医学遗传学——染色体分组、核型与显带
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染色体核型分析三大技术介绍·概念是细胞遗传学研究的基本方法,是研究物种演化、分类以及染色体结构、形态与功能之间关系所不可缺少的重要手段。
经行核型分析后,可以根据染色体结构和数目的变异来判断生物的病因。
染色体核型分析技术,传统上是观察染色体形态。
但随着新技术的发现与应用,染色体核型分析三大技术包括:GRQ带技术、荧光原位杂交技术、光谱核型分析技术。
·三大技术介绍一、GRQ带技术人类染色体用Giemsa染料染色呈均质状,但是如果染色体经过变性和(或)酶消化等不同处理后,再染色可呈现一系列深浅交替的带纹,这些带纹图形称为染色体带型。
显带技术就是通过特殊的染色方法使染色体的不同区域着色,使染色体在光镜下呈现出明暗相间的带纹。
每个染色体都有特定的带纹,甚至每个染色体的长臂和短臂都有特异性。
根据染色体的不同带型,可以更细致而可靠地识别染色体的个性。
染色体特定的带型发生变化,则表示该染色体的结构发生了改变。
一般染色体显带技术有G显带(最常用),Q显带和R显带等。
百奥赛图提供的小鼠染色体核型分析服务,就是利用Giemsa染色法,对染色体染色后进行显带分析,保证基因敲除小鼠在染色体水平阶段没有发生变异,从而确保基因敲除小鼠可以正常繁殖。
二、荧光原位杂交技术荧光原位杂交(fluorescenceinsituhybridization,FISH)是在20世纪80年代末在放射性原位杂交技术的基础上发展起来的一种非放射性分子细胞遗传技术,以荧光标记取代同位素标记而形成的一种新的原位杂交方法,探针首先与某种介导分子结合,杂交后再通过免疫细胞化学过程连接上荧光染料。
FISH的基本原理是将DNA(或RNA)探针用特殊的核苷酸分子标记,然后将探针直接杂交到染色体或DNA纤维切片上,再用与荧光素分子耦联的单克隆抗体与探针分子特异性结合,来检测DNA序列在染色体或DNA纤维切片上的定性、定位、相对定量分析,可判断单个碱基突变。
医学遗传学名词解释1、基因〔gene〕:基因是特定的DNA片段,带有遗传信息,可通过控制细胞内RNA和蛋白质〔酶〕的合成,进而决定生物的遗传性状。
2、断裂基因〔split gene〕:指人类的结构基因编码序列不连续,被非编码序列分隔嵌合排列的断裂形式的基因。
3、人体基因组〔human genome〕:细胞内全部遗传物质的总称。
细胞内遗传物质包括存在于细胞核内的全部DNA和存在于线粒体内的DNA,前者称为核基因组,后者称为线粒体基因组。
4、侧翼序列〔flanking sequences〕:在基因的两侧不被转录的非编码序列,这些序列在转录调控中起重要作用。
它们包括位于转录起始点上游的启动子序列、位于转录终止点下游的终止子序列和位置不固定的转录调控序列,如增强子、沉默子等。
5、多基因家族〔multigene family〕:指由一个祖先基因经过重复和突变所形成的一组基因,其中至少有一个功能基因。
多基因家族有两类:一类串联排列在同一条染色体上,称为基因簇,如α基因簇;另一类是不同成员分布在不同染色体上。
6、假基因〔pseudogenes〕:在人的一些基因家族中有的序列与有功能的基因相似,但是它没有相应的蛋白质产生,为拟基因或假基因。
7、外显子〔exon〕:在断裂基因及其初级转录产物上出现,并表达为RNA的核酸序列称为外显子。
8、内含子〔intron〕:内含子是隔断基因线性表达而在剪接过程中被除去的核苷酸序列。
9、启动子〔promoter〕由RNA聚合酶结合位点及周围的一组调控组件构成,一般处于基因的上游,包括至少一个转录起始点以及一个以上功能组件,决定转录起始准确性和频率。
10、外显子内含子接头序列〔splicing junction〕:在外显子与内含子接头有一段高度保守的序列,是RNA剪接的信号,称为接头序列。
每个内含子的5’端以GT开始,在3’端以AG 结束,所以又称为GT-AG法那么。
11、增强子(enhancer):指远离转录起始点,决定基因的时间、空间特异性,增强启动子转录活性的DNA序列,其发挥作用的方式通常与方向、距离无关。
名词解释chromosome disease染色体病——染色体数目或结构异常引起的疾病称为染色体病。
dynamic mutation动态突变——又称不稳定三核苷酸重复序列突变。
突变是由基因组中脱氧三核苷酸串联重复拷贝数增加,拷贝数的增加随着世代的传递而不断扩增。
frame shift mutation移码突变——基因组链中插入或缺失一个或多个碱基对,从而使该点之后的部分或所有三联体遗传密码子组合发黄色呢个改变的基因突变形式。
genetic disease 遗传病——因遗传因素而罹患的疾病称为遗传性疾病,简称遗传病。
family基因家族——从已克隆的基因来看,它们并不都是单拷贝,有的是重复的多拷贝,这一部分基因属于两个或多个相似基因的家族,称为基因家族。
genetic imprinting 遗传印记——一个个体来自双亲的某些同源染色体或等位基因存在着功能上的差异,因此当它们发生相同的改变时,所形成的表型却不同,这种现象称为遗传印记,也称基因组印记(genomicimprinting)或亲代印记(parental imprinting)。
mutation基因突变——基因在结构上发生碱基对组成或排列顺序的改变称为基因突变。
genetic load遗传负荷——一个群体由于致死基因或有害基因的存在而使群体适合度降低的现象。
遗传负荷主要有突变负荷和分离负荷,受近亲婚配和环境因素的影响。
diagnosis基因诊断——基因诊断又称诊断或分子诊断,通过分子生物学和分子遗传学的技术,直接检测患者体内遗传物质的结构或表达水平是否异常而作出或辅助临床诊断的技术。
therapy基因治疗——运用重组技术,将具有正常基因及其表达所需的序列导入到病变细胞或体细胞中,以替代或补偿缺陷基因的功能,或抑制基因的过度表达,从而达到治疗的目的。
replacement基因替代——去除整个变异基因,用有功能的正常基因取代之,使致病基因得到永久性地更正。
遗传学复习题一、名词解释遗传病:指由于遗传物质结构或功能改变所导致的疾病。
核型:一个细胞内的全部染色体所构成的图像。
染色体显带:通过现带染色等处理,分辨出染色体更微细的特征,如带的位置、宽度和深浅等技术,常见有G 带、Q带、C带和N带。
基因突变:指基因内的碱基组成或顺序发生了可遗传的改变,并且常能导致表型的改变。
断裂基因:真核生物结构基因,由若干个编码区和非编码区互相间隔开但又连续镶嵌而成,启动子:位于转录起始点上游约100bp 左右,是与RNA聚合酶特异结合使转录开始的DNA 序列。
系谱:指从先证者入手,追溯调查其所有家族成员(包括直系亲属和旁系亲属)某种遗传病(或性状)的分布等资料,将调查的资料按一定的格式绘制成的简图。
复等位基因:在同源染色体相对应的基因座位上存在两种以上不同形式的等位基因。
共显性:如果双亲的性状同时在F1 个体上表现出来,即一对等位基因的两个成员在杂合体中都表达的遗传现象。
交叉遗传:男想X 染色体(及其连锁基因)只能从母亲传来,并且必定传给女儿,不能传给儿子的这种遗传方式。
染色体畸变:在不同因素作用下产生的染色体数目及结构异常。
嵌合体:指具有两种或两种以上染色体组成的细胞系的个体。
易患性:一个个体在遗传基础和环境因素共同作用下患某种多基因病的风险。
遗传度:人体性状或者疾病由基因决定程度,一般用百分比表示。
二、问题1.遗传病有什么特点?可分为几类?对人类有何危害?答:遗传病一般具有先天性、家族性、垂直传递等特点,在家族中的分布具有一定的比例;部分遗传病也可能因感染而发生。
①先天性:许多遗传病的病症是生来就有的,如白化病是一种常染色体隐性遗传病,婴儿刚出生时就表现有白化”症状;②家族性:许多遗传病具有家族聚集性,如Hut in gto n舞蹈病患者往往具有阳性家族史。
③垂直传递:具有亲代向子代垂直传递的特点,但不是所有遗传病的家系中都可以观察到这一现象,有的患者是家系中的首例,还有些遗传病患者未活到生育年龄或未育。
三、人类染色体形态观察和非显带核型分析实验学时:5 学时实验类型:综合性每组人数: 1 人/组一、实验目的通过实验掌握染色体核型分析的常用方法以及G分带的带型特征,初步会识别G分带人类染色体。
二、实验原理将一个细胞内的染色体按照一定的顺序排列起来构成的图像就称之为该细胞的核型(karyotype),这通常是用显微摄影得到的染色体相片剪贴而成。
在显带技术问世以前,人们主要根据染色体的大小、着丝粒的位置,将人类染色体顺次由1编到22号,并分为七组。
但要想精确、有把握地鉴别每条染色体是比较困难的。
70年代初出现了染色体显带技术,不仅解决了染色体识别困难的问题,而且为深入研究染色体异常及基因定位创造了条件。
将染色体标本用显带方法处理后,再用Giemsa染色,这类技术就称为G分带,通过显微摄影,就可得到G带染色体的显微相片。
三、主要仪器及试剂实验材料显微相片2张。
实验器材镊子、剪刀、胶水、实验报告纸。
四、实验方案1.取人体淋巴细胞有丝分裂中期染色体核型照片,用剪刀沿着每条染色体的四周按直线一一剪下(呈长方形),放在白纸上。
首先按每条染色体的大小顺序排列,然后参照着丝粒在染色体上的相对位置,仔细地一一进行配对。
一般先找出1、2、3号染色体进行配对,再依次为B组、G组、F组、E组,最后为C组。
配对完毕后,用浆糊按照一定的格式要求(附后),分别贴于实验报告纸上。
2.在分析结果中,写出该细胞的核型式,注明性染色体。
五、实验报告剪贴正常男性或女性染色体显微相片一张。
附人类染色体特征描述在进行染色体照片分析时,必须初步掌握人体各对染色体的形态特征,这是对常规标本进行核型分析的主要依据,现描述如下:A组:1-3号。
1号:是最大的染色体,具有中央着丝粒(约在染色体全长的1/2处。
以下简略为1/2、1/4、3/8等),在长臂近着丝粒处,偶可见到一个狭窄的次縊痕。
2号:较1号稍短,亚中着丝粒(3/8)。
3号:比2号短,为中央着丝粒(1/2)。
★1.核型(karyotype):一个体细胞中的所有染色体按其大小、形态等特征按顺序排列而构成的图像。
2.核型分析(karyotype analysis):将待测细胞的染色体按照Denver体制配对、排列,进行染色体数目,形态特征的分析,确定其是否正常的过程。
3.染色体组:指人类的配子细胞即精子或卵子各自含有的一套完整染色体,chr为23。
★4.嵌合体(mosaic):体内同时存在两种或两种以上不同核型细胞系的个体。
5.同源嵌合体:体内不同核型的细胞系起源于同一受精卵。
6.异源嵌合体:体内不同核型的细胞系起源于2个或以上的受精卵,形成“真两性畸形”。
7.衍生染色体:染色体断裂后形成的新畸变染色体,分为“平衡的”与“不平衡的”。
8.倒位(inversion):是某一染色体发生两次断裂后,两断点之间的片段旋转180度后重接,造成染色体上基因顺序的重排。
9.平衡易位携带者:具有平衡易位染色体但表现型正常的个体。
10.平衡易位:仅有位置改变而没有明显的染色体片段的增减,通常不会引起明显的遗传学效应的易位,也叫原发性易位。
★11.分子病(molecular):由于基因突变导致蛋白质分子(除酶蛋白)结构或数量的异常,从而引起机体功能障碍的一类疾病。
酶蛋白病:由基因突变导致酶蛋白分子结构和数量异常,从而引起代谢障碍的一类疾病。
12.血红蛋白病(hemoglobinopathy disease):是指由于珠蛋白基因缺陷导致珠蛋白分子结构异常或珠蛋白合成数量异常所引起的疾病。
★13.地中海贫血(thalassemia):是指由于珠蛋白基因缺陷导致某种珠蛋白链合成速率降低(合成数量减少),造成α链与非α链的数量失衡,从而引起的溶血性贫血。
★14.罗伯逊易位(Robertsonian translocation):发生在两近端着丝粒染色体都在着丝粒附近断裂,然后两长臂接合在一起形成一条较大的染色体,两短臂不能稳定的存在而逐步丢失。
1.Lyon 假说:阐明哺乳动物剂量补偿效应的X染色体失活假说,主要内容是:(1)正常雌性哺乳动物体细胞中,两条X染色体中只有一条在遗传上是有活性的,其结果是X连锁基因得到了剂量补偿,保证雌雄个体具有相同的有效基因产物。
(2)失活是随机的,发生在胚胎发育早期,某一细胞的一条染色体一旦失活,这个细胞的所有后代细胞中的该条X染色体均处于失活状态。
(3)杂合体雌性在伴性基因的作用上是嵌合体,即某些细胞中来自父方的伴性基因表达,某些细胞中来自母方的伴性基因表达,这两类细胞镶嵌存在。
2.基因突变:基因在结构上发生碱基对组成或排列顺序的改变。
3.遗传标记:遗传标记是指在遗传分析上用作标记的基因,也称为标记基因。
4.核型:核型指染色体组在有丝分裂中期的表型,包括染色体数目、大小、形态特征的总和。
5.核型分析:将待测的细胞的染色体按照该生物固有的染色体形态特征和规定,进行配对、编号和分组,并进行形态分析的过程。
6.次级缢痕:染色体上的一个缢缩部位,由于此处部分的DNA松懈,形成核仁组织区(NOR)。
7.异染色质:在细胞周期中,间期、早期或中、晚期,某些染色质或染色质的某些部分的固缩常较其他的染色质早些或晚些,其染色较深或较浅,具有这种固缩特性的染色体称为异染色质。
8.先证者:是指在家族中最先发现具有某一特定性状或疾病的个体。
9.表现度:在不同的个体中由同一基因产生作用的严重程度不同。
10.遗传异质性:某一种遗传疾病或表型可以由不同的等位基因或者基因座突变所引起的现象。
11.外显率:一定环境条件下,群体中某一基因型(通常在杂合子状态下)个体表现出相应表型的百分率。
12.阈值效应:超越阈值,打破原有均衡引起的改变称之为阈值效应。
13.母系遗传:两个具有相对性状的亲本杂交,不论正交或反交,子一代总是表现为母本性状的遗传现象。
14.遗传瓶颈:一个大的多样性群体在某种条件的限制下,只有少部分个体可以通过某一个时空到达新的繁殖地,并由这些个体进一步繁殖成一个多态性的小群体。