同學(xué)，你好！歡迎選修《醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)》課程，“在獲得知識(shí)的同步能對(duì)醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)產(chǎn)生愛(ài)好，未來(lái)成為醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)領(lǐng)域的重要一員”是我們對(duì)你的期望。與其他醫(yī)學(xué)課程不一樣，學(xué)好醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)的關(guān)鍵是理解，既要對(duì)的理解醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)的原理，也要能靈活地運(yùn)用到醫(yī)學(xué)實(shí)踐中，這才是本門(mén)課程教學(xué)要到達(dá)的目的。教學(xué)需要我們雙方的努力，我們將盡最大努力教好這門(mén)課，同步也但愿你們能努力學(xué)好這門(mén)課。假如你對(duì)我們的教學(xué)有好的提議，請(qǐng)及時(shí)地告訴我們，我所的EMAIL地址是：。為配合教學(xué)，我們編寫(xiě)了下面的電子輔導(dǎo)教案，不僅對(duì)各章節(jié)的學(xué)習(xí)內(nèi)容提出了規(guī)定，并且對(duì)重點(diǎn)難點(diǎn)進(jìn)行理解釋。但由于時(shí)間和水平有限，難免會(huì)存在某些錯(cuò)誤，請(qǐng)指正！山東大學(xué)醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)研究所

第一章緒論教學(xué)大綱規(guī)定掌握醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)概念及其研究對(duì)象掌握遺傳病概念及分類(lèi)理解醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)發(fā)展概況理解人類(lèi)基因組計(jì)劃及其醫(yī)學(xué)意義重點(diǎn)、難點(diǎn)簡(jiǎn)介一、醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)概述醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)（medicalgenetics）是運(yùn)用遺傳學(xué)的原理和措施研究人類(lèi)遺傳性疾病的病因、病理、診斷、防止和治療的一門(mén)學(xué)科，是遺傳學(xué)的一種重要分支。醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)的研究對(duì)象是遺傳病，與其他臨床學(xué)科類(lèi)似，醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)是研究遺傳病的診斷、發(fā)病機(jī)理、防治及預(yù)后，但由于遺傳病的特殊性，其研究重點(diǎn)重要在發(fā)病機(jī)理和防止措施。本課程重要簡(jiǎn)介醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)的三個(gè)主干分支（醫(yī)學(xué)分子遺傳學(xué)、醫(yī)學(xué)細(xì)胞遺傳學(xué)和醫(yī)學(xué)群體遺傳學(xué)）的原理和應(yīng)用。二、遺傳病概念及分類(lèi)（一）遺傳病概念及其特性1.遺傳病概念：遺傳病(geneticdiseases)是由于遺傳物質(zhì)變化而導(dǎo)致的疾病。遺傳物質(zhì)是存在于細(xì)胞內(nèi)的、決定特定性狀的基因。2．遺傳病的特性：在有血緣關(guān)系的個(gè)體間，由于遺傳繼承，有一定的發(fā)病比例；在無(wú)血緣關(guān)系的個(gè)體間，盡管屬于同一家庭，但無(wú)發(fā)病者；有特定的發(fā)病年齡和病程；同卵雙生發(fā)病一致率遠(yuǎn)高于異卵雙生。（二）遺傳病與下列疾病的關(guān)系：1.先天性疾病（congenitaldiseases）：出生前即已形成的畸形或疾病。先天性疾病可以是遺傳病，例如先天愚型是由于染色體異常引起的，出生時(shí)即可檢測(cè)到臨床癥狀，是先天性疾??；但先天性疾病又不都是遺傳病，有些先天性疾病是由于孕婦在孕期受到外界致畸原因的作用而導(dǎo)致胚胎發(fā)育異常，但并沒(méi)有引起遺傳物質(zhì)的變化，因而不是遺傳病。2．后天性疾?。╝cquireddiseases）：出生后逐漸形成的疾病。后天性疾病也可以是遺傳病，有些遺傳病患者盡管在受精卵形成時(shí)就得到了異常的遺傳物質(zhì)，但要到一定年齡才體現(xiàn)出臨床癥狀，如假性肥大型肌營(yíng)養(yǎng)不良癥患者一般要到4-5歲才出現(xiàn)臨床癥狀。因此，先天性疾病不一定都是遺傳病，后天性疾病不一定不是遺傳病。3．家族性疾?。╢amilialdiseases）：體現(xiàn)出家族匯集現(xiàn)象的疾病，即在一種家庭中出現(xiàn)一種以上患者。由于遺傳病的遺傳性，一般能觀測(cè)到家族匯集現(xiàn)象；但家族性疾病并不都是遺傳病，由于同一家庭組員生活環(huán)境相似，因此，可以由于相似環(huán)境原因的影響而患相似疾病。如由于缺碘引起的甲狀腺功能低下。4．散發(fā)性疾病（sporadicdiseases）：無(wú)家族匯集性的疾病，即在家系中只出現(xiàn)一名患者。盡管遺傳病具有遺傳性，但由于特定遺傳病在子代當(dāng)中有一定的發(fā)病比例，加之遺傳病患者可以是由于新發(fā)生的遺傳物質(zhì)變化所致，因此遺傳病也可以是散發(fā)性疾病。因此，家族性疾病不一定都是遺傳病，散發(fā)性疾病不一定不是遺傳病。（三）遺傳病分類(lèi)：經(jīng)典醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)將遺傳病分為染色體病、單基因病和多基因病三大類(lèi)?，F(xiàn)代醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)將遺傳病分為染色體病、單基因病、多基因病、線粒體遺傳病和體細(xì)胞遺傳病5類(lèi)。1·染色體?。╟hromosomaldisorders）：由于染色體數(shù)目或構(gòu)造異常所引起的疾病，如先天愚型。2·單基因?。╯inglegenedisorders）：由于單個(gè)基因突變所引起的疾病。此類(lèi)疾病的遺傳符合Mendel遺傳規(guī)律。單基因病又可根據(jù)致病基因所在的染色體及致病基因的性質(zhì)分為：常染色體顯性遺傳?。╝utosomaldominantdiseases，AD）：致病基因位于常染色體上，致病基由于顯性基因；常染色體隱性遺傳?。╝utosomalrecessivediseases，AR）：致病基因位于常染色體上，致病基由于隱性基因；X-連鎖顯性遺傳?。╔-linkeddominantdisorders，XD）：致病基因位于X染色體上，致病基由于顯性基因；X-連鎖隱性遺傳病（X-linkedrecessivedisorders，XR）：致病基因位于X染色體上，致病基由于隱性基因；Y連鎖遺傳?。╕-linkeddiseases）：致病基因位于Y染色體上。 3·多基因遺傳?。╬olygenicdiseases）：由多種微效基因與環(huán)境原因共同作用所引起的疾病。 4·線粒體遺傳?。╩itochondrialdiseases）：由于線粒體基因突變所引起的疾病，呈母系傳遞。 5·體細(xì)胞遺傳?。╯omaticcellgeneticdisorders）：由于體細(xì)胞遺傳物質(zhì)變化所引起的疾病。

第二章人類(lèi)染色體教學(xué)大綱規(guī)定1、掌握人類(lèi)染色質(zhì)的構(gòu)成和構(gòu)造2、掌握人類(lèi)染色質(zhì)與染色體的對(duì)應(yīng)關(guān)系3、掌握細(xì)胞分裂中的染色體行為4、掌握人類(lèi)染色體的構(gòu)造和分組5、掌握人類(lèi)染色體帶型概念及命名原則6、掌握G、Q和R帶型的特點(diǎn)及其臨床應(yīng)用，理解其他帶型的特點(diǎn)及臨床應(yīng)用7、理解人類(lèi)染色體多態(tài)及其應(yīng)用重點(diǎn)、難點(diǎn)簡(jiǎn)介一、人類(lèi)染色質(zhì)的構(gòu)成及構(gòu)造（一）染色質(zhì)的概念：細(xì)胞核內(nèi)能被堿性染料染色的物質(zhì)，稱(chēng)為染色質(zhì)（chromatin）。染色質(zhì)可以分為常染色質(zhì)（euchromatin）和異染色質(zhì)（heterochromatin）兩大類(lèi)：常染色質(zhì)呈較松散狀態(tài)，它們均勻地分布在整個(gè)細(xì)胞核內(nèi)，染色較淺，具有轉(zhuǎn)錄活性；異染色質(zhì)在整個(gè)細(xì)胞周期都處在高度螺旋化狀態(tài)，在細(xì)胞核中形成染色較深的團(tuán)塊，存在于異染色質(zhì)中的基因是沒(méi)有轉(zhuǎn)錄活性的。在人類(lèi)有兩類(lèi)異染色質(zhì)，一類(lèi)是兼性異染色質(zhì)（facultativeheterochromatin），另一類(lèi)為構(gòu)造異染色質(zhì)（constitutiveheterochromatin）。兼性異染色質(zhì)又稱(chēng)功能性異染色質(zhì)，在特定細(xì)胞或在特定發(fā)育階段呈凝縮狀態(tài)而失去功能，在另一發(fā)育階段時(shí)又呈松散狀態(tài)而恢復(fù)功能，如X染色質(zhì)。構(gòu)造異染色質(zhì)總是呈凝縮狀態(tài)，所含DNA一般為高度反復(fù)序列，沒(méi)有轉(zhuǎn)錄活性，常見(jiàn)于著絲粒、端粒區(qū)、Y染色體長(zhǎng)臂遠(yuǎn)端2/3區(qū)段和次縊痕區(qū)等。（二）染色質(zhì)構(gòu)成：染色質(zhì)由DNA、組蛋白（histone）、非組蛋白和少許RNA構(gòu)成。DNA與組蛋白的重量比比較穩(wěn)定，靠近于1∶1，非組蛋白的種類(lèi)及含量隨不一樣細(xì)胞而異。組蛋白為堿性蛋白，具有大量的堿性氨基酸。構(gòu)成人類(lèi)染色質(zhì)的組蛋白共有5種，分別稱(chēng)為H1、H2A、H2B、H3和H4，它們?cè)谶M(jìn)化中高度保守。組蛋白的功能與染色質(zhì)的構(gòu)造構(gòu)成有關(guān)。（三）染色質(zhì)構(gòu)造：染色質(zhì)是間期核中遺傳物質(zhì)的存在形式，由許多反復(fù)的構(gòu)造單位構(gòu)成，這些構(gòu)造單位稱(chēng)為核小體（nucleosome）。核小體是由一條DNA雙鏈分子串聯(lián)起來(lái)，形似一串念珠。每個(gè)核小體分為關(guān)鍵部和連接區(qū)二部分。關(guān)鍵部是由組蛋白H2A、H2B、H3和H4各二個(gè)分子形成的組蛋白八聚體及圍繞在八聚體周?chē)腄NA構(gòu)成，這段DNA約146bp，繞八聚體外圍1.75圈。兩個(gè)關(guān)鍵部之間的DNA鏈稱(chēng)為連接區(qū)。這段DNA的長(zhǎng)度變異較大，組蛋白H1位于連接區(qū)DNA表面。（四）核小體包裝成染色質(zhì)與染色體由直徑為2nm的雙鏈DNA分子形成直徑為10nm核小體細(xì)絲后，DNA的長(zhǎng)度已壓縮了7倍。核小體深入螺旋化，形成外徑為30nm的染色質(zhì)纖維（螺線管），其長(zhǎng)度為DNA的1/42。當(dāng)細(xì)胞進(jìn)入分裂期，染色質(zhì)深入螺旋折疊，形成染色體。中期染色體長(zhǎng)度約為DNA長(zhǎng)度的10-5。二、細(xì)胞分裂過(guò)程中的染色體行為（一）有絲分裂（mitosis）：有絲分裂是體細(xì)胞增殖方式，分為間期和分裂期，分裂期又分為前、中、后和末四個(gè)時(shí)期。在細(xì)胞周期中染色體發(fā)生一系列變化：在間期，DNA進(jìn)行復(fù)制，進(jìn)入分裂期染色質(zhì)螺旋折疊形成染色體，在中期染色體由兩條姊妹染色單體構(gòu)成，兩條姊妹染色單體以著絲粒相連；進(jìn)入分裂后期，每條染色體的著絲?？v裂，染色單體分開(kāi)，分別移向兩極。因此，通過(guò)一次有絲分裂過(guò)程，DNA復(fù)制一次，細(xì)胞分裂一次，染色體也分裂一次，并平均分派到兩個(gè)子細(xì)胞中。這樣保證了新的子細(xì)胞具有與母細(xì)胞相似的全套遺傳物質(zhì)，從而保證了所有細(xì)胞的染色體數(shù)目恒定。（二）減數(shù)分裂（meiosis）：是生殖細(xì)胞發(fā)生過(guò)程中的一種特殊分裂方式，DNA復(fù)制一次，細(xì)胞持續(xù)分裂兩次，因此，由一種細(xì)胞形成4個(gè)子細(xì)胞，子細(xì)胞的遺傳物質(zhì)是母細(xì)胞的二分之一。減數(shù)分裂由兩次持續(xù)分裂構(gòu)成：1、減數(shù)分裂I：在第一次減數(shù)分裂的間期，DNA進(jìn)行復(fù)制；第一次減數(shù)分裂前期非常復(fù)雜，分細(xì)線期、偶線期、粗線期、雙線期和終變期。在偶線期同源染色體進(jìn)行配對(duì)，同源染色體配對(duì)的成果，每對(duì)染色體形成一種緊密相伴的二價(jià)體，在人類(lèi)細(xì)胞中形成23個(gè)二價(jià)體；每個(gè)二價(jià)體都是由兩條同源染色體構(gòu)成，每一同源染色體含兩條復(fù)制而來(lái)的姐妹染色單體，兩條姐妹染色單體由著絲粒相連。這樣，每個(gè)二價(jià)體由四條染色單體構(gòu)成，稱(chēng)為四分體。在粗線期，同源染色體間的非姐妹染色單體發(fā)生片段互換（crossing-over）；在第一次減數(shù)分裂后期，二價(jià)體中的兩條同源染色體彼此分開(kāi)，分別向兩極移動(dòng)。每一極只獲得每對(duì)同源染色體的一條。每條同源染色體由兩條姐妹染色單體構(gòu)成。2、減數(shù)分裂II：間期很短，不進(jìn)行DNA復(fù)制，在第二次減數(shù)分裂中期，著絲粒縱裂，兩條姊妹染色單體分開(kāi)，分別移向細(xì)胞兩極。三、細(xì)胞分裂中期染色體形態(tài)構(gòu)造及分類(lèi)：中期染色體由兩條姊妹染色單體構(gòu)成，兩條姊妹染色單體通過(guò)著絲粒相連，著絲粒處凹陷縮窄，因此也稱(chēng)為主縊痕（primaryconstriction）。著絲粒將染色體分為上、下兩部分，上部分稱(chēng)為短臂（shortarm，p），下部分稱(chēng)為長(zhǎng)臂（longarm，q）。根據(jù)著絲粒位置，人類(lèi)中期染色體可分為三種類(lèi)型：中央著絲粒染色體（metacentricchromosome）的著絲粒位于染色體中部，染色體長(zhǎng)臂和短臂長(zhǎng)度相等或近似相等；亞中著絲粒染色體（submetacentricchromosome）著絲粒偏向一端，染色體兩臂不等，短臂短于長(zhǎng)臂；近端著絲粒染色體（acrocentricchromosome）的著絲?？拷旧w的一端。在有些中期染色體的長(zhǎng)、短臂上可見(jiàn)凹陷縮窄區(qū)，稱(chēng)為次縊痕（secondaryconstriction）；人類(lèi)近端著絲粒染色體的短臂末端可見(jiàn)球狀構(gòu)造，稱(chēng)為隨體（satellite）。隨體柄部為縮窄的次縊痕，與核仁形成有關(guān)，稱(chēng)為核仁形成區(qū)。中期分裂細(xì)胞中具有46條染色體，可構(gòu)成23對(duì)，1-22對(duì)為男女共有，稱(chēng)為常染色體（autosomes）；另一對(duì)則男女不一樣，女性為兩條X染色體，男性為一條X染色體和一條Y染色體，X和Y染色體稱(chēng)為性染色體（sexchromosomes）。四、人類(lèi)染色體核型和組型：（一）染色體核型（karyotype）概念：是一種細(xì)胞內(nèi)的所有染色體按其大小和形態(tài)特性排列所構(gòu)成的圖像。對(duì)這種圖像進(jìn)行分析稱(chēng)為核型分析。核型描述：按國(guó)際原則，正常核型的描述包括兩部分：第一部分為染色體總數(shù)，第二部分為性染色體構(gòu)成，兩者之間用“，”隔開(kāi)。如正常男性的核型為46，XY。異常核型的描述除包括以上兩部分外，還包括畸變狀況，也是用“，”與前面部分隔開(kāi)。（二）人類(lèi)染色體分組：根據(jù)著絲粒位置和染色體大小，將22對(duì)常染色體由大到小依次命名為1至22號(hào)，并將人類(lèi)染色體分為7組，分別用大寫(xiě)字母A-G表達(dá)。A組：包括1-3號(hào)染色體，1號(hào)和3號(hào)為中央著絲粒染色體，2號(hào)為亞中著絲粒染色體；B組：包括4-5號(hào)染色體，均為亞中著絲粒染色體；C組：包括6-12號(hào)和X染色體，均為亞中著絲粒染色體，X染色體大小界于7號(hào)和8號(hào)染色體之間；D組：包括13-15號(hào)染色體，為近端著絲粒染色體，可以有隨體；E組：包括16-18號(hào)染色體，16號(hào)為中央著絲粒染色體，17和18號(hào)為亞中著絲粒染色體；F組：包括19-20號(hào)染色體，為中央著絲粒染色體；G組：包括21-22號(hào)和Y染色體，為近端著絲粒染色體，21、22號(hào)染色體可以有隨體。Y染色體的大小變異較大，不小于21和22號(hào)染色體，其長(zhǎng)臂常常平行靠攏。五、人類(lèi)染色體帶型用多種染色體顯帶技術(shù)，使染色體沿其長(zhǎng)軸顯示出明暗或深淺相間的帶紋，而每一號(hào)染色體均有其獨(dú)特的帶紋，這就構(gòu)成了每條染色體的帶型。（一）帶型命名原則：1971年在巴黎召開(kāi)的人類(lèi)細(xì)胞遺傳學(xué)會(huì)議上提出了辨別每個(gè)顯帶染色體區(qū)、帶的原則系統(tǒng)。1978年的國(guó)際會(huì)議上，制定了《人類(lèi)細(xì)胞遺傳學(xué)命名的國(guó)際體制(aninternationalsysntemforhumancytogeneticnomenclature，ISCN)》，提出了統(tǒng)一的符號(hào)和術(shù)語(yǔ)。每條顯帶染色體根據(jù)ISCN規(guī)定的界標(biāo)（landmark）分為若干個(gè)區(qū)（region），每個(gè)區(qū)又包括若干帶（band）。界標(biāo)包括染色體兩臂的末端、著絲粒和某些明顯恒定的帶。兩相鄰界標(biāo)之間為區(qū)。每條染色體都是由一系列連貫的帶構(gòu)成，沒(méi)有非帶區(qū)。區(qū)和帶的命名原則包括：1、長(zhǎng)、短臂分別命名區(qū)，各辨別別命名帶；2、用數(shù)字命名，從著絲粒向遠(yuǎn)端依次編號(hào)，靠近著絲粒的兩個(gè)帶分別為長(zhǎng)、短臂的1區(qū)1帶；3、做為界標(biāo)的帶為遠(yuǎn)端區(qū)第1帶。帶型描述包括4部分：染色體序號(hào)，臂符，區(qū)號(hào)和帶號(hào)，各部分之間無(wú)分隔符。如1p13表達(dá)1號(hào)染色體短臂1區(qū)3帶。(二)常見(jiàn)帶型的類(lèi)型、特點(diǎn)及臨床應(yīng)用Q帶（Qbanding）：Q顯帶是用熒光染料對(duì)染色體標(biāo)本進(jìn)行染色，然后在熒光顯微鏡下進(jìn)行觀測(cè)。Q顯帶技術(shù)是最早建立的顯帶技術(shù)，它在觀測(cè)染色體多態(tài)方面有重要的用途。但Q帶保留時(shí)間短，并且需要在熒光顯微鏡下進(jìn)行觀測(cè)，因而，限制了Q顯帶技術(shù)的應(yīng)用。G顯帶（Gbanding）：染色體標(biāo)本用熱、堿、蛋白酶等預(yù)處理后，再用Giemsa染色，可以顯示出與Q帶相似的帶紋。在光學(xué)顯微鏡下，可見(jiàn)Q帶亮帶對(duì)應(yīng)的部位，被Giemsa染成深帶，而Q帶暗帶對(duì)應(yīng)的部位被Giemsa染成淺帶。這種顯帶技術(shù)稱(chēng)為G顯帶，所顯示的帶紋稱(chēng)為G帶。G顯帶克服了Q顯帶的缺陷，G帶標(biāo)本可長(zhǎng)期保留，并且可在光學(xué)顯微鏡下觀測(cè)，因而得到了廣泛的應(yīng)用，是目前進(jìn)行染色體分析的常規(guī)帶型。R顯帶（Rbanding）：所顯示的帶紋與G帶的深、淺帶帶紋恰好相反，故稱(chēng)為R帶（reversedband）。G帶淺帶假如發(fā)生異常，不易發(fā)現(xiàn)和識(shí)別，而R顯帶技術(shù)可以將G帶淺帶顯示出易于識(shí)別的深帶，因此R顯帶對(duì)分析染色體G帶淺帶部位的構(gòu)造變化有重要作用。C顯帶（Cbanding）：專(zhuān)門(mén)顯示著絲粒的顯帶技術(shù)。C顯帶也可使第1、9、16號(hào)和Y染色體長(zhǎng)臂的異染色質(zhì)區(qū)染色。因而，C帶可用來(lái)分析染色體這些部位的變化。T顯帶（Tbanding）：專(zhuān)門(mén)顯示染色體端粒的顯帶技術(shù)，用來(lái)分析染色體端粒。N顯帶（Nbanding）：專(zhuān)門(mén)顯示核仁組織區(qū)的顯帶技術(shù)。高辨別顯帶（high-resolutionbanding）：分裂中期一套單倍染色體一般顯示320條帶。70年代后期，采用細(xì)胞同步化措施和改善的顯帶技術(shù)，獲得細(xì)胞分裂前中期、晚前期或早前期的分裂相，可以得到帶紋更多的染色體，能顯示550-850條帶，甚至條帶以上。這種顯帶技術(shù)稱(chēng)為高辨別顯帶技術(shù)。8、SCE（sisterchromatidexchange）顯示措施： 5-溴脫氧尿嘧啶核苷（5-bromodeoxy-uridine，BrdU）是脫氧胸腺嘧啶核苷的類(lèi)似物，在DNA鏈的復(fù)制過(guò)程中，可替代胸腺嘧啶。由于DNA的半保留復(fù)制，當(dāng)細(xì)胞在具有BrdU的培養(yǎng)液中通過(guò)兩個(gè)分裂周期后，兩條姊妹染色單體的DNA鏈在化學(xué)構(gòu)成上出現(xiàn)差異，即一條染色單體的DNA雙鏈中有一條鏈摻入了BrdU，另一條則為本來(lái)的模板，不含BrdU；而另一條染色單體的兩條DNA鏈中的胸腺嘧啶核苷均被BrdU取代。由于摻入BrdU的DNA分子螺旋化程度較低，與染色劑的親和力減少，Giemsa染色時(shí)著色淺。因此，在顯微鏡下可清晰地區(qū)別姊妹染色單體。在染色體的復(fù)制過(guò)程中兩條姊妹染色單體的遺傳物質(zhì)在相似位點(diǎn)上互換，稱(chēng)為姊妹染色單體互換（SCE）。通過(guò)BrdU處理，兩條姊妹染色單體的著色程度明顯不一樣，若兩條染色單體之間有互換，即可在同一單體上看到深淺相間的片段。由于姐妹染色單體的DNA序列相似，SCE并不變化遺傳物質(zhì)構(gòu)成，但SCE是由于染色體發(fā)生斷裂和重接而產(chǎn)生的，因此，SCE顯示措施一般用來(lái)檢測(cè)染色體斷裂頻率，用來(lái)研究藥物和環(huán)境原因的致畸效應(yīng)。六、染色體多態(tài)人類(lèi)染色體數(shù)目是相稱(chēng)恒定的，但人類(lèi)染色體形態(tài)存在微小變異，這種變異稱(chēng)為染色體多態(tài)(chromosomalpolymorphism)。染色體多態(tài)重要體現(xiàn)為同源染色體的形態(tài)或著色方面的不一樣。在顯帶技術(shù)應(yīng)用此前，人們就已經(jīng)注意到了同源染色體隨體的大小、形態(tài)和副縊痕的長(zhǎng)度等存在差異。伴隨顯帶技術(shù)的應(yīng)用，通過(guò)比較和測(cè)量帶紋的寬度和著色強(qiáng)度，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)了更多的多態(tài)性，包括熒光強(qiáng)度和顏色的差異。1、染色體多態(tài)的一般特性1）它們按孟德?tīng)柗绞竭z傳，在個(gè)體中是恒定的，但在群體中是變異的；2）它們集中地表目前某些染色體的一定部位。這些部位都是具有高度反復(fù)DNA的構(gòu)造異染色質(zhì)所在之處。3）不具有表型或病理學(xué)意義。2、染色體多態(tài)的常見(jiàn)部位和形式在人類(lèi)染色體中，具有高度反復(fù)DNA的構(gòu)造異染色質(zhì)的分布是不均勻的，它集中于著絲粒、隨體、副縊痕和Y染色體長(zhǎng)臂遠(yuǎn)側(cè)段。因此，人類(lèi)染色體多態(tài)也集中表目前這些部位。1）近端著絲粒染色體之短臂和隨體區(qū)：體現(xiàn)為短臂和隨體區(qū)的增長(zhǎng)或縮短；隨體有無(wú)、增大或反復(fù)以及這些構(gòu)造的熒光強(qiáng)度和其他著色性能的變異。2）1、9和16號(hào)染色體副縊痕區(qū)：體現(xiàn)為副縊痕之有無(wú)或增長(zhǎng)、著色性能之變異等。3）某些常染色體，重要是3和4號(hào)染色體著絲粒異染色質(zhì)的大小和熒光強(qiáng)度的變異。4）Y染色體長(zhǎng)臂遠(yuǎn)側(cè)2/3的長(zhǎng)度和著色性的變異。3、染色體多態(tài)的應(yīng)用染色體多態(tài)作為一種穩(wěn)定的、顯微鏡下可見(jiàn)的遺傳標(biāo)識(shí)，在醫(yī)學(xué)生物學(xué)中有多種用途。可以說(shuō)，凡需要鑒定染色體和細(xì)胞來(lái)源時(shí)，或發(fā)現(xiàn)某一多態(tài)與其他遺傳標(biāo)識(shí)連鎖時(shí)都可以加以運(yùn)用。1）用以鑒別額外或異常染色體的來(lái)源：如運(yùn)用21號(hào)染色體多態(tài)可以追蹤先天愚型患者額外的21號(hào)染色體來(lái)自父方還是母方。2）在法醫(yī)學(xué)上用作親權(quán)鑒定：子女的兩條同源染色體中，一條來(lái)自父方，一條來(lái)自母方，而Y染色體則必來(lái)自父親。因此，通過(guò)比較子女和雙親的染色體，根據(jù)與否有相似的多態(tài)特性就能協(xié)助確定他們之間的關(guān)系。3）用來(lái)鑒別細(xì)胞來(lái)源：如追蹤輸血后細(xì)胞的命運(yùn)。4）用于人類(lèi)基因定位：假如發(fā)現(xiàn)某一多態(tài)與其他性狀有連鎖，就可以根據(jù)連鎖的原理，把該性狀的基因定位于對(duì)應(yīng)部位，Duffy血型基因的定位即為一例。七、性染色質(zhì)（sexchromatin）與性染色體（sexchromosomes）（一）X染色體失活（Xchromosomeinactivation）女性細(xì)胞中具有兩條X染色體，而男性細(xì)胞中只具有一條X染色體，但女性X染色體基因的產(chǎn)物并不比男性多。對(duì)此，英國(guó)遺傳學(xué)家MaryLyon在1961年首先提出了“X失活假說(shuō)”，或稱(chēng)為“Lyon假說(shuō)”，其要點(diǎn)是：在間期細(xì)胞中，女性的兩條X染色體中，只有一條X染色體有轉(zhuǎn)錄活性，另一條X染色體無(wú)轉(zhuǎn)錄活性，呈固縮狀，形成X染色質(zhì)。這樣，在具有XX的細(xì)胞和XY的細(xì)胞中，其X染色體基因產(chǎn)物的量基本相等，此稱(chēng)為劑量賠償（dosagecompensation）。不管細(xì)胞內(nèi)有幾條X染色體，只有一條X染色體是具有轉(zhuǎn)錄活性的，其他的X染色體均失活形成X染色質(zhì)。失活發(fā)生在胚胎發(fā)育初期。失活是隨機(jī)的，即失活的X染色體可以來(lái)自父方也可以來(lái)自母方，但一種細(xì)胞中的某條X染色體一旦失活，由該細(xì)胞增殖而來(lái)的所有子細(xì)胞都具有相似的失活X染色體。X染色體的失活在遺傳上和臨床上有三個(gè)意義：劑量賠償：由于只有一條X染色體有活性，故男女X染色體基因產(chǎn)物的量相似。雜合子表型的變異：由于X染色體失活是隨機(jī)的，因此，在雜合子的女性中具有活性的某一特性等位基因的比例就也許是不一樣的，成果顯示出不一樣的表型。嵌合型：由于女性X染色體中有一條失活，因此在每一細(xì)胞中特定位點(diǎn)上的兩個(gè)等位基因只有一種體現(xiàn)。成果雜合子體現(xiàn)為只體現(xiàn)兩個(gè)等位基因之一的細(xì)胞嵌合分布。在小鼠中，X染色體上帶有白色和黑色毛色基因的個(gè)體體現(xiàn)為白色和黑色鑲嵌現(xiàn)象。Lyon假說(shuō)可以解釋許多遺傳現(xiàn)象，但經(jīng)典的Lyon假說(shuō)不能解釋何以XO的Turner綜合征患者會(huì)有多種異常；又何以多X患者還會(huì)有多種異常，并且X染色體越多癥狀越嚴(yán)重?？梢?jiàn)為保證正常的發(fā)育，至少在胚胎發(fā)育的某一時(shí)期需要雙份X染色體基因。近幾年的研究成果對(duì)Lyon假說(shuō)可以作如下補(bǔ)充：1、局部失活：并非因此X染色體基因都失活，例如：位于X染色體短臂末端的基因在Y染色體上有相似的基因，該區(qū)稱(chēng)為擬常染色體區(qū)（pseudoautosomalregion，PAR），存在于PAR的基因不失活。此外，在X染色體長(zhǎng)、短臂上均有某些基因不失活，如Xg血型基因，STS（類(lèi)固醇硫酸酯酶）基因等。2、非隨機(jī)失活：1）正常的兩條X染色體在胚胎外膜中父方的X染色體優(yōu)先失活；2）當(dāng)X染色體存在缺失時(shí)，缺失的X染色體優(yōu)先失活；3）當(dāng)X與常染色體平衡易位時(shí)，正常的X染色體優(yōu)先失活。3、在生殖細(xì)胞發(fā)生過(guò)程中，失活X染色體恢復(fù)活性。（二）X染色質(zhì)形態(tài)：正常女性間期細(xì)胞的核膜邊緣大小約1um的濃染染色質(zhì)塊。來(lái)源：失活的X染色體數(shù)目：X染色體數(shù)-1臨床應(yīng)用：作為迅速性別鑒定的手段之一。（三）Y染色質(zhì)形態(tài)：男性間期細(xì)胞被熒光染料染色后在細(xì)胞核內(nèi)出現(xiàn)的強(qiáng)熒光小體。來(lái)源：Y染色體長(zhǎng)臂遠(yuǎn)端部分異染色質(zhì)。數(shù)目：與Y染色體數(shù)相似。臨床應(yīng)用：迅速性別鑒定。（四）性別決定與性分化1、性別決定基因1）尋找性別決定基因自從19Painter等首先提出人類(lèi)的性別決定機(jī)制為XX/XY，人們就開(kāi)始尋找性別決定基因，但直到原則人類(lèi)染色體分析措施建立后來(lái)，這項(xiàng)工作才得以進(jìn)行。1959年人們發(fā)現(xiàn)45，X的個(gè)體體現(xiàn)為女性，而47，XXY的個(gè)體體現(xiàn)為男性，與正常男女性染色體構(gòu)成相比，決定男性性別的是Y染色體，因此認(rèn)為性別決定基因在Y染色體上。為深入確定性別決定基因在Y染色體上的位置，人們對(duì)不一樣Y染色體畸變個(gè)體進(jìn)行了分析，到1966年將性別決定基因定位于Y染色體短臂上。在Y染色體短臂末端是能與X染色體配對(duì)的擬常染色體區(qū)，性別決定基因應(yīng)當(dāng)位于該區(qū)如下。1986年人們將擬常染色體區(qū)如下的Y染色體短臂分為4個(gè)區(qū)，發(fā)現(xiàn)性別決定基因位于第1區(qū)。1987年又有人深入將1辨別為1A1、1A2、1B和1C4個(gè)區(qū)，并認(rèn)為性別決定基因位于1A2區(qū)，并從該辨別離出一種鋅指蛋白基因（ZFY），認(rèn)為ZFY基由于性別決定基因。但1989年人們發(fā)現(xiàn)性別決定基因不是位于1A2區(qū)的ZFY，而是位于1A1區(qū)，在此區(qū)的35kb片段中具有編碼204個(gè)氨基酸的基因，命名為SRY（sex-relatedY）。SRY蛋白的第58-137個(gè)氨基酸為進(jìn)化上高度保守的DNA結(jié)合構(gòu)造域，它與HMG（highmobilitygroup）蛋白同源，該蛋白的功能是與DNA結(jié)合激活基因轉(zhuǎn)錄。2）支持SRY為性別決定基因的證據(jù)第一，小鼠胚胎期性腺發(fā)育中Sry基因的體現(xiàn)：在XY小鼠胚胎發(fā)育中，Sry（小鼠Y染色體上約14kb的片段，與人類(lèi)SRY片段同源，但小鼠基因?qū)懽鱏ry）僅在第10.5天和12.5天之間體現(xiàn)。雄性小鼠的生殖腺發(fā)育也是在這短暫體現(xiàn)時(shí)間內(nèi)啟動(dòng)的。第二，Sry轉(zhuǎn)基因的XX小鼠發(fā)育成雄性：將攜帶Y染色體Sry區(qū)域的14kb的DNA片段轉(zhuǎn)入XX小鼠胚泡后，這種攜帶Sry基因的XX小鼠發(fā)育成雄性。第三，不一樣類(lèi)型患者的SRY基因分析：對(duì)XX男性分析表明，此類(lèi)患者帶有SRY基因；相反，XY女性個(gè)體盡管具有Y染色體，但并不具有SRY基因或帶有異常的SRY基因。2、性分化性分化包括許多受遺傳原因調(diào)整的發(fā)育環(huán)節(jié)。性腺、生殖管道和外生殖器均從未分化的原始狀態(tài)而來(lái)。在人類(lèi)孕期第6周末，在胚胎的原基生殖細(xì)胞遷移形成初期未分化的性腺，此期的性腺可分為內(nèi)部的髓質(zhì)和外部的皮質(zhì)。在存在正常的Y染色體時(shí)，在性別決定基因的影響下，使原始性腺的髓質(zhì)部分化成睪丸，皮質(zhì)部退化。睪丸的間質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生的雄性激素使Wolffian管及外生殖器原基分別分化為男性?xún)?nèi)生殖管道和外生殖器。睪丸的支持細(xì)胞分泌Mullerian管克制因子使Mullerian管退化。假如不存在性別決定基因，原始性腺的髓質(zhì)部退化，皮質(zhì)部分化為卵巢。Mullerian管和Wolffian管因無(wú)雄激素和Mullerian管克制因子的作用，后者不分化，前者在雌激素的作用下分化成女性?xún)?nèi)生殖管道，原始外生殖器也分化為女性外生殖器。

第三章人類(lèi)染色體畸變教學(xué)大綱規(guī)定1、掌握人類(lèi)染色體數(shù)目畸變的類(lèi)型2、掌握三體和單體發(fā)生機(jī)制3、掌握常見(jiàn)構(gòu)造畸變的發(fā)生機(jī)制及描述方式4、掌握平衡易位的配子發(fā)生5、理解倒位攜帶者配子發(fā)生6、理解其他數(shù)目畸變發(fā)生機(jī)制重點(diǎn)、難點(diǎn)簡(jiǎn)介一、染色體數(shù)目畸變（chromosomenumericalaberration）正常生殖細(xì)胞中的染色體稱(chēng)為一種染色體組（n），在人類(lèi)n=23。正常體細(xì)胞具有兩個(gè)染色體組，稱(chēng)為二倍體（2n）。正常二倍體在數(shù)量上（整組或整條）的增長(zhǎng)或減少，稱(chēng)為染色體數(shù)目畸變。其中整組染色體的增減稱(chēng)為整倍性變異（euploidabnormality），個(gè)別染色體數(shù)目的增長(zhǎng)或減少稱(chēng)為非整倍性變異（aneuploidabnormality）。（一）整倍性變異多倍體（polyploid）：假如體細(xì)胞的染色體不是由兩個(gè)染色體組，而是由兩個(gè)以上染色體組構(gòu)成，稱(chēng)為多倍體。1、三倍體（triploid）：細(xì)胞中有三個(gè)染色體組，核型為69，XXX或69，XXY或69，XYY。三倍體的形成原因一般認(rèn)為也許是由于：1）雙雄受精（diandry），即同步有兩個(gè)精子與卵子受精，可形成69，XXX、69，XXY和69，XYY三種類(lèi)型的受精卵；2）雙雌受精（digyny），即第二次減數(shù)分裂時(shí)，次級(jí)卵母細(xì)胞由于某種原因未形成第二極體，因此，本來(lái)應(yīng)分給第二極體的那一組染色體仍留在卵子內(nèi)，這樣的卵子與一種精子受精后，即可形成核型為69，XXY或69，XXX的受精卵。2、四倍體（tetraploid）：細(xì)胞內(nèi)具有4個(gè)染色體組，臨床上更罕見(jiàn)。四倍體形成的原因，一是核內(nèi)復(fù)制（endoreduplication），一是核內(nèi)有絲分裂（endomitosis）。核內(nèi)復(fù)制是指在一次細(xì)胞分裂中，染色體不是復(fù)制一次，而是復(fù)制兩次，每條染色體形成四條染色單體。這時(shí)染色體兩兩平行排列在一起，其后通過(guò)正常的分裂中期、后期和末期，形成的兩個(gè)子細(xì)胞均為四倍體細(xì)胞。核內(nèi)有絲分裂是體細(xì)胞染色體正常復(fù)制一次，但至分裂中期時(shí)核膜仍未破裂消失，也無(wú)紡錘絲形成和無(wú)后期和末期的胞質(zhì)分裂，成果細(xì)胞內(nèi)的染色體不是二倍體而成為四倍體。非整倍性變異亞二倍體（hypodiploid）：體細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目少于46條。最常見(jiàn)的亞二倍體是單體（monosomy），即某號(hào)染色體只有一條。如21單體的細(xì)胞內(nèi)只有一條第21號(hào)染色體，核型表達(dá)為：45，XX，-21或45，XY，-21。超二倍體（hyperdiploid）：細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目不小于46條。最常見(jiàn)的超二倍體是三體（trisomy），即某號(hào)染色體有三條。如21三體的體細(xì)胞內(nèi)具有三條21號(hào)染色體，核型表達(dá)為：47，XX，+21或47，XY，+21。非整倍體形成機(jī)理：非整倍體的產(chǎn)生原因多數(shù)是在細(xì)胞分裂時(shí)，由于染色體不分離、丟失而引起的。染色體不分離（chromosomenondisjunction）：在細(xì)胞分裂進(jìn)入中、后期時(shí)，假如某一對(duì)同源染色體或兩姐妹染色單體未分別移向兩極，卻同步進(jìn)入一種子細(xì)胞核中，成果細(xì)胞分裂后形成的兩個(gè)子細(xì)胞中，一種染色體數(shù)目增多，另一種則染色體數(shù)目減少。這一過(guò)程即稱(chēng)染色體不分離。染色體不分離可發(fā)生于配子形成時(shí)的減數(shù)分裂過(guò)程中，稱(chēng)減數(shù)分裂不分離，也可發(fā)生于體細(xì)胞有絲分裂過(guò)程中，稱(chēng)有絲分裂不分離。減數(shù)分離不分離：減數(shù)分裂包括兩次分裂。假如后期I發(fā)生染色體不分離，所形成的成熟配子中，1/2將有n+1條染色體，1/2將有n-1條染色體，這種染色體異常的配子與正常配子受精，可產(chǎn)生三體（2n+1）和單體（2n-1）。假如后期II發(fā)生不分離，所形成的成熟配子中，1/2將有n條染色體，1/4將有n+1條染色體，1/4將有n-1條染色體。受精后，1/2將為二倍體（2n），1/4將為三體（2n+1），1/4將為單體（2n-1）。有絲分裂不分離：受精卵在胚胎發(fā)育的初期階段──卵裂期的細(xì)胞分裂中，假如發(fā)生某一染色體的姐妹染色單體不分離，將導(dǎo)致嵌合體的產(chǎn)生。嵌合體（mosaic）是指一種個(gè)體同步存在兩種或兩種以上核型的細(xì)胞系。嵌合體個(gè)體中各細(xì)胞系的類(lèi)型和數(shù)量比例，取決于發(fā)生染色體不分離的時(shí)期。假如染色體不分離發(fā)生在受精卵的第一次卵裂時(shí)期，則將形成一種細(xì)胞系為超二倍體（47）和一種細(xì)胞系為亞二倍體（45）的嵌合體。假如染色體不分離發(fā)生在第二次卵裂后來(lái)，將形成三個(gè)細(xì)胞系的嵌合體（47/46/45嵌合體），并且染色體不分離發(fā)生的時(shí)期越晚，正常二倍體細(xì)胞所占比例越大，異常細(xì)胞系比例就越小，臨床癥狀就相對(duì)較輕2）染色體丟失：染色體丟失是細(xì)胞分裂時(shí)在中、后期過(guò)程中，某一染色體的著絲粒未與紡錘絲相連，不能被牽引至某一極參與新細(xì)胞核的形成；或某一染色體在向一極移動(dòng)時(shí)，由于某種原因引致行動(dòng)緩慢，發(fā)生后期延遲，也不能參與新細(xì)胞核的形成，滯留在細(xì)胞質(zhì)中，最終分解消失，成果某一細(xì)胞即丟失了一條染色體而成為亞二倍體。二、染色體構(gòu)造畸變（chromosomestructuralaberration）（一）染色體構(gòu)造畸變產(chǎn)生基礎(chǔ)導(dǎo)致染色體發(fā)生構(gòu)造畸變的基礎(chǔ)是斷裂及斷裂后的重接。假如一條染色體發(fā)生了斷裂，隨即在原位重接，稱(chēng)為愈合或重建，將不引起遺傳效應(yīng)。假如染色體發(fā)生斷裂后，未在原位重接，這就引起染色體構(gòu)造畸變。（二）染色體構(gòu)造畸變的描述措施：染色體構(gòu)造畸變的表達(dá)措施有兩種1、簡(jiǎn)式：在這一方式中，染色體的構(gòu)造畸變只用斷裂點(diǎn)來(lái)表達(dá)。2、繁式：在這一方式中，對(duì)染色體的構(gòu)造畸變用變化了的染色體的帶紋構(gòu)成來(lái)描述。（三）常見(jiàn)的染色體構(gòu)造畸變1、末端缺失（terminaldeletion）：一條染色體的臂發(fā)生斷裂后未發(fā)生重接，而形成一條末端缺失的染色體和一種無(wú)著絲粒片段，后者因不與紡錘絲相連而在分裂后期不能向兩極移動(dòng)而滯留在細(xì)胞質(zhì)中，因而通過(guò)一次分裂后即消失。如1號(hào)染色體長(zhǎng)臂的2區(qū)1帶處斷裂，且其遠(yuǎn)端的片段丟失，殘存的1號(hào)染色體由1號(hào)染色體的從短臂末端到長(zhǎng)臂2區(qū)1帶構(gòu)成。簡(jiǎn)式：46，XX，del（1）（q21）繁式：46，XX，del（1）（pter→q21：）當(dāng)染色體短臂末端存在時(shí)，從短臂末端開(kāi)始描述；當(dāng)短臂末端缺失時(shí)，從長(zhǎng)臂末端描述。末端缺失導(dǎo)致部分基因的丟失，其效應(yīng)取決于缺失片段大小及丟失的基因的性質(zhì)。2、中間缺失（interstitialdeletion）：一條染色體的同一臂發(fā)生兩次斷裂后，兩個(gè)斷裂點(diǎn)之間的片段丟失，近側(cè)斷端與遠(yuǎn)側(cè)斷端重接形成中間缺失的染色體。如1號(hào)染色體長(zhǎng)臂2區(qū)1帶和3區(qū)1帶處各發(fā)生斷裂，中間的片段（2區(qū)1帶至3區(qū)1帶）丟失，2區(qū)1帶與3區(qū)1帶重接。簡(jiǎn)式：46，XX，del（1）（q21q31）繁式：46，XX，del（1）（pter→q21：：q31→qter）象末端缺失同樣，中間缺失的效應(yīng)取決于缺失片段的大小和缺失基因的性質(zhì)。3、環(huán)狀染色體（ringchromosome）：當(dāng)一條染色體的長(zhǎng)、短臂同步各發(fā)生一次斷裂，具有著絲粒節(jié)段的長(zhǎng)、短臂斷端相接，形成環(huán)狀染色體。如2號(hào)染色體在長(zhǎng)臂3區(qū)1帶和短臂2區(qū)1帶發(fā)生斷裂，無(wú)著絲粒的斷片丟失，帶有著絲粒的染色體兩個(gè)斷端相接。簡(jiǎn)式：46，XX，r（2）（p21q31）繁式：46，XX，r（2）（p21→q31）環(huán)狀染色體的效應(yīng)除來(lái)自?xún)蓚€(gè)染色體末端基因丟失外，更重要的效應(yīng)來(lái)自環(huán)狀染色體的不穩(wěn)定性。由于在有絲分裂前期，姐妹染色單體之間也許會(huì)發(fā)生互換。在這種狀況下，在中、后期就會(huì)形成帶有兩個(gè)著絲粒的大的環(huán)狀染色體。因后期著絲粒向不一樣的方向遷移，染色體環(huán)就會(huì)被拉斷。如堅(jiān)決裂是不對(duì)稱(chēng)的，則兩個(gè)子細(xì)胞中某些區(qū)段或是丟失或是反復(fù)。4、互相易位（reciprocaltranslocation）：兩條染色體發(fā)生斷裂后形成的兩個(gè)斷片互相互換而形成兩條衍生染色體（derivativechromosome）。如3號(hào)染色體在長(zhǎng)臂2區(qū)1帶斷裂，10號(hào)染色體在長(zhǎng)臂2區(qū)2帶斷裂，然后3號(hào)染色體帶著絲粒的片段與10號(hào)染色體無(wú)著絲粒片段重接形成衍生的3號(hào)染色體[der(3)]，10號(hào)染色體帶著絲粒的片段與3號(hào)染色體無(wú)著絲粒的片段重接形成衍生的10號(hào)染色體[der(10)]。簡(jiǎn)式：46，XX，t（3；10）（q21；q22）繁式：46，XX，t（3；10）（3pter→3q21：：10q22→10qter；10pter→10q22：：3q21→3qter）在描述易位染色體時(shí)，先描述染色體序號(hào)靠前的染色體，如3號(hào)和10號(hào)易位時(shí)，先描述3號(hào)；但當(dāng)常染色體和性染色體發(fā)生易位時(shí)，先描述性染色體?；ハ嘁孜辉谂R床上較常見(jiàn)，假如易位的兩條染色體在斷裂點(diǎn)重接，沒(méi)有發(fā)生片段的丟失或增長(zhǎng)，這種互相易位稱(chēng)為平衡易位。相反，假如出現(xiàn)片段的丟失或增長(zhǎng)，則為非平衡易位。可以通過(guò)比較染色體的斷裂點(diǎn)和重接點(diǎn)與否一致而確定與否為平衡易位。一般攜帶平衡易位的個(gè)體表型正常，但在其生殖細(xì)胞發(fā)生時(shí)，按同源染色體配對(duì)原則，易位染色體和正常染色體配對(duì)形成四射體構(gòu)造。這樣配對(duì)的同源染色體在后期I可以有不一樣的分離方式，其中對(duì)角分離、鄰近分離1和鄰近分離2較常見(jiàn)。假如同源染色體按上述三種分離方式分離，將可以形成6種類(lèi)型的生殖細(xì)胞，這些生殖細(xì)胞與正常生殖細(xì)胞受精可以形成六種類(lèi)型的子代（如下表）。分離方式生殖細(xì)胞與正常生殖細(xì)胞受精形成的子代對(duì)角分離3,1046,XX(XY)der(3),der(10)46,XX(XY),t(3;10)(3pter→3q21::10q22→10qter;10pter→10q22::3q21→3qter)鄰近分離I3,der(10)46,XX(XY),-10,+der(10)(10pter10q22::3q213qter)der(3),1046,XX(XY),-3,+der(3)(3pter3q21::10q2210qter)鄰近分離II3,der(3)46,XX(XY),-10,+der(3)(3pter3q21::10q2210qter)10,der(10)46,XX(XY),-3,+der(10)(10pter10q22::3q213qter)由上表可見(jiàn)，產(chǎn)生的六種類(lèi)型子代中，第一種核型正常；第二種為平衡易位，其表型正常；其他四種都存在部分片段的丟失和增長(zhǎng)，稱(chēng)為部分單體和部分三體。5、羅伯遜易位（Robertsoniantranslocation）：發(fā)生于近端著絲粒染色體的一種易位形式。因其斷裂點(diǎn)常發(fā)生于著絲粒處，故兩個(gè)近端著絲粒染色體發(fā)生斷裂后，常在著絲粒處重接，這種易位也稱(chēng)為著絲粒融合（centricfusion）。如14號(hào)染色體和21號(hào)染色體在短臂的1區(qū)1帶和長(zhǎng)臂1區(qū)1帶發(fā)生斷裂并重接，形成一條由21號(hào)長(zhǎng)臂和14號(hào)染色體著絲粒至長(zhǎng)臂構(gòu)成的易位染色體，14號(hào)染色體短臂、21號(hào)染色體短臂和著絲粒丟失。簡(jiǎn)式：45，XX，t（14；21）（p11；q11）繁式：45，XX，t（14；21）（14qter→14p11：：21q11→21qter）盡管攜帶上述易位的個(gè)體缺失兩條近端著絲粒染色體短臂上的基因，但因近端著絲粒染色體短臂上的基因在細(xì)胞內(nèi)為中度反復(fù)序列，丟失一部分這樣的基因并不影響表型，因此，攜帶上述易位的個(gè)體表型正常，也稱(chēng)為平衡易位攜帶者。與互相易位攜帶者同樣，羅伯遜易位攜帶者在生殖細(xì)胞形成時(shí)，同源染色體配對(duì)后也可以有多種分離方式，其中對(duì)角分離、鄰近分離I和鄰近分離II較常見(jiàn)。通過(guò)三種不一樣的分離方式，可以形成六種生殖細(xì)胞，這些生殖細(xì)胞與正常生殖細(xì)胞受精，可以形成六種類(lèi)型的子代（如下表）。分離方式生殖細(xì)胞與正常生殖細(xì)胞受精產(chǎn)生的子代對(duì)角分離14,2146,XX(XY)14/2145,XX(XY),t(14;21)(p11;q11)鄰近分離I14/21,2146,XX(XY),-14,+t(14;21)(p11;q11)1445,XX(XY),-21鄰近分離II14/21,1446,XX(XY),-21,+t(14;21)(p11;q11)2145,XX(XY),-14由上表可見(jiàn)，形成的六種子代中，第一種正常，第二種為平衡易位，表型正常；第三種為易位型先天愚型；第四種為21單體患者；第五種和第六種一般初期流產(chǎn)。6、臂內(nèi)倒位（paracentricinversion）：某一染色體臂內(nèi)發(fā)生兩次斷裂后，所形成的中間片段旋轉(zhuǎn)180度后重接。如2號(hào)染色體短臂上的1區(qū)3帶和2區(qū)4帶處分別斷裂，此二帶之間的片段旋轉(zhuǎn)180度后重接，盡管沒(méi)有帶的增長(zhǎng)或減少，但帶的次序發(fā)生了變化。簡(jiǎn)式：46，XY，inv（2）（p13p24）繁式：46，XY，inv（2）（pter→p24：：p13→p24：：p13→qter）攜帶倒位的個(gè)體由于沒(méi)有基因數(shù)目的變化一般表型正常，因此這樣的個(gè)體稱(chēng)為倒位攜帶者。倒位攜帶者在形成生殖細(xì)胞時(shí)，同源染色體配對(duì)形成倒位環(huán)，假如在倒位環(huán)內(nèi)出現(xiàn)奇多次非姐妹染色體間互換，將形成4種類(lèi)型的生殖細(xì)胞：一種得到正常染色體，一種得到倒位染色體，另兩種由于倒位染色體和正常染色體之間發(fā)生了互換，而形成無(wú)著絲粒染色體和雙著絲粒染色體。7、臂間倒位（pericentricinversion）：一條染色體的長(zhǎng)臂和短臂各發(fā)生一處斷裂后，斷裂點(diǎn)之間的片段旋轉(zhuǎn)180度后重接。如斷裂和重接發(fā)生在2號(hào)染色體短臂的2區(qū)1帶和長(zhǎng)臂的3區(qū)1帶。簡(jiǎn)式：46，XY，inv（2）（p21q31）繁式：46，XY，inv（2）（pter→p21：：q31→p21：：q31→qter）象臂內(nèi)倒位同樣，攜帶臂間倒位的個(gè)體體現(xiàn)型正常，稱(chēng)為倒位攜帶者，但其倒位染色體在形成生殖細(xì)胞的減數(shù)分裂過(guò)程中，根據(jù)同源染色體配對(duì)原則，將形成特有的倒位圈。并且通過(guò)倒位圈內(nèi)的奇多次互換，可形成四種不一樣配子：一種為攜帶正常染色體，一種攜帶倒位染色體，另二種由于倒位片段和另一正常染色體的對(duì)應(yīng)片段發(fā)生了互換，而形成二種均帶有部分反復(fù)及部分缺失的染色體。假如這些配子與正常生殖細(xì)胞受精，將形成4種類(lèi)型的子代。8、等臂染色體（isochromosome）：等臂染色體一般是由于著絲粒分裂異常導(dǎo)致的。在正常的細(xì)胞有絲分裂中期時(shí)，連接兩姐妹染色單體的著絲粒進(jìn)行縱裂，形成兩條各具有長(zhǎng)、短臂的染色體。假如著絲粒發(fā)生橫裂，就將形成兩條等臂染色體。如X染色體著絲粒發(fā)生橫裂形成X染色體的等長(zhǎng)臂和等短臂染色體。X染色體等長(zhǎng)臂染色體表達(dá)為：簡(jiǎn)式：46，X，i（Xq）繁式：46，X，i（X）（qter→cen→qter）X染色體等短臂染色體表達(dá)為：簡(jiǎn)式：46，X，i（Xp）繁式：46，X，i（X）（pter→cen→pter）

第四章人類(lèi)染色體病教學(xué)大綱規(guī)定1、掌握人類(lèi)染色體病的共有表型2、掌握先天愚型的發(fā)生機(jī)制3、理解常見(jiàn)性染色體病發(fā)生機(jī)制及重要表型重點(diǎn)、難點(diǎn)簡(jiǎn)介由于染色體異常所引起的疾病，稱(chēng)為染色體病（chromosomaldisorders）或稱(chēng)為染色體畸變綜合征（chromosomalaberrationsyndromes）。人類(lèi)染色體病包括常染色體病和性染色體病，現(xiàn)已明確的染色體綜合征有百余種。此類(lèi)遺傳病有下列特性：帶有染色體異常的個(gè)體，其生長(zhǎng)發(fā)育和智力發(fā)育一般均落后，一般均有多發(fā)性先天畸形。帶有染色體異常的個(gè)體，其親代的染色體可為正常，這種異常是由于生殖細(xì)胞形成過(guò)程中發(fā)生了染色體畸變。帶有染色體畸變但表型正常的個(gè)體，可以將畸變?nèi)旧w傳給子代，子代染色體也許會(huì)出現(xiàn)不平衡而導(dǎo)致患病。4）帶有染色體異常的個(gè)體，可在產(chǎn)前運(yùn)用羊水細(xì)胞或絨毛細(xì)胞培養(yǎng)作出診斷。一、常染色體病由于常染色體異常所導(dǎo)致的疾病，稱(chēng)為常染色體病。先天愚型（Downsyndrome）：先天愚型是一種常見(jiàn)的常染色體病，人群中的發(fā)病率約為1/650。1866年Down首先發(fā)現(xiàn)該病，1959年Lejeune等證明本綜合征由于多一條21號(hào)染色體所致。Down綜合征的重要臨床特性為：智力低下，身體發(fā)育緩慢，有特殊面容，鼻跟低平，眼間距寬，眼裂小，外眼角上斜，內(nèi)眥贅皮，腭弓高尖，新生兒患者常有第三囟門(mén)，舌大常外伸，故又稱(chēng)伸舌樣癡呆。50%有先天性心臟病，并有唇裂、腭裂及多指（趾）、并指（趾）等畸形?；颊呒埩Φ停P(guān)節(jié)可過(guò)度屈曲。患者IgE減少，易患肺炎等呼吸道感染。皮膚紋理特性常有通貫手，三叉點(diǎn)高（t’），徑側(cè)弓形紋和第5指只有一條褶紋。先天愚型有三種不一樣核型：三體型、易位型和嵌合型，不一樣核型患者產(chǎn)生原因及遺傳狀況不一樣。三體型：絕大部分先天愚型患者為三體型，核型為：47，XX（XY），+21。三體型患者的產(chǎn)生原由于減數(shù)分裂過(guò)程中染色體不分離，通過(guò)患者額外染色體來(lái)源分析表明，大多數(shù)三體型先天愚型患者的額外染色體來(lái)源于母方，其發(fā)生率與母親生育年齡有關(guān)，高齡孕婦生出21三體患者的比例明顯增高。三體型先天愚型患者的父母一般核型正常，這樣的夫婦再生先天愚型患兒的風(fēng)險(xiǎn)同同年齡的一般群體。男性先天愚型多為不育，女性雖能生育，但對(duì)于三體型患者而言，理論上其子代有50%機(jī)率患相似疾病。易位型：大概5%的先天愚型患者額外的21號(hào)染色體是易位到其他近端著絲粒染色體上形成羅伯遜易位。如21號(hào)染色體易位到14號(hào)染色體上，其核型為：46，XX（XY），-14，+t（14；21）（p11；q11）。易位型先天愚型可認(rèn)為新發(fā)突變，其親代核型正常，也可以來(lái)自平衡易位攜帶者親代。假如患者父母一方為非同源染色體羅伯遜易位（即21號(hào)染色體易位到除21號(hào)染色體以外的其他近端著絲粒染色體上）攜帶者[如：45，XX，-14，-21，+t（14；21）（p11；q11）]，根據(jù)前面所講的平衡易位攜帶者配子形成規(guī)律，其子代也許會(huì)出現(xiàn)六種類(lèi)型：一種為正常，一種為平衡易位攜帶者，一種為易位型先天愚型患者，一種為21單體患者，另兩種胚胎不能存活。假如親代之一為21/21易位攜帶者[45，XX，t（21；21）（p11；q11）]，可產(chǎn)生兩種類(lèi)型的生殖細(xì)胞，與正常生殖細(xì)胞受精后可產(chǎn)生兩種類(lèi)型的子代，一種為易位型先天愚型，一種為21單體患者。嵌合型：大概3%的先天愚型患者為嵌合型，其核型為：46，XX（XY）/47，XX（XY），+21。這種先天愚型患者是由于受精卵卵裂過(guò)程中有絲分裂不分離所致?；颊叩呐R床癥狀取決于其異常細(xì)胞系所占比例?；颊叩母改敢话愫诵驼?，其下個(gè)孩子的再發(fā)風(fēng)險(xiǎn)同群體發(fā)病率。嵌合型患者能否遺傳給子代取決于其原始生殖細(xì)胞的核型。二、性染色體病由于性染色體異常所引起的疾病，稱(chēng)為性染色體病。(一)先天性睪丸發(fā)育不全綜合征（Klinefelter綜合征）1942年Klinefelter等發(fā)現(xiàn)此征。1956年Bradbury等及Plunkett和Barr在此類(lèi)病人中發(fā)現(xiàn)性染色質(zhì)X小體為陽(yáng)性。1959年Jacobs和Strong證明患者的核型為47，XXY。此后，在Klinefelter綜合征病人中還發(fā)既有嵌合型，如46，XX/47，XXY或47，XXY/48，XXXY；或有更多的X染色體，如49，XXXXY。本癥X小體和Y小體均為陽(yáng)性。本癥患者的重要臨床癥狀是：表型為男性，在小朋友期無(wú)任何癥狀，青春期開(kāi)始后癥狀即逐漸明顯?；颊唧w高一般在180cm以上，具男性外生殖器，但呈去勢(shì)體征，陰莖短小，睪丸小或?yàn)殡[睪，睪丸組織切片可見(jiàn)曲細(xì)精管玻璃樣變，不能產(chǎn)生精子，故不能生育?；颊唧w毛稀少，不必，無(wú)喉結(jié)，常見(jiàn)男性乳房發(fā)育。皮下脂肪發(fā)達(dá)，皮膚細(xì)膩如女性，其性情體態(tài)體現(xiàn)為趨向女性化。少數(shù)患者有智力落后現(xiàn)象。本癥的產(chǎn)生重要是由于患者雙親之一在生殖細(xì)胞形成過(guò)程中發(fā)生了性染色體不分離?；颊哳~外染色體來(lái)源分析表明，患者的額外染色體40%來(lái)自父親，60%來(lái)自母親，5/6的不分離發(fā)生在第一次減數(shù)分裂，1/6發(fā)生在第二次減數(shù)分裂。由于本癥患者不育，不會(huì)將多出的性染色體傳給后裔。（二）性腺發(fā)育不全（Turner綜合征）1930年Ullrich首先發(fā)現(xiàn)一女孩有蹼頸、肘外翻及其他某些臨床癥狀。1938年Turner發(fā)既有蹼頸、肘外翻的成年婦女，并伴有性發(fā)育幼稚，這些癥狀構(gòu)成本綜合征。1954年P(guān)olani等和Wilkins發(fā)現(xiàn)Turner綜合征許多病例X小體陰性，1959年Ford等觀測(cè)到患者的核型為45，X。目前發(fā)現(xiàn)Turner綜合征的核型可認(rèn)為：45，X；46，XXq-；46，X，i（Xq）；46，X，i（Xp）；45，X/46，XX；45，X/47，XXX。其中45，X較常見(jiàn)?；颊叩闹匾匦詾椋罕硇蜑榕?，體矮（身高120-140cm左右），后發(fā)際低，50%有蹼頸，肘外翻，乳間距寬，青春期乳腺仍不發(fā)育，乳頭發(fā)育不良。性腺發(fā)育不全，雖有卵巢基質(zhì)但無(wú)濾泡，原發(fā)閉經(jīng)，外生殖器發(fā)育差等，并常并發(fā)腎畸形，色素斑，指（趾）甲發(fā)育不良。性腺發(fā)育不全癥患者可因其異常X染色體構(gòu)造變化部位的不一樣，而表型有差異，即只有性腺發(fā)育不全的某些癥狀。例如：核型為46，X，i（Xp）的患者和X染色體長(zhǎng)臂缺失的患者具有某些性腺發(fā)育不全體征，但身高正常；而46，X，i（Xq）和X染色體短臂缺失的患者具有體矮和其他性腺發(fā)育不全的體征。根據(jù)X染色體失活原則，假如導(dǎo)致性腺發(fā)育不全的基由于可失活基因，以上核型的個(gè)體的體現(xiàn)型也許相似，因此認(rèn)為導(dǎo)致性腺發(fā)育不全的基由于逃脫失活基因。通過(guò)比較不一樣46，XY患者Y染色體缺失狀況和性腺發(fā)育不全表型，在X染色體短臂上克隆出一種導(dǎo)致性腺發(fā)育不全綜合征的基因—RPS4X，該基因編碼一種高度保守的40S核糖體S4蛋白。當(dāng)然從X長(zhǎng)臂缺失可導(dǎo)致出現(xiàn)某些性腺發(fā)育不全癥狀的事實(shí)闡明X染色體長(zhǎng)臂上也存在與性腺發(fā)育有關(guān)的基因。

第五章人類(lèi)基因組構(gòu)成及體現(xiàn)教學(xué)大綱規(guī)定1、掌握人類(lèi)基因組構(gòu)成2、掌握人類(lèi)基因構(gòu)造3、掌握人類(lèi)基因的轉(zhuǎn)錄4、理解人類(lèi)基因體現(xiàn)調(diào)控重點(diǎn)、難點(diǎn)簡(jiǎn)介一、人類(lèi)基因構(gòu)造基因是具有生物學(xué)功能的核酸分子片段，是遺傳物質(zhì)突變、重組和具有特定遺傳功能的基本單位，是遺傳信息傳遞、體現(xiàn)和生物性狀形成的基礎(chǔ)。大多數(shù)真核生物基因的編碼序列不是持續(xù)排列的，被非編碼序列隔開(kāi)，因此，稱(chēng)為斷裂基因（splitgene）。外顯子（exon）與內(nèi)含子（intron）1）外顯子：出目前成熟mRNA中的基因序列，外顯子序列可以是編碼氨基酸的編碼序列，也可以是非編碼序列，如存在于起始密碼之前和終止密碼之后的外顯子序列，這些序列出目前成熟mRNA中，但并不編碼氨基酸，因此稱(chēng)為非翻譯區(qū)（untranslatedregion，UTR），在基因3’端非翻譯區(qū)內(nèi)存在RNA加尾信號(hào)，其序列為5’-AATAAA-3’。2）內(nèi)含子：位于兩外顯子之間的序列。2、外顯子內(nèi)含子接頭序列：在外顯子與內(nèi)含子接頭有一段高度保守的序列，是RNA剪接的信號(hào)，稱(chēng)為接頭序列。每個(gè)內(nèi)含子的5’端以GT開(kāi)始，在3’端以AG結(jié)束，因此又稱(chēng)為GT-AG法則。3、側(cè)翼序列（flankingsequences）：在基因的兩側(cè)不被轉(zhuǎn)錄的非編碼序列，這些序列在轉(zhuǎn)錄調(diào)控中起重要作用。它們包括位于轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)上游的啟動(dòng)子序列、位于轉(zhuǎn)錄終止點(diǎn)下游的終止子序列和位置不固定的轉(zhuǎn)錄調(diào)控序列，如增強(qiáng)子、靜止子等。1）啟動(dòng)子（promoters）：是一段特異的核苷酸序列，一般位于基因轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)上游的100bp范圍，是RNA聚合酶的結(jié)合部位，能啟動(dòng)和增進(jìn)轉(zhuǎn)錄過(guò)程。啟動(dòng)子決定了雙鏈DNA中的轉(zhuǎn)錄鏈，常見(jiàn)序列有：TATA框（TATAbox）：位于轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)上游大概-20～-30bp處，是高度保守的一段序列，由7個(gè)堿基構(gòu)成，即TATAA（T）AA（T），其中只有兩個(gè)堿基可以有變化。TATA框可以與轉(zhuǎn)錄因子TFⅡ結(jié)合，再與RNA聚合酶Ⅱ形成復(fù)合物，從而精確地識(shí)別轉(zhuǎn)錄的起始位置，對(duì)于轉(zhuǎn)錄水平有著定量效應(yīng)。CAAT框（CAATbox）：位于轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)上游-70～-80bp，也是一段保守序列，由9個(gè)堿基構(gòu)成，其序列為GGC（T）CAATCA，其中只有一種堿基可以變化。轉(zhuǎn)錄因子CTF可以識(shí)別CAAT框并且與之結(jié)合，其C端有著激活轉(zhuǎn)錄的功能。因此CAAT框有增進(jìn)轉(zhuǎn)錄的功能。GC框（GCbox）：另一方面序?yàn)镚GCGGG，有兩個(gè)拷貝，位于CAAT框兩側(cè)。轉(zhuǎn)錄因子Sp1能識(shí)別GC框并且與之結(jié)合，其N(xiāo)端有激活轉(zhuǎn)錄的作用。因此，GC框有激活轉(zhuǎn)錄的功能。2）增強(qiáng)子（enhancer）：增強(qiáng)子能增強(qiáng)啟動(dòng)子發(fā)動(dòng)轉(zhuǎn)錄的作用，從而明顯地提高基因轉(zhuǎn)錄的效率。增強(qiáng)子的位置不固定，可以位于啟動(dòng)子上游，也可以位于啟動(dòng)子下游，可以距離啟動(dòng)子很遠(yuǎn)，也可以距離啟動(dòng)子較近。3）終止子（terminator）：終止子為反向反復(fù)序列，是RNA聚合酶停止工作的信號(hào)，反向反復(fù)序列轉(zhuǎn)錄后，可以形成發(fā)夾式構(gòu)造，并且形成一串U。發(fā)夾式構(gòu)造阻礙了RNA聚合酶的移動(dòng)，一串U的U與DNA模板中的A結(jié)合不穩(wěn)定，從模板上脫落下來(lái)，轉(zhuǎn)錄終止。綜上所述，人類(lèi)基因構(gòu)造可圖示如下：AGAGGTAGGTIntron2Exon1Exon2Exon3Intron1非翻譯區(qū)側(cè)翼序列二、人類(lèi)基因組構(gòu)成基因組（genome）是細(xì)胞內(nèi)所有遺傳物質(zhì)的總稱(chēng)。細(xì)胞內(nèi)遺傳物質(zhì)包括存在于細(xì)胞核內(nèi)的所有DNA和存在于線粒體內(nèi)的DNA，前者稱(chēng)為核基因組（nucleargenome），后者稱(chēng)為線粒體基因組（mitochondrialgenome）。（一）核基因組的構(gòu)成：1、構(gòu)成基因組的DNA序列：核基因組包括3×109bp，約含3-5萬(wàn)基因。根據(jù)DNA出現(xiàn)的拷貝數(shù)可以將構(gòu)成基因組的DNA序列分為三類(lèi)：1）單一序列（uniquesequences）：在一種基因組中只出現(xiàn)一次或很少幾次，約占基因組DNA的60%，大多數(shù)構(gòu)造基因?qū)儆趩我恍蛄校?）高度反復(fù)序列（highlyrepetitivesequences）：約占基因組DNA的10%，反復(fù)單位的長(zhǎng)度不不小于200bp，在基因組中出現(xiàn)的拷貝數(shù)在106-108，如構(gòu)成端粒和著絲粒的序列屬于高度反復(fù)序列；3）中度反復(fù)序列（moderatelyrepetitivesequences）：約占基因組DNA的30%，反復(fù)單位的長(zhǎng)度在200bp以上，在基因組的拷貝數(shù)在102-105，少數(shù)基因?qū)儆谥卸确磸?fù)序列。2、多基因家族（multigenefamily）：指由一種祖先基因通過(guò)反復(fù)和突變所形成的一組基因，其中至少有一種功能基因。多基因家族有兩類(lèi)：一類(lèi)串聯(lián)排列在同一條染色體上，稱(chēng)為基因簇（genecluster），如α基因簇；另一類(lèi)是不一樣組員分布在不一樣染色體上。3、假基因（pseudogenes）：多基因家族中不能產(chǎn)生有功能的基因產(chǎn)物的組員，它們與功能基因同源，因突變而失去活性。核基因組（3×核基因組（3×109bp）基因及基因有關(guān)序列（30%）編碼序列（10%）非編碼序列（90%）9bp）內(nèi)含子，非翻譯區(qū)，側(cè)翼序列假基因基因外序列（70%）單一序列（80%）反復(fù)序列（20%）由以上分析可見(jiàn)，核基因組中編碼序列只占基因組DNA的3%。（二）線粒體基因組（mitochondrialgenome）1、為環(huán)狀DNA，長(zhǎng)度為16569bp，雙鏈DNA中，富含G的稱(chēng)為重鏈（heavychain，H），富含C的為輕鏈（lightchain，L）；2、能自主復(fù)制，在細(xì)胞內(nèi)具有多拷貝；3、編碼序列占93%，編碼37個(gè)基因，其中13個(gè)編碼蛋白質(zhì)基因，2個(gè)rRNA基因和22個(gè)tRNA基因；28個(gè)基因由重鏈編碼，9個(gè)基因由輕鏈編碼；4、基因內(nèi)無(wú)內(nèi)含子，基因排列緊湊，基因之間間隔極短或無(wú)間隔，有些甚至重疊；5、部分密碼子不一樣于核基因組密碼子。三、基因體現(xiàn)（geneexpression）：儲(chǔ)存在DNA中的遺傳信息通過(guò)在細(xì)胞核內(nèi)轉(zhuǎn)錄（transcription）形成mRNA，并由mRNA在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)通過(guò)翻譯（translation）轉(zhuǎn)變成具有生物活性的蛋白質(zhì)分子的過(guò)程，稱(chēng)為基因體現(xiàn)。（一）轉(zhuǎn)錄（transcription）：在細(xì)胞核內(nèi)，以DNA鏈為模板合成mRNA的過(guò)程稱(chēng)為轉(zhuǎn)錄。在雙鏈DNA中，做為轉(zhuǎn)錄模板的DNA單鏈稱(chēng)為模板鏈（templatestrand）或反義鏈（anti-sensestrand），不作為模板的DNA單鏈稱(chēng)為非模板鏈或有義鏈（sensestrand）。雙鏈DNA解旋后，RNA聚合酶沿著DNA模板移動(dòng)，抵達(dá)轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)后，即開(kāi)始合成RNA。DNA轉(zhuǎn)錄后的初級(jí)產(chǎn)物為hnRNA（heterogeniousnuclearRNA），初級(jí)產(chǎn)物需要通過(guò)加工后成為成熟的mRNA。加工過(guò)程包括：1、加帽：在RNA的5’端接上一種甲基化帽，即7-甲基鳥(niǎo)嘌呤核苷酸。2、剪接：是指在酶的作用下，將初級(jí)RNA中的內(nèi)含子序列切掉，并將各外顯子序列拼接起來(lái)；3、加尾：在腺苷酸聚合酶的作用下，在RNA的3’端加接一連串腺苷酸，形成多聚腺苷酸（polyA）尾。轉(zhuǎn)錄過(guò)程圖示如下：加工加工AAAAAA…AAAGGTAGGTIntron2Exon1Exon2Exon3Intron1轉(zhuǎn)錄hnRNAmRNA（二）翻譯（translation）：在細(xì)胞質(zhì)中，以mRNA為模板，tRNA為運(yùn)載工具，將活化氨基酸在核糖體上裝配成多肽鏈的過(guò)程，多肽鏈通過(guò)修飾加工成為有生物學(xué)活性的蛋白質(zhì)。（三）人類(lèi)基因體現(xiàn)調(diào)控：如前所述，每個(gè)體細(xì)胞內(nèi)都具有所有基因，但多種類(lèi)型的細(xì)胞行使不一樣的功能，這是通過(guò)控制不一樣基因在特定期期體現(xiàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。因而，人類(lèi)基因體現(xiàn)的調(diào)控是一種非常復(fù)雜的問(wèn)題，基因體現(xiàn)調(diào)控可以在不一樣水平來(lái)進(jìn)行：1、轉(zhuǎn)錄前調(diào)控：組蛋白與DNA結(jié)合后，可以克制基因體現(xiàn)。非組蛋白可以解除組蛋白對(duì)DNA轉(zhuǎn)錄的克制，增進(jìn)DNA轉(zhuǎn)錄，是轉(zhuǎn)錄前調(diào)控的重要方式。2、轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控：是人類(lèi)基因體現(xiàn)調(diào)控的關(guān)鍵，可以通過(guò)啟動(dòng)子、增強(qiáng)子等特異序列與對(duì)應(yīng)的蛋白質(zhì)結(jié)合激活或克制轉(zhuǎn)錄過(guò)程而抵達(dá)調(diào)控基因體現(xiàn)的目的。3、轉(zhuǎn)錄后調(diào)控：重要是初級(jí)RNA加工過(guò)程受到調(diào)控。通過(guò)不一樣的加工可以由一種基因的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物產(chǎn)生出不一樣的成熟mRNA，從而翻譯出不一樣的蛋白質(zhì)。4、翻譯水平調(diào)控：核糖體數(shù)量、mRNA的成熟度、啟動(dòng)因子、延伸因子、釋放因子和多種酶等均能影響蛋白質(zhì)合成。5、翻譯后調(diào)控：多肽鏈合成后要通過(guò)修飾、加工，才能成為具有一定生物活性的蛋白質(zhì)。

第六章常用基因分析措施教學(xué)大綱規(guī)定1、掌握核酸分子雜交的原理2、掌握PCR技術(shù)的原理及其應(yīng)用3、理解核酸提取的原理及常用材料4、理解重組DNA技術(shù)5、理解分子雜交的常用措施重點(diǎn)、難點(diǎn)簡(jiǎn)介一、核酸提取基因分析的材料是核酸，即DNA或RNA。在基因分析之前，首先必須獲得基因分析的材料。（一）DNA提?。?、提取DNA的常用材料：DNA存在于細(xì)胞核中，由于同一種體的所有體細(xì)胞中所含的DNA相似，因此，在提取DNA時(shí)可以采用任何有核細(xì)胞。在選擇材料時(shí)，一般以易獲得、再生能力強(qiáng)和對(duì)機(jī)體損傷最小為前提。根據(jù)以上原則，臨床上一般以外周血作為提取DNA的材料。下面以從外周血中提取DNA闡明DNA提取的原理，從其他組織細(xì)胞中提取DNA的原理類(lèi)似。2、DNA提取的原理：假如以外周血為DNA提取材料，在外周血中提取DNA就是從有核的白細(xì)胞中提取DNA。因此，從外周血中提取DNA包括如下幾種關(guān)鍵環(huán)節(jié)：第一，破壞紅細(xì)胞，一般運(yùn)用紅細(xì)胞與白細(xì)胞膜構(gòu)造的差異，先使紅細(xì)胞裂解，經(jīng)離心后搜集白細(xì)胞；第二，白細(xì)胞裂解：使膜蛋白和核蛋白變性，游離DNA，一般是采用離子型表面活性劑使蛋白質(zhì)變性；第三，除去變性蛋白質(zhì)：一般采用蛋白沉淀劑沉淀變性蛋白質(zhì)，使DNA留在上清液中；第四，在高鹽環(huán)境下使DNA從有機(jī)溶劑如無(wú)水乙醇中析出。（二）RNA提?。?、提取RNA的材料：RNA是基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的，由于不一樣組織在不一樣步期有特定的基因體現(xiàn)，因此，提取RNA的材料取決于所分析基因體現(xiàn)的組織。如要分析肝臟中體現(xiàn)的基因，就需要用肝臟為材料，要分析腦組織中體現(xiàn)的基因，就需要用腦組織為材料。對(duì)于在多種組織中體現(xiàn)的基因，應(yīng)選擇較輕易獲得且對(duì)個(gè)體損傷最小的材料。2、RNA提取措施的原理：提取RNA過(guò)程中要嚴(yán)格防止RNA酶的污染，所用的試劑和器皿都要通過(guò)去RNA酶處理。提取RNA措施諸多，目前最常用的是異硫氰酸胍/酚法。該法應(yīng)用RNA與胍鹽形成可溶性復(fù)合物的特點(diǎn)，極大地簡(jiǎn)化了RNA的純化環(huán)節(jié)，獲得高質(zhì)量的RNA。其重要環(huán)節(jié)包括：將新鮮或冷凍的組織塊切碎稱(chēng)重，迅速加入異硫氰酸胍/酚溶液中勻漿，再加入1/10體積氯仿，劇烈混合，通過(guò)離心分離有機(jī)相和水相，RNA存在于上清液中，再用異丙醇沉淀RNA。二、重組DNA技術(shù)重組DNA技術(shù)（recombinantDNAtechnique）就是在體外將目的基因與載體連接形成重組DNA分子，再用一定的基因轉(zhuǎn)移措施將重組DNA轉(zhuǎn)入另一細(xì)胞或生物體內(nèi)，以到達(dá)擴(kuò)增和體現(xiàn)目的基因的目的。重組DNA技術(shù)是現(xiàn)代分子生物技術(shù)發(fā)展中的最重要的成就之一。它的產(chǎn)生使人類(lèi)能根據(jù)自己的需要改良生物品種和治療人類(lèi)疾病。重組DNA技術(shù)波及多種環(huán)節(jié)：第一，需要分離目的DNA；第二，在體外切割或擴(kuò)增獲得目的片段；第三，選擇用來(lái)攜帶目的片段的載體DNA；第四，將目的DNA片段與載體連接起來(lái)，形成重組DNA分子；第五，將重組DNA分子輸入細(xì)胞內(nèi)，使之進(jìn)行擴(kuò)增和體現(xiàn)。（一）限制性?xún)?nèi)切酶（restrictionendonucleases，RE）限制性?xún)?nèi)切酶的發(fā)現(xiàn)是對(duì)重組DNA技術(shù)的一種重要奉獻(xiàn)，可以說(shuō)沒(méi)有限制性?xún)?nèi)切酶的發(fā)現(xiàn)，就沒(méi)有重組DNA技術(shù)。限制性?xún)?nèi)切酶存在于原核生物體內(nèi)，能識(shí)別DNA雙鏈的特定序列并在識(shí)別位點(diǎn)或其附近將DNA切斷。例如，限制性?xún)?nèi)切酶EcoRI可以識(shí)別6個(gè)堿基對(duì)的特定序列5’-GAATTC-3’，并在識(shí)別序列的G與A之間切割?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的限制性?xún)?nèi)切酶有數(shù)百種，每種限制性?xún)?nèi)切酶識(shí)別并切割特定DNA序列。限制性?xún)?nèi)切酶的識(shí)別序列大多為4-6個(gè)堿基對(duì)，有些為比較長(zhǎng)的序列，限制性?xún)?nèi)切酶的識(shí)別序列一般為回文對(duì)稱(chēng)序列，即以對(duì)稱(chēng)軸按5’→3’方向閱讀時(shí)，兩條鏈從5’到3’有相似的序列。假如切割點(diǎn)在對(duì)稱(chēng)軸上，所產(chǎn)生的限制性片段（由限制性?xún)?nèi)切酶切割所產(chǎn)生的DNA片段稱(chēng)為限制性片段）為平末端；假如切割點(diǎn)不在對(duì)稱(chēng)軸上，所產(chǎn)生的限制性片段為粘性末端，即5’或3’末端突出。（二）載體（vectors）載體是將外源目的DNA導(dǎo)入受體細(xì)胞，并能自我復(fù)制和增殖的工具。載體具有如下特性：1）分子量小，便于與較大的DNA片段結(jié)合，能進(jìn)入宿主細(xì)胞并在其中增殖；2）有多種限制性?xún)?nèi)切酶切點(diǎn)，多種限制性?xún)?nèi)切酶切點(diǎn)最佳只有單一切點(diǎn)；3）被切割載體DNA插入外源DNA后，不影響其復(fù)制能力，并有可選擇的標(biāo)識(shí)基因（如抗藥基因）以利于在受體中選擇性擴(kuò)增。細(xì)胞內(nèi)克隆的DNA最初為小分子DNA片段，伴隨技術(shù)的發(fā)展，可克隆的DNA片段越來(lái)越大。根據(jù)克隆片段的大小和克隆目的的不一樣，載體類(lèi)型不一樣。常用的載體有：質(zhì)粒、λ噬菌體、粘粒、細(xì)菌人工染色體和酵母人工染色體等。（三）重組DNA分子構(gòu)建在構(gòu)建重組DNA分子時(shí)，首先是選擇目的DNA片段，目的DNA片段可以通過(guò)體外擴(kuò)增獲得。為便于目的DNA片段與載體連接，一般在用于擴(kuò)增目的片段的引物上加上限制性?xún)?nèi)切酶位點(diǎn)。得到的擴(kuò)增產(chǎn)物通過(guò)限制性?xún)?nèi)切酶切割，即可產(chǎn)生具有特定末端的片段供與載體連接。在擴(kuò)增目的DNA片段的同步，應(yīng)根據(jù)研究目的選擇好載體，采用能產(chǎn)生與目的DNA片段末端相匹配的限制性?xún)?nèi)切酶切割載體DNA。由于限制性?xún)?nèi)切酶切割產(chǎn)生的突出末端很短，兩個(gè)互補(bǔ)末端間的氫鍵在分子間的連接很弱，并且只能在低溫下維持，這需要DNA連接酶（DNAligase）在兩個(gè)有關(guān)分子間作用才易于形成共價(jià)鍵。平末端也可以連接，只是效果較差，因此，一般選擇能產(chǎn)生粘性末端的限制性?xún)?nèi)切酶。運(yùn)用相似的限制性?xún)?nèi)切酶或能產(chǎn)生相似粘性末端的限制性?xún)?nèi)切酶切割目的DNA和載體DNA，然后通過(guò)連接反應(yīng)，就可以將目的DNA和載體DNA連接起來(lái)而形成重組DNA分子。（四）重組DNA分子擴(kuò)增和體現(xiàn)根據(jù)所使用的載體確定受體細(xì)胞，如使用質(zhì)粒作為載體一般用大腸桿菌作為受體細(xì)胞。首先將重組DNA分子轉(zhuǎn)入受體細(xì)胞，運(yùn)用載體上所攜帶的選擇標(biāo)識(shí)篩選具有目的DNA片段的陽(yáng)性克隆。然后再對(duì)陽(yáng)性克隆進(jìn)行擴(kuò)增，可以得到大量具有目的DNA片段的質(zhì)粒DNA。假如需要獲得目的DNA片段的體現(xiàn)產(chǎn)物，應(yīng)當(dāng)選擇具有體現(xiàn)功能的體現(xiàn)載體。（五）cDNA及基因組DNA文庫(kù)基因文庫(kù)（genelibrary）即DNA文庫(kù)，是用現(xiàn)代DNA克隆措施人工構(gòu)建的、具有基因組所有DNA片段的DNA克隆群。成千上萬(wàn)的攜有不一樣DNA片段的DNA克隆中具有基因組的所有基因即基因文庫(kù)。具有所有基因組DNA的文庫(kù)稱(chēng)為基因組DNA文庫(kù)；具有所有cDNA序列的文庫(kù)稱(chēng)為cDNA文庫(kù)。三、核酸分子雜交核酸分子雜交是指不一樣來(lái)源的兩條互補(bǔ)核酸單鏈，在一定條件下形成雙鏈分子的過(guò)程。核酸分子雜交發(fā)生在兩條DNA單鏈之間者稱(chēng)為DNA雜交；發(fā)生于RNA鏈和DNA單鏈之間的稱(chēng)為RNA：DNA雜交。無(wú)論是DNA雜交還是DNA/RNA雜交都波及到兩種不一樣來(lái)源的核酸分子：一是用來(lái)檢測(cè)特定核酸的探針，另一是待測(cè)核酸分子。（一）探針（probe）：探針是一種DNA或RNA片段，可用某種措施標(biāo)識(shí)，用于雜交檢測(cè)此外的DNA（RNA）序列。探針可以是單鏈或雙鏈分子，但雜交時(shí)必須是單鏈形式。DNA探針：DNA探針可以來(lái)自DNA克隆或體外擴(kuò)增產(chǎn)生，一般是雙鏈。一般在體外采用DNA合成方式進(jìn)行標(biāo)識(shí)。2、RNA探針：RNA探針可從DNA克隆中通過(guò)體外轉(zhuǎn)錄制備。在RNA合成過(guò)程中加入標(biāo)識(shí)物就可以使探針進(jìn)行標(biāo)識(shí)。3、寡核苷酸探針：用化學(xué)合成法制成的短單鏈DNA片段。一般長(zhǎng)15-50個(gè)核苷酸。一般采用末端標(biāo)識(shí)措施標(biāo)識(shí)。（二）常用分子雜交措施如前所述，核酸分子雜交波及到用以檢測(cè)特定核酸的探針和待測(cè)核酸，根據(jù)待測(cè)核酸的存在形式，分子雜交措施諸多，常用的有：原位雜交（insituhybridization）：原位雜交是指不將待測(cè)核酸從細(xì)胞或組織中分離出來(lái)，而直接在組織切片或細(xì)胞標(biāo)本上進(jìn)行分子雜交。如用原位雜交法進(jìn)行基因定位時(shí)，就是以待定位的基由于探針，與載玻片上的染色體進(jìn)行雜交。2、Southern印跡雜交：能檢測(cè)通過(guò)凝膠電泳分類(lèi)大小的靶DNA片段，也是最常用的DNA分子雜交措施。此法中，將靶DNA分子用一種或多種限制性?xún)?nèi)切酶消化，通過(guò)凝膠電泳分類(lèi)其大小的不一樣片段，再變性并轉(zhuǎn)移到硝酸纖維素膜或尼龍膜上。然后將這些固著的靶DNA與標(biāo)識(shí)的探針DNA雜交。探針只與靶DAN中互補(bǔ)的DNA序列相結(jié)合。洗去多出的探針DNA，進(jìn)行放射自顯影，依其在膜上的位置測(cè)定其大小。3、Northern印跡雜交：與Southern雜交不一樣，Northern雜交的靶核酸不是DNA而是RNA，能檢測(cè)通過(guò)凝膠電泳分類(lèi)大小的靶RNA片段。從不一樣類(lèi)型組織和細(xì)胞提取的總RNA或Poly（A）+mRNA，在變性凝膠上分類(lèi)其大小，將分離的RNA分子轉(zhuǎn)移到膜上，再用標(biāo)識(shí)的基因探針檢測(cè)。該法一般用來(lái)檢測(cè)基因體現(xiàn)實(shí)狀況況。4、斑點(diǎn)印跡雜交（dothybridization）：是在未對(duì)核酸標(biāo)本進(jìn)行大小分類(lèi)的核酸標(biāo)本進(jìn)行雜交以檢測(cè)核酸序列的最以便的措施。將靶DNA溶液，如人基因組DNA，變性后簡(jiǎn)樸地滴在纖維素膜或尼龍膜上，使之干燥，再將其置于具有單鏈標(biāo)識(shí)探針序列的溶液中，以足夠時(shí)間形成探針—靶DNA異源雙鏈，再去掉探針溶液，洗脫以除去過(guò)多的探針（可產(chǎn)生非特異性的結(jié)合信號(hào)于濾紙上）再干燥和放射自顯影。四、PCR技術(shù)聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（polymerasechainreaction，PCR）是美國(guó)Cetus企業(yè)的KaryMullis等建立的生物學(xué)新技術(shù)。它是在體外迅速地選擇擴(kuò)增特定的靶DNA序列的措施。PCR自誕生至今已獲得了飛速發(fā)展，并用于多方面的DNA研究。PCR原理包括：1）為能選擇性地進(jìn)行擴(kuò)增，必需事先懂得靶DNA序列的信息，并按該信息合成兩個(gè)寡核苷酸（一般長(zhǎng)15-30核苷酸）引物（primer）。在加入變性的基因組的DNA后，引物立即特異地在靶DNA兩側(cè)區(qū)互補(bǔ)結(jié)合；2）必需具有DNA前身物，即4種三磷酸脫氧核苷：dATP，dCTP，dGTP和dTTP，以按5’→3’方向合成新DNA鏈；3）PCR是鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，引物序列決定擴(kuò)增片段的長(zhǎng)度。并以新鏈為模板，在具有一定離子（如Mg2+）濃度的反應(yīng)緩沖液體系中，在有耐熱的DNA聚合酶（如TaqDNA聚合酶）的作用下進(jìn)行反復(fù)周期地DNA擴(kuò)增；4）每一周期通過(guò)變性（人基因組DNA大概93-95℃），復(fù)性（大概50-70℃）和延伸（大概70-75℃）三個(gè)階段產(chǎn)生倍增DNA。反復(fù)n個(gè)周期，理論