染色体畸变

这是一篇关于染色体畸变的思维导图，详细介绍了染色体畸变的几种类型以及机制，本图知识全面详细，干货满满，现在不收藏，还在等什么呢。

染色体畸变

• 第一节 染色体畸变发生的原因
  • 一、化学因素
    • （一）药物
    • （二）农药
    • （三）工业毒物
    • （四）食品添加剂
  • 二、物理因素
    • 在自然界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，因而影响不大。但大量的电离辐射对人类具有极大的潜在危险。
  • 三、生物因素
    • 导致染色体畸变的生物因素包括两类；
      • 1. 由生物体产生的生物类毒素
      • 2. 某些生物体如病毒本身可引起染色体畸变
  • 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），生育先天愚型患儿的危险性就越高。
• 第二节 染色体数目异常及其产生机制
  • 一、整倍性改变
    • 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，成倍的增加或减少，则称为整倍性（euploidy）改变。
    • 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2个n，则为4n，即四倍体（tetraploid）。三倍体以上的又统称为多倍体（polyploid）。如果在2n的基础上减少一个染色体组，则称为单倍体。
    • 整倍性改变形成机制包括双雄受精、双雌受精、核内复制等。
      • （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（dispermy）形成三倍体。
      • （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）。
      • （三）核内复制
        • 核内复制（endoreduplication）又称核内有丝分裂（endomitosis）是指DNA复制而细胞不进行分裂的现象。即在一次细胞分裂时，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。
  • 二、非整倍性改变
    • 一个体细胞的染色体数目增加或减少了一条或数条，称非整倍性（aneuploidy）改变。发生非整倍性改变后，会产生亚二倍体（hypodiploid）、超二倍体（hyperdiploid）等。
      • （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，可写做2n − m（其中m < n）。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）。
      • （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，可写做2n + m（其中m < n）。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……
  • 三、非整倍体的产生原因
    • （一）染色体不分离
      • 在细胞分裂进入中、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，而是同时进入同一个子细胞，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）。
        • 1. 染色体不分离发生在受精卵卵裂早期的有丝分裂过程。
        • 2.减数分裂时发生染色体不分离。
    • （二）染色体丢失
      • 染色体丢失 又称染色体分裂后期延滞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。
• 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能在原位重接，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
    • 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裂点来表示。按国际命名规定，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畸变染色体的序号，第二个括弧写明断点所在的区号、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。
      • 例：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。 简式描述为：46，XX（XY），del（3）（q21q31） 详式描述为：46，XX（XY），del（3）（pter→q21∶∶q31→qter）
  • 二、染色体结构畸变的类型及其产生机制
    • （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，在细胞分裂后期未能移至两极而丢失。
        • 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，两个断点之间的无着丝粒片段丢失，其余的两个断片重接。
    • （二）重复
      • 重复（duplication）是一条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姐妹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，分别称为臂内倒位和臂间倒位。
        • 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 °后重接。
        • 2. 臂间倒位（pericentric inversion）：一条染色体的长、短臂各发生了一次断裂，中间断片颠倒后重接，则形成了一条臂间倒位染色体。
    • （四）易位
      • 一条染色体的断片移接到另一条非同源染色体的臂上，这种结构畸变称为易位（translocation）。常见的易位方式有：
        • 1.相互易位（reciprocal translocation）
          • 是两条染色体同时发生断裂，断片交换位置后重接。形成两条衍生染色体。当相互易位仅涉及位置的改变而不造成染色体片段的增减时，则称为平衡易位。
        • 2.罗伯逊易位（Robertsonian translocation）
          • 又称着丝粒融合（centric fusion）。这是发生于近端着丝粒染色体的一种易位形式。当两个近端着丝粒染色体在着丝粒部位或着丝粒附近部位发生断裂后，二者的长臂在着丝粒处接合在一起，形成一条由两条染色体的长臂构成的衍生染色体；两个短臂则构成一个小染色体，小染色体往往在第二次分裂时丢失，这可能是由于其缺乏着丝粒或者是由于其完全由异染色质构成所致。
        • 3.插入易位（insertional translocation）
          • 两条非同源染色体同时发生断裂，但只有其中一条染色体的片段插入到另一条染色体的非末端部位。
    • （五）环状染色体
      • 一条染色体的长、短臂同时发生了断裂，含有着丝粒的片段两断端发生重接，即形成环状染色体。
    • （六）双着丝粒染色体
      • 两条染色体同时发生一次断裂后，两个具有着丝粒的片段的断端相连接，形成了一条双着丝粒染色体（dicentric chromosome）。
    • （七）等臂染色体
      • 一条染色体的两个臂在形态上和遗传结构上完全相同，称为等臂染色体（isochromosome）。等臂染色体一般是由于着丝粒分裂异常造成的。在正常的细胞分裂中，着丝粒纵裂，姐妹染色单体分离，形成两条具有长、短臂的染色体。如果着丝粒横裂，长臂、短臂各自形成一条染色体，即形成了一条具有两个长臂和一条具有两个短臂的等臂染色体。
• 第四节 染色体畸变的分子细胞生物学效应
  • 一、染色体数目畸变的分子细胞生物学效应
    • （一）整倍体的分子细胞生物学效应
      • 整倍体的染色体数目整组的增加即形成整倍体，如三倍体（3n）和四倍体（4n）。在人类中只有极少数三倍体个体能存活到出生，存活者多为2n/3n的嵌合体。三倍体在胚胎发育的细胞有丝分裂过程中，形成三极纺锤体（tripolar spindle)，因而导致染色体在细胞分裂的中期至后期分布和分配紊乱，细胞染色体数目异常，从而严重干扰了胚胎的正常发育而发生流产。
    • （二）非整倍体的分子细胞生物学效应
      • 染色体数目是在二倍体的基础上减少或增加了一条或几条，一般是在细胞分裂中染色体不分离而形成。
        • 1. 单体 由于丢失了一条染色体，染色体的平衡受到破坏，胚胎不能正常发育，通常不能存活，是致死的。但是也有少数单体型存在，如Turner综合征，核型为45，X。单体缺少了一条染色体，它的同源染色体处于半合子状态，一些隐性的有害基因就可以得到直接表现，导致假显性效应。
        • 2. 三体 多了一条染色体，对个体造成的不良影响比少了一条染色体要小。但是由于破坏了染色体的平衡和基因组剂量增加，三体表现出异常的表型特征。如常见的21三体综合征、18三体综合征和13三体综合征。
  • 二、染色体结构畸变的分子细胞生物学效应
    • （一）缺失的分子细胞生物学效应
      • 丢失片段的大小和性质不同，具有不同的遗传效应。
        • 1. 缺失的致死效应：染色体发生大片段的缺失即使在杂合状态下也是致死的，X染色体的缺失中的半合子一般也会死亡。只有一部分存活下来，但也是异常个体。
        • 2. 缺失的假显性现象：如果缺失的区段中含某个显性基因，其同源染色体上与这一缺失区段相对应位置上的一个隐性基因就得以表现，这种现象称为假显性（pseudodominance) 。
    • （二）重复的分子细胞生物学效应
      • 重复的分子细胞效应比缺失缓和，但如果重复片段较大也会影响个体的生存力，甚至导致死亡。重复会导致减数分裂时同源染色体发生不等交换（unequal crossover），结果产生一条有部分片段缺失的染色体，和一条部分片段重复的染色体，影响基因间的平衡。
    • （三）倒位的分子细胞生物学效应
      • 倒位染色体在减数分裂中的同源染色体联会配对时，如果倒位片段很小，该片段就可能不发生配对，而其余区段配对正常；如倒位片段很长，倒位的染色体可能倒过来和正常的染色体配对，形成一个环，称为倒位环（inversion loop）。
        • 1. 臂内倒位杂合子：在配子形成中同源染色体同源节段相互配对而形成倒位环，经过在倒位环内的奇数互换，随后形成的四条染色体中，一条是交换型的双着丝粒染色体，断裂后形成带有缺失的配子；一条无着丝粒（交换型）染色体，不能向两极移动而丢失。另两条是正常的（非交换）染色体，其中一条是倒位的染色体。
        • 2. 臂间倒位杂合子 ：在配子形成中同源染色体同源节段相互配对而形成倒位环，经过在倒位环内的奇数互换，随后形成的四条染色体中，一条是正常染色体，一条是倒位染色体，其余两条均为部分重复和部分缺失的染色体。所形成的配子中一种是具有正常染色体的正常配子；一种是具有倒位染色体的倒位携带者；其余两种配子则是具有部分重复或缺失的染色体，这两种配子的遗传效应主要决定于重复及缺失片段长短及其所含基因的致死效应。
    • （四）易位的分子细胞生物学效应
      • 易位杂合体在减数分裂的粗线期，由于同源部分的联会配对而形成特征性的四射体。随着分裂进行，四射体逐步开放形成一个环形或双环的“8”字形。减数分裂后期，染色体走向两极时表现为不同的分离方式，结果可形成18种配子。其中仅一种配子是正常的，一种是平衡易位的，其余16种都是不平衡的。与正常配子受精后，所形成的合子中，大部分都将形成单体或部分单体，三体或部分三体，导致流产、死胎或畸形儿。