细胞遗传学简介

细胞遗传学细胞遗传学是细胞学与遗传学相结合的一门学科，主要是研究在生理和病理状态下，染色体的解剖结构和数量的变化引起的疾病。染色体分析也是较早应用于医学遗传病诊断的辅助手段。由先天性染色体数目或结构异常而引起的具有一系列临床症状的综合征称为染色体病或染色体异常综合征。进行染色体分析的指征：1.多发的先天性畸型、特殊面容、智力障碍和生长发育迟缓。2.不明原因的反复流产（尤其是妊娠三个月内流产）。3.曾生育过发育缺陷的孩子。4.高龄产妇,B超发现胎儿发育畸型,孕妇35岁。5.不明原因不孕不育。6.环境致畸物质接触史。7.性分化疾病8.血液恶性肿瘤染色体解剖结构1.着丝粒（次缢痕）位于染色体长、短臂之间，是染色体运动器官，细胞分裂时调节染色体分离和移动，具有染色体特异性。a中央着丝粒染色体着丝粒基本位于染色体中部（1号3号,16号，19号,20号染色体）。b亚中央着丝粒染色体着丝粒偏于染色体一侧（2号，4，5号，C组6-12号，E组17-18号，X、Y染色体）。c近端着丝粒染色体染色体短臂十分短，着丝粒靠近染色体的一端。（D组13-15号，G组21，22号染色体）。2.随体位于近端着丝粒染色体的短臂末端，随体与着丝粒之间的连结称为蒂（柄）,可能与细胞分裂活性有关。3.端粒位于染色体末端,能保持染色体恒定。端粒长度的缩短与体细胞的老化有关。4.染色体臂是构成染色体解剖结构的主体。遗传信息都位于染色体臂上。分为短臂、长臂，分别用p和q来表示。经过特殊处理和染色,染色体显示出深浅不同的条纹,称为染色体带。染色体带的排列称为带型。以明显的带条为界标，可把染色体分为几个区，每个区包括若干带，根据国际命名法，不同的区和带以序号命名。从着丝粒两侧开始向两臂末端依次编区、带。高分辨技术还可染色体上一些带分为若干亚带。临床细胞遗传学应用中，常常用单倍体基因组各染色体所含条带数目总和来判断染色体的长短。有丝分裂中期G带一般为350-550条左右，高分辨技术所得到的染色体的带水平超过800条。为了便于交流和统一，1960年在美国丹佛召开的第一届国际细胞遗传学会议，讨论并确定正常人核型的基本特点即(Denver)体制。1972年爱丁堡会议公布了人类细胞遗传学命名的国际体制（ISCN），提出了区分每个显示染色体区、带的标准。1981年在巴黎召开的国际会议上议定《人类细胞遗传学命名的国际体制》，提出了一个命名符号和缩写术语体系，统一使用。描述一条染色体特定带时，包括4个内容：1染色体号2臂号3区号4带号如1p31表示第一号染色体短臂3区1带。正常人体细胞有23对染色体，1－22为常染色体。X、Y为性染色体。描述染色体核型时，首先列出染色体总数，然后是性染色体的组成，接着列出染色体数目或形态的异常。女性正常染色体为46，XX，男性正常染色体为46，XY。47，XXY表示一名男性有47条染色体，其中有两条X染色体和一条Y染色体。46，XY,t（11；15)（p11;q13）则表示一名男性有46条染色体，11号染色体短臂1区1带与15号染色体长臂1区3带相互易位。46，XY,-18,+der表示一名男性有46条染色体，但缺少一条18号染色体，多了一条衍生染色体。46,XY46,XY第二节染色体病理染色体病理主要是研究染色体畸变的发生及其致病的机理。染色体畸变既可导致基因或基因组剂量和结构的改变，也可以破坏基因的正常表达，从而引起疾病的发生。染色体异常是导致生育缺陷的重要原因之一。染色体异常携带者是带有染色体结构异常而表型正常的个体,结婚生育在配子形成过程中，同源染色体配对和交换将产生各种异常配子，通过受精可生育染色体异常患儿。因此及时查出染色体异常携带者，做好产前诊断，是避免染色体异常畸形儿出生的有效措施。染色体畸变1.数目异常2.结构异常正常人成熟的配子细胞（精子、卵子）含有22条常染色体和一条X（Y）染色体。即22＋X或22＋Y，称为单倍体。精、卵结合后形成的受精卵则含有二个染色体组，称二倍体。每对染色体中，一条来源于父亲，一条来源于母亲。正常人的体细胞中，97%以上的分裂相是二倍体。染色体数目异常整倍体染色体数目是单倍体整数倍的核型，三倍或三倍以上称为多倍体。三倍体该体细胞中有三个染色体组，有69条染色体。四倍体该患者的体细胞具有四个染色组，有92条染色体。非整倍体指体细胞中染色体数目与单倍体相比不成整倍数改变。包括亚二倍体和超二倍体。亚二倍体染色体数目少于二倍体数。缺失一条的那对染色体将构成单体型。超二倍体染色体数目多于二倍体数，即同源染色体不是二条，而是三条、四条。单体指体细胞中某号染色体呈单条出现。（X染色体单体）三体指体细胞中某号染色体数目呈三条出现的染色体组成。（21三体）多体指体细胞中某号染色体（除Y染色体外）的数目呈三条以上。最常见的是性染色体多体（48，XXXY，48，XXXX）若某条染色体的短臂或长臂多了或少了一段染色体，使染色体的某个片段发生重复或缺失，这种现象称为某染色体某臂的部份三体或部份单体。染色体数目异常的机理染色体减数分裂不分离和有丝分裂不分离是染色体数目异常形成的重要机理。（二）染色体结构畸变姊妹染色单体或同源染色体之间通常发生遗传物质的互换使基因组合多样化，构成遗传多样性。但非同源染色体之间遗传物质交换，则可导致染色体结构的畸变。许多物理、化学的和生物的因子可以引起染色体断裂，这些因子称为致断因子。断裂的末端被认为具有“粘性”极易与其它断端重新接合或重接。如果断裂产生的两个粘性末端在原位重接后修复如初。这种现象称为重接。一般不引起遗传效应。但如果染色体发生断裂后未发生原位重接，将导致多种染色体结构异常，此现象称为染色体重排。结构异常的染色体称为畸变染色体。临床上常见的染色体结构畸变有：1.缺失（末端缺失、中间缺失）2.易位（相互易位、罗伯逊易位）3.倒位（臂间倒位、臂内倒位）4.环状染色体5.标记染色体6.等臂染色体7.双着丝粒染色体8.衍生染色体9.隐蔽性重排末端缺失一条染色体的臂发生断裂后，未发生重接，而形成一条末端缺失的染色体和一个无着丝粒的断片。由于无着丝粒的断片不能与纺锤丝相连，在分裂后期不能向两极移动而滞留在细胞质中，经一次细胞分裂后丢失。中间缺失一条染色体同一臂内发生二次断裂后，两个断裂点之间的片断丢失，然后近侧断端与远侧断端重接形成中间缺失的染色体。倒位即染色体内部的染色体重排。当某条染色体同时发生两处断裂，断裂之间的片断上下颠倒又在原来断裂位置与染色体再接形成倒位。分臂间倒位和臂内倒位两种形式。臂内倒位若两处断裂都发生在着丝粒同一侧，称旁着粒倒位或臂内倒位。臂间倒位若两断裂点分别位于着丝粒两侧，称周着丝粒倒位或臂间倒位。配子类型合子类型间期核信号数目结果判断123△4567891012●3△456789●1012●3△456789●102红2绿正常12654△37891012654△●3789●1012●3△456789●102红2绿携带者123△4562112●3△4562112●3△456789●101红2绿异常109873△45678910●10987●3△456789●1012●3△456789●103红2绿异常产生4种配子：1种正常，1种携带者，1种缺失，1种重复46，XX，rec（3）dup(3p)（p21q27）prt46，XYinv（3）（p21q27）环状染色体一条染色体的长、短臂的远端同时发生一次断裂后，部分基因或片段丢失，含有着丝粒片断的长、短臂的断端相接，即形成环状染色体。46,XY,r(16)(p13q24)是两条染色体（通常是非同源染色体）之间发生染色体片断的交换。没有发生遗传物质的丢失或增加的易位称为平衡易位，反之称为非平衡易位。易位两条不同染色体发生断裂后形成相互交换、并在断裂的位置重接，形成两条衍生染色体，即称相互易位。相互易位46，XX，t（8；11；22）（q22；q21；p13）平衡易位将引起染色体片断位置的改变。但若没有造成染色体物质的丢失或增加，通常不引起明显的遗传效应，故称为平衡易位，患者表型是正常的。然而平衡易位的携带者可形成具有不平衡的染色体组配子，他与正常人结婚后生育的子女中，产生染色体不平衡的后代的风险明显增加。平衡易位染色体在减数分裂过程中，将形成四射体●、●：分别为两条染色体断裂位点远端，近端粒处●：为其中一条染色体断裂点近端，近着丝粒处染色体分离后配子类型与正常配子可能形成的合子核型间期核信号数目结果判断ABCB46,XX或XY,der(5)t(2;5)(q21;q31)3橙1绿2红异常CDAD46,XX或XY,der(2)t(2;5)(q21;q31)1橙3绿2红异常ABCD46,XX或XY2橙2绿2红正常ADCB46,XX或XY,der(2),der(5),t(2;5)(q21;q31)2橙2绿2红携带者ABAD46,XX或XY,der(2)t(2;5)(q21;q31),-52橙2绿1红异常CBCD46,XX或XY,der(5)t(2;5)(q21;q31),-22橙2绿3红异常ABAB*46,XX或XY,+2,-53橙1绿1红异常CDCD*46,XX或XY,-2,+51橙3绿3红异常CBCB*46,XX或XY,2der(5)t(2;5)(q21;q31),-2,-53橙1绿3红异常ADAD*46,XX或XY,2der(2)t(2;5)(q21;q31),-2,-51橙3绿1红异常ABCBCD47,XX或XY,+der(5)t(2;5)(q21;q31)3橙2绿3红异常AD45,XX或XY,der(2)t(2;5)(q21;q31),-51橙2绿1红异常CBCDAD47,XX或XY,+der(2),+der(5),t(2;5)(q21;q31),-22橙3绿3红异常AB45,XX或XY,-52橙1绿1红异常CDADAB47,XX或XY,+der(2)t(2;5)(q21;q31)2橙3绿2红异常CB45,XX或XY,der(5)t(2;5)(q21;q31),-22橙1绿2红异常ADABCB47,XX或XY,+der(2),+der(5)t(2;5)(q21;q31),-53橙2绿2红异常CD45,XX或XY,-21橙2绿2红异常产生18种配子：1种正常，1种携带者，其余16种均为不平衡配子46,XX,t(13;18)(p10;q10),inv(9)(p13q13)1例反复流产患者46,XY,der(13;18)(q10;p10),inv(9)(p13q13)mat羊水细胞培养胎儿染色体异常是发生在D组和G组近端着丝粒染色体之间的一种特殊易位形式。它们发生断裂后，便在着丝粒处相连接，故又称为着丝粒融合。由短臂重接形成的衍生染色体通常在细胞分裂过程中丢失，核型只有45条染色体。这种融合在分子水平上来说是不平衡的，因为核糖体RNA丰富的储备使这些短臂的丢失不产生严重的后果，临床上表型是正常的。但可能由于具有活性的NOR数量减少，引起不育。罗伯逊易位形成机理在减数分裂粗线期，与罗氏易位有关的二条染色体形成特殊的四价体，可产生6种不同的配子。配子类型合子类型间期核信号数目结果判断△△a’b’c’d’△●△123456●△a’b’c’d’●△abcd●2红2绿正常dcba△●dcba△●△123456●△abcd●2红2绿携带者dcba△123456△●dcba△123456●△●△123456●△abcd●3红2绿异常△a’b’c’d’△a’b’c’d’●△123456●△abcd●1红2绿异常dcba△123456△a’b’c’d’●dcba△123456●△a’b’c’d’●△123456●△abcd●2红3绿异常△△●△123456●△abcd●2红1绿异常产生6种配子：1种正常，1种携带者，其余4种均为不平衡配子45，XY，der（13；14）（p10；q10）等臂染色体等臂染色体是着丝粒分裂异常所致。正常姐妹染色单体分裂是着丝粒进行纵裂，形成两条具有长、短臂的染色单体。如果染色体在着丝粒区发生横裂