郜剛生物信息學(xué)人類對染色體的G帶

郜剛生物信息學(xué)人類對染色體的G帶第一頁，共三十七頁，2022年，8月28日一、染色體的形態(tài)結(jié)構(gòu)體細胞的染色體是46個，23個，其中22對是常染色體，一對是性染色體。男性一對XY，女性為XX。染色體的形態(tài)隨著細胞周期的不同而有所改變，在光學(xué)顯微鏡下所看到的染色體是細胞分裂中期染色體（metaphasechromsome）。每個染色體含有兩條染色單體，呈赤道狀彼此分離，只有著絲粒處相連。根據(jù)著絲粒的位置分為三種類型，中部著絲粒型，亞中部著絲粒和端著絲粒型第二頁，共三十七頁，2022年，8月28日正常人體細胞的三種染色體

1．中部著絲點染色體；2.近中部著絲點染色體；3.近端部著絲點染色體

第三頁，共三十七頁，2022年，8月28日第四頁，共三十七頁，2022年，8月28日.A組（1～3）：為最大的具中部著絲粒染色體，這組染色體相互間很易區(qū)別。第1號和第2號染色體大小相似，唯第2號染色體為近中部著絲粒染色體。第3號染色體較1、2號染色體小，為中部著絲粒染色體。B組（4～5）：為大的具中部著絲粒染色體。2對染色體之間在形態(tài)和長度上較難區(qū)別。C組（6～12號和X）：為中等大小的具中部或近中部著絲粒染色體。這組染色體較難區(qū)分，其中第6、7、11號和X染色體為中部著絲粒染色體，第8、9、10和12號染色體為近中部著絲粒染色體。女性為2個X染色體。男性只有1個X染色體。D組（13～15號）：為中等大小的具近端著絲粒染色體。在其短臂上有隨體。與他組染色體有明顯區(qū)別。但3對染色體之間較難區(qū)別。E組（16～18號）：為小的具中部或近中部著絲粒染色體。第16號染色體為中部著絲粒染色體，第17號和18號染色體為近中部著絲粒染色體。不過，著絲粒位置第18號較第17號染色體更近端部。F組（19～20號）：為更小的中部著絲粒染色體。2對染色體之間，形態(tài)上很難區(qū)別。G組（21～22號和Y）：為最小的近端著絲粒染色體。第21號和22號染色體大小相似，且短臂上常連有隨體。Y染色體常比第21和22號染色體大、染色深。且無隨體。Y染色體長臂2個染色單體比較靠攏，長臂末端也較模糊。第五頁，共三十七頁，2022年，8月28日非顯帶染色體特征分為七組

A組BCDEFG第六頁，共三十七頁，2022年，8月28日A組（1～3）：為最大的具中部著絲粒染色體，這組染色體相互間很易區(qū)別。第1號和第2號染色體大小相似，唯第2號染色體為近中部著絲粒染色法。第3號染色體較1、2號染色體小，為中部著絲粒染色體。第七頁，共三十七頁，2022年，8月28日B組（4～5）：為大的具中部著絲粒染色體。2對染色體之間在形態(tài)和長度上較難區(qū)別。

C組（6～12號和X）：為中等大小的具中部或近中部著絲粒染色體。這組染色體較難區(qū)分，其中第6、7、11號和X染色體為中部著絲粒染色體，第8、9、10和12號染色體為近中部著絲粒染色體。女性為2個X染色體。男性只有1個X染色體。

D組（13～15號）：為中等大小的具近端著絲粒染色體。在其短臂上有隨體。與他組染色體有明顯區(qū)別。但3對染色體之間較難區(qū)別。

E組（16～18號）：為小的具中部或近中部著絲粒染色體。第16號染色體為中部著絲粒染色體，第17號和18號染色體為近中部著絲粒染色體。不過，著絲粒位置第18號較第17號染色體更近端部。

F組（19～20號）：為更小的中部著絲粒染色體。2對染色體之間，形態(tài)上很難區(qū)別。

G組（21～22號和Y）：為最小的近端著絲粒染色體。第21號和22號染色體大小相似，且短臂上常連有隨體。Y染色體常比第21和22號染色體大、染色深。且無隨體。Y染色體長臂2個染色單體比較靠攏，長臂末端也較模糊。第八頁，共三十七頁，2022年，8月28日G帶染色染色體經(jīng)胰酶前處理后通過吉姆薩染色產(chǎn)生的帶紋。每一條同源染色體都具有獨特的帶紋，可用于識別特異染色體.將染色體制片經(jīng)鹽溶液、胰酶或堿處理,再用吉母薩染料染色,在光鏡下進行檢查,見到特征性的帶。一般富含AT堿基的DNA區(qū)段表現(xiàn)為亮帶，富含GC堿基的DNA區(qū)段表現(xiàn)為暗帶。此法可制成永久性的標本第九頁，共三十七頁，2022年，8月28日高分辨染色體G帶技術(shù)

1．原理常規(guī)的G帶顯帶技術(shù)，在人類染色體中僅觀察到320～450條帶紋，對于一些染色體細微結(jié)構(gòu)異常的識別是不夠的。氨甲碟呤抑制二氫葉酸還原酶，阻止葉酸轉(zhuǎn)變?yōu)樗臍淙~酸，從而干擾了脫氧胸腺嘧啶核苷酸的合成，阻止了DNA的復(fù)制，使細胞被阻止在S期內(nèi)。胸腺嘧啶核苷解除氨甲喋呤的作用，讓被阻滯的細胞同時開始進行DNA復(fù)制，進而同步分裂；放線菌素D可增加染色體的長度，能顯示更多的亞帶。放線菌素D與核酸相互作用：①插入脫氧鳥嘌呤核苷酸和脫氧胞啶核苷酸之間，使DNA變長；②能與染色體縮短有關(guān)的特殊蛋白和DNA結(jié)合，因此，抑制了染色體正常的收縮過程。秋水仙胺抑制紡垂絲的形成，可以得到較多的晚前期、前中期、早中期的分裂相。這樣染色體帶紋可增加到500和850條，甚至可達1200～2000條之多。這一步對于研究較細小的染色體缺陷的基因定位，具有很大的意義。第十頁，共三十七頁，2022年，8月28日C-帶定義主要顯示著絲粒結(jié)構(gòu)異染色質(zhì),及其它區(qū)段的異染色質(zhì)部分。標本可用酸(HCl)及堿〔Ba(OH)2〕變性處理,再經(jīng)2xSSC在60℃中溫育1小時,最后用Giemsa染料染色顯帶第十一頁，共三十七頁，2022年，8月28日外周血培養(yǎng)及染色體制片技術(shù)

1．國內(nèi)應(yīng)用的外周血培養(yǎng)染色體技術(shù)（1）原理：外周血染色體制備是目前應(yīng)用最廣泛的細胞遺傳學(xué)診斷技術(shù)，亦是基本的實驗技術(shù)，由于取材容易，培養(yǎng)過程比較簡單，短期內(nèi)可以得到結(jié)果，所以其實用價值很高。

血液中含有紅、白兩類細胞，它們均是處于未分裂的間期細胞。紅細胞沒有核，無分裂能力；白細胞類雖有細胞核存在，但是外周血中處于休止期。植物血球凝集素（簡稱PHA）能促使淋巴細胞和單核細胞轉(zhuǎn)化為具有分裂作用的母細胞。染色體只有在細胞分裂中期時最典型。秋水仙素類藥的藥物能抑制紡錘絲的形成，使細胞分裂停止于中期，低滲處理使細胞膨脹，細胞膜破裂，染色體分散，這樣就可便于分析外周血是除骨髓之外的血液，臨床上常用一些方法把骨髓中的造血干細胞釋放到血外周血液中，再在從血液中提取分離得到造血干細胞，我們把這樣得到的干細胞成為外周血干細胞第十二頁，共三十七頁，2022年，8月28日應(yīng)用ISHH技術(shù)對染色體制片（一）基本原理

染色體上基因位置分配的研究，又叫染色體圖的研究，是用同位素或生物素、地高辛標記的核酸探針，直接同中期的染色體鋪片行雜交。早期的研究是用于重復(fù)序列DNA的定位，如編碼核糖體的基因18S和28S核糖體RNA定位于第13～15號染色體和第21～22號染色體短臂次縊痕區(qū)。5S核糖體RNA定位于第1號染色體上長臂的遠側(cè)Iq42～Iq43。近年已能進行單拷貝基因的定位，如胰島素基因定位于IIp15上、C-mos原癌基因定位于Sq22上、N-ras原癌基因定位于IPI34。在染色體11的短臂上，利用ISHH技術(shù)證明4個基因依次排列，從短臂的遠端依次為胰島素、β-球蛋白、HRASI和PTH。第十三頁，共三十七頁，2022年，8月28日2．G帶染色體的特征第1號染色體：識別并不困難，但初學(xué)者易把長短臂顛倒。短臂的近側(cè)1/2處有2個深帶。遠側(cè)有一半幾乎為淺染區(qū)；短臂共分3區(qū)。界標為近側(cè)的深帶（2區(qū)1帶）和中段的深帶（3區(qū)1帶）。長臂近側(cè)為一窄的淺帶。中段和遠側(cè)段各有2條深帶；長臂共分4區(qū)，界標為次縊痕遠側(cè)的淺帶（2區(qū)1帶）、中段的深帶（3區(qū)1帶）和遠側(cè)的深帶（4區(qū)1帶）。第2號染色體：短臂可見4條深帶。中段的2條深帶常互相靠近，表現(xiàn)為1條深帶；短臂共分2區(qū)，界標為1淺帶（2區(qū)1帶）。長臂可見4～7帶，近側(cè)著色甚淺，中段及遠側(cè)著色較深；長臂共分3區(qū)，界標為2個淺帶（2區(qū)1帶和3區(qū)1帶）。第3號染色體：短臂近側(cè)可見2條深帶；遠側(cè)可見3條深帶，其中遠端的1條帶較窄，染色淺；短臂分為2區(qū)，界標為1淺帶（2區(qū)1帶），長臂近側(cè)和遠側(cè)各有1條較寬的深帶：好的標本近側(cè)深帶可分為2條深帶，遠側(cè)深帶可分為3～4條深帶；長臂分為2區(qū)，界標為1淺帶（2區(qū)1帶）。長臂深帶寬度略大于短臂深帶。第4號染色體：短臂有1～2條深帶，只1區(qū)。長臂有均勻分布的4條深帶；長臂分3區(qū)；界標為2淺帶（2區(qū)1帶和3區(qū)1帶）。第5號染色體：短臂有1條深帶，只1區(qū)。長臂有5條深帶，中段的3條深帶?？拷?；長臂分3區(qū)，界標有1深帶（2區(qū)1帶）和1淺帶（3區(qū)1帶）。第6號染色體：短臂近側(cè)有1寬的淺帶，遠側(cè)為1深帶；短臂分2區(qū)，界標為1淺帶（2區(qū)1帶）。第7號染色體：短臂有2～3條深帶，近末端帶著色很深；短臂分2區(qū)，界標為1深帶（2區(qū)1帶）長臂有3條深帶，近側(cè)和中部的2條帶較深；長臂分3區(qū)，界標為2深帶（2區(qū)1帶和3區(qū)1帶）。第8號染色體：短臂有2條深帶，遠側(cè)深帶較近側(cè)深帶著色深；短臂分2區(qū)，界標為1淺帶（2區(qū)1帶）。長臂有3～4條深帶，遠中的深帶著色較深；長臂分2區(qū)，界標為1深帶（2區(qū)1帶）。第9號染色體：短臂有1～2條深帶；短臂分2區(qū)，界標為1深帶（2區(qū)1帶）。長臂2條深帶。長臂分3區(qū)，界標為2深帶（2區(qū)1帶和3區(qū)1帶）。第10號染色體：短臂有2條深帶，近側(cè)較近側(cè)深帶著色淺；短臂只1區(qū)。長臂有3條深帶，近側(cè)深帶著色更深；長臂分2區(qū)，界標為1深帶（2區(qū)1帶）。第11號染色體：短臂有1～2條深帶；短臂只1區(qū)。長臂有2條深帶，在近側(cè)深帶與著絲粒之間有1寬的淺帶；長臂為2區(qū)，界標為1淺帶（2區(qū)1帶）。第12號染色體：短臂有1條深帶；短臂只1區(qū)。長臂有3條深帶，中間的1條深帶寬，近側(cè)深帶與著絲粒的距離較第11號染色體近；長臂分2區(qū)，界標為1深帶（2區(qū)1帶）。第13號染色體：長臂有4條深帶，中間2條深帶寬；長臂分3區(qū)，界標為中間的2條深帶（2區(qū)1帶及3區(qū)1帶）。第14號染色體：長臂有45條深帶，近側(cè)的第2條帶和遠側(cè)的帶著色更深；長臂分3區(qū)，界標為2條深帶（2區(qū)1帶和3區(qū)1帶）。第15號染色體：長臂有4條深帶，近側(cè)的第2條帶較寬；長臂分2區(qū)，界標為1深帶（2區(qū)1帶）。第16號染色體：短臂有1～2條深帶，短臂只1區(qū)。長臂有2條深帶，近中部深帶明顯；長臂分2區(qū)，界標為1深帶（2區(qū)1帶）。第17號染色體：短臂有1深帶；只1區(qū)。長臂1～2深帶，遠側(cè)深帶較寬，在深帶與著絲粒之間有1寬的淺帶；分2區(qū)，界標為淺帶（2區(qū)1帶）。第18號染色體：短臂為1淺帶區(qū)。長臂有2條深帶；為2區(qū)，界標是1淺帶（2區(qū)1帶）。第19號染色體：著色最淺。著絲粒周圍為深帶。短臂和長臂均為1區(qū)。第20號染色體：短臂有1深帶，較寬；短臂和長臂均為1區(qū)。長臂有1深帶，較寬。第21號染色體：最小的1個染色體。長臂緊按著絲粒處有1深帶，較寬；長臂為2區(qū)，界標為1深帶（2區(qū)1帶）。第22號染色體：較21號色體長，長臂緊接著絲粒處有1深帶，較窄。短臂和長臂均為1區(qū)。

X染色體：短臂中部有1條深帶；分2區(qū)，界標是深帶（2區(qū)1帶）。長臂有4條深帶，其中近槽深帶最寬；分2區(qū)，界標是近側(cè)深帶（2區(qū)1帶）。

Y染色體：長臂遠側(cè)半色著深，為1深帶；短臂和長臂均為1區(qū)。第十四頁，共三十七頁，2022年，8月28日現(xiàn)在國內(nèi)流行一種辨認G帶每個染色體的口訣，稍加修改如下：一禿二蛇三蝶飄，四象鞭炮五黑腰；六號短空小白臉，七上八下九苗條；十號長臂近帶好，十一低來十二高；十三十四十五號，三個長臂一二一；十六