医学遗传学人类染色体与染色体病

人类染色体异常与遗传疾病人类染色体异常是指人体细胞染色体数量或结构的异常，这些异常可能导致一些遗传疾病的发生。

这些遗传疾病既可以是染色体异常本身引起的，也可以是染色体异常导致基因表达的改变引起的。

在本文中，我们将探讨人类染色体异常的形成原因，以及其与遗传疾病的关系。

染色体异常的形成原因人类体细胞每个核内都存在23对染色体，共46条染色体。

这些染色体成对出现，分别来自父母双亲。

染色体异常可以分为染色体数量异常和染色体结构异常两种。

染色体数量异常是指细胞染色体数量发生改变，包括染色体数目过多、过少和不整倍体等。

最常见的染色体数量异常是唐氏综合症，患者由于受到了21号染色体三倍体的影响，导致智力发育迟缓、面容异常等一系列症状。

染色体结构异常是指染色体上出现了缺失、重复、倒位、串联等不正常的结构。

染色体结构异常较为复杂，分为交错型和不交错型两种。

交错型染色体异常是指两条染色体上某一部位进行交换，此时往往会导致染色体上的基因排列发生变化，进而导致遗传疾病的发生。

不交错型染色体异常则更加罕见，指染色体上产生了本来不存在的新的结构，这种情况下染色体上的重要基因往往会受到影响。

染色体异常与遗传疾病的关系染色体异常是遗传疾病的重要原因之一，伴随染色体异常而来的遗传疾病也多种多样。

下面我们就对一些常见的染色体异常及其相关遗传疾病进行简要介绍。

1. 唐氏综合症：唐氏综合症是由21号染色体三倍体引起的，患者智力低下、言语受限，同时还伴随着面容异常、身材矮小等症状。

2. 爱德华氏综合症：爱德华氏综合症是由18号染色体三倍体引起的，患者智力低下、面容异常、先天性心脏病等症状表现出来。

3. 织线盘多聚症：织线盘多聚症是由16号或22号染色体的缺失所引起的，导致患者出现短暂性偏瘫、惊厥、运动协调障碍等症状。

4. 米勒-戈列酶缺乏症：米勒-戈列酶缺乏症是由15号染色体的缺失或重复所引起的，这种疾病可能导致胎儿的成长受到阻碍，同时还会引起身体各个器官的缺陷。

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。

人类染色体异常与遗传疾病遗传是人类生命中不可避免的因素之一，而遗传疾病则是遗传因素引起的疾病，不仅会影响病患者的身体健康，还会对其家庭和社会造成负面影响。

深入了解遗传疾病的成因和预防措施，有助于人们更好地面对遗传风险以及保护和改善自己和家人的健康。

人类染色体异常是引起遗传疾病的重要原因，染色体相对较大，其中包含了人类个体的全部基因，是遗传信息的主要承载者。

而在染色体发生异常时，就会引起基因变异，进而导致遗传疾病的出现。

染色体异常的类型很多，其中最常见的是染色体结构异常和染色体数目异常。

染色体结构异常是指在染色体的形态上发生了变化，如片段缺失、重复、倒位、染色体之间的互换等。

其中，最常见的是“巨大片段缺失”综合症和“22q11.2缺失综合症”。

“巨大片段缺失”综合症是一个基因缺失综合症，主要表现为智力低下、行为异常、言语和语言问题等。

它的发病率约为1/4000，是世界上最常见的染色体结构异常之一。

“22q11.2缺失综合症”则是由染色体22上一部分遗传物质的缺失所引起的疾病，其发病率在新生儿中占到了全部遗传疾病的1%~2%。

该疾病的临床表现多样，主要包括心脏缺陷、免疫缺陷和腺体发育异常等，通常需要进行早期诊断和治疗。

染色体数目异常则是指染色体数量的改变，包括染色体缺失、重复和多余，其中最常见的是“唐氏综合症”。

“唐氏综合症”是一种常见的染色体数目异常疾病，其发病率约为每800~1000例新生儿中出现1例。

唐氏综合症的临床表现主要有智力低下、生长迟缓、心脏缺陷、面容特征异常等。

由于该疾病的严重性和后果，在预孕期或妊娠早期就需要进行筛查和检测，并采取相应的干预和治疗。

对于染色体异常和遗传疾病的预防和治疗，遗传咨询是一种非常重要的手段。

通过对个体的家族和个人遗传史的搜集和分析，以及一些先进的遗传检测试剂的使用，遗传咨询师可以给患者和家属提供全面、准确的遗传信息，并制定相应的干预措施，以减少遗传风险并提高生活质量。

形遗传病 genetic disease ：发生需要有一定的遗传基础，通过这种遗传基础、并按一定的方式 传于后代发育形成的疾病医学遗传学 medical genetics ：应用遗传学的理论与方法研究遗传因素在疾病的发生、流行、 诊断、预防、治疗和遗传咨询等中的作用机制及其规律的遗传学分支学科再发风险率 recurrence risk ：病人所患的遗传性疾病在家系亲属中再发生的风险率 基因 gene ：编码蛋白质或 RNA 等具有特定功能产物的遗传信息的基本单位，是染色体或基 因组的一段 DNA 序列割裂基因 split gene ：真核生物的结构基因由编码序列与非编码序列两者间隔排列组成城断 裂状，称割裂基因基因组 genome ：单倍体细胞核、细胞器或病毒粒子所含的全部 DNA 分子或 RNA 分子 假基因 pseudogene ：一种畸变基因，核苷酸序列与有功能的正常基因有很大的同源性，但 由于突变、缺失或插入以至不能表达，因而没有功能的基因基因家族 gene family ：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，称为基因家族基因突变 gene mutation ：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 诱变剂 mutagen ：凡是能够诱发基因突变的各种内外环境因素，均被称之为诱变剂 静态突变 static mutation ：生物世代中基因突变的发生，总是以相对稳定的一定频率发生， 并且能够使得这些突变随着世代的繁衍、交替而得以传递动态突变 dynamic mutation ：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分子病 molecular disease ：是由遗传基因突变或获得性基因突变是蛋白质的分子结构或合成 的量异常直接引起机体功能障碍的一类疾病遗传性酶病 hereditary enzymopathy ：指由于基因突变导致酶蛋白缺失或酶活性异常所引起 的遗传性代谢紊乱重组修复 recombination repair ：发生在 DNA 复制过程之中和复制完成之后的一种不完全的 修复形式移码突变 frame shift mutation ：基因组 DNA 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生改变的基因突变形式体细胞突变 somatic mutation ：发生在体细胞中的基因突变，虽然不会传递给后代个体，但 是却能够通过突变细胞的分裂增殖而在所产生的各代子细胞中进行传递， 成突变的细胞克 隆先天性代谢缺陷 inborn errors of metabolism ：指由于基因突变导致酶蛋白缺失或酶活性异常 所引起的遗传性代谢紊乱，又称遗传性酶病单基因病 monogenic disease ：指由一对等位基因控制而发生的遗传性疾病，这对等位基因称 为主基因系谱分析 pedigree analysis ：对具有某种性状的家系成员的性状分布进行观察，通过对改性 状在家系后代的分离或传递方式来先证者 proband ：家族中第一个就诊或被发现的患病成员不完全显性 incomplete dominance ：也称为半显性（semi-dominance ）遗传，它是杂合子Aa 的表型介于显性纯合子 AA 和隐性纯合子 aa 表型之间的一种遗传方式，即在杂合子Aa 中显 性基因 A 和隐性基因 a 的作用均得到一定程度的表现延迟显性 delayed dominance ：带有显性致病基因的杂合子在生命的早期，因致病基因并不 表达或表达尚不足以引起明显的临床表现，只在达到一定的年龄后才表现出疾病 表现度 expressivity ：在不同遗传背景和环境因素的影响下，相同基因型的个体在性状或疾病的表现程度上产生的差异多效性pleiotropy：一个基因可以决定或影响多个性状遗传异质性genetic heterogeneity：一种遗传性状可以由多个不同的遗传改变引起遗传印记genetic imprinting：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，因此当他们发生相同的改变时，所产生的表型却不同外显率penetrance：在一定环境条件下，群体中某一基因型个体表现出相应表型的百分比拟表型phenocopy：由于环境因素的作用使个体产生的表型恰好与某一特定基因所产生的表型相同或相似，这种由环境因素引起的表型称为拟表型从性遗传sex-influenced inheritance：位于常染色体上的基因，由于性别差异而显示出男女性分布比例上的差异或基因表达程度上的差异限性遗传sex-limited inheritance：位于常染色体上的基因，由于基因表型的性别限制，只在一种性别表现，而在另一种性别则完全不能表现数量性状quantitative character：在群体中的分布是连续变异的形状，不同个体之间的差异只是量的变异，邻近的两个个体间的差异很小多基因遗传polygenic inheritance：由多对基因共同决定，性状的遗传不受孟德尔遗传规律所制约，而且环境因素对性状的表现程度产生较大影响，这种遗传方式称为多基因遗传易患率liability：在多基因遗传病中，遗传因素和环境因素共同作用决定一个个体患某种遗传病的可能性，称为易患性微效基因minor gene：多基因性状中，每一对控制基因的作用是微小的，故称微效基因遗传度heritability：在多基因疾病形成过程中，遗传因素的贡献大小线粒体DNA mtDNA：独立于细胞核染色体外的又一基因组，被称为人类第25号染色体，遗传特点表现为非孟德尔遗传方式，又称核外遗传母系遗传maternal inheritance：在精卵结合时，卵母细胞拥有上百万拷贝的mtDNA，而精子中只有很少的线粒体，受精时几乎不进入受精卵，因此，受精卵中的线粒体DNA几乎全都来自于卵子，来源于精子的mtDNA对表型无明显作用，这种双亲信息的不等量表现决定了线粒体遗传病的传递方式不符合孟德尔遗传，而是表现为母系遗传，即母亲将mtDNA传递给她的儿子和女儿，但只有女儿能将其mtDNA传递给下一代异质性heteroplasmy：在克隆和测序的研究中发现一些个体同时存在两种或两种以上类型的mtDNA，称为异质性阈值效应threshold effect：超越阈值，打破原有均衡引起的改变，称之为阈值效应染色质chromatin：和染色体实质上是同一物质在不同细胞周期、执行不同生理功能时不同的存在形式同源染色体homologous chromosome：是在二倍体生物细胞中，形态、结构基本相同的染色体，并在减数第一次分裂的四分体时期中彼此联会，最后分开到不同的生殖细胞的一对染色体，在这一对染色体中一个来自母方，另一个来自父方核型karyotype：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就称为核型核型分析karyotype analysis：将待测细胞的核型进行染色体数目、形态特征的分析，确定其是否与正常核型完全一致，称为核型分析染色体多态性chromosomal polymorphisms：正常健康人群中，存在着各种染色体的恒定微小变异，这类恒定而微小的变异是按照孟德尔方式遗传的，通常没有明显的表型效应或病理学意义，称为染色体多态性异染色质heterochromatin：指在细胞间期螺旋化程度较高，呈凝集状态，切染色较深，多分布于核膜表面，DNA复制较晚，含有重复DNA序列，很少进行转录或无转录活性的染色质，分为结构异染色质和功能异染色质整倍体euploid：如果染色体的数目变化是单倍体的整数倍，整倍的增加或减少，称为整倍体单倍体haploid：只含一组染色体的细胞或生物体缺失deletion：是染色体片段的丢失，缺失使位于这个片段的基因也随之发生丢失倒位inversion：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易位translocation：一条染色体的断片移接到另一条非同源染色体的臂上，这种结构畸变称为易位罗伯逊易位Robertsonian translocation：又称着丝粒融合，是发生在近端着丝粒染色体之间的一种特殊的易位形式，即两条近端着丝粒染色体在近着丝粒处发生断裂，两长臂和两短臂个形成一条新的染色体受体病receptor disease：受体是位于细胞膜、细胞质或细胞核内的一类具有特殊功能的蛋白质，由于这类蛋白的遗传性缺陷导致的疾病称为受体病融合基因fusion gene：两种不同基因局部片段的拼接线粒体病mitochondrial disease：以线粒体功能异常为主要病因的一大类疾病线粒体脑肌病mitochondrial encephalomyopathies：一组由于线粒体功能缺陷引起的多系统疾病，以中枢神经和肌肉系统病变为主特徵是呼吸链酶活性正常的肌纤维与酶活性缺失的肌纤维混合前突变premutation：当脆性X基因的CGG三核苷酸串联重复序列的拷贝数处在60至200时不致病的动态突变阶段染色体病chromosomal disorder：染色体数目或结构异常引起的疾病称为染色体病Down综合征Down syndrome：21三体综合征或先天愚型，是小儿最为常见的由常染色体畸变性所导致的出生缺陷类疾病微小缺失综合征small deletion syndrome：由于染色体上一些小带的缺失所引起的疾病的总称平衡易位携带者balanced translocation carrier：在染色体平衡易位畸变中，一般都没有遗传物质的丢失，所以个体的表型正常，为平衡易位携带者孟买型Bombay type：第十九对染色体上的H基因内遗传了的一对隐性的等位基因（hh），因而不会产生H蛋白。

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。

人类染色体异常与遗传病的关系分析每个人的基础遗传信息都储存在DNA分子里，而DNA通过长链分子排列构成基因。

在人类的每一个细胞核里，都包含了人类全部的基因，这些基因由46条染色体携带完成，其中23条来自母亲，23条来自父亲。

染色体异常可以导致遗传病的发生，本文将从染色体异常的类型、常见遗传病、染色体异常的检测手段以及染色体异常的治疗手段四个方面分析人类染色体异常与遗传病的关系。

一、染色体异常的类型染色体异常分为两种类型：数目异常和结构异常。

数目异常指染色体数目超出46条或少于46条，其中最常见的为三体综合征和单体综合征。

而结构异常则常指染色体片段、染色体数目不足或问状、染色体位置异常等，其表现出来更为多样化，日常生活中最为普遍的为唐氏综合症。

二、常见遗传病与染色体异常有关的常见遗传病有：唐氏综合症、爱德华氏综合症、智力低下等。

三体染色体综合症及其不同的亚型是最普遍的染色体数目异常症状，本病在人类出生的人口中的发病率约为1/700，具体表现症状为：患者面部松弛、颈部较短、手指较短、智力发育较慢、患高心脏病等等。

而单体染色体综合症则因患者只携带单个染色体而发生，患者表现出来的症状也是多种多样的。

爱德华氏综合症是一种常见的染色体数目异常性疾病，患者的染色体比正常人多了一条18号染色体，导致为17名新生儿患者中有1名患有爱德华氏综合症，发病率为1/5000左右。

而染色体组合杂合体(或称)不整合综合症，由于基因不配对、嵌合不正确、染色体分裂后等其他因素，导致患者基因组不同染色体的特征很多都会表现出来。

例如，XXY男，XOOY瘤男等。

智力低下是由多种因素引起的一类常见的智力缺陷疾病。

染色体数目/结构异常的几种变异型与智力缺陷有密切关系，例如 Xxy症前集症、家族性智力低下、脆性x染色体精神发育迟缓症等。

三、染色体异常的检测手段染色体异常的检测手段包括：羊水细胞、绒毛组织、胎儿脐带血细胞、新生儿脐带血细胞、血细胞、肌肉等不同的检测细胞类型。