细胞生物学：第10章-2 细胞核与染色体

《细胞生物学：第10章-2 细胞核与染色体》由会员分享，可在线阅读，更多相关《细胞生物学：第10章-2 细胞核与染色体（54页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、三、染色质蛋白质三、染色质蛋白质负责DNA分子遗传信息的组织、复制和阅读组蛋白(histone)：是真核生物染色体的基本结构蛋白, 是一类小分子碱性蛋白质,有5种类型,即H1、H2A、H2B、H3、H4，它们富含带正电荷的碱性氨基酸，能够同DNA中带负电荷的磷酸基团相互作用。染色质中的组蛋白与DNA的含量之比为：11。组蛋白的功能组蛋白的功能: :核小体组蛋白(nucleosomal histone),包括H2A、H2B、H3和H4, 作用是与DNA组装成核小体 H1不参加核小体的组建, 在构成核小体时起连接作用,并赋予染色质以极性。非组蛋白(nonhistone)概念: 是指细胞核中组蛋白以

2、外的蛋白质。 特性: 非组蛋白具多样性和异质性对DNA具有识别特异性，又称序列特异性DNA结合蛋白 (sequence specific DNAbinding proteins)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。呈酸性、带负电荷。非组蛋白的功能非组蛋白的功能: :参与染色体的构建;启动DNA的复制;控制基因转录调控基因的表达。四、核小体（nucleosome）核小体的结构要点Nucleosome is basic structural unit of chromatin 。 由200个左右碱基对的DNA和四种组蛋白结合而成； 其中四种组蛋白(H2A、H2B、H3、H4 )

3、各2分子组成八聚体的小圆盘，是核小体的核心结构； 146个碱基对的DNA绕在小圆盘外外面1 .75圈。每一 分子的H1与DNA结合, 起稳定核小体结构的作用； 两相邻核小体之间以连接DNA(linker DNA)相连, 长度为080bp不等。The organization of chromatin in nucleosomes 五、染色体的包装（chromosome packing）核小体(nucleosome)螺线管(solenoid)超螺线管(supersolenoid)染色体(chromosome)从核小体开始到染色体, DNA总共压缩:压缩7倍 压缩6倍 压缩40倍 压缩5倍DNA

4、核小体螺线管-超螺线管-染色单体30nm 纤维染色体的四级结构六、常染色质和异染色质六、常染色质和异染色质 常染色质(euchromatin) 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。特征: DNA包装比约为1 0002 000分之一 单一序列 DNA 和中度重复序列DNA(如组蛋白基因和tRNA基因) 并非所有基因都具有转录活性,常染色质状态只是基因转录的必要条件而非充分条件 异染色质(heterochromatin)：概念： 指在整个间期, 仍然保持折叠压缩,处于聚缩状态,碱性染料染色时着色较深的染色质组分。类型结构异染色质（或组成性异染色

5、质） (constitutive heterochromatin) 兼性异染色质(facultative heterochromatin) 结构异染色质结构异染色质 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 结构异染色质的特征：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节段,呈现C带染色；由相对简单、高度重复的DNA序列构成, 如卫星DNA；具有显著的遗传惰性, 不转录也不编码蛋白质；在复制行为上与常染色质相比表现为晚复制早聚缩；在功能上参与染色质高级结构的形成，导致染色质区间性，作为核DNA的转座元件，引起遗传变异。 兼性异染色质兼性异染色质 在某些细胞

6、类型或一定的发育阶段在某些细胞类型或一定的发育阶段, , 原原 来的常染色质聚缩来的常染色质聚缩, , 并丧失基因转录活性并丧失基因转录活性, , 变为异染色质，如变为异染色质，如X X染色体随机失活染色体随机失活 异染色质化可能是关闭基因活性的一异染色质化可能是关闭基因活性的一 种途径种途径 活性染色质：具有转录活性的染色质 非活性染色质：无转录活性的染色质第三节第三节 染色体染色体 中期染色体的形态结构中期染色体的形态结构 染色体DNA的三种功能元件（functional elements）巨大染色体（giant chromosome） 一一. .中期染色体的形态结构中期染色体的形态结构中

7、期染色体的典型中期染色体的典型形态形态类型 染色体的主要结构染色体的主要结构 染色体的电镜照片类类 型型中着丝粒染色体中着丝粒染色体( (metacentricmetacentric chromosome) chromosome)近（近（亚）中着丝粒染色体亚）中着丝粒染色体( (submetacentricsubmetacentric chromosome) chromosome)近（近（亚）端着丝粒染色体亚）端着丝粒染色体( (subtelocentricsubtelocentric chromosome) chromosome)端着丝粒染色体端着丝粒染色体( (telocentrictel

8、ocentric chromosome) chromosome)。 四种不同位置着丝粒的染色体根据着丝粒位置进行的染色体分类根据着丝粒位置进行的染色体分类 着丝粒位置染色体符号着丝粒比 着丝粒指数中着丝粒中 着亚中着丝粒 近端着丝粒 端着丝粒m sm st t1.001.67 1.683.00 3.017.00 7.0100 7.00 7.01000.5000.375 0.3740.250 0.2940.125 0.1240.000长臂长度短臂长度; 短臂长度染色体总长度 (根据Levan等,1964; Green等,1980) 染色体的主要结构着丝粒(centromere)与动粒 (kine

9、tochore)主缢痕(Primary constriction) 次缢痕(secondary constriction)核仁组织区(nucleolar organizingregion, NOR)随体(satellite)端粒(telomere)着丝粒着丝粒与着丝点与着丝点( (动粒动粒) ) 着丝点结构域(kinetochore domain) 内板(inner plate)中间间隙(middle space),innerzone外板(outer plate)纤维冠(fibrouscorona)中央结构域(central domain)配对结构域(pairing domain)：内部着丝粒

10、蛋白INCENP(inner centromereprotein)染色单体连接蛋白clips(chromatid linking proteins) roteins) 着丝粒与动粒染色体主要结构二二. .染色体染色体DNADNA的的三种功能元件三种功能元件 （functional elementsfunctional elements） 自主复制DNA序列(autonomously replicating DNA sequence, ARS)：具有一段11-14bp的同源性很高的富含AT的共有序列及其上下游各200bp左右的区域是维持ARS功能所必需的。着丝粒DNA序列(centromere

11、DNA sequence,CEN) ：两个相邻的核心区：80-90bp的AT区；11bp的保守区。端粒DNA序列(telomere DNA sequence,TEL) ： 端粒序列的复制 端粒酶 ，在生殖细胞和部分干细胞中有端粒酶活性，端粒重复序列的长度与细胞分裂次数和细胞衰老有关。三三. .巨大染色体巨大染色体多线染色体多线染色体（polytenepolytene chromosome chromosome）灯刷染色体灯刷染色体（lampbrushlampbrush chromosome chromosome ） 多线染色体多线染色体存在于双翅目昆虫的幼虫组织细胞、某些植 物细胞多线染色体的

12、来源：核内有丝分裂多线染色体的带及间带：带和间带都含有基因，可能“管家”基因 (housekeeping gene) 位于间带, “奢侈”基因 (luxury gene) 位于带上。多线染色体与基因活性：胀泡是基因活跃转 录的形态学标志 Polytene chromosome灯刷染色体灯刷染色体（lampbrushlampbrush chromosome chromosome）灯刷染色体是卵母细胞进行减数第一次 分裂时停留在双线期的染色体。灯刷染色体的超微结构灯刷染色体的转录功能 灯刷染色体第四节第四节 核核 仁仁(nucleolus)(nucleolus) 核仁的超微结构 核仁的功能 核仁周

13、期 一、核仁的超微结构一、核仁的超微结构纤维中心(fibrillar centers,FC)致密纤维组分(dense fibrillar component,DFC)颗粒组分(granular component,GC) 核仁相随染色质(nucleolar associated chromatin) 与核仁基质（(nucleolar matrix)Structure of the nucleolus二、核仁的功能核仁是细胞制造核糖体的装置。rRNA的合成rRNA前体的加工参与核糖体大小亚基的装配控制蛋白质合成的速度rRNArRNA基因转录的形态及组织特征基因转录的形态及组织特征组织特征位于NO

14、Rs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。 rRNArRNA前体的加工前体的加工加工过程修饰与加工小分子核仁RNA(snoRNAs)、小分 子核仁核糖核蛋白（snoRNPs）引导RNA（guide RNA） 核糖体亚单位的核糖体亚单位的组装组装加工下来的蛋白质和小的RNA存留在核仁中,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；核仁的另一个功能涉及mRNA的输出与降解输出 与降解。 Ribosome 组装过程核仁中进行的核糖体装配三、核仁

15、周期三、核仁周期核仁的动态变化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四、核体四、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（subnuclear domain），统称为核体。如螺旋 体和早幼粒细胞白血病蛋白体。在细胞的各种事件中，核体可能与不同核组 分的合成、组装和储存有关。 第五节第五节 染色质结构和基因转录染色质结构和基因转录活性染色质及其主要特征 染色质结构与基因转录 一、活性染色质及其主要特征一、活性染色质及其主要特征活性染色质(active chromatin)与非活性染色质(inactive chromatin) 活性染色质主要特征 （一）活性染色质与非活性染色质（一）活性染色质与非活性染色质活性染色质是具有转录活性的染色质活性染色质的核小体发生构象改变，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。 非活性染色质是没有转录活性的染色质（二）活性染色质主要特征（二）活性染色质主要特征活性染色质具有DNase I超敏感位点（DNase I hypersensitive site）染色质活性基因DNase I敏感性的检测活性染色质在生化上具有特殊性活性染色质很少有组蛋白H1与其结合；活性染色质的组蛋白乙