医学遗传学笔记中英对照版.docx

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医学遗传学笔记中英对照版

第二章人类染色体

一、人类染色质的组成及结构

（一）染色质的概念：

细胞核内能被碱性染料染色的物质，称为染色质（chromatin）。

Chromatinistheprotein-DNAcomplexinwhichgeneticmaterialexistsininterphase（间界，界面）nucleus.

在细胞分裂期，染色质浓缩成为染色体（chromosome）Duringmetaphase,chromatincondensesintochromosomes.

Euchromatin:

isthechromatinwhichislightlystainedwithGbinding,inextendedformandoftenunderactivetranscription.

Hetrochromatin:

isthechromatinwhichisdeeplystained,incompactstructure.Itstranscriptionislimited.

Chromatin

Euchromatin

常染色质

Lightlystained浅染，均匀地分布在整个细胞核内

Loosestructure结构松散

Geneticallyactive遗传上活跃，有转录活性

Heterochromatin

异染色质

Liesinpatchesagainstthenuclearenvelopeandbrokenupatthesiteofnuclearpore

Deeplystained深染，异染色质在整个细胞周期中都出于螺旋化状态，在细胞核中形成染色较深的团块。

Compactstructure整个细胞周期中都出于高度螺旋化状态

Geneticallysilent遗传学上相对静止

Heterochromatin

Constitutiveheterochromatin

结构异染色质

（基因很少）

Alwayshighcondensed.成凝缩状态

Enrichedatcentromeresandtelomeres含高度重复序列，在端粒，着丝粒，次缢痕，长臂远端2/3处

Ychromatin

Facultativeheterochromatin兼性异染色质，功能性异染色质

Specificallyinactivatedatspecifictimes在特定的细胞或特定的发育阶段浓缩失去活性，在另一发育阶段松散恢复活性

Switchbetweentwostates两种状态之间转换

Xchromatin一如x染色质

（一）人类染色质组成

1.DNA3*10^9bp,24kindsofmolecules.

2.组蛋白Histone（染色体中的关键蛋白principalproteinsinchromatin）为碱性蛋白，含有大量的碱性氨基酸。

组成人类染色质的组蛋白共有5种，分别称为H1、H2A、H2B、H3和H4，它们在进化中高度保守。

组蛋白的功能与染色质的结构构成有关。

H3andH4:

Argrich（富含精氨酸），mostlyconservedsequence（高度保守）

H2AandH2B:

slightlyLysrich,fairlyconserved（相对富含赖氨酸，相对保守）

H1：

veryLysrich,mostvariableinsequencebetweenspecies（物种之间差异性大）

3.nonhistone（非组蛋白）大多是酸性非组蛋白的功能是：

（1）酶（RNA合成酶、蛋白质磷酸化酶等）；

（2）遗传信息的保持和表达调节（HMG14，HMG17及许多酸性染色体蛋白质）；（3）染色体的结构支持体（matrixprotein，基质蛋白质等；scaffoldprotein，支架蛋白质）等。

4.RNA

（二）.染色体的结构

染色质是间期核中遗传物质的存在形式，由许多重复的结构单位组成，这些结构单位称为核小体（nucleosome）。

Nucleosome：

fundamentalsubunitsofchromatin.”beadsonastring”

核小体是由一条DNA双链分子串联起来，形似一串念珠。

每个核小体分为核心部和连接区二部分。

核心部是由组蛋白H2A、H2B、H3和H4各二个分子形成的组蛋白八聚体（Octamerichistonecore/histoneoctamer）及围绕在八聚体周围的DNA组成，这段DNA约146bp，绕八聚体外围1.75圈。

两个核心部之间的DNA链称为连接区。

这段DNA的长度变异较大，组蛋白H1位于连接区DNA表面。

H1:

help‘clamp’theDNAontothenucleosome;

participatesinhigher-orderchromatinfolding.Itplayanimportantroleinorganizingthechromatinfiber

（三）由直径为2nm的双链DNA分子形成直径为10nm核小体细丝后，DNA的长度已压缩了7倍。

核小体进一步螺旋化（六个核小体围一圈），形成外径为30nm的染色质纤维（螺线管helicalfilgments），其长度为DNA的1/42。

当细胞进入分裂期，染色质进一步螺旋折叠，形成染色体Higherlevelofchromatinorganizationduringmetaphase。

中期染色体长度约为DNA长度的10-5（thisrepresentsacompressionofmorethan100000times）

1.TherearemanylevelsofDNAcompacion.Firstlevel:

formnucleosome

2.Nucleosomesbecamehelicallyarrangedintoa30nmchromatinfiber（solenoid螺线管）

3.Thefiberissupercoiledbyattachmenttoanon-histoneproteinscaffold（未完全证实）

二、细胞分裂过程中的染色体行为（Actionsofchromosomesduringcelldivision）

有丝分裂（mitosis）：

1.thedivisionofsinglenucleusintotwoidenticalnuclei;2.occursinsomaticcells,3.cellgrowth,cellrepair

有丝分裂是体细胞增殖方式theformofcelldivisionbywhichaeukaryoticsomaticcellduplication，是一种无性生殖（mitosisisasexualreproduction）在间期，DNA进行复制，进入分裂期染色质螺旋折叠形成染色体，在中期染色体由两条姊妹染色单体构成，两条姊妹染色单体以着丝粒相连；进入分裂后期，每条染色体的着丝粒纵裂，染色单体分开，分别移向两极。

因此，经过一次有丝分裂过程，DNA复制一次，细胞分裂一次，染色体也分裂一次，并平均分配到两个子细胞中。

这样保证了新的子细胞具有与母细胞相同的全套遗传物质，从而保证了所有细胞的染色体数目恒定。

Celldivisionisthecontinuationoflifebasedonthereproductionofcells

（一）间期（interphase）

Whenacellisn’tdividing,thenucleususuallyjustlooksgrainy（粒状），butchromosomesaren’tvisible.只见核，未见染色体

　　1.G1期DNA合成前期。

从有丝分裂到DNA复制前的一段时期，又称合成前期，些期主要合成RNA和核糖体。

　　2.S期DNA合成期（DNAsynthesis）即DNA合成期，在此期，除了合成DNA外，同时还要合成组蛋白。

DNA复制所需要的酶都在这一时期合成。

3.G2期为DNA合成后期，是有丝分裂的准备期。

在这一时期，大量合成RNA及蛋白质，包括微管蛋白和促成熟因子等。

（二）分裂期（mitoticphase）

　　M期：

细胞分裂期。

　　细胞的有丝分裂（mitosis）需经前、中、后，末期，是一个连续变化过程，由一个母细胞分裂成为两个子细胞。

一般需1～2小时。

　　1.前期（prophase）Chromosomesbecomevisibleasstrains,nuclearmembraneusuallydisappears.染色质丝高度螺旋化，逐渐形成染色体（chromosome）。

染色体短而粗，强嗜碱性。

两个中心体向相反方向移动，在细胞中形成两极；而后以中心粒随体为起始点开始合成微管，形成纺锤体。

随着核仁相随染色质的螺旋化，核仁逐渐消失。

核被膜开始瓦解为离散的囊泡状内质网。

　　2.中期（metaphase）chromosomeslinesupincenter,alongmetaphase.细胞变为球形，核仁与核被膜已完全消失。

染色体均移到细胞的赤道平面，从纺锤体两极发出的微管附着于每一个染色体的着丝点上。

从中期细胞可分离得到完整的染色体群，共46个,其中44个为常染色体，2个为性染色体。

男性的染色体组型为44+XY，女性为44+XX。

分离的染色体呈短粗棒状或发夹状，均由两个染色单体借狭窄的着丝点连接构成。

　　3．后期（anaphase）chromosomesbreakapartatthecentromere（着丝粒着丝点）.由于纺锤体微管的活动，着丝点纵裂，每一染色体的两个染色单体分开，并向相反方向移动，接近各自的中心体，染色单体遂分为两组。

Theseparatechromatids（染色单体）movetooppositesideofthecell.与此同时，细胞波拉长，并由于赤道部细胞膜下方环行微丝束的活动，该部缩窄，细胞遂呈哑铃形。

　　4．末期（telophase）andcytokinesis（胞浆运动）chromosomesformnewnucleiandloseindividuality,usuallythecellitselfdividesatthistime染色单体逐渐解螺旋，重新出现染色质丝与核仁；内质网囊泡组合为核被膜；组胞赤道部缩窄加深，最后完全分裂为两个2倍体的子细胞。

　G0期：

暂时离开细胞周期，停止细胞分裂，去执行一定生物学功能的细胞所处

的时期。

减数分裂（meiosis）：

theformofcelldivisionbywhichgametes（配子），withhalfthenumberofchromosomes,areproduced.

Diploid=>haploid（双倍体变为单倍体）Meiosisissexualreproduction.Twodivisions（meiosisⅠmeiosisⅡ）是生殖细胞发生过程中的一种特殊分裂方式，DNA复制一次，细胞连续分裂两次，因此，由一个细胞形成4个子细胞，子细胞的遗传物质是母细胞的一半。

减数分裂由两次连续分裂构成：

1、减数分裂I：

在第一次减数分裂的间期，DNA进行复制；第一次减数分裂前期非常复杂，分细线期、偶线期、粗线期、双线期和终变期。

1.Synapsisoccur联会发生。

Homologouschromosomescometogethertoformatetrad.（同源染色体形成四分体）在偶线期同源染色体进行配对，同源染色体配对的结果，每对染色体形成一个紧密相伴的二价体，在人类细胞中形成23个二价体；每个二价体都是由两条同源染色体组成，每一同源染色体含两条复制而来的姐妹染色单体，两条姐妹染色单体由着丝粒相连。

这样，每个二价体由四条染色单体组成，称为四分体。

2.crossingover（variation）mayoccurbetweennonsisterchromatidsatthechiasma（交叉）。

在粗线期，同源染色体间的非姐妹染色单体发生片段交换（crossing-over）；Anaphase:

homologouschromosomesseparateandmovetowardthepoles.在第一次减数分裂后期，二价体中的两条同源染色体彼此分开，分别向两极移动。

每一极只获得每对同源染色体的一条。

每条同源染色体由两条姐妹染色单体组成。

Variation（多样性）有性生殖获得多样性的三种途径：

①crossing-over（ProphaseⅠ）②independentassortment（metaphaseⅠ）自由组合③randomfertilization（自由受精）

2、减数分裂II：

间期很短，不进行DNA复制，在第二次减数分裂中期，着丝粒纵裂，

chromosomesbreakapartatthecentromeres两条姊妹染色单体分开，分别移向细胞两极。

Spermatogenesis（精子发生）

mitoticperiod

有丝分裂期

spermatogonium（精原细胞自我复制）

46,XY

Meioticperiod

减数分裂期

Primaryspermatocyte初级精母细胞46,XY（2n）

Secondaryspermatocyte次级精母细胞23,XY（2DNA）

Spermatids精细胞23,XY（DNA）

Sperm精子23,XY（DNA）

）

Oogenesis

（卵子发生）

Takeplaceinovary

mitoticperiod

有丝分裂期

Oogonium卵原细胞自我复制46,XX（2n）

Meioticperiod

减数分裂期

Primaryoocyteinfollicle（初级卵母细胞在滤泡中）46,XX（2n）.SuspendedinprophaseⅠuntilsexualmaturity（停止在减一前期双线期直到性成熟）

Secondaryoocyte+1stpolarbody23,XX（2DNA）

Ovum（卵子）+3*2ndpolarbodies23,XX（DNA）

Ovulation（排卵）从卵巢中排出的“卵”其实是次级卵母细胞。

第一极体和次级卵母细胞一同排出。

次级卵母细胞进入输卵管后，在输卵管中进行第二次减数分裂。

这次分裂要在受精之后，在精子核进入次级卵母细胞之后进行。

分裂的结果，和第一次一样，只产生一个有效的大细胞，即卵细胞，以及一个不能受精的极体。

Fertilization:

thefusionofaspermandeggtoformazygote（合子）；azygote（2n=46）isafertilizedegg.

三、细胞分裂中期染色体形态结构及分类（metaphasechromosomes）：

中期染色体由两条姊妹染色单体组成，两条姊妹染色单体通过着丝粒相连，着丝粒（centromere）凹陷缩窄，因此也称为主缢痕（primaryconstriction）。

1.着丝粒将染色体分为上、下两部分，上部分称为短臂（shortarm，p），下部分称为长臂（longarm，q）。

根据着丝粒位置，人类中期染色体可分为三种类型（chromosomescanbedistinguishedinto3typesbyrelativesizesandthepositionsofthecentromere）：

metacentricchromosome

着丝粒位于染色体中部，染色体长臂和短臂长度相等或或者近似相等

1,3,16,19,20

submetacentricchromosome）

着丝粒偏向一端，染色体两臂不等，短臂短于长臂

2,4,12,17,18,X

acrocentricchromosome

的着丝粒靠近染色体的一端

13,14,15,21,22,

Y

；；。

Thereisnotelocentricchromosomesinhumanbeing）

2.在有些中期染色体的长、短臂上可见凹陷缩窄区，称为次缢痕（secondaryconstriction）；1,9,16（结构异染色质）

3.人类近端着丝粒（acrocentricchromosome）染色体的短臂末端可见球状结构，称为随体（satellite），13,14,15,21,22。

随体柄部为缩窄的次缢痕，与核仁形成有关，称为核仁形成区，NOR。

4.telemere（TTAGGG）真核细胞内线性染色体末端的一种特殊结构，由DNA简单重复序列以及同这些序列专一性结合的蛋白质构成。

（不是基因）

Numberofhumanchromosomes.2n=46.中期分裂细胞中含有46条染色体，可构成23对，1-22对为男女共有，称为常染色体（autosomes）；另一对则男女不同，女性为两条X染色体，男性为一条X染色体和一条Y染色体，X和Y染色体称为性染色体（sexchromosomes）

四、人类染色体核型和组型：

（一）染色体核型（karyotype）

1、概念：

Thekaryotypeisaphotographofallofthechromosomesofanindividualcell;thetermcoversthenumber,relativesizesandstructureofthechromosomes.是一个细胞内的全部染色体按其大小和形态特征排列所构成的图像。

对这种图像进行分析称为核型分析。

\

Karyotypeanalysis：

isaprocessofarrangingthechromosomesofacellintoakaryotype,thenanalysisandcomparewithDenversystem.

2、核型描述：

Akaryotypeisdescribedbyfirstlistingthenumberofchromosomesfollowedbythesexchromosomeconstitution,followedbyanyabnormalitiesinnumberormorphologyofchromosomes.按国际标准，正常核型的描述包括两部分：

第一部分为染色体总数，第二部分为性染色体组成，两者之间用“，”隔开。

如正常男性的核型为46，XY。

异常核型的描述除包括以上两部分外，还包括畸变情况，也是用“，”与前面部分隔开。

UsuallyshownbyGbanding

3、46,XYnormalmale46,XXnormalfemale47,XX,+21Downsyndrome（female）45,XTunersyndrome47,XXYKlinefeltersyndrome

（二）Ideogram分组

Denversystemautosomeswerenamedinorderoftheirsize（1-22）andcentromereposition,

Andweredividedinto7groups（A-G）人类染色体分组：

根据着丝粒位置和染色体大小，将22对常染色体由大到小依次命名为1至22号，并将人类染色体分为7组，分别用大写字母A-G表示。

A组：

包括1-3号染色体，1号和3号为中央着丝粒染色体metacentric，2号为亚中着丝粒染色体submetacentric.1qsecondaryconstriction（可有次缢痕）；

B组：

包括4-5号染色体，均为亚中着丝粒染色体submetacentric；

C组：

包括6-12号和X染色体，均为亚中着丝粒染色体submetacentric，X染色体大小界于7号和8号染色体之间,9qsecondaryconstriction；

D组：

包括13-15号染色体，为近端着丝粒染色体acrocentric，可以有随体satellites；

E组：

包括16-18号染色体，16号为metacentric中央着丝粒染色体，16qsecondaryconstriction.17和18号为亚中着丝粒染色体submetacentric；

F组：

包括19-20号染色体，为中央着丝粒染色体metacentric；

G组：

smallest包括21-22号和Y染色体，为近端着丝粒染色体acrocentric，21、22satellites22>21,21最小的染色体。

Y染色体的大小变异较大，大于21和22号染色体，其长臂常常平行

IdeogramofchromosomesshowingtheGiemsabandingpatterns,arrangedandnumberedaccordingtotheParisclassification.

五、人类染色体带型Banding

用各种染色体显带技术，使染色体沿其长轴显示出明暗或深浅相间的带纹，而每一号染色体都有其独特的带纹，这就构成了每条染色体的带型。

Banding（带型）

Band

Apatternoflightanddarkbandsalongthearmsofchromosomesshowedby

usingspecialstaingtechnique

Specific

Stable

Landmark界标

Adistinctive（特异）signonchromosome

Centromere、telomere、somedistinctivebands

Region区

Theregionbetweentwoneighborhoodlandmarks

（一）带型命名原则：

1971年在巴黎召开的人类细胞遗传学会议上提出了区分每个显带染色体区、带的标准系统。

★

每条显带染色体根据ISCN规定的界标（landmark）分为若干个区（region），每个区又包括若带干（band）。

界标包括染色体两臂的末端、着丝粒和某些明显恒定的带。

两相邻界标之间为区。

每条染色体都是由一系列连贯的带组成，没有非带区。

1Region-namedfromcentromeretotelomere.

2Band-inthesameregiojn-namedfromcentromeretotelomere.长、短臂分别命名区，