基因突变及与表型之间的关系分子细胞遗传学技术荧光原位杂交技术
荧光原位杂交 综述
荧光原位杂交（FISH）综述摘要本文简单介绍了荧光原位杂交（FISH）技术的一些基础理论知识以及常用操作方法和步骤。
关键词：荧光原位杂交;1.发展荧光原位杂交（fluorescent in situ hybridization，FISH）是一种细胞遗传学技术，可以用来对核酸进行检测和定位。
荧光标记的核酸探针只和具有高度相似性的核酸杂交，可用于染色体上基因的定位，或在分子生态学中用来标记不同分类细菌或古菌中的核糖体RNA[1]。
1969年，Pardue等和John两个研究小组发明了原位杂交技术，放射性标记的DNA 或28s RNA 被杂交到细胞制备物上，通过放射自显影技术(m icroautoradiography, MAR)检测杂交位点，这一技术可以在保持细胞形态完整性的条件下，使核酸序列在细胞内被检测[2]。
2.原理通过特定分子的荧光标记探针在细胞内与染色体上特意的互补核酸序列原位杂交，通过激发杂交探针的荧光来检测信号。
由于荧光燃料收到一定波长的（即激发波长）的光激发后会发射荧光（即发射波长），所以就滤光镜选择合适的激发波长的光，即可显示某一特定的荧光染料，于是就可以直接显示特定细胞核中或染色体上的DNA序列间相互位置关系[2]。
原位杂交的处理：染色体上杂交的位点提供了DNA探针序列的定位信息。
所以应用该方法时，需打开维持染色体DNA双螺旋结构的碱基配对以使其形成单链分子（这称为DNA变性）。
只有这样染色体DNA才能与探针杂交。
变性染色体DNA而不破坏其形态的标准方法是将染色体干燥在玻璃载玻片上，再用甲酰胺处理[1]。
3.关于探针的发展早期原位杂交技术中探针是放射性标记的，但这个方法并不令人满意，因为放射性标记很验证同时满足灵敏度和分辨率这两个原位杂交成功的必要条件。
灵敏度要求放射性标记具有高中辐射能（例如用32P标记），当标记物能量过高时，会因为信号散射导致分辨率过低。
如果使用低辐射能的放射性标记物，如3H可以得到较高的分辨率，但由于灵敏度低而需要长时间曝光，并由此导致背景过高，难以分辨出真正的信号。
荧光原位杂交技术原理
荧光原位杂交技术原理
荧光原位杂交技术（fluorescence in situ hybridization，FISH）
是一种用于检测和定位靶标DNA序列的方法。
其原理是利用
荧光标记的DNA探针与靶标DNA特异性结合，通过荧光显
微镜观察细胞核内荧光信号的强度和位置，从而确定目标
DNA序列在细胞核中的位置和数量。
荧光原位杂交技术的步骤包括标记DNA探针、固定细胞样品、使细胞核开放透明化、探针与目标DNA杂交、洗涤去掉无特
异连接的探针、显微镜观察和分析。
在标记DNA探针的过程中，将目标DNA序列特异性引物和
荧光标记的核苷酸引物结合，通过聚合酶链反应使DNA探针
荧光标记。
标记DNA探针可以选择性地与目标DNA序列进
行互补结合。
固定细胞样品后，可以通过化学方法将细胞膜破裂并使细胞核透明化，使DNA探针能够更好地进入细胞核。
随后将标记好
的DNA探针加入样品中，在适当的温度下进行DNA杂交反应。
如果目标DNA序列在细胞核中存在，则DNA探针与目
标DNA序列结合，形成探针-目标DNA复合物。
在杂交反应后，需要进行洗涤步骤以去除无特异连接的DNA
探针。
这样可以提高荧光信号的特异性和强度。
最后，利用荧光显微镜观察样品中的荧光信号。
荧光探针与目标DNA序列结合后会发出特定颜色的荧光信号，可以通过观
察荧光信号的位置和强度来确定目标DNA序列在细胞核中的位置和数量。
荧光原位杂交技术可以应用于医学诊断、基因定位等领域，成为研究细胞遗传学和基因组学的重要工具。
细胞遗传学及分子生物学检查_概述及解释说明
细胞遗传学及分子生物学检查概述及解释说明1. 引言1.1 概述细胞遗传学和分子生物学检查是生物医学领域中两个重要的研究方向。
细胞遗传学研究的是细胞在遗传层面的结构、功能和变异等方面，而分子生物学检查则聚焦于分子水平的检测与分析。
这两个领域相辅相成，共同推动了现代医学的发展。
1.2 文章结构本文将首先对细胞遗传学进行概述，包括定义、重要性以及常用的研究方法。
接着，对分子生物学检查进行介绍，包括它的定义、应用领域以及常用技术和方法。
随后，我们将探讨细胞遗传学与分子生物学检查之间的关系，并通过一些实际案例展示它们在疾病诊断中的应用价值。
最后，在总结文章内容并强调它们的重要性和未来发展前景时，我们还将探讨可能面临的挑战。
1.3 目的本文旨在为读者提供一个全面而清晰的概述，使他们对细胞遗传学和分子生物学检查有更深入的理解。
我们将强调这两个领域在现代医学中的重要性，并展望其未来发展方向。
同时，希望通过具体案例的描述，让读者认识到细胞遗传学和分子生物学检查在疾病诊断和治疗中的巨大潜力。
通过阅读本文，读者将能够更好地了解细胞遗传学和分子生物学检查在现代医学领域中的应用及其价值。
2. 细胞遗传学概述：2.1 细胞遗传学定义：细胞遗传学是研究细胞内基因的遗传性质和变异以及这些遗传变异如何影响生物体特征和功能的科学领域。
它涉及到细胞的染色体结构、基因组组织与表达、遗传变异的发生机制等方面的研究。
2.2 细胞遗传学的重要性：细胞遗传学对于了解生物体的形态、功能和疾病机制具有重要意义。
通过对细胞内基因组和遗传变异的研究，我们能够揭示生物个体间的遗传关系，推断某些特征或疾病发生发展的机制，并为相关治疗提供依据。
2.3 细胞遗传学的研究方法：细胞遗传学采用多种实验方法来揭示细胞内基因与表型之间的关联。
常见的实验方法包括：染色体分析、DNA测序技术、PCR技术、原位杂交等。
染色体分析主要观察染色体结构和数量异常，帮助判断染色体异常与疾病之间的关系。
分子遗传学第7章基因突变与重组-遗传学剖析
移码突变（frameshift mutation）：指ＤＮＡ分子中
插入或缺失一个或少数几个核苷酸，使整个阅读框改变而
引起的突变。
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Examples of deletion mutations
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7.2.2 碱基取代的效应
从对遗传信息的改变上
(1) 同义突变(synonymous mut.) ：指没有改变产物氨基酸序列 的密码子的变化，与密码子的简并性有关。GAA(Glu) →
自交不亲和性是指自花授粉不结实，而株间授 粉却能结实的现象。
试验表明，具有某一基因的花粉不能在具有同 一基因的柱头上萌发，好象同一基因之间存在 一种抵抗作用。
22
s1s2和s1s2杂交不能结实：
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基因突变的时期
突变可以发生在生物个体发育的任何时 期，性细胞发生的突变可以通过受精直 接传递给后代
25
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28
29
7.2 点突变 的类型
7.2.1 点突变的种类
（1） 取代 (conversion)
转换 (transition)
Py Py Pu
Pu
颠换 (transversion)
Py Pu
１．转换（transition）：指ＤＮＡ分子中的嘌呤为另一 种嘌呤或嘧啶为另一种嘧啶所取代而引起的突变。
通过恢复或部分恢复原来突变基因产物蛋白质的功能而恢复野生表型113错义突变和移框突变都可以被基因内另一位点的突变所抑制由于处于同一基因中正向突变和抑制突变一般紧密连锁因此常把基因内抑制突变当成真正的原点回复突变错义突变造成野生型表型的丧失部分原因在于影响到蛋白质的空间结构正负电荷疏水作用114a静电作用移框突变的抑制突变基因内第二点的插入或缺失117正向突变的无义突变错义突变和移框突变都可以被另一基因上的突变所抑制这些抑制突变分别称为无义抑制突变错义抑制突变和移框抑制突变
分子遗传和突变
分子遗传和突变概述:分子遗传是研究基因在分子水平上的遗传规律和遗传变异的学科。
而遗传突变指的是基因或染色体上的突发性变异。
分子遗传和突变是遗传学领域中的重要研究内容，对于理解生物遗传和进化过程具有重要意义。
分子遗传:分子遗传是通过研究DNA、RNA和蛋白质等分子在遗传和进化中的作用来揭示遗传规律的学科。
DNA是生物体内传递遗传信息的分子，它通过编码蛋白质来决定生物体的性状。
RNA则在遗传信息的传递和转录过程中起着重要作用。
蛋白质是生物体内功能最为多样和复杂的分子，它们参与了几乎所有生物过程。
通过研究这些分子的结构、功能和相互作用，我们可以深入了解生物遗传的机制。
遗传突变:遗传突变是指基因或染色体上发生的突发性变异。
这些突变可能是由于DNA复制过程中出现错误、环境因素或化学物质的作用，或者是自发发生的。
遗传突变可以导致基因序列的改变，从而影响蛋白质的结构和功能，进而影响生物体的性状。
遗传突变是生物进化和遗传变异的重要驱动力。
分子遗传与遗传突变的关系:分子遗传和遗传突变是密切相关的。
分子遗传研究了基因在分子水平上的遗传规律，而遗传突变则是基因发生突变的结果。
分子遗传研究的对象包括基因的结构、功能和调控，以及基因之间的相互作用。
而遗传突变则是分子遗传研究的重要实践对象，通过观察和分析遗传突变可以揭示基因的功能和遗传机制。
分子遗传和遗传突变的应用:分子遗传和遗传突变的研究对于人类健康和疾病的预防和治疗具有重要意义。
通过研究基因的突变和功能变化，我们可以了解和诊断遗传性疾病，为疾病的早期预警和治疗提供依据。
此外，分子遗传和遗传突变的研究也可以揭示生物进化和种群遗传变异的规律，对于保护生物多样性和开展物种保护具有重要意义。
总结:分子遗传和遗传突变是遗传学领域中的重要研究内容。
分子遗传研究基因在分子水平上的遗传规律和遗传变异，而遗传突变是基因或染色体上的突发性变异。
分子遗传和遗传突变的研究对于理解生物遗传和进化过程、人类健康和疾病的预防和治疗以及保护生物多样性具有重要意义。
植物遗传学中的基因表达与遗传变异
植物遗传学中的基因表达与遗传变异基因表达是指在细胞内，基因的遗传信息如何转化为功能性蛋白质或RNA的过程。
而遗传变异则指基因组中的差异导致个体性状、表型或生命周期的差异。
在植物遗传学领域，基因表达与遗传变异是研究植物遗传特性的重要方面。
本文将从植物基因表达的调控机制、遗传变异的原因及其在植物进化和人类农作物培育中的应用等方面进行讨论。
1. 植物基因表达的调控机制基因的表达水平受到多种调控机制的影响，包括转录水平的调控、RNA剪接、转运和翻译等。
这些调控机制在植物细胞内相互作用，形成一个复杂的调控网络。
例如，转录因子的结合与启动子区域的互作可以促进或抑制基因的转录。
此外，RNA剪接过程可以使一个基因编码多种不同类型的蛋白质。
这些基因表达的调控机制，在植物遗传学研究中起着重要的作用。
2. 遗传变异的原因遗传变异是植物遗传学研究的核心内容之一。
遗传变异的原因主要包括自然选择、突变和基因重组等。
自然选择是指环境因素对个体的选择作用，使得适应环境的基因被保留下来。
突变则是指DNA分子发生变化，从而导致基因型和表型上的变异。
基因重组则是指染色体间的交换、重组，产生新的染色体组合。
这些原因导致了植物个体之间遗传特性的差异。
3. 基因表达与遗传变异的关系基因表达的变异会导致植物个体之间在表型上的差异。
而遗传变异则是基因表达变异的根本原因。
基因表达变异可以通过技术手段进行检测，如转录组学、RNA测序、蛋白质组学等。
这些研究手段使得科学家能够深入了解植物基因表达的变异机制，以及基因表达变异与植物遗传特性之间的关系。
4. 植物基因表达与进化植物基因表达的变异在植物进化过程中起着重要的作用。
适应环境的基因表达变异可以使植物适应不同的生境条件，提高其生存竞争力。
同时，在不同的环境条件下，植物基因表达的变异也可以导致新物种的形成。
通过对植物基因表达变异的研究，可以更好地理解植物进化的机制。
5. 植物基因表达与人类农作物培育植物基因表达与遗传变异的研究对于人类农作物培育具有重要意义。
分子遗传学2025年基因突变知识点深度剖析
分子遗传学2025年基因突变知识点深度剖析在科学的飞速发展中，分子遗传学领域一直是最具活力和创新的研究领域之一。
基因突变作为分子遗传学的核心概念，其研究不断深入和拓展，为我们理解生命的奥秘、疾病的发生机制以及生物进化等提供了关键的线索。
随着技术的进步和研究的深入，到 2025 年，我们对基因突变的认识将会达到一个新的高度。
一、基因突变的类型基因突变可以分为多种类型，每种类型都具有独特的特点和产生的影响。
点突变是最常见的一种类型，包括碱基替换和碱基插入/缺失。
碱基替换又分为转换和颠换两种情况。
转换是指嘌呤与嘌呤之间或嘧啶与嘧啶之间的替换，如腺嘌呤（A）与鸟嘌呤（G）之间的互换；颠换则是嘌呤与嘧啶之间的替换，如腺嘌呤（A）与胸腺嘧啶（T）的互换。
点突变可能会导致蛋白质中氨基酸的改变，从而影响蛋白质的功能。
插入或缺失突变则是在DNA 序列中插入或缺失了一个或几个碱基。
如果插入或缺失的碱基数不是 3 的倍数，就会导致阅读框的移位，从而使后续编码的氨基酸序列完全改变，这通常会对蛋白质的功能产生重大影响。
此外，还有染色体结构变异导致的基因突变，如染色体的缺失、重复、倒位和易位。
这些大规模的染色体结构变化可能会影响多个基因的表达和功能。
二、基因突变的原因基因突变的发生有着多种原因，既有内在的因素，也有外在的环境因素。
内在因素中，DNA 复制过程中的错误是基因突变的一个重要来源。
在细胞分裂时，DNA 进行复制，但这个过程并非绝对准确，可能会出现碱基错配的情况。
此外，DNA 本身的不稳定性，如某些碱基的自发脱氨基反应，也可能导致基因突变。
外在环境因素的影响同样不可忽视。
物理因素如紫外线、X 射线等高能辐射能够直接损伤 DNA 分子，导致碱基的变化或链的断裂。
化学因素如各种化学诱变剂，如亚硝胺、苯并芘等，能够与 DNA 发生反应，改变其碱基结构。
生物因素如病毒的感染，可能会将其自身的基因插入到宿主细胞的基因组中，导致基因突变。
遗传学中的基因突变与变异
遗传学中的基因突变与变异遗传学是研究遗传现象、遗传规律的科学分支，通过研究基因突变与变异，可以了解生物体在遗传层面上的变化与多样性。
基因突变与变异广泛存在于各个生物体中，在科学研究和临床实践中起着重要的作用。
基因突变是指基因序列发生永久性的变化。
它可以分为点突变、插入突变、删除突变和移位突变等不同类型。
点突变是指一个碱基被替换为另一个碱基，导致氨基酸序列发生改变。
插入突变是指某一段额外的DNA序列被插入到基因中，导致基因序列变长。
删除突变是指基因中的某一部分序列被删除，导致基因序列变短。
移位突变是指基因序列内部的一部分被移动到其他位置，导致序列发生改变。
基因变异是指同一种基因拥有不同的等位基因。
通常情况下，基因变异可以分为两大类：等位基因的不同导致基因型的变异，以及一个基因在不同个体之间表达不同导致表型的变异。
基因型的变异是指由于等位基因的不同而导致基因表达的差异。
一个基因座上存在不同等位基因时，个体之间基因型的组合具有多样性，从而导致表型的差异。
而表型的变异则是指同一个基因座上的等位基因在不同个体之间导致的表型差异。
基因变异不仅仅存在于个体之间，也可以在种群中广泛分布，从而形成了基因多样性。
基因突变和变异不仅是遗传学研究的重要内容，也对我们理解遗传疾病的发生与发展具有重要意义。
基因突变是遗传疾病的主要原因之一。
一些突变可能导致基因功能的改变，进而导致疾病的发生。
例如，囊性纤维化是一种由于基因突变导致的常见遗传疾病。
在囊性纤维化患者中，CTFR基因发生突变，导致这个膜蛋白的功能受损，从而引发多器官疾病。
另一方面，基因变异对人类进化和适应环境的过程也具有重要影响。
基因变异的存在使得物种能够适应环境的变化。
例如，黑猩猩与人类基因组上的差异仅约为1%，但正是这些微小的差异导致了我们今天的进化和智慧。
这种基因变异是自然选择的结果，只有最好适应环境的个体才能在繁殖中存活下来。
基因变异使得物种具有适应性和可塑性，从而能够在环境的挑战中生存并繁衍后代。
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荧光原位杂交技术（Fluorescence in site hybridization, FISH）的特异性DNA探针
• 基因座特异性探针：克隆扩增获得。在基因制图方面的努 力，越来越多的这方面探针可以使用 • 着丝粒重复序列探针：这些特异性的探针可在中期染色体 和间期细胞核中产生强烈信号，可以鉴别特异性染色体。 • 全染色体涂染探针：通过对来自特异性染色体分检库或仅 含一条人类染色体的杂种细胞DNA扩增制备。这种DNA 序列的混合物与一条染色体上的多个位点同源。因此在中 期核内，整条染色体得以被涂染。通过使用不同的荧光素， 在一个中期染色体涂片上可以鉴别几条不同的染色体。
比较基因组杂交的原理
• 待测DNA（肿瘤 细胞DNA，test DNA)为绿色
• 参照DNA(正常 细胞DNA， reference DNA） 为红色
• 复染为蓝色
人食管鳞癌细胞株的比较基因组杂交
A. 中期染色体的DAPI的 复染图
B. 中期染色体比较基因组杂 交（CGH）：红色区域表示
丢失，绿色区域表示扩增。
基因突变形式—碱基的插入和缺失
• 碱基的插入和缺失：基因编码序列中插入或丢失一个或
几个碱基，其结果是突变点下游碱基序列发生移码，编
码氨基酸序列都发生改变，又称移码突变（ frameshift mutation），并可在突变点下游提前出现终止密码。
碱基的插入和缺失的结果：将导致移码突变
（frameshift mutation），并可在突变点下游提前出现 终止密码产生截短型蛋白
染色体技术的
应用－2
inv(9)(p12q13)
分子细胞遗传学：DMD基因第46号外显子缺失
细胞遗传学研究中染色体技术的应用
21号染色体涂染探针FISH杂交， 显示21三体
9号染色体涂染探针杂交。 箭头示易位到10号染色体上 的来自9号染色体的片段
比较基因组杂交（comparative genomic hybridization, CGH）
变中最多见的形式。
•
•
稳定突变：传递中不改变原有的突变。
动态突变：传递中不断改变自己，多见于短重
复序列的突变，在一代代传递中重复次数发生
明显变化。
点突变的结果：
（1 ）同义突变（ samesense mutation ）：碱基替换后，虽 然密码子发生改变，但编码氨基酸没有改变（遗传密码 的兼并性），亦称静止突变。 （ 2 ）错义突变（ missense mutation ）：碱基替换，密码 子发生改变后，编码氨基酸亦发生改变，编码另一个氨 基酸。 （3）无义突变（nonsense mutation）：碱基替换后，使 编码氨基酸的密码子变成一个终止密码子。 （4）中性突变：包含两种情况，即“同义突变”和不改变 蛋白质功能的“错义突变”
• 近年在FISH技术基础上发展起来的一种新的分子细胞遗 传学技术（1992，Kallioniemi）。其基本原理是用不 同荧光物质分别标记肿瘤细胞DNA和正常人细胞DNA，然 后与正常人中期细胞染色体杂交。
• 通过检测染色体上两种荧光信号的相对比值，了解肿瘤 细胞DNA拷贝数的变化，并可在染色体上定位。 • 这一技术已广泛应用于肿瘤基因组不平衡的检测。
• DNA芯片
1.限制性片段长度多态性（RFLP）分析
• 当突变影响到某一限制性内切酶位点时，
可通过酶切PCR产物，电泳分析:限制性片 特异性（PCR）扩增（ASA）
• 通过设计两个5’端引物，一个与正常DNA互补， 一个与突变DNA互补。分别加入这两种引物及3’ 端引物进行两个平行的PCR，分析结果。
3.等位基因特异性寡核苷酸杂交（ ASO）
• 设计两段寡核苷酸探针，其中包含发生突变的 位点，一段与野生型链互补，一段与突变型链 互补。 • 杂交分析是否存在突变
应用15号染色体一基因特异性 探针（红色）杂交确定其是否 缺失；绿色探针鉴定15号染色 体着丝粒。
24种不同染色体涂染探针杂 交得到的彩色染色体
染色体技术的
应用－1
inv(14)(p12q24)
t(2; 11)(2q34; 11q13)
细胞遗传学研究中染色体技
术的应用—FISH技术检出
t(2; 14)
分子细胞遗传学技术 与产前诊断
南京大学医学院 王亚平
2006年11月
基因诊断的中心问题是认识 遗传变异、基因突变 及与表型之间的关系
一、分子细胞遗传学技术
荧光原位杂交技术（fluorescence
in site
hybridization, FISH）：用荧光物质标记特异性DNA探针， 与中期细胞染色体或间期细胞核杂交，鉴别和确定出生缺 陷、肿瘤细胞染色体异常，分辨率可达50－500 kb.
缺失突变
基因突变形式
• 框内突变（ inframe mutation ）： 3 个或是的 倍数的碱基缺失或插入导致的突变，使基因丢 失或增加1个或几个氨基酸。
• DNA 大片段缺失或复制（ large deletion or
duplication) ：几百个bp至几十个kb的碱基缺
失或复制。
各种类型病理性突变的比例
CGH的局限性：
• 难以检出以下异常：平衡易位，微小突变，基
因重排，倍体水平改变。 • 结果可能受到一些因素影响：正常细胞存在， 肿瘤自身的遗传异质性，系统的波动。 • 灵敏度：限于检测较大范围的缺失（10 — 30MB）
二、突变分析与分子诊断
（一）基因突变类型
• 点突变：只有一个或几个核苷酸的改变，是突
1. 无义突变和移码突变： 2. 稀有的错义突变： 60％
微小突变
20％
3. DNA大片段缺失或重复: 20％
另外：可能和疾病风险评估有关的大量的多态位点
（二）目前常用的对已知点突变的分析技术
• 限制性片段长度多态性（RFLP）
• 等位基因特异性（PCR）扩增（ASA）
• 等位基因特异性寡核苷酸杂交（ ASO）
CGH的优点：
• 经一次染色体原位杂交实验即可在整条染色体或染色体 区带水平对待检基因组DNA序列拷贝数改变进行检测和 定位。 • 无需进行染色体培养，对于不易制备良好分裂相的实体 瘤尤为适用。 • 所需染色体DNA可来自各种组织，如新鲜组织、福尔马 林固定的组织、石蜡包埋组织，可在很少量的基础上检 测，利于做回顾性研究。