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第四章人类染色体和染色体病The human chromosome and chromosome disease第一节人类染色体的基本特征染色质和染色体人类染色体的数目、结构和形态性染色体和性别决定染色体的研究方法真核生物的基因大部分存在于位于细胞核内的染色体上，故染色体是遗传物质的载体，是人类细胞遗传学的主要研究对象。
通过细胞分裂，遗传物质随着染色体的传递而传递。
一个生物物种的染色体数目、结构、形态是恒定的，构成了生物的遗传特性。
一、染色质和染色体染色质与染色体是遗传物质在细胞周期的不同阶段的不同表现形式。
化学组成相同：(一) 染色质(chromatin)染色质是DNA和蛋白质的复合体。
基本结构单位是核小体。
1．根据核蛋白分子的螺旋化程度及功能状态不同，细胞间期染色质分成两类：常染色质：螺旋程度低，结构松散，具转录活性，常位于细胞核中央。
异染色质：螺旋程度高，结构紧密，不具转录活性，常位于细胞核边缘。
2．异染色质：分为两种结构性异染色质(constitutive heterochromatin)：在各种细胞中总是处于凝缩状态，一般为高度重复的DNA序列。
如着丝粒区，端粒区，次缢痕区等。
兼性异染色质(facultative heterochromatin)：即功能性异染色质，在特定细胞的某一特定发育阶段，由常染色质凝缩转变而成。
如X染色质。
(二) 性染色质性染色质(sex chromatin) 是在间期细胞核中性染色体显示的一种特殊结构。
1. X 染色质(X chromatin)(1)1949年，雌猫神经细胞内凝缩的深染小体―Barr小体。
Barr小体普遍存在于雌性哺乳动物(包括人类)的间期细胞核中，是一条发生遗传学失活的X 染色体，呈异固缩状态(浓染小体)，贴于核膜内侧缘。
(2) Mary Lyon 假说uX染色质的失活发生在胚胎早期(人类在胚胎第十六天)vX染色体的失活是随机的―父方或母方。
人类遗传知识点总结概述遗传学是生物学的一个重要分支，它研究的是生物体如何遗传其遗传物质，以及这些遗传物质如何在后代中表现出来。
人类遗传学则是研究人类遗传性状的一门学科，涉及到人类基因型和表型之间的关系。
在本文中，我将总结人类遗传学的一些重要知识点，包括基因结构、遗传规律、染色体异常、人类进化以及遗传疾病等内容。
1. 基因结构基因是生物体内部负责遗传的基本单位，它们由DNA分子构成，包含有遗传信息。
在人类细胞的细胞核中，有大约两万个基因，它们编码着每个个体的遗传性状。
基因结构包括启动子、外显子、内含子和终止子等部分，其中外显子编码蛋白质所需的氨基酸序列，而内含子则是非编码区域。
基因的结构对于基因的功能和表达具有重要的影响，它们通过特定的调控机制来实现蛋白质的合成。
2. 遗传规律遗传规律是遗传学的基础，它主要包括孟德尔定律、显性隐性遗传、基因自由组合原理、连锁性和等位基因等内容。
孟德尔通过对豌豆植物的杂交实验，总结出了一系列遗传规律，包括隐性与显性基因、分离定律、自由组合定律等。
基因的自由组合原理则说明了非同源染色体上的基因自由组合的规律。
此外，连锁性和等位基因也是遗传规律的重要内容，它们描述了基因与染色体之间的关系以及不同基因之间的关亲性。
3. 染色体异常染色体异常是指染色体数量或结构发生变异，导致了基因组的异常。
常见的染色体异常包括三体综合症、两体综合症、Turner综合症以及Klinefelter综合症等。
三体综合症是指染色体21号三体存在，导致患者出现智力低下、生长发育迟缓等症状。
而两体综合症则是指在染色体22号的缺失，该病导致了免疫系统功能的严重障碍。
Turner综合症和Klinefelter综合症则是性染色体异常，分别指X染色体单一、以及XXY染色体结构存在。
4. 人类进化人类进化是指人类在演化过程中所发生的遗传变化。
目前，科学家们一致认为人类的祖先是始祖猿，随着环境的变化以及自然选择的作用，人类逐渐从始祖猿中演化出来。
人类染色体及染色体病1.染色质和染色体：是细胞核内易被碱性染料染成深色的物质，是遗传物质的存在形式。
●染色质：存在于细胞周期的间期，DNA的螺旋结构松散呈细丝状，形态不规则，弥散在细胞核内。
●染色体：细胞分裂期，染色质高度螺旋折叠而缩短变粗，形成条状或棒状。
组成成分：DNA、组蛋白、非组蛋白、RNA。
●从DNA到染色体的四级结构模型：DNA→核小体→螺线管→超螺线管→染色单体●人的46条染色体中，23条来自父亲，23条来自母亲，为23对染色体，称为二倍体（2×23），精子和卵子称为单倍体。
●人类染色体的结构：主要结构包括染色体臂，着丝粒，初级缢痕，次缢痕，核仁组织区（异染色质区），随体，端粒。
2.分裂中的染色体行为●细胞周期：细胞从前一次有丝分裂结束到下一次有丝分裂完成所经历的全过程。
●有丝分裂期的染色体行为：有丝分裂过程中，体细胞染色体复制1次，细胞分裂1次，得到2个染色体数目与亲代细胞完全相同的子代细胞。
●减数分裂期的染色体行为Ⅰ：Ⅱ：减数分裂过程中，精原细胞或卵母细胞染色体复制1次，细胞分裂2次，最后形成4个精子或1个卵子，细胞内染色体数目减少一半。
3.人类染色体分析技术●人类染色体研究常用技术的发展：低渗法制片技术:1952年，美籍华人徐道觉（T.C.Hsu)；使细胞遗传学进入低渗时期。
秋水仙素处理法:1956年，华裔学者蒋有兴(Tjio J.H)和Levan A应用秋水仙素和压片技术，在流产胎儿肺组织中发现人类染色体数是2n=46条，标志着现代细胞遗传学的诞生。
目前国际认可的三大细胞遗传学技术共存：染色体显带技术、FISH、ACMG &ISCA 共同推荐芯片技术。
●人类染色体检测技术：核型分析、荧光原位杂交（Fluorescence in situ hybridization，FISH）、微阵列比较基因组杂交（Array-based Comparative Genomic Hybridization, aCGH）4.核型分析●核型（Karyotype）：指一个体细胞中的全部染色体，按其大小、形态特征顺序排列所构成的图像。
●核型分析（Karyotype analysis）：指将待测细胞的核型进行染色体数目、形态特征的分析。
●非显带核型●显带核型——显带技术（banding technique）用各种特殊的染色方法使染色体沿长轴显现出明暗或浅交替带纹—带（band）5.荧光原位杂交（FISH）●探针（单链DNA分子）与染色体或间期核上的靶序列（变性互补序列）在特异性位点上退火，经荧光可在杂交位点观察到所要研究的序列。
6.微阵列比较基因组杂交（Array-based Comparative Genomic Hybridization, aCGH）●aCGH：是指通过微阵列技术将高密度DNA片段通过高速机器或原位合成方式以一定的顺序或排列方式使其附着在如膜、玻璃片等固相表面，以同位素或荧光标记的DNA探针，借助碱基互补杂交原理，进行大量的基因组水平研究的最新革命性技术。
●NGS有望替代染色体芯片，用于临床拷贝数变异检测。
7.染色体畸变●染色体畸变：由于遗传或环境因素（化学/物理/生物/育龄）的影响，导致体细胞或生殖细胞内染色体数目和结构的异常改变。
●染色体畸变分为数目畸变和结构畸变两大类。
●当一个个体细胞有两种或两种以上不同核型的细胞系时，这个个体就被称为嵌合体。
●染色体畸变发生的原因：自发突变、诱发突变、遗传因素8.染色体数目异常及其产生机制●分类：染色体数目整组的增加或减少--整倍体染色体数目增加/减少1-数条--非整倍体9.整倍体(euploid)改变●单倍体(haploid)：染色体数减少一组（注：细胞中的一组完整非同源染色体，它们在形态和功能上各不相同，但又互相协助，携带着控制一种生物生长、发育、遗传和变异的全部信息，这样的一组染色体，叫做一个染色体组。
）（人类染色体组：在有丝分裂中期的染色体最典型，此时细胞经过分裂见间期的复制，具有两个相同结构的染色单体并由着丝点（主缢痕）相连。
根据着丝点的位置而定，可将中期染色体分为四种：中着丝粒染色体、亚中着丝粒染色体、端着丝粒染色体、近端着丝粒染色体。
人类染色体组型是指人的一个体细胞中全部染色体的数目、大小和形态特征。
进行人类染色体组型分析就是根据上述特征对人类染色体进行分组、排列和配对。
）●多倍体(polyploid):染色体数整倍地增加10.三倍体的发生机制●双雄受精(diandry) :可形成69,XXX；69,XXY；69,XYY三种类型的受精卵。
●双雌受精(digyny)：第二次减数分裂时，第二极体留在卵内，形成69,XXX或69,XXY的受精卵。
11.四倍体发生机制●核内复制(endoreplication):一次细胞分裂，染色体复制二次，形成双倍染色体，2个子细胞均为四倍体细胞。
（注：核内复制和四倍体形成是肿瘤细胞常见的异常特征）●核内有丝分裂：细胞分裂时，染色体正常地复制一次，但中期无核膜破裂、消失，无纺锤体形成，后、末期无胞质分裂，结果细胞内的染色体成为四倍体。
12.非整倍体(aneuploid)改变：染色体数增、减1条或几条(不成整倍数)●亚二倍体(hypodiploid)： <2n单体型(monosomy)：2n-1，即45条染色体，基因组严重失衡，即使是21、22号染色体单体型也难以存活。
●超二倍体(hyperdiploid)：>2n三体型(trisomy)：2n+1，47条染色体，人类最常见的染色体畸变类型。
常染色体：惟有17号未见报道，13、18、21三体多见；绝大多数见于流产胚胎或胎儿；少数存活，但寿命短、伴严重畸形。
性染色体：性染色体三体型有XXX，XXY，XYY。
13.非整倍体的发生机制：●染色体不分离(chromosome nondisjunction)细胞分裂中、后期，某一对同源染色体或姐妹染色单体未分别向两极移动，进入一个子细胞中，结果子细胞一个形成超二倍体，一个形成亚二倍体。
❖有丝分裂不分离：发生于受精卵的卵裂早期或在体细胞的有丝分裂过程中，形成二倍体和三体型或单体型的嵌合体(当一个个体细胞有两种或两种以上不同核型的细胞系)❖减数分裂不分离：发生于配子形成的减数分裂过程中，形成n+1和n-1的配子。
次级不分离（secondary non-disjunction ）：由于父母一方为三体型，其生殖细胞在减数分裂时发生的不分离，称为次级不分离。
第一次减数分裂不分离第二次减数分裂不分离次级不分离染色体丢失(chromosome loss)在细胞分裂的后、末期，个别染色体由于某种原因（如着丝粒未与纺锤体相连）未能进入子细胞核，滞留在细胞质中逐渐解体，导致子细胞丢失染色体。
发生于配子形成过程，可产生n和n-1配子。
发生于受精卵的卵裂早期，可形成正常细胞和单体型细胞组成的镶嵌体( 46, XX / 45, X和46, XY / 45, X临床多见)。
14.染色体结构畸变的产生基础染色体断裂，造成断片缺失或断裂后引起的重排15.染色体结构畸变的类型及其产生机制 ● 缺失(deletion,del)：染色体臂部分丢失 ❖ 中间缺失(internal deletion):两次断裂,中间节段丢失。
❖ 末端缺失(terminal deletion):断裂一次,无着丝粒的末端部分丢失。
● 重复(duplication,dup):同一染色体的某一节段有两份或两份以上❖ 同源染色体在不同部位断裂后，断片互换重接，造成一条染色体某节段重复，另一条染色体该节段缺失。
● 倒位(inversion, inv)：染色体上中间某段断裂后倒转180度后重新连接❖ 臂内倒位（paracentric inversion ）:两处断裂在同一臂内。
❖ 臂间倒位（pericentric inversion ）:两处断裂分别在长、短臂。
（注：由于无遗传物质的丢失，表型一般无影响，称倒位携带者。
但其配子在同源染色体配对时会形成倒位环，如发生交换，可形成有缺失或重复的配子（片段短- 不育；长- 畸胎）● 易位(translocation,t)：某条染色体断下的节段连接到另一染色体上❖ 插入易位(单方易位)：仅有一条染色体的断片接到另一染色体上。
❖ 相互易位(reciprocal translocation,rcp)：两条染色体的断片互换后重接，产生平衡易位携带者。
只有基因位置的改变，无数量的增减，表型可正常，但子女可出现部分三体型或单体型。
（相互易位染色体在减数分裂时将形成四射体，四射体形成的18种类型配子，受精后只有一种为正常人（AB, CD)；一种为易位携带者(AD, BC)。
其他均含有不平衡染色体。
）❖ 罗伯逊易位(Robertsonian translocation, rob ；着丝粒融合)：两条近端着丝粒染色体（D组和G 组）均在着丝粒处断裂，然后二者的长臂在着丝粒处相接，形成45条染色体的平衡易位携带者。
❖ 整臂易位：近端着丝粒染色体与非近端着丝粒染色体之间，或非近端着丝粒染色体之间发生整个臂的交换。
❖ 复杂易位：涉及3条或3条以上染色体的易位。
❖ 易位携带者（需具体分析生育风险）● 插入(insertion,ins)：易位的一种特殊形式。
一条染色体片段插入到另一染色体中 ❖ 正位插入：插入节段的顺序与染色体区带编号方向一致❖ 倒位插入：插入节段的顺序与染色体区带编号方向相反 四射体 A B CD●环状染色体(ring chromosome,r)：同一染色体两臂断裂后相接。
●双着丝粒染色体(dicentric chromosome,dic): 两条染色体断裂后，含着丝粒的节段相接。
（两个着丝粒可能分别向两极牵引，形成染色体桥）●等臂染色体(isochromosome，i):染色体的两臂在形态和遗传上均相同。
见于同源染色体间发生整臂易位或细胞分裂时染色体着丝粒处发生横裂。
16.染色体病的一般临床特征●涉及较多基因，大部分流产或死产；患者多发畸形，生长发育迟缓，智力低下，有的还有特异的皮肤纹理改变。
●性染色体异常，还将出现内、外生殖器异常或畸形，如：性腺发育不良、第二性征不发育、外生殖器畸形（尿道下裂、阴蒂肥大）、男子女性乳房等。
●绝大多数患者的双亲均正常，少数双亲之一为染色体异常携带者。
17.先天愚型(Down’s综合征,21三体)●临床表现：男女均可发病；发育迟缓；肌张力低下；智力低下，缺少抽象思维；特殊呆滞面容；伸舌样痴呆；特殊皮纹；先天性心脏病：约50%；常无生殖能力；30岁脑组织Alzheimer样改变，易患白血病，免疫缺陷；短寿：10岁（75-85%），8% > 40岁。
