染色體

染色體是由線性雙鏈DNA分子同蛋白質形成的復合物，真核生物的核基因就分藏在每條染色體中，所以，染色體是基因的載體，也就是遺傳信息的載體。一個細胞里的全部染色體也就包含了這個生物的全部遺傳信息。因各種生物細胞的染色體具有一定的類型和組數。一個染色體組包含一個完整個體發育的全部基，例如人的體細胞中含有兩組染色體組，每一組染色體有23個染色體，一共有23對，46個染色體。水稻為12對，24個染色體。

細胞核中由DNA、蛋白質和少量RNA組成的易被堿性染料著色的一種絲狀或桿狀物。1888年瓦爾德第一次提出了染色體這一名詞。染色體為細胞中最重要的遺傳結構。對染色體的結構與功能的研究一直是細胞學、遺傳學中的重大課題。染色體可被蘇木精、蕃紅、結晶紫、吉姆薩、醋酸洋紅、地衣紅和孚爾根染液等染色。在細胞分裂中期，染色體由兩條姐妹染色單體組成，它們僅在著絲粒處相連。每一條染色單體是由一個DNA分子的一條染色線盤繞而成。兩條染色單體連處的著絲粒部位稱初縊痕。著絲粒是染色體的一個重要組成部分，它在不同的染色體上的位置是一定的。由于著絲粒位置的不同，可把染色體分為中著絲粒染色體、近中著絲粒染色體、近端著絲粒染色體和端著絲粒染色體四種類型。著絲粒對細胞分裂與染色體移向兩極起重要作用。染色體上還有一個與核仁的形成有關的縊縮區，稱次縊痕。有些染色體的大小可因不同生物或同一個體的不同組織、同一組織不同外界條件而判別很大。染色體的長度變異范圍為0.2～50微米，直徑0.2～2微米。每種生物染色體數目是相對固定的。在體細胞中染色體成對存在，而在配子細胞中，染色體數目是體細胞中的一半。染色體的數目和開頭可作為生物種的特征之一，因此可用染色體作為一個指標進行物種分類并探索物種之間的親緣關系。染色體數目會在一定的生理、病理或外界條件下發生改變。有些先天性疾病是由于染色體數目的變異引起的，如先天愚型是由于第21對染色體上多了一個所引起的。因此開展染色體的研究，在臨床上對疾病的早期診斷以及開展產前遺傳咨詢和對提高民族的素質等十分重要。

概述

細胞核內由核蛋白組成、染色體能用堿性染料染色、有結構的線狀體， 是遺傳物質基因的載體。在生物的細胞核中，有一種易被堿性染料染上顏色的物質，叫做染色質。染色體只是染色質的另外一種形態。它們的組成 成分是一樣的，但是由于構型不一樣，所以還是有一定的差別。

染色體在細胞的有絲分裂期由染色質螺旋化形成。用于化學分析的原核細胞的染色質含裸露的DNA，也就是不與其他類分子相連。而真核細胞染色體卻復雜得多，由四類分子組成：即DNA，RNA，組蛋白（富有賴氨酸和精氨酸的低分子量堿性蛋白，至少有五種不同類型）和非組蛋白（酸性）。DNA和組蛋白的比例接近于1:1。

正常人的體細胞染色體數目為46條，并有一定的形態和結構。染色體在形態結構或數量上的異常被成為染色體異常，由染色體異常引起的疾病為染色體病。現已發現的染色體病有100余種，染色體病在臨床上常可造成流產、先天愚型、先天性多發性畸形、以及癌腫等。染色體異常的發生率并不少見，在一般新生兒群體中就可達0.5%~0.7%，如以我院平均每年3000新生兒出生數計算，其中可能有15~20例為染色體異常者。而在早期自然流產時，約有50%~60%是由染色體異常所致。染色體異常發生的常見原因有電離輻射、化學物品接觸、微生物感染和遺傳等。臨床上染色體檢查的目的就是為了發現染色體異常和診斷由染色體異常引起的疾病。

染色體檢查是用外周血在細胞生長刺激因子——植物凝集素（PHA）作用下經37℃，72小時培養，獲得大量分裂細胞，然后加入秋水仙素使進行分裂的細胞停止于分裂中期，以便染色體的觀察；再經低滲膨脹細胞，減少染色體間的相互纏繞和重疊，最后用甲醇和冰醋酸將細胞固定于載玻片上，在顯微鏡下觀察染色體的結構和數量。正常男性的染色體核型為44條常染色體加2條性染色體X和Y，檢查報告中常用46，XY來表示。正常女性的常染色體與男性相同，性染色體為2條XX，常用46，XX表示。46表示染色體的總數目，大于或小于46都屬于染色體的數目異常。缺失的性染色體常用O來表示。

人體內每個細胞內有23對染色體.包括22對常染色體和一對性染色體.性染色體包括：X染色體和Y染色體。含有一對X染色體的受精卵發育成女性，而具有一條X染色體和一條Y染色體者則發育成男性。這樣，對于女性來說，正常的性染色體組成是XX，男性是XY。這就意味著，女性細胞減數分裂產生的配子都含有一個X染色體；男性產生的精子中有一半含有X染色體，而另一半含有Y染色體。精子和卵子的染色體上攜帶著遺傳基因，上面記錄著父母傳給子女的遺傳信息。同樣，當性染色體異常時，就可形成遺傳性疾病。男性不育癥中因染色體異常引起者約占2%～21%，尤其以少精子癥和無精子癥多見。

哺乳動物雄性個體細胞的性染色體對為XY；雌性則為XX。鳥類的性染色體與哺乳動物不同：雄性個體的是ZZ，雌性個體為ZW。

染色體的研究歷史

1879年,由德國生物學家弗萊明（altherFlemming,1843～1905年）弗萊明經過實驗發現。

1883年美國學者提出了遺傳基因在染色體上的學說。

1888年正式被命名為染色體。

1902年，美國生物學家薩頓和鮑維里通過觀察細胞的減數分裂時又發現染色體是成對的，并推測基因位于染色體上。

1928年摩爾根證實了染色體是遺傳基因的載體，從而獲得了生理醫學諾貝爾獎。

1956年莊有興等人明確了人類每個細胞有46條染色體，46條染色體按其大小、形態配成23對，第一對到第二十二對叫做常染色體，為男女共有，第二十三對是一對性染色體。

染色體的發現過程

遺傳的染色體學說的證據來自于這樣的實驗， 染色體一些特殊基 因的遺傳行為和性染色體（sexchromosome）傳遞的關系 。性染色體在高等真核生物的兩種性別中是不同的。性染色體的發現為Sutton-Boveri的學說提供了一個實驗證據。在孟德爾以前（1891年）德國的細胞學家亨金（Henking,H）曾經用半翅目的昆蟲蝽做實驗，發現減數分裂中雄體細胞中含11對染色體和一條不配對的單條染色體，在第一次減數分裂時，它移向一極，亨金無以為名，就稱其為“X”染色體。后來在其它物種的雄體中也發現了“X”染色體。

1900年麥克朗（McClung,C.E）等就發現了決定性別的染色體。他們采用的材料多為蚱蜢和其它直翅目昆蟲。1902年麥克朗發現了一種特殊的染色體，稱為副染色體（accessorychromosome）。在受精時，它決定昆蟲的性別。1906年威爾遜（Wilson,E.B）觀察到另一種半翅目昆蟲（Proteror）的雌體有6對染色體，而雄性只有5對，另外加一條不配對的染色體，威爾遜稱其為X染色體，其實雌性是有一對性染色體，雄性為XO型。

在1905年斯蒂文斯（Stevens,N）發現擬步行蟲屬（Tenebriomolitor）中的一種甲蟲雌雄個體的染色體數目是相同的，但在雄性中有一對是異源的，大小不同，其中有一條雌性中也有，但是是成對的；另一條雌性中怎么也找不到，斯蒂文斯就稱之為Y染色體。在黑腹果蠅中也發現了相同的情況，果蠅共有4對染色體，在雄性中有一對是異形的染色體。在1914年塞勒（Seiler,J）證明了在雄蛾中染色體都是同形的，而在雌蛾中有一對異形染色體。他們根據異形染色體的存在和性別的相關性，發現了性染色體，現在已完全證實了他們的推論是完全正確的。嚴格地說異形染色體的存在僅是一條線索，而不是證據，不能因為存在異形染色體，就表明其為性染色體。一定要通過實驗證明這條染色體上存在決定性別的主要基因，方能定論。

染色體

2005年3月17日，在Nature雜志上發表的一篇文章宣告基本完成對人類X染色體的全面分析。對X染色體的詳細測序是英國WellcomeTrustSanger研究中心領導下世界各地多所著名學院超過250位基因組研究人員共同完成的，是人類基因組計劃的一部分。

從屬于NIH的美國國家人類基因組研究院的負責人弗朗西絲.柯林斯博士（FrancisS.Collins,Ph.D）表示“對X染色體的詳細研究成果代表了生物學和醫藥學領域進展的一個新的里程碑。新的研究確認了X染色體上有1098個蛋白質編碼基因--有趣的是，這1098個基因中只有54個在對應的Y染色體上有相應功能.....[詳細]

染色體研究是臨床遺傳學研究的基礎。測序結果表明X染色體包涵多達1100種基因。但另人吃驚的是，與之相關的疾病也有百余種，如X染色體易碎癥、血友病、孤獨癥、肥胖肌肉萎縮病和白血病等。看來這條染色體決不容小視！

X染色體對應的另一半就是Y染色體。人類Y染色體的測序工作也已經完成，并且發現它并沒有人們之前想象的那樣脆弱。Y染色體上有一個“睪丸”決定基因則對性別決定至關重要。目前已經知道的與Y染色體有關的疾病有十幾種。

最新進展基因組研究以國際人類基因組計劃為代表，是當今生物技 術研究的“熱中之熱”。人類基因組草圖的完成宣告了一 個新時代——后基因組時代的到來。目前已經完成基因組 測序的動物還有秀麗線蟲（1998年）、果蠅（2000年）、狗（2004年）和小雞（2004年）等。我國研究人員獨 立完成了水稻、家蠶、雞、吸血蟲等物種的全基因組測序工作。

染色體組型

染色體組型（Karyotype）：描述一個生物體內所有染色體的大小、形狀和數量信息的圖象。這種組型技術可用來尋找染色體歧變同特定疾病的關系，比如：染色體數目的異常增加、形狀發生異常變化等。以染色體的數目和形態來表示染色體組的特性，稱為染色體組型。雖然染色體組型一般是以處于體細胞有絲分裂中期的染色體的數目和形態來表示，但是，也可以其他時期，特別是以前期或分裂間期的染色體形態來表示。關于整個染色體的情況可作下列記載而加以表示：各自的長度、粗細；著絲粒的位置；隨體及次縊痕的有無、數目、位置；凝縮部不同的部分以及異染色質部分、常染色質部分；染色粒、端粒的形態、大小及分布情況；小縊痕的數目、位置；由于溫度和藥品處理所產生的染色體分帶（band）的形態、數目、位置等等。對于染色體組的表示，現已提出幾種方法。例如，染色體的數目是以n、2n分別表示配子和合子的染色體數目，以x表示基數，以b表示原始基數，以2x、3x、4x、……表示多倍性，以2x+1、2x-1、……等等表示非整惰性，以1、2、3、……等編號表示各個染色體。另外，為了表示各個染色體的形態特征，還可采用“V”形、“J”形等名稱，或者采用由A．Levan等（1964）所提出的根據著絲粒的位置進行分類的方法等。關于人類的染色體組型的表示法，在國際上是統一的（在丹佛1960、倫敦1963、芝加哥1966、巴黎1971等地召開的人類染色體會議上所制訂的），已規定了為了表示染色體形態特征的染色體臂比、著絲點指數等指標。

染色體的醫學應用

生殖功能障礙者

染色體在不孕癥、多發性流產和畸胎等有生殖功能障礙的婦夫中至少有7%~10%是染色體異常的攜帶者。常見的有染色體結構異常如平衡易位和倒位以及數量異常如由于女性少一條X染色體造成的45，XO，或多一條Y染色體造成的47XXY。平衡易位和倒位由于無基因的丟失，攜帶者本身常并不發病，卻可因其生殖細胞染色體異常而導致不孕癥、流產和畸胎等生殖功能障礙。性染色體數目異常除可造成不孕外，還常出現第二性征異常。

第二性征異常者

常見于女性，如有原發性閉經、性發育不良，伴身材矮小、肘外翻、盾狀胸和智力稍有低下,陰毛、腋毛少或缺如，后發際低，不育等，應考慮是否有X染色體異常。常見的X染色體異常有特納氏綜合征和環形X染色體。特納氏綜合征患者比正常女性少一條X染色體，其染色體核型為：45，XO。環形X染色體患者由于某種原因使X染色體兩端同時出現斷裂，并在斷裂部位重接形成，環形染色體越小臨床癥狀越重。早期發現這些異常并給予適當的治療可使第二性征得到一定程度地改善，也可能獲得生育能力。

外生殖器兩性畸形者

對于外生殖器分化模糊，如陰莖伴尿道下裂，陰蒂肥大呈陰莖樣，根據生殖器外觀常難以正確決定性別的患者，通過性染色體的檢查有助于做出明確診斷。根據染色體檢查結果和臨床其它檢查，兩性畸形可分為真兩性畸形、假兩性畸形、性逆轉綜合征等幾種不同情況。

１.真兩性畸形：內生殖器同時存在著兩性的特征，即體內同時存在睪丸、輸精管和卵巢、輸卵管。染色體檢查表現為兩種類型：1、46，XX/46，XY，即一個機體內存在著兩個細胞系，每種細胞的比例決定性別取向，產生的原因：X精子和Y精子同時與兩個卵子受精后融合，或X精子和Y精子同時與卵細胞和剛形成、尚未排出卵外的極體分別受精所致。2、核型是46，XX，但是Y染色體的某些基因或片段易位于X染色體上，或常染色體基因突變而具有Y染色體的功能。

２.假兩性畸形：有進一步分為女假兩性畸形和男假兩性畸形。女假兩性畸形內生殖器表現為女性，有子宮、卵巢、輸卵管，染色體檢查為46，XX。男性假兩性畸形內生殖器表現為男性即性腺是睪丸，染色體核型是46，XY。

３.性逆轉綜合征：即染色體核型與表型相反，例如核型是女性核型46，XX，但表型卻似男性；或核型是男性核型46，XY，但表型卻似女性。46，XX男性的主要臨床表現有睪丸發育不良，隱睪，陰莖有尿道下裂，精子少或無精子，可有喉節、胡須。腋毛稀疏，群體發病率：1/2萬。46，XY女性的主要臨床表現有身材較高，卵巢為條索狀，無子宮，盲端陰道，原發性閉經，乳房不發育。

先天性多發性畸形和智力低下

先天性多發性畸形和智力低下的患兒及其父母染色體病的特點就是多發性畸形和智力低下，常見臨床特征有，頭小、毛發稀而細、眼距寬、耳位低、短頸、鼻塌而短、外生殖器發育不良、腭裂、肌張低下或亢進、顛癇、通貫掌、肛門閉鎖、身材矮小、發育遲緩、眼裂小、發際低、持續性新生兒黃疸及明顯的青斑、眼瞼下垂、心臟畸形、腎臟畸形、虹膜或視網膜缺損等。染色體檢查可發現有21-三體綜合征等異常。

性情異常者

身材高大、性情兇猛和有攻擊性行為的男性，有些可能為性染色體異常者。如XYY綜合征，染色體檢查表現為比正常男性多一條Y染色體，染色體核型表現為47，XYY。患者多數表型正常，即健康情況良好，常有生育能力，但子代男性中同樣為47，XYY的機會大于正常人群。該病的發病率占一般男性人群的1/750。男性如出現身材修長、四肢細長、陰莖小、睪丸發不發育和精液中無精子者，有時還可以伴有智力異常，應通過染色體檢查確定是否患有可氏綜合癥，該病患者比正常男性多一條X染色體，染色體核型表現為原`原47，XXY。其發病率在一般男性中為1/800，在男性精神發育不全者中為1%，而在男性不孕者中可高達1/10。

接觸過有害物質者

輻射、化學藥物、病毒等可以引起染色體的斷裂，如果染色體裂后原來的片段未在原來的位置上重接，將形成各種結構異常的染色體，如缺失、易位、倒位、重復、環形染色體等，這些畸變如發生在體細胞可以引起一些相應的疾病，例如腫瘤。如畸變發生在生殖細胞就發生遺傳效應，殃及子代，可以引起流產、死胎、畸形兒。

婚前檢查

婚前檢查可以發現表型正常的異常染色體攜帶者，如染色體平衡易位、倒位，染色體的平衡易位和倒位由于基因不丟失而表型正常，但極易引起流產、畸胎、死胎，盲目保胎會引起畸形兒的出生率增加。婚前檢查還可以發現表形基本正常，但性染色體異常者，這些患者可表現為性功能障礙、無生育能力等。因此，婚前檢查對優生優育有著重要的意義。

白血病及其它腫瘤患者

白血病及其它腫瘤時出現的染色體異常可使血細胞的癌基因表達，使血細胞無控制的惡性生長。不同的白血病常有各自的特征性染色體異常，因此染色體檢查有助于白血病的診斷和預后判定。

１.慢性粒細胞白血病：Ph染色體是其標記染色體，由9號和22號染色體部份片段相互易位形成的。Ph染色體的出現為慢性粒細胞白血病的確診指標，治療過程中Ph染色體的出現或消失，還可作為療效和愈后的參考指標。

２.急性非淋巴細胞白血病：染色體改變主要為8號和21號染色體相互易位，以及15號和17號染色體相互易位，形成4條異常染色體，并且增加一條12號染色體。

３.急淋巴細胞白血病：染色體檢查可發現8號和14號染色體相互易位，4號和11號染色體相互易位，9號和22號染色體相互易位形成的6條異常染色體并增加一條21號染色體。

染色體醫學檢查

常用的正常和異常染色體的命名、縮寫和符號（ISCN，1978）如下：

A～G成     染色體組；

1～22      常染色體序號；

X，Y      性染色體；

/         用于分開嵌合體不同的細胞系；

+，二     放在常染色體號或組的符號之前時，表示整個染色體的增加或丟失；放在染色體壁、結構或其它符號之后時，表示染色體長度的增加或減少；

？        染色體結構不明或有疑問，？應放在染色體組或號之前；

：        表示斷裂；

∷　   斷裂和連接；

；        從幾個染色體結構重排中，分開染色體和染色體區；

→        從……到……；

ace       無著絲粒斷片；

cen       著絲粒；

chi       異源嵌合體；

ct        染色單體；

del        缺失；

der       衍生染色體；

dic        雙著絲粒；

dup       重復；

end       內復制；

g         裂隙；

h         次縊痕；

i         等臂染色體；

ins       插入；

inv       倒位；

inv ins   倒位插入；

inv（p-q+） /inv（p+q-）  臂間倒位；

mar    &

染色體正常值

男性：46，XY；

女性：46，XX。

染色體臨床意義

1、性染色體數目和形態異常

（1）X染色體缺失 特納（Turner）綜合征：45，X染色體為45個，只有1個X染色體。表型為女性，但性腺發育不全，第二性征發育延遲或發育不全。個短小，耳畸形低位、高腭、小頜、后發際低、短頸、有頸蹼、盾狀胸、乳距寬、肘外翻及智力可能有輕度缺陷等。

尚有核型為45，X/46，XX嵌合體；X染色體長臂缺失；X染色體短臂缺失；X染色體長、短臂均缺失；環狀X染色體；X染色體長臂等臂染色體及X染色體與常染色體易位等亦可能有輕重不同的Turner氏綜合征表現。

（2）X染色體過多 47，XXX 48，XXXX 49，XXXXX及它們與正常染色體組成的嵌合體。表型多為女性，有的有性腺發育不全，也有無明顯異常且有生育能力。

（3）Y染色體過多和異常 克林費爾特（Klinefelter）綜合征；47，XXY 患者為男性，多半身材高大，具小而硬的睪丸，精子缺乏，多有乳房發育，呈女性體型，體毛稀小，臂和腿較長和智力可能遲鈍。

47，XYY核型較上為少見，患者為男性，多半身材高大，受尋釁，智力較差，可能有精神病和違法行為，亦有相當一部分人沒有臨床上的異常表現。

（4）兩性畸形 真兩性畸形患者既有睪丸又有卵巢組織。其體態，第二性征及外生殖器等似女又似男。其染色體核型大多是46，XX，少數偶可為46，XY或為46，XX/46，XY、45、X/46，XY等的嵌合體。

睪丸女性化綜合征患者的外貌為正常的女性，但有XY染色體和睪丸組織。在XY性腺發育不全患者中，其性腺和第二性征往往與特納氏綜合征一樣發育不全。

2、常染色體數目及形態異常

DOWwn綜合征（先天愚型）：典型的21三體綜合征，有47個染色體，多1個21號染色體，為常染色體異常中最多見的一種核型。高齡產婦所生的嬰兒中發生率較高。患者有明顯的癡呆和外觀、手掌、皮紋等多種特殊貌，患兒易感染且易患白血病，多數難活至成年。

21與21，21與22，21與14等羅伯遜易位以及21三體與正常核嵌合型均可有輕重不等的先天愚型表現。

優生學之任務是改善人口素質。開展產前診斷，進行遺傳咨詢，及早發現21三體綜合征等遺傳性疾病有重要的意義。

Edwad綜合征系18三體綜合征，患兒有47個染色體，多1個18號染色體，于新生兒中的發生率約為1/4,500，多在分娩時或產后即死亡。有多種畸形。

Patar綜合征系13三體綜合征，有47個染色體，多1個D組的13號染色體，發生率大約為4/10萬，有多種畸形，多見于流產、早產兒或生后不久死亡的新生兒。

此外在新生兒或流產中偶見8號三體、9號三體、22號三體綜合征及雙三體（即在同1個個體中有兩種三體，例如：既有21三體又有X三體）。其余各對之三體十分罕見，往往只在自然流產中見到。

常染色體的缺失多為致死性，極少能存活。偶見21單體、13單體和22單體的報道。

3.常染色體結構異常

主要類型有：部位臂缺失；部分臂重復及各種各樣的易位……等。

（1）5P-綜合癥：因患兒哭聲似貓叫故亦稱“貓叫綜合征”，在其5號染色體上短臂部分缺失。有頭小、眼距寬、眼裂外側下傾、耳位低，通貫手等多種畸形，約一半患者有先天性心臟病，智力低下，生活能力差，常早亡。

（2）4P-綜合征：類似5P-綜合癥，但常更為加重，還可呈尿道下裂，腭裂、嚴重的精神及運動障礙，癲癇發作等，屬少見病例。

（3）18P-綜合征偶有成活者。

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