第八章 人类染色体与染色体病 本章重点内容提示 ? 人类正常染色体的形态结构,分组特征 染色体数目畸变和结构畸变类型 常见染色体病的核型表达 ? ? 一、染色体形态学和显带 在染色体狭窄处是着丝粒(centromere,cen), cen将染色体分为短臂(p)和长臂(q)。 染色体形态: 中央着丝粒染色体, cen 位于染色体的1/2处。 亚中着丝粒染色体, cen 位于染色体的5/8处 ? ? ? ? ? 近端着丝粒染色体, cen 位于染色体的7/8处 端粒 Sister chromatids 随体 1、核型(Karyotype)分析 将一个体细胞中全套染色体按一定方式排列起来, 构成图像。 根据人类细胞遗传学国际命名体制( ISCN ), 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:1~3,大 B组:4、5 大 C组:6~12+X 中 D组:13~15 中 E组:16~18 ,小, F组:19、20,小 G组:21、22 +Y,最小 chr.groups: A: 1~3 B: 4, 5 C: 6~12, X D: 13~15 E : 16~18 F : 19, 20 G:21, 22, Y 染色体的两端为端粒,是一种蛋白-DNA 结构,含有 TTAGGG 六核苷酸重复延伸序列, 保护染色体不被降解,防止染色体末端融合, 端粒缩短与细胞的寿命有关。 近端着丝粒染色体( 13 ~ 15 , 21 、 22 和 Y )除 Y 以外都具有随体,位于短臂末 端介细丝连接的球状小体,细丝部位是 rDNAgene 所在部位,转录rRNA 进而形成核 仁。 核型的描述 染色体总数,性染色体 正常男性 46 ,XY 正常女性 46 ,XX 2、染色体显带技术 ?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)。 ?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: ? G-显带:是最 常用的方法。 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。 46, XY 46, XX 常规G-banding使每个单倍体(24条染 色体)都可以显示350~550条带, 每条带 大约代表5x106~10x106bp的DNA。 ? 每个基因长度不等,从 102bp(a珠蛋白 基因) ~2x10 6 bp (抗肌萎缩蛋白基因)。 ? 估计平均每3000bp为一个基因,每条染 色体可能代表几个或几百个基因 ? G显带深染带富含AT,富含长分散 DNA序列(long interspersed sequence, LINES)是DNA的重复区域,不编码表达 基因. G显带浅带,富含GC,含有许多转录基 因。这种DNA在间期核中呈现较为伸展的 状态。 除了转录基因之外,它含有短分散 DNA序列(short interspersed DNA sequence, SINES)。包括Alu序列。染 色体上大多数断裂点和重排被认为是发生 在浅染带。 G显带 界标 区和带 除G显带外还有: ?R-显带:反G带 ?Q-显带:荧光显带,同G显带带纹 ?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 R显带 Q-显带:荧光显带,同G显带带纹 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 三、人类细胞遗传学研究进展 (一)染色体高分辨显带 ? 新技术的应用使人们能够观察到前中期染色体, 比中期染色体更伸展,这样观察的分辨率更高, 可显示550~850条带,即高分辨染色体。 高分辨显带 性染色体与X染色体失活 染色体 X Y 很大 很小 大小 相连锁疾 DNA 病 标记 约250种 <20种 功能 基因 其他 >1000 >300 >700 26 SRY基因 X染色质 X-chromatin ? ? ? 1949 年,加拿大细胞学家 Barr 等人,在雌 猫神经原细胞核中发现一种浓缩小体,但在雄 猫中看不到这种结构。 进一步研究发现,除猫以外,其它雌性哺乳 动物(包括人类)也同样存在这种显示性别差 异的结构,称为Barr小体,既X染色质。 正常女性的间期细胞核中紧贴核膜内缘有一 个染色较深,约为1微米大小的椭圆形小体, 既X染色质。 正常女性有两条X染色体,男性只有一条 X 染色体(和一条 Y ), X 染色体有数量 差异。那么,位于X染色体上的基因产物 是否存在差异昵?为什么只有女性才有X 染色质而男性没有?为什么某一种X连锁 的突变基因纯合子女性的病情并不比半 合子的男性严重? ? 1961年,英国的遗传学家Mrry Lyon等 四人,根据各自的实验提出了X染色体失 活假说,后称为Lyon 假说,来解释上述 问题。 ? 莱昂(Lyon)假说 X失活发生在胚胎生命 早期 ? 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 莱昂化--------嵌合体 ? 也就是说在女性细胞中的两条X染色体只有一条有活性, 另一条无转录活性,在间期细胞核异固缩而失活。这样男女 X连锁基因产物量保持相同水平,这种效应称为剂量补偿。 Y染色质 Y-chromatin ? ? ? 正常男性的间期细胞用荧光染料染色后,在细胞 核内显示一个直径约为 0.3 微米的强荧光小体,称 为Y染色质。 Y染色质是Y染色体长臂末端部分异染色质区,被荧 光染料着色所发出的荧光。这是 Y染色体特有的, 女性细胞中不存在。Y染色质数目=Y染色体数目。 间期核Y染色质检测: – 男性:46,XY – 女性:46,XX Y染色质为阳性 Y染色质为阴性 ? X、Y染色质在鉴别一个人的性别上有