郜刚生物信息学人类对染色体的G带

郜刚生物信息学人类对染色体的G带一、染色体的形态结构体细胞的染色体是46个，23个，其中22对是常染色体，一对是性染色体。男性一对XY，女性为XX。染色体的形态随着细胞周期的不同而有所改变，在光学显微镜下所看到的染色体是细胞分裂中期染色体（metaphasechromsome）。每个染色体含有两条染色单体，呈赤道状彼此分离，只有着丝粒处相连。根据着丝粒的位置分为三种类型，中部着丝粒型，亚中部着丝粒和端着丝粒型第2页,共37页，2024年2月25日，星期天正常人体细胞的三种染色体

1．中部着丝点染色体；2.近中部着丝点染色体；3.近端部着丝点染色体

第3页,共37页，2024年2月25日，星期天第4页,共37页，2024年2月25日，星期天.A组（1～3）：为最大的具中部着丝粒染色体，这组染色体相互间很易区别。第1号和第2号染色体大小相似，唯第2号染色体为近中部着丝粒染色体。第3号染色体较1、2号染色体小，为中部着丝粒染色体。B组（4～5）：为大的具中部着丝粒染色体。2对染色体之间在形态和长度上较难区别。C组（6～12号和X）：为中等大小的具中部或近中部着丝粒染色体。这组染色体较难区分，其中第6、7、11号和X染色体为中部着丝粒染色体，第8、9、10和12号染色体为近中部着丝粒染色体。女性为2个X染色体。男性只有1个X染色体。D组（13～15号）：为中等大小的具近端着丝粒染色体。在其短臂上有随体。与他组染色体有明显区别。但3对染色体之间较难区别。E组（16～18号）：为小的具中部或近中部着丝粒染色体。第16号染色体为中部着丝粒染色体，第17号和18号染色体为近中部着丝粒染色体。不过，着丝粒位置第18号较第17号染色体更近端部。F组（19～20号）：为更小的中部着丝粒染色体。2对染色体之间，形态上很难区别。G组（21～22号和Y）：为最小的近端着丝粒染色体。第21号和22号染色体大小相似，且短臂上常连有随体。Y染色体常比第21和22号染色体大、染色深。且无随体。Y染色体长臂2个染色单体比较靠拢，长臂末端也较模糊。第5页,共37页，2024年2月25日，星期天非显带染色体特征分为七组

A组BCDEFG第6页,共37页，2024年2月25日，星期天A组（1～3）：为最大的具中部着丝粒染色体，这组染色体相互间很易区别。第1号和第2号染色体大小相似，唯第2号染色体为近中部着丝粒染色法。第3号染色体较1、2号染色体小，为中部着丝粒染色体。第7页,共37页，2024年2月25日，星期天B组（4～5）：为大的具中部着丝粒染色体。2对染色体之间在形态和长度上较难区别。

C组（6～12号和X）：为中等大小的具中部或近中部着丝粒染色体。这组染色体较难区分，其中第6、7、11号和X染色体为中部着丝粒染色体，第8、9、10和12号染色体为近中部着丝粒染色体。女性为2个X染色体。男性只有1个X染色体。

D组（13～15号）：为中等大小的具近端着丝粒染色体。在其短臂上有随体。与他组染色体有明显区别。但3对染色体之间较难区别。

E组（16～18号）：为小的具中部或近中部着丝粒染色体。第16号染色体为中部着丝粒染色体，第17号和18号染色体为近中部着丝粒染色体。不过，着丝粒位置第18号较第17号染色体更近端部。

F组（19～20号）：为更小的中部着丝粒染色体。2对染色体之间，形态上很难区别。

G组（21～22号和Y）：为最小的近端着丝粒染色体。第21号和22号染色体大小相似，且短臂上常连有随体。Y染色体常比第21和22号染色体大、染色深。且无随体。Y染色体长臂2个染色单体比较靠拢，长臂末端也较模糊。第8页,共37页，2024年2月25日，星期天G带染色染色体经胰酶前处理后通过吉姆萨染色产生的带纹。每一条同源染色体都具有独特的带纹，可用于识别特异染色体.将染色体制片经盐溶液、胰酶或碱处理,再用吉母萨染料染色,在光镜下进行检查,见到特征性的带。一般富含AT碱基的DNA区段表现为亮带，富含GC碱基的DNA区段表现为暗带。此法可制成永久性的标本第9页,共37页，2024年2月25日，星期天高分辨染色体G带技术

1．原理常规的G带显带技术，在人类染色体中仅观察到320～450条带纹，对于一些染色体细微结构异常的识别是不够的。氨甲碟呤抑制二氢叶酸还原酶，阻止叶酸转变为四氢叶酸，从而干扰了脱氧胸腺嘧啶核苷酸的合成，阻止了DNA的复制，使细胞被阻止在S期内。胸腺嘧啶核苷解除氨甲喋呤的作用，让被阻滞的细胞同时开始进行DNA复制，进而同步分裂；放线菌素D可增加染色体的长度，能显示更多的亚带。放线菌素D与核酸相互作用：①插入脱氧鸟嘌呤核苷酸和脱氧胞啶核苷酸之间，使DNA变长；②能与染色体缩短有关的特殊蛋白和DNA结合，因此，抑制了染色体正常的收缩过程。秋水仙胺抑制纺垂丝的形成，可以得到较多的晚前期、前中期、早中期的分裂相。这样染色体带纹可增加到500和850条，甚至可达1200～2000条之多。这一步对于研究较细小的染色体缺陷的基因定位，具有很大的意义。第10页,共37页，2024年2月25日，星期天C-带定义主要显示着丝粒结构异染色质,及其它区段的异染色质部分。标本可用酸(HCl)及碱〔Ba(OH)2〕变性处理,再经2xSSC在60℃中温育1小时,最后用Giemsa染料染色显带第11页,共37页，2024年2月25日，星期天外周血培养及染色体制片技术

1．国内应用的外周血培养染色体技术（1）原理：外周血染色体制备是目前应用最广泛的细胞遗传学诊断技术，亦是基本的实验技术，由于取材容易，培养过程比较简单，短期内可以得到结果，所以其实用价值很高。

血液中含有红、白两类细胞，它们均是处于未分裂的间期细胞。红细胞没有核，无分裂能力；白细胞类虽有细胞核存在，但是外周血中处于休止期。植物血球凝集素（简称PHA）能促使淋巴细胞和单核细胞转化为具有分裂作用的母细胞。染色体只有在细胞分裂中期时最典型。秋水仙素类药的药物能抑制纺锤丝的形成，使细胞分裂停止于中期，低渗处理使细胞膨胀，细胞膜破裂，染色体分散，这样就可便于分析外周血是除骨髓之外的血液，临床上常用一些方法把骨髓中的造血干细胞释放到血外周血液中，再在从血液中提取分离得到造血干细胞，我们把这样得到的干细胞成为外周血干细胞第12页,共37页，2024年2月25日，星期天应用ISHH技术对染色体制片（一）基本原理

染色体上基因位置分配的研究，又叫染色体图的研究，是用同位素或生物素、地高辛标记的核酸探针，直接同中期的染色体铺片行杂交。早期的研究是用于重复序列DNA的定位，如编码核糖体的基因18S和28S核糖体RNA定位于第13～15号染色体和第21～22号染色体短臂次缢痕区。5S核糖体RNA定位于第1号染色体上长臂的远侧Iq42～Iq43。近年已能进行单拷贝基因的定位，如胰岛素基因定位于IIp15上、C-mos原癌基因定位于Sq22上、N-ras原癌基因定位于IPI34。在染色体11的短臂上，利用ISHH技术证明4个基因依次排列，从短臂的远端依次为胰岛素、β-球蛋白、HRASI和PTH。第13页,共37页，2024年2月25日，星期天2．G带染色体的特征第1号染色体：识别并不困难，但初学者易把长短臂颠倒。短臂的近侧1/2处有2个深带。远侧有一半几乎为浅染区；短臂共分3区。界标为近侧的深带（2区1带）和中段的深带（3区1带）。长臂近侧为一窄的浅带。中段和远侧段各有2条深带；长臂共分4区，界标为次缢痕远侧的浅带（2区1带）、中段的深带（3区1带）和远侧的深带（4区1带）。第2号染色体：短臂可见4条深带。中段的2条深带常互相靠近，表现为1条深带；短臂共分2区，界标为1浅带（2区1带）。长臂可见4～7带，近侧着色甚浅，中段及远侧着色较深；长臂共分3区，界标为2个浅带（2区1带和3区1带）。第3号染色体：短臂近侧可见2条深带；远侧可见3条深带，其中远端的1条带较窄，染色浅；短臂分为2区，界标为1浅带（2区1带），长臂近侧和远侧各有1条较宽的深带：好的标本近侧深带可分为2条深带，远侧深带可分为3～4条深带；长臂分为2区，界标为1浅带（2区1带）。长臂深带宽度略大于短臂深带。第4号染色体：短臂有1～2条深带，只1区。长臂有均匀分布的4条深带；长臂分3区；界标为2浅带（2区1带和3区1带）。第5号染色体：短臂有1条深带，只1区。长臂有5条深带，中段的3条深带常靠近；长臂分3区，界标有1深带（2区1带）和1浅带（3区1带）。第6号染色体：短臂近侧有1宽的浅带，远侧为1深带；短臂分2区，界标为1浅带（2区1带）。第7号染色体：短臂有2～3条深带，近末端带着色很深；短臂分2区，界标为1深带（2区1带）长臂有3条深带，近侧和中部的2条带较深；长臂分3区，界标为2深带（2区1带和3区1带）。第8号染色体：短臂有2条深带，远侧深带较近侧深带着色深；短臂分2区，界标为1浅带（2区1带）。长臂有3～4条深带，远中的深带着色较深；长臂分2区，界标为1深带（2区1带）。第9号染色体：短臂有1～2条深带；短臂分2区，界标为1深带（2区1带）。长臂2条深带。长臂分3区，界标为2深带（2区1带和3区1带）。第10号染色体：短臂有2条深带，近侧较近侧深带着色浅；短臂只1区。长臂有3条深带，近侧深带着色更深；长臂分2区，界标为1深带（2区1带）。第11号染色体：短臂有1～2条深带；短臂只1区。长臂有2条深带，在近侧深带与着丝粒之间有1宽的浅带；长臂为2区，界标为1浅带（2区1带）。第12号染色体：短臂有1条深带；短臂只1区。长臂有3条深带，中间的1条深带宽，近侧深带与着丝粒的距离较第11号染色体近；长臂分2区，界标为1深带（2区1带）。第13号染色体：长臂有4条深带，中间2条深带宽；长臂分3区，界标为中间的2条深带（2区1带及3区1带）。第14号染色体：长臂有45条深带，近侧的第2条带和远侧的带着色更深；长臂分3区，界标为2条深带（2区1带和3区1带）。第15号染色体：长臂有4条深带，近侧的第2条带较宽；长臂分2区，界标为1深带（2区1带）。第16号染色体：短臂有1～2条深带，短臂只1区。长臂有2条深带，近中部深带明显；长臂分2区，界标为1深带（2区1带）。第17号染色体：短臂有1深带；只1区。长臂1～2深带，远侧深带较宽，在深带与着丝粒之间有1宽的浅带；分2区，界标为浅带（2区1带）。第18号染色体：短臂为1浅带区。长臂有2条深带；为2区，界标是1浅带（2区1带）。第19号染色体：着色最浅。着丝粒周围为深带。短臂和长臂均为1区。第20号染色体：短臂有1深带，较宽；短臂和长臂均为1区。长臂有1深带，较宽。第21号染色体：最小的1个染色体。长臂紧按着丝粒处有1深带，较宽；长臂为2区，界标为1深带（2区1带）。第22号染色体：较21号色体长，长臂紧接着丝粒处有1深带，较窄。短臂和长臂均为1区。

X染色体：短臂中部有1条深带；分2区，界标是深带（2区1带）。长臂有4条深带，其中近槽深带最宽；分2区，界标是近侧深带（2区1带）。

Y染色体：长臂远侧半色着深，为1深带；短臂和长臂均为1区。第14页,共37页，2024年2月25日，星期天现在国内流行一种辨认G带每个染色体的口诀，稍加修改如下：一秃二蛇三蝶飘，四象鞭炮五黑腰；六号短空小白脸，七上八下九苗条；十号长臂近带好，十一低来十二高；十三十四十五号，三个长臂一二一；十六长臂缢痕大，十七长臂带脚镣；十八人小肚皮大，十九中间一黑腰；二十头重脚脚底轻，二十一带宽身体小；二十二带小身体大，Y长一宽近末端；X短臂一、长臂三，中间象个工字般。第15页,共37页，2024年2月25日，星期天第16页,共37页，2024年2月25日，星期天第17页,共37页，2024年2月25日，星期天第18页,共37页，2024年2月25日，星期天第19页,共37页，2024