*第五第五节人人类染色体和染色体和染色体病染色体病 一、人类染色体标本的制备1、人类外周血淋巴细胞培养及染色体标本制备采血培养秋水仙素处理收集细胞制片2、羊水细胞培养及染色体标本制备羊水抽取在妊娠1620周，对胎儿的染色体疾病产前诊断意义重大。对象：35岁以后分娩、曾生育过异常胎儿、反复流产、近亲结婚、患遗传病的妇女3、骨髓细胞染色体标本制备（白血病患者）二、二、 人类染色体与核型人类染色体与核型 （一）（一） 、人体染色体数目、结构和形态、人体染色体数目、结构和形态 染色单体染色单体次缢痕次缢痕短臂短臂（p）长臂长臂（q）随体随体主缢痕（初级缢痕）主缢痕（初级缢痕）（二）、正常人类染色体核型（Karyotype） 核型（染色体组型）分裂中期细胞的染色体数目、大小、形态等特征就是该细胞的核型，也代表了一个个体、种、属的特征核型分析将待测细胞的全部染色体按照Denver体制配对、分组、排列，分析与正常核型是否一致意义：染色体疾病检测、物种亲缘关系和进化描述：46，XX 46，XY图图 61 人类染色体核型模式图（非显带染色体）人类染色体核型模式图（非显带染色体） 人类体细胞的正常核型（人类体细胞的正常核型（Denver体制）体制） 组组 染色体号染色体号 主要特征主要特征A组组B组组 C组组D组组E组组F组组G组组 123 近中着丝粒染色体近中着丝粒染色体 中央着丝粒染色体中央着丝粒染色体 4 5 近中着丝粒染色体近中着丝粒染色体6 12、X 近中着丝粒染色体近中着丝粒染色体大大小小13 15 近端着丝粒染色体近端着丝粒染色体、有随体有随体161718 近中着丝粒染色体近中着丝粒染色体 中央着丝粒染色体中央着丝粒染色体19 20 中央着丝粒染色体中央着丝粒染色体2122、Y 近端着丝粒染色体近端着丝粒染色体、有随体有随体 Y染色体略大、长臂平行伸展、无随体染色体略大、长臂平行伸展、无随体正常男性：正常男性：46，XY正常女性：正常女性：46，XX (三)、染色体的显带技术染色体特殊处理后再经过染色，可使染色体在其长轴上显示一条条明暗（深浅）交替、宽窄不同的带（band）显带染色体常见带型的类型和特点1、Q带：用芥子喹吖因等荧光染料对标本进行染色，染色体显示出亮度、宽窄不一的荧光带纹2、G带：用碱、胰酶等预处理后再用Giemsa染色，可以显示出与Q带相符的带纹，G带的深、浅带纹对应Q带的亮、暗带纹3、R带（反带）：用盐溶液预处理后再用Giemsa染色，所显示的带与G带的深、浅带纹正好相反。4、C带显示染色体着丝粒及其他部位的异染色质、T带显示染色体端粒、 N带显示NOR 细胞分裂细胞分裂前中期、晚前期或早前期前中期、晚前期或早前期的细长染的细长染色体可以显示更多带纹，一套单倍染色体能显示色体可以显示更多带纹，一套单倍染色体能显示550-550-2000条带纹条带纹高分辨显带染色体高分辨显带染色体常规显带：中期染色体，一套单倍染色体能显示常规显带：中期染色体，一套单倍染色体能显示320条带条带高分辨显带染色体的带纹增多是由于带纹的细分，高分辨显带染色体的带纹增多是由于带纹的细分，带带亚带亚带次亚带次亚带 三、性染色质 是间期细胞核中性染色体的异染色质部分所显示出来的一种特殊结构(一) X染色质（ Barr小体 ）雌性哺乳类动物上皮等细胞的间期细胞核中紧贴核膜内缘、染色深的浓缩小体，大小约1m，呈三角、圆形性染色质检查可初筛性染色体病及鉴别性别LyonLyon假假说1 1、雌性哺乳、雌性哺乳动物物细胞内胞内仅有一条染色体有活性有一条染色体有活性，另一，另一条在条在遗传上是失活的并在上是失活的并在间期核中螺旋化、期核中螺旋化、异固异固缩为X X染染色色质，但其上部分基因仍有活性（人的，但其上部分基因仍有活性（人的约1/31/3有活性）有活性） X X染色染色质数目数目=X=X染色体数染色体数-1-12 2、失活、失活发生在胚胎早期（人胚生在胚胎早期（人胚1616天左右天左右 ）3 3、X X染色体的失活是随机的，但也是恒定的染色体的失活是随机的，但也是恒定的( (二二) Y) Y染色染色质 正常男性的正常男性的间期期细胞用胞用荧光染料染色后，在核内出光染料染色后，在核内出现一一强荧光小体光小体Y Y染色染色质（Y Y染色体染色体长臂臂远端的异染色端的异染色质被被荧光染料染色后光染料染色后发出出荧光）光）男性男性细胞胞Y Y染色染色质数数=Y=Y染色体数，女性染色体数，女性细胞中不存在。胞中不存在。 Lyon Lyon假说示意图假说示意图 四、人染色体畸变染色体畸变染色体数目或结构发生改变自发（遗传）、诱发（化学、物理、生物、母亲高龄生育）发生时期；染色体组、基因组、单倍体和多倍体细胞、个体三倍体三倍体多倍体多倍体单倍体单倍体超二倍体（三体型）超二倍体（三体型） 亚二倍体（单体亚二倍体（单体 型）型）整倍性改变整倍性改变 非整倍性改变非整倍性改变（一）、染色体数目畸变以二倍体为标准，染色体数目的增减23X23Y23X69XXY23X23Y23Y69XYY23X23X23X69XXX双双雄雄受受精精染色体数目畸变的机制1、整倍体产生的机制多倍体：含有三个或三个以上染色体组的细胞或个体。 人的全身细胞为多倍体是致死的，但肝细胞、骨髓细胞等有些是多倍体细胞单倍体双雌受精双雌受精69XXY23X23X23Y69XXX23X23X23X核内复制核内复制 在细胞分裂时，核膜不发生崩解，或者是染色体复制两次或多次，这是核内多倍化的原因，在植物细胞、癌细胞中常见。核内复制核内复制在有丝分在有丝分裂和减数裂和减数分裂均可分裂均可发生发生非整倍体产生的机制 ：主要是由于细胞分裂时染色体不分离或丢失引起非整倍体：染色体数目成单个或几个的增减减数分裂I：同源染色体不分离（较多）减数分裂减数分裂II分裂：姐妹染色单体不分离（较少）分裂：姐妹染色单体不分离（较少）464646嵌合体嵌合体：个体内存在两种或两种以上核型的细胞群：个体内存在两种或两种以上核型的细胞群 464546 后期延后期延迟所致染色体所致染色体遗失与嵌合体形成失与嵌合体形成图解解 45454546464747454646有有丝丝分分裂裂不不分分离离与与嵌嵌合合体体形形成成图图解解 ( (二二) )、染色体结构畸变、染色体结构畸变 1 1、染色体结构畸变染色体结构畸变染色体染色体部分片段的缺失部分片段的缺失、重复重复、重排重排。染色体结构畸变产生的基础是。染色体结构畸变产生的基础是断裂断裂和（或）断裂后的重接和（或）断裂后的重接。衍生染色体衍生染色体发生结构重排的染色体发生结构重排的染色体2 2、染色体结构畸变的类型、染色体结构畸变的类型 1 1）、）、缺失（缺失（deldel）末端缺失、中间缺失末端缺失、中间缺失 123456751234671234567含着丝粒的含着丝粒的片段保留片段保留123456712345672 2）、重复（）、重复（dupdup） 12345671234567123456751234671234567臂内倒位臂内倒位3 3）、）、倒位（倒位（invinv） 123456756565656565665臂臂间倒位倒位1234567123456734124356734343434RAB12345674 4）、）、易位（易位（t t）相互易位相互易位 RAB12345677BRAB123R罗伯逊易位罗伯逊易位RAB123RRRABABABABABBAp pq q5 5）、）、等臂染色体（等臂染色体（i i） p pq q着着丝点横裂点横裂ppqq6）、双着丝粒染色体(dic) 7 7）、）、环状染色体（环状染色体（r r） （三）、人类染色体畸变核型的描述（三）、人类染色体畸变核型的描述 染色体结构畸变的表示方法有两种 1、简式：在这一方式中，染色体的结构畸变只用断裂点来表示。2、繁式： 在这一方式中，对染色体的结构畸变用改变了的染色体的带纹组成来描述。简式：简式：46，XX，del （1）（）（q21）畸变畸变符号符号染色体染色体总数数性染色性染色体体组成成变化染化染色体号色体号断裂点断裂点繁式：繁式：46，XX，del（1）（）（pterq21：）：）畸变畸变符号符号染色体染色体总数数性染色性染色体体组成成畸变畸变染色体号染色体号改变了的染色体改变了的染色体带纹组成带纹组成q21四、四、 染色体病染色体病 染色体数目或结构畸变引起的染色体数目或结构畸变引起的疾病，目前已发现的染色体异常核型达一万多种疾病，目前已发现的染色体异常核型达一万多种, ,染色体病达染色体病达100100多种。多种。（一）、常染色体病（一）、常染色体病1-221-22号常染色体数目或结号常染色体数目或结构构畸变畸变引起的疾病引起的疾病，发病机制是基因组失衡。发病机制是基因组失衡。常染色体病的共同特征常染色体病的共同特征：智力低下、发育迟缓、先天性多发畸形智力低下、发育迟缓、先天性多发畸形综合征综合征1 1、2121三体综合征（三体综合征（DownDown综合征）综合征） 最早发现、最常见的染色体病。新生儿发病率最早发现、最常见的染色体病。新生儿发病率1/7001/700，智商智商25-5025-50，身材身材矮小四肢粗短，矮小四肢粗短，DOWNDOWN氏面容氏面容：眼距宽、斜视，舌头伸：眼距宽、斜视，舌头伸出、流涎、嘴小唇厚，双手断掌，出、流涎、嘴小唇厚，双手断掌，50%50%患先心病，平均寿命患先心病，平均寿命1717岁岁 DOWN DOWN综合征核型：综合征核型：游离型：游离型：4747，XXXX（XYXY），），+21+21（约占约占93%93%） 95% 95%为母亲在形成卵细胞时染色体不分离，且多发生在减数为母亲在形成卵细胞时染色体不分离，且多发生在减数 第一次第一次分裂分裂易位型：易位型：4646，XXXX（XYXY），），1414，+t+t（1414；2121）（）（p11p11；q11q11） 约占约占5%5%，易位可以是新发生（，易位可以是新发生（55%55%）的也可以是来自双亲之）的也可以是来自双亲之一，可以一，可以D/GD/G或或G/GG/G易位易位易位携易位携带者核型者核型： 45 45，XXXX（XYXY），），1414，一，一2121，+t+t（1414；2121）（）（p11p11；qllqll）嵌合型嵌合型：4646，XXXX（XYXY）/47/47，XXXX（XYXY）+21+21 生育年龄与生育年龄与 21三体三体型型发病率的关系发病率的关系Y15-19 Y20-24 Y25-29 Y30 Y32 Y35 Y38 Y40 0.0120.010.0080.0060.0040.002图图 6 616 t(1416 t(14；21)21)易位携带者与正常人婚配后代子女核型分布图易位携带者与正常人婚配后代子女核型分布图 2 2、5p-5p-综合征综合征（ “猫猫” 叫综合征叫综合征） 发病率为发病率为1/500001/50000，在常染色体结构畸变中占首在常染色体结构畸变中占首位，少数可活到成年，位，少数可活到成年，临床表现临床表现：在婴幼儿时期在婴幼儿时期的哭声似猫叫，的哭声似猫叫，头部畸形，小头、鼻塌，手足小，头部畸形，小头、鼻塌，手足小，肾畸形，脑积水，肌张力亢进，智力严重低下。肾畸形，脑积水，肌张力亢进，智力严重低下。核型：核型：46, XX(XY), del(5)(5p15)46, XX(XY), del(5)(5p15)（二）、性染色体病（二）、性染色体病 性染色体数目或结构畸性染色体数目或结构畸变引起的疾病，变引起的疾病，性染色体病占所有染色体病的性染色体病占所有染色体病的1/31/3，总发病率为总发病率为1/5001/500。大多数到青春期第二性征发大多数到青春期第二性征发育时才显现出症状育时才显现出症状共同特征：性征发育不全或畸形、智力较低。共同特征：性征发育不全或畸形、智力较低。1 1、先天性睾丸先天性睾丸发育不全育不全综合征合征（KlinefelterKlinefelter综合征）合征）发生率约占男性的发生率约占男性的1/8001/8001/7001/700，核型：核型：4747，XXYXXY临床表现临床表现 阴茎和睾丸小、阴茎和睾丸小、 胡须少、无胡须少、无/ /小喉结、部小喉结、部分伴有尿道下裂和隐睾分伴有尿道下裂和隐睾 ；身材高、四肢修身材高、四肢修长长；1/41/4患者有乳房发育患者有乳房发育；纯合体中纯合体中97%97%不育不育大部分患者智力正常或轻度低下。易患糖尿大部分患者智力正常或轻度低下。易患糖尿病、甲状腺疾病、哮喘和乳腺癌。病、甲状腺疾病、哮喘和乳腺癌。 嵌合型中正常细胞比例大时，临床表现嵌合型中正常细胞比例大时，临床表现轻，可有生育力。轻，可有生育力。核型：核型：4646，XY/47XY/47，XXYXXY。 本病纯合体的产生原因本病纯合体的产生原因：60%60%是因为母亲在是因为母亲在形成卵细胞时减数形成卵细胞时减数第一次第一次分裂染色体不分离分裂染色体不分离所致，所致，40%40%来自于父亲精子形成过程中来自于父亲精子形成过程中XYXY不分不分离。离。2 2、先天性卵巢发育不全综合征（、先天性卵巢发育不全综合征（TurnerTurner综合征）综合征） 核型：45, X 发病率在为1/5000，临床表现：子宫、外生殖器和乳房幼稚，身材140m，肘外翻，后发际低，50%有蹼颈，乳间距宽，轻度智力障碍，多为新发生，在双亲配子形成过程中X染色体 不分离，约75%发生在父方，25%发生在母方。嵌合体多数发生在受精卵早期卵裂时X染色体的丢失。 3 3、脆性、脆性X染色体综合征（染色体综合征（fragile X fragile X syndromesyndrome）脆脆性性X染染色色体体（ fra fra X X ）在在Xq27Xq28带带之之间间的的染染色色体体呈呈细细丝丝样样，导导致致其其相相连连的的末末端端呈呈随随体体样样结结构构 ，所所致致疾疾病病为为脆脆性性X染染色色体体综综合合征征。由由于于这这一一细细丝丝样样部位易发生断裂称部位易发生断裂称脆性部位脆性部位临临床床表表现现：中中度度到到重重度度的的智智力力障障碍碍，大大耳耳，前前额额突突出出，下颌大而前突，大睾丸症下颌大而前突，大睾丸症核型：核型：46，fra Xfra X（q27q27）Y Y*第七第七节群体中的基因群体中的基因 群体或种群（population）生活在某一地区的、能相互交配的同种个体群。一、基因频率与基因型频率 基因频率是指群体中某一等位基因的数量占该基因座位上全部等位基因总数的百分比，表示该等位基因在该群体中的相对数量 基因型频率是指某特定基因型的个体数量占群体全部个体数量的百分比。 例：例：MN血型血型在一个地区调查在一个地区调查747人人M血型血型 基因型为基因型为MM 223人人 占占31.2%N血型血型 基因型为基因型为NN 129人人 占占17.3%MN血型血型 基因型为基因型为MN 485人人 占占51.5%设设M的基因频率为的基因频率为p，N的基因频率为的基因频率为q，pq=1 P=MM十十1/2 MN=0.312+0.515/2=0.57 q=NN+1/2MN=0.173+0.515/2=0.43 *二、二、遗传平衡定律平衡定律（HardyWeinberg定律）定律） D.H.HardyD.H.Hardy英，数学家英，数学家W.WeinbergW.Weinberg德，内科医生德，内科医生HardyWeinberg 定律：在一个群体中，若1、该群体很大；2、可以随机交配；3、没有自然选择；4、没有突变发生；5、没有个体的大规模迁移，则群体中基因频率和基因型频率在每一代都保持不变。假设一对等位基因A、aA的频率为p，a的频率为q，AA的频率为P，aa的频率为Q，Aa的频率为H则pq=l（pq）21 p22pqq2=l在遗传平衡状态下：P=p2 Q=p2 H=2pq 例：一个群体 100人，AA 60人，Aa 20人，aa20人，问这是一个遗传平衡群体吗？ 基 因 型 数 量 频 率 AA 60 0.60 Aa 20 0.20 aa 20 0.20 总计 100 1.01、先计算基因型频率: P=0.6、H=0.2、Q=0.22、再计算基因频率: p=0.600.20/2=0.70 、 q=0.20+0.20/2=0.30 如果是遗传平衡的群体应当符合：p2+2pq+q2=1 即：p2=0.49、 2pq=0.42、 q2=0.09上述群体基因型频率 P=0.6、H=0.2、Q=0.2，是一个遗传不平衡的群体随机交配一代，随机交配一代，F1F1基因型基因型AAAA：AaAa：aaaa的比例变化的比例变化 F1 F1 精子精子 A A （0.700.70） a (0.30)a (0.30) 卵子卵子A(0.70A(0.70） AA(0.49) Aa (0.21)AA(0.49) Aa (0.21) a(0.30) Aa (0.21) aa (0.09) a(0.30) Aa (0.21) aa (0.09)即即P=pP=p1 12 2=0.49=0.49，H=2pH=2p1 1q q1 1=0.42=0.42，Q=qQ=q1 12 2=0.09=0.09达到了达到了遗传平衡状平衡状态 再次随机交配再次随机交配 F2F2基因型基因型AAAA：AaAa：aaaa的比例变化的比例变化 F2 F2 精子精子 A A （0.700.70） a (0.30)a (0.30)卵子卵子A(0.70A(0.70） AA(0.49) Aa (0.21)AA(0.49) Aa (0.21) a(0.30) Aa (0.21) aa (0.09) a(0.30) Aa (0.21) aa (0.09)即即P=pP=p2 22 2=0.49=0.49，H=2pH=2p2 2q q2 2=0.42=0.42，Q=qQ=q2 22 2=0.09=0.09以以后后各各代代都都将将保保持持这个个基基因因频率率和和基基因因型型频率率，不不再再发生生变化化 。因因此此，一一个个遗传不不平平衡衡的的群群体体，只只要要是是进行行随随机机交交配配，一代以后即可达到一代以后即可达到遗传平衡平衡 遗传平衡定律的应用遗传平衡定律的应用AR：一一个个群群体体中中白白化化病病的的发发病病率率为为1/40000，求求致致病基因频率、携带者频率病基因频率、携带者频率已知白化病是已知白化病是AR病，按遗传平衡定律计算：病，按遗传平衡定律计算：aa=q2=1/40000a=q=1/40000 =1/200p=1- q =1-0.005=0.995 1Aa=2pq=211/2001/100致病基因致病基因a的频率为的频率为1/200，携带者的频率约为，携带者的频率约为1/100XR：男性发病率男性发病率=致病基因频率致病基因频率 女性的发病率女性的发病率= (致病基因频率致病基因频率 ) 2 例：红绿色盲在男性中占例：红绿色盲在男性中占7% 7% 致病基因频率致病基因频率q=0.07q=0.07女性红绿色盲女性红绿色盲发病率发病率预期应为预期应为q q2 2=(0.07)=(0.07)2 2=0.0049=0.0049，这与实际观察到的数值这与实际观察到的数值0.5%0.5%是很相近的，是很相近的，女性携带女性携带者频率者频率2pq=20.070.93=0.1302