医学遗传学：第二章 遗传的细胞基础

第二章遗传的细胞基础Cellularbasisofgenetic泸州医学院医学生物学与遗传学教研室第一节

染色质与染色体Chromatideandchromosome泸州医学院医学生物学与遗传学教研室染色质(chromatin):间期细胞核内能被碱性染料染色的物质，由DNA、组蛋白、非组蛋白及少量RNA组成，是间期细胞遗传物质存在的形式。

——有利于遗传信息的复制和表达染色体（chromosome）：在有丝分裂或减数分裂过程中，由染色质聚缩而成的棒状结构，是DNA螺旋化的最高形式。

——有利于遗传物质的平均分配泸州医学院医学生物学与遗传学教研室1、DNA2、组蛋白3、非组蛋白4、RNA一、染色质的化学组成泸州医学院医学生物学与遗传学教研室1、DNA①DNA是染色质的主要组成成分，也是遗传信息的携带者。②人体一个成熟生殖细胞中的DNA序列约含3.2×109个核苷酸对。一、染色质的化学组成泸州医学院医学生物学与遗传学教研室1、DNA2、组蛋白①组蛋白是构成染色质的主要蛋白质成分，富含精氨酸和赖氨酸带正电荷的碱性蛋白。②可分为H1、H2A、H2B、H3和H4五类。③生物体可以通过调控组蛋白的化学修饰，达到调控遗传信息转录的目的。一、染色质的化学组成泸州医学院医学生物学与遗传学教研室1、DNA2、组蛋白3、非组蛋白①非组蛋白是一类酸性蛋白质，含天门冬氨酸，谷氨酸等酸性氨基酸，带负电荷。②非组蛋白数量少但是种类多。③非组蛋白是真核细胞转录调控因子，与基因的选择性表达有关；非组蛋白可以被磷酸化，是基因表达调控的重要环节。一、染色质的化学组成泸州医学院医学生物学与遗传学教研室1、DNA2、组蛋白3、非组蛋白4、RNA一、染色质的化学组成泸州医学院医学生物学与遗传学教研室核小体（nucleosome）：是构成染色质的基本结构单位（

Kornberg等，1974）。二、染色质的分子结构五种组蛋白:H2A、H2B、H3、H4、H1

DNA:200bp组成泸州医学院医学生物学与遗传学教研室每个核小体中：

4种组蛋白H2A、H2B、H3、H4各2分子构成的八聚体核心；DNA分子以140bp左右长度绕在核心外围1.75圈，相邻的核小体之间由60bp左右长度的DNA连接；

H1另附着于连接部。泸州医学院医学生物学与遗传学教研室泸州医学院医学生物学与遗传学教研室常染色质(euchromatin)：细胞间期核内纤维折叠盘曲程度小，分散度大，染色较浅且具有转录活性的染色质。异染色质(heterochromatin)：细胞间期核内纤维折叠盘曲紧密，呈凝集状态，染色较深且没有转录活性的染色质。三、染色质的类型泸州医学院医学生物学与遗传学教研室常染色质与异染色质的比较常染色质异染色质螺旋化程度低，呈分散状态高，呈凝集状态折光性强弱染色不易染上染料，染色浅

易染上染料，染色深分布位置多在核中央多在核内膜边缘转录活性活跃低转录活性泸州医学院医学生物学与遗传学教研室异染色质的分类：结构异染色质：指各类细胞的全部发育过程中都处于凝缩状态的染色质。大多位于着丝粒区和端粒区，不具有转录活性。兼性异染色质：指在某些特定细胞类型或一定发育阶段，细胞原来的常染色质凝缩，并丧失基因转录活性变为异染色质，称为兼性异染色质。泸州医学院医学生物学与遗传学教研室是间期细胞核中性染色体的异染色质所显示出来的一种特殊结构，包括X染色质(X—chromatin)和Y染色质(Y-chromatin)两种。

四、性染色质泸州医学院医学生物学与遗传学教研室（一）X染色质

位于正常女性个体间期细胞核核膜内缘，为碱性染料浓染的染色质块，呈圆形、椭圆形或三角形，其平均直径约1μm。泸州医学院医学生物学与遗传学教研室Lyon假说：（1）女性细胞中的两条X染色体只有一条有转录活性，另一条无转录活性，在间期细胞核中呈异固缩状态，形成X染色质。（2）X染色体的失活是随机的。异固缩的X染色体可以来自父亲也可以来自母亲。（3）失活发生在胚胎早期，大约在人胚第16天。泸州医学院医学生物学与遗传学教研室（二）Y染色质

正常男性个体的间期细胞用荧光染料染色后，在细胞核中可见一个强荧光小体，呈圆形或椭圆形，直径约为0.3μm，称为Y染色质或Y小体。Y染色质是由Y染色体长臂远侧约2/3区段的异染色质所形成。

泸州医学院医学生物学与遗传学教研室通过间期细胞中X染色质和Y染色质的检查，可以对个体进行性别鉴定。这种细胞核中染色质的性别差异称为核性别。返回泸州医学院医学生物学与遗传学教研室四、染色体的组装

DNA核小体螺线管超螺线管染色体压缩7倍压缩6倍压缩40倍压缩5倍（一）四级结构模型

10nm核小体

30nm染色质纤维螺线管模型

外30nm内11nm组蛋白泸州医学院医学生物学与遗传学教研室螺线管折叠成袢环沿染色体纵轴伸出放射环非组蛋白支架上18个袢环形成微带10六次方个微带构成染色单体四、染色体的组装（二）染色体的支架—放射环结构模型泸州医学院医学生物学与遗传学教研室四、染色体的组装（二）染色体的支架—放射环结构模型染色体的包装支架－放射环结构模式图泸州医学院医学生物学与遗传学教研室7放射环结构模型（袢环模型，loopmodel）染色体支架（非组蛋白）袢环（30nm螺旋管）总长520nm30000-100000万个bp6微带一条染色单体约有10六次方个微带染色单体着丝点泸州医学院医学生物学与遗传学教研室第二节人类染色体

Humanchromosome泸州医学院医学生物学与遗传学教研室一、人类染色体形态结构端粒(telomere)副缢痕(secondaryconstriction)随体(satellite)着丝粒(centromere)

主缢痕(primaryconstriction)短臂(p)

&长臂(q)泸州医学院医学生物学与遗传学教研室1.着丝粒(centromere)在显微镜下表现为一个缢痕。着丝粒上有一对动粒，控制微管的装配和染色体的移动。着丝粒的结构和功能是由特异性DNA决定的。泸州医学院医学生物学与遗传学教研室2.

端粒（telomere)是位于染色体末端的特殊结构。端粒DNA是一串联重复序列，进化中高度保守，人类为TTAGGG。端粒通过端粒酶（telomerase)复制。端粒酶由RNA和蛋白质组成。泸州医学院医学生物学与遗传学教研室端粒的功能：1）保持染色体结构完整；2）保证染色体末端的完全复制；3）有助于建立核膜和染色体配对的三维构象；4）在细胞的寿命，衰老和死亡中起重要作用。泸州医学院医学生物学与遗传学教研室人类染色体的类型：中央着丝粒、亚中着丝粒、近端着丝粒泸州医学院医学生物学与遗传学教研室二、人类染色体的数目*正常人类体细胞:

为二倍体,有46条染色体，可配成23对,其中44条（22对）为常染色体，2条（1对）为性染色体--X染色体和Y染色体

。*精子和卵子:

为单倍体,有23条染色体*精子和卵子授精后:

又成为二倍体--46条染色体

泸州医学院医学生物学与遗传学教研室核型（karyotype）：一个体细胞中的全部染色体，按其大小、形态特征顺序排列所构成的图像就称为核型。核型分析（karyotypeanalysis）：将待测细胞的核型进行染色体数目、形态特征的分析，确定其是否与正常核型完全一致，称为核型分析。核型与核型分析三、人类正常核型泸州医学院医学生物学与遗传学教研室（一）丹佛体制根据大小递减的次序和着丝粒的位置，把一个细胞的46条染色体分为7组共24种类型。泸州医学院医学生物学与遗传学教研室三、人类正常核型人类非显带染色体的分组及各组形态特征组序染色体编号形态大小着丝粒位置随体次缢痕组内各染色体鉴别程度A1～3最大1,3为中着丝粒2为亚中着丝粒无常见1可鉴别B4～5次大亚中着丝粒无不易区分C6～12,X中等亚中着丝粒无常见9不易区分D13～15中等近端着丝粒有13偶见不易区分E16～18小16为中着丝粒17,18为亚中着丝粒无16常见可鉴别F19～20次小中着丝粒无不易区分G21～22,Y最小近端着丝粒21,22有Y无不易区分泸州医学院医学生物学与遗传学教研室返回上一张泸州医学院医学生物学与遗传学教研室泸州医学院医学生物学与遗传学教研室（二）染色体显带技术三、人类正常核型使每一号染色体的长臂和短臂上呈现特异的、宽窄不一、明暗交替的横纹——带（band）。由于每号染色体都具有各自独特的带纹，因此，能准确鉴别染色体和结构畸变。泸州医学院医学生物学与遗传学教研室（1）Q显带：方法：将染色体经氮芥喹丫因（QM）等荧光染料染色处理后在荧光显微镜下呈现出明暗交替的横纹。（可能是构成染色体的DNA分子中碱基成分存在差异，某些片段AT含量较多；有些部位CG含量较多）优点：带型鲜明、制片过程影响小缺点：荧光持续时间短，不能长期保存；必须用荧光显微镜才能观察泸州医学院医学生物学与遗传学教研室泸州医学院医学生物学与遗传学教研室（2）G显带方法：将染色体用胰酶、NaOH、柠檬酸钠或尿素等试剂处理后用Giemsia染液染色后显现出的深浅交替的横纹称为G显带。优点：①普通光镜即可观察②带型清晰、稳定③标本可长期保存泸州医学院医学生物学与遗传学教研室泸州医学院医学生物学与遗传学教研室3、R显带（reverseband）方法：磷酸盐缓冲液处理→Giemsia染液染色→反带（带纹同G带恰好相反）特点和运用：用于研究染色体的末端缺失和结构重排。泸州医学院医学生物学与遗传学教研室泸州医学院医学生物学与遗传学教研室4、C显带（着丝粒显带）方法：NaOH或Ba（OH）2处理变性→柠檬酸钠或氯化钠溶液（SSC液）处理复性→Giemsia染液染色→每号染色体的着丝粒区被特异性着色。原理：在染色体的着丝粒区和次缢痕区含有高度重复序列DNA，当用碱溶液处理时再用SSC液使其复性，着丝粒区和次缢痕处的DNA复性速度要快于其他部分，故可被Giemsia染液染色。特点和运用：①用于染色体着丝粒的分析研究②鉴别1、9、16号及Y染色体泸州医学院医学生物学与遗传学教研室泸州医学院医学生物学与遗传学教研室5、T显带（端带）方法：标本加热→Giemsia染液染色→标本末端呈现特异性深带（T带）特点和运用：①

专一显示染色体端粒②

分析染色体的末端缺失、易位泸州医学院医学生物学与遗传学教研室泸州医学院医学生物学与遗传学教研室6、高分辨显带(highresolutionbanding)在普通G带或Q带染色体标本上，一般每套中期染色体都只能显示320余条带纹。前中期的每条染色体可显示出555~842条带，晚前期的单倍染色体显示843~1256条带。泸州医学院医学生物学与遗传学教研室特点：使各号染色体在光学显微镜下显现出更明显的特征，检出更微细的各种染色体畸变；可以将染色体的异常位点进行精确定位。泸州医学院医学生物学与遗传学教研室高分辨显带泸州医学院医学生物学与遗传学教研室四、人类染色体的命名体制

（一）非显带染色体的命名Denver体制：识别到组的数目改变。核型记述：染色体总数；逗号；性染色体类型。

正常男性：46，XY;

正常女性：46，XX。泸州医学院医学生物学与遗传学教研室（二）显带染色体的命名界标（landmark）：是染色体上划分区的标志，通常是染色体上稳定而有显著形态学特征的结构。包括：①染色体臂的末端；②着丝粒；③某些特定的带（深带或浅带）。泸州医学院医学生物学与遗传学教研室区（region）：为位于两相邻界标之间的区域。带（banding）：每一染色体都是由一系列序贯的带组成，没有非带区。它借其较深或较浅的着色强度，清楚的与相邻带相区别。记述一特定带，需要写明4个内容：①染色体号；②臂的符号；③区的号序；④带的号序。例如：1p31。泸州医学院医学生物学与遗传学教研室返回泸州医学院医学生物学与遗传学教研室（三）高分辨显带的命名随着染色体高分辨显带技术的发展，原来的一个带可以再分为3~5个亚带，又可再分为3~5个次亚带。在记述其亚带时，在原来带名之后加一小圆点