第五章,染色体病

1秦皇岛市卫生学校教案内页2012-2013学年度第1学期教学层次授课日期授课班级2012护理（3+2）第周专业护理时数2课题染色体病章节教学目标第5章（第一节染色体畸变）知识目标1、掌握染色体畸变的机理2、知道染色体畸变的常见类型3、了解嵌和体的意义能力目标通过对染色体畸变讲解，培养学生分析问题的能力情感目标通过对染色体畸变讲解，激发学生学习兴趣，增强他们珍爱自我的责任感教学重点染色体畸变类型教学难点染色体结构畸变教学方法讲述法、演示法、谈话法教具教材、挂图教材及参考书第四军医大学出版社《遗传与优生》王宪王光亮主编护理（3+2）2第五章染色体病第一节染色体畸变一、知识点展示：嵌和体(二)教学设计第一节染色体畸变染色体畸变是指在一定条件影响下，染色体在数量和形态结构上发生异常改变。染色体畸变可以是自发产生的，也可由外界因素（电离辐射、诱变剂、病毒等）诱发产生。染色体畸变涉及到染色体数目或节段上基因群的增减或位置转移，破坏了遗传物质相互作用的平衡关系，影响细胞正常的遗传功能，从而影响细胞的正常物质代谢和个体发育，进而引起染色体病。染色体畸变发生的原因有许多种，归纳起来主要有物理因素、化学因素、生物因素和遗传因素等。1.物理因素染色体对辐射敏感，孕妇接触放射线后，其子代发生染色体畸变的危险性增加。自然界里存在着各种各样的射线，虽剂量极微，对人体也会产生一定影响，对人类有极大的潜在危险。当人体受到电离辐射后，可引起细胞内染色体发生畸变。最常见的畸变类型有染色体断裂、染色体不分离、缺失、易位和核内复制等，这些都可能使个体的性状表现异常。而且畸变的频率和严重程度随辐射剂量的增高而增高。辐射线有两大类：一类是波长极短的电磁波射线，如X射线、γ射线；另一类是高能量基本粒子，如α粒子、β粒子和中子所产生的射线。2．化学因素许多化学药物、抗肿瘤药、毒物和农药都是染色体的诱变剂，能够导致染色体畸变。抗肿瘤药如环磷酰胺、氮芥、马利兰等；农药如有机磷杀虫剂、敌百虫、乐果等；工业毒物如苯、甲苯、砷、硫化物等都会使染色体畸变率增高。3．生物因素病毒和细菌产生的毒素都具有一定致癌作用，而病毒本身就可引起染色体畸变，它主要是影响DNA代谢导致染色体畸变和基因突变。麻疹病毒、风疹病毒和肝炎病毒等都可以引起染色体断裂，造成胎儿染色体畸变。4.遗传因素母亲受孕时年龄过大，母体卵子老化和受精卵早期所处的宫内环境不良均可引起畸变。如母亲大于35岁时，生育先天愚型（21三体综合征）患儿的频率增高。这与生殖细胞老化有关。染色体异常的父母可能遗传给下一代，染色体畸变也可以从遗传获得，因此常具有家族倾向。一、染色体数目畸变正常生殖细胞精子或卵子中含有23条染色体称为一个染色体组，具有这样一套染色体的细胞称为单倍体(用n表示)，正常人类体细胞有46条染色体，两个染色体组称为二倍体（2n=46）。以正常二倍体（2n=46）为标准，染色体数目的增加或减少，称染色体数目畸变。包括整倍体改变和非整倍体改变两种。第五章1染色体数目畸变染色体结构畸变非整倍性改变染色体结构畸变产生机制染色体结构畸变表示方法染色体结构畸变的常见类型整倍性改变3（一）整倍体改变染色体数在二倍体（2n）的基础上整倍地增加或减少，叫整倍体改变。可形成单倍体或多倍体。人类单倍体是生殖细胞。多倍体有三倍体（3n=69）、四倍体（4n=92），三倍体以上统称为多倍体。人类三倍体是致死的，常见于妊娠头三个月的自然流产胎儿，在活婴中极为罕见。多倍体是自然流产的重要原因之一，约占流产的22%。出生后存活者一般是嵌合体（3n/2n），常有智力和身体发育障碍，一般早年夭折。三倍体形成的机制是①双雄受精：是指同时有两个精子进入一个卵子而受精，形成一个三倍体的受精卵；②双雌受精：是指一个精子与含有两个染色体组的异常卵细胞受精而成三倍体的受精卵（图5-1）。图5-1三倍体发生机理示意图四倍体形成的机制主要是核内复制和核内有丝分裂。核内复制是指在一次细胞分裂时，染色体复制两次，细胞分裂后，形成两个四倍体或其他多倍体的子细胞；核内有丝分裂是指细胞有丝分裂时，染色体正常复制一次，但进入中期核膜未消失，细胞不分裂，结果形成四倍体的细胞。（二）非整倍体改变非整倍体改变是指一个体细胞内染色体数目比二倍体增加或减少一条或数条，而不是成倍的增减，也称异倍体细胞。这是临床上最常见的染色体异常。①亚二倍体指细胞内染色体数目少于46条，主要有单体（2n-1）、双单体（2n-1-1）、缺体（2n-2）等；②超二倍体指细胞内染色体总数多于46条，主要有三体（2n+1）、双三体（2n+1+1）、四体（2n+2）；③假二倍体指染色体总数不变，增加和减少的染色体数目相等。在亚二倍体中，丢失某一条染色体就构成某号染色体的单体型；在超二倍体中，某号染色体多出一条时就构成某号染色体的三体型；若体细胞中某号染色体具有4条或4条以上，则称为多体型。非整倍体产生的原理：非整倍体形成的主要原因在于生殖细胞减数分裂或受精卵的早期卵裂过程中出现了染色体不分离或丢失。（1）染色体不分离：是指细胞分裂时某些染色体没有按正常的机制分离，从而造成两个子细胞中染色体数目的不平均分配。主要有：①减数第一次分裂不分离：是某对同源染色体彼此没有分开，同时进入一个子细胞，再经过减数第二次分裂后形成有24条(n+1)染色体或22条（n-1）染色体的配子，正常受精则分别产生三体型（2n+1）或单体型（2n-1）胚胎（图5-2A）；②减数第二次分裂不分离：减数第二次分裂时，姐妹染色单体不分离。它们进入同一个子细胞，形成带有24条(n+1)或22条（n-1）染色体的配子。如正常受精也将分别产生三体型（2n+1）或单体型（2n-1）胚胎（图5-2B）；③有丝分裂不分离：是指有丝分裂时，姐妹染色单体不分离。如果发生在卵裂的早期，则胚胎内可明显存在染色体数目不同的单体型（2n+1），三体型（2n+1）和正常二倍体（2n）多个细胞系。4图5-2减数分裂中染色体不分离图解a减数分裂Ⅰ同源染色体不分离b减数分裂Ⅱ染色单体不分离（2）染色体丢失：由于纺锤体或着丝粒功能的障碍，在细胞分裂时，使某一条染色体的着丝粒未能与纺锤丝相连，因而在后期不能被拉向细胞的任何一极；或者某条染色体向一极行动迟缓，导致该染色体不能随其他染色体一起被包围在新的细胞核内而丢失，使分裂后的一个子细胞成为缺少一条染色体的单体型（2n-1）。二、染色体结构畸变（一）染色体结构畸变产生的机制染色体结构畸变是指染色体或染色单体发生断裂后经非正常连接而造成的结构改变。在物理、化学和生物等因素作用下可使染色体发生断裂。染色体断裂后，其断端具有粘性，可以原位重接愈合，也易与其他断端变位重接。由于染色体或染色单体发生断裂的部位及重接方式的不同，可以形成多种类型的结构畸变，形成衍生染色体，这个过程叫染色体重排。断裂和变位重排是染色体结构畸变产生的重要基础。（二）染色体结构畸变表示方法在1978年国际细胞遗传学会议上通过了《人类细胞遗传学命名的国际体制》（1978～1997），缩写为“ISCN（1978）”，制定了有关人类染色体、染色体畸变及畸变核型的统一命名方法。染色体结构畸变可用简式和详式两种方式进行描述。用简式表示时需要依次写明如下内容：①染色体总数；②性染色体组成；③畸变类型的符号；④在括号内写明受累染色体的序号；⑤另一括号内写明受累染色体断裂点的区带号。（三）染色体结构畸形的常见类型1．缺失（deletion，del）是指染色体某处发生断裂后其无着丝粒断片丢失所形成的一种结构畸变。缺失可分为末端缺失和中间缺失两种类型。(1)末端缺失：染色体长臂或短臂末端发生一次断裂且片段丢失，称为末端缺失。如图5-3a所示，1号染色体在长臂2区1带发生断裂后，其远侧断片丢失，这条染色体是由完整的短臂和从着丝粒到q21之间的部分长臂构成的。其核型可描述为：简式表示：46，XX，del（1）（q21）(2)中间缺失：是指某染色体的长臂或短臂内发生两次断裂并丢失两断点之间的节段，而两断端重接形成的结构畸形称中间缺失。如图5-3b所示，3号染色体在q21和q31发生两次断裂，由q21到q31之间的片段丢失。q21和q31两处的断面互相连接起来，成为一条新的异常染色体。这条异常染色体可描述为：简式表示：46，XX，del（3）（q21q31）2倒位（inversion，inv）是指某一染色体同时出现两次断裂，两断裂点中间片段旋转180°后再重接，使其基因排列顺序颠倒，称倒位。根据倒位的片段是否涉及染色体着丝粒区域可分为臂内倒位和臂间倒位。5(1)臂内倒位：是指某染色体长臂或短臂内发生两次断裂，中间的片段旋转180°后又重接所形成的倒位。如图5-4a为1号染色体短臂2区2带和短臂3区4带发生的断裂和重接，两断裂点间的片段仍存在，但带序发生了颠倒，其基因排列顺序也颠倒了。其核型为：简式表示：46，XX，inv（1）（p22p34）(2)臂间倒位：是指某染色体长臂和短臂同时各发生一次断裂后，两断裂点间的片段旋转180°后重接而形成的倒位。图5-4b所示为2号染色体在短臂1区5带和长臂2区1带各发生一次断裂，两断裂点间含着丝粒的片段旋转180°后再重接，成为臂间倒位的染色体。其核型可描述为：简式表示：46，XY，inv（2）（p15q21）原发性倒位畸变一般没有遗传物质的丢失，只是基因顺序的改变，其个体不表现任何性状改变，称为倒位携带者。3．易位(translocation，t)某一染色体断裂后的片段连接到另一染色体的现象称易位。易位有多种形式，主要类型有相互易位和罗伯逊易位。(1)相互易位：为较常见的染色体结构畸变。是指两条非同源染色体同时各发生一处断裂，相互交换断片后重接，称相互易位。其结果形成两条重排染色体。图5-5表示2号染色体与5号染色体各分别在长臂的2区1带和3区1带断裂，互换断片后重接。其核型描述为：简式表示：46，XY，t（2；5）（q21；q31）注意：两条常染色体相互易位要首先描述号数较大的染色体。如果相互易位发生在性染色体和常染色体之间，则首先描述性染色体。相互易位仅仅是染色体断片位置的改变，通常不会产生明显的遗传效应，对个体发育一般无太大影响，这种易位称平衡易位。带有易位染色体而表型正常的个体称平衡易位携带者。一般人群中平衡易位携带者约2‰。(2)罗伯逊易位：是相互易位的特殊形式，又称着丝粒融合。当两条近端着丝粒染色体在其着丝粒处或附近发生断裂，两者的长臂在着丝粒区融合形成一条大的亚中或近中着丝粒染色体，通常又称着丝粒融合。图5-6表示14号和21号染色体形成的罗伯逊易位，14号染色体长臂的1区1带和21号染色体短臂的1区1带发生断裂，21p11以远节段易位到14q11并连接，其余部分丢失。其核型描述为：简式表示：45，XX，-14，-21+t(14；21)（p11；q11）除了上述两种染色体易位形式外，还有一种称为复杂易位。复杂易位指涉及到三条或三条以上染色体的易位。4．重复（duplication，dup）是指染色体或染色单体发生断裂后所形成的断片插入到同源染色体或染色单体中，或者姐妹染色单体发生不等交换同样片段，同一条染色体的某个节段连续出现两份或两份以上的结构异常。若重复片段的方向与原片段方向一致，称正位重复；反之称为倒位重复。在同源染色体重组时染色体发生不等交换，有丝分裂时染色单体之间发生不等交换或是染色体出现片段的插入均可导致染色体片段的重复。三、嵌合体嵌合体（mosaic）是指一个个体内同时存在两种或两种以上不同核型的细胞系。嵌合体的形成主要是在受精卵早期卵裂时发生染色体丢失或者某号姐妹染色单体不分离所致。染色体不分离若发生在受精卵的早期卵裂阶段，就会形成由三体型（2n+1）、单体型（2n-1）与二倍体的细胞系所形成的嵌合体。嵌合体各细胞系的类型及所占比例，取决于发生染色体不分离时间的早晚，不分离发生越晚，正常细胞系比例越大，异常细胞系比例越小，其临床症状相对越轻。当染色体丢失发生在受精卵早期卵裂时，可使该个体内同时出现二倍体和亚二倍体的细