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文檔簡介
染色體是遺傳物質(zhì)的載體,染色體結構、數(shù)目改變會引發(fā)疾病。對正常染色體、染色體核型、染色體畸變等知識的熟悉和了解是醫(yī)學生必需的。通過核型分析、性染色質(zhì)檢查等,可以從不同角度了解人類染色體與疾病的關系。第一頁,共九十九頁。第一節(jié)人類正常染色體結構、類型
一、中期染色體形態(tài)結構主縊痕次縊痕著絲粒短臂(p)長臂(q)隨體端粒動粒著絲粒次縊痕紡錘絲第二頁,共九十九頁。
二、染色體類型生物染色體四種類型1/2~5/86/8~7/88/8
近中部近端部端部pqpq人類無87654321中部著絲粒近中著絲粒近端著絲粒1號2號14號著絲粒在染色體上的位置中部第三頁,共九十九頁。
三、人類正常核型
(一)Denver(丹弗)體制
1960(Denver)~1995共8次國際會議制訂“人類細胞遺傳學國際命名體制”(AnInternationalSyst-emforHumanCytogeneticNomenclature;
ISCN)。
國際上統(tǒng)一了染色體命名符號和編寫術語體系。常染色體:1-22性染色體:X、Y23對
Denver體制依染色體大小、著絲粒位置等進行了人類染色體的編號、分組,制訂了識別標準。第四頁,共九十九頁。
核型式:
核型的描述格式;如;男-46,XY;女-46,XX。
核型:一個細胞全部染色體排列構成的圖型。
核型分析:
對待測細胞染色體按丹佛體制進行配對、排列和判定分析的過程。
組型:
人類染色體按丹佛體制制作的模式化標準圖象。第五頁,共九十九頁。(二)非顯帶染色體的核型及識別
常規(guī)方法制得的中期染色體標本。依Denver體制:
人類常染色體從大→小編序1-22;
依大小、著絲粒位置分7組(A/B/C/D/E/F/G),
性染色體-X、Y。
染色體經(jīng)配對、分組排列成圖形-核型。
分析結果:核型式書寫;
正常核型:女-46,XX、男-46,XY。第六頁,共九十九頁。人類染色體大小排序第七頁,共九十九頁。人類染色體組主要特點組染色體序號主要特征次縊痕隨體A組B組C組D組E組F組G組
123亞中著絲粒中部著絲粒14————5亞中著絲粒
6————12、6>X>7亞中著絲粒9大小13——14——15近端著絲粒
有或無161718亞中著絲粒中部著絲粒
1619————20中部著絲粒21————22、Y
近端著絲粒
有或無
1、人類染色體分組第八頁,共九十九頁。
46,XX
46,XY第九頁,共九十九頁。(1)45,X(2)47,XXY
(3)46,XY,+18,-21
(4)69,XXY(5)46,XY/45,X(6)46,XY,1q+(7)
45,XX,-D,-G,+t(Dq;Gq)(8)
46,XX,-D,+t(Dq;Gq)2、非顯帶染色體描述規(guī)則—核型式①染色體總數(shù)
②性染色體組成
③組別、臂符號
④畸變類型第十頁,共九十九頁。(三)顯帶染色體的描述規(guī)則
1、染色體顯帶技術特殊技術、方法處理,染色體沿長軸顯出明暗或深淺相間的帶紋稱染色體帶。每一序號染色體的獨特帶紋稱帶型。
①
Q顯帶(Qbanding)
用熒光染料(氮芥喹吖因;QM)處理染色體后,熒光顯微鏡下顯示的寬窄、亮度不同的橫紋。
Q帶特征明顯,效果穩(wěn)定,但熒光持續(xù)時間短,標本不能長期保存。第十一頁,共九十九頁。顯帶模式圖第十二頁,共九十九頁。XY第十三頁,共九十九頁。Q-帶(熒光帶)第十四頁,共九十九頁。②G帶(Gbanding)染色體標本用堿、胰蛋白酶處理,吉母薩(Giemsa)染色,染色體呈現(xiàn)深淺相間的橫紋,稱G帶。帶型與Q帶相同。
G帶方法簡便,帶紋清晰,標本可長期保存,廣泛用于染色體病的診斷和研究。
G帶深染帶,富含AT和長分散序列,是DNA的重復區(qū)域,一般不編碼基因。
G帶淺染帶,富含GC和較多結構基因。第十五頁,共九十九頁。ABCDEFG第十六頁,共九十九頁。ABCDEFGXYG帶第十七頁,共九十九頁。2、顯帶染色體的描述規(guī)則依ISCN規(guī)定,顯帶染色體長、短臂分別劃區(qū),每區(qū)內(nèi)再分帶。區(qū)界標:染色體兩臂顯著的帶、末端及著絲粒。
著絲粒區(qū)定為10;短臂-p10、長臂-q10。
界標帶:定為遠端區(qū)的第一帶。
區(qū)內(nèi)帶連貫組成,無非帶區(qū)。P10q10第十八頁,共九十九頁。
顯帶染色體定位描述
①染色體序號②
臂的符號③區(qū)序號④帶序號如:1p36
pq321123464321
52131212123541213241P361號染色體短
臂3區(qū)6帶第十九頁,共九十九頁。顯帶核型書寫規(guī)則
1.染色體總數(shù)
2.
性染色體組成
3.
染色體序號
4.
染色體臂號
5.
區(qū)序號
6.
帶序號
7.
重組染色體
(衍生染色體)第二十頁,共九十九頁。
部分染色體分析常用的規(guī)定符號符號術語
意義符號術語意義A-G分組編號1-22
染色體序號
→
從….到….+或-
整條或片段增減/表示嵌合體?情況不明1:
斷裂
::
斷裂與重接
cne
著絲粒
chr染色體ct染色單體del
缺失
der衍生染色體dic雙著絲粒染色體dmin雙微體dup
重復
e交換end核內(nèi)復制f斷片fem女性fra
脆性部位
g裂隙inv
倒位
ins插入mal男性p
短臂
ph
費城染色體
q
長臂
r
環(huán)狀染色體ter
末端
rac重組染色體t易位第二十一頁,共九十九頁。簡式:46,XY,del(1)(q21)繁式:46,XY,del(1)(pter→q21:)末端缺失中間缺失簡式:
46,XX,del(1)(q21;q31)
繁式:
46,XX,del(1)(pter→q21::q31→qter)相互易位簡式:
46,XY,t(2;5)(q21;q31)繁式:
46,XY,t(2;5)(2pter→2q21::5q31→5qter;舉例:
5pter→5q31::2q21→2qter)第二十二頁,共九十九頁。等臂染色體簡式:46,X,i(Xq)
繁式:46,X,i(X)(qter→cen→qter)
環(huán)狀染色體簡式:46,XY,r(2)(p21;q31)
繁式:46,XY,r(2)(p21→cen→q31)
第二十三頁,共九十九頁。
Q、G顯帶外的其它帶:?
R-帶:反G帶(著色深淺與G帶相反)?
T-帶:末端顯帶(端粒帶)?
C-帶:著絲粒顯帶(著絲粒帶)?
N-帶(NOR):特異顯示核仁形成區(qū)(13、14、15、21、22)
研究目的不同,可用不同顯帶方法。第二十四頁,共九十九頁。T-顯帶(端粒帶)第二十五頁,共九十九頁。C-顯帶(著絲粒帶)第二十六頁,共九十九頁。R顯帶(G-反帶)第二十七頁,共九十九頁。描述顯帶技術的密碼
技術/染料不同的顯帶,常用1~3個字母組成的密碼書寫;-
第1字母示帶型;第2字母示技術;第3字母示染料。密碼名稱技術和染料密碼名稱技術和染料Q-------Q帶QF------熒光顯示QFQ---喹丫因染色,熒光顯示QFH----33258染色,熒光顯示G------G帶GF-----胰酶處理GTG----胰酶處理,吉姆薩染色GAG----乙酸鹽處理,Giemsa染色R------R帶(反帶)RF-----熒光顯示
C----C帶;著絲粒(centromere)ЖBrdU=5-溴脫氧尿苷RFA---丫啶橙染色,熒光顯示
RHG---吉姆薩染色,加熱處理RBG---吉姆薩染色,BrdU處理RBA---丫啶橙染色,BrdU處理T-----T帶(末端)TH----加熱處理THG---吉姆薩染色,加熱處理THA---喹丫因染色,加熱處理第二十八頁,共九十九頁。一條常規(guī)帶內(nèi)又顯示出的帶稱亞帶;
亞帶常規(guī)帶1~22+X+Y可分出320條帶。特殊方法處理細胞,可得到更細長染色體,顯示出更多帶。
1~22+X+Y可分出440~850~1000~10000條帶。321321次亞帶63、高分辨染色體描述規(guī)則如1p36的6帶又分1、2、3條帶;
寫為;1p36.1、1p36.2、1p36.3
亞帶內(nèi)再顯示出的帶稱次亞帶。
如亞帶3又分出1、2、3條帶;寫為;1p36.31、1p36.32、1p36.33第二十九頁,共九十九頁。高分辨G顯帶第三十頁,共九十九頁。46,XY46,XX第三十一頁,共九十九頁。染色體檢查報告格式XX46,XX第三十二頁,共九十九頁。第二節(jié)染色體多態(tài)性染色體多態(tài)性:正常健康人群中存在的一些恒定的染色體微小差異(變異)。如隨體、次縊痕、帶紋寬窄、著色等。這些變異是遺傳的且發(fā)生頻率較高,但一般不引起機體明顯的性狀差異和疾病。特定變異有個體、民族和種族差異。第三十三頁,共九十九頁。染色體多態(tài)的特征①差異集中在特定染色體的一定部位,都是含有高度重復DNA的異染色質(zhì)區(qū),通常僅涉及一對同源染色體中的一個。②一般無明顯的臨床表型或病理學意義。③差異在個體中恒定,并按孟德爾方式遺傳。④有個體和種族差異。在親權鑒定、基因定位和人類遺傳性狀分析的研究上有重要價值。第三十四頁,共九十九頁。
一、染色體長度(異染色質(zhì)區(qū);h±)多態(tài)1、兩條同源染色體在長度上存著真實的差異,多無遺傳效應,稱染色體長度多態(tài)。有報道;Y染色體長度的變異與不良生產(chǎn)史、智力低下有一定的相關性?(P80)2、Y染色體長度多態(tài):
大Y:Y≥18,記作Yq+
小Y:Y≤22,記作Yq-1qh+inv(9)(p11q13)9qh+第三十五頁,共九十九頁。1、人類13、14、15和21、22號染色體短臂隨體的形態(tài)、大小、數(shù)目、有無及隨體柄(stk)長度存在變異。2、隨體區(qū)變異一般不會引發(fā)臨床癥狀。二、隨體(S)多態(tài)性第三十六頁,共九十九頁。21Pstk+21cenh+異染色質(zhì)-h±隨體柄-stk第三十七頁,共九十九頁。
D組染色體的多態(tài)性fra第三十八頁,共九十九頁。1、定義:因染色體濃縮程度低而形成一個相對解旋區(qū),該部位縊縮致長度增加、易斷裂。2、部位:主要在于1、9、16和Y染色體q上及近端著絲粒染色體短臂stk處。3、后果:
可造成同源染色體配對困難而產(chǎn)生不平衡配子,形成非整倍體的合子而引發(fā)流產(chǎn)。三、副縊痕多態(tài)性第三十九頁,共九十九頁。1、在Q、G、C帶標本上,可見不同個體間染色體的同一帶的大小、形態(tài)存在恒定變異。2、C帶有廣泛多態(tài)性,其大小和位置的變化在
個體、民族、種族呈不同的多態(tài)類型。3、G帶的多態(tài)性表現(xiàn)在帶的深淺和寬窄;
①著絲粒區(qū);
②D、G組的短臂隨體區(qū);
③1、9、16的次縊痕區(qū);
④
Y的q區(qū)。四、帶的多態(tài)性(Q、G、C)第四十頁,共九十九頁。
五、脆性位點(部位;Fra)P81表7-5
染色體易發(fā)生斷裂的部位。
斷裂點穩(wěn)定,按孟德爾方式呈共顯性遺傳。脆性位點描述式中文說明fra(10)(q25.2)10號染色體上fra(10)(q25.1);fra(10)(q25.5)fra(16)(q22.1)16號染色體上第四十一頁,共九十九頁?;償?shù)目結構整倍性改變非整倍性改變單倍體多倍體亞二倍體超二倍體假二倍體缺失(del)倒位(inv)易位(t)重復(dup)第三節(jié)染色體畸變(異常)染色體的結構和數(shù)目的改變。等臂染色體(i)環(huán)狀染色體(r)第四十二頁,共九十九頁。一、染色體畸變發(fā)生的原因1、自發(fā)畸變:無明顯誘因的自然發(fā)生。2、誘發(fā)畸變:因各種不同人為因素引發(fā)。①物理因素:射線(Χαβγ)、高熱輻射等。自然空間的射線因劑量極微,影響不大。大量電離輻射對人類具極大潛在危害。如核爆炸后放射性塵埃、醫(yī)療用射線,工業(yè)放射性物質(zhì)污染都可引起畸變。
畸變率隨射線劑量的增高而增高;最常見畸變有斷裂、缺失、雙著絲粒、易位、不分離等。
第四十三頁,共九十九頁。長期射線治療或放射工作者,因微小劑量射線不斷積累,可致染色體畸變率增高。實驗證明,射線作用生殖細胞;受照射卵細胞中染色體不分離頻率明顯高于未受照射組。有報道,受過電離輻射的母親生育21三體患兒的風險明顯增高。第四十四頁,共九十九頁。②化學因素:藥物(5BrDU、抗癌藥、抗生素)等,
農(nóng)藥,工業(yè)毒物,食品添加劑等。
③生物因素:致染色體畸變的機制;
A、侵染細胞后產(chǎn)生的類毒素的作用。霉菌毒素具一定致癌和致染色體畸變作用,如雜色曲霉素、黃曲霉素、棒曲霉素等。
B、病毒核酸的插入引起染色體畸變。
病毒感染細胞(風疹病毒、乙肝病毒、麻疹病毒、巨細胞病毒)時,影響細胞DNA復制過程,可引發(fā)多種染色體畸變。第四十五頁,共九十九頁。④年齡因素:
隨母親年齡增大生育三體機率升高。高齡母親(>35歲)生三體子女的風險較高,女性年齡越大,生21三體兒的危險性越高。
原因與生殖細胞老化及合子所處宮內(nèi)環(huán)境有關。生殖細胞在母體停留的時間越長,受各種因素影響的機會越多,減數(shù)分裂時易發(fā)生染色體不分離。
⑤遺傳因素:
易位、倒位、脆性染色體攜帶者。第四十六頁,共九十九頁。
人類單倍體僅見于生殖細胞(n=23)。
2n基礎上增加一個n(3n=69)稱三倍體。
2n基礎上增加兩個n(4n=92)稱四倍體。3n以上的統(tǒng)稱多倍體。
二、染色體數(shù)目的畸變
1、整倍性改變?nèi)松臣毎惶兹旧w稱一個染色體組(23)。
含一個染色體組的細胞稱單倍體(n)
人體細胞二個染色體組稱二倍體(2n=46)。
以2n為標準,以n為基數(shù)增減稱整倍性改變。第四十七頁,共九十九頁。12345678910111213141516171819202122X流產(chǎn)胚胎三倍體細胞(3n=69)第四十八頁,共九十九頁。四倍體細胞第四十九頁,共九十九頁。
2、非整倍性改變
以2n為標準,以條為基數(shù)的增減。
亞二倍體、假二倍體、超二倍體等。
(1)亞二倍體
某序號的染色體少了一條或幾條(35-45)。
細胞染色體總數(shù)少于正常二倍體稱亞二倍體。
細胞的某序號染色體僅一條,稱該序號單體。如;45,XY,-21;稱21單體。
細胞兩個以上序號的染色體發(fā)生數(shù)目改變稱復合非整倍體;如45,X,+15,-13。第五十頁,共九十九頁。45,X第五十一頁,共九十九頁。(2)超二倍體(三體型或多體型)某序號染色體多一條或幾條稱超二倍體。某序號染色體多一條稱三體型(2n+1)。
某序號染色體增加兩條以上稱多體型(2n+n)。性染色體多體常見。47,XX(Y),+21
47,XX(Y),+18
47,XYY、47,XXX
48,XXXX、
48,XXYY等。第五十二頁,共九十九頁。(3)假二倍體
不同序號的染色體增、減的數(shù)目相等,染色體總數(shù)仍是二倍體數(shù)(46)稱假二倍體。46,XY,-15,+21
46,X,+2146,XY,-14,+t(14q;21q)
(易位型先天愚型)
第五十三頁,共九十九頁。三、染色體結構畸變
1、缺失(del):
染色體斷裂后斷片的丟失。
①末端缺失:46,XX,del(1)(pter→q21:)
染色體末端斷裂后,無著絲粒的片段多丟失。第五十四頁,共九十九頁。
②中間缺失:染色體兩次斷裂后重接,兩斷點之間斷片丟失。
46,XX,del(1)(pter→q21::q41→qter)
第五十五頁,共九十九頁。
2、倒位(inv)(臂間、臂內(nèi))①臂間倒位
長、短臂各自斷裂后,斷片倒轉(zhuǎn)1800重接。46,XX,inv(4)(pter→p15::q21→p15::q21→ter)染色體斷裂后,斷片旋轉(zhuǎn)1800后重接。
123456125436第五十六頁,共九十九頁。臂間倒位1234567123456734124356734343443第五十七頁,共九十九頁。
②臂內(nèi)倒位染色體臂內(nèi)斷裂,斷片轉(zhuǎn)1800后重接。
46,inv(1)(pter→q21::q41→q21::q41→qter)染色體倒位無遺傳物質(zhì)缺失,一般無臨床癥狀。
帶有倒位染色體表型正常的個體稱攜帶者。
攜帶者生育時多常發(fā)生習慣性流產(chǎn)(2次以上)。
123654123456第五十八頁,共九十九頁。1234567臂內(nèi)倒位123456756565656565665第五十九頁,共九十九頁。臂間倒位(inversion)
第六十頁,共九十九頁。1號染色體臂間倒位第六十一頁,共九十九頁。減數(shù)分裂時倒位染色體為保證同源片段的聯(lián)會而形成倒位圈(環(huán))第六十二頁,共九十九頁。臂間倒位臂內(nèi)倒位同源片段聯(lián)會交換第六十三頁,共九十九頁。3、易位(translocation):
染色體斷裂的斷片錯誤接到另一條染色體上。單向易位、相互易位、羅伯遜易位。①單向易位(轉(zhuǎn)位)
一條染色體的
斷片轉(zhuǎn)移連接到另一染色體上。46,XY,t(2;5)2pter→q21::5q31→5qter)第六十四頁,共九十九頁。
②相互易位
不同序號的2條染色體的斷片相互交換連接。46,XY,t(2;5)(2pter→2q21::5q31→5qter;5pter→5q31::2q21→2qter)相互易位255第六十五頁,共九十九頁。14142121142114/21③羅伯遜易位(著絲粒融合)近端著絲粒染色體在著絲粒處斷裂后,長臂或短臂在著絲粒處融合連接。
45,XX,der(14;21)(15qter→14q10::21q10→21qter)(15qter→one→21qter)第六十六頁,共九十九頁。羅氏易位的攜帶者一般表型正常;
核型:45,XX,-14,-21,+t(14q→one→21q)在形成生殖細胞時會發(fā)生特殊的聯(lián)會和分離。(四射體照片)第六十七頁,共九十九頁。第六十八頁,共九十九頁。45,XX,der(13;14)(13qter→13q10::14q10→14qter)第六十九頁,共九十九頁。123456712345674、插入(insertion;中間易位
)1234567123456712345675123467染色體兩處斷裂,斷裂點之間的斷片轉(zhuǎn)移到
另一染色體的斷裂處插入連接。
46,XX,ins(2;4)(2pter→q21::q31→qter;4pter→q31::2q21→2q31::4q31→qter)第七十頁,共九十九頁。5、重復(dup)
同源染色體或姐妹染色體間斷片單向易位;相同片段在一條染色體上出現(xiàn)兩次或兩次以上。正位重復和倒位重復倒位重復76正位重復第七十一頁,共九十九頁。6、等臂染色體(i):著絲粒橫裂,長短臂各自形成兩臂相等的染色體。
簡式:46,X,i(X)(q)或46,X,i(X)(p)
詳式:46,X,i(X)(qter→one→qter)46,X,i(X)(pter→one→pter)橫裂第七十二頁,共九十九頁。等臂染色體的形成橫裂第七十三頁,共九十九頁。7、環(huán)狀染色體(r)
P、q末端各自斷裂,兩斷端連接成染色體環(huán)。p21q312q312p21簡式46,XY,r(2)(p21q31)詳式46,XY,r(2)(::p21→one→q31::)cen第七十四頁,共九十九頁。環(huán)狀染色體第七十五頁,共九十九頁。環(huán)狀染色體第七十六頁,共九十九頁。環(huán)狀染色體第七十七頁,共九十九頁。
8、雙著絲粒染色體(dic):
兩條染色體斷裂后,帶有著絲粒的兩個片段相互連接,形成有2個著絲粒的染色體。
第七十八頁,共九十九頁。雙著絲粒染色體(dic)11p15簡式:45,XY,dic(6;11)(q22;p15)詳式:45,XY,dic(6;11)(6pter→6q22::11p15→11qter)cencencencen6q22第七十九頁,共九十九頁。三、染色體畸變的機理
1、結構畸變的機理斷裂正確連接---修復
錯誤連接---易位、插入、倒位缺失---------無著絲粒片段丟失
異常重接形成的各種結構異常的染色體稱衍生染色體(重組;重排)。第八十頁,共九十九頁。
2、染色體數(shù)目畸變的機理
雙雌受精、雙雄受精、核內(nèi)復制和細胞分裂時染色體的不分離及丟失。
(1)整倍性改變
原因:雙雌受精、雙雄受精、核內(nèi)復制。
在人類;以n(23)為基數(shù)的增減。
如;配子-n=23;體細胞2n=46、69(3n)、92(4n)等。第八十一頁,共九十九頁。①雙雌受精(三倍體)
極體+卵子+精子→三倍體合子。
卵細胞生成的第二次減數(shù)分裂時,次級卵母細胞形成的第二極體未排出,應分給第二極體的染色體組仍留在卵子(2n)中。
極體(n)+卵子(n)+精子(n)→合子(3n=69)極體雄原核雌原核透明帶卵細胞膜透明冠第八十二頁,共九十九頁。
②雙雄受精(三倍體)
兩精子與一個卵子結合,形成3n的合子。
偶然的兩精子(2n)同時進入一個卵細胞(n),合子含三個染色體組(3n=69),即三倍體。
第八十三頁,共九十九頁。
③核內(nèi)復制和核內(nèi)有絲分裂(4n)
核內(nèi)復制:
DNA復制2次,細胞分裂一次,形成
4n細胞。四條染色單體核內(nèi)有絲分裂:細胞內(nèi)DNA復制(2n→4n)后,核膜沒有破裂,細胞無法分裂。第八十四頁,共九十九頁。(2)非整倍性改變的機理
細胞分裂時發(fā)生染色體不分離或丟失(遺失)。
有絲分裂期姐妹染色單體不分離,兩條姐妹染色體進入同一子細胞,則一個子細胞為亞二倍體;
另一個為超二倍體。【見后圖】
如卵裂時不分離,則形成嵌合體。
如;第一次卵裂時不分離:47/45
;
第二次卵裂時不分離:47/45/46。
①不分離第八十五頁,共九十九頁。2n+12n-1卵裂時不分離*受精第一次時發(fā)生,形成嵌合體。
如;47/45。*胚發(fā)的2-4天內(nèi),導致不同核型比例的嵌合體。如;46/47/45。*在3胚層分化(3周左右)期發(fā)生,
導致組織、器官或系統(tǒng)異常。如;46/47/45。47/45第八十六頁,共九十九頁。減數(shù)分裂時同源或姐妹染色體不分離,
形成n+1(24)和n-1(22)配子。n+1n+1n-1n-1
nnn+1n-1Ⅰ不分離Ⅱ不分離減數(shù)分裂不分離2424222223232422第八十七頁,共九十九頁。②丟失(遺失)
2n2n-1有絲分裂
nnn-1n-1
nnnn-1減數(shù)分裂
細胞分裂時,染色體遺留在了細胞質(zhì)中,最終分解消失。
是亞二倍體和嵌合體形成的主要原因。如45,X、46/45嵌合體。第八十八頁,共九十九頁。四、姐妹染色單體交換(SCE)
兩條染色單體(姐妹染色體)發(fā)生片段的互換。
兩條染色單體對等片段基因的數(shù)量和性質(zhì)是完全相同的,所以發(fā)生對等片段的交換后,基因的數(shù)量和性質(zhì)都沒改變。常用于毒理遺傳學的研究。常規(guī)交換
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