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1、染色体畸变Chromosome Aberration,教学要求,1、掌握染色体畸变的概念、类型及产生机制；异常核型的描述方法。2、熟悉异常染色体携带者的概念；嵌合体的概念；倒位；重复。3、了解表型正常个体的染色体变异多态性。,染色体畸变的概念,染色体畸变(chromosome aberration)是指染色体在数目上和结构上的异常改变,包括染色体数目畸变和结构畸变两大类。由于染色体畸变往往导致基因群的增减和位置的转移，扰乱遗传物质或基因间的平衡，故染色体畸变是染色体病产生的基础。物理因素、化学因素和生物因素可诱发染色体畸变的发生。,染色体畸变的类型,染色体数目异常的类型,正常人的体细胞具有46
2、条染色体（2n），配子细胞（精子和卵）具有23条染色（n）,前者称为二倍体，后者称为单倍体。染色偏离正常数目称为染色体数目异常或数目畸变。染色体数目异常的类型包括：整倍性异常和非整倍性异常两大类。,整倍性异常,体细胞的染色体数目在二倍体的基础上成倍地增加或减少即导致整倍性异常。理论上可能的整倍性异常包括单倍体（n）、三倍体（3n）和四倍体（4n）及以上的多倍体。除了精子和卵子为单倍体外，未发现单倍体胎儿。在人类，全身三倍性是致死的，因而极为罕见，但三倍性在流产胎儿中较常见，是流产的重要原因之一。四倍体及多倍体在临床上更为罕见。,非整倍性异常,体细胞在二倍体的基础上增加或减少一条或数条染色体而不
3、是成倍的增减即导致非整倍性异常。比二倍体少一条或数条者为亚二倍体（hyp-odiploid）。比二倍体多一条或数条者为超二倍体（hyperdiploid）主要包括单体型、三体型和多体型等。,非整倍性异常,单体型（monosomy）：为缺少一条染色体的亚二倍体（2n-1）。常染色体的单体性严重破坏基因平衡，因而是致死的。X染色体单体的女性还可见于儿童或成人。三体型（trisomy）：细胞中某号染色体多出一条（2n+1）的个体。除21、13、18、和22三体性外，其它三体性多导致流产（嵌合状态者除外）。性染色体三体性常见一些。多体型（polysomy）：指某号染色体具有4条或4条以上其细胞中的染色
4、体可达48或更多。临床上可见性染色体的多体型个体。,1863例染色体异常的自发流产儿中各种异常的频率,染色体数目异常的机理,整倍体异常发生的机理 双雄受精 双雌受精 核内复制非整倍体异常发生的机理 染色体不分离 染色体丢失嵌合体及其形成机理,双雄受精（diandry）,两个精子同时进入同一个卵子，形成三倍体合子。在其含有的三组染色体中，两组来自父方精子，一组来自母方的卵子。双雄受精是三倍体产生的可能原因之一。,双雌受精（digyny）,在卵子发生中，卵母细胞减数分裂时未形成极体，原来应分配给极体的一组染色体仍留在卵内，形成含两组染色体的二倍体卵子，其与精子结合后形成三倍体合子。,核内复制（en
5、doreduplication）,细胞有丝分裂之前，染色体复制了两次，结果每条染色体包含四条染色单体。整个细胞变成了四倍体。这种现象称为核内复制。发生了核内复制的细胞分裂后形成的子细胞均为四倍体。核内复制是三倍体和四倍体形成的可能原因之一。,染色体不分离（chromosome non-disjunction）,在细胞减数分裂或有丝分裂时，如果某一同源染色体或两条姐妹染色单体在分裂后期不能正常地分开而同时进入某一子细胞，则必然导致某子细胞增多一条染色体而另一子细胞缺少一条染色体，这称为染色体不分离。,染色体不分离（chromosome non-disjunction）,不分离如发生在减数分裂，所
6、形成的异常配子与正常配子结合后，就会出现合子细胞中某一染色体的三体性或单体性。不分离可以发生在第一次减数分裂，也可以发生在第二次减数分开。不分离产生的异常配子在受精后导致合子染色体异常，由异常合子分裂得来的全身细胞都具有该种异常。,减数分裂染色体不分离,减数分裂染色体不分离,染色体不分离（chromosome non-disjunction）,合子细胞最初是正常的，但在以后的某次有丝分裂时发生不分离，这也能导致染色数目异常。这种异常细胞如能存活和继续分裂，将构成异常的细胞系，并与正常细胞系并存。,有丝分裂染色体不分离,次级不分离,三体型的患者在产生精子和卵子过程中，由于某号染色体有3条，在减数
7、分裂时，将有1条进入一个子细胞，另两条往往不分离同时进入另一子细胞。会形成染色体数为n的正常配子和n1的异常配子。三体型的父亲或母亲在形成配子时的减数分裂过程中所发生的不分离称为次级不分离。,染色体丢失（chromosome loss）,在细胞分裂过程中由于纺锤丝或着丝粒功能障碍或染色体行动迟缓，使得某一染色体在分裂的后期和末期不能随其他染色体一起进入子细胞核而滞留在细胞质中直至分解消失，结果某一子细胞缺少一条染色体。,嵌合体及其形成机理,具有染色体组成不同的两种或两种以上细胞系的个体称为嵌合体（mosaic）。,染色体结构畸变产生的基础,许多物理、化学和生物因子可以引起染色体断裂。染色体也能
8、自发断裂，断裂端被认为具有“粘性”，即易与其它断端接合或重连。一次断裂产生的两个粘性末端通常重连而修复如初。但有时出现非正常的重连，结果导致多种染色体结构异常。染色体断裂和变位重接是染色体结构畸变产生的基础。染色体结构畸变可分为两大类型：即染色体型和单体型。染色体结构畸变又可分为稳定型和非稳定型两大类。,人类染色体及其畸变的命名符号,染色体结构畸变的表示方法,ISCN规定，染色体结构畸变可用简式（简化体系）和详式（详细体系）描述。简式描述内容：1.染色体总数，2.性染色体组成，3.畸变的类型符号（4.受累染色体的序号）（5.断裂点的区带号）详式描述内容：1.染色体总数，2.性染色体组成，3.畸
9、变的类型符号（4.受累染色体的序号）（5.畸变染色体带的组成）,常见的染色体结构畸变,缺失（deletion，del）倒位（inversion，inv）重复（duplication，dup）易位（translocation，t）插入（insertion，ins）双着丝粒染色体（dicentric chromosome，dic）环状染色体（ring chromosome，r）等臂染色体（isochromosome，i）,缺失（deletion，del）,染色体某处发生断裂后其断片丢失所形成的染色体结构畸变称缺失（deletion,del）。包括末端缺失（terminal dele-tion）和中
10、间缺失（intercal-ary deletion）两种类型。,缺失的形成,末端缺失,简式描述：46，XX，del（1）（q21）详式描述：46，XX，del（1）（pter q21）,中间缺失,46，XX，del（1）（q21q23）46，XX，del（1）（pter q21q31 qter）,倒位（inversion,inv）,染色体发生两次断裂后形成的片段倒转180度重新接合形成的结构畸变，称为倒位。如果倒位发生在同一臂内，称为臂内倒位（paracentric inversion）;如果两次断裂分别发生在长臂和短臂，则称为臂间倒位（peri-centric inversion）。,臂间倒
11、位,46，XY，inv（2）（p21q31）46，XY，inv（2）（pter p21q31 p21q31 qter）,重复（duplication，dup）,染色体上个别区段多出一份的畸变类型，称为重复。它是同源染色体之间的节段不等交换、单方易位或插入的结果。某染色体中重复的节段与原节段方向一致称为正位重复（direct duplicati-on）。重复的节段与原节段方向相反的称为倒位重复（in-verted duplication）。,重复（duplication，dup）,46，XX，inv dup（2）（pterp23 p14p23 p23qter）,重复的细胞学特征,易位（trans
12、location，t）,某个染色体发生断裂后形成的断片转移到另一个染色体上或染色体片段位置的改变称为易位。它伴有基因位置的改变。易位发生在一条染色体内时称为移位（shift）或染色体内易位（intrachromosomal translocation）。易位发生在两条同源或非同源染色体之间时称为染色体间易位（interchromosomal translocation）。其可分为相互易位（reciprocal translocation，rcp）和转位（transposition）。,相互易位（reciprocal translocation，rcp）,两条染色体发生断裂后相互交换无着丝粒断片
13、形成两条新的衍生染色体为相互易位。相互易位是在各号染色体间都可发生，新生儿的发生频率约121000。相互易位仅有位置的改变，没有可见的染色体片段的增减时称为平衡易位。它通常没有明显的遗传效应。平衡易位的携带者与正常人婚后生育的子女中，有可能得到一条衍生异常染色体，导致某一易位节段的增多（部分三体性）或减少（部分单体性），并产生相应的效应。,易位的形成,相互易位（reciprocal translocation，rcp）,46，XY，t（2；5）（q21；q31）46，XY，t（2；5）（2pter 2q21 5q31 5qter；5pter 5q312q21 2qter）,转位和整臂易位,转位
14、（transposition）也称为单方易位，是指两条染色体各发生一处断裂，其中只有一条染色体的断片重接到另一条染色体的断端，另一片段丢失。整臂易位（whole-arm translocation）是指两条非近端着丝粒染色体在近着丝粒处发生断裂，相互交换长臂和短臂后重接形成的易位。,罗氏易位（Robertsonian translocation）,是相互易位的一种特殊形式。由两条近端着丝粒染色体（DD，DG，GG）在着丝粒处或其附近断裂后通过着丝粒融合形成两条衍生染色体。一条由两者的长臂构成，几乎具有全部遗传物质；而另一条由两者的短臂构成，由两个短臂构成的小染色体。由于缺乏着丝粒或因几乎全由异
15、染色质组成，故常丢失。它的存在与否不引起表型异常。,罗氏易位（Robertsonian translocation）,45，XX，t（13；14）（p11；q11）45，XX，t（13；14）（13qter13p11 14q1114qter）,插入（insertion，ins）,某一染色体的臂内发生两处断裂所形成的某中间节段转移到另一条染色体的断裂处重接称为插入。只有发生了三次断裂时插入才有可能。如果插入节段区带的顺序在插入新位置后与染色体区带编号的方向一致，称为正位插入（direct insertion）。插入的节段如果区带顺序颠倒，称为倒位插入（inverted insertion）。插入
16、如发生在同源染色体间，则导致一条染色体中发生重复，而另一条同源染色体中发生同一节段的缺失。,插入（insertion，ins）,46，XX，inv ins（2）（pterp13 q21q31 p13q21 q31qter）,双着丝粒染色体（dicentric chromosome，dic）,两条染色体断裂后，具有着丝粒两个片段相连接，即形成一个双着丝粒染色体。两个无着丝粒片段也可以连接成一个无着丝粒片段，但后者通常在细胞分裂时丢失。双着丝粒染色体常见于电离辐射后，因此在辐射遗传学中常用以估算受照射的剂量。,双着丝粒染色体（dicentric chromosome，dic）,环状染色体（ring chromosome，r）,当一条染色体的两臂各有一次断裂，有着丝粒节段的两个断端如彼此重新连接，可形成环状染色体。断裂后形成的无着丝粒断片通常在分裂过程中丢失。这种含有着丝粒的结构也称为着丝粒环，可视其为染色体缺失的一种特殊类型。这在辐射损伤时尤为常见。,等臂染色体（isochromosome，i）,两臂长度及带纹相同的染色体称为等臂染色体。一次染色体断裂如果发生在着丝粒区，使着丝粒横断，则两个臂的姐妹染色单体可分别互相连接，结果形成两条与短臂和长臂相应的等臂染色体。等臂染色体的形成可使有关的基因组合发生严重紊乱。,等臂染色体,
