2.人类染色体,王文锋-2013,2学时

基础医学概要生命科学技术学院王文锋E-mail:[e-mail]新乡医学院生命科学技术学院遗传的细胞学基础§1染色质与染色体一、染色质与染色体的化学组成二、染色质的种类和功能三、染色体的构建§2性染色质一、x染色质二、y染色质§3人类正常染色体§4染色体核型分析新乡医学院生命科学技术学院1882年——Flemming——细胞核内被碱性染料染色的物质,是细胞间期遗传物质存在形式,遗传物质的载体。电镜：染色质为细丝状，每一条细丝是一个DNA分子，人类体细胞中46条（23对）细丝，生殖细胞（配子）23条细丝；2-3nm，平均长度5cm。染色质第一节染色质与染色体新乡医学院生命科学技术学院电镜下染色质光镜下的染色体染色质与染色体新乡医学院生命科学技术学院染色质(chromatin)，1882，Flemming常染色质和异染色质新乡医学院生命科学技术学院染色质与染色体新乡医学院生命科学技术学院一、染色质与染色体的化学组成染色质DNA蛋白质少量RNA组蛋白：H1H2AH2BH3H4非组蛋白染色质与染色体是同一种物质在间期和分裂期的不同表现形式。新乡医学院生命科学技术学院根据染色、结构状态及其活性，染色质又分为：9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。（一）常染色质（二）异染色质二、染色质的种类和功能新乡医学院生命科学技术学院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。异染色质可分为结构异染色质和兼性（功能）异染色质2类。1.结构异染色质新乡医学院生命科学技术学院异染色质的分类兼性异染色质：指在特定细胞的某一发育阶段所具有的凝缩状态的染色质。2.兼性异染色质如：女性xx,胚胎16天前为常染色质,16天后为异固缩的x染色质(性别鉴定)。新乡医学院生命科学技术学院12三、染色体的构建染色体（chromosome）是遗传物质(基因)的载体。它由DNA和蛋白质等构成，具有储存和传递遗传信息的作用。新乡医学院生命科学技术学院1.一级结构：核小体是染色体的基本组成单位，为染色体的一级结构，10nm，将DNA分子长度压缩1/7。（一）四级折叠模型新乡医学院生命科学技术学院球状组蛋白核心H4DNA双螺旋(146bp、1¾圈)H3H4H3H2AH2AH2BH2BH4H3H3H4H2AH2AH2BH2B10nm连接DNA（50-60bp）H1H1核小体核心部连接部DNA分子：140-160bp、1.75圈组蛋白：H1DNA分子：50-60bp核小体组蛋白：2(H2A、H2B、H3、H4)八聚体核小体(nucleosome)新乡医学院生命科学技术学院核小体与核小体连接形成串珠状的染色质新乡医学院生命科学技术学院新乡医学院生命科学技术学院2.二级结构：螺旋管是染色体的二级结构，6个核小体缠绕一圈形成的中空性管.外30nm;内10nm,组蛋白H1位于螺旋管内侧。将串珠状小体长度压缩5/6；DNA分子长度压缩6倍，螺旋管即为30nm的染色质纤维。新乡医学院生命科学技术学院新乡医学院生命科学技术学院3.三级结构：超螺旋管为染色质的三级结构，它是由螺旋管进一步盘曲而形成。DNA被压缩40倍。新乡医学院生命科学技术学院染色单体着丝点着丝点丝4.四级结构：超螺旋管进一步折叠又被压缩4/5~5/6成为四级结构—染色单体。DNA被压缩5倍。DNA分子长度压缩至1/8000~1/10000。新乡医学院生命科学技术学院染色质的组装一级结构二级结构三级结构“超螺旋管”四级结构新乡医学院生命科学技术学院一、x染色质那些间期细胞中，紧贴核膜内缘染色深的小体称X染色质，又称x小体，多呈卵圆形，三角形，半圆形。第二节性染色质新乡医学院生命科学技术学院X染色质A、B、C、D、E：分别为含0、1、2、3、4个X染色质X-chromatin新乡医学院生命科学技术学院Lyon假说(1961)－X染色体失活假说1.雌性哺乳动物体内仅有一条X染色体有活性，另一条在遗传上是失活的，在间期细胞核中异固缩为X染色质。2.失活发生在胚胎早期(人胚第16天)，此前2条X染色体都有活性。3.X染色体的失活是随机的，但是是恒定的。新乡医学院生命科学技术学院26由于雌性细胞中的两条X染色体中的一条发生异固缩，失去转录活性，这样保证了雌雄两性细胞中都只有一条X染色体保持转录活性，使两性X连锁基因产物的量保持在相同水平上，这种效应称为X染色体的剂量补偿(dosagecompensation)。X染色质数目=X染色体数目-1剂量补偿新乡医学院生命科学技术学院用荧光染料（如盐酸阿的平）染色，可以看到一个0.5μm的荧光小体，称y染色质，又称y小体。二、y染色质新乡医学院生命科学技术学院•Y染色质的数目与Y染色体数目相同•正常女性无Y染色质举例：①47，XYY②48，XXXY新乡医学院生命科学技术学院•X染色质和Y染色质在鉴定一个人的性别上是有作用的。这种细胞核中染色质的性别差异，称为核性别(nuclearsex)。•检查羊水细胞的X染色质和Y染色质可用于性别及性染色体病的诊断。新乡医学院生命科学技术学院x染色质y染色质核型表型（个数）（个数）1046，XX女性0146，XY男性0045，X1147，XXY2047，XXX0247，XYY性染色质检查的意义：新乡医学院生命科学技术学院染色体是遗传物质的载体，每种生物都具有一定数目、形态和结构的染色体。（一）、人类染色体的数目、结构和形态46条:44条（22对）为常染色体（男女共有），2条（1对）为性染色体（男性xy；女性xx）第三节人类染色体新乡医学院生命科学技术学院有丝分裂中期是观察染色体的数目、结构和形态最清晰的时期，此期每条染色体由两条染色单体构成（称姐妹染色单体），借着丝点连接。着丝粒将染色体横向分为两臂，较长的称为长臂（q），较短的称为短臂（p）。人类染色体新乡医学院生命科学技术学院两臂末端各有一特化部分称为端粒，端粒的存在是染色体稳定的必要条件。每一条染色体，均需拥有一个着丝粒和两个端粒方能稳定存在。形态随体短臂长臂着丝粒副缢痕端粒端粒新乡医学院生命科学技术学院染色体根据着丝粒的位置分为三种类型:1.中央着丝粒染色体2.亚中央着丝粒染色体3.近端着丝粒染色体7/85/81/22.染色体的类型新乡医学院生命科学技术学院（二）人类正常核型与染色体显带一个体细胞中的全部染色体所构成的图像即称为核型。在真核细胞中，一个配子的全部染色体称为一个染色体组。一个染色体组的染色体数目为基本数目，用n表示，人类体细胞中含有46条染色体，由23对染色体组成，每23条染色体构成一个染色体组，所以，人为二倍体生物，简写2n。新乡医学院生命科学技术学院将待测细胞的染色体通过模式绘图或照相后，剪开按照一定的体制配对，拼贴成图形，分析确定其是否与正常核型完全一致，称为核型分析。人类染色体的核型可以是非显带核型，也可以是显带核型，还可以是高分辨显带核型。核型新乡医学院生命科学技术学院新乡医学院生命科学技术学院非显带核型（丹佛体制）根据染色体的大小和着丝粒的位置，把着丝粒位置相似或相同的染色体划为一组，依次排列起来，研究染色体的数目形态特点叫核型分析。一般用一系列符号描述染色体核型，正常男性的核型写作46，XY。正常女性的核型写作46，XX。新乡医学院生命科学技术学院根据丹佛等会议提出的命名和分类标准，即Dever体制：人类体细胞的46条染色体，构成23对，其中第1－22对染色体为男女所共有，称为常染色体；另外一对随男女性别而异，称为性染色体，女性为XX；男性为XY。各对染色体按其大小、着丝粒位置的不同分为7组。非显带核型新乡医学院生命科学技术学院组别号码大小着丝粒位置特征A1—3最大1．3中央、2亚中央第一对长臂近侧有付缢痕B4—5大亚中央短臂较短，两对不易区分C6—12+X中等大小皆为亚中央6、7、8、11短臂较长，9、10、12短臂较短，X染色体大小界于6—7之间D13—15中等大小近端短臂末端有随体，彼此间不易区分E16—18较小16近中央、17—18亚中央16号长臂上有付缢痕，18号短臂较短F19—20小中央G21—22+Y最小近端二长臂呈分叉状短臂末端有随体，Y染色体界于21—22新乡医学院生命科学技术学院新乡医学院生命科学技术学院非显带染色体缺点非显带染色体只能明确辨认1、2、3、16、17、18、Y这7种染色体，限制了对许多染色体异常的观察和研究。新乡医学院生命科学技术学院•人体细胞数目•男46，XY•女46，XX•生殖细胞数目•男22+X(Y)•女22+X新乡医学院生命科学技术学院人类染色体显带核型1.染色体显带染色体经一定的程序处理并用特定的染料染色后，在普通光镜或荧光显微镜下，在染色体的长轴上可显出不同深浅的条纹或不同强度的荧光节段，这样的节段叫染色体的带，不同的染色体具有不同的带的形态，称带型，这种显示染色体带的过程称染色体显带。新乡医学院生命科学技术学院2.染色体显带核型的识别在显带染色体标本上，染色体被着丝粒分割的短臂和长臂上，均有一系列连续的染色深浅不同的带，无非带区。每条染色体依照其长短臂上的明显特征作为界标分为若干区，每个区中都含有一定数量、一定排列顺序、一定大小的染色深浅不同的带，这就构成了每条染色体的带型。新乡医学院生命科学技术学院界标是识别染色体的重要特征，并具有显著而恒定的形态学特征。它包括染色体两臂的端粒、着丝粒和某些明显的深染带或浅染带。界标将染色体的长、短臂划分为若干区。显带核型的识别新乡医学院生命科学技术学院区和带的命名是以着丝粒为起点，从着丝粒向两臂末端方向依次编为1区、2区、3区等，每区内的带也是从着丝粒向两臂的末端依次编为1带、2带、3带等，作为界标的带，应看作此界标以远区“1”号带。标定一条带时，需要由连续书写的四个符号表示：染色体序号；臂的符号；区号；带号。这些项目依次连续列出，符号间无间隔，也不加标点符号。如9q34显带核型新乡医学院生命科学技术学院显带核型1q121p31新乡医学院生命科学技术学院高分辨显带技术使对染色体的分析达到了亚带水平，即在原有的带内又分出亚带，这时若表示某条亚带可在带的序号之后加小数点，然后写上亚带的序号。如：Xp22.3表示X染色体短臂2区2带第3亚带。如亚带再细分，即次亚带只要在原亚带编号后加上数字，不必再加标点。显带核型新乡医学院生命科学技术学院显带核型新乡医学院生命科学技术学院人体内任何旺盛有丝分裂的细胞群体或者在体外适当培养条件下能旺盛分裂的细胞群体均可用于制备出染色体标本。常用的材料有外周血淋巴细胞、骨髓细胞、羊水细胞、绒毛细胞、胸腹水细胞、性腺活检组织、实体瘤组织以及皮肤、肝、肾等组织，这些材料按程序处理后都可以作为研究人类染色体的材料。染色体的研究方法新乡医学院生命科学技术学院取材体外培养秋水仙素处理低渗处理固定制片常规染色技术显带（一）染色体制备的基本程序新乡医学院生命科学技术学院（二）染色体显带技术染色体显带技术包括：整条染色体显带技术如Q带、G带、R带染色体局部显带技术如C带、T带、NOR带染色体显带技术：①能准确的识别常规染色法所不易区别的染色体；②能对某些染色体畸变，染色体微小结构的改变也能确认。新乡医学院生命科学技术学院1、Q带：染色体标本经氮芥喹丫因或双盐酸喹丫因等荧光染料染色后，呈现明暗不同的荧光带纹，即Q带。2、G带：染色体标本经胰酶或热碱、尿素处理后，再经Giesma染色后所呈现的带。显带技术新乡医学院生命科学技术学院3、R带：用热磷酸缓冲液处理染色体标本，再用Giesma染色后所呈现的深浅带与G带恰好相反，故称反带。4、C带：标本经NaOH或Ba（OH）2预处理后再用Giesma染色显示“结构异染色质”（如1、9、16、的次缢痕及y染色体的长臂）的称C带。显带技