医学遗传学人类染色体

医学遗传学人类染色体第1页，共75页，2023年，2月20日，星期六

Achromosomeisthevisiblestateofgeneticmaterialduringaphaseofthedivisionofthecell(metaphase).第2页，共75页，2023年，2月20日，星期六Humanshave23pairsofchromosomes,whichmakesthediploid

number46.Thediploidnumberisthenumberofchromosomesofanormalcell.第3页，共75页，2023年，2月20日，星期六Thehaploidnumberisthenumberofchromosomesinagamete.Usually,thediploidnumberistwicethehaploidnumber.

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Thenumberofchromosomesvariesdependingonthespecies.第5页，共75页，2023年，2月20日，星期六1.chromatin

ChromatinisthatportionofthecellnucleuswhichcontainsalloftheDNAofthenucleusinanimalcells.(AsmallamountofspecialDNAisalsofoundinthemitochondriaof

thecellcytoplasmoutsideofthecellnucleus.)第6页，共75页，2023年，2月20日，星期六第7页，共75页，2023年，2月20日，星期六A.heterchromatinandeuchromatinThedegreeofcondensationofthenuclearDNAisvariable.StronglycondensedDNAiscalledheterochromatin,Lesscondensedoneeuchromatin.Heterochromatinisstainedmoreintensethaneuchromatinbycertainnucleardyes.第8页，共75页，2023年，2月20日，星期六Heterochromatinisthecondensedformofchromatinorganization.Itisseenasdensepatchesofchromatin.第9页，共75页，2023年，2月20日，星期六Abundantheterochromatinisseeninresting,orreservecellssuchassmalllymphocytes(memorycells)waitingforexposuretoaforeignantigen.Heterochromatinisconsideredtranscriptionallyinactive.第10页，共75页，2023年，2月20日，星期六Therearetwotypesofheterochromatin:FacultativeheterochromatinandConstitutiveheterochromatin.第11页，共75页，2023年，2月20日，星期六

Facultativeheterochromatiniscondensedchromatinthatunfoldsandbecomestranscriptionallyactiveduringsomeportionofthecellcycle(Barrbody).第12页，共75页，2023年，2月20日，星期六

Constitutiveheterochromatinreferstothechromatinthatremainstranscriptionallyinertduringtheentirecellcycle.第13页，共75页，2023年，2月20日，星期六Thebulkofconstitutiveheterochromatiniscomposedofnon-codingDNAsequencesthatarerepeatedhundredsofthousandsorevenmillionsoftimes.第14页，共75页，2023年，2月20日，星期六第15页，共75页，2023年，2月20日，星期六Euchromatinisthreadlike,delicate.Itismostabundantinactive,transcribingcells.

Thus,thepresenceofeuchromatinissignificantbecausetheregionsofDNAtobetranscribedorduplicatedmustuncoilbeforethegeneticcodecanberead.

第16页，共75页，2023年，2月20日，星期六CondensationanddecondensationoftheDNAareatleastpartiallyreversibleprocesses.EachDNAsegmentthathastobereplicatedortranscribedhastobedecondensedduringthistime.第17页，共75页，2023年，2月20日，星期六Thehighestdegreeofcondensationcanbefoundinthechromosomes(mitosis,meiosis)duringcelldivision.第18页，共75页，2023年，2月20日，星期六第19页，共75页，2023年，2月20日，星期六第20页，共75页，2023年，2月20日，星期六B.thenucleosome

Thefundamentalstructuralunitofchromatinisanassemblage,calledthenucleosome,composedoffivetypesofhistones(designatedH1,H2A,H2B,H3,andH4)andDNA.第21页，共75页，2023年，2月20日，星期六Anucleosomeconsistsofapproximately1.8turnsofDNAwoundaroundacoreparticleofhistoneproteins.Thecoreparticleisaroughlyheart-shapedoctamerof4typesofhistones:twoeachoftheH2A,H2B,H3,andH4proteins.第22页，共75页，2023年，2月20日，星期六TheDNAbetweentwonucleosomesiscalledthelinkersegment.Thislinkersegmentgivesunfoldedchromatinabeads-on-a-stringappearance(thenucleosomesarethebeads).第23页，共75页，2023年，2月20日，星期六第24页，共75页，2023年，2月20日，星期六第25页，共75页，2023年，2月20日，星期六第26页，共75页，2023年，2月20日，星期六DNAisboundtothehistonesthroughelectrostaticforcesbetweenthenegativelychargedphosphategroupsintheDNAbackboneandpositivelychargedaminoacids(e.g.,lysineandarginine)inthehistoneproteins.第27页，共75页，2023年，2月20日，星期六Attimes,histoneproteinsaremodifiedbytheadditionofacetyl,methyl,orphosphategroups,andthisaltersthestrengthofthebondingbetweenthehistonesandDNA.第28页，共75页，2023年，2月20日，星期六ModificationssuchastheseareusuallyassociatedwiththeregulationofbiologicalprocessessuchasDNAreplication,geneexpression,chromatinassemblyandcondensation,andcelldivision.第29页，共75页，2023年，2月20日，星期六C.Scaffold-radialloopstructuremodelChromatinreferstoproteinsthathelporganizethelongDNAmolecule.TheproteinsupportsandorganizessmallloopsofDNA.第30页，共75页，2023年，2月20日，星期六第31页，共75页，2023年，2月20日，星期六2.ChomosomeAtsomepointduringthecelldivisionprocess,thechromatinwillbepackagedtightlyenoughthatweareabletovisualizedistinctchromosomesunderthelightmicroscope.第32页，共75页，2023年，2月20日，星期六A.chromosomebiologyThechromosomesdonotactuallybecomevisibleintheeukaryoticcelluntilaftertheDNAisreplicated.

So,anewly-visiblechromosomeisaduplicatedchromosome,andcontainstwocopiesoftheDNAdoublehelix.

第33页，共75页，2023年，2月20日，星期六Thesechromosomesarecomposedoftwothreadsofchomatin,calledchromatids,whichareattachedtooneanotheratthecentromereofthechromosome.

The2chromatidsthatmakeupaduplicatedchromosomearetheproductsofDNAreplication,andareknownassisterchromatids.第34页，共75页，2023年，2月20日，星期六Organismsthatreproducethroughsexualreproductionhavetwocopiesofeachtypeofchromosomeintheirsomatic(body)cells,oneinheritedfromeachoftheirparents.

Suchorganismsaresaidtobediploid,whereascellswithonlyonecopyofeachtypeofchromosome(suchasgermcellsorgametes)aresaidtobehaploid.

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Cytogeneticanalysesarealmostalwaysbasedonexaminationofchromosomesfixedduringmitoticmetaphase.第36页，共75页，2023年，2月20日，星期六Metaphasechromosomesdifferfromoneanotherinsizeandshape,andtheabsolutelengthofanyonechromosomevariesdependingonthestageofmitosisinwhichitwasfixed.第37页，共75页，2023年，2月20日，星期六Amodelofachromosomeduringmetaphase

第38页，共75页，2023年，2月20日，星期六However,therelativepositionofthecentromereisconstant,whichmeansthatthattheratioofthelengthsofthetwoarmsisconstantforeachchromosome.Thisratioisanimportantparameterforchromosomeidentification,andalso,theratiooflengthsofthetwoarmsallowsclassificationofchromosomesintoseveralbasicmorphologictypes.第39页，共75页，2023年，2月20日，星期六第40页，共75页，2023年，2月20日，星期六Similarchromosomesinheritedfromdifferentparentsareknownashomologouschromosomes,withcorrespondinghomologouschromatids.

Thesechromosomesaresimilarinthattheyhavethesamegenesatthesamelocationsonthechromosome,butmayhavedifferentforms(oralleles)ofthosegenes.

第41页，共75页，2023年，2月20日，星期六第42页，共75页，2023年，2月20日，星期六B.chromosomestaining第43页，共75页，2023年，2月20日，星期六第44页，共75页，2023年，2月20日，星期六人类染色体非显带核型图

第45页，共75页，2023年，2月20日，星期六ChromosomebandingQbandingGbandingRbandingTbandingCbandingNbandingHighresolutionbanding第46页，共75页，2023年，2月20日，星期六第47页，共75页，2023年，2月20日，星期六Gbanding(model)

第48页，共75页，2023年，2月20日，星期六Modelbanding第49页，共75页，2023年，2月20日，星期六Modelbanding第50页，共75页，2023年，2月20日，星期六Chromosome1

第51页，共75页，2023年，2月20日，星期六XchromosomeContainsover1400genesContainsover150millionbasepairs,ofwhichapproximately95%havebeendetermined第52页，共75页，2023年，2月20日，星期六C显带核型图

第53页，共75页，2023年，2月20日，星期六3.Sexchromosomeandsex-determination

Humansusuallyhave46chromosomesperdiploidcellconsistingof22setsofautosomesandasetofsexchromosomes-eitherXXorXY.Intheusualcourseofevents,individualswiththekaryotype46,XXarefemaleandindividualswith46,XY,aremale.

第54页，共75页，2023年，2月20日，星期六Thequestionarisesastohowthesexofanindividualisdetermined.IssexdeterminedbythenumberofXchromosomes-withoneXyouaremaleorwith2X'syouarefemale?第55页，共75页，2023年，2月20日，星期六OrissexdeterminedbythepresenceorabsenceoftheYchromosome-thepresenceofaYmakesforamaleortheabsenceofaYproducesafemale?

第56页，共75页，2023年，2月20日，星期六Theanswerwasprovidedbyindividualsresultingfromnon-disjunctionofthesexchromosomes.第57页，共75页，2023年，2月20日，星期六Someindividualshave45chromosomesandhaveonlyoneXchromosome;otherindividualshave47chromosomesandhavetwoXchromosomesandaY.第58页，共75页，2023年，2月20日，星期六Chromosome

ConstitutionNameofSyndromeSexof

IndividualFrequencyin

Population

46,XXNormalFemale0.511*46,XYNormalMale0.489*45,XOTurner'sSyndromeFemale1/5,00047,XXYKlinefelter'sSyndromeMale1/700*Female(46,XX)andMale(46,XY)frequenciestakenfromtheUSCensusprojection

第59页，共75页，2023年，2月20日，星期六Usually,awomanhastwoXchromosomes(XX)andamanoneXandoneY(XY).第60页，共75页，2023年，2月20日，星期六However,bothmaleandfemalecharacteristicscansometimesbefoundinoneindividual,anditispossibletohaveXYwomenandXXmen.第61页，共75页，2023年，2月20日，星期六Analysisofsuchindividualshasrevealedsomeofthemoleculesinvolvedinsexdetermination,includingonecalledSRY,whichisimportantfortestisformation.第62页，共75页，2023年，2月20日，星期六SRY(whichstandsforsex-determiningregionYgene)isfoundontheYchromosome.Inthecell,itbindstootherDNAandindoingsodistortsitdramaticallyoutofshape.第63页，共75页，2023年，2月20日，星期六ThisaltersthepropertiesoftheDNAandlikelyalterstheexpressionofanumberofgenes,leadingtotestisformation.第64页，共75页，2023年，2月20日，星期六MostXXmenwholackaYchromosomedostillhaveacopyoftheSRYregionononeoftheirXchromosomes.Thiscopyaccountsfortheirmaleness.However,becausetheremainderoftheYchromosomeismissingtheyfrequentlydonotdevelopsecondarysexualcharacteristicsintheusualway.第65页，共75页，2023年，2月20日，星期六Containsover200genesContainsover50millionbasepairs,ofwhichapproximately50%havebeendetermined第66页，共75页，2023年，2月20日，星期六第67页，共75页，2023年，2月20日，星期六4.chromosomalpolymorphism

Polymorphismisageneralconceptinbiology,referringtoamorethanoneversionofatraitbeingactivelypresentinapopulation.

第68页，共75页，2023年，2月20日，星期六Chomosomalpolymorphismreferstotheconditionwhereonespeciescontainsmemberswithvaryingchromosomecountsorshapes.Inmostcases,thedifferenceinchromosomecountsistheresultofasinglegeneundergoingfission,whereitsplitsintotwosmallerchromosomes,ortwoundergoingfusion,wheretwochromosomesjointoformone.第69页，共75页，2023年，2月20日，星期六5.AnInternationalSystemforHumanCytogeneticNomenclature

Symbolsandabbreviatedtermsusedinthedescriptionofchromosomesandchromosomalabnormalitiesarelistedbelow.Foradetaileddiscussionoftheseterms,consultISCN(1995):AnInternationalSystemforHumanCytogeneticNomenclature,Mitelman,F(ed);S.Karger,Basel,1995.第70页，共75页，2023年，2月20日，星期六addadditionalmaterialofunknownoriginarrow(->)from-to,indetailedsystembrackets,square([])surroundthenumberofcellscencentromerecolon,single(:)break,indetailedsystemcolon,double(::)breakandreunion,indetailedsystemcomma(,)separateschromosomenumbers,sexchromosomes,andchromosomeabnormalitiesdecimalpoint(.)denotessub-bands第71页，共75页，2023年，2月20日，星期六deldeletiondenovodesignatesachrom