细胞遗传学染色体畸变
染色体畸变
体细胞的染色体数目在二倍体的基础上成倍地增加 或减少即导致整倍性异常。 理论上可能的整倍性异常包括单倍体（n）、三倍 体（3n）和四倍体（4n）及以上的多倍体。 除了精子和卵子为单倍体外，未发现单倍体胎儿。 在人类，全身三倍性是致死的，因而极为罕见，但 三倍性在流产胎儿中较常见，是流产的重要原因之 一。四倍体及多倍体在临床上更为罕见。
染色体畸变
Chromosome Aberration
教学要求
1、掌握染色体畸变的概念、类型及产生机制；异 常核型的描述方法。
2、熟悉异常染色体携带者的概念；嵌合体的概念；
倒位；重复。
3、了解表型正常个体的染色体变异多态性。
染色体畸变的概念
染色体畸变(chromosome aberration)是指 染色体在数目上和结构上的异常改变,包括染 色体数目畸变和结构畸变两大类。 由于染色体畸变往往导致基因群的增减和位 置的转移，扰乱遗传物质或基因间的平衡， 故染色体畸变是染色体病产生的基础。 物理因素、化学因素和生物因素可诱发染色 体畸变的发生。
双雄受精（diandry）
两个精子同时进入同 一个卵子，形成三倍 体合子。在其含有的 三组染色体中，两组 来自父方精子，一组 来自母方的卵子。 双雄受精是三倍体产 生的可能原因之一。
双雌受精（digyny）
在卵子发生中，卵母细胞减 数分裂时未形成极体，原来 应分配给极体的一组染色体 仍留在卵内，形成含两组染 色体的二倍体卵子，其与精 子结合后形成三倍体合子。
()
； / t ter →
括号内为结构异常的染色体
重排中用于分开染色体 嵌合体中用于分开不同的细胞系 易位 末端 从．．．．到
10遗传 第九章 染色体畸变
一个染色体组
2 几个基本概念： 单倍体：生物个体的体细胞中染色体数和它配子中 染色体数相等。
双倍体：生物个体的体细胞中染色体数和它合子中
染色体数相等。 一倍体：生物个体的体细胞中只含有一个染色体组的个体。 二倍体： 两 。
多倍体：含有三个及三个以上染色体组的个体称多倍体。 三倍体：生物个体的体细胞中只含有三个染色体组的个体。 四倍体：生物个体的体细胞中只含有四个染色体组的个体。
利用一个致死基因来平衡另一致死基因的先决条件是：
两个致死基因紧密连锁 保持一个平衡致死系统，必须满足两个条件： 1）一对同源染色体的两个成员各带有一个座位不同
的隐性致死基因。
2）这两个非等位隐性致死基因始终处于各别的同源
染色体。
四 易位(Translocations)
指某染色体的一个区段移接在非同源的另一个染色体上 1、 易位的类别 a 相互易位（动画）
着丝粒融合(centric fusion)和着丝粒裂解（ centric fission)，
只改变染色体数目，不改变染色体遗传物质的含量，对 生物进化和物种形成具有重要意义。 A B C D M N O P 裂解
融合
2、细胞学效应
相互易位杂合体在联会时会出现“十”形象
3、易位的遗传效应
1 配子的部分不育 易位杂合体，偶线期两个正常染色体和两个易位染色体联 会成“十”字形象。两个正常染色体和两个易位染色体在 后期Ⅰ分离时表现二种分离方式（动画）： 一种是相邻式分离：只能产生重复缺失染色体的小孢子 和大孢子。 一种是交替式分离：产生的小孢和大孢子或者获得到
着丝粒在到位环以外，交换形成桥和片段
形着 成丝 桥粒 和在 片到 段位 环 以 内 ， 交 换 不 会
染色体畸变率参考范围
染色体畸变率参考范围染色体畸变率是指在染色体复制和分裂过程中发生的染色体结构或数量异常的情况的频率。
正常情况下，人类体细胞应该具有46条染色体，其中包括23对。
然而，染色体畸变率是一个相对值，不同个体之间会有一定的差异。
染色体畸变可以分为两类：数量性畸变和结构性畸变。
数量性畸变是指染色体数量的异常，主要包括染色体缺失和染色体多余。
结构性畸变是指染色体结构的异常，主要包括染色体片段缺失、重复、倒位和易位等。
染色体畸变率受多种因素的影响，包括环境因素和遗传因素。
环境因素包括暴露于放射线、化学物质和病毒等致突变物质的影响。
遗传因素包括个体的遗传背景和突变修复系统的功能等。
染色体畸变率的参考范围在不同研究中可能会有所差异，但一般认为正常人群的染色体畸变率应该较低。
根据一些研究的结果，染色体畸变率在健康人群中大约为0.1%至0.5%。
这意味着在100个细胞中，可能会有0.1至0.5个细胞出现染色体数量或结构的异常。
然而，染色体畸变率在某些特定情况下可能会显著增加。
例如，某些遗传疾病患者的染色体畸变率可能较高，这与其基因突变或突变修复系统功能异常有关。
此外，某些疾病的发生和发展也与染色体畸变有关，如某些癌症和先天性畸形等。
在这些情况下，染色体畸变率的增加可能与遗传和环境因素的相互作用有关。
为了评估染色体畸变率，科学家通常会使用细胞遗传学技术，如染色体核型分析和FISH（荧光原位杂交）等。
这些技术可以观察染色体的数量和结构，以确定是否存在染色体畸变。
此外，还可以利用分子遗传学技术，如DNA测序和PCR（聚合酶链反应），来检测染色体上的具体基因突变。
染色体畸变率的评估对于了解染色体异常与疾病之间的关系具有重要意义。
通过研究染色体畸变率的变化，可以揭示疾病的致病机制和发展过程，为疾病的预防和治疗提供理论依据。
此外，染色体畸变率的评估还可以帮助进行遗传咨询和筛查，以指导个体的生殖决策。
染色体畸变率是染色体结构或数量异常的频率。
遗传学10 第10章 染色体畸变和突变(第一节)
• 出生时观察到6/1000的可见缺陷；
• 大约11%的不孕不育和6%的智力缺陷。
本部分将讨论染色体畸变的类型、 机制和遗传学效应及其应用。
本部分内容
染色体结构畸变
重复（duplication） 46, XY, dup(4)(q13）
缺失 (deletion) 倒位 (inversion) 46, XX, del(4)(q27） 46, XX, inv(4)(q13::q24)
(四) 疏松环
幼虫发育不同时期，基因在行使其特殊功能时出现的特殊形态 的泡状结构，称为puff，即染色体疏松结构。
疏松环是DNA纤丝 从正常包装状态解旋 松疏的结果，是基因 活跃转录的足迹 。 果蝇3次蜕皮，3次 大量转录蜕皮激素形 成3个疏松环，留下转 录足迹。
二、染色体结构变异的类型和机制
缺 失
1964年证实是第5号染色体短臂部分缺失。
核型：46,XY,5p猫叫样哭声，随年龄增长而消失
智力发育迟缓 眼距宽，外眼角下斜
腭弓高，下颌小
先天性心脏病(50％)
缺失例4：染色体缺失与肿瘤
1）染色体区段的缺失导致原癌基因表达调控区的 丢失，引起原癌基因的过度表达和激活（功能获得 性突变），导致癌基因的形成和肿瘤发生； 如：Burkitt’s 淋巴瘤中c-myc因负调控序列缺失 而过度表达。 2）染色体区段的缺失导致肿瘤抑制基因本身的丢 失（功能丧失性突变），诱导肿瘤发生； 如：视网膜母细胞瘤中的Rb基因的丢失。
易位 (translocation) 46, XY,t(4; 20)(q25; q12）
6 东北师范大学
一、唾腺染色体是遗传分析的理想材料
果蝇唾腺染色体
(salivary gland chromosome)：双翅 目昆虫幼虫消化道、 唾液腺细胞有丝分裂 间期染色体，有4特点， 是染色体结构变异及 分子遗传研究的好材 料。
染色体畸变的常见原因
染色体畸变的常见原因染色体畸变是指染色体结构或数量发生异常的现象，它可能导致生物发育异常甚至导致染色体疾病。
染色体畸变的常见原因非常多样化，可以包括环境因素、遗传因素等多个方面。
以下将从不同角度来详细介绍染色体畸变的常见原因。
首先，环境因素是导致染色体畸变的一个重要原因。
环境中的辐射、化学物质等物理因素和化学因素会直接影响到染色体的结构和数量。
例如，长期接触致癌物质、受到放射线辐射等都会增加染色体畸变的风险。
此外，生活中的一些行为习惯，比如吸烟、酗酒等也会增加染色体畸变的发生率。
其次，遗传因素也是导致染色体畸变的重要原因。
染色体畸变可以由父母在生殖细胞中的染色体发生异常引起。
在受精卵形成过程中，如果父母一方或双方的生殖细胞出现染色体数量异常或结构异常，就会导致受精卵中的染色体也出现异常。
这种情况下，受精卵将携带着染色体畸变的遗传物质，进而导致胚胎染色体异常的发生。
在正常交配的情况下，若父母中存在染色体异常，则孩子患病的几率也会有所增加。
另外，年龄因素也是导致染色体畸变的重要原因之一。
随着年龄的增长，细胞分裂的效率和准确性逐渐下降，导致染色体的异常增加。
女性在怀孕过程中，尤其是年龄偏大时，胚胎染色体畸变的风险会增加。
这是因为女性的卵子在出生时就已经形成，随着年龄的增长，卵子中染色体的异常概率也会逐渐增大。
此外，生活习惯和环境条件的改变也可能会增加染色体畸变的发生率。
比如，饮食结构的改变、生活节奏的加快、压力增加等都可能直接或间接地影响到细胞分裂的准确性，从而增加染色体畸变的风险。
总的来说，染色体畸变的发生是一个多因素、多层次影响的复杂过程。
人们需要从生活中的方方面面注重预防染色体畸变的发生，比如保持健康的生活习惯、远离不良的环境和生活条件、及时进行孕前检查等措施都可以有效降低染色体畸变的发生率。
同时，对染色体畸变的研究也有助于人们更深入地了解细胞遗传学的规律和机制，为预防和治疗染色体疾病提供更有效的手段。
染色体畸变与染色体病_培训
3)13三体综合 又征称为Patau综合征，新生儿发病率约1/6000～5000， 99%以上胎儿流产，出生后45%患儿在一个月内死亡， 90% 患儿在六个月内死亡 临床表现：
发育畸形，较21三体和18三 体更严重。小头、唇裂、腭 裂、小眼、多指（趾）、宫 内发育迟缓、出生体重轻、 低耳位、摇椅足、智力严重 低下等。
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练习题
1.属于染色体数目畸变中整倍性改变的是（ B）
A. 超二倍体 B. 多倍体 C. 非整倍体 D. 亚二倍体 E. 嵌合体
2. 非整倍体的形成原因可以是 （ D）
A．双雌受精 B．双雄受精 C．核内复制 D．染色体不分离 E．核内有丝分裂
25
5. 其他
（2）等臂染色体(i ）
pp
pp
着丝点横裂 p
q
pqq q
26
5. 其他 （3）双着丝粒染色体(dic)
27
（三）染色体病
指由于染色体异常而引起的疾病，由于它有多种 临床表现，故称为染色体异常综合征。 染色体病的共同特征： 智力低下 发育迟缓 多发畸形 流产与不育 已发现的染色体病达100多种，染色体异常核型达一万 多种。 染色体病种类：常染色体病 性染色体病
40%
一侧卵巢或睾丸，另一侧卵睾 40%
两侧均为卵睾等
20%
53
54
1）男性假两性畸形 核型：46，XY 性腺：睾丸 举例：雄激素不敏感综合征（睾丸女性化综合征） 主要症状：第二性征趋向于女性，外形女性，子宫、 卵巢缺如，腹股沟或腹腔可触及睾丸，不育 发病原因：靶细胞缺少雄激素受体 遗传方式：XR
32
2）18三体综合征
又称为Edward综合征，新生儿发病率约1/8000～3500 ，
中山毒理课件微核试验和染色体畸变
03
此外，未来还可以进一步研究化学物 质的联合作用和代谢产物对生物体的 影响。许多化学物质在体内会相互作 用或代谢产生新的化合物，这些化合 物可能具有不同于母体的毒性作用。 因此，需要发展更全面的毒理学研究 方法，以评估化学物质对生物体的综 合影响。
THANKS
感谢观看
微核试验和染色体畸变的研究展望
01
虽然微核试验和染色体畸变是有效的 遗传毒性检测方法，但它们也存在一 些局限性，例如无法检测出非遗传毒 性物质对生物体的影响。因此，需要 进一步发展更全面的毒理学检测方法 。
02
随着基因组学和分子生物学技术的不 断发展，未来可以利用更高级的技术 手段来研究化学物质对生物体的影响 。例如，可以利用基因编辑技术构建 特定基因型的细胞或动物模型，以更 精确地研究化学物质对基因表达和表 型的影响。
案例介绍
简要介绍案例背景、中毒人员情况、 中毒原因及症状等基本信息。
中山毒理课件案例的微核试验结果分析
微核试验原理
介绍微核试验的基本原理，如何 通过微核计数评估细胞损伤程度
。
试验结果
详细分析每个案例的微核试验结果 ，包括微核计数、细胞存活率等数 据。
结果解读
根据试验结果，解读中毒物质对细 胞的损害程度，以及可能的中毒机 制。
染色体畸变可能导致细胞中微核的数量 增加或减少，从而影响微核试验的结果
。
染色体畸变越严重，微核的数量可能越 多，因此微核试验结果可能呈现阳性。
染色体畸变也可能导致细胞分裂异常， 从而影响微核的形态和数量，因此需要
结合其他检测方法进行综合评估。
微核试验与染色体畸变的相互印证
微核试验和染色体畸变检测可以相互印证，以提高检测结果的准确性和 可靠性。
遗传学研究中的细胞遗传学方法
遗传学研究中的细胞遗传学方法细胞遗传学是遗传学的分支领域之一，研究细胞中基因的传递和遗传变异。
细胞遗传学方法广泛应用于遗传学研究中，为我们理解基因的功能、调控和遗传变异提供了重要工具。
本文将介绍几种常用的细胞遗传学方法，包括染色体显微镜观察、细胞染色体工程、细胞融合等。
一、染色体显微镜观察染色体显微镜观察是一种常见的细胞遗传学方法，用于研究细胞中染色体的结构和行为。
通过染色体显微镜观察，我们可以观察到染色体的形态、数量以及其中的细节结构，从而揭示染色体的功能和遗传变异。
染色体显微镜观察常用于染色体畸变、染色体融合等研究中。
二、细胞染色体工程细胞染色体工程是一种通过人为操作改变细胞染色体结构和组成的方法。
通过引入外源基因、删除特定基因或改变基因的排列顺序等方式，可以实现对细胞染色体的精确调控。
细胞染色体工程被广泛用于基因功能研究、基因治疗等领域，为我们深入理解基因的功能和调控提供了有力工具。
三、细胞融合细胞融合是将两个或多个细胞融合为一个细胞的过程。
通过细胞融合，我们可以研究不同细胞之间的遗传物质相互作用，揭示基因的调控网络和细胞信号传导等机制。
细胞融合在研究细胞间相互作用的基础上，还可用于细胞治疗、体细胞克隆等领域的研究。
细胞遗传学方法在遗传学研究中扮演重要角色，为我们了解基因的功能与遗传变异提供了关键工具。
除了上述介绍的几种方法外，还有许多其他细胞遗传学方法，包括基因编辑技术（如CRISPR/Cas9）、细胞杂交等，它们在遗传学研究中发挥着不可替代的作用。
总结起来，细胞遗传学方法在遗传学研究中具有重要地位。
染色体显微镜观察可以帮助我们观察和研究染色体的结构和行为，而细胞染色体工程和细胞融合等方法则为我们探究基因的功能和调控机制提供了有力工具。
随着技术的不断发展，细胞遗传学方法将进一步得到完善和拓展，为我们揭示遗传学的奥秘提供更多的支持和帮助。
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双雄受精和双雌受精
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染色体数目异常-非整倍性改变
非整倍体（aneuploid）
亚二倍体（hypodiploid）
体细胞中染色体数目少了一条或数条。 单体型（monosomy）
共同临床特征：智力、生长发育障碍，内外生殖 器发育不良
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染色体数目异常-整倍性改变的机制
双雄受精：一个正常卵子＋二个正常精子，产生 一个三倍体的合子。
双雌受精：一个二倍体的异常卵子＋一个正常的 精子，产生一个三倍体的合子。
核内复制: DNA复制两次，细胞仅分裂一次，是肿 瘤细胞常见的染色体异常特征之一。
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染色体数目异常-非整倍体临床综合征
45, X（ Turner综合征 ）
发生率 在新生女婴中约为1/5000 临床表现 典型患者以性发育幼稚、身材矮小
8‰ 5-10‰
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Annu. Rev. Genomics Hum. Genet. 2006.7:407–42
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染色体畸变发生的原因
自发畸变（spontaneous aberration） 诱发畸变（induced aberration）
整倍体（euploid）
染色体的数目变化是单倍体（n）的整倍数，即以n为基数，整倍地增 加或减少。
三倍体（triploid）
患者的体细胞具有3个染色体组， 每对染色体都增加了一条， 染色体总数为69（3n）
四倍体（tetraploid）
患者的体细胞具有4个染色体组， 每对染色体都增加了两条， 染色体总数为92（4n）
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染色体数目异常-整倍性改变
在人类中已知有三倍体和四倍体的个体，但只有 极少数三倍体的个体能存活到出生，存活者多为 2n/3n的嵌合体。
四倍体比三倍体更为罕见，往往是四倍体和二倍 体（4n/2n）的嵌合体，或在流产的胚胎中发现。
有调查资料表明，在自发流产的胎儿中，有染色 体畸变的占42%。其中，三倍体占18%，四倍体占 5%，可见在流产的胎儿中三倍体是常见的类型。
假二倍体（pseudodiploid）
细胞中某些号的染色体数目发生了异常，其中有的增加，有的减少， 而增加和减少的染色体数目相等，结果染色体总数不变，还是二倍体 数（46条），但不是正常的二倍体核型。例如46,XX +2,-5
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染色体数目异常-非整倍性改变
缺体型
有丝分裂时发生染色体不分离
46
46 46
47 45 46 46
受精卵早期卵裂的有丝分裂不分,不当之处，请联系改正。
染色体数目异常-非整倍性改变的机制
染色体丢失（chromosome loss） 又称染色体分裂后期延滞（anaphase lag），在 细胞有丝分裂过程中，某一染色体未与纺锤丝相 连，不能移向两极参与新细胞的形成；或者在移 向两极时行动迟缓，滞留在细胞质中，造成该条 染色体的丢失而形成亚二倍体。 染色体丢失也是嵌合体形成的一种方式。
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染色体畸变的概念
染色体畸变是指体细胞或生殖细胞内染色
体发生的异常改变，其实质是染色体或染 色体节段上基因群的数量增减或位置的转 移，染色体畸变可导致染色体异常综合征 或染色体病。
染色体畸变的发生率
流产胚胎 50% 死产婴儿 死亡新生儿 6‰ 新生活婴 一般人群 5‰
Peter J. Russell, iGenetics: Copyright © Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings.
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染色体数目异常-非整倍性改变的产生机制
染色体不分离（non-disjunction）
减数分裂时发生染色体不分离 受精卵早期卵裂的有丝分裂不分离
染色体丢失（chromosome loss）
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减数分裂时发生染色体不分离
a 减数分裂I同源染色体不分离； b 减数分裂II姐妹染色单体不分离 结果产生数目畸变的纯合体
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三倍体核型
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染色体数目异常-非整倍性改变
纯合体（homozygote） 体内所有细胞系核型均相同的个体。
嵌合体（mosaic）与开米拉（chimaera） 体内同时存在两种或两种以上核型的细胞系的个 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，不同核型的细胞系来 源于同一个合子者称嵌合体，不同核型的细胞系 来源于一个以上合子者称开米拉。
染色体畸变
染色体数目异常
染色体结构畸变
整倍性改变
非整倍性改变 缺失 重复 易位 插入 倒位
单倍体 三倍体 四倍体
亚二倍体 超二倍体 单体型 三体型
移位 转位 环状染色体 等臂染色体 双着丝粒染色体
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染色体数目异常
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染色体数目异常-整倍性改变
✓ 化学因素：药物、农药（敌百虫类有机磷农药） 、 工业毒物（苯、铅、砷等） 、食品添加剂
✓ 物理因素：射线（X、α、 β 、γ） ✓ 生物因素：生物类毒素、病毒等 ✓ 遗传因素：染色体畸变患者和携带者 ➢ 母亲年龄：母亲年龄越大，生育21三体可能性越大
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染色体畸变的分类
某对染色体少了一条（2n-1），细胞内染色体 数目为45，临床上常见的有21号、22号和X染色体 的单体型。
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染色体数目异常-非整倍性改变
超二倍体（hyperdiploid）
体细胞中染色体数目多了一条或数条。 三体型（trisomy）
某对染色体多了一条（2n+1），细胞内染色体数目为47， 如21三体。