人类染色体与染色体病课件.pptx
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- 人类 染色体 课件
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1、 第四节人类染色体与染色体病第四节人类染色体与染色体病 l 学习目标学习目标 1.1.掌握人类染色体的正常核型,掌握人类染色体的正常核型,带的命名与书写,染色体的数目带的命名与书写,染色体的数目异常和形态畸变的类型;异常和形态畸变的类型;2.2.理解理解X染色质与染色质与Lyon假说,染假说,染色体数目异常的机制,染色体畸色体数目异常的机制,染色体畸变的表示方法,染色体病的种类变的表示方法,染色体病的种类及发病的遗传学机制及发病的遗传学机制;3.3.了解人类染色体上的基因定位了解人类染色体上的基因定位。1.常染色质常染色质位置:常位于核央。位置:常位于核央。着色:碱性染料着着色:碱性染料着色浅
2、。色浅。功能:疏松伸展,功能:疏松伸展,螺旋化程度螺旋化程度底,能活跃底,能活跃地进行转录地进行转录复制。复制。2.异染色质异染色质位置:常位于核边缘。位置:常位于核边缘。着色:碱性染料着着色:碱性染料着色色深。深。功能:高度折叠浓缩,功能:高度折叠浓缩,螺旋化程度高,螺旋化程度高,不能活跃地进行不能活跃地进行转录复制。转录复制。常染色质和异染色质常染色质和异染色质 间期细胞核间期细胞核染色质染色质状态状态染色染色活性活性常染色质常染色质松散松散染色浅染色浅具有转录活性具有转录活性异染色质异染色质凝缩凝缩染色深染色深转录活性低或不转录,转录活性低或不转录,是遗传惰性区,通常是遗传惰性区,通常含
3、有不表达的基因,含有不表达的基因,复制晚于其它染色质复制晚于其它染色质区区一一 人类染色体人类染色体 human chromosomel染色体(染色体(chromosome)是遗传物质是遗传物质(基因基因)的载体。它由的载体。它由DNADNA和蛋白质等构和蛋白质等构成,具有储存和传递遗传信息的作用。成,具有储存和传递遗传信息的作用。染色单体染色单体次级缢痕次级缢痕短臂短臂(p)长臂长臂(q)随体随体常染色质区常染色质区端粒端粒(异染色质区异染色质区)随体柄随体柄(次级缢痕次级缢痕)着丝粒着丝粒(初级缢痕初级缢痕)中期染色体结构中期染色体结构一、染色体的基本特征一、染色体的基本特征(一)染色体的
4、结构着丝粒、短臂和长着丝粒、短臂和长臂臂端端 粒粒 (二)人类(二)人类染色体的类型及数目染色体的类型及数目 中央着中央着丝粒丝粒(M)染色体染色体 亚中着亚中着丝粒丝粒(SM)染色体染色体近端着近端着丝粒丝粒(ST)染色体染色体 人类正常生殖细胞所含全部染色体为一个染色体组(n),为23条,卵子为22+X,精子为22+X或22+Y。人类正常体细胞中含有两个染色体组为2n(46条23对)其中122对染色体男女均有,称为常染色体(autosome),另一对染色体与性别有关,称为性染色体(sex chromosome)。女性的性染色体为XX,男性的性染色体为XY。三、人类染色体的正常核型三、人类染
5、色体的正常核型(一)非显带染色体核型(一)非显带染色体核型 核型(karyotype):是指将一个体细胞中的全部染色体,按各对同源染色体的大小、形态特征,从大到小依次排列并分组编号所构成的图形。非显带核型:染色体被染呈均一的颜色,不同染色体的区别就是相对长度和着丝粒的相对位置,长短和着丝粒位置相似的染色体难以辨别,染色体微小结构的畸变无法探测。非显带染色体核型非显带染色体核型(二)染色体显带技术和带命名的国际体制(二)染色体显带技术和带命名的国际体制19711971年,法国巴黎会议确定了国际上通用的四种染色体显带年,法国巴黎会议确定了国际上通用的四种染色体显带技术:技术:喹吖因荧光法喹吖因荧光
6、法(Qbanding)胰酶吉姆萨法胰酶吉姆萨法(G banding)banding)逆相吉姆萨法逆相吉姆萨法(R banding)banding)着丝粒区异染色质法着丝粒区异染色质法(C banding)banding)。显带方法n喹吖因荧喹吖因荧光法光法(Qbanding)优点:长期保存、光优点:长期保存、光学显微镜下观察,学显微镜下观察,是目前进行染色体分是目前进行染色体分析的常规带型。析的常规带型。46,46,XY4646,XXG显带核型分析显带核型分析n 逆相吉姆萨法逆相吉姆萨法(R banding)banding):标本标本高分辨显带:对染色体的分析达到了亚带(高分辨显带:对染色体的
7、分析达到了亚带(subbandsubband)的水平。的水平。使我们能够确认那些更为微小的染色体结构改变了。使我们能够确认那些更为微小的染色体结构改变了。显示显示550550850850条带,甚至条带,甚至20002000条带以上。条带以上。T-bandsNOR人类人类1号染色体高分辨带及其与分子标志的关系号染色体高分辨带及其与分子标志的关系 在显带染色体标本上,每条染色体都由一系列连续在显带染色体标本上,每条染色体都由一系列连续的带纹构成,没有非带区。的带纹构成,没有非带区。(1 1)界标()界标(land-markland-mark)界标是每条染色体上稳定的、界标是每条染色体上稳定的、有显
8、著形态学特征的部位。包括染色体两臂的末端、有显著形态学特征的部位。包括染色体两臂的末端、着丝粒和某些明显的深染带或浅染带。着丝粒和某些明显的深染带或浅染带。(2 2)区)区 两个相邻界标之间的染色体区域。两个相邻界标之间的染色体区域。(3 3)带)带 分布于染色体的整个区域,明暗相间、深浅分布于染色体的整个区域,明暗相间、深浅交替。交替。(4 4)亚带)亚带 在带的甚础上,再分出若干细小的带纹叫在带的甚础上,再分出若干细小的带纹叫亚带。高分辨显带技术使对染色体的分析达到了亚亚带。高分辨显带技术使对染色体的分析达到了亚带水平。带水平。2.2.显带染色体命名的国际体制显带染色体命名的国际体制描述一
9、特定带时,需要写明四项内容描述一特定带时,需要写明四项内容 :染色体序号染色体序号臂的符号臂的符号区号区号该带的序号该带的序号这些内容按顺序书写,不用间隔,不加标点。如这些内容按顺序书写,不用间隔,不加标点。如2p232p23表示第表示第2 2号染色体,短臂,号染色体,短臂,2 2区,区,3 3带。带。四、性染色质与性染色质与lyon假说假说 人染色体人染色体4646条(条(2323对),对),1 12222对为常染色体,对为常染色体,X X、Y Y决定性别的称为性染色体。决定性别的称为性染色体。X X、Y Y染色体在间期细胞细胞中以染色质形式存染色体在间期细胞细胞中以染色质形式存在在-X-X
10、、Y Y染色质。染色质。(一)(一)X-X-染色质染色质1 1、表现:正常女性在间期体细胞核中,有一紧、表现:正常女性在间期体细胞核中,有一紧贴核膜内缘、直径约为贴核膜内缘、直径约为11的椭圆形浓染小体的椭圆形浓染小体(Barr body)(Barr body)。2 2、“赖昂假说赖昂假说”的内容的内容*剂量补偿:剂量补偿:女性有两条女性有两条X X染色体,但只有一条染色体,但只有一条有转录活性,另一条失活,并在间期细胞核中螺旋有转录活性,另一条失活,并在间期细胞核中螺旋化呈异固缩状态,形成化呈异固缩状态,形成X-X-染色质;染色质;*随机失活:随机失活:失活的失活的X X染色体,可以是来自父
11、方,染色体,可以是来自父方,也可以来自母方;也可以来自母方;*失活发生在胚胎早期:失活发生在胚胎早期:胚胎发育第胚胎发育第1616天即失活;天即失活;*barrbarr小体不是所有基因都失活。小体不是所有基因都失活。1/31/3基因没有失基因没有失活。活。X染色质A、B、C、D、E:分别为含0、1、2、3、4个X染色质 (二)二)Y-Y-染色质染色质 正常男性的体细胞中只有一条正常男性的体细胞中只有一条具有活性的具有活性的X X染色体,另外还有一条染色体,另外还有一条Y Y染色体,所以看染色体,所以看不到不到X-X-染色质。如果用荧光染料染色后,可以在荧光染色质。如果用荧光染料染色后,可以在荧
12、光显微镜下看到细胞核中有一个直径约显微镜下看到细胞核中有一个直径约0.30.3的强荧的强荧光小体,即光小体,即Y-Y-染色质或染色质或Y-Y-小体。小体。二二 染色体畸变染色体畸变(chromosme aberration)在某些因素的影响下,使染色体数目在某些因素的影响下,使染色体数目和形态结构发生改变,和形态结构发生改变,称为染色体畸变称为染色体畸变。染色体数目异常染色体数目异常染色体结构畸变染色体结构畸变整倍体改变非整倍体改变嵌合体缺失倒位易位重复环状染色体双着丝粒染色体一、染色体数目异常及其产生机制一、染色体数目异常及其产生机制 染色体数目异常染色体数目异常(chromosomenum
13、ericalaberration)是指细胞中染色体数目的增加或减少。主要包括:是指细胞中染色体数目的增加或减少。主要包括:整倍体改变、非整倍体改变和整倍体改变、非整倍体改变和嵌合体嵌合体。(一一)整倍体改变整倍体改变 体细胞中染色体细胞中染色体数目在二倍体的体数目在二倍体的基础上,以染色体基础上,以染色体组组(chromosome(chromosome complement)complement)为单为单位增加或减少。位增加或减少。形成:形成:单倍体(单倍体(haploid)三倍体(三倍体(triploid)四倍体(四倍体(tetraploid)多倍体等。多倍体等。三倍体核型三倍体核型 整倍体
14、改变产生的机制主要是:整倍体改变产生的机制主要是:1.1.双雄受精双雄受精和和双雌受精双雌受精 双雄受精是指受精时两个精双雄受精是指受精时两个精子同时进入一个卵子中;双雌受精指减数分裂时,本应分给子同时进入一个卵子中;双雌受精指减数分裂时,本应分给极体的那组染色体仍留在卵子内,形成二倍体的异常卵子,极体的那组染色体仍留在卵子内,形成二倍体的异常卵子,该卵子与正常精子受精。这两种情况都将形成三倍体受精卵。该卵子与正常精子受精。这两种情况都将形成三倍体受精卵。2.2.核内复制核内复制 核内复制是指在一次细胞分裂过程中,核内复制是指在一次细胞分裂过程中,染色体不是复制一次,而是复制两次,而细胞只分裂
15、了一次,染色体不是复制一次,而是复制两次,而细胞只分裂了一次,这样形成的两个子细胞都是四倍体。这是肿瘤细胞较常见的这样形成的两个子细胞都是四倍体。这是肿瘤细胞较常见的染色体异常特征之一。染色体异常特征之一。3 3核内有丝分裂核内有丝分裂 在细胞分裂时,染色体正常复制一在细胞分裂时,染色体正常复制一次,但至分裂中期时,核膜未破裂、消失,也无纺锤体形成,次,但至分裂中期时,核膜未破裂、消失,也无纺锤体形成,亦无后期、末期及胞质分裂,结果细胞内含有四个染色体组,亦无后期、末期及胞质分裂,结果细胞内含有四个染色体组,形成了四倍体。形成了四倍体。整倍体产生的机制整倍体产生的机制 双雄受精双雄受精(dia
16、ndry)23X23Y23X69XXY23X23Y23Y69XYY23X23X23X69XXX双雌受精双雌受精(diandry)69XXX69XXY23X23X第二极体第二极体(23,X)(23,X)23Y23X核内复制核内复制核内复制核内复制第一次复制第二次复制 四倍体形成的原因四倍体形成的原因核内复制(连续复制两次):4n=42n=2肿瘤细胞肿瘤细胞 较常见较常见核内有丝分裂(核没有消失)2n=24n=4复制姐妹染色单体分离而核未消失(二二)非整倍性改变非整倍性改变(aneuploid)(aneuploid)染色体少数的增减染色体数多于染色体数多于4646条条 超二倍体超二倍体(hyper
17、diploid)(hyperdiploid)三体型三体型 (trisomy)(trisomy)多体型(多体型(polysomypolysomy)染色体数少于染色体数少于4646条条 亚二倍体亚二倍体(hypoldipoid)(hypoldipoid)单体型单体型(monosomy)(monosomy)染色体数不变,但发生个别人色体增多以及其它染色染色体数不变,但发生个别人色体增多以及其它染色体相应减少体相应减少 假二倍体(假二倍体(pseudodiploidpseudodiploid)1.1.单体型单体型 某号染色体少一条,某号染色体少一条,2n-12n-1常染色体单体型,后果严重,致死、流产
18、性染色体单体型,对个体危害相对小 常见 45,X 2.2.三体型三体型 多体型多体型某号染色体增加一某号染色体增加一/多条多条 2n+1/n2n+1/n常见21、18、13三体染色体三体型较大染色体三体型难以存活流产三体型较单体型存活能力强。X三体型和X单体型相比,疾病的严重程度相对较轻。这说明机体难于承受遗传物质这说明机体难于承受遗传物质减少所带来的基因间失衡。减少所带来的基因间失衡。非整倍性改变的形成机理非整倍性改变的形成机理1.1.染色体不分离染色体不分离(chromosome(chromosome nondisjunction)nondisjunction)三体型单体型第一次减数分裂不
19、分离染色体不分离染色体丢失 n+1n+1n-1n-1同源染色同源染色体不分离体不分离三体型三体型第二次减数分裂不分离n+1n-1nn姐妹染姐妹染色单体色单体不分离不分离有丝分裂不分离(受精后),造成嵌合体464646454746,XX(XY)/47,XX(XY),+21一个个体内存一个个体内存在两种或两种在两种或两种以上不同核型以上不同核型的细胞系,称的细胞系,称为为嵌合体嵌合体。4646462.2.染色体丢失染色体丢失(chromosome loss)(chromosome loss)着丝粒未与纺锤丝相连着丝粒未与纺锤丝相连行动迟缓、发生后期延迟行动迟缓、发生后期延迟有丝分裂时有丝分裂时受精
20、卵核型:45,X/46,XX着丝粒未与纺锤丝相连46X X中期后期46XXX 4545,X46,XX行动迟缓、发生后期延迟X X二、二、染色体结构畸变及其产生机制染色体结构畸变及其产生机制染色体结构畸变染色体结构畸变(chromosal structural(chromosal structural aberration):aberration):染色体部分片段的缺失、重复或重染色体部分片段的缺失、重复或重排。排。发生的基础就是发生的基础就是断裂断裂(breakagebreakage),断裂后在重新),断裂后在重新连接时发生了错误,导致染色体部分结构改变。连接时发生了错误,导致染色体部分结构改
21、变。“平衡平衡”改变改变 “不平衡不平衡”改变改变衍生染色体(衍生染色体(derivation chromosome):畸变的畸变的染色体。染色体。(一)(一)染色体结构畸变的类型染色体结构畸变的类型 缺失缺失(deletion,del )倒位倒位(inversion,inv )易位易位(translocation,t)重复重复(duplication,dup)环状染色体环状染色体 (ringchromosome,r)双着丝粒染色体双着丝粒染色体(dicentricchromosome,dic)等臂染色体等臂染色体(isochromosome,i ).缺失(缺失(del)12345675123
22、467中间缺失中间缺失1234567末端缺失末端缺失病案病案 5p-综合征(猫叫综合征)综合征(猫叫综合征)临床表现:患儿在婴幼儿时临床表现:患儿在婴幼儿时期的哭声似小猫叫,喉部畸期的哭声似小猫叫,喉部畸形、松弛,小头,鼻塌、低形、松弛,小头,鼻塌、低耳位、牙错位咬合,手足小,耳位、牙错位咬合,手足小,肾畸形,脑积水,肌张力亢肾畸形,脑积水,肌张力亢进,智力严重低下进,智力严重低下 核型:核型:46,XX(XY),del(5)(p15)1234567臂内倒位(臂内倒位(paracentricinversion)2.2.倒位(倒位(inv)123456756565656565665臂间倒位(臂间
23、倒位(pericentricinversion)1234567123456734124356734343434倒位环倒位环倒位环、交换与分离 病案病案21例例9号染色体臂间号染色体臂间倒位中倒位中11例自然流产、死胎例自然流产、死胎5例畸形生育史例畸形生育史1例智力低下例智力低下4例不孕不育史例不孕不育史RAB12345673.3.易位(易位(t)相互易位(相互易位(reciprocal translocationreciprocal translocation)RAB12345677B 两条非同源染色体同时断裂后,互相交换两条非同源染色体同时断裂后,互相交换断片重接,产生两条衍生的染色体。断
24、片重接,产生两条衍生的染色体。相互易位相互易位相互易位染色体与正常 同源染色体配对图解 相互易位携带者产生的18种配子及与正常配子受精后的合子类型分离类型 配子类型 与正常配子受精后产生的合子类型对角相邻1相邻2 3:1AB CDAD CBAB CBAD CDAB ADCB CD*AB AB*CD CD*CB CB*AD ADABCBCDADCBCDADABCDADABCBADABCBCD46,XX(XY)46,XX(XY),-6,-7,+der(6),+der(7),t(6;7)(q25;q22)46,XX(XY),-7,+der(7),t(6;7)(q25;q22)46,XX(XY),-6
25、,+der(6),t(6;7)(q25;q22)46,XX(XY),-7,+der(6),t(6;7)(q25;q22)46,XX(XY),-6,+der(7),t(6;7)(q25;q22)46,XX(XY),+6,-746,XX(XY),+7,-646,XX(XY),-6,-7,+2der(7),t(6;7)(q25;q22)46,XX(XY),-6,-7,+2der(6),t(6;7)(q25;q22)47,XX(XY),+der(7),t(6;7)(q25;q22)45,XX(XY),-6,-7,+der(6),t(6;7)(q25;q22)47,XX(XY),-6,+der(6),+
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