带Q-Q-显带显带：荧光显带，同G显带带纹T-T-显带显带：末端显带C-C-显带：显带：着丝粒显带NOR：特异显示近端着丝粒染色体三、人类细胞遗传学研究进展（一）染色体高分辨显
8、带（一）染色体高分辨显带n 新技术的应用使人们能够观察到前中期染色体，新技术的应用使人们能够观察到前中期染色体，比中期染色体更伸展，这样观察的分辨率更高，比中期染色体更伸展，这样观察的分辨率更高，可显示可显示550850550850条带，即条带，即高分辨高分辨染色体。染色体。高分辨显带性染色体与性染色体与X X染色体失活染色体失活染色体染色体 大小大小相连锁疾相连锁疾病病DNA标记标记功能功能基因基因其他其他 X很大很大约约250种种1000300 Y很小很小70026SRY基因基因X染色质染色质 X-chromatinn 1949年，加拿大细胞学家年，加拿大细胞学家Barr等人，在雌等人，在
9、雌猫神经原细胞核中发现一种浓缩小体，但在雄猫神经原细胞核中发现一种浓缩小体，但在雄猫中看不到这种结构。猫中看不到这种结构。n 进一步研究发现，除猫以外，其它雌性哺乳进一步研究发现，除猫以外，其它雌性哺乳动物（包括人类）也同样存在这种显示性别差动物（包括人类）也同样存在这种显示性别差异的结构，称为异的结构，称为Barr小体，既小体，既X染色质。染色质。n 正常女性的间期细胞核中紧贴核膜内缘有一正常女性的间期细胞核中紧贴核膜内缘有一个染色较深，约为个染色较深，约为1微米大小的椭圆形小体，微米大小的椭圆形小体，既既X染色质染色质。 正常女性有两条正常女性有两条X染色体，男性只有一条染色体，男性只有一
10、条X染色体（和一条染色体（和一条Y），），X染色体有数量染色体有数量差异。那么，位于差异。那么，位于X染色体上的基因产物染色体上的基因产物是否存在差异昵？为什么只有女性才有是否存在差异昵？为什么只有女性才有X染色质而男性没有？为什么某一种染色质而男性没有？为什么某一种X连锁连锁的突变基因纯合子女性的病情并不比半的突变基因纯合子女性的病情并不比半合子的男性严重？合子的男性严重？1961年，英国的遗传学家年，英国的遗传学家Mrry Lyon等等四人，根据各自的实验提出了四人，根据各自的实验提出了X染色体失染色体失活假说，后称为活假说，后称为Lyon 假说假说，来解释上述，来解释上述问题。问题。 莱
11、昂（Lyon）假说qX失活发生在胚胎生命失活发生在胚胎生命早期早期q失活是失活是随机随机的的q失活是失活是完全完全的的q失活是失活是永久永久的和克隆式的和克隆式繁殖的繁殖的 莱昂化莱昂化-嵌合体嵌合体 也就是说在女性细胞中的两条也就是说在女性细胞中的两条X染色体只有一条有活性，染色体只有一条有活性，另一条无转录活性，在间期细胞核异固缩而失活。这样男女另一条无转录活性，在间期细胞核异固缩而失活。这样男女X连锁基因产物量保持相同水平，这种效应称为剂量补偿。连锁基因产物量保持相同水平，这种效应称为剂量补偿。 Y染色质染色质 Y-chromatinn 正常男性的间期细胞用荧光染料染色后，在细胞正常男性
12、的间期细胞用荧光染料染色后，在细胞核内显示一个直径约为核内显示一个直径约为0.3微米的强荧光小体，称微米的强荧光小体，称为为Y染色质染色质。n Y染色质染色质是是Y染色体长臂末端部分异染色质区染色体长臂末端部分异染色质区,被荧被荧光染料着色所发出的荧光。这是光染料着色所发出的荧光。这是Y染色体特有的，染色体特有的，女性细胞中不存在。女性细胞中不存在。Y染色质数目染色质数目=Y染色体数目。染色体数目。n 间期核间期核Y染色质检测：染色质检测：男性：男性：46，XY Y染色质为阳性染色质为阳性女性：女性：46，XX Y染色质为阴性染色质为阴性nX、Y染色质在鉴别一个人的性别上有作用，这种染色质在鉴
13、别一个人的性别上有作用，这种间期细胞核中染色质的性别差异，称为间期细胞核中染色质的性别差异，称为核性别核性别（nuclear sex） v 核型分析（核型分析（Karyotype analysis） 通常将通常将体细胞有丝分裂中期的全部染色体按照国体细胞有丝分裂中期的全部染色体按照国际上统一的标准进行编号、分组，并对其际上统一的标准进行编号、分组，并对其数目、形态结构特征进行描述称核型分析。数目、形态结构特征进行描述称核型分析。图图 61 人类染色体核型模式图（非显带）人类染色体核型模式图（非显带） 表表61 人类非显带染色体核型分组及形态特征（人类非显带染色体核型分组及形态特征（Denver
14、体制）体制） 图图 62 人类显带染色体模式图（巴黎会议，人类显带染色体模式图（巴黎会议，1971） 人人 类类 染染 色色 体体 高高 分分 辨辨 显显 带带 核核 型型 图图图图 6-3 10号染色体号染色体320、550、850条带纹的条带纹的模式图及模式图及550、850条带阶段的染色体照片条带阶段的染色体照片 v 位于正常女性个体间位于正常女性个体间期细胞核期细胞核核膜内缘核膜内缘，为为碱性染料浓染碱性染料浓染的染的染色质块，呈色质块，呈圆形、椭圆形、椭圆形或三角形，圆形或三角形，其平其平均均直径约直径约1m。图图 6-4 6-4 人类口腔上皮细胞人类口腔上皮细胞（示（示X X染色质）染色质）Lyon假说：假说：图图 6 65 Lyon5 Lyon假说示意图假说示意图 v Y染色质染色质: :是指正常男是指正常男性的性的间期细胞间期细胞用用荧光荧光染料染色染料染色后后，在细胞，在细胞核内核内出现的出现的直径约为直径约为0.3m左右的左右的圆形或圆形或卵圆形卵圆形强强荧光小体，荧光小体，或称或称Y小体小体 。图图 6-4 6-4 人类口腔上皮细胞人类口腔上皮细胞（示（示Y Y染色质）染色质）
