醫(yī)學遺傳學人類染色體

第一節(jié)染色體的形態(tài)結(jié)構(gòu)和數(shù)目一．人類染色體的形態(tài)結(jié)構(gòu)1、Chromatin&chromosome:異同2、常染色質(zhì)&異染色質(zhì)3、性染色質(zhì)1)X染色質(zhì)、Lyon假說(3點)、劑量補償效應(yīng)2)Y染色質(zhì)(掌握)二、人類染色體：結(jié)構(gòu)、類型(3類)、數(shù)目(掌握)第二節(jié)染色體研究方法與命名(掌握)一、研究方法——核型分析二、人類的正常核型（一）Denver體制——非顯帶核型分析（二）人類染色體顯帶核型主要的顯帶技術(shù)：Q、G、R、C、N、T帶、高分辨顯帶(熟悉)ISCN（三）高分辨顯帶染色體（熟悉）（四）人類染色體的多態(tài)性：常見部位、研究的應(yīng)用（熟悉）本章內(nèi)容及要求當前第1頁\共有71頁\編于星期三\21點1第一節(jié)染色體的形態(tài)結(jié)構(gòu)和數(shù)目當前第2頁\共有71頁\編于星期三\21點2一．人類染色體的形態(tài)結(jié)構(gòu)當前第3頁\共有71頁\編于星期三\21點3１、Chromatinandchromosome當前第4頁\共有71頁\編于星期三\21點4Chromatinandchromosome:相同是同一種物質(zhì)在細胞周期的不同時期中所表現(xiàn)的不同存在形式。由DNA、組蛋白、非組蛋白及RNA等組成的核蛋白復合物。是遺傳物質(zhì)——基因的載體。當前第5頁\共有71頁\編于星期三\21點5Chromatinandchromosome:不同在間期細胞核中含有伸展（解螺旋）呈細絲狀部分、易被堿性染料著色的核蛋白物質(zhì)稱為染色質(zhì)。在細胞分裂期，核蛋白纖絲經(jīng)多級螺旋化形成一種有固定形態(tài)的復雜的主體結(jié)構(gòu)，稱為染色體。當前第6頁\共有71頁\編于星期三\21點6常染色質(zhì)(euchromatin)：間期具有轉(zhuǎn)錄活性的染色質(zhì)，呈松散狀，染色較淺，著色均勻異染色質(zhì)(heterochromatin）：細胞間期處于凝縮狀態(tài)，很少進行轉(zhuǎn)錄或無轉(zhuǎn)錄活性的染色質(zhì)，染色深。２、常染色質(zhì)&異染色質(zhì)當前第7頁\共有71頁\編于星期三\21點7二、性染色質(zhì)(sexchromatin)是在間期細胞核中染色體的異染色質(zhì)部分顯示出來的一種特殊結(jié)構(gòu)。分：X染色質(zhì)(Xchromatin)Y染色質(zhì)(Y-chromatin)。當前第8頁\共有71頁\編于星期三\21點81)X染色質(zhì)（x-chromatin)

?女性兩條X染色體的基因產(chǎn)物，為什么不比半合子男性的多??為什么X連鎖的突變基因純合女性的病情并不比半合子的男性嚴重?Barr(1949)發(fā)現(xiàn)雌貓神經(jīng)元間期核中有一深染濃縮小體，其他雌性哺乳動物也有(包括人)。稱X染色質(zhì)或巴氏小體(Barrbody)。當前第9頁\共有71頁\編于星期三\21點9２.X染色體失活假說—Lyon假說①雌性哺乳動物體細胞中，兩條X染色體中僅有一條X染色體在遺傳上有活性；另一條X染色體在遺傳上失活，在間期細胞核中螺旋化而呈異固縮為X染色質(zhì)；②失活發(fā)生在胚胎早期,人類在妊娠第16天③X染色體的失活隨機，又是恒定的。當前第10頁\共有71頁\編于星期三\21點10Lyon假說的證據(jù)如人類自毀容貌綜合征是由于X染色體上的次黃嘌呤鳥嘌呤磷酸核糖酰轉(zhuǎn)移酶(HPRT)基因缺乏，是XR遺傳病。將基因型為HPRT+／HPRT-的女性（攜帶者）細胞體外培養(yǎng)，建立細胞克隆，測定酶活性。結(jié)果：發(fā)現(xiàn)一半細胞克隆產(chǎn)生HPRT，另一半無。當前第11頁\共有71頁\編于星期三\21點113.X染色體的劑量補償效應(yīng)任一細胞只有一條X染色體具活性，其余形成異固縮的X染色質(zhì)。保證了雌雄兩性細胞中X連鎖基因產(chǎn)物的數(shù)量保持在相同水平。編碼的相應(yīng)酶或其他蛋白質(zhì)產(chǎn)物的數(shù)量接近相等。X染色體總數(shù)=1+X染色質(zhì)數(shù)失活X染色體部分基因仍具轉(zhuǎn)錄活性。當前第12頁\共有71頁\編于星期三\21點122)Y染色質(zhì)(Y-chromatin)正常男性的間期細胞用熒光染料染色后，在細胞核內(nèi)可出現(xiàn)一個圓形或橢圓形的強熒光小體，直徑為0.3um，稱為Y染色質(zhì)。Y染色體總數(shù)=Y染色質(zhì)數(shù)當前第13頁\共有71頁\編于星期三\21點13人性染色質(zhì)的臨床檢查：X染色質(zhì)Y染色質(zhì)核型1046，XX0146，XY1147，XXY0045，X2148，XXXY0247，XYY當前第14頁\共有71頁\編于星期三\21點14二、人類染色體Humanchomosome當前第15頁\共有71頁\編于星期三\21點15(一)人類染色體結(jié)構(gòu)姐妹染色單體(sisterchromatid)著絲粒(centromere)短臂(p)，長臂(q)，端粒（telomere)初級縊痕(primaryconstriction)次級縊痕(secondaryconstriction)隨體(satellite)當前第16頁\共有71頁\編于星期三\21點16染色體上著絲粒的位置是恒定的。根據(jù)著絲粒的位置，人類染色體可分為三類：1、近中著絲粒染色體；2、亞中著絲粒染色體；3、近端著絲粒染色體(二)人類染色體的類型當前第17頁\共有71頁\編于星期三\21點17（三）．人類染色體的數(shù)目當前第18頁\共有71頁\編于星期三\21點18體細胞(Somaticcell)：（2n=46）常染色體（autosome）:22對性染色體（sexchromosome）:一對生殖細胞(germsell):（n=23）染色體組（chromosomeset）：一個生殖細胞（配子）中所含的全部染色體數(shù)(n)?；蚪M（genome）：一個染色體組所包含的全部基因，即一個單倍體細胞所包含的全部遺傳信息。當前第19頁\共有71頁\編于星期三\21點19第二節(jié)染色體研究方法與命名當前第20頁\共有71頁\編于星期三\21點20一、研究方法——核型分析karyotype：指一個細胞中的全部染色體，按其大小、形態(tài)特征順序排列所構(gòu)成的圖象。karyotypeanalysis：對核型的染色體數(shù)目、特征的分析稱核型分析。同源染色體（homologouschromosome）：形態(tài)、結(jié)構(gòu)、大小和著絲粒位置基本相同，一條來自父方，一條來自母方的一對染色體。非同源染色體：不同對的染色體彼此稱謂。當前第21頁\共有71頁\編于星期三\21點21flowchart當前第22頁\共有71頁\編于星期三\21點22二、人類的正常核型（一）Denver體制——非顯帶核型分析1960年，在美國丹佛（Denver）市召開了第一屆國際細胞遺傳學會議，討論并確定了細胞內(nèi)染色體組成的描述體制——Denver體制。分組：7個：ABCDEFG+XXorXY描述：正常男性核型46，XY正常女性核型46，XX當前第23頁\共有71頁\編于星期三\21點23當前第24頁\共有71頁\編于星期三\21點24正常人類體細胞核型：分7個組:A→G正常男性:46,XY正常女性:46,XX兩性畸形：47,XXYABCDEFGXXY當前第25頁\共有71頁\編于星期三\21點25(二)人類染色體顯帶核型GbangXY當前第26頁\共有71頁\編于星期三\21點26核型描述舉例：46，XX：正常女性46，XY：正常男性45，X47，XXY46，XY，+18，-21：69，XXY：45，X/46，XY：當前第27頁\共有71頁\編于星期三\21點27（二）人類染色體顯帶核型當前第28頁\共有71頁\編于星期三\21點28（二）人類染色體顯帶核型用染色體顯帶技術(shù)，使染色體沿其長軸顯出明暗或深淺相間的帶紋，而每一號染色體都有其獨特的帶紋，構(gòu)成了每條染色體的帶型（band）。同源染色體的帶型基本相同，不同對的染色體的帶型不同。通過顯帶核型分析，可以準確的識別每一號染色體。當前第29頁\共有71頁\編于星期三\21點29主要的顯帶技術(shù)：1）Q帶；2）G帶；3）R帶；4）C帶；5）N帶；6）T帶7）高分辨顯帶當前第30頁\共有71頁\編于星期三\21點30（1）Q帶（Qband）：1968年Caspersson等用熒光染料氮芥喹丫因(Quinacrinemustard,QM)處理染色體后，在熒光顯微鏡下，發(fā)現(xiàn)染色體顯示出一條條寬窄和亮度不同的橫紋——帶（band）。當前第31頁\共有71頁\編于星期三\21點31（2）G帶（Gband）：方法簡便，帶紋清晰，染色體標本可以長期保存，因此被廣泛用于染色體病的診斷和研究。當前第32頁\共有71頁\編于星期三\21點32圖人類G顯帶染色體當前第33頁\共有71頁\編于星期三\21點33（3）R帶（band）：用鹽溶液處理標本后，再用Giemsa染色，顯示與G帶相反的帶，稱反帶（reverseband）或R帶。當前第34頁\共有71頁\編于星期三\21點34（4）T帶（band）：將染色體標本加熱處理后，再用Giemsa染色可使染色體末端區(qū)段特異性深染，稱T帶。當前第35頁\共有71頁\編于星期三\21點35當前第36頁\共有71頁\編于星期三\21點36（5）C帶（band）：用NaOH或Ba(OH)2處理標本后，再用Giemsa染色，可使著絲粒和次縊痕的結(jié)構(gòu)異染色質(zhì)部分深染，如1、9、16號染色體的次縊痕以及Y染色體長臂遠端的1／2—2／3的區(qū)段。C顯帶可用于檢測Y染色體、著絲粒區(qū)以及次縊痕區(qū)的變化。當前第37頁\共有71頁\編于星期三\21點37ISCN

1978年國際會議制定《人類細胞遺傳學命名的國際體制》（InternationalSystemforHumanCytogeneticNomenclature，ISCN）當前第38頁\共有71頁\編于星期三\21點38ISCN每條染色體根據(jù)界標（landmark）劃分為若干區(qū)(region)，每個區(qū)包括若干帶(band).界標包括染色體兩臂的末端，著絲粒和某些顯著的帶。兩相鄰界標之間為區(qū)。每一條染色體都是由一系列連貫的帶組成，沒有非帶區(qū)。當前第39頁\共有71頁\編于星期三\21點39描述特定帶需要寫明4個內(nèi)容：當前第40頁\共有71頁\編于星期三\21點40描述特定帶需要寫明4個內(nèi)容：①染色體序號；②臂的符號；③區(qū)號；④帶號。例：1p36表示第1號染色體，短臂，3區(qū)，6帶。當前第41頁\共有71頁\編于星期三\21點41（三）高分辨顯帶染色體中期單倍體的染色體帶紋僅320條帶。70年代，早中期、前中期、晚前期單倍體的染色體具更長、更多的帶紋,可顯示550~850條帶紋，稱為高分辨顯帶染色體(highresolutionbandingchromosome,HRBC)當前第42頁\共有71頁\編于星期三\21點42高分辨顯帶的命名方法在原帶之后加小數(shù)點，并在小數(shù)點之后的數(shù)字，稱為亞帶。例如：原來的1p36帶被分為三個亞帶，命名為1p31.1、1p31.2、1p31.3，亞帶lp31.3再分時，則寫為lp31.31、1p31.32、1p31.33，稱為次亞帶。當前第43頁\共有71頁\編于星期三\21點431、2、3、4當前第44頁\共有71頁\編于星期三\21點44（四）人類染色體的多態(tài)性在健康人群中存在著各種染色體的恒定微小變異，包括結(jié)構(gòu)、帶紋寬窄和著色強度等。按孟德爾方式遺傳，通常沒有明顯表型效應(yīng)或病理學意義，稱為染色體多態(tài)性(chromosomalpolymorphisms).當前第45頁\共有71頁\編于星期三\21點451．染色體多態(tài)性的常見部位染色體的長度變異：如Yq遠端2/3區(qū)段。D組、G組近端著絲粒染色體的短臂、隨體及隨體柄部次縊痕（OR）。第1、9和16號染色體次縊痕。當前第46頁\共有71頁\編于星期三\21點462．染色體多態(tài)性研究的應(yīng)用追溯額外染色體或異常染色體的來源。法醫(yī)中可用以親子鑒定。可作為一項標記，進行不同種族或民族人群遺傳學研究。當前第47頁\共有71頁\編于星期三\21點47人類細胞遺傳學研究進展熒光原位雜交——FISH（fluorescenceinsituhybridization）當前第48頁\共有71頁\編于星期三\21點48FISH細胞遺傳學＋DNA技術(shù)結(jié)合→FISH新學科——分子細胞遺傳學特點：技術(shù)穩(wěn)定操作安全結(jié)果迅速空間定位精確本底低一張玻片上能用多種顏色標記當前第49頁\共有71頁\編于星期三\21點49FISH運用基因組學、分子細胞遺傳學方面分裂期染色體DNA序列定位染色質(zhì)纖維FISH(分辨1kb~1mb)DNA微陣列定量(FISH)——mRNA表達細胞核、細胞質(zhì)RNA表達比較基因組雜交(CGH,comparativegenomichubridization——分辨幾kb。腫瘤研究)光譜核型分析(SKY)多色FISH(mFISH)當前第50頁\共有71頁\編于星期三\21點50FISH使用材料新標本冰凍標本福爾馬林固定石蠟包埋標本培養(yǎng)細胞當前第51頁\共有71頁\編于星期三\21點51FISH技術(shù)流程DNA探針標記樣品細胞、DNA制備雜交洗滌檢測與擴增復染色和抗褪色顯微觀察、照相、分析、記錄當前第52頁\共有71頁\編于星期三\21點52FISH與其他學科比較與分子生物學比較——能提供與細胞形態(tài)相關(guān)的分子信息與腫瘤細胞遺傳學比較——得到多種腫瘤組織的染色體鋪片、以及間期樣本的突變信息WHO已將FISH作為診斷軟組織肉瘤和淋巴造血系統(tǒng)腫瘤的手段。當前第53頁\共有71頁\編于星期三\21點53FISH相關(guān)網(wǎng)站當前第54頁\共有71頁\編于星期三\21點54CGH說明1當前第55頁\共有71頁\編于星期三\21點55CGH說明當前第56頁\共有71頁\編于星期三\21點56CGH陣列當前第57頁\共有71頁\編于星期三\21點57單拷貝探針FISH定位圖象1q13.3的cDNA探針檢測的雙信號當前第58頁\共有71頁\編于星期三\21點58雙熒光標記14號染色體A3種探針B2種探針當前第59頁\共有71頁\編于星期三\21點59原發(fā)性漿細胞瘤細胞紅色-6號綠色-15號當前第60頁\共有71頁\編于星期三\21點60核型光譜分析（SKY）的小