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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n n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n n染色体数目畸变染色体数目畸变和和结构畸变结构畸变类型类型n n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 n在染色体狭窄处是在染色体狭窄处是在染色体狭窄处是在染色体狭窄处是着丝粒着丝粒着丝粒着丝粒(centromere,cen),(centromere,cen),cencen将染色体分为短臂将染色体分为短臂将染色体分为短臂将染色体分为短臂(p p)和长臂和长臂和长臂和长臂(q q)。n n染色体形态：染色体形态
2、：染色体形态：染色体形态：n n中央着丝粒染色体中央着丝粒染色体中央着丝粒染色体中央着丝粒染色体,cen,cen位于染色体的位于染色体的位于染色体的位于染色体的1/21/2处。处。处。处。n n亚中着丝粒染色体亚中着丝粒染色体亚中着丝粒染色体亚中着丝粒染色体,cen,cen位于染色体的位于染色体的位于染色体的位于染色体的5/85/8处处处处n n近端着丝粒染色体近端着丝粒染色体近端着丝粒染色体近端着丝粒染色体,cen,cen位于染色体的位于染色体的位于染色体的位于染色体的7/87/8处处处处端粒端粒Sister chromatids随体随体1、核型（、核型（Karyotype）分析）分析 将将
3、将将一一一一个个个个体体体体细细细细胞胞胞胞中中中中全全全全套套套套染染染染色色色色体体体体按按按按一一一一定定定定方方方方式式式式排排排排列列列列起起起起来来来来，构成图像。构成图像。构成图像。构成图像。根根根根据据据据人人人人类类类类细细细细胞胞胞胞遗遗遗遗传传传传学学学学国国国国际际际际命命命命名名名名体体体体制制制制（ISCNISCNISCNISCN），根根根根据据据据染染染染色色色色体体体体的的的的形形形形态态态态、大大大大小小小小和和和和着着着着丝丝丝丝粒粒粒粒的的的的位位位位置置置置将将将将染染染染色色色色体体体体分分分分为为为为七组：七组：七组：七组：A A组：组：组：组：13
4、13，大，大，大，大BB组：组：组：组：4 4、55大大大大CC组：组：组：组：612+X612+X中中中中DD组：组：组：组：13151315中中中中EE组：组：组：组：16181618，小，小，小，小，FF组：组：组：组：1919、2020，小，小，小，小GG组：组：组：组：2121、22+Y22+Y，最小，最小，最小，最小chr.groups:A:13B:4,5C:612,XD:1315E:1618F:19,20G:21,22,Y染染色色体体的的两两端端为为端端粒粒，是是一一种种蛋蛋白白-DNA-DNA结结构构，含含有有TTAGGGTTAGGG六六核核苷苷酸酸重重复复延延伸伸序序列列，保
5、保护护染染色色体体不不被被降降解解，防防止止染染色色体体末末端端融融合合，端粒缩短与细胞的寿命有关。端粒缩短与细胞的寿命有关。近近端端着着丝丝粒粒染染色色体体（13131515，2121、2222和和Y Y）除除Y Y以以外外都都具具有有随随体体，位位于于短短臂臂末末端端介介细细丝丝连连接接的的球球状状小小体体，细细丝丝部部位位是是rDNAgenerDNAgene所在部位，转录所在部位，转录rRNArRNA 进而形成核仁。进而形成核仁。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vv染染色色体体显显带带：经经
6、不不同同的的方方法法处处理理染染色色体体，经经染染色色后后使使染染色色体体在在纵纵轴轴上上显显示示明明、暗暗或或着色深、浅相间的横纹即显带（着色深、浅相间的横纹即显带（BandingBanding）。）。vv这这种种带带对对每每一一条条染染色色体体来来说说都都是是独独特特的的，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 n G-G-显显显显带带带带：是是是是最最最最常常常常用用用用的的的的方方方方法法法法。标标标标本本本本经经经经胰胰胰胰蛋蛋蛋蛋白白白白酶酶酶酶处处处处理理理理后后后后，应应应应用用用用 GiemsaGiemsa染染染染色色色色，镜镜镜镜检检检检、分分
7、分分析析析析,显显显显示示示示深深深深染染染染和和和和浅浅浅浅染染染染相相相相间间间间的的的的带带带带纹。纹。纹。纹。46,XY46,XXn n常常规规G-banding使使每每个个单单倍倍体体（24条条染染色色体体）都都可可以以显显示示350550条条带带，每每条条带带大约代表大约代表5x10610 x106bp的的DNA。n n每每个个基基因因长长度度不不等等，从从102bp（a珠珠蛋蛋白白基因）基因）2x106bp（抗肌萎缩蛋白基因）。（抗肌萎缩蛋白基因）。n n估估计计平平均均每每3000bp为为一一个个基基因因，每每条条染色体可能代表几个或几百个基因染色体可能代表几个或几百个基因G显
8、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 sequence，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：n nR-R-显带：显带：反反G G带带n 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n nT-T-显带：
9、显带：末端显带末端显带n 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）染色体高分辨显带（一）染色体高分辨显带n 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，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
10、分辨率更高，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，可显示可显示可显示可显示550850550850550850550850条带，即条带，即条带，即条带，即高分辨高分辨高分辨高分辨染色体。染色体。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X染色质染色质X-chromatinn n 19491949年年年年，加加加加拿拿拿拿大大大大细细细细胞胞胞胞学学学学家家家家BarrBarr等等等等人人人人，在在在在雌雌雌雌猫猫猫猫神神神神经经经经原原原原细细细细胞胞胞胞核核核核中中中中发发发发现现现现一一一一种种种种浓浓浓浓缩缩缩缩
11、小小小小体体体体，但但但但在在在在雄雄雄雄猫中看不到这种结构。猫中看不到这种结构。猫中看不到这种结构。猫中看不到这种结构。n n 进进进进一一一一步步步步研研研研究究究究发发发发现现现现，除除除除猫猫猫猫以以以以外外外外，其其其其它它它它雌雌雌雌性性性性哺哺哺哺乳乳乳乳动动动动物物物物（包包包包括括括括人人人人类类类类）也也也也同同同同样样样样存存存存在在在在这这这这种种种种显显显显示示示示性性性性别别别别差差差差异的结构，称为异的结构，称为异的结构，称为异的结构，称为BarrBarr小体，既小体，既小体，既小体，既X X染色质。染色质。染色质。染色质。n n正常女性的间期细胞核中紧贴核膜内缘
12、有一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，约为个染色较深，约为个染色较深，约为1 1微米大小的椭圆形小体，微米大小的椭圆形小体，微米大小的椭圆形小体，微米大小的椭圆形小体，既既既既X X染色质染色质染色质染色质。正正常常女女性性有有两两条条X染染色色体体，男男性性只只有有一一条条X染染色色体体（和和一一条条Y），X染染色色体体有有数数量量差差异异。那那么么，位位于于X染染色色体体上上的的基基因因产产物物是是否否存存在在差差异异昵昵？为为什什么么只只有有女女性性才才有有X染染色色质质而而男男性
13、性没没有有？为为什什么么某某一一种种X连连锁锁的的突突变变基基因因纯纯合合子子女女性性的的病病情情并并不不比比半半合子的男性严重？合子的男性严重？1961年年，英英国国的的遗遗传传学学家家MrryLyon等等四四人人，根根据据各各自自的的实实验验提提出出了了X染染色色体体失失活活假假说说，后后称称为为Lyon假假说说，来来解解释释上上述述问题。问题。莱昂（Lyon）假说qqX失活发生在胚胎生命失活发生在胚胎生命早期早期qq失活是失活是随机随机的的qq失活是失活是完全完全的的qq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
14、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 n 正正正正常常常常男男男男性性性性的的的的间间间间期期期期细细细细胞胞胞胞用用用用荧荧荧荧光光光光染染染染料料料料染染染染色色色色后后后后，在在在在细细细细胞胞胞胞核核核核内内内内显显显显示示示示一一一一个个个个直直直直径径径径约约约约为为为为0.30.3微微微微米米米米的的的的强强强强荧荧
15、荧荧光光光光小小小小体体体体，称称称称为为为为Y Y染色质染色质染色质染色质。n n Y Y染染染染色色色色质质质质是是是是Y Y染染染染色色色色体体体体长长长长臂臂臂臂末末末末端端端端部部部部分分分分异异异异染染染染色色色色质质质质区区区区,被被被被荧荧荧荧光光光光染染染染料料料料着着着着色色色色所所所所发发发发出出出出的的的的荧荧荧荧光光光光。这这这这是是是是Y Y染染染染色色色色体体体体特特特特有有有有的的的的，女性细胞中不存在。女性细胞中不存在。女性细胞中不存在。女性细胞中不存在。Y Y染色质数目染色质数目染色质数目染色质数目=Y=Y染色体数目。染色体数目。染色体数目。染色体数目。n
16、n间期核间期核间期核间期核Y Y染色质检测：染色质检测：染色质检测：染色质检测：男性：男性：男性：男性：4646，XYYXYY染色质为阳性染色质为阳性染色质为阳性染色质为阳性 女性：女性：女性：女性：4646，XXYXXY染色质为阴性染色质为阴性染色质为阴性染色质为阴性n nX X、Y Y染色质在鉴别一个人的性别上有作用，这种间染色质在鉴别一个人的性别上有作用，这种间染色质在鉴别一个人的性别上有作用，这种间染色质在鉴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，称为期细胞核中染色质的性别差异，称为期细胞核中染色质的性别差异，称为期细胞核中染色质的性别差异，称为核性别核性别核性别核性
17、别（nuclearsexnuclearsex）一、人类正常核型一、人类正常核型 v核核核核型型型型（KaryotypeKaryotypeKaryotypeKaryotype）是是是是一一一一个个个个物物物物种种种种所所所所特特特特有有有有的的的的染染染染色色色色体体体体数数数数目目目目和和和和每每每每一一一一条条条条染染染染色色色色体体体体所所所所特特特特有有有有的的的的形形形形态态态态特特特特征征征征 。v核型分析（核型分析（Karyotype analysis）通常将体通常将体细胞有丝分裂中期的全部染色体按照国际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，并对其数上统一
18、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。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体制）体制）v正常核型的描述方法：正常核型的描述方法：正常核型的描述方法：正常核型的描述方法：先写先写先写先写染色体总数染色体总数染色体总数染色体总数，再写再写再写再写性染色体构成性染色体构成性染色体构成性染色体构成，两者之间用，两者之间用，两者之间用，两者之间用逗号隔开逗号隔开逗号隔开逗号隔开。v正常女性核型：正常女性核型：正常
19、女性核型：正常女性核型：46464646，XXXXXXXX；v正常男性核型：正常男性核型：正常男性核型：正常男性核型：46464646，XYXYXYXY。（二）染色体显带技术和带命名的国际（二）染色体显带技术和带命名的国际体制体制 1.1.染色体显带技术染色体显带技术染色体显带技术染色体显带技术2.2.2.2.高分辨显带高分辨显带高分辨显带高分辨显带 3.3.3.3.染色体带命名的国际体制染色体带命名的国际体制染色体带命名的国际体制染色体带命名的国际体制 1.染色体显带技术染色体显带技术图图 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）vvQQ带：氮芥喹吖因
20、带：氮芥喹吖因带：氮芥喹吖因带：氮芥喹吖因(QM)(QM)1.染色体显带技术染色体显带技术vvQQ带：氮芥喹吖因带：氮芥喹吖因带：氮芥喹吖因带：氮芥喹吖因(QM)(QM)vvGG带：胰酶等带：胰酶等带：胰酶等带：胰酶等GiemsaGiemsa 1.染色体显带技术染色体显带技术vvQQ带：氮芥喹吖因带：氮芥喹吖因带：氮芥喹吖因带：氮芥喹吖因(QM)(QM)vvGG带：胰酶带：胰酶带：胰酶带：胰酶GiemsaGiemsavvR R带：经处理的标本带：经处理的标本带：经处理的标本带：经处理的标本GiemsaGiemsa或荧光染料或荧光染料或荧光染料或荧光染料 1.染色体显带技术染色体显带技术vvQQ
21、带：氮芥喹吖因带：氮芥喹吖因带：氮芥喹吖因带：氮芥喹吖因(QM)(QM)vvGG带：胰酶等带：胰酶等带：胰酶等带：胰酶等GiemsaGiemsavvR R带带带带:经处理的标本经处理的标本经处理的标本经处理的标本GiemsaGiemsa或荧光染料或荧光染料或荧光染料或荧光染料 vvC C带：带：带：带：Y Y染色体染色体染色体染色体 着丝粒着丝粒着丝粒着丝粒 副缢痕副缢痕副缢痕副缢痕 1.染色体显带技术染色体显带技术vvQQ带：氮芥喹吖因带：氮芥喹吖因带：氮芥喹吖因带：氮芥喹吖因(QM)(QM)vvGG带：胰酶带：胰酶带：胰酶带：胰酶GiemsaGiemsavvR R带带带带:经经经经处处处处
22、理理理理的的的的标标标标本本本本Giemsa Giemsa or or Acridine Acridine OrangeOrangevvC C带：带：带：带：Y Y染色体染色体染色体染色体 着丝粒着丝粒着丝粒着丝粒 副缢痕副缢痕副缢痕副缢痕vvT T带：染色体末端结构异常带：染色体末端结构异常带：染色体末端结构异常带：染色体末端结构异常 1.染色体显带技术染色体显带技术vvQQ带：氮芥喹吖因带：氮芥喹吖因带：氮芥喹吖因带：氮芥喹吖因(QM)(QM)vvGG带：胰酶带：胰酶带：胰酶带：胰酶GiemsaGiemsavv经处理的标本经处理的标本经处理的标本经处理的标本Giemsa or Acridi
23、ne OrangeGiemsa or Acridine OrangevvC C带：带：带：带：Y Y染色体染色体染色体染色体 着丝粒着丝粒着丝粒着丝粒 副缢痕副缢痕副缢痕副缢痕vvT T带：染色体末端结构异常带：染色体末端结构异常带：染色体末端结构异常带：染色体末端结构异常vvNN带：带：带：带：AgNOAgNO3 3Giemsa,NORGiemsa,NOR 1.染色体显带技术染色体显带技术vv制制制制备备备备早早早早中中中中期期期期、前前前前中中中中期期期期或或或或晚晚晚晚前前前前期期期期的的的的染染染染色色色色体体体体标标标标本本本本，这这这这些些些些细细细细长长长长的的的的染染染染色色色
24、色体体体体可可可可以以以以显显显显示示示示更更更更多多多多的的的的带带带带纹纹纹纹，使使使使一一一一套套套套单单单单倍倍倍倍染染染染色色色色体体体体的的的的带带带带纹纹纹纹数数数数可可可可达达达达到到到到400400条、条、条、条、550550条、条、条、条、850850条，甚至条，甚至条，甚至条，甚至10001000多条多条多条多条 。2高分辨显带高分辨显带(high resolution banding)(high resolution banding)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
25、的模条带纹的模式图及式图及550、850条带阶段的染色体照片条带阶段的染色体照片 界标界标2p2q1 1 1 1 2 2 2 2 2p162p163 3染色体带命名的国际体制染色体带命名的国际体制 6 65 54 43 32 21 13 3 区区带带3 3染色体带命名的国际体制染色体带命名的国际体制 10q2310q23 二、性染色质二、性染色质 v性性性性染染染染色色色色质质质质（sex sex chromatinchromatin）：是是是是间间间间期期期期细细细细胞胞胞胞核核核核中中中中性性性性染染染染色色色色体体体体的的的的异异异异染染染染色色色色质质质质部部部部分分分分所所所所显显显
26、显示示示示出出出出来来来来的一种特殊结构。的一种特殊结构。的一种特殊结构。的一种特殊结构。v人类性染色质包括人类性染色质包括人类性染色质包括人类性染色质包括X X染色质（染色质（染色质（染色质（X-X-chromatinchromatin）和和和和Y Y染色质（染色质（染色质（染色质（Y-chromatinY-chromatin）。）。）。）。（一）（一）X X染色质染色质 v位位于于正正常常女女性性个个体体间间期期细细胞胞核核核核膜膜内内缘缘，为为碱碱性性染染料料浓浓染染的的染染色色质质块块，呈呈圆圆形形、椭椭圆圆形形或或三三角角形形，其其平平均均直径约直径约1m。图图 6-4 6-4 人类
27、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：v1 1 1 1女女女女性性性性体体体体细细细细胞胞胞胞中中中中的的的的两两两两条条条条X X X X染染染染色色色色体体体体只只只只有有有有一一一一条条条条有活有活有活有活 性，另一条在遗传上是失活的性，另一条在遗传上是失活的性，另一条在遗传上是失活的性，另一条在遗传上是失活的 v2 2 2 2失活发生在胚胎早期失活发生在胚胎早期失活发生在胚胎早期失活发生在胚胎早期 v3 3 3 3X X X X染染染染色色色色体体体体的的的的失失失失活活活活是是是是随随随随机的机的机的机的 图图 65 Lyon65 Lyon假说示意图假说示意图 （二）（二）Y Y 染色质染色质 vY染染色色质质:是是指指正正常常男男性性的的间间期期细细胞胞用用荧荧光光染染料料染染色色后后，在在细细胞胞核核内内出出现现的的直直径径约约为为m左左右右的的圆圆形形或或卵卵圆圆形形强强荧荧光光小小体体，或或称称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）