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染色体的数目畸变

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正常人的体细胞具有46条染色体(2n),配子细胞(精子和卵)具有23条染色(n),前者称为二倍体,后者称为单位体。染色偏离正常数目称为染色体数目异常或数目畸变。

1.多倍体和多倍性 体细胞染色体倍数超过2倍,即是3n=69,4n=92等时,这些细胞称为多倍体细胞,而这种状态称为多倍性(polyploidy)。在人类,全身三倍性是致死的,因而极为罕见,但三倍性在流产胎儿中较常见,是流产的重要原因之一。全身三倍性可能是由于参加受精卵细胞为二倍体而非单倍体,或由于双精子受精所致。

全身四倍性更多罕。但四倍体和其它高倍细胞在一些组织发肝、子宫内膜、骨髓细胞、瘤组织和培养细胞中并不罕见。其产生的原因是,如果细胞在分裂之前再复制一次,或由于纺锤体的缺陷或缺如,细胞未能分裂,都会使染色体数目倍增。

2.异倍性或非整倍性(aneupoloidy) 细胞的染色体数不是23的整倍时,称为异倍体细胞,如细胞具有44,45,48,67,90条染色体时都是异倍体细胞,44和45略少于46,故可称为亚二倍体;47,48略多于46,称为超二倍体。同理,67可称为亚三倍体等。异倍体细胞在肿瘤组织十分常见。发生的原因是染色的丢失,某些染色体的核内复制(endoredplication)或染色体的不分离。

3.三体性和单体性 体细胞在减数分裂时如发生某号染色不分离,则导致该染色体增多一条(三体性,trisomy)或减少一条(单体性,monosomy)。除21、13、18、和22三体性外,其它三体性多导致流产(嵌合状态者除外,如嵌合性的8、9、10号三体性等)。性染色体三体性常见一些。常染色体的单体性严重破坏基因平衡,因而是致死的。但X染色体单体的女性还可见于儿童或成人。(表2-1)

表2-1 1863例染色体异常的自发流产儿中各种异常的频率

染色体异常 频率(%)
三全性 52
45,X 18
三倍性 17
四倍性 6
其它(主要是易位) 7

染色体数目异常的机理:在细胞分裂时,如果某一染色体的两条单体在分开后的期不能正常地分开而同时进入某一子细胞,则必然导致该子细胞增多一条染色体而另一子细胞缺少一条染色体,这称为染色体不分离(nondisjunction)。

如不分离发生在减数分裂,所形成的异常配子与正常配子结合后,就会出现合子细胞中某一染色体的三体性或单体性。不分离可以发生在第一次减数分裂,也可以发生在第二次减数分开。不分离产生的异常配子在受精后导致合子染色体异常,因此由合子分裂得来的全身细胞都具有该种异常(图2-5)。

另一情况是,合子细胞最初是正常的,但在以后的某次有丝分裂时发生不分离,这也能导致染色数目异常。这种异常细胞如能存活和继续分裂,将构成异常的细胞系,并与正常细胞系并存。具有染色体组成不同的两种或两种以上细胞系的个体称为嵌合体(mosaic)(图2-5)。

还有一种造成个别染色体数目异常的原因是染色体丢失(chromosome loss)。这是由于有丝分裂后期染色单体的迟留(anaphaselag)所致。导致本应向子细胞移动的某一染色体(此时为单体状态)未能与其它染色体一起移动而进入了细胞,并随后丢失,这就导致某一子细胞及其后代中该染色体减少一条。(图2-6)。

减数分裂时染色体不分离


图2-5 减数分裂时染色体不分离

嵌合体形成的机理示意图


图2-6 嵌合体形成的机理示意图有丝分裂不分离(A,B)及染色体的丢失(C)

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