人类染色体与染色体病.ppt

第四节人类染色体与染色体病,学习目标1.掌握人类染色体的正常核型，带的命名与书写，染色体的数目异常和形态畸变的类型；2.理解X染色质与Lyon假说，染色体数目异常的机制，染色体畸变的表示方法，染色体病的种类及发病的遗传学机制；3.了解人类染色体上的基因定位。,1.常染色质位置：常位于核央。着色：碱性染料着色浅。功能：疏松伸展，螺旋化程度底，能活跃地进行转录复制。,2.异染色质位置：常位于核边缘。着色：碱性染料着色深。功能：高度折叠浓缩，螺旋化程度高，不能活跃地进行转录复制。,常染色质和异染色质,一人类染色体humanchromosome,染色体（chromosome）是遗传物质(基因)的载体。它由DNA和蛋白质等构成，具有储存和传递遗传信息的作用。,染色单体,次级缢痕,短臂（p）,长臂（q）,随体,常染色质区,端粒(异染色质区),随体柄(次级缢痕),着丝粒(初级缢痕),中期染色体结构,一、染色体的基本特征,（一）染色体的结构,着丝粒、短臂和长臂,端粒,（二）人类染色体的类型及数目,中央着丝粒(M)染色体,亚中着丝粒(SM)染色体,近端着丝粒(ST)染色体,人类正常生殖细胞所含全部染色体为一个染色体组（n），为23条，卵子为22+X，精子为22+X或22+Y。人类正常体细胞中含有两个染色体组为2n(46条23对)其中122对染色体男女均有，称为常染色体（autosome），另一对染色体与性别有关，称为性染色体（sexchromosome）。女性的性染色体为XX，男性的性染色体为XY。,三、人类染色体的正常核型,（一）非显带染色体核型,核型（karyotype）：是指将一个体细胞中的全部染色体，按各对同源染色体的大小、形态特征，从大到小依次排列并分组编号所构成的图形。非显带核型：染色体被染呈均一的颜色，不同染色体的区别就是相对长度和着丝粒的相对位置，长短和着丝粒位置相似的染色体难以辨别，染色体微小结构的畸变无法探测。,丹佛体制（Denversystem）根据染色体的形态、大小和着丝粒的位置将染色体分为七组：A组：13，最大B组：4、5次大C组：612+X中D组：1315中E组：1618，小F组：19、20，次小G组：21、22+Y，最小,非显带染色体核型,（二）染色体显带技术和带命名的国际体制,1971年，法国巴黎会议确定了国际上通用的四种染色体显带技术：喹吖因荧光法(Qbanding)胰酶吉姆萨法(Gbanding)逆相吉姆萨法(Rbanding)着丝粒区异染色质法(Cbanding)。,1.染色体显带：经不同的方法处理染色体，经染色后使染色体在纵轴上显示明、暗或着色深、浅相间的横纹即显带（Banding）。带型（bandingpattern）：这种带对每一条染色体来说都是独特的，可以区分和确认每一条染色体。,显带方法,喹吖因荧光法(Qbanding),G-banding：标本经胰蛋白酶处理后，应用Giemsa染色，镜检、分析,显示深染和浅染相间的带纹。,优点：长期保存、光学显微镜下观察，是目前进行染色体分析的常规带型。,46,XY,46，XX,G显带核型分析,常规G-banding使每个单倍体都可以显示350550条带，每条带大约代表5x10610 x106bp的DNA。,逆相吉姆萨法(Rbanding)：标本经盐溶液处理后，应用Giemsa染色，显带与G显带相反，利于观察染色体末端结构变化。,其它显带技术T-显带：末端显带C-显带：着丝粒显带NOR：特异显示近端着丝粒染色体的核仁组织区,高分辨显带：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。显示550850条带，甚至2000条带以上。,T-bands,NOR,人类1号染色体高分辨带及其与分子标志的关系,在显带染色体标本上，每条染色体都由一系列连续的带纹构成，没有非带区。（1）界标（land-mark）界标是每条染色体上稳定的、有显著形态学特征的部位。包括染色体两臂的末端、着丝粒和某些明显的深染带或浅染带。（2）区两个相邻界标之间的染色体区域。（3）带分布于染色体的整个区域，明暗相间、深浅交替。（4）亚带在带的甚础上，再分出若干细小的带纹叫亚带。高分辨显带技术使对染色体的分析达到了亚带水平。,2.显带染色体命名的国际体制,描述一特定带时，需要写明四项内容：染色体序号臂的符号区号该带的序号这些内容按顺序书写，不用间隔，不加标点。如2p23表示第2号染色体，短臂，2区，3带。,四、性染色质与lyon假说,人染色体46条（23对），122对为常染色体，X、Y决定性别的称为性染色体。X、Y染色体在间期细胞细胞中以染色质形式存在-X、Y染色质。,（一）X-染色质1、表现：正常女性在间期体细胞核中，有一紧贴核膜内缘、直径约为1的椭圆形浓染小体(Barrbody)。2、“赖昂假说”的内容*剂量补偿：女性有两条X染色体，但只有一条有转录活性，另一条失活，并在间期细胞核中螺旋化呈异固缩状态，形成X-染色质；*随机失活：失活的X染色体，可以是来自父方，也可以来自母方；*失活发生在胚胎早期：胚胎发育第16天即失活；*barr小体不是所有基因都失活。1/3基因没有失活。,X染色质A、B、C、D、E：分别为含0、1、2、3、4个X染色质,（二）Y-染色质正常男性的体细胞中只有一条具有活性的X染色体，另外还有一条Y染色体，所以看不到X-染色质。如果用荧光染料染色后，可以在荧光显微镜下看到细胞核中有一个直径约0.3的强荧光小体，即Y-染色质或Y-小体。,二染色体畸变（chromosmeaberration）,在某些因素的影响下，使染色体数目和形态结构发生改变，称为染色体畸变。,染色体数目异常,染色体结构畸变,整倍体改变非整倍体改变嵌合体,缺失倒位易位重复环状染色体双着丝粒染色体,一、染色体数目异常及其产生机制,染色体数目异常（chromosomenumericalaberration）是指细胞中染色体数目的增加或减少。主要包括：整倍体改变、非整倍体改变和嵌合体。,(一)整倍体改变,体细胞中染色体数目在二倍体的基础上，以染色体组(chromosomecomplement)为单位增加或减少。,形成：单倍体（haploid）三倍体（triploid）四倍体（tetraploid)多倍体等。,三倍体核型,整倍体改变产生的机制主要是：1.双雄受精和双雌受精双雄受精是指受精时两个精子同时进入一个卵子中；双雌受精指减数分裂时，本应分给极体的那组染色体仍留在卵子内，形成二倍体的异常卵子，该卵子与正常精子受精。这两种情况都将形成三倍体受精卵。2.核内复制核内复制是指在一次细胞分裂过程中，染色体不是复制一次，而是复制两次，而细胞只分裂了一次，这样形成的两个子细胞都是四倍体。这是肿瘤细胞较常见的染色体异常特征之一。3核内有丝分裂在细胞分裂时，染色体正常复制一次，但至分裂中期时，核膜未破裂、消失，也无纺锤体形成，亦无后期、末期及胞质分裂，结果细胞内含有四个染色体组，形成了四倍体。,整倍体产生的机制双雄受精(diandry),双雌受精(diandry),核内复制,第一次复制,第二次复制,四倍体形成的原因,核内复制（连续复制两次）：,4n=4,2n=2,肿瘤细胞较常见,核内有丝分裂（核没有消失）,2n=2,4n=4,(二)非整倍性改变(aneuploid),染色体少数的增减染色体数多于46条超二倍体(hyperdiploid)三体型(trisomy)多体型（polysomy）染色体数少于46条亚二倍体(hypoldipoid)单体型(monosomy)染色体数不变，但发生个别人色体增多以及其它染色体相应减少假二倍体（pseudodiploid）,1.单体型某号染色体少一条，2n-1常染色体单体型,后果严重,致死、流产性染色体单体型，对个体危害相对小常见45,X,2.三体型多体型某号染色体增加一/多条2n+1/n,常见21、18、13三体染色体三体型较大染色体三体型难以存活流产三体型较单体型存活能力强。X三体型和X单体型相比，疾病的严重程度相对较轻。,这说明机体难于承受遗传物质减少所带来的基因间失衡。,非整倍性改变的形成机理,1.染色体不分离(chromosomenondisjunction),三体型,单体型,第一次减数分裂不分离,染色体不分离,染色体丢失,n+1n+1n-1n-1,同源染色体不分离,三体型,第二次减数分裂不分离,n+1n-1nn,姐妹染色单体不分离,有丝分裂不分离(受精后),造成嵌合体,46,46,XX(XY)/47,XX(XY),+21,一个个体内存在两种或两种以上不同核型的细胞系，称为嵌合体。,2.染色体丢失(chromosomeloss),着丝粒未与纺锤丝相连,行动迟缓、发生后期延迟,有丝分裂时,受精卵,核型：45，X/46，XX,着丝粒未与纺锤丝相连,45，X,46，XX,行动迟缓、发生后期延迟,二、染色体结构畸变及其产生机制,染色体结构畸变(chromosalstructuralaberration):染色体部分片段的缺失、重复或重排。发生的基础就是断裂（breakage），断裂后在重新连接时发生了错误，导致染色体部分结构改变。“平衡”改变“不平衡”改变衍生染色体（derivationchromosome）:畸变的染色体。,（一）染色体结构畸变的类型,缺失（deletion，del）倒位（inversion，inv）易位（translocation，t）重复（duplication，dup）环状染色体（ringchromosome，r）双着丝粒染色体(dicentricchromosome，dic）等臂染色体（isochromosome，i）,.缺失（del）,中间缺失,病案,5p-综合征（猫叫综合征）临床表现：患儿在婴幼儿时期的哭声似小猫叫，喉部畸形、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)(p15),臂内倒位（paracentricinversion）,2.倒位（inv）,臂间倒位（pericentricinversion）,倒位环,倒位环、交换与分离,病案,3.易位（t）,相互易位（reciprocaltranslocation）,两条非同源染色体同时断裂后，互相交换断片重接，产生两条衍生的染色体。,相互易位,相互易位染色体与正常同源染色体配对图解,相互易位携带者产生的18种配子及与正常配子受精后的合子类型分离类型配子类型与正常配子受精后产生的合子类型,对角相邻1相邻23:1,ABCDADCBABCBADCDABADCBCD*ABAB*CDCD*CBCB*ADADABCBCDADCBCDADABCDADABCBADABCBCD,46,XX(XY)46,XX(XY),-6,-7,+der(6),+der(7),t(6;7)(q25;q22)46,XX(XY),-7,+der(7),t(6;7)(q25;q22)46,XX(XY),-6,+der(6),t(6;7)(q25;q22)46,XX(XY),-7,+der(6),t(6;7)(q25;q22)46,XX(XY),-6,+der(7),t(6;7)(q25;q22)46,XX(XY),+6,-746,XX(XY),+7,-646,XX(XY),-6,-7,+2der(7),t(6;7)(q25;q22)46,XX(XY),-6,-7,+2der(6),t(6;7)(q25;q22)47,XX(XY),+der(7),t(6;7)(q25;q22)45,XX(XY),-6,-7,+der(6),t(6;7)(q25;q22)47,XX(XY),-6,+der(6),+der(7),t(6;7)(q25;q22)45,XX(XY),-747,XX(XY),+der(6),t(6;7)(q25;q22)45,XX(XY),-6,-7,+der(7),t(6;7)(q25;q22)47,XX(XY),-7,+der(6),+(7),t(6;7)(q25;q22)45,XX(XY),-6,病案,柳芳和贾强是很般配的一对，小日子过得津津有味。可是，结婚三年，柳芳连续流产三次。医生说是“习惯性流产”，以后恐怕也很难保住胎了。为此，贾强雷霆大发。而柳芳呢，只是默默哭泣、忍受，从不敢有半句顶撞。后来在医生的建议下，他们夫妇一起到计划生育研究所去做遗传学检查。,罗伯逊易位（Robertsoniantranslocation，rob）两条近端着丝粒染色体在着丝粒部位或近着丝粒处断裂后，二者的长臂在着丝粒重接形成一条衍生染色体。,4.重复（dup）,5.环状染色体（r）,辐射,环状染色体,6.双着丝粒染色体(dic),辐射,7.等臂染色体（i）,着丝点横裂,（二）染色体畸变的表示方法1相关符号及含义,2染色体数目异常的描述整倍体改变eg.69,XXX三倍体性染色体由三条X组成(2)非整倍体改变eg.47，XX，+13超二倍体47条染色体，性染色体XX，多了一条13号染色体45，X/46，XY嵌合体，一种细胞带有45条染色体，性染色体X；另一条带有46条染色体，性染色体XY,3染色体结构畸变的描述（1）简式：在核型描述中对结构畸变只用断裂点（breakingpoint）来表示,简式：46，XX，del（1）（q21）,畸变符号,染色体总数,性染色体组成,畸变染色体号,断裂点,（2）详式简式:46,XY,t(2;5)(q21;q31)详式:46,XY,t(2;5)(2pter2q21:5q315qter;5pter5q31:2p212qter)2号染色体长臂2区1带断裂,远端部分易位到5号染色体;而5号染色体长臂3区1带处断裂,远端部分易位到2号染色体上。形成2条易位染色体,想一想,46,XX,del(1)(pterq21)的意义是什么？简式如何书写？,是由于122号常染色体数目或结构异常引起的疾病。男女发病机会均等。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,一、常染色体病(autosomaldisease),三染色体病(chromosomaldisease),（一）21三体综合症(Downsyndrome),1866年，英国医生LangdonDown首先描述该病的体征，以其名命名，故称Downsyndrome。法国的细胞遗传学家Lejeune证实，核型中多了一条G组染色体，后来证明是21号，故称为21-三体综合征。,1）发病率：1/600-1/800，1.25，以10亿人口计，1.25x10亿=125万。2）体征：智力发育不全，发育迟缓，面容呆滞，眼距宽。眼裂小，外眼角上斜，鼻根扁平，张口伸舌，流涎水，缺乏抽象的思维能力，只会发单音节。常伴有四肢、五官、内脏、皮肤等方面的异常。50%患者伴有先天性心脏病，是死亡的主要原因。白血病的发病率高于常人20倍。实验室检查：SOD-1酶活性增加50%。,主要临床特征：,皮肤纹理变异：手掌正常人atd400，患者atd60700，通贯手（俗称“断掌”）。,核型,本病有三种核型：游离型：47，XX（XY），+21。（典型的21-三体，占本病的92.5%，几乎都是新发生的突变）。易位型：46，XX（XY），-14，+t（14q21q）。（约占本病的5%，最常见的是D/G易位，14q/21q）嵌合型：46，XX（XY）/47，XX（XY），+21。(约占2.5%，这类患者症状与异常细胞群比例有关，异常细胞群5%以下，症状较轻或正常),原因（遗传学）,1）减数分裂不分离母95%（辐射，甲状腺疾病，传染性肝炎）2）卵裂过程中不分离（mitosis）嵌合体3）双亲之一是平衡易位携带者，核型为：45，XX（XY），-14，+t（14q；21q）。,4）高龄孕妇危险率增高,多发生在第一次减数分裂不分离,正常,46，XY，-14，+t（14q21q）,（二）18三体综合征（Edward综合征）临床表现：1/3500-1/8000新生儿，呈特殊握拳姿势（第3指和第4指紧贴掌心，第2指和第5指叠放其上）；头面部畸形，小颌、低位耳、有一凸出的枕骨；心脏畸形，常为室间隔缺损、动脉导管未闭；胸骨短，船型足，发育迟缓，智力低下等。,核型：47,XX(XY),+1880%为纯合型，10%为嵌合型，其他为各种易位。,（三）13三体综合征（Patau综合征）临床表现：1/2500新生儿，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。,(四)5p-综合征（猫叫综合征）临床表现：1/50000新生儿，患儿在婴幼儿时期的哭声似小猫叫，喉部畸形、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。,女性患者多于男性,核型：46,XX(XY),del(5)(p15),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(sexchromosomaldisease),由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,（一）先天性睾丸发育不全综合症（Klinefeltersyndrome）发生率约占男性的1/8001/700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：47，XXY,（二）先天性卵巢发育不全综合症（Turnersyndrome）,核型:为45,X。发病率占女婴中为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，智力正常或轻度障碍。55%的病例为纯合型，其他为各种嵌合型和结构异常，嵌合型表现轻者可生育。,45，X,（三）多Y综合症,1961年Sandburg首次报道，发病率为1/900，核型为47,XYY。还有48，XYYY和49，XYYYY核型患者。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。,47，XYY,（四）多X综合症,1959年Jacob首先发现一例47,XXX女性，称为“超雌”。发病率占女婴中为1/1000。还有48，XXXX和49，XXXXX患者。,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。,（五）脆性X染色体综合症（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染色体综合症。1969年，Lubs在X连锁的智力低下家庭中发现。男性发病率1/10001/1500，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,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。,（一）真两性畸形:*患者体内兼有男女两种性腺者，称真两性畸形。*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。,146，XX型发生率：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；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。,246，XY型患者核型为46，XY；临床特征与46，XX型相似，也不能形成睾丸而有女性表型。实验室检查，X染色质阴性，Y染色质阳性。其发生原因一般认为患者体内有部分细胞为46，XX型，但缺乏实验证据。,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.嵌合型常见核型46，XY/46，XX,（二）假两性畸形: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男性假两性畸形患者性腺为睾丸，外生殖器介于两性之间,副性征异常，部分有女性化表型。核型（46，XY）X染色质阴性，Y染色质阳性。,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：46，XXX染色质阳性，Y染色质阴性。,单选题,1、根据ISCN，人类X染色体属于（）AA组BB组CC组DD组EE组2、非整倍体的形成原因可以是（）A双雌受精B双雄受精C核内复制D染色体不分离E核内有丝分裂3、当一条染色体的两个末端同时缺失时，有可能形成（）A等臂染色体B双着丝粒染色体C环状染色体D倒位染色体E重复,C,D,C,多选题,1、根据着丝粒的位置，可将染色体分哪四种类型（）A中央着丝粒染色体B亚中着丝粒染色体C近端着丝粒染色体D远端着丝粒染色体E端着丝粒染色体2、下列情形可能产生整倍体的是（）A双雄受精B双雌受精C核内复制D核内有丝分裂E染色体丢失3、属于染色体数目异常的染色体病为（）A猫叫样综合征BPatau综合征C.Edward综