人染色体组有多少条染色体

第一节　人类染色体

染色体（chromosome）是遗传物质（基因）的载体，人类染色体的形态结构和数目是恒定的，如染色体发生数目异常或结构畸变，将引发先天畸形、先天性智力低下和发育迟缓，甚至出现流产、死产、死胎或新生儿死亡等。

一、人类染色体的形态结构和类型

（一）人类染色体的形态结构

在细胞增殖周期的不同时期，染色体的形态是不断地发生变化的。有丝分裂中期的染色体的形态是最典型的。在细胞分裂中期每条染色体由两条染色单体构成，各含有一个DNA分子，互称为姐妹染色单体（sister chromosome），姐妹染色单体仅在着丝粒处相连。着丝粒区解旋、内缢，染色时着色较浅的部位称为主缢痕（primary constriction）。有些染色体在非着丝粒区也有浅染内缢的部位，称为副缢痕（secondary constriction）。着丝粒在细胞分裂过程中与染色体运动有关，是纺锤丝的附着点。着丝粒横向将染色体分为两个臂，较长的称为长臂，用q表示；较短的称为短臂，用p表示（图4－1）。两臂最末端各有一个特殊部位，称为端粒（telomere）（图4－2），为高度重复的DNA序列，端粒是染色体稳定的必要条件。每一条染色体均需有一个着丝粒和两个端粒，这样才能稳定存在，若端粒缺失，则染色体末端将失去其稳定性，发生染色体之间的非正常连接，形成畸变染色体；若着丝粒缺失，则在细胞分裂时，染色体不能和纺锤丝相连而导致染色体丢失。

图4－1　中期染色体的形态结构

图4－2　端粒

（二）人类染色体的类型

染色体上着丝粒的位置是相对固定的，将染色体沿纵轴分为八等分，根据着丝粒的位置不同，人类染色体主要分为以下几种（图4－3）。

图4－3　染色体的类型图解

1.近中着丝粒染色体　着丝粒位于或靠近染色体中央（1/2～5/8），将染色体分成长短相近的两个臂。

2.亚中着丝粒染色体　着丝粒略偏向一端（5/8～7/8），将染色体分成长短明显不同的两个臂。

3.近端着丝粒染色体　着丝粒靠近一端（7/8至末端）。近端着丝粒染色体短臂远端常有以细丝样结构相连的球状染色体节，称为随体（satellite），每一个近端着丝粒染色体的随体大小各不相同。随体与短臂间的细丝样结构称为随体柄（图4－1），实际上它也属于副缢痕，此处是核糖体RNA（rRNA）基因所在的部位，其表达产物与构成核仁及维持核仁的结构和形态有关，又称为核仁组织区（NOR）。在群体中存在着副缢痕的长短、随体大小和数目的多态性，且按孟德尔方式遗传。此外，还有端着丝粒染色体，其着丝粒位于末端。

（三）人类染色体的数目

不同物种具有不同数目的染色体，每一物种的染色体数目是恒定的。人类体细胞中有46条染色体，分别由两组构成，每组23条，称为一个染色体组，两个染色体组分别来自父亲和母亲性细胞的全部染色体。其中22对为男女所共有，称为常染色体（autosome），另一对与性别有关，称为性染色体（sex chromosome）。女性的两条性染色体为XX；男性的则一条为X染色体，另一条为Y染色体。

二、人类染色体的核型

核型（karyotype）是指将一个体细胞中的全套染色体按照大小、形态特征和着丝粒的位置进行分组排列所构成的图像，主要包括非显带核型和显带核型。

（一）人类染色体非显带核型

20世纪70年代以前，科学家Gustav Giemsa采用吉姆萨染料染色，染色体着色比较均匀，称为非显带技术。非显带技术可以显现染色体整体结构的大概轮廓，但不能观察到其细微结构。只能根据大小和着丝粒特征分组，无法准确识别每一个染色体。

1960年在美国丹佛、1963年在英国伦敦、1966年在美国芝加哥，召开过三次国际会议，制定了人类有丝分裂染色体的识别、编号、分组以及核型描述（包括染色体数目和结构异常的核型描述）等统一的标准命名系统。根据这一命名系统将人类23对染色体分为A、B、C、D、E、F和G共七个组（图4－4），A组的形态最大，G组的形态最小。X染色体和Y染色体分别列入C组和G组，各组特征见表4－1。

表4－1　人类染色体分组与各组形态特征

图4－4　正常人类染色体非显带核型

（二）人类染色体显带核型

在非显带染色体标本上，不能将染色体的形态特征完全显示出来，因而组内各染色体一般难以区分。如果染色体发生了微小的变化，如缺失、易位等结构畸变均不能检出。1968年瑞典细胞化学家Caspersson首先用荧光染料喹吖因氮芥处理中期染色体，染色体在荧光显微镜下可观察到宽窄不一、亮度不同的带纹（图4－5，图4－6）。

显带技术主要有Q带分析、G带分析、R带分析、C带分析、T带分析、N带分析和高分辨染色体显带技术。

图4－5　正常人类染色体显带技术模式图

1.人类染色体显带技术

（1）Q带分析：染色体标本经喹吖因氮芥（QM）等荧光染料处理后显示的带，称为Q带。Q带明显，显带效果稳定，但荧光持续时间短，标本不能长期保存，必须立即观察并用显微摄影。

图4－6　正常人类染色体G带分析显带核型

（2）G带分析：将染色体标本经胰蛋白酶、NaOH、柠檬酸盐或尿素等试剂处理后，再经吉姆萨染料染色，显示的深浅交替的横纹便是G带。这是目前使用最广泛的一种带型，操作简单，带纹清晰，标本可长期保存，重复性好。

（3）R带分析：染色体标本经热磷酸盐（80～90℃）处理后，用吉姆萨染料染色显示的带纹称为R带。R带的带纹与G带的相反，即G带的深染部分，在R带为浅染部分。

（4）C带分析：染色体标本经热碱（Ba（OH）₂或NaOH）处理后，用吉姆萨染料染色，每一条染色体的着丝粒区呈特异性着色，由于C带显示的主要是邻近着丝粒的结构异染色质区，所以也称为着丝粒显带。C带分析通常用以检测着丝粒区、副缢痕区及Y染色体结构上的变化。

（5）高分辨染色体显带技术：人中期染色体的带纹数较少，一套单倍体染色体带

纹数仅有320条带。20世纪70年代后期，由于技术的改进，可以从早中期、前中期、晚中期细胞得到更长、带纹更丰富的染色体。一套单倍染色体可显550～850条或更多的带纹，即在原有的带纹上分裂出更多、更细长的带，这种分带染色体称为高分辨显染色体（high resolution banding chromosome，HRBC），如高分辨G带分析就是在G带分析基础上进一步完善的。

2.人类细胞遗传学命名的国际体制　1971年在巴黎召开的第四届国际人类细胞遗传学会议以及1972年召开的爱丁堡会议，提出了区分每个显带染色体区、带的标准系统，称为人类细胞遗传学国际命名体制（international system for human cytogenetic nomenclature，ISCN），对常染色体核型、异常核型的表达作了严格规定，提出了一些命名符号和缩写术语。

（1）界标：每条显带染色体都以其显著形态特征为界标，包括染色体两臂的末端区、着丝粒和某些明显的深染带或浅染带，是识别染色体的重要特征。

（2）区：两个相邻界标之间的染色体区段。区的序号是从着丝粒部位向两臂远端依次编号的；距着丝粒最近的两个区分别记为长臂或短臂的“1”区，由近向远依次为“2”区、“3”区等。

（3）带：显带技术处理过的染色体显示的横纹。每条染色体都是由一系列连贯的带组成的，没有非带区。

描述某一特定带时包括4个方面的内容：①染色体序号；②长、短臂符号；③区号；④带号。例如1q32表示第1号染色体、长臂、3区、2带（图4－7）。

图4－7　显带染色体的界标、区、带命名示意图

高分辨显带染色体的命名方法是在带之后加小数点，并在小数点之后加新的数字，称为亚带。

三、性染色质

性染色质（sex chromatin）是性染色体在间期核中的表现形式，人类性染色质有X染色质和Y染色质两种。早在1949年Barr和Bertram发现在雌猫的神经细胞间期核中有一个染色很深的染色质小体，而雄猫中没有。后来在大部分正常女性的表皮、口腔颊膜、羊水等许多组织的间期核中也找到一个特征性的、浓缩的染色质小体，而男性无。由于这种染色质小体与性别及X染色体数目有关，所以称为性染色质，又称巴氏小体（Barr body）或X染色质。

（一）X染色质

男性和女性的体细胞中，都有22对常染色体，而性染色体的组成有所不同，女性有两条X染色体，男性只有一条X染色体，而Y染色体又过于短小，那么，一些位于X染色体上的X连锁基因及其产物，在男性和女性体细胞中是否会存在着数量上的差异呢？为此，1961年，英国学者Lyon提出了失活X染色质假说，即Lyon假说，其要点如下。

（1）正常女性的两条X染色体中，只有一条有转录活性，另一条X染色体无转录活性，这条失活的X染色体在间期细胞核中螺旋化呈异固缩状态，形成一个直径约1μm贴近核膜内缘的浓染小体（图4－8）。这样男性和女性体细胞中X染色体上连锁的基因产物在数量上就平衡了，这种现象的遗传机制称为剂量补偿效应。如果一个细胞中有n条X染色体，也只有一条有转录活性，其余的均失活形成n－1个X染色质。因此，一个体细胞中所含有的X染色体数＝X染色质数＋1。

（2）X染色体失活是随机的，失活的X染色体可以是来自父亲的，也可以是来自母亲的。

（3）人类X染色体失活最早发生在胚胎发育的早期（第16天），此后，分裂所产生的细胞都保持同样的失活特点。即如果一个细胞中失活的X染色体是来自父亲的，那么由它分裂的细胞都是这条父源染色体失活。

20世纪90年代以来，人们对X染色体失活有了一些新的认识，认为并非整条X染色体上的所有基因均失活，在X染色体的短臂远端部分的基因与Y染色体配对的区域内或处于附近的基因是可以逃避失活的，所以X染色体数目异常的个体在表现型上与正常个体有较大差异，如47，XXY和47，XXX个体均出现了明显的临床症状。

图4－8　X染色质（浓染小体）

图4－9　Y染色质

（二）Y染色质

正常男性个体的间期细胞，用荧光染料染色后，在间期核中，可以观察到一个直径为0.3μm的荧光小体，它代表Y染色体的一部分，称为Y染色质（图4－9）。在正常男性口腔黏膜上皮细胞中，Y染色质的阳性率约为70%，在一个正常男性体细胞中，含有一个Y染色质，即：体细胞中所含有的Y染色质数＝Y染色体数。