染色体显带技术和带型分析
《染色体带型分析》课件
自动化与智能化
通过引入人工智能和机器学习技术， 实现染色体带型分析的自动化和智能
化，提高分析速度和准确性。
高通量与快速检测
开发高通量、快速检测的染色体带型 分析技术，满足大规模临床和科研需
求。
分辨率提升
提高染色体带型分析的分辨率，以便 更准确地识别染色体变异和异常。
染色体带型分析在临床诊断中的应用前景
染色体带型观察与拍照
显微镜观察
在显微镜下观察染色体的 带型特征。
拍照记录
使用显微摄影设备对染色 体进行拍照记录。
图像分析
对拍摄的染色体照片进行 分析，提取染色体的特征 信息。
染色体带型分析结果解读
结果解读
根据染色体的特征信息，对其进 行分析和解读。
异常染色体的识别
识别异常染色体，并分析其对疾病 的影响。
如染色体着丝粒异染色质增多、 次缢痕增长或缩短等，可能与某 些遗传性疾病相关。
染色体带型异常与遗传性疾病的关系
唐氏综合征
由于21号染色体多了一条，导致智力低下、生长 发育迟缓、特殊面容等症状。
威廉姆斯综合征
由于7号染色体部分缺失，导致生长发育迟缓、心 血管疾病、智力障碍等症状。
克氏综合征
由于X染色体部分缺失或结构异常，导致男性生殖 器官发育不全、身材矮小等症状。
进化关系，为物种保护和改良提供依据。
在法医学领域，染色体带型分析也被用于个体识别和亲缘关系鉴定中， 通过对个体的染色体带型特征进行分析，可以确定个体身份和亲缘关系 。
02
染色体带型分析的基本原 理
染色体显带技术
1
染色体显带技术是通过特定的染色方法，使染色 体呈现出深浅不同、明暗相间的带纹，以便于对 染色体进行分析和识别。
染色体显带原理与技术
4、 2×SSC处理：在60-65℃的2×SSC液中处理90分钟时， 用自来水冲洗干净， 2×SSC 温育可使 DNA 骨架断裂并使 断片溶解。 5、 染色：用蒸馏水配制5%Giemsa，染色5-10分钟，用自来 水冲洗干净，室温下风干后即可镜检。
T带：是染色体端粒部位经丫啶橙染色后呈现的区带；
N带：Ag-As染色，主要染核仁组织者区域的酸性蛋白。
1975年建立了染色体高分辨显带技术。
几种显带的制作方法之间的关系
24hrs 时加 入BrdU 68 hrs 时加 入秋水仙素
人类外周血
植物血球凝集素 ( PHA） 肝素、培养基、小牛血清
体外培养
巴黎会议（1971）对各条染色体的C带描述如下: 1号 大，从着丝粒扩展到q。 2号 小。 3-8号 中等 9号 大，从着丝粒扩展到q。 10号 中等。 11号 中等，但比10号或12号大些。 12号 中等。 13号 中等，有时分为二节。 14号-15号 中等。 16号大，从着丝粒向q扩展。
17号 中等。 18号 中等，但比17号大些。 19-22号 中等。 X 中等 Y在着丝粒处有一条非常窄的带；q的末端有 一宽带。1，9，16号的C带和Yq上的宽阔的 远侧带都有明显的形态变异及异态性。
3.G显带 3.1 取2.5％胰酶溶液0.5ml，加入50 ml生理盐水染色缸中（终浓度 0.025%），用 1N HCl或1N NaOH调节PH7.0左右，置 37OC预温。
人类染色体G显带标本制备与核型分析
G显带染色体的主要特征带型
1秃 2蛇 3蝶飘 4均匀 5黑腰 6号小白脸 7似戴帽 8三长两短 9细颈长两条 10三条带型好 11低 12高 X染色体一担挑 13、14、15 四二一、低中高 16 深带连着点17深带跑得远18人小肚子大 19点黑腰 20 头重脚轻 21 似像角 22 戴小帽
G显带染色体的命名
染色体号---臂的符号---区号---带号--亚带---次亚带 如：1q34 5p23.3 14q22.23
三、实验报告
人类染色体G显带染色体照片 核型分析图
3、染色：入37℃预温的Giemsa染液中染色 10min
4、冲洗：用自来水流水冲洗2min，晾干。 5、镜检：显微镜下观察
二、人类染色体G显带照片核型分析
照片来源：取外周血---体外培养---秋水仙素处理--低渗---固定---制片---老化处理---胰酶处理----染色---观察--显微摄影。
人类染色体 G显带标本制备与核型分析
实验目的： 1、熟悉人类染色体G显带标本的制备 2、掌握人类染色体G显带核型分析的方法 实验内容： 1、人类染色体G显带标本的制备 2、人类染色体G显带核型分析
一、人类体玻片1张置于37℃预
温的PH7.0－7.2的0.025％胰蛋白酶缸中处理 15s、30s、45s、60s。 2、漂洗：快速入0.85%的生理盐水中漂洗两次。
18 21
5
14
6
5
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13
22
X
X
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9
15
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9 21
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8 12
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植物染色体giemsa分带技巧[精彩]
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实验十植物染色体Giemsa分带技术一、实验目的1. 掌握植物染色体Giemsa的C带、G带分带技术和方法。
2. 学习染色体带型分析方法。
二、实验原理植物染色体显带是借助于特殊的处理程序后，进行Giemsa染色，使染色体某些结构成分发生特异反应而出现深浅不同的带纹，从而使核型分析中更准确地识别染色体的每个成员以及其结构变异。
通过改变Giemsa分带处理程序可产生不同带型，因此有C带、G带、N带、Q带、T带等不同技术。
C带(组成异染色质带)：C带技术是应用最广泛的技术，它主要显示着丝粒、端粒、核仁组成区域或染色体臂上某些部位的组成异染色质而产生相应的着丝粒带、端粒带、核仁组成区带、中间带等，这些带可以在一条染色体上同时出现，也可以只有其中的一条或几条带。
G带(Giemsa带)：显示染色粒，G带分布于染色体的全部长度上。
以深浅相间的横纹形式出现。
G带能清楚地反映染色体的纵向分化，能提供较多的鉴别标志。
因此，G带是分带技术中最有价值的一种。
R带(反带)：与G带相反的染色带．由于处理程序不同，染色体在同一部位染色效果相反。
N带：专一地显示出核仁组织区。
T带：专一地显示出端粒区域。
以上几种带型在植物上应用最多的为C带和G带，本次实验主要介绍这两种分带技术。
三、实验材料（一）材料大麦(Hordeum spp．2n=14)的种子、蚕豆(Vicia faba 2n=12)的种子、洋葱(Allium cepa 2n=16)的鳞茎。
以上材料可任选一种。
（二）器材培养箱、恒温水浴锅、分析天平、小台秤(200g) 、量简(50ml、100ml、1000ml、10m1) 、烧杯(200m1) 、容量瓶(1000m1) 、棕色试剂瓶(200m1)、滴瓶、染色缸、载玻片、盖玻片、显微镜、显微照相及冲洗放大设备、剪刀、镊子、刀片、滤纸、玻璃板、牙签、切片盒。
（三）试剂Giemsa母液、磷酸缓冲液、氯化钠、柠檬酸钠、甲醇、乙醇、冰醋酸、氢氧化钡、秋水仙素或对二氯苯、α-溴萘、纤维素酶、果胶酶、胰蛋白酶、醋酸洋红、45% 醋酸等。
染色体组型分析
染色体组型分析李昱静生物工程三班 2009343014 E2组一、染色体组型定义：各种生物染色体的形态、结构和数目都是相对稳定的。
每一细胞内特定的染色体组成叫染色体组型。
二、染色体组型分析定义：又叫核型分析。
对生物某一个体或某一分类单位（亚种、种等）的体细胞的染色体按一定特征排列起来的图象（染色体组型）的分析。
一般有四种方法。
不同物种的染色体都有各自特定的形态结构（包括染色体的长度、着丝点位置、臂比、随体大小等）特征，而且这种形态特征是相对稳定的。
因此，染色体核型分析是植物种质资源遗传性研究的重要内容。
三、染色体组型分析方法：（1）常规的形态分析。
选用分裂旺盛细胞的有丝分裂中期的染色体制成染色体组型图，以测定各染色体的长度（微米）或相对长度（％），着丝粒位置及染色体两臂长的比例（臂比），鉴别随体及副缢痕的有无作为分析的依据。
（2）带型分析。
显带技术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。
（3）着色区段分析。
染色体经低温、KCl和酶解，HCl或HCl与醋酸混合液体等处理后制片，能使染色体出现异固缩反应，使异染色质区段着色可见。
在同源染色体之间着色区段基本相同，而在非同源染色体之间则有差别。
因此用着色区段可以帮助识别染色体，作为分析染色体组型的一种方法。
（4）定量细胞化学方法。
即根据细胞核、染色体组或每一个染色体的DNA含量以及其他化学特性去鉴别染色体。
如DNA含量的差别，一般能反映染色体大小的差异，因此可作为组型分析的内容。
染色体组型分析有助于探明染色体组的演化和生物种属间的亲缘关系，对于遗传研究与人类染色体疾病的临床诊断也非常重要。
四、染色体组型分析计算：（1）染色体组型分析主要包括染色体长度、染色体臂比、着丝点位置、次缢痕等。
染色体的长度差异有两种，一种是不同种、属间染色体组间相对应的染色体的绝对长度差异，一种是同一套染色体组内不同染色体的相对长度差异。
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
实验六 人类染色体核型分析
每个染色体长度 单倍染色体长度
×100%
（2）臂指数（arm index），指长臂与短臂之比。
按Levan（1964）划分标准，臂指数在1.0~1.7之间为中部 着丝粒染色体，1.7~3.0之间为亚中着丝粒染色体，3.0~7.0 之间为亚端着丝粒染色体，＞7.0为端部着丝粒染色体。
（3）着丝粒指数（centromere index），指短臂占 该染色体长度的比率，决定着丝粒的相对位置。
实验六 人染色体核型分析
一、实 验 目 的
掌握人类染色体核型分析的方法。 了解人类染色体数目和结构特征。
二、实 验 原 理
核型（Karyotype）是指一个细胞内有 丝分裂中期所有染色体的表型，如：数 目、大小和形态特征等。 通常将显微摄影得到的照片进行剪贴， 使整套染色体按照一定的顺序排列构成 图像。以核型图(karyogram)的方式表示。 有四种方法：
A：1，2，3对染色体，体积大，易于区别，有中 央着丝粒。第2对的着丝粒略偏离中央。无随 体，1号常见次缢痕。 B：4，5两对，体积大，有亚中部着丝粒，无随 体，彼此不易区分。 C：包括6—12对常染色体和X染色体，中等大小， 为亚中部着丝粒染色体。第6对的着丝粒靠近 中央，X染色体大小接近介于第6，7对之间。 第9对染色体长臂上有一次缢痕，第11对染色 体的短臂较长，第12对染色体的短臂较短。
R带：与G带明暗相反（Reverse G-bands）
目前所用的R显带方法是RBG法 (R-band by BrdU using Giemsa)，即经BrdU处理后用 Giemsa染色。 意义： G带染色体的两末端都不显示深染，而在 R带中则被染上深色，因此R带有利测定染色体 长度和末端区域结构的变化。对揭示染色体末端 缺失、重复、易位和断裂点的异常等有很高的价 值。
人类染色体标本的制备及G显带核型分析
液，轻轻混匀，制成磨砂状悬液。 11.制片：取上述悬液1～2滴，滴至沾有冰水或干燥的
洁净载玻片上，吹散，过火，空气干燥。 12.37℃温箱放置3～4天或70℃烘烤2 h进行老化处
理，以备显带分析用。
【(二实)人验类染方色法体和的G步显带骤】
染色体的带纹是染色体标本经过特殊处理后，每条 染色体上沿纵轴显示出的一定数量、着色程度不同、 宽窄不等的横纹。染色体带是染色体固有的、稳定 的特征。染色体G显带是多种显带技术中的一种，是 将染色体标本经胰蛋白酶处理后再用吉姆萨 （Giemsa）染液染色。G显带技术因其方法简便， 重复性好，带纹清晰且可长期保存而应用最为广泛。
2. 超净工作台内将抗凝血加入RPMI-1640培养液中，
每 瓶加0.3～0.5 ml全血。轻轻混匀。 3. 37℃恒温培养箱静置培养72 h左右（培养24 h后水平 轻摇培养瓶一次，以悬浮混匀血细胞）。 4. 培养至68～72 h（即终止培养前2～4 h），每瓶加秋 水仙素(20 μg/ml)至终浓度0.1～0.2 μg/ml，轻摇 培养瓶混匀，继续培养2～4 h。 5. 终止培养，将培养物吹打混匀后转移到10 ml玻璃离 心管，配平，1800 rpm 离心6 min。
2. G显带过程中的关键因素包括胰蛋白酶的作用时间、 温度、pH等。其中胰蛋白酶溶液应37℃充分预热，溶 液pH应维持在6.8～7.2，以保证酶活性的发挥。另外 消化要适度，消化不足则带纹不清晰或不显示，消化过 度则带纹模糊甚至损失。
[作业与思考题]
1.简述人类染色体制备的操作过程和基本原理。 2.总结人类染色体制备过程中的关键步骤及注意
植 物血凝素（PHA）、秋水仙素(20μg/ml)、 0.075 mol/L氯化钾低渗液、0.85%生理盐水、 固定液（甲醇:冰醋酸=3:1，现配现用）、 Giemsa原液、0.25%胰蛋白酶溶液、磷酸盐缓冲 液。
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实验三染色体显带技术和带型分析
一、实验目的
学习和掌握植物染色体Giemsa显带技术和带型分析方法，进一步鉴别植物染色体组和染色体结构。
二、实验原理
对植物有丝分裂中期染色体进行酶解，酸、碱、盐等处理，再经染色后，染色体可清楚地显示出很多条深浅、宽窄不同的染色带。
各染色体上染色带的数目、部位、宽窄、深浅、相对稳定，为鉴别染色体的形态提供依据，也为细胞遗传学和染色体工程提供新的研究手段。
植物染色体显带技术包括荧光分带和Giemsa（吉姆萨）分带两大类。
在植物染色体显带上最常用的是Giemsa分带技术，其中C带和N带较为常用。
C带的形成认为是高度重复序列的DNA（异染色质）经酸碱变性和复性处理后，易于复性，而低重复序列和单一序列DNA（常染色质）不复性，经Giemsa染色后呈现深浅不同的染色反应。
这种差异反映染色体结构的差异。
三、实验材料
洋葱、蚕豆、大麦、黄麻的根尖。
四、实验仪器及用具
多媒体系统（附显微演示），显微镜（附摄影装置），半异体致冷器，冰箱，恒温水浴锅，电子天平，液态氮装置，容量瓶，试剂瓶烧杯，染色缸，载玻片，盖玻片，剪刀，镊子，玻璃板，滤纸，标签，铅笔
五、药品和试剂
冰醋酸，无水酒精，甲醇，盐酸，柠檬酸钠，氢氧化钡，氯化钠，磷酸二氢钠，磷酸二氢钾，磷酸氢二钠，甘油，Giemsa粉剂，果胶酶，纤维素酶
试剂1：Giemsa液：0.5克Giemsa，33ml甘油，33ml甲醇，用少量甘油将Giemsa粉末研磨至无颗粒，剩余甘油分次洗涤至棕色瓶内，置56℃恒温2h，加入甲醇，过滤后保存于棕色瓶中。
试剂2 ：5％氢氧化钡：5gBa(OH)2加入100ml沸蒸馏水中溶解后过滤，冷却至18－28℃。
试剂3：2×SSC溶液：0.3M氯化钠+0.3M柠檬酸钠。
试剂4：1M NaH2PO4溶液。
试剂5：1％纤维素酶和果胶酶混合液。
试剂6：1/15磷酸二氢钾和1/15磷酸氢二钠缓冲液。
六、实验步骤
（一）染色体分带
1. 材料准备待洋葱鳞茎发根长2cm左右，切取根尖进行预处理。
蚕豆种子浸种发芽，待幼根长至3cm左右，切取根尖进行预处理。
蚕豆主根根尖切去后继续长出的次生根，可再切取次生根根尖进行预处理。
大麦种子发芽至幼根长1cm左右，切取白色的幼根进行预处理。
2. 预处理洋葱和蚕豆根尖在0.05％秋水仙碱溶液中预处理2~3h。
处理温度一般为25℃。
预处理后须用清水冲洗多次，洗去药液。
3. 固定以上各材料经预处理后，放入卡诺氏固定液中固定0.5~24h，转换到70％酒精，置于冰箱中保存备用。
4. 解离洋葱、蚕豆根尖在0.1N盐酸溶液中置于60℃恒温下处理10~15min。
大麦根尖在37℃下用1％果胶酶处理30min，然后在0.1N盐酸溶液中置于60℃下处理5min。
上述材料用酸处理后，须用蒸馏水冲洗多次，除去残留酸液，否则将会影响染色体的显带效果。
5. 压片与常规的植物染色体压片方法相同。
在45％醋酸中压片，制成白片。
在相差显微镜下检查染色体分散程度，挑选出分裂相多，染色体分散均匀的片子。
选出的玻片经液氮、CO2干冰或半导体致冷器冻结，用刀片揭开盖玻片。
置室温下干燥。
6. 空气干燥脱水后的染色体标本一般需经过4~7天的空气干燥，再进行分带处理。
不同的材料所需干燥的时间不一样。
洋葱要求空气干燥的时间较严，未经空气干燥的染色体不显带，干燥一周后经显带处理显示末端带，干燥半个月后能同时显示末端带和着丝点带。
而蚕豆、黑麦、大麦则要求干燥时间不十分严格。
7. 显带处理空气干燥后的染色体标本即可进行显带处理。
处理方法不同，可显示不同的带型。
（1）C带HSG法（Hydrochloric acid~Saline~Giemsa method）将空气干燥后的洋葱、蚕豆染色体标本浸入0.2N盐酸（25℃左右）分别处理30和60min。
用蒸馏水冲洗多次后，在60℃的2×SSC溶液中保温30min，再用蒸馏水冲洗数次，室温风干，即可染色。
BSG法（Barium~Saline~Giesa method）将空气干燥后的黑麦、大麦的染色体标本浸入盛有新配制的5％氢氧化钡饱和液的染色缸中，在室温条件下处理5~10min，然后用蒸馏水小心地多次冲洗浮垢后，在60℃的2×SSC溶液中保温60min，再用蒸馏水冲洗数次，室温风干，即可染色。
（2）N带将黑麦、大麦种子发根1cm左右切取，在0℃冰水中预处理24h。
卡诺氏固定液中固定半小时以上，1％醋酸洋红染色液中染色2h，然后在45％醋酸中压片，冰冻法揭开。
尔后在45％醋酸60℃条件下脱色10min，再在95％酒精室温下脱水10min，气干过夜。
最后在1M NaH2PO4溶液中95℃恒温下保温2min，蒸馏水冲洗，气干后即可染色。
8. 吉姆萨染色吉姆萨母液用1/15M磷酸缓冲液按一定的比例稀释。
例如，10份磷酸缓冲液加1份吉姆萨母液稀释即为10：1，一般都采用扣染法染色。
在一干净的玻璃板上，对称放置两根牙签或火柴棒，距离与载玻片上的材料范围相等。
将带有材料的玻片翻转向下，放在牙签上，然后沿载玻片一边向载玻片与玻璃板之间的空隙内缓缓滴入染色液，在室温下染色。
染色时间因材料而异，因吉姆萨染料批号不同、质量上有差异，因此其染色液浓度和染色时间需作适当调整。
下列材料的染色浓度和染色时间可供参考。
蚕豆pH7.2 10:1 30min
洋葱pH7.2 10:1 15min
大麦pH6.8 10:1 30min
黑麦pH6.8 20:1 30min
9. 镜检和封片染色后的玻片标本，用蒸馏水洗去多余染料，染色过深可用磷酸缓冲液脱色。
室温下风干后即可镜检，挑选染色体带型清晰的片子，用树胶封片。
（二）染色体带型分析经过上述处理的植物染色体标本，可以显示出C带或N带的带型，一般有以下四种带型：
1. 着丝粒带（C带）带纹分布在着丝粒及其附近，大多数植物的染色体可显示C 带。
蚕豆、黑麦、大麦等的染色体着丝粒带比较清楚，洋葱染色体的着丝粒带较浅。
2. 中间带（I带）带纹分布在着丝粒至末端之间，表现比较复杂，不是所有染色体都具有中间带。
3. 末端带（T带）带纹分布在染色体末端。
洋葱和黑麦染色体具有典型的末端带，而蚕豆、大麦的末端带不明显。
4. 核仁缢痕带（N带）带纹分布在核仁组织者中心区。
蚕豆的大M染色体和黑麦的第Ⅶ染色体具有这种带型。
同时具有以上四种带型的叫完全带，以“CITN”表示，其它称为不完全带，有“CIN”和“以CTN”型、“TN”型和“N”型。
根据植物各染色体上显示的不同带纹和带纹的宽窄，可按染色体组型分析的方法对同源染色体进行剪贴排列，绘出模式图，从而对各染色体的带型作出分析。
七、实验作业
1. 将提供的植物染色体C带带型进行同源染色体排列剪贴，
2. 绘制带型模式图并作出带型特点分析描述。