人的身体是由细胞组成的
人的身体是由「细胞」组成的。
在这些细胞中记录的各种各样的信息构成了我们人类。
什么是细胞?
细胞被称为「生物体的最小单位」。
人体是由皮肤、肌肉、神经和各种器官组成的。
因此、形成皮肤、肌肉、内脏和器官的正是这一个一个的细胞。
在显微镜下,尽管细胞的外观因器官而异,但是身体的每个部分都是由小细胞组成的。
最初人体是从「受精卵」这1个细胞开始,在成长为婴儿的过程中迅速分裂,转变为数百种不同类型的细胞,构成各种器官。
换句话说,1个受精卵最终会分裂成大约37兆个细胞来创造人体。
细胞内的重要物质
细胞被「细胞膜」所包围。
在这层细胞膜内,充满了各种结构,称为细胞器。
细胞器被分为「细胞核」和「其他部分的细胞质」。
细胞质包括内质网、高尔基体、线粒体和叶绿体。
其中,「细胞核」起着非常重要的作用。
这是因为,大多数基因作为遗传信息储存在细胞核中的染色体上,而这些信息是按照孟德尔定律遗传的。
储存在细胞核中的信息,决定了一个人的疾病和个性。
除了细胞核之外,线粒体和叶绿体也已知有自己的基因。
但是,这些被称为核外遗传或细胞质遗传,不遵循孟德尔定律。
细胞核内有染色体
细胞核中、有记录遗传信息的染色体。
让我们仔细看看这些染色体的特点。
染色体存在于细胞的细胞核内
在构成生物的细胞中有细胞核,细胞核中有染色体。
染色体通常,以称为染色质的纤维形式散布在整个细胞核中,但当细胞分裂时,它们会聚集成染色体并进行分裂。
不同生物体中的染色体数量
染色体的数量因生物体而异。
例如,人类有46条染色体,而同为哺乳动物的猫有38条,果蝇的染色体就少得多,只有8条。
金鱼有104条染色体,比人类多,而染色体的数量与生物体的大小不成正比。
这些染色体中的每1条都有号码表示。
每种都有1组染色体是正常的,这意味着染色体的数量是双数。
在人体中,23条染色体为1组,由于有2组,这意味着有46条染色体储存在细胞核内。
精子和卵子中各含有1组染色体,通过受精从父亲处继承1组、从母亲处继承1组、变为2组。
这些染色体中的44条(22对)为常染色体,2条(1对)为性染色体。
性别的差异
染色体水平上决定男女区别的是「性染色体」。
每个人都有1组性染色体,男性是1条X染色体与1条Y染色体,女性是2条X染色体。
母亲只有X染色体。
因此,X染色体是由母亲遗传给孩子的,而如果继承了父亲1组含有Y染色体的染色体则为男孩,继承了1组含有X染色体的染色体则为女孩。
染色体是DNA的链状物
染色体在决定性别方面发挥着重要作用。
这些染色体是由「DNA」组成的。
什么是DNA
DNA是脱氧核糖核酸deoxyribonucleic acid的缩写,它是一种由脱氧核糖(戊糖)、磷酸和碱基组成的核酸。
碱基有4种:腺嘌呤(A)・鸟嘌呤(G)・胞嘧啶(C)・和胸腺嘧啶(T),A和T是嘌呤碱基,C和G是嘧啶碱基。每1个碱基被称为核苷酸。
由100个或更多这样的核苷酸连接在一起组成的,被称为多核苷酸。
由DNA组成的单链多核苷酸以「A・T・C・G」的固定顺序排列。
这被称为「碱基序列」。
此外,还附加了另一个多核苷酸,使A与T相连,C与G相连,DNA以双链核苷酸的形式存在,并以折叠状态储存在细胞核中。
双链核苷酸形成一个螺旋结构。
这种双螺旋结构提供了一个稳定的结构,使DNA能够准确复制。
DNA是用来做什么的
DNA通常被描述为「生命的蓝图」。
之所以这样称呼,是因为DNA的氨基酸序列是蛋白质的蓝图。
据说一个生物体的身体是由大约10万种不同的蛋白质组成的。
例如,细胞中的染色体也是由核酸(DNA)和蛋白质组成的。
维持身体功能所必需的还有荷尔蒙、抗体,酶,和肌肉、皮肤和软骨中所含的胶原蛋白等,为了维持身体结构都需要蛋白质。
这样一来,蛋白质在人体内无处不在,无论是可见的还是不可见的,而每1种蛋白质的蓝图就是DNA序列本身。
DNA中可能会发生异常
因此DNA被称为「生命蓝图」,充满了生命所必需的各种信息。
DNA中记录的信息,决定了这个人的健康状况等。
如果DNA中的信息没有问题,其主人就可以出生并过上健康的生活。
然而,如果DNA信息有任何异常,那么出生后患疾病的机会就会增加。
这种「DNA的异常」有以下2种类型。
- 数量的异常
- 结构的异常
数量的异常是指,存在1个或以上多余的染色体,或缺少1个染色体的情况。
结构的异常是指,染色体本身在某种程度上有异常。
例如,染色体的一部分可能缺失,或者1条染色体可能与另1条染色体错误地结合。
这种染色体的异常,增加了婴儿出生时患某种疾病的概率。
这被称为「先天性疾病」。
先天性疾病如下。
DNA的异常可以用「NIPT(新型产前诊断)」提前调查
灵活利用「NIPT(新型产前诊断)」可用于调查一个孩子出生时患有某种疾病的可能性有多大。
因为它只是「可能性有多大?」,因此,概率不可能100%确定。
但是,NIPT(新型产前诊断)对于提前了解疾病风险和决定产后护理非常有用。
当然,没有什么比胎儿在健康状态下出生更好了。
但是、万一出现染色体异常的情况,可以通过NIPT(新型产前诊断)来提前讨论产后疾病如何处理。
例如,如果NIPT(新型产前诊断)表明宝宝有染色体异常的可能性,则可以迅速安排必要的治疗。
或者并不是NIPT(新型产前诊断),而是通过超声波检查等别的产前检查,发现脏器有重大疾病的可能的话,可以有前瞻性地行动,在出生后立即安排新生儿重症监护室。
另外,提前了解疾病的可能性,也会让父母有时间把自己的想法整理好。
如果胎儿有可能得了某种疾病,父母能把自己的心态调整好,也能为治疗的费用做好准备。
NIPT(新型产前诊断)可以获得什么结果?
那么,能从NIPT(新型产前诊断)中,具体得到什么信息?
最为正统的3种如下。
如前所述,上述疾病的存在或不存在不能100%确定。
NIPT(新型产前诊断)不仅仅是,对于筛查测试,不能做到「精确的判断结果」。
取决于进行检查的医院,并不能检测包含上述在内所有的疾病的有无。
一般来说,通常将范围缩小到我们想知道的疾病的有无,并进行NIPT(新型产前诊断),以得出患有该疾病的可能性。
NIPT(新型产前诊断)不仅可以确定这些疾病的风险,还可以确定婴儿的性别。
到目前为止,已经可以通过超声诊断来判断性别。
不过,由于是目测,所以有一定的误判可能性。
而NIPT(新型产前诊断),性别是根据遗传信息确定的,因此您可以获得比目测更可靠的结果。
人体是建立在遗传蓝图之上的
各种遗传信息都记录在DNA中。
「基因」显示了这种遗传信息是如何被继承的。
什么是基因
父母将他们的外表,如发质、眼睛颜色等容貌,或对疾病的易感性和身体素质等传给他们的子女,这被称为「遗传」。
记录父母特症的DNA通过复制,通过卵子和精子进行传递。
「基因」是DNA链的一部分,携带这种遗传信息。
遗传信息的单位是「基因」。
然而,并非所有的DNA链都有遗传功能。
我们知道,DNA中有百分之几含有称为基因的遗传密码。
在人类中,1组染色体包含大约2万个以上的基因。
这些遗传密码中的每1个都是1种蛋白质的蓝图,在体内具有某种功能。
此外,人体的DNA序列99.9%是相同的。
在剩下的0.1%的一小部分中诞生的差异是头发、肤色、眼睛颜色、体质等方面的差异。
有些特征是由基因决定的。
但是,正如你所看到的,即使是具有相同基因的同卵双胞胎,在性格和外表上也存在差异,其中有很多方面受到生活方式和环境的影响。
因此,即使一个人具有容易患癌症的遗传倾向,也并不意味着一定会发症,生活方式等因素对一个人是否会患上癌症起着很大作用。
基因的作用
人的身体功能所必需的物质,如酶、荷尔蒙和抗体,都是由蛋白质制成的。
它们是利用基因所持有的DNA序列信息制成的。
如前所述,DNA是指称为「脱氧核糖核酸」的物质或碱基序列。
蛋白质是由这个碱基序列制成的,所产生的蛋白质在整个身体中发挥着功能。
作为在体内起作用的蛋白质的蓝图,DNA碱基序列的一部分是称为基因。
关于人类基因组
说到基因和染色体,一定不能少了「人类基因组」。
基因组是什么?
「基因组」是由基因(gene)和染色体(chromosome)组成的词。
基因组是指遗传信息,包括构成1组染色体的所有DNA碱基序列和包含基因的遗传信息。
染色体的数量因生物体而异,但基因组的大小也因生物体而异。
人类基因组大约有3亿个碱基序列,基因组最大的生物是变形虫的一种。
这种生物有大约1000亿个碱基序列。
然而,1个有机体有大的基因组并不一定意味着它有大量的基因。
这是因为,不仅是DNA序列的区域包含了基因作为蛋白质蓝图的功能。
还包含了DNA的其他部分,我们不知道除了这个功能之外,是否有任何信息或功能是生命所必需的。
随着技术的发展,现在可以对遗传信息和DNA序列进行自动解码和计算机分析。
自1842年发现染色体和1953年提出DNA的双螺旋结构以来,对人类基因组的分析已经持续了50年。
所有的分析都是在2003年完成,具有非凡的研究历史。
迄今为止,很多与染色体和遗传有关的事情都已为人所知,但可以说,人类基因组分析结果在医学等领域的广泛应用仍处于发展阶段。
由于技术的发展「NIPT(新型产前诊断)」已经变得更容易获得
对这些技术发展更加熟悉的检测之一,是之前介绍的「NIPT(non-invasive prenatal genetic testing、新型产前诊断)」。
孕妇的血液中含有约10%的胎儿DNA。
因此,通过分析孕妇的血液,可以检查胎儿的染色体和基因。
通过NIPT(新型产前诊断),可以在出生前就知道DNA中记录的内容,这是一个海量信息的宝库。
NIPT(新型产前诊断)正在日渐发展
NIPT(新型产前诊断)是一种产前诊断,其中新的检测方法正在日渐发展。
准确度也在迅速提高。
以前用于产前诊断的羊水检查和绒毛检查存在流产的风险,概率为1/300〜1/100。
虽然概率很低,但万一发生的话是所有父母都不希望。
NIPT(新型产前诊断)的情况下,与上述2种检测不同,只需从母亲身上抽取约2茶匙的血液就可以做出诊断。
由于对母亲没有明显的负担,因此可以在没有重大风险的情况下进行。
检测的高准确性也是NIPT(新型产前诊断)的一个吸引人的特点。
以下2个指标被用来衡量染色体检测的准确性。
- 敏感性:在检测阶段呈阳性,并在分娩后为阳性的概率
- 特异性:在检测阶段呈阴性,并在分娩后为阴性的概率
NIPT(新型产前诊断),对21三体综合症有「敏感性99.9%・特异性99.90%」很高的确诊率。
这意味着,有很大的可能性在婴儿出生前就发现他们的异常。
接受NIPT(新型产前诊断)时,要在合理的时间进行
NIPT(新型产前诊断)可以在怀孕10周零0天后进行。
过去,有些产前检查只能在怀孕第11周后进行。
这意味着可以在更早的阶段确定胎儿的健康状况。
然而,尽管存在个体差异,怀孕的第10周是孕吐高峰期。
即使当时强迫接受NIPT(新型产前诊断)检测,也可能会影响到母亲的身体。
因此,如果要进行NIPT(新型产前诊断)请先咨询自己的身体状况,并在合理范围内进行。
記事の監修者
岡 博史医生
NIPT 专科诊所医学博士
庆应义塾大学 医学部 毕业