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干货|染色体核型分析技术

生物制品圈  · 公众号  · 生物  · 2017-09-13 00:00

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染色体核型分析技术在遗传学研究特别是在人类染色体疾病的临床诊断方面有着十分广泛的应用,也是用于探明生物遗传与变异,染色体组演化和种属将亲缘关系的基本方法。掌握染色体核型分析技术在促进正确解读生物的遗传多样性方面发挥着十分重要的作用。

今天,小编就带领大家深度解读一下染色体核型分析技术及如何来制作一张漂亮的染色体核型分析图。


背景知识

核型(Karyotype):亦称染色体组型,是指生物体细胞有丝分裂中期染色体组的表型,是染色体数目、大小、形态特征的总和。

体细胞具有两组同样的染色体,成为常染色体(2n)表示,与性别直接相关的染色体,称为性染色体。

每个配置带有一组染色体,叫做单倍体,用n表示,两性配子结合后,形成二倍体细胞。

核型分析:是按照染色体的数目、大小和着丝粒位置、臂比、次缢痕、随体等形态特征,对生物核内的染色体进行配对、分组、归类、编号等分析的过程。

核型图:为一个物种的核型模式,将染色体组全部染色体逐条按其长短、形态、类型特征规律性排列。

染色体形态分类:着丝点两侧部分称为染色体臂。如两臂相等,则称为等臂染色体。如两臂不相等,则分别称为长臂和短臂。根据染色体着丝粒位置不同,可将染色体分为中部着丝粒(m)、亚中部着丝粒(sm)、亚端部着丝粒(st)和端部着丝粒(t)等不同形态,部分染色体具有随体和次缢痕。

辨别各对染色体时的常用形态指标是:测量染色体的长度、确定着丝点的位置、副缢痕及随体的有无。染色体的长度较不固定,受遗传、环境因素的影响较大,但一般认为在一个细胞内的各条染色体的伸长和缩短是同比的。因此,目前一般用相对长度来表示每条染色体的长度。

细胞分裂中期为染色体形态结构最典型的时期,通过选取伸展良好,形态清晰,有代表性细胞分裂相进行高倍拍摄,用于核型分析图片。

实验原理

染色体标本制备为核心分析的关键,通常情况下,利用外周血淋巴细胞进行核型分析。

正常情况下,人体外周血淋巴细胞不再分裂,但植物血凝素(PHA)可刺激血中的淋巴细胞转化成淋巴母细胞,使其恢复增殖能力。因此,可采取外周静脉血,做短期培养,培养至72小时细胞进入增殖旺盛期,此时加入秋水仙素抑制细胞分裂,使细胞分裂停止在中期以获得足够量的分裂期细胞,经低渗、固定、制片、染色后镜下观察进行核型分析。

实验试剂

1640完全培养基、植物血凝素(PHA)、秋水仙素(10mg/ml)、KCl低渗液(0.075mol/L)、甲醇、冰乙酸、Giemsa原液、磷酸缓冲液(PH6.8)。

实验步骤

1.外周血置37℃恒温箱中培养72h。

2.培养68h到时,培养血瓶中,加秋水仙素,培养血中秋水仙最终浓度达到0.025μg/ml,温箱中继续培养使细胞分裂停止在中期相。

3.制备染色体玻片:

3.1收集细胞:用吸管将培养物打匀后移入5ml的离心管内,1000 r/min,离心10 min,去上清液,留细胞沉淀物。

3.2低渗处理:加入经37℃预温的0.075M KCl低渗液5ml左右。用吸管打匀,使细胞悬浮于低渗液中,置37℃水浴中处理20 min,使红细胞解体。

3.3预固定;加入新配制的甲醇:乙酸(3∶1)固定液1ml左右,轻轻打匀。

3.4离心:1000r/min,离心10min,去上清液。

3.5第一次固定:沿管壁加入固定液5ml左右,用吸管轻轻打匀,在室温下静置15min,以 1000 r/min,离心10 min,去上清液。

3.6第二次固定:加固定液5ml左右,再固定15min;1000 r/min,离心10min,去上清液。

3.7制片:加固定液至0.4ml左右,细心打匀成细胞悬浮液。在预先经冰冻冷却的载玻片上,每片滴加2~3滴细胞悬浮液,火焰固定。

3.8染色:用pH7.4磷酸缓冲稀释Giemsa原液(9∶1),取1张制备好的染色体标本片子染色15~20min,水冲洗,空气干燥。

3.9观察:先在低倍镜下选择染色体分散良好的中期相,再转换油镜观察。

3.10封片:制好的玻片标本如需要保存较长时间,可用封固剂加以封固,以隔绝与外界接触。

4.拍照:

将制备好的标本片放在物镜下,显微镜调好;先用低倍镜观察,找到细胞分裂中期相,选择分散良好的中期相,放大、计数。

5.染色体数目统计 :

可用一定数量(30~50)染色体分散良好的分裂细胞进行计数。

6.形态特点的记录和测量计算

7.染色体核型分析系统:

当前具有多种染色体核型分析系统,用于染色体核型分析应用,染色体核型分析系统可自动侦测和分类染色体,用于研究或诊断。常见的分析系统有:Videotest染色体核型分析软件、MetaScan Karyotyping System PathfinderTM KARYOTM模块、IMSTAR全自动智能染色体核型分析系统 Pathfinder Karyo系列等。

小编敲黑板时间

(1)核型分析技术不仅适用于外周血细胞,普通细胞培养至中期亦可进行,关键在于控制好细胞分裂时间,确定细胞处于中期相。

(2)固定步骤十分重要,不能省略只进行一次固定,进行两次固定制作出的染色体图片才会更完整。

(3)滴片的高度倾斜度及玻片的湿冷度将会直接影响到染色体的分散程度。

图片

中期染色体形态与结构图


正常女性染色体核型图


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