医学遗传学第6章人类染色体

第6章人类染色体11879年，Fleming首次发现了细胞核中的染色质1888年，德国解剖学家Waldeyer提出染色体1909年，Johannsen将遗传因子定名为“基因”1926年，Morgan发表《基因论》1923年，PainterTS提出2n＝48，XX(XY)1952年，徐道觉用低渗法处理细胞制备染色体标本1956年，TjioJH和LevanA证明人类体细胞染色体数为2n＝461960年，制定人类染色体命名体制——Denver体制1968年，Q显带技术问世1971年，G显带技术问世1975年，高分辨显带技术出现1969年，建立原位杂交(insituhybridization)1986年，建立荧光原位杂交(fluorescenceinsituhybridization,FISH)

6.1人类染色体结构6.2染色体分析技术6.3核型识别和细胞遗传学命名原则6.1人类染色体结构

染色质和染色体实质上是同一物质在不同细胞周期、执行不同生理功能时不同的存在形式。

染色质：间期核内丝状、线状物，LM下不能辨别染色体：细胞增殖期，染色质组装成LM下可见的棒状或点状结构一、染色质和染色体(chromatin&chromosome)

定义：间期细胞核中伸展开的DNA蛋白质纤维。分类：

常染色质(euchromatin)

异染色质(heterochromatin)

染色质结构异染色质（专性异染色质）功能异染色质（兼性异染色质）

性染色质(sexchromatin)

：X染色质、Y染色质常染色质与异染色质的特性比较特征常染色质异染色质数量占染色体的极大部分占染色体的少部分分布位于核中央、核仁内部位于核膜内表面、核仁外部，形成染色体时位于染色体的某些特殊部位，如着丝粒区、端粒、核仁形成区等。染色正常染色反应，染色浅

特有染色反应，染色深

复制正常复制复制晚形态折叠松散，呈疏松状

折叠紧密，呈凝集状

组成含单一和重复DNA序列

结构异染色质含重复DNA序列；功能异染色质含有活性基因

功能能进行转录

结构异染色不能转录；功能异染色质可有转录活性

异染色质常染色质

X染色质

A、B、C、D、E：分别为含0、1、2、3、4个X染色质

Y染色质Lyon假说失活发生在胚胎发育早期（人类晚期囊胚期）；X染色体的失活是随机的；失活是完全的；失活是永久的和克隆式繁殖的。人类X染色体上约有1/3的基因可能逃避完全失活

二、染色体高级结构形成从DNA到染色体的四级结构模型：一级结构：核小体串珠结构二级结构：螺线管三级结构：超螺线管四级结构：染色单体核小体是染色质的基本结构单位，由核心颗粒和连接区构成。核心颗粒是4种组蛋白（H2A、H2B、H3、H4各2个分子）组成的八聚体核心表面围以长约146bp的DNA双螺旋所构成。连接区由约60bp的DNA片段和组蛋白H1所构成。DNA核小体螺线管超螺线管染色单体压缩7倍压缩6倍压缩40倍压缩5倍共计压缩8400倍染色体四级结构模型染色体的袢环模型三、染色体形态结构中期染色体的形态特征姐妹染色单体(q)(p)姐妹染色单体

姐妹染色单体：中期染色体由两条染色单体构成，彼此互称为姐妹染色单体。着丝粒：将两条染色单体连在一起，并将染色单体分为短臂（p）和长臂（q）。主缢痕：两条染色单体在着丝粒处凹陷缩窄，称为主缢痕。副缢痕（次级缢痕）：有的染色体在长、短臂上还存在缩窄区或浅染区，称为副缢痕。随体：大部分近端着丝粒染色体短臂末端有一球形小体，借柄部与染色体主体称为随体。核仁形成区（核仁组织者区，NOR）：近端着丝粒染色体随体和短臂相连的柄部含有rDNA，可转录形成rRNA，与核仁形成有关。端粒：染色体长、短臂末端的特化部位。人类染色体的类型中央着丝粒染色体(metacentricchromosome)亚中央着丝粒染色体(submetacentricchromosome)近端着丝粒染色体(acrocentricchromosome)1/2-5/85/8-7/87/8-末端6.2染色体分析技术一、染色体标本制备

中期染色体标本制备：选材：外周血T淋巴细胞

步骤：抗凝血采集37℃培养72h终止培养前2h加入秋水仙素收集细胞低渗、固定、滴片染色体标本二、染色体显带技术人类染色体非显带核型图1968，瑞典细胞化学家Caspersson首次应用荧光染料处理染色体标本，在荧光显微镜下出现宽窄和亮度不同的荧光带。带(band)：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。Q显带（Qbanding）：喹吖因(QM)G显带（Gbanding）：胰酶＋GiemsaR显带（Rbanding）：经处理的标本＋GiemsaC显带（Cbanding）：Y染色体、着丝粒、副缢痕T显带（Tbanding）：染色体末端结构异常N显带（Nbanding）：AgNO3,NOR高分辨染色体显带(highresolutionbanding)人类染色体的显带技术

Q-bandsG-bandsR-bandsC-bandsT-bandsN-bands高分辨显带三、分子细胞遗传学技术

荧光原位杂交

(fluorescenceinsituhybridization,FISH)

染色体涂染

(ChromosomePainting)

比较基因组杂交

(comparativegenomichybridization,CGH

)FISH基本原理：将DNA(或RNA)探针用特殊的报告分子标记，然后将探针直接杂交到染色体或DNA纤维切片上，再用与荧光素分子偶联的抗体与探针分子特异性结合来检测DNA序列在染色体或DNA纤维切片上的定性、定位、相对定量分析。

FISHX染色体Y染色体13号染色体18号染色体21号染色体FISHChromosomePainting基本原理：将整条染色体、某条染色体臂(长臂或短臂)或者染色体某个片断的DNA制备成探针,用荧光素标记，与变性的中期分裂相染色体进行原位杂交，在荧光显微镜下观察荧光素在染色体上标记的颜色，从而分析和研究染色体的重组和畸变。

ChromosomePaintingChromosomePaintingCGH基本原理：用不同的荧光染料分别标记不同探针，与正常人的中期染色体进行共杂交，杂交后根据染色体上显示的荧光颜色及荧光强度的不同，再借助于图像分析技术可对染色体拷贝数量的变化进行定量研究。

6.3核型识别和细胞遗传学命名原则一、非显带核型的识别1960年丹佛会议，制定了Denver体制。按照染色体形态、相对长度、臂比率、着丝粒位置和随体的有无，人类46条染色体分为23对、7个组(A~G)。

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。核型的描述：染色体总数，性染色体组成核型分析(karyotypeanalysis)：将待测细胞的全部染色体按Denver体制经配对、排列，进行识别和判定的分析过程。人类染色体分组与各组染色体形态特征（非显带标本）组号染色体号形态大小着丝粒位置随体副缢痕A1～3最大中央着丝粒(1,3)无1号常见亚中央着丝粒(2)B4、5次大亚中央着丝粒无C6～12,X中等亚中央着丝粒无9号常见D13～15中等近端着丝粒有E16～18小中央着丝粒(16)无16号常见亚中央着丝粒(17,18)F19、20次小中央着丝粒无G21、22,Y最小近端着丝粒21,22有Y无人类染色体非显带核型图（46，XY）二、显带核型的识别

1971年巴黎国际人类细胞遗传学会议、1972年爱丁堡会议提出区分每个染色体区、带的标准系统——《人类细胞遗传学命名的国际体制》

（AnInternationalSystemforHumanCytogeneticsNomenclature,ISCN）。

染色体的界标、区和带。

染色体带的描述：①染色体序号；②臂的符号；③区的序号；④带的序号。

显带染色体的界标、区和带示意图

界标：一恒定而显著的细胞学特征。带：通过显带技术使染色体的某一区段显得更亮(浅)或更暗(深)。区：处于二个邻近界标的中线之间的部分。2p13XpXq112212345678Xq28亚带：Xq28.1、Xq28.2、Xq28.3人类G显带染色体核型图（46，XY）

符号术语意义符号术语意义A-G染色体组的名称1-22常染色体序号→从…到…+或-在染色体和组号前表示染色体或组内染色体增加或减少；在染色体臂或结构后面，表示这个臂或结构的增加或减少/表示嵌合体？染色体分类或情况不明：断裂：：断裂与重接ace无着丝粒断片（见f）cen着丝粒chi异源嵌合体chr染色体ct染色单体del缺失der衍生染色体dic双着丝粒dir正位dis远侧dmin双微体dup重复e交换end（核）内复制f断片fem女性核型分析中常用的符号和