染色体分带技术其应用

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【摘 要】染色体分带是60年代后期发展起来的一项细胞学技术,借助于某些物理、化学处理使中期染色体显现出深浅不同的带纹,各物种的每一条染色体其带型纹的数目、位置、宽度及深浅度都有相对的恒定性,因此染色体分带是染色体识别的重要依据.这一技术自发展起来便广泛应用,已成为鉴别基因组中的各个染色体或较大的染色体片段、追踪外源染色体的有效手段.

【关 键 词 】染色体分带；遗传学；应用

引 言

染色体分带技术是一种用染料对染色体进行分化染色的方法.用一般细胞学染色法,染色体着色是均匀的,但若经过某些物理化学等条件如： 温度、酸碱等处理后再以染料染色,或单经某些荧光染料染色就可以染出深浅不同的带纹的纵向结构.由于这些带纹和结构是染色体固有结构的反映, 因而各不同物种之间、同一物种各（染色体之间同一染色体处在细胞不同分裂时相） 之间所出现的带纹也就不同.这不仅使我们鉴别染色体组中各个染色体及其大的片段提供了极大的方便, 使追踪某一特定染色体在遗传或杂交中的去向成为可能, 同时也为进一步认识染色体本身的结构和功能提供了一种有利的分析手段.因而有人认为分带技术为核型研究带来了一次革命.

1.染色体分带简述

1.1 染色体分带的带纹种类

1.1.1 Q带.瑞典细胞化学家T.Caspersson等用荧光染料芥子喹吖因作染色剂处理,染色体制片在荧光显微镜下观察,染色体呈现明暗相间的清晰带纹.不久,C.G.Vosa发现用与芥子喹吖因类似的喹吖因处理也能使植物染色体显带.由这两种染料处理产生的带称为Q带.

1.1.2 G带.G带是动物细胞遗传学研究中常用的技术.它是用碱盐溶液对染色体制片进行预处理,有时也用胰蛋白酶或链霉蛋白酶进行处理,然后用Giemsa染料染色.一般认为G带显示的是常染色质构成的染色粒,它所反映的很可能是蛋白质尤其是组蛋白在染色体上的不均一分布.

1.1.3 C带.C带是用酸、碱对染色体标本进行变性处理,然后置于溶液中,在600C下保温30～120min不等,再以Giemsa染料染色.由于起初在哺乳动物中发现带纹位于着丝粒区域,故称之为着丝粒带,简称C带.C带技术对辨认Y染色体是非常有用的.

1.1.4 N带.N带Matsui等为显示NOR建立的方法.N带是用三氯醋酸和盐酸先后处理,Giemsa染料染色后获得.N带技术方法简便,结果稳定,在植物染色体研究中得到较广泛的应用.

1.2 染色体分带技术的命名

由于染色体分带技术是分化染色技术,所以常按所使用的染料或染出的结构来命名.近五年来随着分带技术应用的逐渐普及和采用的染料逐渐增多,分带名称也日益增多.有些工作者曾试图以染色体的固有结构把分带技术划分为儿大类,但由于分带机理目前尚未有定论,这种分类方法也未趋统一.这里仍按习惯以所使用的染料归类,如下：

1.2.1 荧光染料.以荧光染料处理染色体后,在荧光显微镜下,可见深浅不同的带纹, 按染料常见的有以下几种：

Q带 H带 AO带

此外,还有以DAPI染色的DAPI带,也是显示对应于不同异染色质部分.荧光染料分带的优点是材料处理比较简单,重复性好.虽易退色但可重染.缺点是所制标本不能保存,需要荧光显微镜等特殊设备.

1.2.2 Giemsa染料.常规制成的染色体标本, 经温度或不问浓度的酸、碱、盐、尿素、酶等试剂处理后,再以 Giemsa染液染色, 便可使染色体呈现不同的带纹, 主要有：

C带 F-B SG法 G带 R带（Reversebandiog ） N 带 C d 带

1.2.3 其它染料

银染： 一般用氨银法处理染色体, 可以使有转录活性的核仁组织者区域（NOR）着色,此法应用颇广.

Hy带：染色体经热的盐酸处理后,以醋酸洋红染色,在植物中可以相当快地产生一种特殊的Hy+和Hy―带纹.可能是染色体蛋白被分化性的抽提.

O带：染色体标本温育在含有地衣红的SSC溶液中能获得与G带相似的O带.

F带：经孚尔根染色法产生的带纹称F带.人的Y染色体长臂远端一半区域Q和G带为负反应,F带则为正反应.

1.2.4 免疫化学染色法.各种核苷或核苷酸与载体蛋白的结合物免疫家兔后获得相对应的抗体.一种是直接标记荧光于抗体上, 与变性的染色体D NA染色后即可在荧光镜下观察.另一种是采用简接荧光法和间接免疫酶标法,即以上述对应抗体作为第一抗体与变性染色体的D N A 作用后, 再以荧光标记或过氧化物酶标记的羊抗免,γ球蛋白为第二抗体染色后, 前者即在荧光镜下呈现出各种核苷或核苷酸抗体的Q 带、R 带、C 带, 后者需再经D A B 在H2O2 存在下显示棕色分带着色.不同核苷酸抗体需要不同的染色体D N A 变性处理, 一般采用光氧化或U V 变性此法对分析染色体结构和功能是一种新的手段.

2.几种染色体分带技术的应用

2.1 染色体的荧光组织化学.染色体的荧光组织化学近年发展很快, 其中一个重要方面就是多种荧光染料的联合使用.通常首先使用和O N A 相结合的荧光染料, 然后以另一种荧光或非荧光染料复染.组合使用的优点是1. 选用适当的组合, 当单一染料显示的带纹不够清晰时, 以另一种染料复染常可带纹或多态区更为清晰, 反差更为强烈；2. 一些组合可以显示特定的染色体多态区, 如强荧光的异染色质区（DA/DAPI染色）.看来荧光染料的联合使用对于染色体精细带纹的显示, 染色体多态性、染色体重组的研究都是非常有用的（表1 ）.

利用这种染料组合的方法, Schnede 等（1981） 以色霉素A3 /远霉素A和DAPI（DA-DAPI ） 染色, 证明猪染色体上分布有两类不同的异染色质.双臂染色体（Nos. l-12 ）和X 染色体的异染色质富于GC.以色霉素A 3 染色显示亮荧光.端着丝点染色体（N os.13-18 ） 的异染色质区可为DA-DAPI 所显示.也可为另一种新的荧光染料D287 / 170 所染色, 发亮光.虽然DA-DAPI 和D287/170染色的机制尚未得知, 但至少说明, 猪的染色体组里有两类不同的结构异染色质.一种分布于双臂染色体, 另一种分布于端着丝点染色体.这对于了解家猪的起源, 异染色质的分化, 罗伯逊易位的意义等是有帮助的. 2.2 高分辨率G带.

大家知道, 通常哺乳动物细胞停留在前期的时间很短, 只有2-3分钟.但是PCC 方法的发明已使可能得到纤细的带状G2或G 1染色体.两者都可作G分带染色.其长度比中期染色体长4 倍以上（表2） .带纹也更为丰富.中期染色体含3个横带的区域在G2染色体可呈现6 个带.

人工多线化的第二个可能途径是内复制.有关人工诱发内复制的研究已给这方面投下了希望的曙光.Sutou等（1974）以4 NQO , Captan , 环磷酞胺, 叮吮橙等处理离体的中国仓鼠细胞, 观察到内复制率明显增高.Kusyk等（1979）以Hoechst33258 ,rubidazone 两者连合使用, 可使小鼠L细胞和CHO细胞的内复制率高达20-50% , 最高可达7 % .可以期待, 随着人功内复制和PCC技术的进一步改进, 有朝一日我们将会得到哺乳动物的多线染色体, 使G 带技术进入一个完全崭新的时代.

3.染色体分带技术的前景展望

随着染色体分带技术越来越成熟,我相信在以后的研究中,人们会利用染色体分带技术对动、植物的染色体进行更深入的探索.相信染色体分带技术也会随着人类的发展,一点一点变得更加完美!染色体分带技术的精进,会使人类越来越了解染色体,从而可以从根本上解决一些疾病的治疗.我相信染色体分带技术将会被广泛应用于生物科学的研究领域中.

此论文仅是我查阅资料后,所得的一家之言,希望大家去糟取精.

【参考文献】

[1]陈瑞阳,宋文芹,陈晓,等.植物染色体Giemsa分带技术的研究[J].Journal of Integrative Plant Biology,1979（01）.

[2]高明君.染色体分带技术的进展[J].世界农业,1988（07）.

[3]染施立明.色体分带技术的回顾与展望[J].动物学研究,1984（S1）.

[4]朱季美.染色体分带技术及其现状[J].植物生理学通讯,1982（01）.

作者简介：庄慧（1991―）,女,汉族,山东人,现就读于西南大学农学与生物科技学院,主要研究方向：农学.

杨倩（1991―）,女,汉族,四川人,现就读于西南大学农学与生物科技学院,主要研究方向：农学.