508-课
探究21三体综合征的原因
课题 探究21三体综合征的原因
一、课题分析
,(教学目标
(,)探索导致21三体综合征的原因。
(,)在探索活动中,学生体验发现问题——提出假设——实验验证的科学研究方式。
(,)通过探索活动使学生能够自动的认同提倡“适龄生育”的重要意义。
,(知识背景
21三体综合征是由于第21号染色体比正常人多了一条所引发的,1866年Down首次提出这种病,也称唐氏综合征、先天性愚型。新生儿发生率为1/600-800。是一种常见的染色体病,占小儿染色体病的70%-80%。
21三体综合征临床
现:特殊面容:低鼻梁,宽眼距,外眼角上斜,常张口伸舌,腭弓高;身材矮,四肢短,肌张力低下,关节松弛;常有通惯手,小指第二节骨发育不良;50%伴有先天性心脏病,并可伴有其它器官畸形;智力低下,IQ值在25-50之间。由于免疫功能低下,易感染,50%在5岁内死亡,约10%可超过40岁,但其智力约相当于4-5岁小儿。患儿喜欢模仿重复一些简单动作,喜欢热闹及音乐。
21三体综合征患儿的产生与母亲妊娠年龄、遗传因素、妊娠时使用化学药物堕胎、放射线照射、自身免疫性疾病、病毒感染及父母的生活环境和工作环境等多种因素有关。其中随母亲妊娠年龄增大而发生率增加。生过一个患儿者,再生21三体综合征患儿的可能性更大。
纵然当今科技已发展到克隆时代,但对“21三体综合征患儿”的治疗却无能为力。防止此类疾病发生的办法,就是在怀孕期间进行产前筛查和必要的产前诊断,尽早发现并采取相应
(如终止妊娠)。因此,1(妊娠妇女35岁,或丈夫55岁,应做羊水检查。 2(对每个患儿应做染色体核型分析,必要时查父母核型,以便估计再度风险,再次妊娠时应做羊水检查。 3(避免高龄生育。
二、材料器具
21三体综合征的核型图 剪刀 镊子 胶水
21三体综合征的核型图(男性)
三、教学建议
在科学过程中,科学家所做的第一步通常是对现象的观察。在观察的基础上建立假说或有意义的猜测,用以解释观察到的现象。通过演绎推理形成预见,用以检验假说,
实验检验预见。最后,将实验的结果与假说相比较,看二者是否一致;如果一致,假说就变成一个工作模型,接受进一步的检验。本课题中,教师出示21三体综合征的病例后,提出问题:导致21三体综合征的原因是什么,然后由学生提出假设:是一种染色体异常遗传病(或是教师展现研究21三体综合征的科学史)。再通过实验——21三体综合征患者的核型图分析来验证这一假设(本课题以单纯性21三体型为例)。此探究活动所得出的结论是很容易理解的,但同时应让学生体验发现问题——提出假设——实验验证的科学研究方式。最后,教师展示资料,与学生一起进一步探讨导致21三体综合征原因和防治措施。
四、探究活动
知名残疾人指挥家舟第一步骤 21三体综合征的原因
舟是很典型的一个例子
21三体综合征临床表现:特殊面容:低鼻梁,宽眼距,
外眼角向上,常张口伸舌,腭弓高;身材矮,四肢短,肌张
力低下,关节松弛;常有通惯手,小指第二节骨发育不良;
50%伴有先天性心脏病,并可伴有其它器官畸形;智力低下,
IQ值在25-50之间。由于免疫功能低下,易感染,50%在5
岁内死亡,约10%可超过40岁,但其智力约相当于4-5岁
小儿。患儿喜欢模仿重复一些简单动作,喜欢热闹及音乐。
提出问题:导致21三体综合征的原因是什么,
21三体综合征患儿
这病的病因以前一直学生经过讨论后,如果回答出:可能是一种染色体异常
不知道,有人怀疑可能与染遗传病,教师要给予肯定;如果不能答出,应该提示:在科色体畸变有关,使遗传的平
衡破坏,但由于细胞学技术学史曾有人认为可能与染色体畸变有关。
的限制,未能找到直接证
继续问:怎样验证这是一种染色体异常遗传病, 据。直至1956年Tjio等确
立了人类正常染色体数为答:做21三体综合征患者染色体的核型分析。
,,后不久,Lejeune等
第二步骤 21三体综合征患者的核型分析。 (1959)分析患者的组织培
养材料时,才证明,患者多实验
一个第,,号染色体。
1(计数:统计图上的染色体数目,然后,将每条染色
请学生观察,与正常人体分别剪下。
染色体数相比较,此图有什
2(配对、分组:按染色体的大小及着丝粒的位置(见么不同,
附表-人类染色体的分组特点),将所有染色体配对并分为7
组。
请学生检查自己的假3(调整:仔细观察各个染色体的特征,如果发现有排
设与实验结果是否一致, 列顺序不适当的,应该及时进行调整。
请学生思考:染色体的4(粘贴:将以上各组染色体,按顺序粘帖在附表中标
这种变异可能发生在生殖好组别的横线上。 过程的哪个阶段,
通过实验,你能得出什么结论,
第三步骤 分析资料
请学生简述资料所阐资料1:孕妇年龄与21三体综合征发生的关系已被肯
明的观点, 定。21三体综合征胎儿的风险随着孕妇年龄的增加而升高,请学生思考:为什么要
提倡“适龄生育”, 这种变化在孕妇超过35岁后更为明显(如右图所示)。当孕妇
年龄在30岁以下时,新生儿患21三体综合征的风险率是1
,1000—1,1500。当孕妇年龄为35岁时,风险率是1,380。
当孕妇40岁时,风险率增高到1,100,而在45岁时就达小资料:母体血清生化
标志筛查是一种筛查手段到1,25。
而不是一种诊断手段,建议
资料2:以羊水细胞染色体分析为中心的综合性产前诊筛查阳性者进行产前胎儿
染色体核型分析。 断方法,可以将21三体综合征检出率提高到85,或更高。
这种综合性诊断方法包括母体血清生化标志筛查、超声波监
测和胎儿细胞染色体分析。
五、讨论与思考
1(分析21三体综合征发生的原因,
简析:
现已确证单纯性21三体的产生原因生殖细细形成过程中,在减数分裂时第21号染色体发生不分离,结果形成染色体数目常常的精子(24,x或24,Y)或卵子(24、X)。当异常的精子或卵与正常的卵(23,X)或精子(23、X或Y)受精后,就将产生47,+21的21三体综合征患儿。21三体综合征患儿的产生与母亲妊娠年龄、遗传因素、妊娠时使用化学药物堕胎、放射线照射、自身免疫性疾病、病毒感染及父母的生活环境和工作环境等多种因素有关。其中随母亲妊娠年龄增大而发生率增加,母亲妊娠年龄在35岁者,子女的发生率为1/380,40-45
。生过一个患儿者再生21三体综合征患儿的可能性更高。 岁时为1/100,45岁以上者为1/25
讨论:
(1)21三体综合征患者,进行体检时发现比正常人 ( A )
A(多了一条21号染色体 B(少了一条21号染色体
C(少了21个基因 D(多了21个基因
(2)单纯性21三体可能发生在生殖过程的 生殖细胞形成 阶段, (3)某妇女曾生育过一21三体综合征患儿,现再次妊娠,惧怕再生同病患儿前来咨询,请你分析。
对此病人需先核实患儿核型是否21三体性。如果证实核型为47,XX(XY),,21,则其再发风险很高。此时应嘱该妇女作绒毛、羊水细胞的产前细胞遗传学诊断。
2(讨论为什么母亲年龄与21三体综合征的发生率有关,
简析:
因为产妇年龄过大,卵细胞可发生变化,人体包括卵巢所承受的各种有害物质和各种射线的影响也就越多,这些因素都会使遗传物质发生突变的机会增多,遗传物质的载体—染色体在细胞分裂过程中发生不分离现象。最常见的就是21号染色体不分离,结果导致3条21染色体和单条21号染色体胚胎,几乎所有的单体胚胎和大部分三体胚胎在妊娠早期流产,而仅有小部分的21三体则会顺利度过妊娠生产,结果出现21三体综合征患儿。
讨论:
(1)40岁以上妇女所生子女中,21三体综合征患儿的发病率要比24,34岁的妇女所生子女的发病率高出10倍。预防此种遗传病的最主要措施是(A )
A.适龄生育 B.禁止近亲结婚 C.进行遗传咨询 D.产前诊断
(2)女子的最适生育年龄一般是 岁,这是因为女子的自身发育要到 岁才能完成。因此为了母子健康,应该避免过早生育。
(3)Down氏综合症在出生婴儿中占 1,700,其中40,由超过40岁的妇女所生,该年龄组妇女所生的婴儿,占全部婴儿的4,,那么该年龄组的一个妇女生一个该症患儿的概率应是 ( B )
A 1/60 B 1/70 C 1/80 D 1/90
六、深化拓展
拓展1
探究特纳氏综合征的原因。
提示:性腺发育不良(也称特纳氏综合征),是女性中最常见的一种性染色体病,发病率1/3500。经染色体检查发现,患者缺少了一条X染色体。
性腺发育不良患者主要的外部特征是:身体比较矮小(身高120,140cm ),肘常外翻,颈部皮肤松弛为噗颈。外观虽然表现为女性,但是性腺发育不良,乳房不发育,因而没有生育能力。这种病的患者大约有30%伴有先天性心脏病。
对特纳氏综合征的核型图作出分析,并与正常女性核型图相比较,从而找出特纳氏综合征的原因。
拓展2
探究18三体综合征的原因。
提示:18三体综合征又称为Edwards综合征,是由于18号染色体三体,记作47,XX或XY,+18。患者头小而长,大囟门,鼻梁窄而长,小嘴,腭狭窄,耳低位,短颈等,出现的畸形几乎遍及所有器官系统。此征的发病率大约是1/10,000,口才平均寿命为,个月,但有些个体可以活到十几岁。
对18三体综合征的核型图作出分析,并与正常女性核型图相比较,从而找出特纳氏综合征的原因。
七、文献链接
1、21三体综合征患者的核型类型
(1)单纯性21三体型 约92(5,患者属于此类型。患者的核型为47, XX (或XY),+21,即患者的第21号染色体不是二条,而是三条。 (2)嵌合型 较少见,约占先天愚型的2(5,。此型的发生原因是正常的受精卵在胚胎发育早期的卵裂过程中,第21号染色体发生不分离的结果。但由于45,-2l的细胞系易被选择性淘汰,故患者核型常为46,47、+2l
的嵌合型;根据不分离发生的早晚,核型中的正常,三体型间的比例不同。 47,+2l细胞系比例较大时,其临床征状较重,比例较长小时临床征状则较轻。因此,本类型患者的临床征状多数不如单纯性21三体型严重、典型。(3)易位型:约5,的先天愚型患者属于此型;1960年Polani 首次报导了易位型先天愚型的病例。易位型患者具有典型的先天愚型的临床征状。但其增多的第2l号染色体不像单纯性21三体型那样独立存在,而是易位到另一近端着丝粒染色体(第13、14、15、21和22号染色体)上,两者合成—条,故患者的染色体总数为46条、称假二倍体。
1999年6月第1版 ,第73页) (摘自 刘权章 《遗传咨询 遗传病防治的关键问题》
2(染色体组型
染色体组型也叫核型,是指某一种生物体细胞中全部染色体的数目、大小和形态特征。例如,人类染色体的正常组型就是指人类46条(23对)染色体的大小和形态特征。由于细胞有丝分裂中期的染色体结构清晰,所以人们常常以有丝分裂中期的染色体作为观察染色体组型的对象。在20世纪60年代以前,人们对染色体的形态特征的观察和分析,主要是根据着丝粒的位置进行的。
在细胞有丝分裂的中期,每一条染色体都含有两条染色单体,彼此以一个着丝粒相连。由着丝粒向两个末端伸展的部分构成了染色体的两条臂——长臂和短臂,根据着丝粒在染色体上所处的位置,可以将染色体分为4种类型:中着丝粒染色体、亚中着丝粒染色体(图6—31)、近端着丝粒染色体和端着丝粒染色体(图6—32)。在近端着丝粒染色体的末端,有时可以见到连着一个球形小体。叫做随体。
(摘自 人民教育出版社生物自然室编著 《普通高级中学生物?第二册》 人民教育出版社 2000年版 第40页)
人类染色体的分组特点
染色体染色体有无分组 着丝粒位置 说明 号码 大小 随体
1 中着丝粒 本组内3号染色体比1号染色体A 2 最大 亚中着丝粒 无 略小。 3 中着丝粒
与C组染色体比较,B组的4号、B 4,5 次大 亚中着丝粒 无 5号染色体的短臂都较短。
本组内6号、7号、8号、11号染
C 6,12 中等 亚中着丝粒 无 色体短臂较长,9号、10号、12
号染色体的短臂较短。
本组内各号染色体之间难以区D 13,15 中等 近端着丝粒 有 分。
16 中着丝粒 本组内18号染色体较17号染色E 17 较小 亚中着丝粒 无 体短臂更短些。 18 亚中着丝粒
F 19,20 次小 中着丝粒 有 本组内染色体难以区分。
21号、22号染色体的长臂的两条
G 21,22 最小 近端着丝粒 无 染色单体常呈分叉状,它们之间
难以区分。
性 X染色体属于C组染色体,大小
染 X 中等 亚中着丝粒 介于6号和7号染色体之间。Y无 色 Y 最小 近端着丝粒 染色体属于G组染色体,两条染
体 色单体的长臂常并拢。
1 3 4 5
A B
6 12
C
13 15 16 18
D E
19 20 21 22
F G XY