细胞生物学自打

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1、细胞核组成：核被膜、核纤层、染色质、核仁、及核体核被膜结构组成：内外核膜、核纤层、核孔、核周空间核被膜功能：核质之间的天然选择性屏障，避免生命活动的彼此干扰，保护 DNA 不受细胞骨架运动所产生的机械力损伤，基因表达的的空隔离；调控核质之间的物质交换和信息交流核被膜解体与重建的要点：新核膜来自旧核膜；核被膜的去组装时非随机的，具有区域特异性；以非洲爪蟾卵提取物为基础的非细胞核组装体系提供了实验模型；核被膜的解体与重建的动态变化受细胞周期调控因子的调节，调节作用可能与核纤层蛋白、核孔复合体的磷酸化与去磷酸化修饰有关。核孔复合体的结构：胞质环（外环） 、核质环（内环） 、辐（柱状亚单位、腔内亚单位

2、、环带亚单位） 、中央栓。成分gp210（结构性跨膜蛋白，介导核孔复合体与核被膜的连接，将核孔复合体锚定在孔膜区，从而为核孔复合体组装提供一个起始位点；在内外核膜融合形成核孔中起重要作用；在核孔复合体的核质交换功能活动中起一定作用） 、p62（功能性的，具有俩个功能结构域，疏水性 N 端：可能在核孔复合体功能活动中直接参与核质交换；C 端区：可能通过与其他核孔复合体蛋白相互作用，从而将 p62 分子稳定到核孔复合体上，为其 N 端进行核质交换活动提供支持。 ）核孔复合体的功能：核质交换的双向性亲水通道（输出与输入，主动与被动） ；通过核孔复合体的主动运输（选择性表现：对运输颗粒大小限制、是一个

3、信号识别与载体介导的过程，需要消耗能量，表现出饱和动力学特征，双向性） ；核蛋白：指在细胞质中合成，然后运到核内起作用的一类蛋白质。核定为信号（NLS）：另一种形式的信号肽，可以位于多肽序列的任何部分，没有专一性，帮助亲核蛋白进入细胞核指导输入后不切除，是亲核蛋白入核必要不充分条件。亲核蛋白入核：结合（需 NLS 识别并结合入核蛋白） ；转运（需 GTP 提供能量）染色质：间期细胞核内由 DNA、组蛋白、非组蛋白及少量 RNA 组成的线性复合结构，是间期细胞遗传物质存在的形式。基因组：凡具有细胞形态的生物其遗传物质都是 DNA，在真核细胞中，每条未复制的染色体包装一条 DNA 分子，一个生物贮

4、存在单倍染色体组中的总遗传信息。分为编码序列和调控序列。DNA 分子一级结构多样性：非重复序列 DNA；中度重复 DNA 序列（短散在重复元件、长散在重复元件、可移动，影响基因表达） ；高度重复 DNA 序列（卫星 DNA、小卫星DNA，个体鉴定、微卫星 DNA，遗传上高度保守，高度多态性）DNA 分子二级结构：B 型（右手双螺旋，活性最高）A 型（右手， B 型变构形式）Z（左手，B 型变构形式）DNA 构型生物学意义：沟（特别是大沟特征在遗传信息表达过程中起关键作用） ；沟的宽度及深浅影响调控蛋白对 DNA 信息的识别；三种构型的 DNA 处于动态转变之中；DNA、二级结构的变化与高级结构

5、的变化是相互关联的，这种变化在其复制与转录中具有重要的生物学意义。染色体蛋白：负责 DNA 分子遗传信息的组织、复制和阅读。包括组蛋白与非组蛋白。组蛋白：是构成真核生物染色体的基本结构蛋白，富含带正电荷的精氨酸和赖氨酸，是碱性蛋白，可以和酸性的 DNA 紧密相连，由化学修饰（乙酰化、磷酸化、甲基化、核糖化）分为核小体组蛋白和 H1 组蛋白；核小体组蛋白分四种，帮助 DNA 卷曲成核小体稳定结构。H1 在构成核小体时起连接作用，赋予染色质以极性。非组蛋白：有多样性和异质性，对 DNA 有识别特异性，具有多种功能，包括基因表达的调控和染色质高级结构的形成（参与染色体的构建；启动基因的复制；调控基因

6、的转录） 。反式作用因子：参与基因表达调控的因子，他们与特异的靶基因的顺式元件结合起作用。顺式作用元件：存在于基因旁侧序列中能影响基因表达的序列。包括启动子、增强子、负调控序列和可诱导元件。证实核小体：铺展染色质的电镜观察；用非特异性微球菌核酸酶消化；应用 X 射线、中子散射和电镜三维重建技术；SV40 微小染色体分析。核小体结构要点：每个核小体单位包括 200bp 左右的 DNA 超螺旋和一个组蛋白八聚体以及一个分子的组蛋白 H1；组蛋白八聚体构成核小体的盘状核心颗粒，相对分子质量100*1000，由 4 个异二聚体组成，包括两个 H2A.H2B 和两个 H3.H4；146bp 的 DNA

7、分子超螺旋盘旋盘绕组蛋白八聚体 1.75 圈。组蛋白 H1 在核心颗粒外结合额外 20bpDNA，锁住核小体 DNA 的进出端，起稳定核小体的作用；两个相邻核小体之间以连接 DNA 相连，典型长度 60bp，不同物种变化值在 080bp 不等；组蛋白与 DNA 之间的相互作用主要是结构性的，基本不依赖于核苷酸的特异序列；核小体沿 DNA 的定位不受不同因素的影响染色体组装的两种模型：多级螺旋模型（DNA核小体螺线管超螺线管染色单体） 、骨架-放射环结构模型（非组蛋白构成染色体骨架和由骨架伸出的无数 DNA 侧环；30nm 的染色线折叠成环，沿染色体纵轴向中央四周伸出，构成放射环） ；由螺线管形

8、成 DNA 复制环，每 18 个复制环呈放射状平面排列，结合在核基质形成微带，微带是染色体高级结构单位。常染色质：指间期核内染色质纤维折叠压缩程度低，处于伸展状态，用碱性染料染色时着色浅的那些染色质；并非所有基因都有转录活性，主要由单一序列 DNA 和中度重复序列DNA 构成。异染色质：指间期细胞核中，折叠压缩程度高，处于聚缩状态的染色质组分。有结构异染色质（除复制期以外，在整个细胞周期均处于聚缩状态，形成多个染色中心。特点：在中期染色体上多定位于着丝粒区、端粒、次缢痕及染色体臂的某些环节；由相对简单、高度重复的 DNA 序列构成；有显著的遗传惰性，不转录也不编码蛋白；在复制行为上与常染色质相

9、比表现为晚复制早聚缩；占有较大部分核 DNA，在功能上参与染色质高级结构形成）和兼性异染色质（在某些细胞类型或一定的发育阶段，原来的常染色质缩聚，并丧失基因转录活性。 ）两种类型。 中期染色体类型：中着丝粒染色体、亚中着丝粒染色体、亚端着丝粒染色体、端着丝粒染色体染色体主要结构：着丝粒与动粒（动粒结构域，包括内板、中间间隙、外板、纤维冠；中央结构域、配对结构域） ；次缢痕（DNA 松解，形成核仁组织区，可作为鉴定染色体标记） ；核仁组织区（NOR，细胞核特定染色体的次缢痕处，含有 rRNA 基因的一段染色体区域，与核仁形成有关） ；随体；端粒（维持染色体稳定性；）染色体 DNA 的 3 种功能

10、元件：自主复制 DNA 序列（ARS，确保染色体在细胞周期中能够自我复制，维持染色体在细胞世代传递中连续性） ；着丝粒 DNA 序列（CEN，使细胞分裂时已完成复制的染色体能平均分配到子细胞中） ；端粒 DNA 序列（TEL ，保持染色体的独立性和稳定性）核型：染色体组在有丝分裂中期的表型，包括数目、大小、形态特征的总和。染色体分带：用特殊的染色方法，使染色体产生明显的色带和未染色的明带相间的带型，形成不同的染色个体，以此作为鉴别单个染色体和染色体组的一种手段核型模式图：将一个染色体组的全部染色体逐个按其特征绘制下来，再按长度、形体等特征排列起来的图像。巨大染色体：多线染色体（来源于有丝分裂，

11、即核内 DNA 多次复制而细胞不分裂，产生的子染色体并行排列，且体细胞内同源染色体配对，紧密结合在一起从而阻止染色质纤维进一步聚缩，形成体积很大的多线染色体；胀泡是基因活跃转录的形态学标志）+灯刷染色体（是卵母细胞进行第一次减数分裂时，停留在双线期的染色体。二价体，含 4 条染色单体，由轴和侧丝组成，形似灯刷）核仁超微结构：纤维中心（FC，rRNA 基因的储存位点，转录主要发生在它和 DFC 交界处）、致密纤维组分（DFC，首先出现初始 rRNA 转录本，并加工） 、颗粒组分（GC，负责装配核糖体亚单位，是核糖体亚单位成熟和储存的位点）核仁的功能：细胞合成核糖体的工厂，涉及 rRNA 的转录加

12、工和核糖体大小亚基的装配；进行 rRNA 的合成，并且是由专一的 RNA 聚合酶 1 负责转录；某种意义上说，核仁实际上控制着蛋白质合成的速度。rRNA 基因的转录：位于核仁组织区的 rDNA 是 rRNA 的信息来源，形态特征圣诞树样结构，rRNA 基因的转录采取受控的级联放大机制。核糖体亚单位组装：加工下来的蛋白质和小的 RNA 存留在核功能的仁中，可能起着催化核糖体构建的作用；核糖体的成熟作用只发生在转移到细胞质以后，从而阻止有功能的核糖体与核内加工不完全的 hnRNA 分子接近；核仁另一个功能涉及 mRNA 的输出与降解。核仁周期：核仁是一种动态结构，随细胞周期的变化而的发生变化，形成

13、到消失再到形成。核仁结构的动态变化依赖于 rDNA 转录活性和细胞周期的运行。活性染色质：具有转录活性的染色质，其核小体发生构象变化，具有疏松的染色质结构，从而便于转录调控因子与顺式调控元件结合和 RNA 聚合酶在转录模板上滑动。活性染色质的特征：活性染色质具有 DNase超敏感位点（染色质上无核小体的 DNA 片段） ；活性染色体在生化上具有特殊性（很少有 H1 组蛋白结合；组蛋白乙酰化程度高；核小体组蛋白 H2B 很少被磷酸化；核小体组蛋白 H2A 在许多物种很少有变异形式；HMG 蛋白是染色体非组蛋白中一组较丰富、不均匀、富含电荷的蛋白质；组蛋白 H3 的变种 H3.3只在活跃转录的染色

14、质中出现） ；活性染色质在组蛋白修饰上的特异性（乙酰化是活性染色质的标志）疏松染色质结构的形成原因：DNA 局部结构的改变与核小体相位的影响；组蛋白的修饰（改变染色质的结构，直接影响转录活性；核小体表面发生改变使其他调控蛋白易于和染色质相互接触，间接影响转录活性） ；HMG 结构域蛋白等染色质变构因子的影响（可识别某些异型的 DNA 结构，与 DNA 弯折和 DNA-蛋白质复合体高级结构形成有关）染色质的区间性：基因座控制区（LCR，染色质 DNA 上一种顺式作用元件，稳定染色质输送结构；与多种反式因子的结合序列可保证 DNA 复制时域启动子结合的因子仍保持在原位）+隔离子（防止处于阻遏状态与

15、活化状态的染色质结构域之间的结构特点向两侧扩展的染色质 DNA 序列；作用：作为异染色质定向形成的起始位点、作为结构域两端的锚定点，提供拓扑隔离区，使结构域外的增强子成分不能进入、涉及追踪机制，远端增强子处组成的复合体沿染色质模板运到直到启动子，而隔离子可阻止这个复合体超越正常作用范围）染色质模板的转录：基因转录的模板不是裸露的 DNA，染色质是否处于活化状态是决定转录功能的关键；转录的“核小体犁”假说（RNA 聚合酶是核小体不稳定，撤掉 2 个（H2A-H2B） ，形成 H3-H4 四聚体复合物；组蛋白核心的另一半（H3-H4 四聚体）被移开并转到聚合酶后面自由 DNA 上；2 个 H2A-

16、H2B 二聚体重新结合到 DNA 上，又形成一个完整的核小体结构） 。核骨架狭义仅指核基质，即细胞核内除了核被膜、核纤层、染色质与核仁外的网架结构体系；广义应包括基质、核纤层以及染色体骨架。核体：间期核内除染色质与核仁结构外，在染色质之间的空间还含许多形态上不同的亚核结构域。如螺旋体（功能：与 snRNP 的生物发生有关；CBs 在基因表达协调反馈调节中有作用）和早幼粒细胞白血病蛋白体（功能：转录调节、病毒感染的靶结构、PML 体组成的改变与某些疾病表型的发生有关、PML 蛋白的功能可能是作为负生长调节子和肿瘤抑制子而发挥作用、可能介导程序性细胞死亡） 。 在细胞的各种事件中，核体可能代表不同核组分的储存或查封位点或称之为分子货仓。