基因yu疾病1-2.ppt

遗传的细胞基础 人类染色体 染色质和染色体 染色质chromatin 细胞间期核内伸展开的DNA蛋白质纤维 染色体chromosome 细胞有丝分裂阶段 染色质螺旋化 浓缩成为染色体每一条染色体是一条线性的 完整的 双螺旋的DNA分子 加上围绕其中的组蛋白和非组蛋白组成 染色体的结构性质与基因的作用密切相关 细胞间期 常染色体 螺旋化程度低 呈松散状 染色浅的染色质 对DNA酶I敏感 有转录活性 异染色体 高度凝缩状态 染色较深遗传惰性区 一般无转录活性 复制时间较其他区域晚 结构异染色质 在各细胞中总处于凝缩状态 一般为高度重复DNA序列 无转录活性 兼性异染色质 在特定细胞或一定发育阶段 由常染色质凝缩而成 失去转录活性 当其处于松散状态 转变为常染色质是 恢复转录活性如 人类女性两条X染色体 胚胎阶段 约16天 其中一条X染色体高度凝缩 异固缩X染色体 使其绝大部分基因失去转录活性 此前原两条均有转录活性 间期细胞核中 由于女性两条x染色体中的一条处于失活状态而形成一种特殊的深染块状物 称之为x染色质 或x小体 性染色质 Barr小体等 男性的Y染色体长臂因富含重复DNA序列 使着色较深 故又称Y染色质或Y小体 第二节人类细胞遗传学国际命名体制 一 国际人类细胞遗传学命名委员会ISCN InternationalStandingCommitteeOnHumanCytogeneticNomenclature 在丹佛 1960年 伦敦 1963年 芝加哥 1966年 和巴黎 1970年 统一了细胞遗传学的命名原则 1978年第一次出版了人类细胞遗传学国际命名体制 AnInternationalSystemforHumanCytogeneticNomenclature 规定了正常及异常核型的命名格式和原则 ISCN在198l 1985 1990和1995年 对人类染色体命名规则进一步修改并出版了新的版本 其中的1981年版 人类高分辨带的命名体制 1991年版 肿瘤细胞遗传学的命名体制 分子遗传学命名原则和格式 1995年版 其内容包括 正常染色体 符号和缩写术语 核型命名 不能确定的染色体或带的命名 核型中染色体异常的排列顺序 染色体数目异常 染色体的结构重排 染色体断裂 肿瘤染色体 减数分裂染色体 原位杂交等标准命名体制 核型 karyotype 一个细胞内全套染色体的形态特点及其数目 核型分析 karyotyping 分析细胞核型的全过程 二 染色体的形态结构 细胞分裂中期 中期染色体 螺旋化达到最高峰 长臂 短臂 着丝粒和端粒4个主要部分 个别染色体还有随体结构 根据其长短分为长臂和短臂 分别以q和P表示 染色体臂 构成染色体的主体结构 含有所有遗传信息 着丝粒 主 初级缢痕 位于染色体长 短臂之间部分 其分子组成主要为 重复DNA 不同的染色体上着丝粒所含的 重复DNA不同 与着丝粒之间的连接部分称为蒂 主要由转录18S和28SrRNA基因组成 中央着丝粒染色体 1 3号 近端着丝粒染色体 13 15号2l 22号 亚中央着丝粒染色体 上两类以外的所有染色体 随体satellite与短臂相连的球形小体端粒 telomere 位于染色体两末端的结构 其分子组成是特殊的 TTAGGG 的多次重复序列 长度可达10 15kb 其长短与端粒酶的活性有关 三 染色体数目及分组 人类体细胞中 23对 46条 染色体二倍体常染色体autosome1 22对性染色体sexchromosome女XX男XY生殖细胞 单倍体23条染色体卵子染色体23X 精子染色体两种类型23X或23Y 根据丹佛体制 按其长度和着丝粒位置 常染色体按照由长到短的顺序 分别标记为1到22号染色体 并分为A到G7组 含Y染色体的为男性 不含Y染色体的为女性 二倍体中每一编号染色体都是成对出现 称之为同源染色体 分别来自父方和母方 其形态 大小基本一致 但DNA水平有所差异 四 核型描述 带型及核型 染色体带纹的定位描述用显带技术 后述 可将每一染色体分出着色不同的区和带1 染色体结构的相关定义 1 界标landmark 确认每一染色体上具有重要意义的 稳定的 有显著形态学特征的指标 特征带 末端 着丝粒 2 区region 位于两相邻界标之间的区域 3 带band 显带处理后染色体呈现深浅或明暗不同的部分 每一染色体都为一系列连贯的带组成2 分区和分带的顺序以着丝粒为界标 短臂 p 长臂 q 从着丝粒开始 由近至远分区分带1 2 3区 每区内1 2 3带 每带内亚带 按照ISCN 1995年 的命名体制 命名某个区带顺序 染色体号 臂的符号 p 短 或q 长 区的序号 位于该区内的带号 带号后以小数点分隔出亚带号 例如10p24 2表示 10号染色体短臂2区4带2亚带 应该掌握书写和阅读这种格式的本领 五 染色体核型描述 染色体总数 性染色体组成 染色体异常或变异1 染色体核型的表示方法 先列出染色数 接着是逗号 然后是男性 XY 或女性 XX 及染色体组成 之间用逗号分开 正常男性核型描述 46 XY女性核型描述 46 XX2 染色体异常 和 放在相应符号之前 表示增加或减少了整条染色体 47 XY 21代表一男性先天愚型患者的核型多了一条额外的21号染色体 和 放在相应符号之后 表示染色体长度增加或减少 46 XY 5p 表示男性46条染色体5号染色体短臂长度减少 3 结构异常染色体核型描述 简明式 异常核型和异常染色体的断裂重接部位或染色体变异类型 推论出异常染色体带的构成 详尽描述系统 除指出重排类型外 还依据其带的构成具体说明了每一条异常染色体的组成 举例 有一个第5号染色体短臂1区4带发生断裂 其远侧段 p14 pter 已丢失 余下部分由5号染色体的长臂末端至短臂1区4带组成简式 46 XX del 5 p14 详式 46 XX del 5 qter p14 六 染色体多态性 chromosomepolymorphism 染色体结构和着色强度在不同的个体中 表现出细微的非病理性的差别 本质 DNA水平的变化所致 染色体多态性可按孟德尔遗传方式向子代传递 这种多态性可用于亲缘关系鉴别或骨髓移植后嵌合度的判断 常见的染色体多态性包括以下几种 一 随体多态性不同个体中近端着丝粒所含的随体数目和大小有所不同 二 倒位结构多态性在黑种人中 常见一种9号染色体的臂间倒位 约占人群的10 未发现相应的病理学意义 还发现一些其他染色体上的倒位属于良性的染色体变异 三 染色多态性染色体着丝粒附近含异染色质的区域 可通过特殊的染色显带 c显带 出来 该区域的大小在不同个体中有差别 尤其是第1 9 16号和Y染色体 七 染色体与基因 染色体大小 每条染色体的大小单位 百万bp1百万 1Mb 染色体根据大小从左到右排列 最小的染色体21号5千万bp最大染色体1号2亿5千万bp每条染色体上确定的基因数目 染色体根据基因含量从左到右排列 每个有核细胞都存在一套完整的人类基因组 估计约25000个基因 基因就是遗传信息的基本单位 有基因组DNA编码 DNA压缩整合成棒状结构 染色体 每种生物都有其特异的染色体组成 核型 即其构成特异的基因组 基因在染色体上呈线性排列 每一个基因都有其特定的位置 基因座 基因图则是基因在染色体上的定位图谱 每个物种和个体都有其特定的基因图谱基因定位 目标 定位染色体上每一个基因 阐明基因在生命活动和疾病中的作用机制 人类基因组组成 长达30亿bp的DNA分子中 1 5 为编码蛋白质序列 5 为调控序列 基因组中一半DNA为单拷贝DNA序列 只出现一次估计25000基因属单拷贝余为重复DNA序列维持染色体结构和个体间的多样性 易感部分 单拷贝DNA序列已知一半为此序列 但大多功能未知多为几千kb 散布于各种重复DNA序列内重复DNA序列根据基因组中的位置 串联重复程度 重复单元的组成具有多样性 重复DNA序列和疾病的关系Alu和LINE的突变会导致疾病当数个拷贝的Alu和LINE整合到基因组中并继续扩增时 偶尔将造成其他重要功能的基因插入失活 估计占总突变0 2 Alu和LINE异常重组也可导致疾病的发生在基因组的许多位置中 某些相当保守的重复DNA序列进行多次复制染色体节段复制称为节段重复 有几万kb长 至少占基因组的5 当重复区域包含有基因时 重复所涉及的基因组重排可在重复片段之间造成DNA序列和基因的缺失 导致疾病基因组节段之间的重排是个体间拷贝数目显著变异的一个重要原因 三 染色体显带技术与FISH技术 一 标准染色体显带技术1 Q显带喹吖因 quinacrine 染色方法 显带明亮区富含AT区域 显带黯淡区富含GC区 2 G显带吉姆萨染料 Giemsa 染色方法 染色之前 胰蛋白酶对参与组成染色体的蛋白质进行消化 经染色后显示出深浅不同的条带 G带的带型与Q带的带型基本一致 保存久 只需光镜 3 R显带或称反带明亮的R带相当于G浅带 黯淡的R带相当于G深带 R带的技术要求比较高 且不易控制带型一致性 4 C显带对结构性异染色质进行染色 各染色体着丝粒的两侧都含丰富的结构性异染色质 故c带染色阳性 第l 9 16号染色体着丝粒附近由高度重复的结构性异染色质DNA组成 故经C带技术处理后 这些区域深度染色 C带也明显大 含常染色质的其他染色体区域则浅度染色或不染色 通过C带技术 可以评估细小的而来源不明的标志染色体的临床意义 Y染色体长臂远段由丰富的结构性异染色质构成 因此也呈c带染色阳性 其染色阳性区域的大小在不同个体间差别很大 5 T显带专门显示端粒的显色方法 6 N显带核仁组织区核仁组织区银染法 Ag NOR 用硝酸银溶液选择性地对位于近端着丝粒染色体短臂上的蛋白质进行染色 凡是Ag NOR染色阳性 呈黑色 的 表明该区的18S和28SrRNA具有活性 正常个体的每个中期细胞所含的NOR数目通常是5 10 可增加染色体带的数目 有多种方法最常用的是使培养中的细胞分裂同步化 去同步化 然后通过短时间 低浓度的秋水仙素处理 以得到后早期或早中期细胞分裂相 经过特殊处理的高分辨显带方法 例如复制显带法 replicationbanding 所得到的染色体带水平可高达l400条或更多 应用高分辨显带方法 可以把微小的结构性染色体畸变诊断出来 二 高级染色体显带技术 三 分子细胞遗传学技术始于荧光原位杂交 FISH 由最初的单色FISH发展到现在的多色FISH 多重FISH multiplexFISH 或M FISH SKY spectralkaryotyping RxFISH 又称种间彩色显带 crossspeciescolor