医学遗传学——染色体分组、核型与显带
染色体核型分析系列之三大技术介绍
染色体核型分析三大技术介绍·概念是细胞遗传学研究的基本方法，是研究物种演化、分类以及染色体结构、形态与功能之间关系所不可缺少的重要手段。
经行核型分析后，可以根据染色体结构和数目的变异来判断生物的病因。
染色体核型分析技术，传统上是观察染色体形态。
但随着新技术的发现与应用，染色体核型分析三大技术包括：GRQ带技术、荧光原位杂交技术、光谱核型分析技术。
·三大技术介绍一、GRQ带技术人类染色体用Giemsa染料染色呈均质状,但是如果染色体经过变性和(或)酶消化等不同处理后,再染色可呈现一系列深浅交替的带纹,这些带纹图形称为染色体带型。
显带技术就是通过特殊的染色方法使染色体的不同区域着色,使染色体在光镜下呈现出明暗相间的带纹。
每个染色体都有特定的带纹,甚至每个染色体的长臂和短臂都有特异性。
根据染色体的不同带型,可以更细致而可靠地识别染色体的个性。
染色体特定的带型发生变化,则表示该染色体的结构发生了改变。
一般染色体显带技术有G显带(最常用),Q显带和R显带等。
百奥赛图提供的小鼠染色体核型分析服务，就是利用Giemsa染色法，对染色体染色后进行显带分析，保证基因敲除小鼠在染色体水平阶段没有发生变异，从而确保基因敲除小鼠可以正常繁殖。
二、荧光原位杂交技术荧光原位杂交(fluorescenceinsituhybridization,FISH)是在20世纪80年代末在放射性原位杂交技术的基础上发展起来的一种非放射性分子细胞遗传技术,以荧光标记取代同位素标记而形成的一种新的原位杂交方法,探针首先与某种介导分子结合,杂交后再通过免疫细胞化学过程连接上荧光染料。
FISH的基本原理是将DNA(或RNA)探针用特殊的核苷酸分子标记,然后将探针直接杂交到染色体或DNA纤维切片上,再用与荧光素分子耦联的单克隆抗体与探针分子特异性结合,来检测DNA序列在染色体或DNA纤维切片上的定性、定位、相对定量分析，可判断单个碱基突变。
医学遗传学——染色体分组、核型与显带
组 染色体号 大小 着丝粒位置 次缢痕 随体 说明
A
1-3 最大 1、3中 1号长臂
2 亚中
B
4-5 次大
亚中
C 6-12 中等 X
亚中
9号长臂
女16条 男15条
D 13—15 中等
近端
短臂 末端
E 16—18
小
16中 16号长臂
C带(C banding)
NaOH碱处理再Giemsa染色，使着丝粒和1、9、16号次缢痕以及Y染色体长臂远端的2/3的区段显带
N带(N banding pattern)
AgNO3染色可使核仁组织区(NOR)银染(Ag-NOR)
受染的是与 rDNA 转录有关的一种酸性蛋白
G带(G banding)
E 十六深带连着点 十七长臂带脚镣 十八人黑肚皮白
F 十九中间一点黑 二十头重脚轻飘
G二十一似三角形 二十二似羽毛球 老Y 貌似宝葫芦
四、人类染色体命名国际体制
人类细胞遗传学命名的国际体制
An International System for Human Cytogenetics Nomenclature, ISCN
1p31.1、1p31.2、1p31.3
五、染色体的多态性
(chromosomal polymorphism)
染色体的结构、带纹宽窄和着色强 度等存在恒定的微小变异，染色体 多态性主要在结构异染色质区，通 常没有明显表型效应或病理学意义
1、Y的长度变异存在种族差异，变异部位是 Y长臂 远端的2/3区段的长度变异。如果Y染色体大于F组 或大于第18号染色体，称长Y、大Y或巨Y、描述为 Yq+；如Y的长度为G组染色体长度的1/2以下，称 小Y染色体，描述为Yq-(罕见)。 2、D组、G组近端着丝粒染色体的短臂、随体及随 体柄部次缢痕区(NOR)变异。 3、第1、9 和16号染色体次缢痕的变异及着丝粒异 染色质区多态性的倒位。
医学遗传学名解
医学遗传学名词解释1、基因〔gene〕：基因是特定的DNA片段，带有遗传信息，可通过控制细胞内RNA和蛋白质〔酶〕的合成，进而决定生物的遗传性状。
2、断裂基因〔split gene〕：指人类的结构基因编码序列不连续，被非编码序列分隔嵌合排列的断裂形式的基因。
3、人体基因组〔human genome〕：细胞内全部遗传物质的总称。
细胞内遗传物质包括存在于细胞核内的全部DNA和存在于线粒体内的DNA，前者称为核基因组，后者称为线粒体基因组。
4、侧翼序列〔flanking sequences〕：在基因的两侧不被转录的非编码序列，这些序列在转录调控中起重要作用。
它们包括位于转录起始点上游的启动子序列、位于转录终止点下游的终止子序列和位置不固定的转录调控序列，如增强子、沉默子等。
5、多基因家族〔multigene family〕：指由一个祖先基因经过重复和突变所形成的一组基因，其中至少有一个功能基因。
多基因家族有两类：一类串联排列在同一条染色体上，称为基因簇，如α基因簇；另一类是不同成员分布在不同染色体上。
6、假基因〔pseudogenes〕：在人的一些基因家族中有的序列与有功能的基因相似，但是它没有相应的蛋白质产生，为拟基因或假基因。
7、外显子〔exon〕：在断裂基因及其初级转录产物上出现，并表达为RNA的核酸序列称为外显子。
8、内含子〔intron〕：内含子是隔断基因线性表达而在剪接过程中被除去的核苷酸序列。
9、启动子〔promoter〕由RNA聚合酶结合位点及周围的一组调控组件构成，一般处于基因的上游，包括至少一个转录起始点以及一个以上功能组件，决定转录起始准确性和频率。
10、外显子内含子接头序列〔splicing junction〕：在外显子与内含子接头有一段高度保守的序列，是RNA剪接的信号，称为接头序列。
每个内含子的5’端以GT开始，在3’端以AG 结束，所以又称为GT-AG法那么。
11、增强子(enhancer)：指远离转录起始点，决定基因的时间、空间特异性，增强启动子转录活性的DNA序列，其发挥作用的方式通常与方向、距离无关。
医学遗传学-染色体分组、核型与显带
染色体的结构包括着丝粒、端粒、 次缢痕等，这些结构对于染色体 的稳定性和功能发挥具有重要作
用。
染色体数目与形态
人类体细胞中有23对染色体， 其中22对为常染色体，1对为性
染色体。
染色体形态多样，可分为长臂、 短臂、着丝粒、端粒等部分，不 同物种的染色体形态也存在差异。
染色体数目的异常会导致遗传性 疾病的发生，如唐氏综合征、特
染色体异常类型及发生率
பைடு நூலகம்
1 2 3
染色体数目异常
包括整倍体和非整倍体异常，如21三体综合征 （唐氏综合征）等，发生率相对较低，但后果严 重。
染色体结构异常
包括缺失、重复、倒位和易位等，如猫叫综合征 （5号染色体短臂缺失）等，发生率较高，临床 表现多样。
染色体多态性
包括随体大小、着丝粒位置等微小变异，通常不 引起表型效应和疾病，但在特定情况下可能与疾 病风险相关。
G显带技术
利用Giemsa染料对染色 体进行显带处理，根据显 带图谱进行分组。
C显带技术
采用C-分带技术，通过特 定的染色程序显示染色体 特定区域的结构异染色质， 从而进行分组。
荧光原位杂交技术
FISH技术
利用荧光标记的DNA探针与染色 体上的特定DNA序列进行杂交， 通过荧光显微镜观察杂交信号， 实现染色体分组。
03 核型分析技术
核型概念及意义
核型定义
是指生物体细胞内的染色体组型，包括染色体的数量、形态、大小等特征。
核型意义
核型分析是遗传学研究的基础，对于了解物种的遗传特性、染色体变异以及进 化关系具有重要意义。同时，在临床上，核型分析对于遗传病的诊断、预防和 治疗也具有重要的指导作用。
核型分析流程与方法
医学遗传学名词解释及问答题
名词解释chromosome disease染色体病——染色体数目或结构异常引起的疾病称为染色体病。
dynamic mutation动态突变——又称不稳定三核苷酸重复序列突变。
突变是由基因组中脱氧三核苷酸串联重复拷贝数增加，拷贝数的增加随着世代的传递而不断扩增。
frame shift mutation移码突变——基因组链中插入或缺失一个或多个碱基对，从而使该点之后的部分或所有三联体遗传密码子组合发黄色呢个改变的基因突变形式。
genetic disease 遗传病——因遗传因素而罹患的疾病称为遗传性疾病，简称遗传病。
family基因家族——从已克隆的基因来看，它们并不都是单拷贝，有的是重复的多拷贝，这一部分基因属于两个或多个相似基因的家族，称为基因家族。
genetic imprinting 遗传印记——一个个体来自双亲的某些同源染色体或等位基因存在着功能上的差异，因此当它们发生相同的改变时，所形成的表型却不同，这种现象称为遗传印记，也称基因组印记（genomicimprinting）或亲代印记（parental imprinting）。
mutation基因突变——基因在结构上发生碱基对组成或排列顺序的改变称为基因突变。
genetic load遗传负荷——一个群体由于致死基因或有害基因的存在而使群体适合度降低的现象。
遗传负荷主要有突变负荷和分离负荷，受近亲婚配和环境因素的影响。
diagnosis基因诊断——基因诊断又称诊断或分子诊断，通过分子生物学和分子遗传学的技术，直接检测患者体内遗传物质的结构或表达水平是否异常而作出或辅助临床诊断的技术。
therapy基因治疗——运用重组技术，将具有正常基因及其表达所需的序列导入到病变细胞或体细胞中，以替代或补偿缺陷基因的功能，或抑制基因的过度表达，从而达到治疗的目的。
replacement基因替代——去除整个变异基因，用有功能的正常基因取代之，使致病基因得到永久性地更正。
本科医学遗传学复习题答案
遗传学复习题一、名词解释遗传病：指由于遗传物质结构或功能改变所导致的疾病。
核型：一个细胞内的全部染色体所构成的图像。
染色体显带：通过现带染色等处理，分辨出染色体更微细的特征，如带的位置、宽度和深浅等技术，常见有G 带、Q带、C带和N带。
基因突变：指基因内的碱基组成或顺序发生了可遗传的改变，并且常能导致表型的改变。
断裂基因：真核生物结构基因，由若干个编码区和非编码区互相间隔开但又连续镶嵌而成，启动子：位于转录起始点上游约100bp 左右，是与RNA聚合酶特异结合使转录开始的DNA 序列。
系谱：指从先证者入手，追溯调查其所有家族成员（包括直系亲属和旁系亲属）某种遗传病（或性状）的分布等资料，将调查的资料按一定的格式绘制成的简图。
复等位基因：在同源染色体相对应的基因座位上存在两种以上不同形式的等位基因。
共显性：如果双亲的性状同时在F1 个体上表现出来，即一对等位基因的两个成员在杂合体中都表达的遗传现象。
交叉遗传：男想X 染色体（及其连锁基因）只能从母亲传来，并且必定传给女儿，不能传给儿子的这种遗传方式。
染色体畸变：在不同因素作用下产生的染色体数目及结构异常。
嵌合体：指具有两种或两种以上染色体组成的细胞系的个体。
易患性：一个个体在遗传基础和环境因素共同作用下患某种多基因病的风险。
遗传度：人体性状或者疾病由基因决定程度，一般用百分比表示。
二、问题1.遗传病有什么特点？可分为几类？对人类有何危害？答：遗传病一般具有先天性、家族性、垂直传递等特点，在家族中的分布具有一定的比例；部分遗传病也可能因感染而发生。
①先天性：许多遗传病的病症是生来就有的，如白化病是一种常染色体隐性遗传病，婴儿刚出生时就表现有白化”症状；②家族性：许多遗传病具有家族聚集性，如Hut in gto n舞蹈病患者往往具有阳性家族史。
③垂直传递：具有亲代向子代垂直传递的特点，但不是所有遗传病的家系中都可以观察到这一现象，有的患者是家系中的首例，还有些遗传病患者未活到生育年龄或未育。
【医学遗传学试题及答案】三、人类染色体形态观察和非显带核型分析
三、人类染色体形态观察和非显带核型分析实验学时：5 学时实验类型：综合性每组人数： 1 人／组一、实验目的通过实验掌握染色体核型分析的常用方法以及G分带的带型特征，初步会识别G分带人类染色体。
二、实验原理将一个细胞内的染色体按照一定的顺序排列起来构成的图像就称之为该细胞的核型(karyotype)，这通常是用显微摄影得到的染色体相片剪贴而成。
在显带技术问世以前，人们主要根据染色体的大小、着丝粒的位置，将人类染色体顺次由1编到22号，并分为七组。
但要想精确、有把握地鉴别每条染色体是比较困难的。
70年代初出现了染色体显带技术，不仅解决了染色体识别困难的问题，而且为深入研究染色体异常及基因定位创造了条件。
将染色体标本用显带方法处理后，再用Giemsa染色，这类技术就称为G分带，通过显微摄影，就可得到G带染色体的显微相片。
三、主要仪器及试剂实验材料显微相片2张。
实验器材镊子、剪刀、胶水、实验报告纸。
四、实验方案1．取人体淋巴细胞有丝分裂中期染色体核型照片，用剪刀沿着每条染色体的四周按直线一一剪下（呈长方形），放在白纸上。
首先按每条染色体的大小顺序排列，然后参照着丝粒在染色体上的相对位置，仔细地一一进行配对。
一般先找出1、2、3号染色体进行配对，再依次为B组、G组、F组、E组，最后为C组。
配对完毕后，用浆糊按照一定的格式要求（附后），分别贴于实验报告纸上。
2．在分析结果中，写出该细胞的核型式，注明性染色体。
五、实验报告剪贴正常男性或女性染色体显微相片一张。
附人类染色体特征描述在进行染色体照片分析时，必须初步掌握人体各对染色体的形态特征，这是对常规标本进行核型分析的主要依据，现描述如下：A组：1－3号。
1号：是最大的染色体，具有中央着丝粒（约在染色体全长的1/2处。
以下简略为1/2、1/4、3/8等），在长臂近着丝粒处，偶可见到一个狭窄的次縊痕。
2号：较1号稍短，亚中着丝粒（3/8）。
3号：比2号短，为中央着丝粒（1/2）。
医学遗传学 人类染色体
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高分辨显带的命名方法
• 在原带之后加小数点，并在小数点之后的数字， 称为亚带。例如：原来的1p36带被分为三个亚带， 命名为1p31.1、1p31.2、1p31.3，
• 亚 带 lp31.3 再 分 时 ， 则 写 为 lp31.31 、 1p31.32 、 1p31.33，称为次亚带。
44
1、2、3、4
32
（2）G带（G band）：
• 方法简便，带纹清晰，染色体标本可以长 期保存，因此被广泛用于染色体病的诊断 和研究。
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图 人 类 显 带 染 色 体
G
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（3）R带（ band）：
• 用盐溶液处理标本后，再用Giemsa染色， 显 示 与 G 带 相 反 的 带 ， 称 反 带 （ reverse band）或R带。
• • • •
55
单拷贝探针FISH定位图象 1q13.3 的cDNA探针检测的双信号
59
原发性浆细胞瘤细胞 红色-6号 绿色15号
61
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（二）人类染色体显带核型
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（二）人类染色体显带核型
• 用染色体显带技术，使染色体沿其长轴显 出明暗或深浅相间的带纹，而每一号染色 体都有其独特的带纹，构成了每条染色体 的带型（band）。 • 同源染色体的带型基本相同，不同对的染 色体的带型不同。通过显带核型分析，可 以准确的识别每一号染色体。
正常女性型：
A B
• 分7个组: A→G • 正常男性:46,XY • 正常女性:46,XX • 两性畸形： 47,XXY
C D
E
F
G
XXY
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(二)人类染色体显带核型
G bang
Y
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技术原理
染色体的成份是核酸（DNA和RNA）和蛋白质（组蛋 白和非组蛋白）。染色体经胰蛋白酶处理后，蛋白 质因被水解而使DNA分子中的碱基暴露， 由于碱基 中G/C和A/T的比例不同，对染料结合的程度不一样 A/T碱基成份多，则 Giemsa染料易与它结合而深染 G/C碱基成份多，则 Giemsa染料不易与其结合而浅 染。染色体纵轴上呈现明暗相间或深浅不一的带纹
A 一秃头来二蛇腰 三似蝴蝶翩翩飘
B 四像鞭炮五黑腰 C 六号ｐ似小白脸
C 七盖八下 九细腰 七(短臂远处深染) 八(着丝粒下部深染) 九(着丝粒下部浅染)
C 十号ｑ臂三深带 十一宽来十二窄 十一(长臂近中段浅带宽) 十二(长臂近中段浅带窄)
C X 深带一担挑
D十三下来十四中 十五深染头上瞧 十三下(下部深染) 十四中(中部深染) 十五上(上部深染)
C带(C banding)
NaOH碱处理再Giemsa染色，使着丝粒和1、9、16号次缢痕以及Y染色体长臂远端的2/3的区段显带
N带(N banding pattern)
AgNO3染色可使核仁组织区(NOR)银染(Ag-NOR)
受染的是与 rDNA 转录有关的一种酸性蛋白
G带(G banding)
1p31.1、1p31.2、1p31.3
五、染色体的多态性
(chromosomal polymorphism)
染色体的结构、带纹宽窄和着色强 度等存在恒定的微小变异，染色体 多态性主要在结构异染色质区，通 常没有明显表型效应或病理学意义
1、Y的长度变异存在种族差异，变异部位是 Y长臂
远端的2/3区段的长度变异。如果Y染色体大于F组
F G
19—20 21—22 Y
次小 最小
中 近端
21号 22号 短臂 末端
女4条 男5条
二、染色体非显带核型
（The karyotype of non-banding chromosome）
女性：46，XX
男性：46，XY
非显带核型分析(karyotype analysis)
三、染色体显带(chromosome banding)
1-22号常染色体和X、Y性染色体形成24个基因连锁群(linkage group)
组 A
染色体号 1-3
大小 最大
着丝粒位置 1、3中 2 亚中
次缢痕 1号长臂
随体
说明
B C
D E
4-5 6-12 X
13—15 16—18
次大 中等
中等 小
亚中 亚中
近端
9号长臂 短臂 末端
女16条 男15条
16中 16号长臂 17、18亚中
E 十六深带连着点 十七长臂带脚镣 十八人黑肚皮白
F 十九中间一点黑 二十头重脚轻飘
G二十一似三角形 二十二似羽毛球 老Y 貌似宝葫芦
四、人类染色体命名国际体制
人类细胞遗传学命名的国际体制
An International System for Human Cytogenetics Nomenclature, ISCN
或大于第18号染色体，称长Y、大Y或巨Y、描述为 Yq+；如Y的长度为G组染色体长度的1/2以下，称 小Y染色体，描述为Yq-(罕见)。 2、D组、G组近端着丝粒染色体的短臂、随体及随
体柄部次缢痕区(NOR)变异。
3、第1、9 和16号染色体次缢痕的变异及着丝粒异 染色质区多态性的倒位。
Q带(Q banding)
荧光染料氮芥喹吖因(quinacrine mustard，QM)显带
R带(R banding)
反带(reverse band)
盐溶液处理，Giemsa染色，显示的带与G带相反
T带(T banding)
加热，Giemsa 染色，端粒特异性深染 端粒(telomere)含有TTAGGG重复序列
显带后的染色体呈现出独特的带纹 即染色体 带型 (banding pattern)
Q显带(Q banding) G显带(G banding) R显带(R banding) T显带(T banding) C显带(C banding) N显带(N banding) 高分辩显带染色体
(high resolution banding chromosome，HRBC)
界标是下一区的第一带
1p31 1号染色体短臂3区1带
1q42
1号染色体长臂4区2带
㈢高分辨显带染色体
High resolution banding chromosome，HRBC
一套单倍体染色体带纹 仅 320条。染色体高分 辨带型可显示550-850 条带纹，有助于发现更 细微的染色体结构异常
第二节 染色体分组、核型与显带
Section two Chromosome grouping, karyotype and banding
1960年在美国丹佛(Denver)第一届国际细胞遗传学会议确定人类 染色体分组按染色体大小递减次序和着丝粒位置划分Denver体制
一、染色体分组(Chromosome grouping)