第十章染色体畸变 染色体畸变( chromosome aberration)是体细胞或生殖细胞内染 色体发生的异常改变。畸变的类型和可能引起的后果在细胞不同周期 和个体发育不同阶段不尽相同。 染色体畸变可分为数目畸变和结构畸变两大类,其中染色体的数 目畸变又可分为整倍性改变和非整倍性改变两种。结构畸变主要有缺 失、重复、插入、易位和倒位等;当一个个体细胞有两种或两种以上 的不同核型的细胞系时,这个个体就被称为嵌合体;无论数目畸变, 还是结构畸变,其实质是涉及染色体或染色体节段上基因群的增减或 位置的转移,使遗传物质发生了改变,都可以导致染色体异常综合征, 或染色体病。据调查,出生活婴的0.7%和自发流产胎儿的50%以上均 与染色体畸变有关 General Concepts of chromosome aberration abnormalities of chromosomes may be either numerical or structural and may involve one or more autosomes, sex chromosomes, or both simultaneously. By far the most common type of clinically significant chromosome abnormality is aneup loidy, an abnormal chromosome number due to an extra or missing chromosome, which is alway associated with physical or mental maldevelopment, or both. Reciprocal translocations (exchange of segments between nonhomologous hromosomes )are also relatively common but usually have no phenotypic effect, although as explained later there may be an associated increased risk ofabnormal offspring 第一节染色体畸变发生的原因
1 第十章 染色体畸变 染色体畸变（chromosome aberration）是体细胞或生殖细胞内染 色体发生的异常改变。畸变的类型和可能引起的后果在细胞不同周期 和个体发育不同阶段不尽相同。 染色体畸变可分为数目畸变和结构畸变两大类，其中染色体的数 目畸变又可分为整倍性改变和非整倍性改变两种。结构畸变主要有缺 失、重复、插入、易位和倒位等；当一个个体细胞有两种或两种以上 的不同核型的细胞系时，这个个体就被称为嵌合体；无论数目畸变， 还是结构畸变，其实质是涉及染色体或染色体节段上基因群的增减或 位置的转移，使遗传物质发生了改变，都可以导致染色体异常综合征， 或染色体病。据调查，出生活婴的 0.7%和自发流产胎儿的 50%以上均 与染色体畸变有关。 General Concepts of Chromosome Aberration Abnormalities of chromosomes may be either numerical or structural and may involve one or more autosomes, sex chromosomes, or both simultaneously. By far the most common type of clinically significant chromosome abnormality is aneuploidy, an abnormal chromosome number due to an extra or missing chromosome, which is always associated with physical or mental maldevelopment, or both. Reciprocal translocations (exchange of segments between nonhomologous chromosomes) are also relatively common but usually have no phenotypic effect, although as explained later there may be an associated increased risk of abnormal offspring. 第一节 染色体畸变发生的原因
染色体畸变可以自发地产生,称为自发畸变( spontaneous aberration);也可通过物理的、化学的和生物的诱变作用而产生,称 为诱发畸变( induced a berration);还可由亲代遗传而来。造成染色体 畸变的原因是多方面的,主要包括化学因素、物理因素和生物因素, 这些因素与导致基因突变的因素基本相同。但一般而言,引起染色体 畸变的剂量或能量要大大超过引起基因突变的剂量或能量 化学因素 许多化学物质,如一些化学药品、农药、毒物和抗代谢药等,都 可以引起染色体畸变。据调査,某些化工厂的工人由于长期接触苯、 甲苯等,出现染色体数目异常和发生染色体断裂的频率远高于一般人 群。农药中的除草剂和杀虫的砷制剂等都是一些染色体畸变的诱变 剂 (一)药物 某些药物特别是一些抗肿瘤药物、保胎及预防妊娠反映的药物, 均可引起人类染色体畸变或产生畸胎。已有研究证实,环磷酰胺、氮 芥、白硝安(马利兰)、甲氨喋呤、阿糖胞苷等抗癌药物可导致染色 体畸变;抗痉挛药物苯妥英钠可引起人淋巴细胞多倍体细胞数増髙 (二)农药 许多化学合成的农药可以引起人类细胞染色体畸变。某些有机磷 农药也可使染色体畸变率増髙,如敌百虫类农药。 (三)工业毒物 工业毒物如苯、甲苯、铝、砷、二硫化碳、氯丁二稀、氯乙烯单 体等,都可以导致染色体畸变。长期接触这些有害毒物的工人,其染 色体的畸变率增高。 (四)食品添加剂 某些食品的防腐剂和色素等添加剂中所含的化学物质也可以使 人类染色体发生畸变,如硝基呋喃基糖酰胺AF-2、环已基糖精等
2 染色体畸变可以自发地产生，称为自发畸变（spontaneous aberration）；也可通过物理的、化学的和生物的诱变作用而产生，称 为诱发畸变（induced aberration）；还可由亲代遗传而来。造成染色体 畸变的原因是多方面的，主要包括化学因素、物理因素和生物因素， 这些因素与导致基因突变的因素基本相同。但一般而言，引起染色体 畸变的剂量或能量要大大超过引起基因突变的剂量或能量。 一、化学因素 许多化学物质，如一些化学药品、农药、毒物和抗代谢药等，都 可以引起染色体畸变。据调查，某些化工厂的工人由于长期接触苯、 甲苯等，出现染色体数目异常和发生染色体断裂的频率远高于一般人 群。农药中的除草剂和杀虫的砷制剂等都是一些染色体畸变的诱变 剂。 （一）药物 某些药物特别是一些抗肿瘤药物、保胎及预防妊娠反映的药物， 均可引起人类染色体畸变或产生畸胎。已有研究证实，环磷酰胺、氮 芥、白硝安（马利兰）、甲氨喋呤、阿糖胞苷等抗癌药物可导致染色 体畸变；抗痉挛药物苯妥英钠可引起人淋巴细胞多倍体细胞数增高。 （二）农药 许多化学合成的农药可以引起人类细胞染色体畸变。某些有机磷 农药也可使染色体畸变率增高，如敌百虫类农药。 （三）工业毒物 工业毒物如苯、甲苯、铝、砷、二硫化碳、氯丁二稀、氯乙烯单 体等，都可以导致染色体畸变。长期接触这些有害毒物的工人，其染 色体的畸变率增高。 （四）食品添加剂 某些食品的防腐剂和色素等添加剂中所含的化学物质也可以使 人类染色体发生畸变，如硝基呋喃基糖酰胺 AF-2、环己基糖精等
物理因素 在自然空间存在的各种各样的射线可对人体产生一定的影响,但 其剂量极微,因此影响不大。但大量的电离辐射对人类具有极大的潜 在危险。例如放射线物质爆炸后散落的放射性尘埃、医疗上所用的放 射线等,对人体都有一定的损害。工业放射性物质的污染也可引起细 胞染色体的改变。细胞受到电离辐射后,可引起细胞内染色体发生异 常。畸变率随射线剂量的增高而增高;最常见的畸变类型有断裂、缺 失、双着丝粒染色体、易位、核内复制、不分离等,这些畸变都可使 个体的性状出现异常。射线的作用包括对体细胞和生殖细胞两方面, 如果一次照射大剂量的射线,可在短期内引起造血障碍而死亡。长期 接受射线治疗或从事放射工业的人员,由于微小剂量的射线不断积 累,会引起体细胞或生殖细胞染色体畸变。有实验证明,受照射卵细 胞中染色体不分离的频率明显高于未受照射组。同时还发现,这一现 象在年龄较大的小鼠中更为明显。还有人报道,受到过电离辐射的母 亲生育Down综合征患儿的风险明显增高。 、生物因素 导致染色体畸变的生物因素包括两个方面。一是由生物体产生的 生物类毒素所致;另一是某些生物体如病毒本身可引起染色体畸变。 霉菌毒素具有一定的致癌作用,同时也可引起细胞内染色体畸变,如 杂色曲霉素、黄米霉素、棒曲霉素等;病毒也可引起宿主细胞染色体 畸变,尤其是那些致癌病毒,其原因主要是由于影响DNA代谢;当 人体感染某些病毒,如风疹病毒、乙肝病毒、麻疹病毒和巨细胞病毒 时,就有可能引发染色体的畸变。如果用病毒感染离体培养细胞将会 出现各种类型的染色体异常。 四、母亲年龄
3 二、物理因素 在自然空间存在的各种各样的射线可对人体产生一定的影响，但 其剂量极微，因此影响不大。但大量的电离辐射对人类具有极大的潜 在危险。例如放射线物质爆炸后散落的放射性尘埃、医疗上所用的放 射线等，对人体都有一定的损害。工业放射性物质的污染也可引起细 胞染色体的改变。细胞受到电离辐射后，可引起细胞内染色体发生异 常。畸变率随射线剂量的增高而增高；最常见的畸变类型有断裂、缺 失、双着丝粒染色体、易位、核内复制、不分离等，这些畸变都可使 个体的性状出现异常。射线的作用包括对体细胞和生殖细胞两方面， 如果一次照射大剂量的射线，可在短期内引起造血障碍而死亡。长期 接受射线治疗或从事放射工业的人员，由于微小剂量的射线不断积 累，会引起体细胞或生殖细胞染色体畸变。有实验证明，受照射卵细 胞中染色体不分离的频率明显高于未受照射组。同时还发现，这一现 象在年龄较大的小鼠中更为明显。还有人报道，受到过电离辐射的母 亲生育 Down 综合征患儿的风险明显增高。 三、生物因素 导致染色体畸变的生物因素包括两个方面。一是由生物体产生的 生物类毒素所致；另一是某些生物体如病毒本身可引起染色体畸变。 霉菌毒素具有一定的致癌作用，同时也可引起细胞内染色体畸变，如 杂色曲霉素、黄米霉素、棒曲霉素等；病毒也可引起宿主细胞染色体 畸变，尤其是那些致癌病毒，其原因主要是由于影响 DNA 代谢；当 人体感染某些病毒，如风疹病毒、乙肝病毒、麻疹病毒和巨细胞病毒 时，就有可能引发染色体的畸变。如果用病毒感染离体培养细胞将会 出现各种类型的染色体异常。 四、母亲年龄
当母亲年龄增大时,所生子女的体细胞中某一序号染色体有三条 的情况要多于一般人群。母亲年龄越大(大于35岁),生育Down综 合征患儿的危险性就越高。但母亲生育年龄只是环境因子在体内累积 作用的表现形式,这与生殖细胞老化及合子早期所处的宫内环境有 关。一般认为,生殖细胞在母体内停留的时间越长,受到各种因素影 响的机会越多,在以后的减数分裂过程中,容易产生染色体不分离而 导致染色体数目异常 第二节染色体数目异常及其产生机制 人体正常生殖细胞精子和卵子所包含的全部染色体称为一个染 色体组( chromosome set)。因此,精子和卵子为单倍体( hap loid), 以n表示,分别含有22条常染色体和1条性染色体。受精卵则为二 倍体( diploid,以2n表示,包括22对常染色体和1对性染色体。以 人二倍体数目为标准,如果体细胞的染色体数目(整组或整条)的增 加或减少,称为染色体数目畸变。包括整倍体改变和非整倍体改变两 种形式 整倍体改变 如果染色体的数目变化是单倍体(n)的整倍数,即以n为基数, 整倍地增加或减少,则称为整倍体( euploid),超过二倍体的整倍体 被称为多倍体( polyploid) 在2n的基础上,如果增加一个染色体组(n),则染色体数为3n, 即三倍体( triploid);若在2n的基础上增加两个n,则为4n,即四倍 体( tetraploid);以此类推。三倍体以上的又统称为多倍体。如果在 2n的基础上减少一个染色体组,则称为单倍体( haploid)。 在人类中已知有三倍体和四倍体的个体,但只有极少数三倍体的 个体能存活到出生,存活者多为2n/3n的嵌合体。有调查资料表明
4 当母亲年龄增大时，所生子女的体细胞中某一序号染色体有三条 的情况要多于一般人群。母亲年龄越大（大于 35 岁），生育 Down 综 合征患儿的危险性就越高。但母亲生育年龄只是环境因子在体内累积 作用的表现形式，这与生殖细胞老化及合子早期所处的宫内环境有 关。一般认为，生殖细胞在母体内停留的时间越长，受到各种因素影 响的机会越多，在以后的减数分裂过程中，容易产生染色体不分离而 导致染色体数目异常。 第二节 染色体数目异常及其产生机制 人体正常生殖细胞精子和卵子所包含的全部染色体称为一个染 色体组（chromosome set）。因此，精子和卵子为单倍体（haploid）， 以 n 表示，分别含有 22 条常染色体和 1 条性染色体。受精卵则为二 倍体（diploid），以 2n 表示，包括 22 对常染色体和 1 对性染色体。以 人二倍体数目为标准，如果体细胞的染色体数目（整组或整条）的增 加或减少，称为染色体数目畸变。包括整倍体改变和非整倍体改变两 种形式。 一、整倍体改变 如果染色体的数目变化是单倍体（n）的整倍数，即以 n 为基数， 整倍地增加或减少，则称为整倍体（euploid），超过二倍体的整倍体 被称为多倍体（polyploid）。 在 2n 的基础上，如果增加一个染色体组（n），则染色体数为 3n， 即三倍体（triploid）；若在 2n 的基础上增加两个 n，则为 4n，即四倍 体（tetraploid）；以此类推。三倍体以上的又统称为多倍体。如果在 2n 的基础上减少一个染色体组，则称为单倍体（haploid）。 在人类中已知有三倍体和四倍体的个体，但只有极少数三倍体的 个体能存活到出生，存活者多为 2n/3n 的嵌合体。有调查资料表明
在自发流产的胎儿中,有染色体畸变的占42%其中,三倍体占18%, 四倍体占5%,可见在流产的胎儿中三倍体是常见的类型。一般认为, 三倍体胎儿易于流产的原因是在胚胎发育过程的细胞有丝分裂中,形 成三极纺锤体,因而造成染色体在细胞分裂中期、后期时的分布和分 配紊乱,最终导致子细胞中染色体数目异常,从而严重干扰了胚胎的 正常发育而导致流产。四倍体比三倍体更为罕见,往往是四倍体和二 倍体(4n/2n)的嵌合体,或在流产的胚胎中发现。 整倍体改变的机制主要有双雌受精、双雄受精、核内复制和核内 有丝分裂等。 (一)双雄受精 个正常的卵子同时与两个正常的精子发生受精称为双雄受精 ( diandry)。由于每个精子带有一个染色体组,所以当两个精子同时 进入一个卵细胞时,就将两个染色体组同时带入了这一卵细胞,所形 成的合子内则含有三个染色体组(三倍体),可形成69,XXX、69, XXY和69,XYY三种类型的受精卵(图10-1)。 (二)双雌受精 个二倍体的异常卵子与一个正常的精子发生受精,从而产生 个三倍体的合子,称为双雌受精( digny)。在卵细胞发生的第二次减 数分裂过程中,次级卵母细胞由于某种原因未形成第二极体,因此应 分给第二极体的染色体组仍留在卵细胞中,使该卵细胞成为异常卵细 胞。当它与一个正常的精子结合后,就将形成含有三个染色体组的合 子(三倍体),可形成69,ⅩXX或69,XXY两种核型的受精卵(图 10-1) 图10-1双雄受精和双雌受精 (三)核内复制 核内复制( endoreduplication)是在一次细胞分裂时,DNA不是 复制一次,而是复制了两次,而细胞只分裂了一次。这样形成的两个 子细胞都是四倍体,这是肿瘤细胞常见的染色体异常特征之
5 在自发流产的胎儿中，有染色体畸变的占 42%。其中，三倍体占 18%， 四倍体占 5%，可见在流产的胎儿中三倍体是常见的类型。一般认为， 三倍体胎儿易于流产的原因是在胚胎发育过程的细胞有丝分裂中，形 成三极纺锤体，因而造成染色体在细胞分裂中期、后期时的分布和分 配紊乱，最终导致子细胞中染色体数目异常，从而严重干扰了胚胎的 正常发育而导致流产。四倍体比三倍体更为罕见，往往是四倍体和二 倍体（4n/2n）的嵌合体，或在流产的胚胎中发现。 整倍体改变的机制主要有双雌受精、双雄受精、核内复制和核内 有丝分裂等。 （一）双雄受精 一个正常的卵子同时与两个正常的精子发生受精称为双雄受精 （diandry）。由于每个精子带有一个染色体组，所以当两个精子同时 进入一个卵细胞时，就将两个染色体组同时带入了这一卵细胞，所形 成的合子内则含有三个染色体组（三倍体），可形成 69，XXX、69， XXY 和 69，XYY 三种类型的受精卵（图 10-1）。 （二）双雌受精 一个二倍体的异常卵子与一个正常的精子发生受精，从而产生一 个三倍体的合子，称为双雌受精（digyny）。在卵细胞发生的第二次减 数分裂过程中，次级卵母细胞由于某种原因未形成第二极体，因此应 分给第二极体的染色体组仍留在卵细胞中，使该卵细胞成为异常卵细 胞。当它与一个正常的精子结合后，就将形成含有三个染色体组的合 子（三倍体），可形成 69，XXX 或 69，XXY 两种核型的受精卵（图 10-1）。 图 10-1 双雄受精和双雌受精 （三）核内复制 核内复制（endoreduplication）是在一次细胞分裂时，DNA 不是 复制一次，而是复制了两次，而细胞只分裂了一次。这样形成的两个 子细胞都是四倍体，这是肿瘤细胞常见的染色体异常特征之一
(四)核内有丝分裂 在正常的细胞分裂时,染色体正常复制了一次,但至分裂中期时, 核膜仍未破裂、消失,也无纺锤体的形成,因此,细胞分裂未能进入 后期和末期,没有细胞质的分裂,结果细胞内含有四个染色体组,形 成了四倍体,即核内有丝分裂( endomitosis) 归纳来说,三倍体的形成原因可为双雌受精或双雄受精;四倍体 形成的主要原因是核内复制。 二、非整倍体改变 个体细胞的染色体数目增加或减少了一条或数条,称非整倍体 ( aneupliod),这是临床上最常见的染色体畸变类型。发生非整倍体 改变后,会产生亚二倍体( hypodiploid)、超二倍体( hyperdip loid) 等。亚二倍体即在2n的基础上,减少了一条或几条染色体,可写做 2n-m(其中m<n) )亚二倍体 当体细胞中染色体数目少了一条或数条时,称为亚二倍体。若某 对染色体少了一条(2n-1),细胞染色体数目为45,即构成单体型 ( monosomy)。临床上常见的有21号、22号和X染色体的单体型 核型为45,XX(XY),21;45,XX(XY),22和45,X。核型为 45,X的个体往往是由于X染色体的丢失所至,具有这种核型的个体, 多在胚胎期流产,少数存活的个体。由于缺少一条Ⅹ染色体,具有性 腺发育不全等临床症状 (二)超二倍体 当体细胞中染色体数目多了一条或数条时,称为超二倍体。在超 二倍体的细胞中某一同源染色体的数目不是2条,而是3条、4条……。 若某对染色体多了一条(2n+1),细胞内染色体数目为47,即构 成三体型( trisomy),这是人类染色体数目畸变中最常见、种类最多 的一类畸变。例如,在常染色体病中,除了第17号染色体尚未有三 体型的病例报道外,其余的染色体三体型均有报道,但是由于染色体
6 （四）核内有丝分裂 在正常的细胞分裂时，染色体正常复制了一次，但至分裂中期时， 核膜仍未破裂、消失，也无纺锤体的形成，因此，细胞分裂未能进入 后期和末期，没有细胞质的分裂，结果细胞内含有四个染色体组，形 成了四倍体，即核内有丝分裂（endomitosis）。 归纳来说，三倍体的形成原因可为双雌受精或双雄受精；四倍体 形成的主要原因是核内复制。 二、非整倍体改变 一个体细胞的染色体数目增加或减少了一条或数条，称非整倍体 （aneupliod），这是临床上最常见的染色体畸变类型。发生非整倍体 改变后，会产生亚二倍体（hypodiploid）、超二倍体（hyperdiploid） 等。亚二倍体即在 2n 的基础上，减少了一条或几条染色体，可写做 2n-m（其中 m<n）。 （一）亚二倍体 当体细胞中染色体数目少了一条或数条时，称为亚二倍体。若某 对染色体少了一条（2n-1），细胞染色体数目为 45，即构成单体型 （monosomy）。临床上常见的有 21 号、22 号和 X 染色体的单体型， 核型为 45，XX（XY），-21；45，XX（XY），-22 和 45，X。核型为 45，X 的个体往往是由于 X 染色体的丢失所至，具有这种核型的个体， 多在胚胎期流产，少数存活的个体。由于缺少一条 X 染色体，具有性 腺发育不全等临床症状。 （二）超二倍体 当体细胞中染色体数目多了一条或数条时，称为超二倍体。在超 二倍体的细胞中某一同源染色体的数目不是2 条，而是3 条、4条……。 若某对染色体多了一条（2n+1），细胞内染色体数目为 47，即构 成三体型（trisomy），这是人类染色体数目畸变中最常见、种类最多 的一类畸变。例如，在常染色体病中，除了第 17 号染色体尚未有三 体型的病例报道外，其余的染色体三体型均有报道，但是由于染色体
的增加,特别是较大染色体的增加,将造成基因组的严重失衡而破坏 或干扰胚胎的正常发育,故绝大部分常染色体三体型核型只见于早期 流产的胚胎。少数三体型病例可以存活至出生,但多数寿命不长,并 伴有各种严重畸形 三体型以上的统称为多体型( polysomy)。多体型常见于性染色 体中,如性染色体四体型(48,ⅩXXX;48,XXXY;48,XXYY) 和五体型(49, XXXXX;49,ⅹXXYY)等。如果患者细胞中一对同 源染色体同时缺失,即减少了一对同源染色体(2n2),称为缺体型 ( nullisomy)。人类缺体型尚未见报道,说明这种核型的个体是不能 存活的。 个个体内同时存在两种或两种以上核型的细胞系,这种个体称 嵌合体( mosaic)。如46,XX47,XXY、45,X46,XX等。嵌合体 可以是数目异常之间、结构异常之间以及数目和结构异常之间的嵌 有时细胞中某些号的染色体数目发生了异常,其中有的增加,有 的减少,而增加和减少的染色体数目相等,结果染色体总数不变,还 是二倍体数(46条),但不是正常的二倍体核型,则称为假二倍体 (pseudodiploid 非整倍体的产生机制 多数非整倍体的产生原因是在性细胞成熟过程或受精卵早期卵 裂中,发生了染色体不分离或染色体丢失。 (一)染色体不分离 在细胞进入中、后期时,如果某一对同源染色体或姐妹染色单体 彼此没有分离,而是同时进入一个子细胞,结果所形成的两个子细胞 中,一个将因染色体数目增多而成为超二倍体,另一个则因染色体数 目减少而成为亚二倍体,这个过程称为染色体不分离 ( non-disjunction)。染色体不分离可以发生在细胞的有丝分裂过程, 也可以发生在配子形成时的减数分裂过程
7 的增加，特别是较大染色体的增加，将造成基因组的严重失衡而破坏 或干扰胚胎的正常发育，故绝大部分常染色体三体型核型只见于早期 流产的胚胎。少数三体型病例可以存活至出生，但多数寿命不长，并 伴有各种严重畸形。 三体型以上的统称为多体型（polysomy）。多体型常见于性染色 体中，如性染色体四体型（48，XXXX；48，XXXY；48，XXYY） 和五体型（49，XXXXX；49，XXXYY）等。如果患者细胞中一对同 源染色体同时缺失，即减少了一对同源染色体（2n-2），称为缺体型 （nullosomy）。人类缺体型尚未见报道，说明这种核型的个体是不能 存活的。 一个个体内同时存在两种或两种以上核型的细胞系，这种个体称 嵌合体（mosaic）。如 46，XX/47，XXY、45，X/46，XX 等。嵌合体 可以是数目异常之间、结构异常之间以及数目和结构异常之间的嵌 合。 有时细胞中某些号的染色体数目发生了异常，其中有的增加，有 的减少，而增加和减少的染色体数目相等，结果染色体总数不变，还 是二倍体数（46 条），但不是正常的二倍体核型，则称为假二倍体 （pseudodiploid） 三、非整倍体的产生机制 多数非整倍体的产生原因是在性细胞成熟过程或受精卵早期卵 裂中，发生了染色体不分离或染色体丢失。 （一）染色体不分离 在细胞进入中、后期时，如果某一对同源染色体或姐妹染色单体 彼此没有分离，而是同时进入一个子细胞，结果所形成的两个子细胞 中，一个将因染色体数目增多而成为超二倍体，另一个则因染色体数 目 减 少 而 成 为 亚 二 倍 体 ， 这 个 过 程 称 为 染 色 体 不 分 离 （non-disjunction）。染色体不分离可以发生在细胞的有丝分裂过程， 也可以发生在配子形成时的减数分裂过程
1.染色体不分离发生在受精卵的卵裂早期的有丝分裂过程卵 裂早期某一染色体的姐妹染色单体不分离,可导致产生由两种细胞系 或三种细胞系组成的嵌合体。不分离发生在第一次卵裂,则形成具有 两个细胞系的嵌合体,一个为超二倍体细胞系,一个为亚二倍体细胞 系。不分离发生在第二次卵裂以后,即形成具有三个或三个以上细胞 系的嵌合体(4647/45)。不分离发生得越晚,正常二倍体细胞系的比 例越大,临床症状也相对较轻 2.减数分裂时发生染色体不分离染色体不分离发生在第一次 减数分裂,使得某一对同源染色体不分离,同时进入一个子细胞核, 所形成的配子中,一半将有24条染色体(n+1),另一半将有22条 (n-1)。与正常配子受精后,将形成超二倍体或亚二倍体。若在第二 次减数分裂发生染色体不分离,所形成的配子的染色体数将有以下几 种情况:12为n、14为(n+1)、14为(n-1)。它们与正常配子受精 后,得到相应的二倍体、超二倍体、亚二倍体(图10-2)。 图102减数分裂中染色体不分离a减数分裂I同源染色体不分离;b减数分裂Ⅱ姐妹染色单体不分阔 (二)染色体丢失 染色体丢失( chromosome lose)又称染色体分裂后期延滞 ( anaphase lag),在细胞有丝分裂过程中,某一染色体未与纺锤丝相 连,不能移向两极参与新细胞的形成;或者在移向两极时行动迟缓, 滞留在细胞质中,造成该条染色体的丢失而形成亚二倍体。染色体丢 失也是嵌合体形成的一种方式。 按照ISCN(1978),非整倍体的描述方法为“染色体总数,性染 色体组成,+(-)畸变染色体序号”。例如某一核型中的18号染色体 多了一条,可描述为:47,XX(XY),+18;少了一条22号染色体 则描述为45,XX(XY),-22;若是少了一条Ⅹ染色体,可描述为 45,Ⅹ或45,ⅩO
8 1．染色体不分离发生在受精卵的卵裂早期的有丝分裂过程 卵 裂早期某一染色体的姐妹染色单体不分离，可导致产生由两种细胞系 或三种细胞系组成的嵌合体。不分离发生在第一次卵裂，则形成具有 两个细胞系的嵌合体，一个为超二倍体细胞系，一个为亚二倍体细胞 系。不分离发生在第二次卵裂以后，即形成具有三个或三个以上细胞 系的嵌合体（46/47/45）。不分离发生得越晚，正常二倍体细胞系的比 例越大，临床症状也相对较轻。 2．减数分裂时发生染色体不分离 染色体不分离发生在第一次 减数分裂，使得某一对同源染色体不分离，同时进入一个子细胞核， 所形成的配子中，一半将有 24 条染色体（n+1），另一半将有 22 条 （n-1）。与正常配子受精后，将形成超二倍体或亚二倍体。若在第二 次减数分裂发生染色体不分离，所形成的配子的染色体数将有以下几 种情况：1/2 为 n、1/4 为（n+1）、1/4 为（n-1）。它们与正常配子受精 后，得到相应的二倍体、超二倍体、亚二倍体（图 10-2）。 图 10-2 减数分裂中染色体不分离 a 减数分裂 I 同源染色体不分离；b 减数分裂 II 姐妹染色单体不分离 （二）染色体丢失 染色体丢失（chromosome lose）又称染色体分裂后期延滞 （anaphase lag），在细胞有丝分裂过程中，某一染色体未与纺锤丝相 连，不能移向两极参与新细胞的形成；或者在移向两极时行动迟缓， 滞留在细胞质中，造成该条染色体的丢失而形成亚二倍体。染色体丢 失也是嵌合体形成的一种方式。 按照 ISCN（1978），非整倍体的描述方法为“染色体总数，性染 色体组成，+（-）畸变染色体序号”。例如某一核型中的 18 号染色体 多了一条，可描述为：47，XX（XY），+18；少了一条 22 号染色体 则描述为 45，XX（XY），-22；若是少了一条 X 染色体，可描述为 45，X 或 45，XO
第三节染色体结构畸变及其产生机制 染色体结构畸变的发生受多种因素的影响,如物理因素、化学因 素、生物因素和遗传因素等。在这些因素的作用下,首先是染色体发 生断裂( breakage),然后是断裂片段的重接( rejoin)。断裂的片段如 果在原来的位置上重新接合,称为愈合或重合( reunion),即染色体 恢复正常,不引起遗传效应。如果染色体断裂后未在原位重接,也就 是断裂片段移动位置与其他片段相接或者丢失,则可引起染色体结构 畸变又称染色体重排( chromosomal rearrangement)。 、染色体结构畸变的描述方法 人类细胞遗传学命名的国际体制(ISCN)制定了有关人类染色体 以及染色体畸变等的命名方法。结构畸变染色体核型的描述方法有简 式和详式两种:①简式:在简式中,对染色体结构的改变只用其断点 来表示。按国际命名规定(如表10-1),应依次写明染色体总数,性 染色体组成,然后用一个字母(如t)或三联字符号(如del)写明重 排染色体的类型,其后的第一个括弧内写明染色体的序号,第二个括 弧写明区号、带号以表示断点;②详式:在详式中,除了简式中应写 明的内容外,与简式有所不同,即是在最后一个括弧中不是只描述断 裂点,而是描述重排染色体带的组成。 、染色体结构畸变的类型及其产生机制 临床上常见的染色体结构畸变有:缺失、重复、易位、倒位、环 状染色体和等臂染色体等。断裂及断裂片段的重接是各种染色体结构 畸变产生的基本机制。 (一)缺失 缺失( deletion)是染色体片段的丢失,缺失使位于这个片段的基
9 第三节 染色体结构畸变及其产生机制 染色体结构畸变的发生受多种因素的影响，如物理因素、化学因 素、生物因素和遗传因素等。在这些因素的作用下，首先是染色体发 生断裂（breakage），然后是断裂片段的重接（rejoin）。断裂的片段如 果在原来的位置上重新接合，称为愈合或重合（reunion），即染色体 恢复正常，不引起遗传效应。如果染色体断裂后未在原位重接，也就 是断裂片段移动位置与其他片段相接或者丢失，则可引起染色体结构 畸变又称染色体重排（chromosomal rearrangement）。 一、染色体结构畸变的描述方法 人类细胞遗传学命名的国际体制（ISCN）制定了有关人类染色体 以及染色体畸变等的命名方法。结构畸变染色体核型的描述方法有简 式和详式两种：①简式：在简式中，对染色体结构的改变只用其断点 来表示。按国际命名规定（如表 10-1），应依次写明染色体总数，性 染色体组成，然后用一个字母（如 t）或三联字符号（如 del）写明重 排染色体的类型，其后的第一个括弧内写明染色体的序号，第二个括 弧写明区号、带号以表示断点；②详式：在详式中，除了简式中应写 明的内容外，与简式有所不同，即是在最后一个括弧中不是只描述断 裂点，而是描述重排染色体带的组成。 二、染色体结构畸变的类型及其产生机制 临床上常见的染色体结构畸变有：缺失、重复、易位、倒位、环 状染色体和等臂染色体等。断裂及断裂片段的重接是各种染色体结构 畸变产生的基本机制。 （一）缺失 缺失（deletion）是染色体片段的丢失，缺失使位于这个片段的基
因也随之发生丢失。按染色体断点的数量和位置可分为末端缺失和中 间缺失两类:①末端缺失( terminal deletion)指染色体的臂发生断裂 后,未发生重接,无着丝粒的片段不能与纺锤丝相连而丢失。如图10-3a 所示,第1号染色体长臂的2区1带发生断裂,其远侧段(q21→qter) 丢失。这条染色体是由短臂的末端至长臂的2区1带所构成。这种结 构畸变的简式描述为:46,XX(XY),del(1)(q21);详式描述为 46,XX(XY),del(1)(pter→q21:);②中间缺失( interstitial deletion 指一条染色体的同一臂上发生了两次断裂,两个断点之间的片段丢 失,其余的两个断片重接。如图10-3b所示,3号染色体长臂上的q21 和q31发生断裂和重接,这两断点之间的片段丢失。这种结构畸变的 简式描述为:46,XX(XY),del(3)(q21q31);详式写为46,XX (XY),del(3)(pter→q21:q31→qter) 图103缺失a:末端缺失;b:中间缺失 (二)重复 重复( duplication)是一个染色体上某一片段增加了一份以上的 现象,使这些片段的基因多了一份或几份。原因是同源染色体之间的 不等交换或染色单体之间的不等交换以及染色体片段的插入等 (三)倒位 倒位( Inversion)是某一染色体发生两次断裂后,两断点之间的 片段旋转180°后重接,造成染色体上基因顺序的重排。染色体的倒 位可以发生在同一臂(长臂或短臂)内,也可以发生在两臂之间,分 别称为臂间倒位和臂内倒位:①臂内倒位( paracentric inversion) 条染色体的某一臂上同时发生了两次断裂,两断点之间的片段旋转 180度后重接。例如1号染色体p22和p34同时发生了断裂,两断点 之间的片段倒转后重接,形成了一条臂内倒位的染色体(图104a 这种结构畸变的简式描述为:46,XX(XY),inv(1)(p22p34);详 式描述为:46,XX(XY),iv(1)(pter→p34:p22→p34:p22→qter); ②臂间倒位( pericentric inversion):一条染色体的长、短臂各发生了
10 因也随之发生丢失。按染色体断点的数量和位置可分为末端缺失和中 间缺失两类：①末端缺失（terminal deletion）指染色体的臂发生断裂 后，未发生重接，无着丝粒的片段不能与纺锤丝相连而丢失。如图10-3a 所示，第 1 号染色体长臂的 2 区 1 带发生断裂，其远侧段（q21→qter） 丢失。这条染色体是由短臂的末端至长臂的 2 区 1 带所构成。这种结 构畸变的简式描述为：46，XX（XY），del（1）（q21）；详式描述为： 46，XX（XY），del（1）（pter→q21:）；②中间缺失（interstitial deletion） 指一条染色体的同一臂上发生了两次断裂，两个断点之间的片段丢 失，其余的两个断片重接。如图 10-3b 所示，3 号染色体长臂上的 q21 和 q31 发生断裂和重接，这两断点之间的片段丢失。这种结构畸变的 简式描述为：46，XX（XY），del（3）（q21q31）；详式写为 46，XX （XY），del（3）（pter→q21::q31→qter）。 图 10-3 缺失 a：末端缺失；b：中间缺失 （二）重复 重复（duplication）是一个染色体上某一片段增加了一份以上的 现象，使这些片段的基因多了一份或几份。原因是同源染色体之间的 不等交换或染色单体之间的不等交换以及染色体片段的插入等。 （三）倒位 倒位（inversion）是某一染色体发生两次断裂后，两断点之间的 片段旋转 180°后重接，造成染色体上基因顺序的重排。染色体的倒 位可以发生在同一臂（长臂或短臂）内，也可以发生在两臂之间，分 别称为臂间倒位和臂内倒位：①臂内倒位（paracentric inversion）：一 条染色体的某一臂上同时发生了两次断裂，两断点之间的片段旋转 180 度后重接。例如 1 号染色体 p22 和 p34 同时发生了断裂，两断点 之间的片段倒转后重接，形成了一条臂内倒位的染色体（图 10-4a）。 这种结构畸变的简式描述为：46，XX（XY），inv（1）（p22p34）；详 式描述为：46，XX（XY），inv（1）（pter→p34::p22→p34::p22→qter）； ②臂间倒位（pericentric inversion）：一条染色体的长、短臂各发生了