分子遺傳學(xué)課件2-染色體

第二部分遺傳信息的載體---染色體染色質(zhì)：

真核細(xì)胞間期細(xì)胞核內(nèi)伸展開的DNA蛋白質(zhì)纖維。染色體：

真核細(xì)胞有絲分裂期高度螺旋化的DNA蛋白質(zhì)纖維，是間期染色質(zhì)進(jìn)一步緊密盤繞折疊的結(jié)果。染色質(zhì)和染色體是真核細(xì)胞內(nèi)遺傳物質(zhì)DNA分子的存在形式；這種結(jié)構(gòu)形式對(duì)遺傳信息的穩(wěn)定、傳遞和表達(dá)都有極為重要的影響。第一節(jié)細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能根據(jù)構(gòu)成生物體的基本單位，可以將生物分為非細(xì)胞生物：包括病毒、噬菌體(細(xì)菌病毒)，具有前細(xì)胞形態(tài)的構(gòu)成單位；細(xì)胞生物：以細(xì)胞為基本單位的生物；根據(jù)細(xì)胞核和遺傳物質(zhì)的存在方式不同又可以分為：真核生物(eukaryote)：(真核細(xì)胞)原生動(dòng)物、單細(xì)胞藻類、真菌、高等植物、動(dòng)物、人類原核生物(prokaryote)：(原核細(xì)胞)細(xì)菌、藍(lán)藻(藍(lán)細(xì)菌)真核細(xì)胞：細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞核及(植物)細(xì)胞壁原核細(xì)胞(prokaryoticcell)的基本結(jié)構(gòu)

主要從原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的區(qū)別上來認(rèn)識(shí)原核細(xì)胞。最根本的區(qū)別在于細(xì)胞核結(jié)構(gòu)上：原核細(xì)胞只有核物質(zhì)，沒有核膜和核仁，沒有真正的細(xì)胞核結(jié)構(gòu)；其它區(qū)別包括：細(xì)胞大??；染色體結(jié)構(gòu)；細(xì)胞質(zhì)內(nèi)細(xì)胞器;等多個(gè)方面。

細(xì)胞壁(cellwall)與動(dòng)物細(xì)胞不同，植物細(xì)胞具有細(xì)胞壁及穿壁胞間連絲(plasmodesma)。對(duì)細(xì)胞的形態(tài)和結(jié)構(gòu)起支撐和保護(hù)作用。正是因?yàn)榇嬖谶@一獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，使得植物遺傳的研究與動(dòng)物遺傳研究有了比較大的差異(更困難)，尤其是在進(jìn)入分子水平或者說是在進(jìn)行細(xì)胞工程和基因工程研究時(shí)，這一點(diǎn)尤其突出。構(gòu)成植物細(xì)胞壁的化學(xué)成分有：？纖維素、半纖維素、果膠質(zhì)細(xì)胞膜(plasmamembrane/plasmalemma)主要由磷脂雙分子層和蛋白分子組成。細(xì)胞內(nèi)的許多其它構(gòu)成部分也具有膜結(jié)構(gòu)，稱為膜相結(jié)構(gòu)(membranousstructure)；相對(duì)地，不具有膜的部分則稱為非膜相結(jié)構(gòu)(non-membranousstructure)。膜結(jié)構(gòu)對(duì)細(xì)胞形態(tài)、生理生化功能具有重要作用，如：選擇性透過某些物質(zhì)，而大分子物質(zhì)則通過膜的微孔進(jìn)出細(xì)胞；提供生理生化反應(yīng)的場(chǎng)所；對(duì)細(xì)胞內(nèi)空間進(jìn)行分隔，形成結(jié)構(gòu)、功能不同又相互協(xié)調(diào)的區(qū)域。細(xì)胞質(zhì)(cytoplasm)細(xì)胞質(zhì)的構(gòu)成成分除了由蛋白分子、脂肪、游離氨基酸和電解質(zhì)組成的基質(zhì)外，具有許多重要的結(jié)構(gòu)，稱為細(xì)胞器主要細(xì)胞器線粒體:動(dòng)力工廠內(nèi)質(zhì)網(wǎng)：光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，物質(zhì)合成核糖體：RNA及蛋白質(zhì)構(gòu)成，物質(zhì)合成場(chǎng)所高爾基體：扁平囊泡,加工、合成、修復(fù)質(zhì)體(植物細(xì)胞特有):白色體、有色體、葉綠體溶酶體：?jiǎn)螌有∨?，含各種水解酶微體：過氧化物酶體、乙醛酸循環(huán)體，代謝中心粒、鞭毛、纖毛：運(yùn)動(dòng)、參與細(xì)胞分裂液泡(植物細(xì)胞特有)：內(nèi)容有機(jī)物、色素等在此要強(qiáng)調(diào)的細(xì)胞器是：核糖體：主要成分是蛋白質(zhì)和rRNA，是合成蛋白質(zhì)的主要場(chǎng)所，是遺傳信息表達(dá)的主要途徑。線粒體和葉綠體：分別是有氧呼吸和光合作用的場(chǎng)所，但它們含有DNA、RNA等成分，研究表明：這些核酸分子也具有遺傳物質(zhì)的功能.細(xì)胞核(nucleus)細(xì)胞核的形狀一般為圓球形，其形狀、大小也因生物和組織而異。細(xì)胞核一般為5-25

m(微米)，變動(dòng)范圍可達(dá)1

m-600

m。細(xì)胞核是遺傳物質(zhì)集聚的場(chǎng)所，對(duì)細(xì)胞發(fā)育和性狀遺傳起著控制作用。細(xì)胞核由四個(gè)部分組成：1.核膜；2.核液；3.核仁；4.染色質(zhì)和染色體。核膜(nuclearmembrane)核膜是雙層膜，對(duì)核與質(zhì)間起重要的分隔作用；但是細(xì)胞核與細(xì)胞質(zhì)又不是完全隔離的，核膜上分布有一些直徑約40-70nm的核孔(nuclearpore)，以利于質(zhì)與核間進(jìn)行大分子物質(zhì)的交換。核膜在細(xì)胞分裂過程中存在一個(gè)“解體-重建”的過程，并可作為細(xì)胞分裂階段劃分的標(biāo)志。進(jìn)入細(xì)胞分裂中期：核膜解體；進(jìn)入細(xì)胞分裂末期：核膜重建。核液(nuclearsap)充滿核內(nèi)的液體狀物質(zhì)稱為核液，也稱為核漿或核內(nèi)基質(zhì)。核液主要成分為蛋白質(zhì)、RNA、酶等。其中存在一種與核糖體大小類似的顆粒，據(jù)推測(cè)可能與核內(nèi)蛋白質(zhì)的合成有關(guān)。核仁和染色質(zhì)存在于核液中。

核仁(nucleolus)一個(gè)或幾個(gè)；折光率高；呈球形；外無被膜。主要成分是蛋白質(zhì)和RNA，還可能存在少量的類脂和DNA。細(xì)胞分裂過程中也會(huì)暫時(shí)分散。功能：可能與核糖體和核內(nèi)的蛋白質(zhì)合成有關(guān)。第二節(jié).染色質(zhì)(chromatin)和染色體(chromosome)采用堿性染料對(duì)未進(jìn)行分裂的細(xì)胞核(間期核)染色，會(huì)發(fā)現(xiàn)其中具有染色較深的、纖細(xì)的網(wǎng)狀物，稱為染色質(zhì)。在細(xì)胞分裂過程，核內(nèi)的染色質(zhì)便卷縮而呈現(xiàn)為一定數(shù)目和形態(tài)的染色體。染色質(zhì)和染色體是同一物質(zhì)在細(xì)胞分裂過程中所表現(xiàn)的不同形態(tài)。染色體：是遺傳信息的主要載體；具有穩(wěn)定的、特定的形態(tài)結(jié)構(gòu)和數(shù)目；具有自我復(fù)制能力；在細(xì)胞分裂過程中數(shù)目與結(jié)構(gòu)呈連續(xù)而有規(guī)律性的變化。

一.染色體的形態(tài)和結(jié)構(gòu)染色體是所有生物細(xì)胞都具有的結(jié)構(gòu)。各物種染色體都具有特定的數(shù)目與形態(tài)特征。而且同一物種內(nèi)的各染色體間往往也能夠通過其形態(tài)特征加以區(qū)分、識(shí)別。染色體的形態(tài)結(jié)構(gòu)與數(shù)目在細(xì)胞分裂過程中有一系列規(guī)律性變化。識(shí)別染色體的形態(tài)特征的最佳時(shí)期是細(xì)胞有絲分裂中期和早后期。這時(shí)染色體收縮程度最大，形態(tài)最穩(wěn)定，并且分散排列、易于計(jì)數(shù)。在普通光學(xué)顯微鏡下觀察需要對(duì)染色體進(jìn)行染色。通常是采用染色體染色效果好，但細(xì)胞質(zhì)著色少的堿性染料、酸性染料或孚爾根試劑染色。常見動(dòng)物染色體數(shù)目

染色體的形態(tài)特征分析染色體形態(tài)特征的主要目的是區(qū)分、識(shí)別染色體。經(jīng)過染色在普通光學(xué)顯微鏡下能夠觀察分析并用于染色體識(shí)別的特征主要有：染色體的大小(主要是指長(zhǎng)度)；著絲粒的位置(染色體臂的相對(duì)長(zhǎng)度)；次縊痕和隨體的有無及位置；等。

每一個(gè)中期染色體均由兩條染色單體構(gòu)成，每一條染色單體由一個(gè)DNA分子螺旋而成。兩條染色單體互稱為姐妹染色單體。兩條染色單體通過一個(gè)著絲粒彼此連接。著絲粒將染色體分為兩臂，長(zhǎng)臂（q）和短臂（p）。著絲粒(centromere)和染色體臂(arm)著絲粒是細(xì)胞分裂時(shí)，紡錘絲附著(attachment)的區(qū)域，又稱為著絲點(diǎn)。著絲粒不會(huì)被染料染色，所以在光學(xué)顯微鏡下表現(xiàn)為染色體上一縊縮部位(無色間隔點(diǎn))，所以又稱為主縊痕(primaryconstriction)。著絲粒所連接的兩部分稱為染色體臂。對(duì)每條染色體而言，著絲粒在染色體上的相對(duì)位置是固定的，根據(jù)其位置和兩臂的相對(duì)長(zhǎng)度可以將染色體的形態(tài)分為：1.中間著絲點(diǎn)染色體2.近中著絲點(diǎn)染色體3.近端著絲點(diǎn)染色體4.端著絲點(diǎn)染色體5.顆粒狀著絲粒和端體著絲粒(centromere)：缺少著絲粒的染色體片段在細(xì)胞分裂過程中不能正確分配到子細(xì)胞中，因此經(jīng)常發(fā)生丟失；同一物種染色體間著絲粒的結(jié)構(gòu)和功能沒有本質(zhì)區(qū)別，可以互換；*由兩端保守邊界序列和中間富含A+T序列(約90bp)構(gòu)成。端體/端粒(telomere)：對(duì)染色體DNA分子末端起封閉、保護(hù)作用；防止DNA酶酶切；防止發(fā)生DNA分子間融合；保持DNA復(fù)制過程中的完整性。*端粒長(zhǎng)度可能與細(xì)胞壽命有關(guān)。

次縊痕(secondaryconstriction)和隨體(satellite)某些染色體的一個(gè)或兩個(gè)臂上往往還具有另一個(gè)染色較淡的縊縮部位，稱為次縊痕，通常在染色體短臂上。次縊痕末端所帶有的圓形或略呈長(zhǎng)形的突出體稱為隨體。次縊痕、隨體的位置、大小也相對(duì)恒定，可以作為染色體識(shí)別的標(biāo)志。次縊痕在細(xì)胞分裂時(shí)，緊密地與核仁相聯(lián)系。可能與核仁的形成有關(guān)，因此也稱為核仁組織中心(nucleolusorganizer).

染色體的大小不同物種間染色體的大小差異很大，長(zhǎng)度的變幅為(0.20-50

m)，寬度的變幅為(0.20-2.00

m)。同一物種不同染色體寬度大致相同，其染色體大小主要對(duì)長(zhǎng)度而言。在進(jìn)行染色體形態(tài)識(shí)別研究時(shí)，需要首先將同一物種不同染色體進(jìn)行區(qū)分、編號(hào)；在各個(gè)染色體形態(tài)特征中，染色體長(zhǎng)度往往是編號(hào)的第一依據(jù)。通常由長(zhǎng)到短對(duì)染色體進(jìn)行編號(hào)。例：人類染色體編號(hào)。

中間著絲點(diǎn)染色體中間著絲點(diǎn)染色體(M,metacentricchromosome)的著絲點(diǎn)位于染色體中部，兩臂長(zhǎng)度大致相等；細(xì)胞分裂后期由于紡錘絲牽引著絲粒向兩極移動(dòng)，染色體表現(xiàn)為“V”形。染色體的類型:

近中著絲點(diǎn)染色體近中著絲點(diǎn)染色體(SM,sub-metacentricchromosome)的著絲點(diǎn)偏向染色體的一端，兩臂長(zhǎng)度不等，分別稱為長(zhǎng)臂和短臂；在細(xì)胞分裂后期染色體呈“L”形。近端著絲點(diǎn)染色體近端著絲點(diǎn)染色體(ST,sub-telocentricchromosome)的著絲點(diǎn)接近染色體的一端，染色體兩臂長(zhǎng)度相差很大。細(xì)胞分裂后期染色體近似棒狀。端著絲點(diǎn)染色體端著絲點(diǎn)染色體(T,telocentricchromosome)的著絲點(diǎn)位于染色體的一端，因而染色體只有一條臂，細(xì)胞分裂后期呈棒狀。但是有人認(rèn)為真正的端著絲點(diǎn)染色體可能并不存在，人們所觀察到的端著絲粒染色體可能只是由于短臂太短，在光學(xué)顯微鏡下不能觀察到而已。

顆粒狀另外，還有一種形態(tài)比較特殊的染色體，稱為顆粒狀或粒狀染色體。其兩條臂都極短，所以整個(gè)染色體呈顆粒狀。染色體的形態(tài)示意圖(有絲分裂后期)染色體臂長(zhǎng)度和著絲粒的位置是染色體識(shí)別與編號(hào)的另一個(gè)重要特征。染色單體(chromatid)在有絲分裂中期所觀察到的染色體是經(jīng)過間期復(fù)制的染色體，均包含有兩條成分、結(jié)構(gòu)和形態(tài)一致的染色單體。一條染色體的兩個(gè)染色單體互稱為姊妹染色單體(sisterchromatid)。染色體的形態(tài)示意圖(有絲分裂中期)原核生物染色體

化學(xué)組成：核酸分子：通常只有一個(gè)DNA或RNA分子，是遺傳信息的載體。蛋白質(zhì)：DNA-bindingprotein，小分子、富于帶正電荷氨基酸，與核酸分子結(jié)合以保持其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。形態(tài)結(jié)構(gòu)：?jiǎn)捂?雙鏈；環(huán)狀/線性；在DNA結(jié)合蛋白及染色體外RNA的共同作用下以負(fù)超螺旋的方式裝配成染色體。細(xì)菌染色體多為雙鏈環(huán)狀DNA分子原核生物染色體

染色體的核型及分析1、概念核型：根據(jù)每物種生物染色體的數(shù)目、大小和形狀等特征借助顯微照相技術(shù)，將單個(gè)細(xì)胞內(nèi)的同源染色體剪下，依次配對(duì)和分組排列就構(gòu)成了該個(gè)體的染色體核型。組型：將核型以示意圖的方式表現(xiàn)出來稱為組型。染色體組型分析(genomeanalysis)，又稱核型分析(analysisofkaryotype):在細(xì)胞學(xué)制片(光學(xué))顯微觀察基礎(chǔ)上，統(tǒng)計(jì)細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目、并根據(jù)染色體的長(zhǎng)度、著絲粒的位置、次縊痕和隨體等特征區(qū)分、識(shí)別物種全部染色體的研究。當(dāng)這些特征仍然不足以區(qū)分、識(shí)別物種各對(duì)同源染色體的時(shí)候，常常需要運(yùn)用染色體顯帶資料。genome染色體組基因組一個(gè)物種細(xì)胞核內(nèi)全部遺傳物質(zhì)(染色體/基因)的總和染色體帶形：通過一系列特殊的處理，使得螺旋化程度和收縮方式不同的染色體區(qū)段發(fā)生不同的反應(yīng)，再經(jīng)過染色，使其呈現(xiàn)不同程度的染色區(qū)段(往往是異染色質(zhì)區(qū)段被染色)。而這些精心設(shè)計(jì)的處理和染色方法就稱為染色體分帶、顯帶(chromosomebanding)不同的處理方法往往可以得到不同的染色體帶形。由于染色體的部分螺旋化方式、程度是特定的，因此一種好的分帶程序能夠使染色體呈現(xiàn)豐富而穩(wěn)定的帶形。帶型分析：利用細(xì)胞內(nèi)各染色體帶形進(jìn)一步區(qū)分、識(shí)別染色體的工作。染色體顯帶的方法：Q帶：是用熒光分帶技術(shù)獲得的一種帶型。用奎丫因熒光染料染液處理后，在熒光鏡下可見到明暗相間的不同區(qū)帶。G帶：用染料吉母沙處理后顯出的帶型，這種帶型明暗相間，分布在染色體的全部長(zhǎng)度上，帶型反映了染色粒位置，可制成永久玻片，在光鏡下觀察。R帶：（反G帶）用丫定橙染色，G帶淺，R帶深；用吉母沙染色，G帶深，R帶淺。Ｃ帶:是顯帶技術(shù)中最簡(jiǎn)單的一種帶型。使用這種技術(shù)，能使著絲粒型的異染色質(zhì)著色，這種異染色質(zhì)通常位于著絲粒周圍并常含有高度重復(fù)序列的DNA。因?yàn)橥ǔ６荚谥z粒處出現(xiàn)，所以稱之為C帶染色體的形狀指標(biāo)(1)相對(duì)長(zhǎng)度：即每一個(gè)染色體的長(zhǎng)度與一套正常的含有一個(gè)X染色體的單倍體染色體組長(zhǎng)度之比；(2)著絲粒指數(shù)：用短臂的長(zhǎng)度對(duì)染色體的長(zhǎng)度之比表示；(3)臂比：用長(zhǎng)臂與短臂的長(zhǎng)度之比表示；其中又以相對(duì)長(zhǎng)度和著絲粒指數(shù)較為重要。

染色體的相對(duì)長(zhǎng)度和著絲粒指數(shù)染色體號(hào)碼相對(duì)長(zhǎng)度著絲粒指數(shù)18.44±0.43348.36±1.16628.02±0.39739.23±1.82436.83±0.31546.95±1.57746.30±0.28429.07±1.86756.08±0.30529.25±1.65565.90±0.26439.05±1.65575.36±0.27139.05±1.771x5.12±0.26140.12±2.11784.93±0.26134.08±1.97594.80±0.24435.43±2.599104.59±0.22133.95±2.243114.61±0.22740.14±2.328124.66±0.21230.16±2.339133.74±0.23617.08±3.227143.56±0.22918.74±3.596153.46±0.21420.30±3.702163.36±0.18341.33±2.74173.25±0.18933.86±2.771182.93±0.16430.93±3.044192.67±0.17446.54±2.299202.56±0.16545.45±2.526211.90±0.17030.89±5.002222.04±0.18230.48±4.932y2.15±0.13727.17±3.18246,XY46,XX人類染色體分析：外周血培養(yǎng)制備染色體標(biāo)本原理:外周血中的淋巴細(xì)胞幾乎都是處在G0期或G1期，一般情況下是不分裂的。當(dāng)在培養(yǎng)基中加入植物血凝素（phytohemagglutininPHA）時(shí)，這種小淋巴細(xì)胞受到刺激后轉(zhuǎn)化為淋巴母細(xì)胞，并開始進(jìn)行有絲分裂。經(jīng)過短期培養(yǎng)后，用秋水仙素處理、低滲、固定、滴片和染色，就可獲得大量中期分裂相的細(xì)胞，制片后可以清楚地對(duì)染色體進(jìn)行觀察。這種培養(yǎng)方法是Moorhead于1960年建立的。在人類遺傳分析中普遍采用外周血培養(yǎng)的方法獲取分裂的細(xì)胞，進(jìn)而開展臨床和基礎(chǔ)遺傳學(xué)的研究，這對(duì)于遺傳疾病的檢出以及遺傳咨詢等工作發(fā)揮了重要作用。操作流程正常人外周血或細(xì)胞RPMI1640培養(yǎng)基+15%小牛血清=5ml

370C，培養(yǎng)68hr加秋水仙素，培養(yǎng)2～4hr（抑制細(xì)胞分裂）

收集細(xì)胞離心，去上清液（1000rpm/10min）低滲處理，0.075MKCI，370C，25min預(yù)固定，甲醇：冰醋酸=3：1離心，去上清液（1000rpm/10min）重復(fù)固定三次制片，染色，觀察，染色體分析注意事項(xiàng)1.接種的血樣愈新鮮愈好。2.培養(yǎng)中成敗的關(guān)鍵,除了至為重要的PHA的效價(jià)外。培養(yǎng)的溫度和培養(yǎng)液的酸堿度也十分重要。

3.培養(yǎng)過程中，如發(fā)現(xiàn)血樣凝集，可將培養(yǎng)瓶輕輕振蕩，使凝塊散開，繼續(xù)放回37℃恒溫箱內(nèi)培養(yǎng)。4.制片過程中，如發(fā)現(xiàn)細(xì)胞膨脹得不大，細(xì)胞膜沒有破裂，染色體聚集一團(tuán)伸展不開,可將固定時(shí)間延長(zhǎng)。

人類染色體的編號(hào)1.按染色體的長(zhǎng)度進(jìn)行排列(分組)；2.按長(zhǎng)臂長(zhǎng)度進(jìn)行與著絲點(diǎn)位置排列(M，SM，ST，T)；3.按隨體的有無與大小(通常將帶隨體的染色體排在最前面)。

人類染色體組型分析A組1-3最大中間著絲點(diǎn)染色體B組4-5最大亞中間著絲點(diǎn)染色體C組6-12中等亞中間著絲點(diǎn)染色體與X相似D組13-15中等近端著絲點(diǎn)染色體有隨體E組16-18中等中間著絲點(diǎn)染色體F組19-20小中間著絲點(diǎn)染色體G組21-22小近端著絲點(diǎn)染色體有隨體與Y相似人類染色體組型分析*黑麥(Secalecereale,2n=14)染色體GiemsaC-帶G-顯帶：是最常用的方法。標(biāo)本經(jīng)胰蛋白酶處理后，應(yīng)用Giemsa染色，鏡檢、分析,顯示深染和淺染相間的帶紋。

G顯帶深染帶富含AT，富含長(zhǎng)分散DNA序列，是DNA的重復(fù)區(qū)域，不編碼表達(dá)基因，G顯帶淺帶，富含GC，含有許多轉(zhuǎn)錄基因。這種DNA在間期核中呈現(xiàn)較為伸展的狀態(tài)。除了轉(zhuǎn)錄基因之外，它含有短分散DNA序列。包括Alu序列。染色體上大多數(shù)斷裂點(diǎn)和重排被認(rèn)為是發(fā)生在淺染帶。常規(guī)G-banding使每個(gè)單倍體（24條染色體）都可以顯示350～550條帶，每條帶大約代表5x106～10x106bp的DNA。每個(gè)基因長(zhǎng)度不等，從102bp（a珠蛋白基因）～2x106bp（抗肌萎縮蛋白基因）。估計(jì)平均每3000bp為一個(gè)基因，每條染色體可能代表幾個(gè)或幾百個(gè)基因

染色體顯帶核型的識(shí)別《人類細(xì)胞遺傳學(xué)命名的國(guó)際體制》（ISCN）是分析、描述染色體的依據(jù)。對(duì)于顯帶染色體帶的描述首先應(yīng)明確界標(biāo)、區(qū)、帶的含義：界標(biāo)（landmark）：是染色體上劃分區(qū)的標(biāo)志，通常是指染色體上具有穩(wěn)定而又顯著的形態(tài)學(xué)特征的結(jié)構(gòu)。包括：①染色體長(zhǎng)、短臂的末端；②著絲粒；③長(zhǎng)、短臂上某些穩(wěn)定而顯著的染色體帶（深帶或淺帶）。區(qū)：為位于兩相鄰界標(biāo)之間的區(qū)域。帶：每一染色體都應(yīng)看作是由一系列序貫的帶組成，即沒有非帶區(qū)。它借其較深或較淺的著色強(qiáng)度，可清楚的與相鄰帶相區(qū)別。每一染色體均以界標(biāo)為界區(qū)分為若干區(qū)，每個(gè)區(qū)中都含有一定數(shù)量、一定排列順序、一定大小和染色深淺不同的帶。區(qū)和帶均從著絲粒開始，向臂的遠(yuǎn)端序貫編號(hào)?？拷z粒的兩個(gè)區(qū)分別標(biāo)記為長(zhǎng)臂或短臂的“1”區(qū)，其次由近及遠(yuǎn)排列為“2”區(qū)、“3”區(qū)等。作為界標(biāo)的帶屬于此界標(biāo)以遠(yuǎn)的區(qū)并為該區(qū)的1號(hào)帶。被著絲粒一分為二的帶分屬長(zhǎng)、短臂，分別標(biāo)記為長(zhǎng)臂的1區(qū)1帶和短臂的1區(qū)1帶。記述一特定帶時(shí)，需要寫明4個(gè)內(nèi)容：①染色體號(hào)；②臂的符號(hào)；③區(qū)的號(hào)序；④帶的號(hào)序。這些內(nèi)容按順序書寫，不用間隔或加標(biāo)點(diǎn)。例如：1p31表示第一號(hào)染色體短臂3區(qū)1帶。G-banging界標(biāo)、區(qū)和帶如：2p13高分辨顯帶染色體由于細(xì)胞同步化制片技術(shù)的應(yīng)用和染色體顯帶技術(shù)的改進(jìn)，使人們從早中期、前中期、晚前期細(xì)胞得到更長(zhǎng)、帶紋更豐富的染色體，稱為高分辨顯帶染色體。高分辨染色體帶紋數(shù)的增多是由于對(duì)常規(guī)中期染色體顯帶中的某些帶逐級(jí)細(xì)分所致，逐級(jí)細(xì)分產(chǎn)生的帶稱為亞帶、次亞帶。高分辨染色體帶的命名，應(yīng)在原帶之后加小數(shù)點(diǎn)，并在小數(shù)點(diǎn)后面加新的數(shù)字表示亞帶、次亞帶。亞帶、次亞帶的編號(hào)仍按由近及遠(yuǎn)的原則進(jìn)行。如：1p36．32其小數(shù)點(diǎn)后的32是指高分辨帶，即1p36．32表示第一號(hào)染色體短臂3區(qū)6帶第3亞帶第2次亞帶。高分辨顯帶技術(shù)的應(yīng)用，使染色體核型分析能夠發(fā)現(xiàn)和證實(shí)一般帶型分析所發(fā)現(xiàn)不了的、更細(xì)微的染色體異常。R-banding

反G帶，因其恰好與G帶著色深淺相反熒光原位雜交（Fluorescenceinsituhybridization，F(xiàn)ISH）FISH是細(xì)胞遺傳學(xué)方法和分子遺傳學(xué)方法相結(jié)合的產(chǎn)物，可以認(rèn)為是分子細(xì)胞遺傳學(xué)技術(shù)?；驹恚簯?yīng)用Digoxingenin或Biotin標(biāo)記探針DNA（Nicktranslation標(biāo)記法），變性成單鏈后與變性后的染色體或細(xì)胞核靶DNA雜交。在熒光顯微鏡下觀察并記錄結(jié)果。應(yīng)用1、基因定位2、檢測(cè)染色體的數(shù)目和結(jié)構(gòu)異常3、遺傳病的診斷和產(chǎn)前診斷FISH技術(shù)的發(fā)展1、單色FISH2、多色FISH（24種染色）3、DNA纖維FISH4、比較基因組雜交1、單色FISH2、多色FISH（24種染色）分析染色體核型意義染色體核型不僅能代表一個(gè)個(gè)體、一個(gè)物種或更大類群的特征，而且能表明染色體組的構(gòu)成和識(shí)別一個(gè)染色體組中的特定染色體；用于研究物種的遺傳和變異；研究系統(tǒng)演化；遠(yuǎn)緣雜交；人類染色體及其他遺傳??；輻射的遺傳效應(yīng)。

第三節(jié)染色體的結(jié)構(gòu)模型

染色體的單線性.未經(jīng)復(fù)制的染色體含有一個(gè)染色單體。染色單體含有一條雙鏈DNA分子與蛋白質(zhì)結(jié)合后形成的一條線性、無分支染色質(zhì)線。間期DNA分子通過半保留方式復(fù)制后就產(chǎn)生兩條完全相同的DNA分子，所以含有兩條姊妹染色單體。染色質(zhì)的不同狀態(tài)：在DNA進(jìn)行復(fù)制或轉(zhuǎn)錄時(shí)(主要在間期)，必須(局部)以DNA單鏈狀態(tài)存在，所以核小體的結(jié)構(gòu)也必須解開(染色質(zhì)呈松弛狀態(tài))；而在細(xì)胞分裂中期，染色質(zhì)呈高度螺旋化狀態(tài)，并且每條染色體都呈現(xiàn)其固有的形態(tài)特征。很顯然這兩種狀態(tài)間的轉(zhuǎn)換不是隨機(jī)、無序的卷縮，而應(yīng)該是按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換的。一.染色質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)(真核細(xì)胞)染色質(zhì)是染色體在細(xì)胞分裂間期所表現(xiàn)的形態(tài)，呈纖細(xì)的絲狀結(jié)構(gòu)，也稱為染色質(zhì)線(chromatinfiber)1.化學(xué)組成(1).DNA：約占30%，每條染色體一個(gè)雙鏈DNA分子是遺傳信息的載體，也就是所謂的遺傳物質(zhì)(2).蛋白質(zhì)組蛋白(histone)：呈堿性，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定；與DNA結(jié)合形成、維持染色質(zhì)結(jié)構(gòu)，與DNA含量呈一定的比例非組蛋白：呈酸性，種類和含量不穩(wěn)定；作用還不完全清楚，可能與染色質(zhì)結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)有關(guān)，在DNA遺傳信息的表達(dá)中有重要作用(3).另外，可能存在少量的RNA2.基本結(jié)構(gòu)單位.串珠模型：染色質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單位是核小體、連接絲(linker)、組蛋白H1。每個(gè)基本單位約180-200個(gè)核苷酸對(duì)(堿基對(duì),bp-basepair).核小體(nucleosome),又稱紐體(

-body)(約11nm).組蛋白：H2A、H2B、H3、H4四種組蛋白各兩分子的八聚體，直徑約10nm).DNA鏈：DNA雙螺旋鏈盤繞于組蛋白八聚體表面1.75圈，約合146bp.連接絲(linker)：核小體間的連接部分，兩個(gè)核小體之間的DNA雙鏈；含50-60堿基對(duì)，變化范圍8-114bp。組蛋白H1：結(jié)合于連接絲與核小體的接合部位。去除H1不影響核小體的基本結(jié)構(gòu)。*采用酶解等方法輕微處理可以消化掉H1，而不影響其它蛋白質(zhì)分子。染色體的結(jié)構(gòu)模型貝克等(Bak,A.L.,1977)：染色體四級(jí)結(jié)構(gòu)模型理論能夠在一定程度上解釋染色質(zhì)狀態(tài)轉(zhuǎn)化的過程1.DNA+組蛋白

核小體+連接絲2.核小體

螺線體(solenoid)3.螺線體

超螺線體(super-solenoid)4.超螺線體

染色體DNA+組蛋白

核小體+連接絲核小體+連接絲

螺線體(solenoid)螺線體

超螺線體

(super-solenoid)超螺線體

染色體*染色體形成過程中長(zhǎng)度與寬度的變化常染色質(zhì)和異染色質(zhì)染色是染料分子與染色質(zhì)線中DNA分子結(jié)合，使染色質(zhì)線在光學(xué)顯微鏡下呈一定的顏色。如果DNA鏈存在狀態(tài)不同，與染料間反應(yīng)也將有所不同；DNA鏈的密度不同，一定區(qū)域內(nèi)結(jié)合染料分子的量不同，染色深淺也將有所不同。通常根據(jù)間期染色反應(yīng)，可以將染色質(zhì)分為異染色質(zhì)和常染色質(zhì)。異染色質(zhì)(heterochromatin)：在細(xì)胞間期染色質(zhì)線中，染色很深的區(qū)段。常染色質(zhì)(euchromatin)：染色質(zhì)線中染色很淺的區(qū)段。常染色質(zhì)和異染色質(zhì)結(jié)構(gòu)差異:兩者結(jié)構(gòu)上連續(xù)，化學(xué)性質(zhì)上沒有差異，只是核酸螺旋化程度(密度)不同。異染色質(zhì)在間期的復(fù)制晚于常染色質(zhì)，間期仍然高度螺旋化狀態(tài)，緊密卷縮(異固縮,heteropycnosis)，所以染色很深；而常染色質(zhì)區(qū)處于松散狀態(tài)，染色質(zhì)密度較低，因此染色較淺。功能差異:遺傳信息的表達(dá)(轉(zhuǎn)錄)主要在間期進(jìn)行，并需要染色質(zhì)(局部)處于解螺旋狀態(tài)。異染色質(zhì)在遺傳功能上是惰性的，一般不編碼蛋白質(zhì)，主要起維持染色體結(jié)構(gòu)完整性的作用。常染色質(zhì)間期活躍表達(dá)，帶有重要的遺傳信息。組成性異染色質(zhì)與兼性異染色質(zhì)組成性(constitutive).構(gòu)成染色體的特殊區(qū)域，如：著絲點(diǎn)部位等；在所有組織、細(xì)胞中均表現(xiàn)異固縮現(xiàn)象；只與染色體結(jié)構(gòu)有關(guān)，一般無功能表達(dá)；*主要是衛(wèi)星DNA。兼性(facultative).可存在于染色體的任何部位；在一些組織中不表現(xiàn)異固縮現(xiàn)象(象常染色質(zhì)一樣正常表達(dá))，而在其它組織中表現(xiàn)異固縮現(xiàn)象(完全不表達(dá))；攜帶組織特異性表達(dá)的遺傳信息。X染色體是一個(gè)特例，教材上的例子并不恰當(dāng)。觀看染色體四級(jí)結(jié)構(gòu)模型動(dòng)畫第四節(jié)體細(xì)胞分裂與細(xì)胞周期

生物的繁殖以細(xì)胞分裂為基礎(chǔ)；對(duì)多細(xì)胞生物而言，其生長(zhǎng)發(fā)育也通過細(xì)胞分裂實(shí)現(xiàn)。體細(xì)胞分裂的方式可以分為無絲分裂和有絲分裂兩種。關(guān)于這兩種分裂方式的過程、特征和異同已學(xué)過，在此作一簡(jiǎn)單回顧：一、無絲分裂(amitosis)；二、有絲分裂(mitosis)；三、細(xì)胞周期(cellcycle)。無絲分裂(amitosis)無絲分裂的分裂過程較簡(jiǎn)單快速，整個(gè)分裂過程中不出現(xiàn)紡錘體。以前人們認(rèn)為無絲分裂只在衰老細(xì)胞和病態(tài)組織中，但近年研究發(fā)現(xiàn)高等生物的許多正常組織(如：植物的薄型組織、木質(zhì)部細(xì)胞、絨氈層細(xì)胞和胚乳細(xì)胞)，也常發(fā)生無絲分裂。有絲分裂(一)、有絲分裂的過程有絲分裂包括兩個(gè)緊密相連的過程：核分裂、細(xì)胞質(zhì)分裂。通常有絲分裂主要是指核分裂，特別是在遺傳學(xué)中更主要討論細(xì)胞核分裂有絲分裂過程可分為五個(gè)時(shí)期，即：

間期、前期、中期、后期、末期應(yīng)當(dāng)注意的是：

有絲分裂過程本身是一個(gè)連續(xù)的自然過程。細(xì)胞分裂時(shí)期是人為劃分的，是根據(jù)所觀察到整個(gè)有絲分裂過程中的各種形態(tài)、結(jié)構(gòu)和狀態(tài)的差異而進(jìn)行的劃分；其目的是便于對(duì)整個(gè)過程進(jìn)行研究的描述。間期(interphase)指細(xì)胞上一次分裂結(jié)束到下一次分裂開始之前的時(shí)期。特征：染色質(zhì)解螺旋、松散分布在細(xì)胞質(zhì)中，核仁染色深。在光學(xué)顯微鏡下細(xì)胞狀態(tài)不發(fā)生明顯變化(早期有人稱之為靜止期)。事實(shí)上細(xì)胞處于生理、生化反應(yīng)高度活躍的階段，其呼吸和合成代謝都非常旺盛。為細(xì)胞分裂奠定物質(zhì)和能量基礎(chǔ)：DNA的復(fù)制組蛋白的合成能量準(zhǔn)備其它物質(zhì)的合成DNA合成是間期最重要的準(zhǔn)備，因此一般根據(jù)DNA合成的特點(diǎn)，將間期分為：合成前期(G1)、合成期(S)、合成后期(G2)。前期(prophase)當(dāng)染色體呈可見的細(xì)線時(shí)標(biāo)志著細(xì)胞分裂開始，進(jìn)入細(xì)胞分裂前期。前期可以觀察到細(xì)胞內(nèi)發(fā)生下列變化：每個(gè)染色體兩條染色質(zhì)線(染色單體)開始螺旋化、卷曲；著絲粒尚未復(fù)制分裂，因而螺旋、卷曲逐漸可見的兩條染色單體同一個(gè)著絲粒聯(lián)結(jié)；核仁、核膜逐漸解體，前期結(jié)束時(shí)核仁消失。中期(metaphase)核仁、核膜消失標(biāo)志著細(xì)胞分裂中期開始。主要特征：染色單體進(jìn)一步螺旋、收縮直至呈最短、最粗的狀態(tài);紡錘絲形成一個(gè)三維的結(jié)構(gòu)，稱為紡錘體(spindle)；紡錘絲與染色體的著絲點(diǎn)附著，并牽引染色體，使其著絲粒均勻分成在垂直于兩極的一個(gè)平面上，常將這個(gè)平面稱為赤道板(或赤道面)染色體臂自由分布在赤道面的兩側(cè)。染色體形態(tài)穩(wěn)定，排列均勻，是研究染色體形態(tài)和數(shù)目的最佳時(shí)期。有絲分裂中期染色體形態(tài)圖4.后期(anaphase)特征：由于紡錘絲的牽引作用，著絲粒發(fā)生分裂；每條染色體的兩條染色單體，分別由紡錘絲拉向兩極；兩極都具有相同的染色(單)體數(shù)。后期就是從著絲粒分裂到染色單體到達(dá)兩極的過程。5.末期(telophase)染色體到達(dá)兩極后：核膜、核仁重建；染色體螺旋化，呈松散狀態(tài)；細(xì)胞質(zhì)分裂或細(xì)胞板形成(物理性)。有絲分裂過程示意圖有絲分裂的遺傳學(xué)意義可從兩個(gè)方面來理解：核內(nèi)染色體準(zhǔn)確復(fù)制、分裂，為兩個(gè)子細(xì)胞的遺傳組成與母細(xì)胞完全一樣打下基礎(chǔ)；染色體復(fù)制產(chǎn)生的兩條姊妹染色單體分別分配到兩個(gè)子細(xì)胞中，子細(xì)胞與母細(xì)胞具有相同的染色體數(shù)目和組成。通過有絲分裂能夠維持了生物個(gè)體的正常生長(zhǎng)和發(fā)育(組織及細(xì)胞間遺傳組成的一致性)；并且保證了物種的連續(xù)性和穩(wěn)定性(單細(xì)胞生物及無性繁殖生物個(gè)體間及世代間的遺傳組成的一致性)。細(xì)胞質(zhì)遺傳：線粒體和葉綠體中DNA也具有遺傳物質(zhì)的功能，并且能夠復(fù)制、分配到子細(xì)胞中；細(xì)胞器在細(xì)胞質(zhì)中分布不均勻，在質(zhì)分裂時(shí)分配也不是均等的；細(xì)胞質(zhì)遺傳物質(zhì)與染色體具有不同的遺傳規(guī)律。有絲分裂動(dòng)畫細(xì)胞的減數(shù)分裂(meiosis)減數(shù)分裂是性母細(xì)胞成熟時(shí)，配子形成過程中所發(fā)生的一種特殊的有絲分裂，又稱成熟分裂(maturationdivision)。其結(jié)果是產(chǎn)生染色體數(shù)目減半的性細(xì)胞，所以稱為減數(shù)分裂。減數(shù)分裂的特殊性表現(xiàn)在：具有一定的時(shí)間性和空間性：生物個(gè)體性成熟后，動(dòng)物性腺和植物造孢組織細(xì)胞中進(jìn)行。連續(xù)進(jìn)行兩次分裂：遺傳物質(zhì)經(jīng)過一次復(fù)制，連續(xù)兩次分裂，導(dǎo)致染色體數(shù)目的減半。同源染色體在第一次分裂前期(前期I，PI)相互配對(duì)(paring)，也稱為聯(lián)會(huì)(synapsis)；并且在同源染色體間發(fā)生片段的交換。一、減數(shù)分裂的過程(一)、間期(前間期,

preinterphase)(二)、減數(shù)第一分裂

(meiosisI)(三)、中間期

(interkinesis)(四)、減數(shù)第二分裂

(meiosisⅡ)前期I(prophaseI,PI),中期I(metaphaseI,MI)后期I(anaphaseI,AI)末期I(telophaseI,TI)前期II(prophaseII,PII),中期II(metaphaseII,MII)后期II(anaphaseII,AII)末期II(telophaseII,TII)(一)、間期(interphase)性母細(xì)胞進(jìn)入減數(shù)分裂前的間期稱為前減數(shù)分裂間期，也稱為前間期。這一時(shí)期是為性細(xì)胞進(jìn)入減數(shù)分裂作準(zhǔn)備。其準(zhǔn)備的內(nèi)容包括：染色體復(fù)制；有絲分裂向減數(shù)分裂轉(zhuǎn)化.特征：持續(xù)時(shí)間比有絲分裂間期長(zhǎng)，特別是合成期較長(zhǎng)；合成期間往往僅有約99.7%的DNA完成合成，而其余的0.3%在偶線期合成。1.前期I(prophaseI,PI),這一時(shí)期細(xì)胞內(nèi)變化復(fù)雜，所經(jīng)歷的時(shí)間較長(zhǎng)，細(xì)胞核比有絲分裂前期核要大些。根據(jù)核內(nèi)變化特征，可進(jìn)一步分為五個(gè)時(shí)期：(1).細(xì)線期(leptotene，PI1).(2).偶線期(zygotene，PI2).(3).粗線期(pachytene，PI3).(4).雙線期(diplotene，PI4).(5).終變期(diakinesis，PI5).(1).細(xì)線期(leptonene，PI1)染色體開始螺旋收縮，在光學(xué)顯微鏡下呈細(xì)長(zhǎng)線狀；有時(shí)可以較為清楚地計(jì)數(shù)染色體數(shù)目。這時(shí)每個(gè)染色體含有兩染色單體，由著絲點(diǎn)連接，但在光學(xué)顯微鏡下還不能分辨染色單體。(2).偶線期(zygotene，PI2)同源染色體的對(duì)應(yīng)部位相互