1Chapter 4 染 色 体Human chromosome1Outline第一节：染色质与染色体第一节：染色质与染色体第二节：染色体在细胞分裂中的行为第二节：染色体在细胞分裂中的行为第四节：正常核型第四节：正常核型2第一节 染色质和染色体二者的关系二者的关系染色质的形成与包装染色质的形成与包装染色质的类别染色质的类别性染色质性染色质Chromatin chromosome3 3染色质和染色体Chromatin: 间期细胞的间期细胞的形态，呈细胞网状，不规形态，呈细胞网状，不规则形态。则形态。Chromosome: 分裂期分裂期形态，呈高度浓缩的棒形态，呈高度浓缩的棒状结构。状结构。同一物质在细胞不同时相表现出的不同形态同一物质在细胞不同时相表现出的不同形态back4Chromatin:由一条由一条DNA分子缠绕无数核小体核分子缠绕无数核小体核心组成的核蛋白纤维。即染色体的一级结构。心组成的核蛋白纤维。即染色体的一级结构。200bpDNA片段组片段组蛋白蛋白8聚体聚体1分子组分子组蛋白蛋白H1。染色质的形成与包装5包包 装装染色单体染色单体超螺线管超螺线管螺线管螺线管袢袢 环环back核小体核小体6常染色质常染色质euchromatin异染色质异染色质heterochromatin染色质类别9异染色质类别结构性异染色质结构性异染色质(constitutive heterochromatin)兼性异染色质兼性异染色质(facultative heterochromatin)back10Sex chromatin:间间期期细细胞胞核核中中在在异异染染色色质质部部分分中中显显示示出出来来的的一一种种特特殊殊结结构构，体体现现出出生生物物学学的的性别差异，这种差异被称为性别差异，这种差异被称为“核性别核性别”。X染色质染色质Y染色质染色质性染色质11X染色质染色质1. 1949年年Barr等在雌猫等在雌猫的神经元细胞中发现的神经元细胞中发现一种一种浓缩小体浓缩小体，而雄，而雄猫无。而且在其他物猫无。而且在其他物种的雌性个体组织细种的雌性个体组织细胞核中都有。因此胞核中都有。因此X染色质又称染色质又称Barr小体小体。12X染色质的形成机理染色质的形成机理女性：女性：XX男性：男性：XYX染色体上基因翻译蛋白染色体上基因翻译蛋白质的量在男女中的比例是质的量在男女中的比例是1:2吗？吗？1:1原因原因?13Lyon假说剂量补偿效应剂量补偿效应Dosage compensation雌性哺乳类动物细雌性哺乳类动物细胞中的两条胞中的两条X染色染色体中，一条有活性，体中，一条有活性，一条一条失活失活。失活的随机性失活的随机性Inactivate randomly失活的失活的X染色体可染色体可以是以是父源父源的，也可的，也可以是以是母源母源的。的。14失活的早期性失活的早期性失活发生时间：女失活发生时间：女性胚胎发育性胚胎发育早期第早期第16天。天。失活的永久性失活的永久性失活的失活的X染色体所染色体所在细胞的在细胞的所有后代所有后代细胞细胞X均失活。均失活。Lyon假说15女性胚胎：发育至青春期，所排卵女性胚胎：发育至青春期，所排卵子中含有的子中含有的X染色体是失活状态，是染色体是失活状态，是否影响受精卵的正常发育？否影响受精卵的正常发育？because一旦卵子与精子受一旦卵子与精子受精，其中失活的精，其中失活的X染染色质就会变为常染色质就会变为常染色质，色质，恢复活性恢复活性。X染色质为兼性异染色质染色质为兼性异染色质说明说明16X染色质的数目染色质的数目=X染色体数目染色体数目-1because46,XX46,XY46,XX45，X47，XXY47，XXXLyon假说研究有了新假说研究有了新进展！进展！17Lyon假说的进展假说的进展基因逃避失活现象基因逃避失活现象Escape inactivation: 15%的基因逃避。的基因逃避。失活的分子机制失活的分子机制XIST (X inactive specific transcripts)基因基因18 在在男男性性间间期期细细胞胞核核中中，用用荧荧光光染染料料染染色色，核核内内有有一一直直径径0.3um强强荧荧光光小小体体，是是Y染染色色体体长长臂臂远远端端部分部分异染色质异染色质。临床应用：快速性别鉴定临床应用：快速性别鉴定 backY染色质染色质19细胞增殖周期细胞增殖周期有丝分裂有丝分裂减数分裂减数分裂第二节染色体在细胞分裂中的行为2020zcell cycle：细胞从上一次分裂结束开始，到细胞从上一次分裂结束开始，到下一次分裂终了，所经历的过程叫细胞周期。下一次分裂终了，所经历的过程叫细胞周期。细胞增殖周期细胞增殖周期细胞间期细胞间期细胞分裂期细胞分裂期G1SG2M21细胞间期细胞间期(interphase)z细胞两次分裂之间的间隔即间期。间期主要细胞两次分裂之间的间隔即间期。间期主要进行进行DNA合成和蛋白质合成。合成和蛋白质合成。DNA合成前期合成前期Synthesis：DNA合成期合成期DNADNA合成后至分裂合成后至分裂合成后至分裂合成后至分裂G1期期S 期期G2期期22无丝分裂无丝分裂有丝分裂有丝分裂减数分裂减数分裂细胞分裂期细胞分裂期(dividing phase)back23前期前期(prophase)中期中期(metaphase)后期后期(anaphase)末期末期(telophase)有丝分裂有丝分裂(mitosis)有纺锤丝的形成，有有纺锤丝的形成，有染色体的变化染色体的变化24前期前期(prophase)1.染色体凝集染色体凝集：前期开始的标志前期开始的标志。2.中心体分离，确定分裂极。中心体分离，确定分裂极。3.纺锤体开始装配。纺锤体开始装配。4.核仁解体。核仁解体。5.核膜破裂核膜破裂:标志前期结束标志前期结束。251.染色体达到最大染色体达到最大凝集凝集。2.染色体染色体排列排列到细胞中央的赤道板上。到细胞中央的赤道板上。中期中期(metaphase)26z着丝粒纵裂为着丝粒纵裂为后期开后期开始的标志。始的标志。z姐妹染色单体分离并姐妹染色单体分离并向两极移动。向两极移动。后期后期(anaphase)271.分开的染色体分别到达纺锤体的两极分开的染色体分别到达纺锤体的两极-末期开始末期开始标志。标志。2.染色体解螺旋形成细丝状染色质。染色体解螺旋形成细丝状染色质。 3.子细胞核出现。子细胞核出现。4.核仁形成。核仁形成。末期末期(telophase)back28染色体复制染色体复制1次，细胞分裂次，细胞分裂2次，形成的次，形成的4个子细个子细胞中的胞中的染色体数目染色体数目比母细胞减少一半。比母细胞减少一半。 减数分裂减数分裂(meosis)29减减数数分分裂裂第二次减数分裂第二次减数分裂前期前期中期中期后期后期末期末期第一次减数分裂第一次减数分裂前期前期中期中期后期后期末期末期细线期细线期偶线期偶线期粗线期粗线期双线期双线期终变期终变期30前期前期I(I(细线期细线期) )间期间期染色质染色质凝集凝集变为染色体变为染色体31偶线期偶线期同源染色体发生同源染色体发生联会联会粗线期粗线期非姐妹染色单体发生非姐妹染色单体发生交换交换32双线期双线期出现出现交叉交叉现象现象终变期终变期出现出现交叉端化交叉端化现象现象3334中期中期I I后期后期I I末期末期I I同源染色体分离同源染色体分离非同源染色体随机组合非同源染色体随机组合35 减数分裂间期减数分裂间期z此期持续时间较短，无新的此期持续时间较短，无新的DNA合成。合成。36中期中期 II后期后期 II末期末期 II前期前期 II姐妹染色单体分离姐妹染色单体分离非姐妹染色单体随机组合非姐妹染色单体随机组合back37染色体形态染色体形态核型分析核型分析第四节 正常核型3838染色单体染色单体(chromatid)主缢痕主缢痕(primary constriction) 着丝粒着丝粒(centromere) 动粒动粒(kinetochore) 短臂短臂(p)、长臂长臂(q)染色体形态染色体形态39端粒端粒(telomere)次缢痕次缢痕(secondary constriction)随体随体(satellite)：柄柄部次缢痕为核仁组织区。部次缢痕为核仁组织区。40中着丝粒中着丝粒中着丝粒中着丝粒: : : :1/2-5/81/2-5/8亚中着丝粒亚中着丝粒亚中着丝粒亚中着丝粒: : : :5/8-5/8-7/87/8近端着丝粒近端着丝粒近端着丝粒近端着丝粒: : : :7/8-7/8-末末末末端端端端端着丝粒端着丝粒端着丝粒端着丝粒: : : :末端末端末端末端back染色体类型染色体类型411888年年Waldeyer提出染色体的名称。提出染色体的名称。1924年年Painter提出人类染色体数目为提出人类染色体数目为48。1956年华裔学者蒋有兴年华裔学者蒋有兴(Joe Hin Tjio) 应用低渗应用低渗技术观察人类染色体数目为技术观察人类染色体数目为46。核型分析核型分析42核型核型(karyotype): 一个体细胞中的全部染色体所一个体细胞中的全部染色体所构成的图像。构成的图像。核型分析核型分析(karyotype analysis)：将待测细胞的核型将待测细胞的核型进行数目、形态特征分析的过程。进行数目、形态特征分析的过程。43这些带纹这些带纹是怎么出是怎么出现的呢？现的呢？44z染色体非显带标本：染色体非显带标本：常规染色体制片常规染色体制片 Giemsa染色染色得到的标本，除着丝粒和次缢痕外，整条得到的标本，除着丝粒和次缢痕外，整条染色体染色均一。染色体染色均一。非显带核型常规染色体制片方法：常规染色体制片方法：取材取材(静脉血静脉血)培养培养(PHA) 秋水仙素处理秋水仙素处理收获收获低渗处理低渗处理固定固定制片制片Giemsa染色染色分析。分析。45v人的体细胞的染色体数目为人的体细胞的染色体数目为2n=46，依据染依据染色体长度和着丝粒的位置排列、编号为色体长度和着丝粒的位置排列、编号为23对同对同源染色体。其中源染色体。其中122号常染色体，号常染色体，1对为性染对为性染色体。女性为色体。女性为XX；男性为男性为XY。命名方法命名方法人类细胞遗传学国际命名体制(ISCN, 1995)(An (An I International nternational S System for Human ystem for Human C Cytogeneticytogenetic N Nomenclature)omenclature)46A 1-3B 4-5C 6-12 + XD 13-15E 16-18F 19-20G 21-22 +Y染色体的分组染色体的分组47Male: 46， XYFemale: 46， XX染色体的数目染色体的数目性染色体的种类性染色体的种类，核型的书写方法核型的书写方法48如何描述？如何描述？v难以精确识别染色体难以精确识别染色体的序号。的序号。v难以发现和确定染色难以发现和确定染色体的结构异常。体的结构异常。49显带核型显带技术显带技术(banding method)：通通过各种处理和染色方法，将染色过各种处理和染色方法，将染色体延其长轴显示出明暗体延其长轴显示出明暗(深浅深浅)不不同、宽窄相间的带纹的技术。同、宽窄相间的带纹的技术。显带染色体显带染色体：经染色体显带技术经染色体显带技术处理的染色体。处理的染色体。50易着色的节段为易着色的节段为阳性带，富含阳性带，富含AT；不易着色的节段不易着色的节段为阴性带，富含为阴性带，富含GC；显带机制显带机制51Q banding1968年，瑞典细胞化学年，瑞典细胞化学家家Caspersson应用荧光染料应用荧光染料quinacrine mustard处理染色处理染色体后，在荧光显微镜下观察体后，在荧光显微镜下观察到染色体沿长轴显示出一条到染色体沿长轴显示出一条条宽窄、亮度不同的带纹条宽窄、亮度不同的带纹。显带技术显带技术52方法方法：先用胰蛋白酶处先用胰蛋白酶处理染色体，再用理染色体，再用Giemsa染色染色。结果：结果：因而在染色体上因而在染色体上出现深浅的带纹出现深浅的带纹。显带技术显带技术G banding53显带染色体的命名和书写显带染色体的命名和书写(ISCN, 1978)z带：带：染色体上亮或暗的部分。染色体上亮或暗的部分。z近侧段、远侧段：近侧段、远侧段：以着丝粒为参照点以着丝粒为参照点z界标：界标：是每一条染色体上具有重要意义是每一条染色体上具有重要意义的、稳定的、有显著形态学特征的标志。的、稳定的、有显著形态学特征的标志。如：端粒、着丝粒以及某些显著的带。如：端粒、着丝粒以及某些显著的带。54z臂臂:短臂短臂p; 长臂长臂qz区区:每相邻界标之间。每相邻界标之间。v短臂与长臂各包括若干区，自着丝粒起始至短臂与长臂各包括若干区，自着丝粒起始至端粒排序：端粒排序：1区区, 2区区。v每一区包括若干带，自近侧段至远侧段排序每一区包括若干带，自近侧段至远侧段排序1号带，号带，2号带号带。z着丝粒分别归属于长、短臂的着丝粒分别归属于长、短臂的1区区1带。带。55染色体号数染色体号数臂臂区区带带1p321p3211q31-42q11特定带的描述方法特定带的描述方法56p 短臂短臂 mos 嵌合体嵌合体q 长臂长臂 chi 异源嵌合体异源嵌合体cen 着丝粒着丝粒 chr 染色体染色体dic 双着丝粒体双着丝粒体 i 等臂染色体等臂染色体del 缺失缺失 r 环状染色体环状染色体fra 脆性位点脆性位点 der 衍生染色体衍生染色体Inv 倒位倒位 mal 男性男性rob 罗伯逊易位罗伯逊易位 fem 女性女性ter 末端末端 dup 重复重复常用符号和术语常用符号和术语(P57)57z70年年代代用用中中期期染染色色体体显显带带，每每套套单单倍倍数数染染色色体体带纹数为带纹数为320条条-低分辨；低分辨；z高高分分辨辨显显带带(high resolution banding)染染色色体体：70年年代代后后期期，用用早早中中期期、晚晚前前期期的的染染色色体体显显带带，每套单倍数的染色体带数为每套单倍数的染色体带数为550条、条、850条条。高分辨显带染色体高分辨显带染色体58亚带的命名亚带的命名z10p12 带再分为带再分为3条亚带，则依次编号条亚带，则依次编号为为10p12.1、10p12.2、10p12.3染色体号染色体号+ +臂符号臂符号+ +区区+ +带带+“.”+“.”+亚带编号亚带编号59z若亚带再进一步分为次亚带，则若亚带再进一步分为次亚带，则只在原亚带后依次加数字，不加只在原亚带后依次加数字，不加小数点。小数点。z如：如：10p12.31 10p12.32 10p12.33。次亚带的命名次亚带的命名60第第4章章 复习题复习题1. 核型的概念，如何正确描述正常及异常核型？核型的概念，如何正确描述正常及异常核型？2.G显带染色体特定带的描述方法。显带染色体特定带的描述方法。3.掌握掌握X染色质的概念，及其染色质的概念，及其Lyon假说的要点和意义。假说的要点和意义。4.掌握减数分裂的过程和特点。掌握减数分裂的过程和特点。next61