细胞遗传学：历史，研究内容，技术，应用 - 生物学 - 2025

在细胞遗传学是形态，结构和功能的染色体，包括体细胞分裂，或有丝分裂期间及其变化的研究，和生殖细胞分裂，或在减数分裂过程中。

细胞学还研究了导致染色体变化的因素，包括从一代到另一代出现的病理性变化，以及作用于多个世代的进化性变化。

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历史

细胞遗传学历史中值得纪念的岁月和事件如下：

-1842年，卡尔·威廉·冯·奈杰利（Karl Wilhelm vonNägeli）观察到了“瞬时干细胞”，后来称为染色体。

-1875年，爱德华·史特拉斯堡（Eduard Strasburger）鉴定了植物中的染色体。1979年，Walther Flemming在动物身上做到了这一点。Flemming创造了术语染色质，前期，中期，后期和末期。

-1888年，W。Waldeyer创造了“染色体”一词。

-1893年，奥斯卡·赫特维格（Oscar Hertwig）发表了有关细胞遗传学的第一篇文章。

-1902年，西奥多·布沃里（Theodor Boveri）和沃尔特·萨顿（Walter Sutton）发现了同源染色体。

-1905年，Nettie Stevens确定了Y染色体。

-1937年，阿尔伯特·布雷克斯里（Albert Blakeslee）和艾弗里（AG Avery）用秋水仙碱终止了中期，大大促进了染色体的观察。

-1968年，TorbjörnCaspersson等人描述了Q波段； 1971年，Bernard Dutrillaux和Jerome Lejeune描述了R波段。

-1971年，在人类染色体命名会议上讨论了C波段。

-1975年，C。Goodpasture和SE Bloom描述了Ag-NOR染色。

-1979年，豪尔赫·尤尼斯（Jorge Yunis）描述了G波段的高分辨率方法。

-在1986-1988年间，丹尼尔·平克尔（Daniel Pinkel）和乔·格雷（Joe Gray）开发了FISH（荧光原位杂交）技术。

-1989年，赫尔曼·约瑟夫·吕德克显微切割的染色体。

-1996年，伊夫琳·施洛克（EvelynSchröck）和托马斯·里德（Thomas Ried）描述了多色光谱核型分型。

人类发现

在1914年，西奥多·布佛里（Theodor Boveri）提出癌症可能是由于染色体改变所致。1958年，查尔斯·福特（Charles E. Ford）观察到白血病期间的染色体异常。

1922年，Theophilus Painter出版了人类有48条染色体。直到1956年，Jo Hin Tjio和Albert Levan才确定它们实际上有46条染色体。

1932年，PJ Waardenburg提出但没有证明唐氏综合症可能是染色体畸变的结果。1959年，杰罗姆·勒吉恩（Jerome Lejeune）证实了唐氏综合症患者体内存在额外的体细胞染色体。

同样在1959年，查尔斯·E·福特（Charles E. Ford）报告说，特纳综合征的女性缺乏两个X染色体之一，而帕特里夏·雅各布斯（Patricia Jacobs）和约翰·斯特朗（John Strong）发现，克氏综合征的男性中还存在X染色体。

1960年，JABöök和Berta Santesson描述了三倍体，Klaus Patau描述了13三体，John Edwards描述了18三体。

1969年，赫伯特·卢布斯首先发现了脆性X综合征。同年，羊膜穿刺术开始用于细胞遗传学诊断。

研究领域

细胞遗传学家使用染色体核型进行系统发育分析并解决分类学问题，从而研究生物的染色体进化。

此外，他们研究了人类染色体畸变的流行病学方面及其产生的环境因素，诊断和治疗了受染色体异常影响的患者，并开发了分子方法来破译染色体的结构，功能和进化。

染色体形态

每个染色体由两个染色单体组成，通过称为着丝粒的缩窄束缚在一起。从着丝粒开始的染色体部分称为臂。

当染色体中间有着丝粒时，它们就被称为变中心。如果亚中间偏心距中间稍远，则使它们的对等臂长不相等；如果着丝粒接近极端之一，则为近端性；如果着丝粒仅在染色体的一端，则以末端为中心。

技术：样品处理

处理样品的步骤如下。

获取样品

采集所需的组织，将其存储在培养基中和合适的小瓶中。

文化

除用于FISH分析的样品外，收获前的培养时间为一天至几周。

收获的

它是中期细胞的获得。

停止有丝分裂

标准的细胞遗传学分析需要停止有丝分裂，以便使用秋水仙碱或Colcemid®使细胞保持在中期。

低渗治疗

它增加了细胞的体积，使染色体得以延伸。

固定

3：1甲醇–乙酸用于去除细胞中的水，使膜和染色质变硬以进行染色。

板材准备

将固定的细胞铺在显微镜载玻片上，然后干燥。

染色体染色

有几种染色方法可以识别染色体之间的差异。最常见的是G。

微观分析

使您可以选择合适的细胞来观察和拍摄染色体。

制备核图

根据中期细胞的照片，组成代表性细胞的染色体组的图像以供以后研究。

染色体带

染色体带有四种类型：异色带；染色体带。常染色体条带，核仁组织区（NORs）；动植物。

异色带显示为离散块。它们对应于异染色质，其包含代表常规基因的高度重复的DNA序列，并且在界面处不缩合。

常染色体条带由一系列交替的部分组成，这些部分受染色的影响或不受染色的影响。这些条带的大小不同，形成一个物种的每对染色体特征性的独特模式，这使它们对于鉴定染色体易位和重排非常有用。

NOR是包含数百或数千个核糖体RNA基因的染色体片段。通常将它们可视化为收缩。

动植物是微管纺锤体与染色体的结合位点。

染色体条带染色

染色体条带由染色技术组成，这些技术揭示了其他情况下看不到的纵向分化模式（亮区和暗区）。这些模式使得在染色体水平上比较不同物种并研究进化和病理变化成为可能。

染色体条带化方法分为使用吸收染色的方法（通常是吉姆萨颜料）和使用荧光染色的方法。吸收染色方法需要进行初步的物理化学处理，如“样品处理”中所述。

某些类型的条带可以提供与功能特性相关的染色体受限区域模式的证据。其他可以可视化同源染色体之间的差异，从而可以识别片段。

C乐队

C波段可染色大多数异色带，使其成为显示染色体中存在异染色质的通用技术。其他方法仅染色总异染色质的一部分，使其比C谱带更有用以区分异染色质的类型。

Q波段

Q谱带是最古老的染色技术。它的名字归功于奎纳克林的使用。不管染色体制备方法如何，它都是有效的。它是G绑扎的一种替代方法，虽然很少使用，但其可靠性使它在材料稀少或难以绑扎时很有用。

G乐队

基于Giemsa和胰蛋白酶的G波段是当今使用最广泛的。它允许检测易位，倒位，缺失和重复。它是表征脊椎动物核型的最常用方法，显示出仅根据形态即可无法区分的染色体之间的差异。

R乐队

R谱带相对于G谱带产生相反的染色模式（浅R谱带等于深色G谱带，反之亦然）。R条带对于突出显示染色体的末端特别有用，当使用G条带时，它们会被轻微染色。

T带

T带是R带的变体，其中染色体的大多数间隙带不被染色，使得染色体的末端区域被强烈染色。

Ag-NOR带

Ag-NOR条带用于通过银染来定位NOR。在Ag-NOR条带中，无效的NOR基因可能不会被染色。因此，该条带用于研究配子发生和胚胎发育过程中核糖体基因活性的变化。

荧光原位杂交（FISH）

FISH条带可使用荧光标记的探针显示染色体。FISH技术可以对未分裂的细胞进行核型分析。

FISH条带可检测染色体，细胞和组织中的特定DNA序列。因此，它可用于检测涉及DNA小片段的染色体异常。

FISH条带为两种更复杂的相关技术铺平了道路，这些技术被称为光谱核型分析（SKY）和多色FISH（M-FISH）。

在SKY和M-FISH中，使用荧光染料，它们共同产生颜色组合，每个染色体一种。这些技术在检测复杂的染色体畸变方面非常有用，例如在某些肿瘤和急性淋巴细胞白血病中所见的那些。

医疗应用

-癌症的细胞遗传学。染色体畸变和非整倍性在肿瘤中很常见。染色体易位可通过产生融合蛋白产生致癌作用。细胞遗传学用于监测癌症治疗的进展。

-脆弱的部位和染色体断裂。易碎的染色体位点可导致诸如易碎X综合征的病理。暴露于细胞毒剂会导致染色体断裂。某些常染色体突变的载体缺乏修复染色体断裂过程中受损的DNA的能力。

-染色体的数值异常。染色体计数可以诊断三体性，例如引起唐氏，爱德华兹和帕陶综合症的三体性。它还可以诊断Turner和Klinefelter综合征。

-在慢性粒细胞性白血病中，白细胞具有“费城染色体”。此异常染色体是9号和22号染色体易位的结果。

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