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第 八 章. 人 类 染 色 体. 染色体（ chromosome ） 是遗传物质 ( 基因 ) 的载体。它由 DNA 和蛋白质等构成，具有储存和传递遗传信息的作用。 染色体 数目 和 形态 是物种的标志。. 每个有核细胞都存在一套完整的人类基因组， 估计约 25 ， 000 个基因。 基因是以特定形式存在于每个有核细胞的棒状 的染色体上。. 1888 年， Waldeyer 提出染色体这一名词； 1956 年， Tjio 和 Leven 证实人类体细胞的染色体数目为 46 条；
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第 八 章 人 类 染 色 体
染色体（chromosome） 是遗传物质(基因)的载体。它由DNA和蛋白质等构成，具有储存和传递遗传信息的作用。 • 染色体数目和形态是物种的标志。 • 每个有核细胞都存在一套完整的人类基因组， • 估计约25，000个基因。 • 基因是以特定形式存在于每个有核细胞的棒状 • 的染色体上。
1888年，Waldeyer提出染色体这一名词； • 1956年，Tjio和Leven证实人类体细胞的染色体数目为46条； • 1959年Down 、Turner、 Klinefelter综合征相继被报道（达10000多种异常）； • 1968年，Q显带技术问世； • 80年代末，分子细胞遗传学（原位杂交、显微切割等技术）
从间期到分裂期，螺旋化 从分裂期到间期，解螺旋 第一节 人类染色体的基本特征 一、染色质和染色体 染色质和染色体实质上是同一物质在不同细胞周期、执行不同生理功能时不同的存在形式。 染色质 染色体
（一）染色质（chromatin） • 定义：间期细胞核中伸展开的DNA蛋白质纤维。 常染色质（euchromatin） 异染色质（heterochromatin） 1、分类： 常染色质在细胞间期螺旋化程度低，呈松散状，染色较浅而均匀，含有单一或重复序列的DNA，具有转录活性，常位于间期细胞核的中央部位。 异染色质在细胞间期螺旋化程度较高，呈凝集状，染色较深，多分布在核膜内表面，其DNA复制较晚，含有重复的DNA序列，很少进行转录或者无转录活性，是间期中不活跃的染色质。
异染色质特点： • 在细胞间期处于凝缩状态 • 是遗传惰性区，只含有不表达的基因 • 复制时间晚于其他染色质区域 异染色质分类： • 结构异染色质 • 功能异染色质：X染色质 常染色质和异染色质
特征 常染色质 异染色质 数量和分布 一般占染色体的极大部分 一般占染色体的少部分,位于着丝粒区、端粒、核仁形成区，染色体的中间、末端及整个染色体臂 染色反应 正常染色反应 特有染色反应 DNA 复制 正常复制 晚复制 凝缩程度 折叠疏松 折叠紧密 固缩行为 间期解螺旋，分裂时形成螺旋，分裂中期达到高峰 异固缩（正、负异固缩） 组成特性 含单一和重复序列，能进行转录 结构异染色质含重复和非重复DNA，不能转录；功能异染色质含有活动基因，有转录活性 化学性质 无差别 无差别 常染色质与异染色质的特性比较
2、性染色质（sex chromatin） X和Y染色体在间期细胞核中显示出来的一种特殊结构。 • X染色质（X chromatin） • Y染色质（Y chromatin）
正常雌性哺乳动物体细胞中，两条X染色体中只有一条在遗传上是有活性的，另一条在遗传上是失活的，在间期细胞核中螺旋化而呈固缩状态。正常雌性哺乳动物体细胞中，两条X染色体中只有一条在遗传上是有活性的，另一条在遗传上是失活的，在间期细胞核中螺旋化而呈固缩状态。 • 失活发生在胚胎发育早期（人类晚期囊胚期）； • X染色体的失活是随机的； • 失活是完全的； • 失活是永久的和克隆式繁殖的。 Lyon 假 说 • 女性两个X染色体上的每个基因的两个等位基因所形成的产物，为什么不比只有一个X染色体半合子的男性的相应基因产物多？ • 为什么正常男女性之间的X染色质存在差异？ • 为什么某一X连锁的突变基因纯合女性的病情并不比半合子的男性严重？
X染色质A、B、C、D、E：分别为含0、1、2、3、4、5个X染色质X染色质A、B、C、D、E：分别为含0、1、2、3、4、5个X染色质
人类X染色体上约有1/3的基因可能逃避完全失活人类X染色体上约有1/3的基因可能逃避完全失活
Y染色质：长臂远端部分为异染色质，可被染色发出荧光。Y染色质：长臂远端部分为异染色质，可被染色发出荧光。
（二）染色体 从染色质到染色体的多级螺线管模型。 1.一级结构：由核小体组成的细纤丝。 核小体（核体）：核心[4种组蛋白(H2A、H2B、H3、H4各2个分子)]。DNA缠绕在组蛋白核心外1.75圈，构成核粒（核心加上外圈的DNA）；核粒之间有连接DNA及组蛋白H1。 DNA压缩7倍。
2.二级结构（螺旋管）： 每圈6个核小体，直径30 nm、 内径10 nm，间距11nm，DNA 压缩了6倍，成为染色质粗纤丝。 3.三级结构（超螺线管）： 染色质粗纤丝继续螺旋化， 形成超螺线管。直径400nm， 长度11～60 m。DNA压缩40倍
4.四级结构（染色单体）： 超螺线管再次压缩成光镜下可见的2-10μm的染色体，DNA压缩5倍。 总计压缩倍数=7×6×40×5= 8400倍 DNA 核小体 螺旋管 超螺线管 染色单体 7 6 40 5
二、人类染色体的数目、结构和形态 （一）人类染色体的数目 • 染色体组（chromosome set) ： 一个正常生殖细胞（配子）中所含的全套染色体称为一个染色体组。 • 基因组（genome）： 一个染色体组所含的全部基因。
中期染色体的形态特征 （二）染色体的结构、形态 1、主缢痕（初级缢痕；着丝粒区）：染色较浅、向内凹陷成狭小 区段的部位。 着丝粒(centromere)：两条染色单体连接的部位。 着丝点(动粒)(kinetochore)：两染色单体外侧表层与纺锤丝接触 部位，由微管蛋白组装而成。
2、次缢痕（副缢痕；核仁形成区）：主缢痕外着色较浅的染色体缢缩区，不能弯曲。常在短臂出现。位置相对稳定。2、次缢痕（副缢痕；核仁形成区）：主缢痕外着色较浅的染色体缢缩区，不能弯曲。常在短臂出现。位置相对稳定。 次缢痕在细胞分裂时，紧密地与核仁相联系。与核仁的形成有关，因此也称为核仁组织区（nucleolus organizer ，NOR）。 3、随体：次缢痕末端具有的圆形或略成长形的染色体节段。 次缢痕、随体的位置、大小也相对恒定，可以作为染色体识别的标志。 不是所有染色体都有次缢痕：玉米, 6；小麦，1B, 6B；人类，13，14，15，21，22
次缢痕 次缢痕 蚕豆：有丝分裂中期染色体（排列于赤道面上，箭头表示两条大染色体）。
4、端粒：末端特化的着色较深部位。由端粒DNA和端粒蛋白组成。4、端粒：末端特化的着色较深部位。由端粒DNA和端粒蛋白组成。 • 端粒在染色体中没有明显的外部形态特征，但往往表现对碱性 • 染料着色较深。 • 作用：对染色体DNA分子末端起封闭、保护作用；抑制细胞凋 • 亡，与寿命长短有关。 • 防止DNA酶酶切； • 防止发生DNA分子间融合； • 保持DNA复制过程中的完整性。
根据人类染色体着丝粒的位置可将染色体分为3种类型根据人类染色体着丝粒的位置可将染色体分为3种类型 • 中着丝粒染色体（metacentric chromosome） • 亚中着丝粒染色体（submetacentric chromosome） • 近端着丝粒染色体（acrocentric chromosome）
染色体类型 符号 臂比① 着丝粒指数② 后期形态 中间着丝粒染色体 M 1.00－1.67 0.500－0.375 V 亚中着丝粒染色体 SM 1.68－3.00 0.374－0.250 L 近端着丝粒染色体 ST 3.01－7.00 0.249－0.125 I 顶端着丝粒染色体 T 7.01－∞ 0.124－0.000 I 根据着丝粒的位置和染色体两臂的长度比（臂比），将染色体 分成4类： 注：①臂比：长臂长度/短臂长度； ②短臂长度/染色体总长度
中间着丝粒(M);V 亚中着丝粒(SM); L 近端着丝粒(ST); I 顶端着丝粒(T); I
三、性别决定及性染色体 • 人类性别是由细胞中的性染色体所决定的。 • 性染色体：X染色体和Y染色体。 • Y染色体： • 拟常染色体区域 • Y特异区域： 性别决定区域Y（Sex-determining region Y,SRY） 睾丸决定因子（Testis-determining factor,TDF）
第 二 节 染色体分组、核型与显带技术 一、染色体分组、核型 • 染色体分组：A、B、C、D、E、F、G七组 • 核型（karyotype）： 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。 • 核型分析： 将待测细胞的核型进行染色体数目、形态特征的分析，确定其是否与正常核型完全一致，称为核型分析。 • 非显带核型： 按常规染色方法使染色体均匀着色所得到的染色体标本。
组号 染色体号 大小 着丝粒位置 次溢痕 随体 可鉴别程度 A 1~3 最大 中（1、3号） 亚中（2号） 1号常见 可鉴别 B 4~5 次大 亚中 难鉴别 C 6~12、X 中等 亚中 9号常见 难鉴别 E 17~18 小 中（16号） 亚中（17、18号） 16号可鉴别， 17、18难鉴别 F 19~20 次小 中 难鉴别 G 21~22、Y 最小 近端 21、22号有，Y无 难鉴别 人类核型分组与各组染色体形态特征（非显带标本）
二、人类染色体显带技术 染色体带：染色体标本经过一定程序处理，并用特定染料染色，使 染色体沿其长轴显现明暗或深浅详见的横行带纹，称为染色体带。 使染色体显带的方法，称为显带技术。 染色体带型：通过显带技术，使各号染色体都显现出独特的带纹， 从而构成染色体的带型。 • 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 • 高分辩染色体显带技术
芥子喹吖因或盐酸喹吖因 Q带（Q banding） 1968 Caspersson 染色体标本 Q显带 优点：方法稳定，显带效果好 缺点：需在荧光显微镜下进行观察，荧光衰退快Q带保存时间短
热、碱、蛋白酶 Giemsa染色 G显带（G banding） 1971 Seabright 染色体标本 G显带 优点：方法简单，带纹清晰，可长期保存，而且可在光学显微镜 下观察。
G 带 模 式 图
盐溶液 Giemsa染色 R显带（R banding） 染色体标本 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）。
T-显带：末端显带 染色体标本加热后用Giemsa染色，使染色体末端区域特定性深 染，称T显带（T band）。
NaOH处理 Giemsa染色 C-显带：着丝粒显带 染色体标本 C显带 使着丝粒和次缢痕的结构异染色质部分深染。
用硝酸银染色，特异显示随体及核仁形成区。 N带（NOR）：
高分辨染色体显带：先用氨甲喋呤使细胞分裂同步化，然后用秋水酰胺进行短时间处理，使之出现大量的晚前期和早中期的分裂相，显带后可制出分带细、带纹更多的染色体。
人类染色体的多态性常见部位 • Y染色体的长度变异； • 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）的变异 ； • 第1、9和16号染色体次缢痕的变异
三、人类染色体命名国际体制 界标（landmark）、区（region）、带（band） 描述一特定带时需要写明以下4个内容： • 染色体序号； • 臂的符号：短臂（p），长臂（q） • 区的序号； • 带的序号
符号术语 意 义 符号术语 意 义 A-G 染色体组的名称 1-22 常染色体序号 → 从…到… +或- 在染色体和组号前表示染色体或组内染色体增加或减少；在染色体臂或结构后面，表示这个臂或结构的增加或减少 / 表示嵌合体 ？ 染色体分类或情况不明 ： 断裂 ：： 断裂与重接 ace 无着丝粒断片（见f） cen 着丝粒 chi 异源嵌合体 chr 染色体 ct 染色单体 del 缺失 der 衍生染色体 dic 双着丝粒 dir 正位 dis 远侧 dmin 双微体 dup 重复 e 交换 end （核）内复制 f 断片 fem 女性 核型分析中常用的符号和术语
fra 脆性部位 g 裂隙 h 副缢痕 i 等臂染色体 ins 插入 inv 倒位 mal 男性 mar 标记染色体 mat 母源的 min 微小体 mn 众数 mos 嵌合体 p 短臂 pat 父源的 ph 费城染色体 pro 近侧 psu 假 q 长臂 qr 四射体 r 环状染色体 rcp 相互易位 rea 重排 rac 重组染色体 rob 罗伯逊易位 s 随体 tan 串联易位 ter 末端 tr 三射体 tri 三着丝粒 var 可变区 核型分析中常用的符号和术语
一、名词解释 着丝点 核型 染色体带 二、简答题 1、简述常染色质和异染色质的区别。 2、简述莱昂假说的主要内容。
