群体遗传染色体病

第五节人类染色体和染色体病 一 人类染色体标本的制备1 人类外周血淋巴细胞培养及染色体标本制备采血 培养 秋水仙素处理 收集细胞 制片2 羊水细胞培养及染色体标本制备羊水抽取在妊娠16 20周 对胎儿的染色体疾病产前诊断意义重大 对象 35岁以后分娩 曾生育过异常胎儿 反复流产 近亲结婚 患遗传病的妇女3 骨髓细胞染色体标本制备 白血病患者 二 人类染色体与核型 一 人体染色体数目 结构和形态 染色单体 次缢痕 短臂 p 长臂 q 随体 主缢痕 初级缢痕 二 正常人类染色体核型 Karyotype 核型 染色体组型 分裂中期细胞的染色体数目 大小 形态等特征就是该细胞的核型 也代表了一个个体 种 属的特征核型分析 将待测细胞的全部染色体按照Denver体制配对 分组 排列 分析与正常核型是否一致意义 染色体疾病检测 物种亲缘关系和进化描述 46 XX46 XY 图6 1人类染色体核型模式图 非显带染色体 人类体细胞的正常核型 Denver体制 A组B组C组D组E组F组G组 近中着丝粒染色体 中央着丝粒染色体 4 5 近中着丝粒染色体 6 12 X 近中着丝粒染色体 13 15 近端着丝粒染色体 有随体 近中着丝粒染色体 中央着丝粒染色体 19 20 中央着丝粒染色体 21 22 Y 近端着丝粒染色体 有随体Y染色体略大 长臂平行伸展 无随体 正常男性 46 XY 正常女性 46 XX 三 染色体的显带技术 染色体特殊处理后再经过染色 可使染色体在其长轴上显示一条条明暗 深浅 交替 宽窄不同的带 band 显带染色体 常见带型的类型和特点1 Q带 用芥子喹吖因等荧光染料对标本进行染色 染色体显示出亮度 宽窄不一的荧光带纹2 G带 用碱 胰酶等预处理后再用Giemsa染色 可以显示出与Q带相符的带纹 G带的深 浅带纹对应Q带的亮 暗带纹3 R带 反带 用盐溶液预处理后再用Giemsa染色 所显示的带与G带的深 浅带纹正好相反 4 C带显示染色体着丝粒及其他部位的异染色质 T带显示染色体端粒 N带显示NOR 细胞分裂前中期 晚前期或早前期的细长染色体可以显示更多带纹 一套单倍染色体能显示550 2000条带纹 高分辨显带染色体常规显带 中期染色体 一套单倍染色体能显示320条带高分辨显带染色体的带纹增多是由于带纹的细分 带 亚带 次亚带 三 性染色质是间期细胞核中性染色体的异染色质部分所显示出来的一种特殊结构 一 X染色质 Barr小体 雌性哺乳类动物上皮等细胞的间期细胞核中紧贴核膜内缘 染色深的浓缩小体 大小约1 m 呈三角 圆形性染色质检查可初筛性染色体病及鉴别性别 Lyon假说1 雌性哺乳动物细胞内仅有一条 染色体有活性 另一条在遗传上是失活的并在间期核中螺旋化 异固缩为X染色质 但其上部分基因仍有活性 人的约1 3有活性 X染色质数目 X染色体数 12 失活发生在胚胎早期 人胚16天左右 3 X染色体的失活是随机的 但也是恒定的 二 Y染色质正常男性的间期细胞用荧光染料染色后 在核内出现一强荧光小体 Y染色质 Y染色体长臂远端的异染色质被荧光染料染色后发出荧光 男性细胞Y染色质数 Y染色体数 女性细胞中不存在 Lyon假说示意图 四 人染色体畸变染色体畸变 染色体数目或结构发生改变自发 遗传 诱发 化学 物理 生物 母亲高龄生育 发生时期 染色体组 基因组 单倍体和多倍体细胞 个体 三倍体多倍体单倍体 超二倍体 三体型 亚二倍体 单体型 一 染色体数目畸变 以二倍体为标准 染色体数目的增减 双雄受精 染色体数目畸变的机制1 整倍体产生的机制多倍体 含有三个或三个以上染色体组的细胞或个体 人的全身细胞为多倍体是致死的 但肝细胞 骨髓细胞等有些是多倍体细胞单倍体 双雌受精 核内复制 在细胞分裂时 核膜不发生崩解 或者是染色体复制两次或多次 这是核内多倍化的原因 在植物细胞 癌细胞中常见 核内复制在有丝分裂和减数分裂均可发生 非整倍体产生的机制 主要是由于细胞分裂时染色体不分离或丢失引起非整倍体 染色体数目成单个或几个的增减减数分裂I 同源染色体不分离 较多 减数分裂II分裂 姐妹染色单体不分离 较少 46 嵌合体 个体内存在两种或两种以上核型的细胞群 46 二 染色体结构畸变1 染色体结构畸变 染色体部分片段的缺失 重复 重排 染色体结构畸变产生的基础是断裂和 或 断裂后的重接 衍生染色体 发生结构重排的染色体 2 染色体结构畸变的类型 1 缺失 del 末端缺失 中间缺失 含着丝粒的片段保留 2 重复 dup 臂内倒位 3 倒位 inv 臂间倒位 4 易位 t 相互易位 罗伯逊易位 5 等臂染色体 i 着丝点横裂 6 双着丝粒染色体 dic 7 环状染色体 r 三 人类染色体畸变核型的描述 染色体结构畸变的表示方法有两种1 简式 在这一方式中 染色体的结构畸变只用断裂点来表示 2 繁式 在这一方式中 对染色体的结构畸变用改变了的染色体的带纹组成来描述 简式 46 XX del 1 q21 畸变符号 染色体总数 性染色体组成 变化染色体号 断裂点 繁式 46 XX del 1 pter q21 畸变符号 染色体总数 性染色体组成 畸变染色体号 改变了的染色体带纹组成 四 染色体病 染色体数目或结构畸变引起的疾病 目前已发现的染色体异常核型达一万多种 染色体病达100多种 一 常染色体病 1 22号常染色体数目或结构畸变引起的疾病 发病机制是基因组失衡 常染色体病的共同特征 智力低下 发育迟缓 先天性多发畸形 综合征 1 21三体综合征 Down综合征 最早发现 最常见的染色体病 新生儿发病率1 700 智商25 50 身材矮小四肢粗短 DOWN氏面容 眼距宽 斜视 舌头伸出 流涎 嘴小唇厚 双手断掌 50 患先心病 平均寿命17岁 DOWN综合征核型 游离型 47 XX XY 21 约占93 95 为母亲在形成卵细胞时染色体不分离 且多发生在减数第一次分裂易位型 46 XX XY 14 t 14 21 p11 q11 约占5 易位可以是新发生 55 的也可以是来自双亲之一 可以D G或G G易位易位携带者核型 45 XX XY 14 一21 t 14 21 p11 qll 嵌合型 46 XX XY 47 XX XY 21 图6 16t 14 21 易位携带者与正常人婚配后代子女核型分布图 2 5p 综合征 猫 叫综合征 发病率为1 50000 在常染色体结构畸变中占首位 少数可活到成年 临床表现 在婴幼儿时期的哭声似猫叫 头部畸形 小头 鼻塌 手足小 肾畸形 脑积水 肌张力亢进 智力严重低下 核型 46 XX XY del 5 5p15 二 性染色体病 性染色体数目或结构畸变引起的疾病 性染色体病占所有染色体病的1 3 总发病率为1 500 大多数到青春期第二性征发育时才显现出症状共同特征 性征发育不全或畸形 智力较低 1 先天性睾丸发育不全综合征 Klinefelter综合征 发生率约占男性的1 800 1 700 核型 47 XXY 临床表现 阴茎和睾丸小 胡须少 无 小喉结 部分伴有尿道下裂和隐睾 身材高 四肢修长 1 4患者有乳房发育 纯合体中97 不育大部分患者智力正常或轻度低下 易患糖尿病 甲状腺疾病 哮喘和乳腺癌 嵌合型中正常细胞比例大时 临床表现轻 可有生育力 核型 46 XY 47 XXY 本病纯合体的产生原因 60 是因为母亲在形成卵细胞时减数第一次分裂染色体不分离所致 40 来自于父亲精子形成过程中XY不分离 2 先天性卵巢发育不全综合征 Turner综合征 核型 45 X发病率在为1 5000 临床表现 子宫 外生殖器和乳房幼稚 身材 140m 肘外翻 后发际低 50 有蹼颈 乳间距宽 轻度智力障碍 多为新发生 在双亲配子形成过程中X染色体不分离 约75 发生在父方 25 发生在母方 嵌合体多数发生在受精卵早期卵裂时X染色体的丢失 3 脆性X染色体综合征 fragileXsyndrome 脆性X染色体 fraX 在Xq27 Xq28带之间的染色体呈细丝样 导致其相连的末端呈随体样结构 所致疾病为脆性X染色体综合征 由于这一细丝样部位易发生断裂称脆性部位临床表现 中度到重度的智力障碍 大耳 前额突出 下颌大而前突 大睾丸症核型 46 fraX q27 Y 第七节群体中的基因 群体或种群 population 生活在某一地区的 能相互交配的同种个体群 一 基因频率与基因型频率基因频率 是指群体中某一等位基因的数量占该基因座位上全部等位基因总数的百分比 表示该等位基因在该群体中的相对数量基因型频率 是指某特定基因型的个体数量占群体全部个体数量的百分比 例 MN血型在一个地区调查747人M血型基因型为MM223人占31 2 N血型基因型为NN129人占17 3 MN血型基因型为MN485人占51 5 设M的基因频率为p N的基因频率为q p q 1P MM十1 2MN 0 312 0 515 2 0 57q NN 1 2MN 0 173 0 515 2 0 43 二 遗传平衡定律 Hardy Weinberg定律 D H Hardy英 数学家 W Weinberg德 内科医生 Hardy Weinberg定律 在一个群体中 若1 该群体很大 2 可以随机交配 3 没有自然选择 4 没有突变发生 5 没有个体的大规模迁移 则群体中基因频率和基因型频率在每一代都保持不变 假设一对等位基因A aA的频率为p a的频率为q AA的频率为P aa的频率为Q Aa的频率为H则p q l p q 2 1 p2 2pq q2 l在遗传平衡状态下 P p2Q p2 H 2pq 例 一个群体100人 AA60人 Aa20人 aa20人 问这是一个遗传平衡群体吗 基因型数量频率AA600 60Aa200 20aa200 20总计1001 01 先计算基因型频率 P 0 6 H 0 2 Q 0 22 再计算基因频率 p 0 60 0 20 2 0 70 q 0 20 0 20 2 0 30如果是遗传平衡的群体应当符合 p2 2pq q2 1即 p2 0 49 2pq 0 42 q2 0 09上述群体基因型频率P 0 6 H 0 2 Q 0 2 是一个遗传不平衡的群体 再次随机交配 遗传平衡定律的应用AR 一个群体中白化病的发病率为1 40000 求致病基因频率 携带者频率已知白化病是AR病 按遗传平衡定律计算 aa q2 1