人体基因染色体

人体基因染色体 Chromosome 染色体（）是细胞内具有遗传性质的物体，易被碱性染料染成深色，所以叫 ()?染色体染色质；其本质是脱氧核甘酸，是细胞核内由核蛋白组成、能用碱性染料染色、有 ?结构的线状体，是遗传物质基因的载体。 简介 ,,　　将正在分裂的细胞用碱性染料染色你会发现细胞核中有许多染成深色的物质这些物质叫做染色体。 　　在生物的细胞核中，有一种易被碱性染料染上颜色的物质，叫做染色质。染色体只是染色质的另外一种形态。它们的组成成分是一样的，但是由于构型不一样，所以 还是有一定的差别。染色体在细胞的有丝分裂间期由染色质螺旋化形成。用于化学分析的原 DNA核细胞的染色质含裸露的，也就是不与其他类分子相连。而真核细胞染色体却复杂得 DNARNA多，由四类分子组成：即，，组蛋白（富有赖氨酸和精氨酸的低分子量碱性蛋白， DNA1:1至少有五种不同类型）和非组蛋白（酸性）。和组蛋白的比例接近于。 　　正常人 23的体细胞染色体数目为对，并有一定的形态和结构。染色体在形态结构或数量上的异常 100被称为染色体异常，由染色体异常引起的疾病为染色体病。现已发现的染色体病有余种，染色体病在临床上常可造成流产、先天愚型、先天性多发性畸形、以及癌肿等。染色体异常的 发生率并不少见，在一般新 人的染色体 0.5%~0.7%生儿群体中就可达，如以 3000我院平均每年新生儿出生数计 15~2050%~60%算，其中可能有例为染色体异常者。而在早期自然流产时，约有是由染色体异常所致。染色体异常发生的常见原因有电离辐射、化学物品接触、微生物感染和遗传等。临床上染色体检查的目的就是为了发现染色体异常和诊断由染色体异常引起的疾病。 　　 PHA37?72染色体检查是用外周血在细胞生长刺激因子——植物凝集素（）作用下经，小时培养，获得大量分裂细胞，然后加入秋水仙素使进行分裂的细胞停止于分裂中期前，以便染色体的观察；再经低渗膨胀细胞，减少染色体间的相互缠绕和重叠，最后用甲醇和冰 醋酸将细胞固定于载玻片上，在显微镜下观察染色体的结构和数量。正常男性的染色体核型442XY46XY为条常染色体加条性染色体和，检查中常用，来表示。正常女性的常 2XX46XX46染色体与男性相同，性染色体为条，常用，表示。表示染色体的总数目，大 46O于或小于都属于染色体的数目异常。缺失的性染色体常用来表示。 　　人体内每个细 23.22. XY胞内有对染色体包括对常染色体和一对性染色体性染色体包括：染色体和染 XXY色体。含有一对染色体的受精卵发育成女性，而具有一条染色体和一条染色体者则 XXXY发育成男性。这样，对于女性来说，正常的性染色体组成是，男性是。这就意味着，女性细胞减数分裂产生的配子都含有 染色体 XXY一个染色体；男性产生的精子中有一半含有染色体，而另一半含有染色体。精子和卵子的染色体上携带着遗传基因，上面着父母传给子女的遗传信息。同样，当性染色体 2%21%异常时，就可形成遗传性疾病。男性不育症中因染色体异常引起者约占～，尤其以 XY少精子症和无精子症多见。 　　哺乳动物雄性个体细胞的性染色体对为；雌性则为XXZZZW。 　　鸟类的性染色体与哺乳动物不同：雄性个体的是，雌性个体为。 []编辑本段现代关于染色体超微结构的概念 100ÅDNA-　　染色体的超微结构显示染色体是由直径仅埃（）的组蛋白高度螺旋 DNADNA化的纤维所组成。每一条染色单体可看作一条双螺旋的分子。有丝分裂间期时， 解螺旋而形成无限伸展的细丝，此时不易为染料所着色，光镜下呈无定形物质，称之为染 DNA色质。有丝分裂时高度螺旋化而呈现特定的形态，此时易为碱性染料着色，称之为染 1970色体。 　　年后陆续问世的各种显带技术对染色体的识别作出了很大贡献。中期染色 DNA 体经过 变性、胰酶消化或荧光染色等处理，可出现沿纵轴排列的明暗相间的带纹。按照染色体上特征性的标志可将每一个臂从内到外分为若干区，每个区又可分为若干条带， 9q34.1”9341每条带又再分为若干个亚带，例如“即表示号染色体长臂第区第条带的第个亚带。由于每条染色体带纹的数目和宽度是相对恒定的，根据带型的不同可识别每条染色 80DNADNA 体及其片段。 　　年代以来根据双链互补的原理，应用已知序列的 探针进行 Fluorescence in situ hybridizationFISH1荧光原位杂交（，）可以识别整条染色体、染色体的 1个臂、条带甚至一个基因，因而大大提高了染色体识别的准确性和敏感性。染色体是遗传物质—基因的载体，控制人类形态、生理和生化等特征的结构基因呈直线排列在染色体上。2000626HGP)20012年月日人类基因组（已宣布完成人类基因组序列框架图。年月12HGP33.5日和塞雷拉公司公布了人类基因组图谱和初步分析结果。人类基因组共有～万 10个基因，而不是以往认为的万个。由此可见，染色体和基因二者密切相关，染色体的任 DNA5何改变必然导致基因的异常。 　　染色体的主要化学成份是脱氧核糖核酸（）和种 4称为组蛋白的蛋白质。核小体是染色体结构的最基本单位。核小体的核心是由种组蛋白H2AH2BH3H48DNA（、、和）各两个分子构成的扁球状聚体。现在我们知道，分子具有典 DNADNA型的双螺旋结构，一个分子就像是一条长长的双螺旋的飘带。一条染色体有一个 DNA81.75140分子。双螺旋依次在每个组蛋白聚体分子的表面盘绕约圈，其长度相当于 8DNA个碱基对。组蛋白聚体与其表面上盘绕的分子共同构成核小体。在相邻的两个核小体 5060DNA5之间，有长约～个碱基对的连接线。在相邻的连接线之间结合着一个第种组蛋 H1100白（）的分子。密集成串的核小体形成了核质中的埃左右的纤维，这就是染色体的 DNA7“一级结构”。在这里，分子大约被压缩了倍。 　　染色体的一级结构经螺旋化形 300成中空的线状体，称为螺线体或核丝，这是染色体的“二级结构”，其外径约埃，内1001106DNA径埃，相邻螺旋间距为埃。螺丝体的每一周螺旋包括个核小体，因此的长 6300度在这个等级上又被再压缩了倍。 　　埃左右的螺线体（二级结构）再进一步螺旋 0.4μm化，形成直径为微米（）的筒状体，称为超螺旋体。这就是染色体的“三级结构”。 DNA40到这里，又再被压缩了倍。超螺旋体进一步折叠盘绕后，形成染色单体—染色体的 DNA5“四级结构”。两条染色单体组成一条染色体。到这里，的长度又再被压缩了倍。从 DNA7×6×40×5=8400染色体的一级结构到四级结构，分子一共被压缩了倍。例如，人的染 DNA色体中分子伸展开来的长度平均约为几个厘米，而染色体被压缩到只有几个微米长。 []编辑本段染色体数目在各种生物体 真核生物 一个特定真核物种的成员都有相同数目的细胞核内染色体（见表）。真核生物位于细胞核外的其他染色体，例如线粒体内的小染色体或是类质粒小染色体，数量就不固定， 而且可能会数以千计。 　　无性生殖物种的所有细胞中只有一套染色体，这一套染色体在所有体细胞中都是相同的。 　 　有性生殖物种具有体细胞，体细胞有两套染色体，一套来自父方；一套来自母方。生殖细胞只有一套染色体，这一套染色体来自于具两套染色体精原细胞或卵母细胞的减数分裂。减数分裂进行时，同大染色体（一对匹配的染色体）可能会染色体互换，由此产生与父母方都不完全一样，不是完全继承父母方的新染色体。生殖细胞（精子与卵）受精后，一 个新生命（具有两套染色体）诞生。 　　某些生物是多倍体，体细胞有三套甚至更多套染色体 原核生物 　　一般而言，原核生物 物种 的染色体可以进行复制，但大多数细胞容易存活多份。在真核生物中，质粒和质粒象小染色体一样，很变量拷贝数。 []编辑本段历史 1879,Alther Flemming,18431905　　年由德国生物学家弗莱明（～年）经过实验发现。 1883年美国学者提出了遗传基因在染色体上的学说。 　　 染色体 1888年正式被命名为染 1902色体。 　　年，美 国生物学家萨顿和鲍维 里通过观察细胞的减数 分裂时又发现染色体是 成对的，并推测基因位 1928于染色体上。 　　 年摩尔根证实了染色体 是遗传基因的载体，从 而获得了生理医学诺贝 1956尔奖。 　　年庄有 464623兴等人明确了人类每个细胞有条染色体，条染色体按其大小、形态配成对，第一对到第二十二对叫做常染色体，为男女共有，第二十三对是一对性染色体。 []编辑本段染色体的三个关键元素 (variation)　　染色体要确保在细胞世代中保持稳定，必须具有自主复制、保证复制的完整性、遗传物质能够平均分配的能力，与这些能力相关的结构序列是： 1.DNA自主复制序列： 2070DNA　　世纪年代末首次在酵母中发现。自主复制序列具有一个复制起始点，能确保染色体在细胞周期中能够自我复制，从而保证染色体在世代传递中具有稳定性和连续性。 2.DNA着丝粒序列 DNADNA　　着丝粒序列与染色体的分离有关。着丝粒序列能确保染色体在细胞分裂时 2DNA1能被平均分配到个子细胞中去。 　　着丝粒序列特点：（）一方面在所有的真核 ,生物中它们的功能是高度保守的另一方面即使在亲缘关系非常相近的物种之间它们的序列 2也是多样的。（）绝大多数生物的着丝粒都是由高度重复的串联序列构成的，然而，在着丝粒的核心区域，重复序列的删除，扩增以及突变发生的非常频繁，目前的种种研究表明， 3DNA重复序列并不是着丝粒活性所必须的。（）有些科学家提出了可能是的二级结构甚 .至是高级结构是决定着丝粒位置和功能的因素即功能的序列无关性。 3.DNA端粒序列 TTAGGGDNA　　为一段短的正向重复序列，在人类为的高度重复序列。端粒功能是保证染色体的独立性和遗传稳定性。 　　染色体的分裂分叁种；一是母钟分裂，这个一般发生 23在受精卵的早期，人类具体就是从一条受精卵分裂为个体的对染色体的过程，意思是按 23照母体蓝图进行子代分裂，被分裂的对染色体分别可以造出各种组织器官，如果第一条是造肝的，那么它上面的所有造肝的基因片段都被打开，相反其它器官的制造信息都被关 4闭，这个过程母体蓝图染色体要分裂次（按几何级数分裂）；二是子钟分裂，按照母体 23蓝图分裂的对人类染色体已经在“母钟分裂”过程中分别被打开，它们各自按照各自的“子代蓝图”进行下面造器官的分裂，一个个有机的器官从此被造出，并且开始发挥各自 24的功能，这个过程子体蓝图染色体要分裂次（个物种染色体的不同，其分裂的次数也不 24同，不过一个总的原则是按染色体数分裂），在次分裂后，一个完整的人体就被造出来；三是孙钟分裂，一个独立的人体，在生长发育的过程中，还有一些器质性和功能性的东西没有出现，所以必须再打开，进行再分裂。比如七岁儿童脱牙，十多岁少年具有生育能力，有些遗传病到一定时候的发作，等等。 　　 分裂期的染色体 对应三种分裂，必须有三种控制分裂发生的手段。母钟分裂是“端点（又叫端粒）控制体系”，这种分裂的原始触发点在外界，比如飘荡在空气中的细菌，它只要没有接触食物或易感物，就永远是不产生分裂的原命（见百度词条“双命”），一旦接触，在端点的作用下就开始母钟分裂。子钟分裂是受制于子钟染色体的端点，与外界刺激无关。孙钟染色体分裂受制于染色体外相对应的一些蛋白质，它们的功能仅仅是到一定时间将这个包含某信息的片段打开。 　　依此看来，染色体就是人体的生物钟。所以我们将第一条受精卵叫“母钟”， 2323将母钟分裂出来的对染色体叫子钟，将对染色体造出的各种组织器官所包含的染色体叫“孙钟”，改变子钟孙钟的染色体都不可以改变遗传，只有改变母钟的基因才可以造成“变异”。 　　染色体可以携带“遗传基因”但是不能传递“打开信息”，打开某个基因段的所有信息都是通过染色体端点或染色体外的蛋白质发挥作用才完成分裂或复制的。分裂是染色体整体的，复制是染色体某个基因片段的。 []编辑本段性染色体的发现 遗传的染色体学说的证据来自于这样的实验，一些特殊基因的遗传行为和性染色体 sex chromosome（）传递的关系。性染色体在高等真核生物的两种性别中是不同的。性染色 Sutton-Boveri1891体的发现为的学说提供了一个实验证据。 　　在孟德尔以前（年）德国 Henking,H的细胞学家亨金（）曾经用半翅目的昆虫蝽做实验，发现减数分裂中雄体细胞中11含对染色体和一条不配对的单条染色体，在第一次减数分裂时，它移向一极，亨金无以 X”X”为名，就称其为“染色体。后来在其它物种的雄体中也发现了“染色体。 　 1900McClung, C.E　年麦克朗（）等就发现了决定性别的染色体。他们采用的材料 1902多为蚱蜢和其它直翅目昆虫。年麦克朗发现了一种特殊的染色体，称为副染色体accessory chromosome1906Wilson, E.B（）。在受精时，它决定昆虫的性别。年威尔逊（）观 (Proteror)65察到另一种半翅目昆虫的雌体有对染色体，而雄性只有对，另外加一条不配 XXO对的染色体，威尔逊称其为染色体，其实雌性是有一对性染色体，雄性为型。 1905Stevens, NTenebrio molitor在年斯蒂文斯（）发现拟步行虫属（）中的一种甲虫雌雄个体的染色体数目是相同的，但在雄性中有一对是异源的，大小不同，其中有一条雌性中也有，但是是成对的；另一 染色体 条雌性中怎么也找不到，斯蒂 Y文斯就称之为染色体。在黑腹 果蝇中也发现了相同的情况， 4果蝇共有对染色体，在雄性 中有一对是异形的染色体。在 1914Seiler,J年塞勒（）证明了 在雄蛾中染色体都是同形的， 而在雌蛾中有一对异形染色体。 他们根据异形染色体的存在和性别的相关性，发现了性染色体，现在已完全证实了他们的推论是完全正确的。严格地说异形染色体的存在仅是一条线索，而不是证据，不能因为存在异形染色体，就表明其为性染色体。一定要通过实验证明这条染色体上存在决定性别的主要基因，方能定论。 []X-编辑本段揭开染色体的神秘面纱 2005317NatureX　　年月日，在杂志上发表的一篇文章宣告基本完成对人类染色体的 XWellcome Trust Sanger全面分析。对染色体的详细测序是英国研究中心领导下世界各地多 250所著名学院超过位基因组研究人员共同完成的，是人类基因组计划的一部分。 　　从 NIH.(Francis S. Collins, 属于的美国国家人类基因组研究院的负责人弗朗西丝柯林斯博士 Ph.D)X表示“对染色体的详细研究成果代表了生物学和医药学领域进展的一个新的里程碑。 X1098--1098新的研究确认了染色体上有个蛋白质编码基因有趣的是，这个基因中只有54Y.....[] 个在对应的染色体上有相应功能详细　　 染色体上的基因 X1100染色体研究是临床遗传学研究的基础。测序结果表明染色体包涵多达种基因。但另人 X吃惊的是，与之相关的疾病也有百余种，如染色体易碎症、血友病、孤独症、肥胖肌肉萎缩病和白血病等。看来这条染色体决不容小视！ 　　 XYY染色体对应的另一半就是染色体。人类染色体的测序工作也已经完成，并且发现它 Y并没有人们之前想象的那样脆弱。染色体上有一个“睾丸”决定基因则对性别决定至关重 Y要。目前已经知道的与染色体有关的疾病有十几种。 []编辑本段染色体及染色体相关疾病 23　　如果将人类基因组比作一本厚重的书，这本书则由章组成，而每章都有它自己的故 56791013141619202122事。到目前为止，已经完成基因测序的常染色体还包括、、、、、、、、、、、染色体。染色体疾病的特点是大段的基因缺损或重复而使患者的智力和外观发育甚至身体多个器官发生明显异常，如唐氏综合征和微缺损症。 []编辑本段基因组测序研究的新进展 　　基因组研究以国际人类基因组计划为代表，是当今生物技术研究的“热中之热”。人类基因组草图的完成宣告了一个新时代——后基因组时代的到来。目前已经完成基因组测序的 1998200020042004动物还有秀丽线虫（年）、果蝇（年）、狗（年）和小鸡（年）等。我国研究人员独立完成了水稻、家蚕、鸡、吸血虫等物种的全基因组测序工作。 []编辑本段染色体检查的临床适应症 一、生殖功能障碍者 7%~10%　　在不孕症、多发性流产和畸胎等有生殖功能障碍的妇夫中至少有是染色体异常 X的携带者。常见的有染色体结构异常如平衡易位和倒位以及数量异常如由于女性少一条 45XOY47XXY染色体造成的，，或多一条染色体造成的。平衡易位和倒位由于无基因的丢失，携带者本身常并不发病，却可因其生殖细胞染色体异常而导致不孕症、流产和畸胎等生殖功能障碍。性染色体数目异常除可造成不孕外，还常出现第二性征异常。 二、第二性征异常者 　　常见于女性，如有原发性闭经、性发育不良，伴身材矮小、肘外翻、盾状胸和智力稍有低,XX下阴毛、腋毛少或缺如，后发际低，不育等，应考虑是否有染色体异常。常见的染色体 XX异常有特纳氏综合征和环形染色体。特纳氏综合征患者比正常女性少一条染色体，其 45XOXX染色体核型为：，。环形染色体患者由于某种原因使染色体两端同时出现断裂，并在断裂部位重接形成，环形染色体越小临床症状越重。早期发现这些异常并给予适当的治疗可使第二性征得到一定程度地改善，也可能获得 染色体结构图 生育能力。 三、外生殖器两性畸形者 　　对于外生殖器分化模 糊，如阴茎伴尿道下裂， 阴蒂肥大呈阴茎样，根据 生殖器外观常难以正确决 定性别的患者，通过性染 色体的检查有助于做出明 确诊断。根据染色体检查结 果和临床其它检查，两性 畸形可分为真两性畸形、假 .两性畸形、性逆转综合征等几种不同情况。 　　１真两性畸形：内生殖器同时存在着两性的特征，即体内同时存在睾丸、输精管和卵巢、输卵管。染色体检查表现为两种类型：146XX/46XY、，，，即一个机体内存在着两个细胞系，每种细胞的比例决定性别取向，产 XYXY生的原因：精子和精子同时与两个卵子受精后融合，或精子和精子同时与卵细胞 246XXY和刚形成、尚未排出卵外的极体分别受精所致。、核型是，，但是染色体的某些基 XY.因或片段易位于染色体上，或常染色体基因突变而具有染色体的功能。 　　２假两性畸形：有进一步分为女假两性畸形和男假两性畸形。女假两性畸形内生殖器表现为女性，有 46XX子宫、卵巢、输卵管，染色体检查为，。男性假两性畸形内生殖器表现为男性即性腺是 46XY.睾丸，染色体核型是，。 　　３性逆转综合征：即染色体核型与表型相反，例如核 46XX46XY型是女性核型，，但表型却似男性；或核型是男性核型，，但表型却似女性。46XX，男性的主要临床表现有睾丸发育不良，隐睾，阴茎有尿道下裂，精子少或无精子， 1/246XY可有喉节、胡须。腋毛稀疏，群体发病率：万。，女性的主要临床表现有身材较高， 卵巢为条索状，无子宫，盲端阴道，原发性闭经，乳房不发育。 　　四、先天性多发性畸形 和智力低下的患儿及其父母染色体病的特点就是多发性畸形和智力低下，常见临床特征有，头小、毛发稀而细、眼距宽、耳位低、短颈、鼻塌而短、外生殖器发育不良、腭裂、肌张低下或亢进、颠痫、通贯掌、肛门闭锁、身材矮小、发育迟缓、眼裂小、发际低、持续性新生儿黄疸及明显 21-的青斑、眼睑下垂、心脏畸形、肾脏畸形、虹膜或视网膜缺损等。染色体检查可发现有三体综合征等异常。 五、性情异常者 XYY 　　身材高大、性情凶猛和有攻击性行为的男性，有些可能为性染色体异常者。如 综 Y47XYY合征，染色体检查表现为比正常男性多一条染色体，染色体核型表现为，。患者 47XYY多数表型正常，即健康情况良好，常有生育能力，但子代男性中同样为，的机会 1/750大于正常人群。该病的发病率占一般男性人群的。男性如出现身材修长、四肢细长、阴茎小、睾丸发不发育和精液中无精子者，有时还可以伴有智力异常，应通过染色体检查确定是 X`否患有可氏综合症，该病患者比正常男性多一条染色体，染色体核型表现为原原47XXY1/8001%，。其发病率在一般男性中为，在男性精神发育不全者中为，而在男性不 1/10孕者中可高达。 六、接触过有害物质者 　　辐射、化学药物、病毒等可以引起染色体的断裂，如果染色体裂后原来的片段未在原来的位置上重接，将形成各种结构异常的染色体，如缺失、易位、倒位、重复、环形染色体等，这些畸变如发生在体细胞可以引起一些相应的疾病，例如肿瘤。如畸变发生在生殖细胞就发生遗传效应，殃及子代，可以引起流产、死胎、畸形儿。 七、婚前检查 　　婚前检查可以发现表型正常的异常染色体携带者，如染色体平衡易位、倒位，染色体的平衡易位和倒位由于基因不丢失而表型正常，但极易引起流产、畸胎、死胎，盲目保胎会引起畸形儿的出生率增加。婚前检查还可以发现表形基本正常，但性染色体异常者，这些患者可表现为性功能障碍、无生育能力等。因此，婚前检查对优生优育有着重要的意义。 八、白血病及其它肿瘤患者 　　白血病及其它肿瘤时出现的染色体异常可使血细胞的癌基因表达，使血细胞无控制的恶性生长。不同的白血病常有各自的特征性染色体异常，因此染色体检查有助于白血病的诊 .Ph922断和预后判定。 　　１慢性粒细胞白血病：染色体是其标记染色体，由号和号染 Ph色体部份片段相互易位形成的。染色体的出现为慢性粒细胞白血病的确诊指标，治疗过 Ph.程中染色体的出现或消失，还可作为疗效和愈后的参考指标。 　　２急性非淋巴细胞 8211517白血病：染色体改变主要为号和号染色体相互易位，以及号和号染色体相互易 412.位，形成条异常染色体，并且增加一条号染色体。 　　３急淋巴细胞白血病：染色 814 411922体检查可发现号和 号染色体相互易位，号和号染色体相互易位，号和号染色 621体相互易位形成的条异常染色体并增加一条号染色体。 染色体与遗传学 Y　　由于染色体的特殊性，在分子人类学等诸多新进人类学分支上也作为了一种寻找世 Y-SNPY-STR系的手段，例如，检测等，目前在这方面国内比较权威的有上海复旦大学李 辉博士，文波、金力先生等人。