人染色体与染色体病
《医学遗传学》第四章人类染色体与染色体病
DNA fiber-FISH
3 cosmid from MHC locus 35～40 Kb/cosmid
Development
1. High resolution banding chromosome (HRBC) 2. Microcytogenetics 3. Molecular cytogenetics
Banding Pattern
Band: treated with chemical dyes, the chromosome will appear as a series of alternate dark and light striations.
Q-banding：QM G-banding：pancreatin＋Giemsa R-banding：treated specimen＋Giemsa or Acridine Orange C-banding：Y chromosome, centromere, secondary constriction T-banding：ending of chromosome
Numerical Abnormality
单倍体: 22+X, 22+Y 二倍体: 44+XX, 44+XY
Numerical Abnormality
Variation in chromosome number can take 2 forms:
整倍体: that which involves whole sets (genomes) of chromosomes
Banding pattern（带型）：treated with chemical dyes, 24 types of chromosomes appear its unique striations individually.
《医学遗传学》第四章 人类染色体和染色体病
第四章人类染色体和染色体病The human chromosome and chromosome disease第一节人类染色体的基本特征染色质和染色体人类染色体的数目、结构和形态性染色体和性别决定染色体的研究方法真核生物的基因大部分存在于位于细胞核内的染色体上，故染色体是遗传物质的载体，是人类细胞遗传学的主要研究对象。
通过细胞分裂，遗传物质随着染色体的传递而传递。
一个生物物种的染色体数目、结构、形态是恒定的，构成了生物的遗传特性。
一、染色质和染色体染色质与染色体是遗传物质在细胞周期的不同阶段的不同表现形式。
化学组成相同：(一) 染色质(chromatin)染色质是DNA和蛋白质的复合体。
基本结构单位是核小体。
1．根据核蛋白分子的螺旋化程度及功能状态不同，细胞间期染色质分成两类：常染色质：螺旋程度低，结构松散，具转录活性，常位于细胞核中央。
异染色质：螺旋程度高，结构紧密，不具转录活性，常位于细胞核边缘。
2．异染色质：分为两种结构性异染色质(constitutive heterochromatin)：在各种细胞中总是处于凝缩状态，一般为高度重复的DNA序列。
如着丝粒区，端粒区，次缢痕区等。
兼性异染色质(facultative heterochromatin)：即功能性异染色质，在特定细胞的某一特定发育阶段，由常染色质凝缩转变而成。
如X染色质。
(二) 性染色质性染色质(sex chromatin) 是在间期细胞核中性染色体显示的一种特殊结构。
1. X 染色质(X chromatin)(1)1949年，雌猫神经细胞内凝缩的深染小体―Barr小体。
Barr小体普遍存在于雌性哺乳动物(包括人类)的间期细胞核中，是一条发生遗传学失活的X 染色体，呈异固缩状态(浓染小体)，贴于核膜内侧缘。
(2) Mary Lyon 假说uX染色质的失活发生在胚胎早期(人类在胚胎第十六天)vX染色体的失活是随机的―父方或母方。
3 人类染色体与染色体病
2N
间期细胞
4N
4N
整倍性改变 染 色 体 畸 变 染色体数目畸变
非整倍性改变
染色体结构畸变
2 非整倍体
非整倍体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。染色
体数目少于46条的细胞或个体称亚二倍体，多于46
条的称超二倍体。在亚二倍体中，某对染色体少了
一条（2n-1），称某号染色体的单体。在超二倍体
对这些图形进行染色体数目及形态特征的分析
• 染色体分组 A、B、C、D、E、F、G七组
人类非显带染色体核型描述
正常核型描述: “染色体总数，性染色体组成”
例：46，XX ； 46，XY 异常核型的描述方法不同，例：
45, X：一个体细胞有45条染色体，只有一条X染色体。
47, XXY：一个体细胞中有47条染色体，常染色体正 常，性染色体为XXY。
二倍体(2n=2x)：指含有两个染色体组的细胞或
个体。
多倍体(2n=mx，m为≥3的整数)：指含有三个或
三个以上染色体组的细胞或个体。
（二）、人类染色体的形态结构
• 每一中期染色体都有两条染色单体构成，它们各
含一条DNA双螺旋链。两条单体仅在着丝粒处互相
连接，该处为染色体的缩窄处，又称为主缢痕。
染色体结构畸变
• p
• q •
短臂
长臂
ter
→
末端
从…到…
“+”和“-”当其放在相应的符号之前，表示增加或丢失了
整条染色体，例如：47，XX，+21；当其放在相应符号之后， 则表示染色体长度的增加或减少，例如：46，XY，5p--。
• •
遗传学-14临床-染色体病 (2)
q 21
q 31 5号
2号
2号
5号
46，XY， t ( 2 ; 5 ) (q 21 ; q 31)
⑶ 罗伯逊易位 ( 罗氏易位、着丝粒融合）
两条近端着丝粒染色体在着丝粒区断 裂后，两长臂彼此连接成一条染色体
21q 14 号 21号 14q
45, XX, – 14, –21, t ( 14q 21q )
14
21
×
14 14/21 21
携带者
配子
F1
正常 携带者 21三体 21单体 14三体 14单体
6.双着丝粒染色体(dic)：
两条染色体都发生一次断裂末端丢失 后，两个有着丝粒的部分相连接，形成一 条带有两个着丝粒的染色体。
７.插入(ins)：
一条染色体自身发生两处断裂，其中 间的节段转移到另一染色体的一个断裂处 重接。
p q
X
p
p
q q
46, X, i
( Xq )
4.倒位(inv)：
某一染色体中间片段发生两个断裂， 断片倒转180°后重接。
p 21
q 31
（
）
２号 46, XY, inv ( 2 ) ( p 21q 31 )
5.易位(t)：
一条染色体的断片接到另一条染色体上。
⑴ 单方易位（转位）
⑵ 相互易位（平衡易位）：
中间缺失：
q 21 q 23 1号
46, XX, del (1)（q21 q23）
２.环状染色体(r):
染色体的长、短臂同时发生断裂，末端丢失， 有着丝粒的长臂和短臂在断裂处相接成环。 p 21 q 31 2号 46, XY, r ( 2 )( p 21q 31 )
人类染色体和染色体病思考题
人类染色体和染色体病思考题简述非显带染色体制备的过程及关键步骤。
染色体的分组依据是什么？每组有哪些特征？根据染色体的长度和着丝粒的位置分组。
euploid aberration 整倍体畸变P57如果染色体的数目变化是单倍体（n）的整数倍，即以n为基数，整倍地增加或减少，则称为整倍体(euploid)。
超过二倍体的整倍体被称为多倍体(polyploid)。
这种在胚胎发育过程中造成染色体数目畸变可严重干扰备胎的正常发育而导致流产。
整倍体畸变的机制主要有：双雌受精、双雄受精、核内复制和核内有丝分裂。
mosaic 嵌合体P59一个个体内同时存在两种或两种以上的核型的细胞系，这种个体称为嵌合体，如46，XX/47，XXY；45，X/46,XX等。
嵌合体可以是数目异常之间、结构异常之间以及数目和结构异常之间的嵌合。
translocation 易位P63一条染色体上的断片移接到另一条非同源染色体的臂上，这种结构畸变成为异常。
常见的易位方式有相互易位、罗伯逊易位和插入易位等。
Robertsonian translocation 罗伯逊易位P68又称着丝粒融合（centric fusion），是发生于近端着丝粒染色体的一种易位形式。
当两个近端着丝粒染色体在着丝粒部位或者是着丝粒附近部位发生断裂后，二者的长臂在着丝粒处接合在一起，形成一条衍生染色体。
两者的短臂则构成一个小染色体（往往在第二次分裂时丢失，可能是由于缺乏着丝粒或者是由于其完全由异染色质构成所致）。
（由于丢失的小染色体几乎全是异染色质，而有两条长臂构成的染色体上则几乎包含了两条染色体的全部基因）因此罗伯逊以为携带者虽然只有45条染色体，但表型一般正常，在形成配子的时候会出现异常，造成胚胎死亡而流产或生出先天畸形患儿。
hyperdiploid 超二倍体P58当体细胞中染色体数目多了一条或数条时，称为超二倍体。
在超二倍体的细胞中某一同源染色体的数目不是2条，而是3条、4条……？hypodiploid 亚二倍体P58当体细胞中染色体数目少了一条或数条时，称为亚二倍体。
人类染色体及染色体病---知识点资料整理总结
人类染色体及染色体病1.染色质和染色体：是细胞核内易被碱性染料染成深色的物质，是遗传物质的存在形式。
●染色质：存在于细胞周期的间期，DNA的螺旋结构松散呈细丝状，形态不规则，弥散在细胞核内。
●染色体：细胞分裂期，染色质高度螺旋折叠而缩短变粗，形成条状或棒状。
组成成分：DNA、组蛋白、非组蛋白、RNA。
●从DNA到染色体的四级结构模型：DNA→核小体→螺线管→超螺线管→染色单体●人的46条染色体中，23条来自父亲，23条来自母亲，为23对染色体，称为二倍体（2×23），精子和卵子称为单倍体。
●人类染色体的结构：主要结构包括染色体臂，着丝粒，初级缢痕，次缢痕，核仁组织区（异染色质区），随体，端粒。
2.分裂中的染色体行为●细胞周期：细胞从前一次有丝分裂结束到下一次有丝分裂完成所经历的全过程。
●有丝分裂期的染色体行为：有丝分裂过程中，体细胞染色体复制1次，细胞分裂1次，得到2个染色体数目与亲代细胞完全相同的子代细胞。
●减数分裂期的染色体行为Ⅰ：Ⅱ：减数分裂过程中，精原细胞或卵母细胞染色体复制1次，细胞分裂2次，最后形成4个精子或1个卵子，细胞内染色体数目减少一半。
3.人类染色体分析技术●人类染色体研究常用技术的发展：低渗法制片技术:1952年，美籍华人徐道觉（T.C.Hsu)；使细胞遗传学进入低渗时期。
秋水仙素处理法:1956年，华裔学者蒋有兴(Tjio J.H)和Levan A应用秋水仙素和压片技术，在流产胎儿肺组织中发现人类染色体数是2n=46条，标志着现代细胞遗传学的诞生。
目前国际认可的三大细胞遗传学技术共存：染色体显带技术、FISH、ACMG &ISCA 共同推荐芯片技术。
●人类染色体检测技术：核型分析、荧光原位杂交（Fluorescence in situ hybridization，FISH）、微阵列比较基因组杂交（Array-based Comparative Genomic Hybridization, aCGH）4.核型分析●核型（Karyotype）：指一个体细胞中的全部染色体，按其大小、形态特征顺序排列所构成的图像。
医学遗传学 第十四章 染色体病
性染色体病
❖ Turner综合征(Turner syndrome) 临床特征
身材矮小，成人体高一般在120～140cm 性腺呈索条状，无滤泡形成 子宫发育不良，外生殖器幼稚阴毛稀少，
原发性闭经，不育
人类染色体和染色体病
性染色体病
❖ Turner综合征(Turner syndrome) 临床特征
第十四章 染色体病
染色体病
人类染色体数目或结构异常导致的遗传性 疾病称染色体病(chromosomal disorder)。由 于每条染色体都含有许多基因，故如果染色体 发生数目和结构的畸变时，必然累及多个基因 的增加或减少，从而使机体出现多种异常性状， 故 又 称 为 染 色 体 综 合 征 (chromosome syndrome)。
人类染色体和染色体病
常染色体病
❖ 13三体综合征(Patau综合征) 临床特征
发病率为1/25000 患儿畸形和临床表现较严重 存活率极低
人类染色体和染色体病
常染色体病
❖ 13三体综合征(Patau综合征) 细胞遗传学特征
单纯三体型：80%，核型为47, XX(XY), +13 嵌合体型和易位型：20%
人类染色体和染色体病
性染色体病
❖ Turner综合征(Turner syndrome)，也称为 女性先天性性腺发育不全或先天性卵巢发育 不全综合症，45，X或45，X综合症。
发病率为1/5000女性新生儿 自发流产胎儿中发生率可高达18-20% 怀孕胎儿中占1.4%，其中99%流产
人类染色体和染色体病
自发流产胎儿染色体异常的再发风险
第二次流产胎儿染色体
第一次流产
胎儿染色体
人类染色体和染色体疾病1
Cytogenetics
一、人类染色体标本的制备
1、人类外周淋巴细胞培养及染色体标本制备 采血→接种→培养→秋水仙素处理→收集细 胞→低渗→固定→制片→染色→观察
2、羊水细胞培养及染色体标本制备 抽羊水最佳时间妊娠16—20周
Cytogenetics
3、其他胎儿染色体检查技术 9脐带脐血管穿刺取脐血染色体检查： 在超声波指导下进行脐静脉穿刺 9绒毛膜取样染色体检查： 可比羊膜腔穿刺检查早4～6周进行 通过阴道、子宫颈插入细导管，或通过腹部插 入细针到胎盘取样
简式：46，XX，del （1）（q21）
染色体 性染色 畸变 总数 体组成 符号
畸变染 色体号
断裂点
详式：46，XX，del（1）（pter→q21：）
染色体 性染色 畸变 畸变 总数 体组成 符号 染色体号 重排染色体带的组成
Cytogenetics
简式： 46，XY，t（2；5）（q21；q31） 详式： 46，XY，t（2；5）（2pter 2q21：：5q31 5qter；5pter 5q31：：2q21 2qter）
次缢痕
异染色质区
Cytogenetics
染色体的四种类型
亚
近
中
中
端
端
部
部
部
部
1/2~5/8
5/8~7/8
7/8~近末端处
中央着丝粒 亚中着丝粒
染色体
染色体
近端着丝粒 染色体
人类
Cytogenetics
三、人类正常核型
（一）核型：一个体细胞（somatic cell）中的全部 染色体称为核型（karyotype） 。确切的说核型是指 是一个体细胞内的全部染色体按其大小和形态特征排 列所构成的图像。对这种图像进行分析称为核型分析。
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高分辨显带
采用细胞同步化方法和改进的显带技术，获得细胞分 裂前中期、晚前期或早前期的分裂相，可以得到带纹更 多的染色体，能显示550-850条带，甚至2000条带以上 高分辨显带技术，对染色体的分析达到了亚带的水平， 使我们能确认那些更微小的染色体结构改变
第三节 人体染色体畸变
染色体畸变的概念 是指染色体数目或结构发生改变
意义 从…到…
断裂 嵌合体
缺失 重复 等臂染色体 倒位
符号术语 t ins ter
der rcp ace 1-22
意义 易位 插入 末端 衍生染色体 相互易位 无着丝片段 常染色体序号
（二）染色体结构畸变的类型
1、缺失（deletion，del）
1 2 3 4 5 6 7
46, XY, del (1) (q21q23)
3、R显带：所显示的带纹与G带的深、浅带带 纹正好相反，故称为R带（reversed band）
4、C显带：专门显示着丝粒的显带技术。C显带也可使第1、9、16号和Y染色体长 臂的异染色质区染色
5、 T显带：专门显示染色体端粒的显带技术，用来分析染色体端粒 6、 N显带：专门显示核仁组织区的显带技术
染色体畸变原因 1、化学因素；2、物理因素；3、生物因素；4、母 亲年龄 染色体的畸变类型 1、染色体数目畸变 ； 2、染色体结构畸变
三倍体
整倍性改变 ：染色体数目 以染色体组为
多倍体 单倍体
单位的增减 非整倍性改变 ：染色体数目
超二倍体 三体
只有少数几条 亚二倍体
的增减
单体
染色体数目畸变的机制
采血→接种→培养→秋水仙素处理→收集细胞→低渗→固定 →制片→染色→观察
非显带染色体存在的问题
✓ 由于不能将每条染色体的特征完全显示出来 ✓ 若染色体的结构发生畸变，均不能检出，在染色体畸变的研究和临床应用中受
到很大的限制
二、染色体的显带技术
用特殊的染色方法可使染色体在其长轴上显出一条条 明暗交替或染色深浅不同的横纹——带
减数分裂，但两者导致的遗传学效应不同 ➢ 染色体丢失只发生在有丝分裂中
减数分裂染色体不分离
46
46
46
46
46
46
47 45 46 46
45 45 46 46
有丝分裂不分离与嵌合体形成图解 后期延滞所致染色体遗失与嵌合体形成图解
嵌合体：同时存在两种或两种以上核型的细胞系的个体
二、染色体结构畸变
（一）染色体结构畸变产生的基础
染色体结构畸变的基础首先是断裂及断裂后的重接； 发生结构重排的染色体称为衍生染色体 重接方式：1、原位（愈合）；2、异位（结构重排， 畸变）；3、丢失（结构重排，畸变） 常见的结构畸变类型：缺失、倒位、易位、重复等
（二）人类染色体畸变核型的描述 两种表示方法: 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
第二章
人类染色体与染色体病
第一节 人类染色体形态与核型特征
一 、人体染色体数目、结构和形态
染色单体 随体
短臂 （p）
常染色质区 主缢痕（初级缢痕）
长臂 （q）
次缢痕 异染色质区
染色体的类型
中 部
1/2-5/8
中央着丝粒
染色体
亚 中 部
5/8-7/8
亚中着丝粒
染色体
近
端
端
部
部
7/8 - 末端处 近端着丝粒
1
2
3
5
4 6 中间缺失
7
2 3
4
5
1
6
46, XY, del (1) (pter→ q21:)
末端缺失
7
2、重复（duplication，dup）
11 22 33 44 55
66 77
11 22 33
44 5 56 65 67 76 7 7
插入
同源染色体错误配对不等交换
abcdefg abcdefg
1、 多倍体产生的机制
（1）双雄受精
23X
23Y 23Y
69XYY
23X
23Y 23X
69XXY
23X
23X 23X
69XXX
（2）双雌受精 23X
23Y
23X 23X 23X 23X （3）核内复制 (4) 核内有丝分裂
69XXY 69XXX
2、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 ➢ 染色体不分离可以发生在有丝分裂，也可发生在
6
3 54 3
2
p
1
2
2 1
1
3 21
11 2
1
q2
2
43 53 Nhomakorabea1 2
1
4
23 4
1p31
常见带型的类型、特点及临床应用
1、Q带： Q显带用荧光染料对染色体标本进行染色，然 后在荧光显微镜下进行观察。Q带保存时间短，而且需 要在荧光显微镜下进行观察，因而，限制了Q显带技术 的应用
2、G显带：染色体标本用热、碱、蛋白酶等预处理后， 再用Giemsa染色，可以显示出与Q带相似的带纹。G 带标本可长期保存，而且可在光学显微镜下观察，因 而得到了广泛的应用
简式：46， XX， del （1） （q21）
染色体 性染色 畸变 变化染 总数 体组成 符号 色体号
断裂点
繁式：46， XX， del （1） （ pter→q21：）
染色体 性染色 畸变 畸变 总数 体组成 符号 染色体号
改变了的染色体 带纹组成
q21
核型分析中常用符号及意义
符号术语
→
： / del dup i inv
除包括以上两部分外，还包括畸变情况，也是 用“，”与前面部分隔开，如47，XY，+21
三、核型分析的常用技术
1、人类染色体标本的制备（非显带染色体）
✓ 原理：细胞经过体外培养，并用秋水仙素积累分裂相，使大 量分裂细胞停留在分裂中期；再用低渗液处理细胞，使细胞体 积膨大，染色体分散；最后固定、染色，即得到分散的染色体 ✓ 材料：外周血淋巴细胞、羊水细胞、骨髓细胞、腹水细胞等 ✓ 步骤（以人类外周淋巴细胞为例）
染色体
二、正常人类染色体核型
1、核型：一个体细胞中的全部染色体称为核型。 即指是一个体细胞内的全部染色体按其大小和形 态特征排列所构成的图像
3、核型描述
✓ 正常核型的描述
包括两部分：第一部分为染色体总数，第二部 分为性染色体组成，两者之间用“，”隔开。 如正常男性的核型为46，XY
✓ 异常核型的描述
a abc
defg bcdefg
adefg abcbcdefg
3、倒位（inversion，inv） ✓ 臂内倒位
1
1
2
2
3
3
4
4
5
56
6
65
7
7
46, XY, inv (1)(p22p34)