群体遗传染色体病 ppt课件

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 人类外周淋巴细胞培养及染色体标本制备采血 接种 培养 秋水仙素处理 收集细胞 低渗 固定 制片 染色 观察2 羊水细胞培养及染色体标本制备抽羊水最佳时间妊娠16 20周 一 人类染色体研究的常用技术 3 骨髓细胞染色体标本制备 二 人类染色体形态与核型特征 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 核型 Karyotype 一个体细胞 somaticcell 中的全部染色体称为核型 核型分析 karyotypeanalysis 将待测细胞的全部染色体按照Denver体制配对 排列后 分析与正常核型是否一致叫做核型分析 karyotypeanalysis 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 亚中着丝粒染色体 中央着丝粒染色体 4 5 亚中着丝粒染色体 无随体 6 12 X 亚中着丝粒染色体 13 15 近端着丝粒染色体 有随体 亚中着丝粒染色体 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 在丹佛体制中 作为惟一例外 22号染色体实际上大于21号 这是因为在此之前 先天愚型患者多出的一条染色体已被定为21号 而且已被广泛接受 X染色体的大小介于7 8号染色体之间 在非显带标本中 X染色体难于与第7和第8号染色体相区分 但一般认为 女性的X染色体比男性的易于识别 这是因为女性中有一条X染色体边缘往往呈绒毛状 特别是短臂更为明显 Y染色体一般略大于21 22号染色体 长臂的两条染色单体比较靠拢 常平行伸展 且其界限较模糊 短臂末端无随体 有时可见次缢痕 因此易与21号和22号染色体相区别 图6 1人类染色体核型模式图 非显带 正常男性 46 XY 正常女性 46 XX 三 染色体的显带技术用特殊的染色方法可使染色体在其长轴上显出一个个明暗交替或染色深浅不同的横纹 带 band 显带染色体 用特殊的染色方法使染色体沿其长轴显示出明暗交替或染色深浅不同的横纹 带 321 1234 常见带型的类型 特点及临床应用 1 Q带 Qbanding Q显带用芥子喹吖因 QM 或盐酸喹吖因 QH 等荧光染料对染色体标本进行染色 2 G显带 Gbanding 染色体标本用热 碱 蛋白酶等预处理后 再用Giemsa染色 可以显示出与Q带相似的带纹 是目前进行染色体分析的常规带型 3 R显带 Rbanding 所显示的带纹与G带的深 浅带带纹正好相反 故称为R带 reversedband 4 C显带 Cbanding 专门显示着丝粒的显带技术 C显带也可使第1 9 16号和Y染色体长臂的异染色质区染色 5 T显带 Tbanding 专门显示染色体端粒的显带技术 用来分析染色体端粒 6 N显带 Nbanding 专门显示核仁组织区的显带技术 高分辨显带 high resolutionbanding 分裂中期一套单倍染色体一般显示320条带 70年代后期 采用细胞同步化方法和改进的显带技术 获得细胞分裂前中期 晚前期或早前期的分裂相 可以得到带纹更多的染色体 能显示550 850条带 甚至2000条带以上 高分辨显带技术 对染色体的分析达到了亚带 subband 的水平 使我们能够确认那些更为微小的染色体结构改变了 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 三 性染色质 一 X染色质 1949 Barr 在雌猫神经细胞核中发现浓缩小体 后在正常女性间期核中见到紧贴核膜内缘 染色深 1 m的小体即为X染色质 Barr小体 正常男性则无 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 在间期核中螺旋化异固缩为X染色质 X染色体的剂量补偿效应 dosagecompensationeffect X染色质的数目 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 4 X染色体失活是永久性和克隆式繁殖的 Lyon假说要点 Lyon假说示意图 Y染色体长臂远端部分为异染色质 被荧光染料染色后发出荧光 女性细胞中不存在 细胞中Y染色质数目与Y染色体数目相同 核性别 间期细胞核中染色质的性别差异 二 Y染色质 正常男性在间期细胞 用荧光染料染色后 在核内出现一强荧光小体 直径0 3 m 称Y染色质 四 人体染色体畸变 染色体畸变 chromosomeaberration 是指染色体数目或结构发生改变 一 染色体的数目畸变 染色体数目以染色体组为单位的增减 染色体数目只有少数几条的增减 三倍体 triploid 多倍体 polyploid 单倍体 haploid 超二倍体 hyperdiploid 三体 trisomy 亚二倍体 hypodiploid 单体 monosomy 1 染色体数目畸变的类型 2 染色体数目畸变的机制 多倍体产生的机制 1 双雄受精 diandry 2 双雌受精 digyny 3 核内复制 endoreplication 一般由于细胞被终止在G2期 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 MI分裂同源染色体不分离 MII分裂姐妹染色单体不分离 46 嵌合体 mosaic 一个个体存在两种或两种以上染色体数目不同的细胞群 46 二 染色体结构畸变 1 染色体结构畸变产生的基础染色体结构畸变的基础首先是断裂 breakage 及断裂后的重接 reunion 发生结构重排 rearrangement 的染色体称为衍生染色体 染色体型畸变 chromosome typeaberration 断裂发生在染色体复制之前 G1或S期 染色单体型畸变 chromatid typeaberration 断裂发生在染色体复制之后 晚S期或G2期 2 染色体结构畸变的类型 1 缺失 interstitialdeletion del 2 重复 duplication dup 臂内倒位 paracentricinversion 3 倒位 inversion inv 臂间倒位 pericentricinversion 4 易位 translocation t 相互易位 reciprocaltranslocation 罗伯逊易位 Robertsoniantranslocation 5 插入 insertion ins 6 等臂染色体 isochromosome I 着丝点横裂 7 双着丝粒染色体 dicentricchromosome dic 8 环状染色体 ringchromosome 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称为染色体病 chromosomedisease 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 常染色体病常染色体病是由于1 22号常染色体数目或结构异常引起的疾病 男女均发病 共同的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 多发畸形 1 21三体综合征 Down综合征 1 临床表现 2 核型 游离型 47 XX XY 21 易位型 46 XX XY 14 t 14 21 p11 q11 易位携带者 translocationcarrier 核型 45 XX XY 14 一21 t 14 21 p11 qll 嵌合型 46 XX XY 47 XX XY 21 3 实验室检查 过氧化物岐化酶 SOD 1 活性可增高50 该酶基因定位21q22 即具有基因剂量效应 21 三体的分类 A 游离型 大部分的21 三体为游离型 发病原因95 为母亲在形成卵细胞时发生了染色体不分离 且发生在减数第一次分裂 极少一部分为遗传的 既母亲为21 三体 在胚胎发育中某一时刻发生了染色体不分离 形成嵌合体 嵌合体的临床表现较纯合体轻 发病程度与异常核型细胞比例有关 C 易位型 易位型可以是D G易位 也可以是G G易位 D G易位型21 三体有45 是由平衡易位携带者遗传而得 55 为新发生的 96 G G易位型21 三体是新发生的 B 嵌合型 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 18三体综合征 Edward综合征 发病率为1 25000 女性多余男性 发病率与母亲年龄有关 45 患儿在一个月内死亡 90 患儿在六个月内死亡临床表现 严重畸形 出生不久死亡 宫内发育迟缓 羊水过多 平均出生体重仅2243克 头长 枕凸 眼距宽 眼球小 嘴小 颈短 皮肤松弛 手呈特殊握拳状 摇椅足 智力严重低下核型 47 XX XY 1880 为纯合型 10 为嵌合型 其他为各种易位 3 13 三体综合征 Patau综合征 发病率为1 25000 女性多余男性 发病率与母亲年龄有关 45 患儿在一个月内死亡 90 患儿在六个月内死 临床表现 发育畸形 较21 三体和18 三体更严重 小头 兔唇 腭裂 小眼 多指 趾 宫内发育迟缓 出生体重轻 低耳位 摇椅足 智力严重低下等 核型 47 XX XY 1380 的病例为纯合型 其次为易位型 少数为嵌合型 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 大部分患者能活到儿童期 少数可到成年临床表现 患儿在婴幼儿时期的哭声似小猫叫 头部畸形 松弛 小头 鼻塌 低耳位 牙错位咬合 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 80 为纯合体 10 为不平衡易位 少数为环型染色体和嵌合体 二 性染色体病 性染色体数目或结构畸变引起的疾病称为性染色体病 性染色体病占所有染色体病的1 3 总发病率为1 500 大多数到青春期因第二性征发育时才显现出症状 性染色体病的共同特征 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在精神病患者中和收容所中达1 100 不育男性中1 10 临床症状 阴茎和睾丸小 身材高 第二性征差 四肢修长 有部分女性特征 胡须少 无 小喉结 部分伴有尿道下裂和隐睾 1 4患者有乳房发育 纯合体中97 不育 因曲精小管玻璃样变性 无精子 少数有先天性心脏病 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 XYY综合征 1961年Sandburg首次报道 发病率为1 900 核型为47 XYY 发病原因为父亲减数分裂产生了Y染色体不分离 临床表现 表型一般正常 身材高大 偶见尿道下裂 睾丸发育不良 生育力下降 但大多数可以生育 具有攻击倾向和反社会行为 在监狱中调查发现本病患者较多 3 先天性卵巢发育不全综合征 Turner综合征 核型 45 X 发病率在女婴中为1 5000 在自发流产中占18 20 临床表现 性发育幼稚 身材矮小 120m 140m 肘外翻 上眼睑下垂 后发际低 50 有蹼颈 乳间距宽 皮肤色素增多 性腺为纤维条索状 无滤泡 子宫 外生殖器和乳房幼稚型 轻度智力障碍 在X染色体上和在Y染色体上都具有的一种 SHOX基因 shortstaturehomeoboxcontaininggene 已经知道 SHOX基因会对骨骼中的软骨细胞施加影响 是保证身体长高 伸长骨骼不可缺少的一种基因 骨骼伸长 就必须有软骨细胞的增殖 SHOX基因大概就是在引导软骨细胞的增殖上具有某种重要的作用 Turner综合征患者 她们只有一条X染色体 因而 她们本应该具有的两个SUOX基因缺少了一个 这样一来 她们的最后身高就十分矮小 55 的病例为纯合型 其他为各种嵌合型和结构异常 如46 X i Xq 嵌合型表现轻者可生育 研究表明 身材矮小和其他体征是由于Xp单体决定 卵巢发育不全和不育则与Xq单体有关 Turner综合症多为新发生 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 4 多X综合征 1959年Jacob首先发现一例47 XXX女性 称为 超雌 发病率在女婴中为1 1000 临床表现 大多数正常 可生育 少数卵巢功能低下 原发或继发闭经 乳房发育不良 1 3患者患有先天性心脏病 部分有精神障碍 2 3患者智力稍低 X染色体越多智力越低 畸形也越重 多数为纯合体 少数为嵌合体 均为母方减数分裂染色体不分离 5 脆性X染色体综合征 fragileXsyndrome 把Xq27处有脆性位点的X染色体称为脆性X染色体 fragileX fraX 尤其所致的疾病称为脆性X染色体综合征 男性发病率1 1000 1 1500 智力低下10 20 大睾丸 长脸 大头 大耳 前额突出 下颌大而前突 嘴大唇厚发音障碍 核型 46 fraX q27 Y 三 两性畸形 两性畸形 hermaphroditisim 是指患者的性腺或内外生殖器官 副性征具有两性特征者 根据患者体内性腺组成的不同 两性畸形可分为真两性畸形和假两性畸形两类 1 真两性畸形患者体内兼有男女两种性腺者 称为真两性畸形 约40 患者性腺一侧为卵巢 另一侧为睾丸 约40 患者一侧为卵巢或睾丸 另一侧为卵巢组织和睾丸组织混合而成的卵巢睾 20 的患者两侧均为卵巢睾 患者的内外生殖器及副性征不同程度地介于两性之间 外观为男性或女性 核型有多种类型 不同核型的患者其临床表现有一定差异 1 46 XX型约占真两性畸形的50 以上 患者的一侧有卵巢 输卵管和子宫发育良好 另一侧有睾丸或卵巢 输精管发育不良 外生殖器为阴茎 但有尿道下裂 无阴囊或阴囊中空 阴毛呈女性分布 外观多呈女性 有的呈男性 但青春期出现女性副性征如乳房发育 2 46 XY 46 XX嵌合型患者的性腺可有以下三种情况之一 一侧为睾丸 另一侧为卵巢 一侧为睾丸 另一侧为卵睾 两侧均为卵巢睾 一般输精管 输卵管均可发育 3 46 XY型患者的性腺通常一侧为睾丸 另一侧为卵巢睾 4 46 XX 47 XXY嵌合型两型细胞中多以46 XX占优势 故常见患者体内一侧为发育较好的卵巢 可有成熟滤泡排放 另一侧为发育不良的小睾丸 无精子发生 5 46 XY 45 X嵌合型两型细胞中多以46 XY型占优势 故常见患者体内一侧有发育良好的睾丸和输精管 另一侧为发育不良的卵巢和输卵管 患者体内只有一种性腺 但外生殖器 副性征介于两性之间者 称为假两性畸形 根据患者体内的性腺是睾丸还是卵巢 假两性畸形又分为男性假两性畸形和女性假两性畸形两类 1 男性假两性畸性性腺为睾丸 外生殖器介于两性之间 副性征异常 部分有女性化表型 1 睾丸女性化综合征 testicularfeminizationsyndrome 2 不完全性雄激素不敏感综合征2 女性假两性畸形患者性腺为卵巢 但外生殖器及副性征发育有男性化倾向 核型向46 XX X染色质阳性 Y染色质阴性 2 假两性畸形 第七节群体中的基因Thegeneinpopulation 群体或种群 population 是指生活在某一地区的 能相互杂交的个体群 这样的群体也叫孟德尔式群体 Mendelianpopulation 一 基因频率与基因型频率基因频率 genefrequency 是指群体中某一基因的数量即指等位基因的频率 基因型频率 genotypefrequency 是指一个群体中不同基因型所站的比率 MN血型 有人在一个地区调查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 例如 二 遗传平衡定律 Lawofgeneticequilibrium Hardy Weinberglaw DH Hardy英 数学家 W Wei