医学遗传学课件：第4章-染色体

1、Chapter 4 染 色 体Human chromosome1Outline第一节：染色质与染色体第二节：染色体在细胞分裂中的行为第四节：正常核型2第一节 染色质和染色体二者的关系染色质的形成与包装染色质的类别性染色质Chromatin chromosome3染色质和染色体Chromatin: 间期细胞的形态，呈细胞网状，不规则形态。Chromosome: 分裂期形态，呈高度浓缩的棒状结构。同一物质在细胞不同时相表现出的不同形态back4Chromatin:由一条DNA分子缠绕无数核小体核心组成的核蛋白纤维。即染色体的一级结构。200bpDNA片段组蛋白8聚体1分子组蛋白H1。染色质的形成与

2、包装5包 装染色单体超螺线管螺线管袢 环back核小体6连接区:核心颗粒八聚体-组蛋白H2A、H2B、H3、H4各2分子140bp DNA，缠绕1.75圈60bp左右DNA片段 + H1组蛋白7Solenoid：染色质的二级结构，是在核小体的基础上由H1组蛋白参与形成的更为紧密的结构，30nm。8常染色质euchromatin异染色质heterochromatin染色质类别9异染色质类别结构性异染色质(constitutive heterochromatin)兼性异染色质(facultative heterochromatin)back10Sex chromatin:间期细胞核中在异染色质部分

3、中显示出来的一种特殊结构，体现出生物学的性别差异，这种差异被称为“核性别”。X染色质Y染色质性染色质11X染色质1. 1949年Barr等在雌猫的神经元细胞中发现一种浓缩小体，而雄猫无。而且在其他物种的雌性个体组织细胞核中都有。因此X染色质又称Barr小体。12X染色质的形成机理女性：XX男性：XYX染色体上基因翻译蛋白质的量在男女中的比例是1:2吗？1:1原因?13Lyon假说剂量补偿效应Dosage compensation雌性哺乳类动物细胞中的两条X染色体中，一条有活性，一条失活。失活的随机性Inactivate randomly失活的X染色体可以是父源的，也可以是母源的。14失活的早期

4、性失活发生时间：女性胚胎发育早期第16天。失活的永久性失活的X染色体所在细胞的所有后代细胞X均失活。Lyon假说15女性胚胎：发育至青春期，所排卵子中含有的X染色体是失活状态，是否影响受精卵的正常发育？NObecause一旦卵子与精子受精，其中失活的X染色质就会变为常染色质，恢复活性。X染色质为兼性异染色质说明16X染色质的数目=X染色体数目-1NObecause46,XX46,XY46,XX?45，X47，XXY47，XXXLyon假说研究有了新进展！17Lyon假说的进展基因逃避失活现象Escape inactivation: 15%的基因逃避。失活的分子机制XIST (X inactiv

5、e specific transcripts)基因18 在男性间期细胞核中，用荧光染料染色，核内有一直径0.3um强荧光小体，是Y染色体长臂远端部分异染色质。临床应用：快速性别鉴定 backY染色质19细胞增殖周期有丝分裂减数分裂第二节染色体在细胞分裂中的行为20cell cycle：细胞从上一次分裂结束开始，到下一次分裂终了，所经历的过程叫细胞周期。细胞增殖周期细胞间期细胞分裂期G1SG2M21细胞间期(interphase)细胞两次分裂之间的间隔即间期。间期主要进行DNA合成和蛋白质合成。DNA合成前期Synthesis：DNA合成期DNA合成后至分裂G1期S 期G2期22无丝分裂有丝分裂

6、减数分裂细胞分裂期(dividing phase)back23前期(prophase)中期(metaphase)后期(anaphase)末期(telophase)有丝分裂(mitosis)有纺锤丝的形成，有染色体的变化24前期(prophase)1.染色体凝集：前期开始的标志。2.中心体分离，确定分裂极。3.纺锤体开始装配。4.核仁解体。5.核膜破裂:标志前期结束。251.染色体达到最大凝集。2.染色体排列到细胞中央的赤道板上。中期(metaphase)26着丝粒纵裂为后期开始的标志。姐妹染色单体分离并向两极移动。后期(anaphase)271.分开的染色体分别到达纺锤体的两极-末期开始标志。

7、2.染色体解螺旋形成细丝状染色质。 3.子细胞核出现。4.核仁形成。末期(telophase)back28染色体复制1次，细胞分裂2次，形成的4个子细胞中的染色体数目比母细胞减少一半。 减数分裂(meosis)29减数分裂第二次减数分裂前期中期后期末期第一次减数分裂前期中期后期末期细线期偶线期粗线期双线期终变期30前期I(细线期)间期染色质凝集变为染色体减数分裂 I31偶线期同源染色体发生联会粗线期非姐妹染色单体发生交换32双线期出现交叉现象终变期出现交叉端化现象3334中期I后期I末期I同源染色体分离非同源染色体随机组合35 减数分裂间期此期持续时间较短，无新的DNA合成。36中期 II后期

8、 II末期 II前期 II减数分裂 II姐妹染色单体分离非姐妹染色单体随机组合back37染色体形态核型分析第四节 正常核型38染色单体(chromatid)主缢痕(primary constriction) 着丝粒(centromere) 动粒(kinetochore)短臂(p)、长臂(q)染色体形态39端粒(telomere)次缢痕(secondary constriction)随体(satellite)：柄部次缢痕为核仁组织区。40中着丝粒:1/2-5/8亚中着丝粒:5/8-7/8近端着丝粒:7/8-末端端着丝粒:末端back染色体类型411888年Waldeyer提出染色体的名称。19

9、24年Painter提出人类染色体数目为48。1956年华裔学者蒋有兴(Joe Hin Tjio) 应用低渗技术观察人类染色体数目为46。核型分析42核型(karyotype): 一个体细胞中的全部染色体所构成的图像。核型分析(karyotype analysis)：将待测细胞的核型进行数目、形态特征分析的过程。43这些带纹是怎么出现的呢？44染色体非显带标本：常规染色体制片 Giemsa染色得到的标本，除着丝粒和次缢痕外，整条染色体染色均一。非显带核型常规染色体制片方法：取材(静脉血)培养(PHA) 秋水仙素处理收获低渗处理固定制片Giemsa染色分析。45人的体细胞的染色体数目为2n=46

10、，依据染色体长度和着丝粒的位置排列、编号为23对同源染色体。其中122号常染色体，1对为性染色体。女性为XX；男性为XY。命名方法人类细胞遗传学国际命名体制(ISCN, 1995)(An International System for Human Cytogenetic Nomenclature)46A 1-3B 4-5C 6-12 + XD 13-15E 16-18F 19-20G 21-22 +Y染色体的分组47Male: 46， XYFemale: 46， XX染色体的数目性染色体的种类正常核型，核型的书写方法48如何描述？非显带染色体难以精确识别染色体的序号。难以发现和确定染色体的结

11、构异常。49显带核型显带技术(banding method)：通过各种处理和染色方法，将染色体延其长轴显示出明暗(深浅)不同、宽窄相间的带纹的技术。显带染色体：经染色体显带技术处理的染色体。50易着色的节段为阳性带，富含AT；不易着色的节段为阴性带，富含GC；显带机制51Q banding1968年，瑞典细胞化学家Caspersson应用荧光染料quinacrine mustard处理染色体后，在荧光显微镜下观察到染色体沿长轴显示出一条条宽窄、亮度不同的带纹。显带技术52方法：先用胰蛋白酶处理染色体，再用Giemsa染色。结果：因而在染色体上出现深浅的带纹。显带技术G banding53显带染

12、色体的命名和书写(ISCN, 1978)带：染色体上亮或暗的部分。近侧段、远侧段：以着丝粒为参照点界标：是每一条染色体上具有重要意义的、稳定的、有显著形态学特征的标志。如：端粒、着丝粒以及某些显著的带。54臂:短臂p; 长臂q区:每相邻界标之间。短臂与长臂各包括若干区，自着丝粒起始至端粒排序：1区, 2区。每一区包括若干带，自近侧段至远侧段排序1号带，2号带。着丝粒分别归属于长、短臂的1区1带。55染色体号数臂区带1p321p3211q31-42q11特定带的描述方法56p 短臂 mos 嵌合体q 长臂 chi 异源嵌合体cen 着丝粒 chr 染色体dic 双着丝粒体 i 等臂染色体del 缺失 r 环状染色体fra 脆性位点 der 衍生染色体Inv 倒位 mal 男性rob 罗伯逊易位 fem 女性ter 末端 dup 重复常用符号和术语(P57)5770年代用中期染色体显带，每套单倍数染色体带纹数为320条-低分辨；高分辨显带(high resolution banding)染色体：70年代后期，用早中期、晚前期的染色体显带，每套单倍数的染色体带数为550条、850条。高分辨显带染色体58亚带的命名10p12 带再分为3条亚带，则依次编号为10p12.1、