醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)-人類染色體

1、1,,Chapter 2 Chromosome,2,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(diǎn)) 、劑量補(bǔ)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

2、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?。ǘ┤祟惾旧w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 ?。ㄈ└叻直骘@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,3,第一節(jié) 染色體的形態(tài)結(jié)構(gòu)和數(shù)目,4,一．人類染色體的形態(tài)結(jié)構(gòu),5,１、Chromatin and chromosome,6,C

3、hromatin and chromosome:相同,是同一種物質(zhì)在細(xì)胞周期的不同時(shí)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(fù)合物。是遺傳物質(zhì)——基因的載體。,7,Chromatin and chromosome:不同,在間期細(xì)胞核中含有伸展（解螺旋）呈細(xì)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(xì)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(fù)雜的主體結(jié)構(gòu)，稱為染色體。,8,常染

4、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(xì)胞間期處于凝縮狀態(tài)，很少進(jìn)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),9,二、性染色質(zhì)(sex chromatin),是在間期細(xì)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)(X chromatin)　Y染色質(zhì)(Y-chromatin)。,10,1)

5、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(yán)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(dòng)物也有(包括人) 。稱X染色質(zhì)或巴氏小體(Barr body)。,11,２.X染色體失活假說— Lyon 假說,①雌性哺乳動(dòng)物體細(xì)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

6、，在間期細(xì)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(jī)，又是恒定的。,12,Lyon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(xì)胞體外培養(yǎng)，建立細(xì)胞克隆，測定酶活性。結(jié)果：發(fā)現(xiàn)一半細(xì)胞克隆產(chǎn)生HPRT ，另一半無。,13,3.X染色體的劑量補(bǔ)償效應(yīng),任一細(xì)

7、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(xì)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。,14,2) Y染色質(zhì) (Y-chromatin),正常男性的間期細(xì)胞用熒光染料染色后，在細(xì)胞核內(nèi)可出現(xiàn)一個(gè)圓形或橢圓形的強(qiáng)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),15,人性染色質(zhì)的臨床檢

8、查：,X染色質(zhì) Y染色質(zhì) 核型 1 0 46，XX 0 1 46，XY 1 1 47，XXY 0 0 45，X 2 1 48，XXXY 0 2 47，XYY,16,,二、人類染色體

9、Human chomosome,17,(一)人類染色體結(jié)構(gòu),姐妹染色單體(sister chromatid)著絲粒(centromere)短臂(p)，長臂(q)，端粒（telomere)初級縊痕(primary constriction)次級縊痕(secondary constriction)隨體(satellite),18,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；

10、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,19,（三）．人類染色體的數(shù)目,20,體細(xì)胞(Somatic cell)： （2n=46）,常染色體（autosome）: 22對性染色體（sex chromosome）:一對,生殖細(xì)胞(germ sell): （n=23）,染色體組（chromosome set）：一個(gè)生殖細(xì)胞（配子）中所含的全部染色體數(shù)(n)?；蚪M（genome）：一個(gè)染色體組所包含的全部基

11、因，即一個(gè)單倍體細(xì)胞所包含的全部遺傳信息。,21,第二節(jié) 染色體研究方法與命名,,22,一、研究方法——核型分析,karyotype：指一個(gè)細(xì)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。karyotype analysis：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（homologous chromosome）：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

12、同對的染色體彼此稱謂。,23,flow chart,,24,二、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(xì)胞遺傳學(xué)會議，討論并確定了細(xì)胞內(nèi)染色體組成的描述體制——Denver體制 。,分組：7個(gè)：ABCDEFG+XX or XY描述：　　正常男性核型 46，XY 　　正常女性核型 46，XX,25,26,正常人類體細(xì)

13、胞核型：,分7個(gè)組: A→G正常男性:46,XY正常女性:46,XX兩性畸形： 47,XXY,A,B,C,D,E,F,G,XXY,,27,(二)人類染色體顯帶核型,G bang,X,,Y,,,,28,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：,29,（二）人類染色體顯帶核型,30,（二）人類染

14、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(dú)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(zhǔn)確的識別每一號染色體。,31,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,32,（1）Q帶（

15、Q band）：,1968年Caspersson等用熒光染料氮芥喹丫因(Quinacrine mustard,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）。,33,（2）G帶（G band）：,方法簡便，帶紋清晰，染色體標(biāo)本可以長期保存，因此被廣泛用于染色體病的診斷和研究。,34,圖 人類G顯帶染色體,35,（3）R帶（ band）：,用鹽溶液處理標(biāo)本后，再用Giemsa染色，顯

16、示與G帶相反的帶，稱反帶（reverse band）或R帶。,36,（4）T帶（ band）：,將染色體標(biāo)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。,37,,38,（5）C帶（ band）：,用NaOH或Ba(OH)2處理標(biāo)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(yuǎn)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

17、痕區(qū)的變化。,39,ISCN,1978年國際會議制定《人類細(xì)胞遺傳學(xué)命名的國際體制》（ International System for Human Cytogenetic Nomenclature，ISCN）,40,ISCN,每條染色體根據(jù)界標(biāo)（landmark）劃分為若干區(qū)(region)，每個(gè)區(qū)包括若干帶(band).界標(biāo)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(biāo)之間為區(qū)。每一條染色體都是由一系列連貫的帶組成，沒

18、有非帶區(qū)。,41,描述特定帶需要寫明4個(gè)內(nèi)容：,42,描述特定帶需要寫明4個(gè)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。,43,（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(high resolution banding chromosome

19、, HRBC),44,高分辨顯帶的命名方法,在原帶之后加小數(shù)點(diǎn)，并在小數(shù)點(diǎn)之后的數(shù)字，稱為亞帶。例如：原來的1p36帶被分為三個(gè)亞帶，命名為1p31.1、1p31.2、1p31.3，亞帶lp31.3再分時(shí)，則寫為lp31.31、1p31.32、1p31.33，稱為次亞帶。,45,1、2、3、4,,46,（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(qiáng)度等。按孟德爾方式遺傳，通常沒有明顯

20、表型效應(yīng)或病理學(xué)意義，稱為染色體多態(tài)性(chromosomal polymorphisms).,47,1．染色體多態(tài)性的常見部位,染色體的長度變異：如Yq遠(yuǎn)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。,48,2．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(xiàng)標(biāo)記，進(jìn)行不同種族或民族人群遺傳學(xué)研究。,49,人類細(xì)胞遺傳學(xué)研究

21、進(jìn)展,熒光原位雜交——FISH（fluorescence　 in situ　hybridization）,50,FISH,細(xì)胞遺傳學(xué)＋DNA技術(shù)結(jié)合→FISH　　　　新學(xué)科——分子細(xì)胞遺傳學(xué)特點(diǎn)：　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(biāo)記,51,FISH運(yùn)用,基因組學(xué)、分子細(xì)胞遺傳學(xué)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(F

22、ISH)——mRNA表達(dá)細(xì)胞核、細(xì)胞質(zhì)RNA表達(dá)比較基因組雜交(CGH,comparative genomic hubridization——分辨幾kb。腫瘤研究)光譜核型分析(SKY)多色FISH(mFISH),52,FISH使用材料,新標(biāo)本冰凍標(biāo)本福爾馬林固定石蠟包埋標(biāo)本培養(yǎng)細(xì)胞,53,FISH技術(shù)流程,DNA探針標(biāo)記　樣品細(xì)胞、DNA制備雜交洗滌檢測與擴(kuò)增復(fù)染色和抗褪色顯微觀察、照相、分析、記錄,54,FI

23、SH與其他學(xué)科比較,與分子生物學(xué)比較——能提供與細(xì)胞形態(tài)相關(guān)的分子信息與腫瘤細(xì)胞遺傳學(xué)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。,55,FISH相關(guān)網(wǎng)站,www.cytocell.co.ukwww.biochem.roche.comwww.tissue-array.comwww.nhgri.nih.gov,56,,CGH說明1,57,CGH說明,

24、58,,CGH陣列,59,單拷貝探針FISH定位圖象 1q13.3的cDNA探針檢測的雙信號,60,雙熒光標(biāo)記14號染色體 A3種探針 B2種探針,61,原發(fā)性漿細(xì)胞瘤細(xì)胞 紅色-6號 綠色-15號,62,核型光譜分析（SKY）的小鼠染色體,63,核型光譜分析（SKY）的小鼠染色體,64,纖維FISH,65,人成纖維細(xì)胞,66,細(xì)胞核RNA FISH顯示單個(gè)細(xì)胞中激活的等位基因,67,7號微小缺失,68,Exercises,,69,名

25、詞解釋,chromosomal polymorphisms 染色體多態(tài)性。指在正常人群中可看到各種染色體的恒定微小變異，主要表現(xiàn)為一對同源染色體在形態(tài)結(jié)構(gòu)、帶紋寬度和著色強(qiáng)度等方面有著明顯的差異，這種變異按盂德爾方式遺傳，通常沒有明顯的表型效應(yīng)。,70,名詞解釋,karyotype analysis 核型分析。將一個(gè)正常體細(xì)胞中的全套染色體，按其大小、形態(tài)特征順序排列所構(gòu)成的圖像即為核型。對這些圖像進(jìn)行染色體數(shù)目、形

26、態(tài)特征的分析稱為核型分析。,71,（二）填空題,大小形態(tài)相同，其中一條來自父方，另一條來自母方的一對染色體叫______。 [答案] 同源染色體,72,（三）選擇題,在細(xì)胞周期中，DNA復(fù)制發(fā)生在______。A）G1期 B）2期 C）期 D）M期[答案] C,73,（四）問答題,簡述人類染色體多態(tài)性及其應(yīng)用。,74,[答案],概念。例如，Y染色體的長度變異，近端著絲粒染色體臂及隨體柄部次縊痕的增長或縮短、隨