染色体与染色体病精选PPT.ppt
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1、关于染色体与染色体病第1页,讲稿共138张,创作于星期二第一节第一节 正常核型正常核型 大大量量实实验验研研究究证证明明,染染色色体体是是种种的的标标志志。各各种种生生物物的的染染色色体体数数目目和和形形态态是是恒恒定定的的。即即同同种种生生物物的的染染色色体体数数目目和和形形态态都都相相同同,不不同同种种生生物物则则不不同同。因因此此,对对人人类类染染色色体体的的识识别别,是是依依据据正正常常人人类类染染色色体体的的固固有有形形态态特特征征和和数数目目进进行行对对照照分分析析,这这是是确确定定和和发发现现染染色色体体异异常常和和染染色色体畸变综合征的基本手段和诊断基础。体畸变综合征的基本手段
2、和诊断基础。第2页,讲稿共138张,创作于星期二人类染色体人类染色体第3页,讲稿共138张,创作于星期二一一 、人体染色体的形态、人体染色体的形态 染色单体染色单体次级缢痕次级缢痕短臂短臂(p)长臂长臂(q)随体随体常染色质区常染色质区端粒端粒(异染色质区异染色质区)随体柄随体柄(次级缢痕次级缢痕)着丝粒着丝粒(初级初级缢痕缢痕)中中期期染染色色体体结结构构第4页,讲稿共138张,创作于星期二初级缢痕(主缢痕)初级缢痕(主缢痕):着丝粒所在部位两染色单体缩窄。着丝粒所在部位两染色单体缩窄。次级缢痕次级缢痕(副缢痕):副缢痕):有有的的染染色色体体在在长长、短短臂臂上上还还存存在在缩缩窄窄区区或
3、或浅染区,称为副缢痕。浅染区,称为副缢痕。随体:随体:大部分近端着丝粒染色体短臂末端有一球大部分近端着丝粒染色体短臂末端有一球形小体,借柄部与染色体主体称为随体。形小体,借柄部与染色体主体称为随体。第5页,讲稿共138张,创作于星期二NORNOR:近端着丝粒染色体随体和短臂相连的柄部含有近端着丝粒染色体随体和短臂相连的柄部含有rDNArDNA,可转录形成可转录形成rRNA,rRNA,与核仁形成有关,也称核仁组织者区。与核仁形成有关,也称核仁组织者区。端粒(端粒(telomeretelomere):):染色体端部特化部位,由端粒染色体端部特化部位,由端粒DNADNA和端粒蛋和端粒蛋白构成。白构成
4、。功能功能:1.:1.维持染色体结构稳定;维持染色体结构稳定;2.2.保持各条染色体彼此不相粘接;保持各条染色体彼此不相粘接;3.3.有助于同源染色体配对和染色单体互换。有助于同源染色体配对和染色单体互换。第6页,讲稿共138张,创作于星期二染色体的四种类型:染色体的四种类型:第7页,讲稿共138张,创作于星期二二、核型分析二、核型分析 核型(核型(karyotypekaryotype):一一个个体体细细胞胞(somatic somatic cellcell)中中的的全全部部染染色色体体称称为为核核型型。确确切切的的说说核核型型是是指指是是一一个个体体细细胞胞内内的的全全部部染染色色体体按按其
5、其大大小小和和形形态态特特征征排列所构成的图像。排列所构成的图像。对这种图像进行分析称为对这种图像进行分析称为核型分析。核型分析。第8页,讲稿共138张,创作于星期二核型描述:核型描述:按按国国际际标标准准,正正常常核核型型的的描描述述包包括括两两部部分分:第第一一部部分分为为染染色色体体总总数数,第第二二部部分分为为性性染染色色体体组组成成,两两者者之之间用间用“,”隔开隔开 :正常男性的核型:正常男性的核型:4646,XYXY 正常女性的核型:正常女性的核型:4646,XXXX 异异常常核核型型的的描描述述除除包包括括以以上上两两部部分分外外,还还包包括括畸畸变变情况,也是用情况,也是用“
6、,”与前面部分隔开。与前面部分隔开。第9页,讲稿共138张,创作于星期二(一)非显带核型(一)非显带核型 丹佛丹佛 (Denver)(Denver)体制。体制。规定每一条染色体可通过相对长度、臂率和着丝粒规定每一条染色体可通过相对长度、臂率和着丝粒指数等三个参数予以识别;常染色体按长度递减的次序指数等三个参数予以识别;常染色体按长度递减的次序以以1 12222号编号,性染色体则称为号编号,性染色体则称为X X和和Y Y。另外人类的。另外人类的4646条条染色体应根据长度递减顺序和着丝粒位置划分为染色体应根据长度递减顺序和着丝粒位置划分为7 7个易区个易区分的组,即以字母分的组,即以字母A AG
7、 G表示表示7 7组染色体,并决定将副缢组染色体,并决定将副缢痕和随体作为识别染色体的辅助指标。痕和随体作为识别染色体的辅助指标。第10页,讲稿共138张,创作于星期二 人类染色体核型特点(人类染色体核型特点(DenverDenver)分组分组 序号序号 大小大小 着丝粒位置着丝粒位置 随体随体 次缢痕次缢痕 鉴别鉴别A 13 最大最大 1.3M,2SM 无无 1q 可以可以 B 45 最大最大 SM 无无 难难C 612 中等中等 SM 无无 9q 难难 X 介于介于7-8之间之间 D 1315 中等中等 ST 有有 难难 E 1618 中等中等 16M 无无 16q 可以可以 17、18S
8、MF 1920 次小次小 M 无无 难难 G 2122 最小最小 ST 有有 可以可以 Y 无无 Yq大大小小第11页,讲稿共138张,创作于星期二第12页,讲稿共138张,创作于星期二(二)显带核型(二)显带核型 19681968年,年,CasperssonCaspersson建立染色体显带技术。建立染色体显带技术。显带技术(显带技术(banding techniquebanding technique):):用用各各种种特特殊殊的的染染色色方方法法使使染染色色体体沿沿长长轴轴显显现出明暗或深浅交替带纹现出明暗或深浅交替带纹带(带(bandband)。)。带型(带型(banding patt
9、ernbanding pattern):):将将人人类类2424种种染染色色体体所所显显示示各各自自特特殊殊全全部部带带纹,称为带型。纹,称为带型。第13页,讲稿共138张,创作于星期二显带染色体界标、区、带命名示意图显带染色体界标、区、带命名示意图 pq3 2 11 2 3 46 4321 51p31第14页,讲稿共138张,创作于星期二人类染色体的显带核型人类染色体的显带核型第15页,讲稿共138张,创作于星期二常见带型的类型、特点及临床应用常见带型的类型、特点及临床应用 1.Q 1.Q带(带(Q bandingQ banding):):Q Q显显带带用用芥芥子子喹喹吖吖因因(QMQM)或
10、或盐盐酸酸喹喹吖吖因因(QHQH)等等荧荧光光染染料料对对染染色色体体标标本本进进行行染染色色,然然后后在在荧荧光光显显微微镜镜下下进进行行观观察察。但但Q Q带带保保存存时时间间短短,而而且且需需要要在在荧荧光光显显微微镜镜下下进进行行观观察察,因因而而,限限制制了了Q Q显显带带技技术的应用。术的应用。第16页,讲稿共138张,创作于星期二 2.G 2.G显带(显带(G bandingG banding):):染染色色体体标标本本用用热热、碱碱、蛋蛋白白酶酶等等预预处处理理后后,再再用用GiemsaGiemsa染染色色,可可以以显显示示出出与与Q Q带带相相似似的的带带纹纹。在在光光学学显
11、显微微镜镜下下,可可见见Q Q带带亮亮带带相相应应的的部部位位,被被GiemsaGiemsa染染成成深深带带,而而Q Q带带暗暗带带相相应应的的部部位位被被GiemsaGiemsa染染成成浅浅带带。这这种种显显带带技技术术称称为为G G显显带带。G G显显带带克克服服了了Q Q显显带带的的缺缺点点,G G带带标标本本可可长长期期保保存存,而而且且可可在在光光学学显显微微镜镜下下观观察察,因因而而得得到到了了广广泛泛的应用,是目前进行染色体分析的常规带型。的应用,是目前进行染色体分析的常规带型。第17页,讲稿共138张,创作于星期二正常男性染色体正常男性染色体46,XY46,XY正常女性染色体正
12、常女性染色体4646,XXXXG G显带核型分析显带核型分析第18页,讲稿共138张,创作于星期二 3.R 3.R显带(显带(R bandingR banding):所所显显示示的的带带纹纹与与G G带带的的深深、浅浅带带带带纹纹正正好好相相反反,故故称称为为R R带带。G G带带浅浅带带如如果果发发生生异异常常,不不易易发发现现和和识识别别,而而R R显显带带技技术术可可以以将将G G带带浅浅带带显显示示出出易易于于识识别别的的深深带带,所所以以R R显显带带对对分分析析染染色色体体G G带浅带部位的结构改变有重要作用。带浅带部位的结构改变有重要作用。第19页,讲稿共138张,创作于星期二人
13、类人类1 1号染色体号染色体Q Q、G G、R R三种显带对比图三种显带对比图第20页,讲稿共138张,创作于星期二 专专门门显显示示着着丝丝粒粒的的显显带带技技术术。C C显显带带也也可可使使第第1 1、9 9、1616号号和和Y Y染染色色体体长长臂臂的的异异染染色色质质区区染染色色。因因而而,C C带带可可用用来来分分析析染染色色体体这这些些部部位位的改变。的改变。4.C4.C显带(显带(C bandingC banding):):C C显带核型显带核型第21页,讲稿共138张,创作于星期二 5.T 5.T显带(显带(T bandingT banding):):专专门门显显示示染染色色体
14、体端端粒粒的的显显带带技技术术,用用来来分分析染色体端粒。析染色体端粒。6.N6.N显带(显带(N bandingN banding):):专门显示核仁组织区的显带技术。专门显示核仁组织区的显带技术。第22页,讲稿共138张,创作于星期二 7.7.高分辨显带(高分辨显带(high-resolution bandinghigh-resolution banding)分分裂裂中中期期一一套套单单倍倍染染色色体体一一般般显显示示320320条条带带。7070年年代代后后期期,采采用用细细胞胞同同步步化化方方法法和和改改进进的的显显带带技技术术,获获得得细细胞胞分分裂裂前前中中期期、晚晚前前期期或或早
15、早前前期期的的分分裂裂相相,可可以以得得到到带带纹纹更更多多的的染染色色体体,能能显显示示550-850550-850条条带带,甚甚至至2 2 000000条条带带以以上上。高高分分辨辨显显带带技技术术,对对染染色色体体的的分分析析达达到到了了亚亚带带(subbandsubband)的的水水平平。使使我我们们能能够够确确认认那那些些更更为为微微小小的的染染色色体体结构改变了。结构改变了。第23页,讲稿共138张,创作于星期二染色体分辨显带细分的表示法染色体分辨显带细分的表示法 第24页,讲稿共138张,创作于星期二人类染色体国际命名符号及术语人类染色体国际命名符号及术语 符号术语意 义符号术语
16、意 义AG染色体组的名称mal男性A第一次减数分裂后期mar标记染色体A第二次减数分裂后期mat来自母亲ace无着丝粒片段min微小点从到mn众数附加说明的标志mos嵌合体断裂p染色体短臂cen着丝粒pat来自父亲chi异源嵌合体ph费城染色体断裂psu假断裂与重接pvz粉碎cs染色体丢失Ct染色单体+多余cx复杂()其内为结构畸变染色体del缺失i等臂染色体dir正位ins插入dis远侧端inv倒位第25页,讲稿共138张,创作于星期二 续表dmin双微体q染色体长臂dup重复qr四构体e交换?识别无把握end内复制r环状染色体=总数rcp相互易位f断片rea重排fem女性rec重组染色体f
17、is裂开(在着丝粒处)rob罗伯逊易位fra脆性部位s随体g裂隙sce姐妹染色单体交换h副缢痕;在重排中分开染色体和染色体区der衍生染色体/描述嵌合体分开不同细胞系dis双着丝粒染色体t易位MI第一次减数分裂中期tan串联易位MII第二次减数分裂中期ter末端tri三着丝粒tr三联体var可变区第26页,讲稿共138张,创作于星期二第二节第二节 分子细胞遗传学分子细胞遗传学分子细胞遗传学(分子细胞遗传学(molecular cytogeneticsmolecular cytogenetics)是利用分子生物学的方法与手段在微细胞遗传学是利用分子生物学的方法与手段在微细胞遗传学(microcy
18、togeneticsmicrocytogenetics)基础上探讨人类基因的座位与活基础上探讨人类基因的座位与活动规律、染色体的亚微结构与微小畸变、遗传效应与疾病动规律、染色体的亚微结构与微小畸变、遗传效应与疾病发生等问题的学科。发生等问题的学科。它代表细胞遗传学的最新发展方向,这方面研究成它代表细胞遗传学的最新发展方向,这方面研究成果将有可能在基因与染色体之间架起一座桥梁。果将有可能在基因与染色体之间架起一座桥梁。第27页,讲稿共138张,创作于星期二一、荧光原位杂交一、荧光原位杂交(fluorescence in situ hybridization,FISH(fluorescence i
19、n situ hybridization,FISH)19861986年年PankelPankel在原位杂交基础上,将放射性同位素在原位杂交基础上,将放射性同位素标记改用非放射性同位素即荧光素标记探针而建立了技标记改用非放射性同位素即荧光素标记探针而建立了技术。利用该技术,可以精确地把一术。利用该技术,可以精确地把一DNADNA片段定位到某条染片段定位到某条染色体的特定区带上。色体的特定区带上。第28页,讲稿共138张,创作于星期二利用利用FISHFISH技术诊断技术诊断DownDown综合征综合征 图图示示:利利用用2121号号染染色色体体特特异异性性探探针针对对一一位位高高龄龄妊妊娠娠妇妇女
20、女进进行行产产前前诊诊断断,未未培培养养的的羊羊水水细细胞胞进进行行荧荧光光原原位位杂杂交交,显显示示所所检检测测的的细细胞胞均均 有有3 3个个杂杂交交信信号号,经经选选择择性性人人工工流流产产后后确确诊诊为为DownDown综综合合征征患儿。患儿。第29页,讲稿共138张,创作于星期二二、引物原位标记二、引物原位标记 (primer in situ labelingprimer in situ labeling,PRISHPRISH)是将特异性寡核苷酸引物与已变性的是将特异性寡核苷酸引物与已变性的DNADNA模板退火,然模板退火,然后在后在dNTPdNTP(其中一种脱氧核苷酸已标记)及(其
21、中一种脱氧核苷酸已标记)及TaqDNATaqDNA聚合酶存聚合酶存在的条件下使引物延伸并被标记,由于这一反应体系中引物在的条件下使引物延伸并被标记,由于这一反应体系中引物延伸将严格遵循碱基配对法则,从而保证了标记的特异性。延伸将严格遵循碱基配对法则,从而保证了标记的特异性。有可能引物原位标记技术在检测染色体非整倍体的产前诊断中有可能引物原位标记技术在检测染色体非整倍体的产前诊断中成为成为FISHFISH的替代方法。的替代方法。第30页,讲稿共138张,创作于星期二利用引物原位标记技术诊断利用引物原位标记技术诊断1818三体综合征三体综合征a:18a:18号染色体引物特异性号染色体引物特异性地标
22、记未培养的正常羊地标记未培养的正常羊水细胞间期核可见水细胞间期核可见2 2个荧个荧光信号;光信号;b:18b:18三体综合征间期核三体综合征间期核可见可见3 3个荧光信号。个荧光信号。ab第31页,讲稿共138张,创作于星期二三、DNA纤维荧光原位杂交 (DNA fiber-FISHDNA fiber-FISH)该该技技术术是是新新建建立立的的可可目目视视的的高高分分辨辨基基因因组组制制图图技技术术。DNA DNA fiber-FISHfiber-FISH的的杂杂交交及及检检测测步步骤骤基基本本与与中中期期染染色色体体或或早早中中期期染染色色体体的的FISHFISH相相同同,但但与与FISHF
23、ISH技技术术相相比比,其其分分辨辨率率更更高高。因因此此,DNA DNA fiber-FISHfiber-FISH技技术术主主要要应应用用在在人人类类基基因因组组物物理理制制图图、染染色色质质结结构构分分析析,以以及及染染色色体体病病、肿肿瘤和某些遗传性疾病的分析研究上。瘤和某些遗传性疾病的分析研究上。第32页,讲稿共138张,创作于星期二四、比较基因组杂交四、比较基因组杂交 (comparative genomic hybridization,CGHcomparative genomic hybridization,CGH)该技术是在基因组水平上对染色体变异部位的检测与定位该技术是在基因组
24、水平上对染色体变异部位的检测与定位相结合,进行准确的定量定位分析,并且不需要细胞培养,特相结合,进行准确的定量定位分析,并且不需要细胞培养,特别适用于恶性肿瘤获得性染色体结构异常的研究。别适用于恶性肿瘤获得性染色体结构异常的研究。第33页,讲稿共138张,创作于星期二比较基因组杂交应用范畴比较基因组杂交应用范畴可可在在基基因因组组水水平平上上对对染染色色体体变变异异部部位位进进行行准准确确的的定定量量定位分析;定位分析;不不需需要要细细胞胞培培养养可可对对肿肿瘤瘤基基因因组组DNADNA的的拷拷贝贝数数进进行行定定性性分分析与定量分析;析与定量分析;对对细细胞胞遗遗传传学学难难以以判判断断的的
25、肿肿瘤瘤染染色色体体的的某某些些成成分分(如如双双微微体、标记染色体)的来源进行鉴定;体、标记染色体)的来源进行鉴定;快快速速检检出出染染色色体体三三体体性性、单单体体性性和和部部分分染染色色体体大大片片段段重重复复的的拷拷贝贝数数变变化化,有有利利于于对对先先天天畸畸形形、自自然然流流产产等等疾疾病病进进行行快速诊断。快速诊断。第34页,讲稿共138张,创作于星期二 五、染色体涂染五、染色体涂染 (chromosome paintingchromosome painting)是是将将FISHFISH技技术术和和染染色色体体原原位位抑抑制制杂杂交交技技术术结结合合,以以染染色色体体特特异异性性
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