遗传细胞基础.pptx

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1、染色质和染色体是同一物质在细胞周期的不同时期中，执行不同生理功能时所表现的染色质和染色体是同一物质在细胞周期的不同时期中，执行不同生理功能时所表现的不同存在形式不同存在形式。间期：细丝状间期：细丝状染色质染色质分裂期：高度螺旋盘绕，折叠缩短变粗，呈条状或棒状的分裂期：高度螺旋盘绕，折叠缩短变粗，呈条状或棒状的染色体染色体染色质和染色体是由染色质和染色体是由DNADNA、组蛋白、非组蛋白、组蛋白、非组蛋白、RNARNA等组成的等组成的核蛋白复合物核蛋白复合物，是，是核基核基因因的载体的载体第二节第二节 遗传的细胞基础遗传的细胞基础染色质和染色体第1页/共47页（一）染色质的分子结构染色质是一条D

2、NA分子缠绕无数核小体核心组成的核蛋白纤维染色质（染色质（chromatinchromatin）细丝状的串珠结构细丝状的串珠结构一、染色质第2页/共47页（二）常染色质（二）常染色质（euchromatineuchromatin）和异染色质和异染色质（heterochromatinheterochromatin）常染色质常染色质：间期核内纤维折叠盘曲程度间期核内纤维折叠盘曲程度小，分散度大，染色较浅且小，分散度大，染色较浅且具有转录活性的染色质。具有转录活性的染色质。异染色质异染色质：间期核内纤维折叠盘曲紧密，间期核内纤维折叠盘曲紧密，呈凝集状态，染色较深且没呈凝集状态，染色较深且没有转录活性

3、的染色质有转录活性的染色质。一、染色质第3页/共47页一、染色质一、染色质（二）常染色质（二）常染色质（二）常染色质（二）常染色质（euchromatineuchromatineuchromatineuchromatin）和异染色质和异染色质和异染色质和异染色质（heterochromatinheterochromatinheterochromatinheterochromatin）u 异染色质部分的DNA合成较晚，发生在细胞周期S期的后期。u 异染色质具有较高比例的C、T碱基，一般为高度重复的DNA序列。u 多拷贝基因常位于异染色质区，如rRNA、5sRNA、tRNA。第4页/共47页（三）

4、性染色质（三）性染色质性染色质定义：是间期核中由性染色体X和Y的异染色质部分显示出来的一种特殊结构。性染色质有X和Y染色质。46,xx46,xy一、染色质第5页/共47页 19491949年年，BarrBarr在在雌雌猫猫神神经经元元细细胞胞核核发发现现一一种种浓浓缩缩小小体体。后后来来在在其其它它雌雌性性哺哺乳乳动动物物也也发发现现这这种种显显示示性性别别差差异异的的结结构构，称为X染色质(Barr(Barr小体小体,X,X小体小体)。正常女性的间期细胞核中紧贴核膜内缘的染色较深，大小约1m的椭圆小体1、X染色质(X-chromatin)（三）性染色质一、染色质第6页/共47页X染色质的数量

5、（三）性染色质1、X染色质(X-chromatin)X X染色质数目染色质数目X X染色体数目染色体数目1 1第7页/共47页女性两个女性两个X X染色体上的每个基因座两个等位基因所形成的产物，与只有一个染色体上的每个基因座两个等位基因所形成的产物，与只有一个X X染色体染色体半合子半合子的男性相比较，基因产物多少？的男性相比较，基因产物多少？某一某一X X连锁的突变基因纯合女性的病情与半合子的男性相比，严重程度？连锁的突变基因纯合女性的病情与半合子的男性相比，严重程度？1 1、X X染色质染色质(X-chromatin)(X-chromatin)（三）性染色质第8页/共47页由于雌性细胞中的

6、两条X染色体中的一条发生异固缩，失去转录活性，这样保证了雌雄两性细胞中都只有一条X染色体保持转录活性，使两性X连锁基因产物的量保持在相同水平上，这种效应称为X染色体的剂量补偿(dosage compensation)剂剂量量补补偿偿（三）性染色质1 1、X X染色质染色质(X-chromatin)(X-chromatin)第9页/共47页LyonLyon假说要点1.1.失活发生在胚胎发育早期失活发生在胚胎发育早期：此前此前2 2条条X X染色体都有活性染色体都有活性（人（人类晚期囊胚期，类晚期囊胚期，约为妊娠约为妊娠1616天天）；2.2.X X染色体的失活是随机的染色体的失活是随机的：可以来

7、自父亲，也可以来自母可以来自父亲，也可以来自母亲亲；3.3.失活是完全的失活是完全的：雌性哺乳动物体内仅有一条雌性哺乳动物体内仅有一条X X染色体有活染色体有活性，另一条在遗传上是失活的，在间期细胞核中异固缩为性，另一条在遗传上是失活的，在间期细胞核中异固缩为X X染色质染色质4.4.失活是恒定的失活是恒定的：一旦失活发生，其子代细胞失活的：一旦失活发生，其子代细胞失活的X X染色染色体是恒定的体是恒定的；（三）性染色质1 1、X X染色质染色质(X-chromatin)(X-chromatin)第10页/共47页Lyon假说的修正1、X染色体失活并不是完全的。约1/3基因能够逃逸失活，X染色

8、体数目异常的个体在表型上有别于正常个体，出现多种异常临床症状2、X染色体失活并非完全随机。优先失活的有：*有缺失的X染色体；*当X染色体有平衡易位时，正常的X染色体。（三）性染色质1 1、X X染色质染色质(X-chromatin)(X-chromatin)第11页/共47页2、Y染色质(Y-chromatin)正常男性的间期细胞用荧光染料染色后，细胞核内可出现一个强荧光小体，直径0.3um左右，称为Y染色质Y染色体长臂远端部分为异染色质，可被荧光染料染色，男性特有Y染色质Y染色质数目Y染色体数目（三）性染色质第12页/共47页染色质的基本单位核小体(nucleosome)二、染色体二、染色体

9、第13页/共47页染色体一、二级结构二、染色体二、染色体第14页/共47页染色质经过多级螺旋包装成染色体 直径 长度DNA双螺旋 2nm 5cm 压缩7倍串珠状核小体（一级结构）11nm 压缩6倍螺线管（二级结构）30nm 压缩40倍超螺线管（三级结构）200nm 压缩5倍中期染色体（四级结构）700nm*2二、染色体二、染色体第15页/共47页随体（一）人类染色体的形态结构二、染色体二、染色体第16页/共47页uDNADNA复制时，由于复制时，由于受受DNADNA聚合酶聚合酶特性特性限制，限制，子代子代DNADNA链的最后一个片断去除引物后，无法填补空隙，易链的最后一个片断去除引物后，无法填

10、补空隙，易造成子代造成子代DNADNA链的缩短。链的缩短。DNA复制与端粒、端粒酶第17页/共47页u 染色体在细胞分裂过程中是怎样实现完全复制，同时染色体如何受到保护而不至于发生降解？第18页/共47页端 粒u概念：位于真核生物染色体末端（一条链的3-OH），由蛋白质和DNA紧密结合的结构。u人类端粒：（TTAGGG)n重复序列，n=250-1500端粒功能：端粒功能：避免染色体避免染色体DNADNA链的缩短；防止染色体的融合或降解；维持染色体结构的稳链的缩短；防止染色体的融合或降解；维持染色体结构的稳定性和完整性。定性和完整性。第19页/共47页u端粒端粒长度取决于长度取决于端粒酶端粒酶的

11、活性的活性u端粒酶端粒酶:是一种自身携带是一种自身携带RNARNA模板的逆转录酶，可以模板的逆转录酶，可以催化合成端粒催化合成端粒DNADNA（TTAGGGTTAGGG重复序列）。重复序列）。u端粒酶的生物学功能：端粒酶的生物学功能：端粒酶活性端粒酶活性提高提高端粒序列延长端粒序列延长遗传信息稳定性遗传信息稳定性增高增高；活化端粒酶活化端粒酶端粒端粒DNADNA序列延长序列延长细胞分裂旺盛细胞分裂旺盛细胞寿命延长；细胞寿命延长；抑制端粒酶活性抑制端粒酶活性可以限制转化细胞生长可以限制转化细胞生长抑制抑制肿肿瘤的形成。瘤的形成。第20页/共47页2009年诺贝尔“生理学或医学奖”端粒和端粒酶20

12、09年诺贝尔“生理学或医学奖”授予3位美国科学家，以表彰他们“发现端粒和端粒酶是如何保护染色体的”。他们的研究成果揭示：端粒变短，细胞就老化；如果端粒酶活性很高，端粒的长度就能得到保持，细胞的老化就被延缓 伊丽莎白伊丽莎白 布莱克本布莱克本卡萝尔卡萝尔 格雷德格雷德杰克杰克 绍斯塔克绍斯塔克第21页/共47页中央着丝粒中央着丝粒(1,3,16(1,3,16,19,20)19,20)亚中央着丝粒亚中央着丝粒(2,4-12,17(2,4-12,17,18,X)18,X)近端着丝粒近端着丝粒(13,14,15,21,22,Y)(13,14,15,21,22,Y)submetacentricchrom

13、osomemetacentricchromosomeacrocentricchromosome（二）人类染色体的形态结构二、染色体二、染色体第22页/共47页（三）人类染色体的数目2n=462n=46条，条，n=23 n=23 二、染色体二、染色体第23页/共47页性染色体与性别决定23X23Y男性23X23X女性 取决于精子中带有的是X染色体还是Y染色体。二、染色体二、染色体第24页/共47页vvY Y染色体染色体TDFTDF:睾睾丸丸决决定定因因子子，是是性性别别决决定定的的关键基因关键基因SRYSRY：性别决定区域：性别决定区域Y Y性染色体性染色体在性别决定中起决定作用在性别决定中起决

14、定作用vv性染色体学说性染色体学说性染色体与性别决定二、染色体二、染色体第25页/共47页核核型型分分析析：将将待待测测细细胞胞的的全全套套染染色色体体进进行行数数目目、形形态态特特征征分分析析后后，确确定定其其与与正正常常核核型型的的异异同同，称称为为核核型型分分析析(karyotype(karyotype analysis)analysis)。核型：一个体细胞中的全部染色体，按其大小、核型：一个体细胞中的全部染色体，按其大小、形态特征所构成的图像形态特征所构成的图像三、人类的正常核型第26页/共47页三、人类的正常核型第27页/共47页（一）人类染色体非显带核型 Denver体制（丹佛体制

15、）丹佛体制）是人类染色体识别、编号、分组和核型描述的标准的命名是人类染色体识别、编号、分组和核型描述的标准的命名系统，主要根据染色体长度、着丝粒位置等，将人的体细胞系统，主要根据染色体长度、着丝粒位置等，将人的体细胞4646条染色体进行配对、顺序排列、编号。条染色体进行配对、顺序排列、编号。其中其中2222对为男女共有，称常染色体对为男女共有，称常染色体(autosome)(autosome)，以其，以其长度长度递减递减和和着丝粒位置着丝粒位置依次编为依次编为1 12222号；另一对随性别而异，称为号；另一对随性别而异，称为性染色体性染色体(sex chromosome)(sex chromo

16、some)。XXXX代表女性，代表女性，XYXY代表男性。代表男性。三、人类的正常核型第28页/共47页人类染色体分组及形态特征组号 染色体号 形态大小 着丝粒位置 A 1 3 最大中(1,3)亚中(2)B 4、5 次大亚中 C 612,X 中等 亚中 D13 15 中等 近端 E16 18 小 中(16)亚中央(17,18)F19、20 次小 中 G21、22,Y 最小 近端 随体 无 无 无 有 无 无 21、22 有;Y无副缢痕 1 号常见 9 号常见 16 号常见 鉴 别 可 1616号可 Denver体制（丹佛体制）丹佛体制）第29页/共47页正常核型的描述方法：染色体总数，性染色体

17、 正常男性 46，XY n n正常女性46，XX三、人类的正常核型（一）人类染色体非显带核型 第30页/共47页frafra脆性部位脆性部位g g裂隙裂隙h h副缢痕副缢痕i i等臂染色体等臂染色体insins插入插入invinv倒位倒位malmal男性男性marmar标记染色体标记染色体matmat母源的母源的minmin微小体微小体mnmn众数众数mosmos嵌合体嵌合体p p短臂短臂patpat父源的父源的phph费城染色体费城染色体propro近侧近侧psupsu假假q q长臂长臂qrqr四射体四射体r r环状染色体环状染色体rcprcp相互易位相互易位rearea重排重排racrac

18、重组染色体重组染色体robrob罗伯逊易位罗伯逊易位s s随体随体tantan串联易位串联易位terter末端末端trtr三射体三射体tritri三着丝粒三着丝粒varvar可变区可变区核型分析中常用的符号和术语核型分析中常用的符号和术语第31页/共47页核型分析中常用的符号和术语核型分析中常用的符号和术语符号术语符号术语意意 义义符号术语符号术语意意 义义A-GA-G染色体组的名称染色体组的名称1-221-22常染色体序号常染色体序号从从到到+或或-在在染染色色体体和和组组号号前前表表示示染染色色体体或或组组内内染染色色体体增增加加或或减减少少；在在染染色色体体臂臂或或结结构构后后面面，表示

19、这个臂或结构的增加或减少表示这个臂或结构的增加或减少/表示嵌合体表示嵌合体？染色体分类或情况不明染色体分类或情况不明：断裂断裂：断裂与重接断裂与重接aceace无着丝粒断片（见无着丝粒断片（见f f）cencen着丝粒着丝粒chichi异源嵌合体异源嵌合体chrchr染色体染色体ctct染色单体染色单体deldel缺失缺失derder衍生染色体衍生染色体dicdic双着丝粒双着丝粒dirdir正位正位disdis远侧远侧dmindmin双微体双微体dupdup重复重复e e交换交换endend（核）内复制（核）内复制f f断片断片femfem女性女性第32页/共47页19681968年，瑞典细

20、胞化学家年，瑞典细胞化学家CasperssonCaspersson创立创立染色体显带技术染色体显带技术（二）人类染色体显带核型QQ带：带：带纹明暗带纹明暗氮芥喹吖因氮芥喹吖因(QM)(QM)三、人类的正常核型1.人类染色体显带第33页/共47页GG带：带纹深浅带：带纹深浅胰酶胰酶GiemsaGiemsa三、人类的正常核型（二）人类染色体显带核型1.人类染色体显带第34页/共47页RR带：显示与带：显示与GG带相反的带带相反的带盐溶液处理盐溶液处理GiemsaGiemsa三、人类的正常核型（二）人类染色体显带核型1.人类染色体显带第35页/共47页C C带：带：Y Y染色体染色体 着丝粒着丝粒

21、副缢痕副缢痕NaOH NaOH 或或 Ba(OH)Ba(OH)2 2处理处理GiemsaGiemsa三、人类的正常核型（二）人类染色体显带核型1.人类染色体显带第36页/共47页NN带：染色体的随体及核带：染色体的随体及核仁组织者区呈现特异的黑仁组织者区呈现特异的黑色银染物色银染物AgNO3AgNO3GiemsaGiemsa三、人类的正常核型（二）人类染色体显带核型1.人类染色体显带第37页/共47页人类人类G G显带染色体模式显带染色体模式图图 1970年,巴黎,第四届国际人类细胞遗传学会议规定了正常及异常核型的命名格式和原则是显带染色体统一的识别和描述的标准系统提出了一些统一的符号和术语人

22、类细胞遗传学国际命名体制，ISCN （I International nternational S System for human ystem for human C Cytogenetic ytogenetic N Nomenclatureomenclature）2.染色体显带核型的识别（二）人类染色体显带核型第38页/共47页界标（landmarklandmark）：每一染色体上具有重要意义、稳定的、有显著形态学特征的指标，包括染色体两臂的末端、着丝粒和某些显著的带区（regionregion）：两相邻界标之间为区带（bandband）带的描述的四个内容：染色体序号；臂的符号；区的序号；

23、带的序号1q12显带染色体的描述2.染色体显带核型的识别第39页/共47页3.高分辨显带染色体 分裂相所处时期分裂相所处时期分裂相所处时期分裂相所处时期单倍体染色体带纹数单倍体染色体带纹数单倍体染色体带纹数单倍体染色体带纹数分裂中期分裂中期分裂中期分裂中期320320条条条条早中期、前中期、晚前期早中期、前中期、晚前期早中期、前中期、晚前期早中期、前中期、晚前期550550、850850、更多带纹、更多带纹、更多带纹、更多带纹一套单倍体染色体即可显示550-850条或更多的带纹，即在中期染色体原有的带纹上分出更多更细的亚带，称为高分辨显带染色体。（二）人类染色体显带核型第40页/共47页亚带要

24、保持原有的区和界标的带号在原带号数之后加小数点，仍从着丝粒往臂端序贯编号着丝粒往臂端序贯编号亚带编号原则亚带编号原则3.3.高分辨显带染色体高分辨显带染色体（二）人类染色体显带核型第41页/共47页n n更多、更细微的染色体结构异常，染色体结构畸变的断裂点定位更准确更多、更细微的染色体结构异常，染色体结构畸变的断裂点定位更准确3.高分辨显带染色体（二）人类染色体显带核型第42页/共47页四、染色体的多态性在健康人群中，存在各种染色体的恒定的微小变异，包括结构、带纹宽窄和着色强度等。这类变异是按照孟德尔方式遗传的，通常没有明显的表型效应或病理学意义，称染色体多态性。第二节第二节 遗传的细胞基础遗

25、传的细胞基础第43页/共47页染色体多态性主要表现在：Y长臂远端2/3区域；1、9、16染色体异染色质区和次级缢痕；D、G组的短臂、随体、NOR区。1号与9号染色体多态现象染色体多态可以作为一种遗传标记，孟德尔式遗传。第二节第二节 遗传的细胞基础遗传的细胞基础四、染色体的多态性第44页/共47页1.概念：常染色质、异染色质、高分辨显带染色体X染色质、剂量补偿、核型分析2.丹佛体制（Denver体制）3.人类细胞遗传学国际命名体制（ISCN）4.Lyon假说的要点及修正复习第45页/共47页结结结结构构构构性性性性异异异异染染染染色色色色质质质质：在在在在各各各各类类类类细细细细胞胞胞胞的的的的

26、全全全全部部部部发发发发育育育育过过过过程程程程中中中中都都都都处处处处于于于于凝凝凝凝缩缩缩缩状状状状态态态态的的的的染染染染色色色色质质质质。大大大大多多多多位位位位于于于于着着着着丝丝丝丝粒粒粒粒区区区区和和和和端端端端粒粒粒粒区区区区，以以及及核核仁仁组组织织者者区区等等，不不不不具具具具有有有有转转转转录录录录活活活活性性性性 。如如如如高高度重复的度重复的DNADNA序列。序列。兼兼兼兼性性性性异异异异染染染染色色色色质质质质：是是是是指指指指在在在在特特特特定定定定细细细细胞胞胞胞的的的的某某某某一一一一发发发发育育育育阶阶阶阶段段段段所所所所具具具具有有有有的的的的凝凝凝凝缩缩

27、缩缩状状状状态态态态的的的的染染染染色色色色质质质质。由由常常染染色色质质凝凝缩缩转转变变而而成成，浓浓缩缩时时无无转转录录功功能能，处处于于松松散散状状态态时时恢恢复复转转录活性，如录活性，如X X染色质染色质。Constitutiveheterochromatinfacultativeheterochromatin一、染色质一、染色质（二）常染色质（二）常染色质（二）常染色质（二）常染色质（euchromatineuchromatineuchromatineuchromatin）和异染色质和异染色质和异染色质和异染色质（heterochromatinheterochromatinheterochromatinheterochromatin）第46页/共47页感谢您的观看！第47页/共47页