細(xì)胞核與遺傳信息張雪嬌ppt課件

1、第十五章第十五章 細(xì)胞核與遺傳信息細(xì)胞核與遺傳信息 張雪嬌主要內(nèi)容概述第一節(jié) 細(xì)胞核構(gòu)造第二節(jié) 細(xì)胞核的遺傳信息與基因第三節(jié) 遺傳信息的表達(dá)第四節(jié) 遺傳信息表達(dá)的調(diào)控第五節(jié) 遺傳信息與疾病 概述 細(xì)胞核是生物進(jìn)化的重要產(chǎn)物，是真核細(xì)胞與原核細(xì)胞的根本區(qū)別所在。 Leeuwenhoek 1674年初次在魚類的紅細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)細(xì)胞核構(gòu)造； 1831年蘇格蘭人R.Brown 第一次運(yùn)用“細(xì)胞核一詞，并確認(rèn)普遍存在于真核細(xì)胞中。 概述 原核細(xì)胞：無核，遺傳物質(zhì)DNA無膜包裹，分散于胞質(zhì)部分，稱其為擬核。 真核細(xì)胞：有核，核膜將遺傳物質(zhì)包裹在核內(nèi)。轉(zhuǎn)錄發(fā)生在核中，而加工翻譯過程在胞質(zhì)中進(jìn)展。 對于真核細(xì)胞而

2、言，細(xì)胞核不光是細(xì)胞內(nèi)遺傳物質(zhì)儲存、復(fù)制及轉(zhuǎn)錄的場所，同樣也是細(xì)胞各種生理功能，如生長、繁衍、分化的調(diào)控中心。概述 細(xì)胞核的數(shù)量、形狀、大小 及位置，因不同種類的細(xì)胞存在差別。 普通真核細(xì)胞只需一個核 成熟的紅細(xì)胞沒有核；肝細(xì)胞常有雙核；骨骼肌纖維多達(dá)上百個；而破骨細(xì)胞最多，可達(dá)數(shù)百個，是目前發(fā)現(xiàn)含核最多的細(xì)胞。 形狀以圓形或橢圓形多見，少數(shù)呈桿狀，分葉狀，三角狀。概述 細(xì)胞核的大小常與細(xì)胞的分化程度和分解代謝有關(guān)，生長代謝旺盛的細(xì)胞如卵細(xì)胞、腫瘤細(xì)胞，其核的直徑較大，而分化程度較高的細(xì)胞，其核的直徑較小。 細(xì)胞核的大小常用細(xì)胞核與細(xì)胞質(zhì)的體積比核質(zhì)指數(shù)NP公式，即核質(zhì)比來表示： NP=VnV

3、c-Vn=VnVp Vn細(xì)胞核的體積；Vc細(xì)胞的體積；Vp細(xì)胞質(zhì)的體積，普通情況下Vp=0.5。 核質(zhì)比大，那么核大；核質(zhì)比小，那么核小。如淋巴細(xì)胞、胚胎細(xì)胞、腫瘤細(xì)胞的核質(zhì)比較大，那么細(xì)胞核就大;表皮角質(zhì)細(xì)胞、衰老細(xì)胞的核質(zhì)比較小，那么細(xì)胞核就小。概述 細(xì)胞核通常位于細(xì)胞的中央，但也有偏于細(xì)胞一側(cè)的。 細(xì)胞核構(gòu)造可伴隨細(xì)胞的增殖過程而出現(xiàn)周期性的變化，只需處于間期的細(xì)胞核才具有完好的形狀構(gòu)造，此時的細(xì)胞核稱間期核。第一節(jié) 細(xì)胞核構(gòu)造 間期細(xì)胞核的根本構(gòu)造包括： 核被膜、核基質(zhì)、核仁、染色質(zhì)和染色體 一 核被膜 電鏡下，核被膜構(gòu)造包括外核膜、內(nèi)核膜、核間隙、核纖層、核孔和和核孔復(fù)合體等構(gòu)造。第

4、一節(jié) 細(xì)胞核構(gòu)造-核被膜 一外核膜 外核膜是核被膜中與胞質(zhì)相鄰的一層膜。一外核膜 外核膜厚度約為4-10nm，其形狀、構(gòu)造與粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)類似，部分可與粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜相延續(xù)，外外表亦有核糖體附著，因此處的核糖體可進(jìn)展蛋白質(zhì)合成，故外核膜被以為是粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的特化區(qū)域，有利于核被膜與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)間的物質(zhì)交換及核被膜的更新。同時，在外核膜的外外表可見有大量的中間絲組成的細(xì)胞核骨架，這些中間絲呈網(wǎng)織狀分布，這對細(xì)胞核在細(xì)胞質(zhì)中空間位置的定位起重要作用。第一節(jié) 細(xì)胞核構(gòu)造-核被膜 二內(nèi)核膜 內(nèi)核膜是核被膜中與核內(nèi)容物相鄰的一層膜，與外膜成平行陳列。內(nèi)外表有一層纖維狀蛋白網(wǎng)附著，稱核纖層。第一節(jié) 細(xì)胞核構(gòu)造-核被膜

5、三核間隙 核間隙是指內(nèi)、外核膜之間的腔隙，內(nèi)含多種蛋白質(zhì)和酶類，以及液體狀不定型的其他物質(zhì)，并與粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相通。第一節(jié) 細(xì)胞核構(gòu)造-核被膜 四核纖層 核纖層是一層附著于內(nèi)核膜內(nèi)面的纖維狀蛋白網(wǎng)。厚度約100nm.電鏡下：電子密度高，細(xì)絲狀構(gòu)造相互交錯呈網(wǎng)狀。 外層面：與膜蛋白相連；內(nèi)側(cè)面：與染色質(zhì)結(jié)合。 主要由核纖層蛋白組成，該蛋白又有 、 、 r三種多肽。核核 孔孔復(fù)復(fù) 合合 體體膜蛋白外 膜內(nèi) 膜 鑲鑲 嵌嵌 膜膜 蛋蛋 白白核核 周周 腔腔 cc c cc c c核纖層核纖層染色質(zhì)纖維染色質(zhì)纖維核纖層(nuclear lamina)第一節(jié) 細(xì)胞核構(gòu)造-核被膜 核纖層的功能 1、構(gòu)成細(xì)胞核

6、骨架組分：核纖層蛋白可將內(nèi)核膜、染色質(zhì)、核基質(zhì)有機(jī)銜接在一同，構(gòu)成核的支架，稱為核骨架。 2 、參與核膜構(gòu)造的構(gòu)成 3 、參與染色質(zhì)及核的組裝 核纖層與染色質(zhì)的特定構(gòu)造相結(jié)合，除為染色質(zhì)提供附著點(diǎn)，還能將其有機(jī)組織在一同。第一節(jié) 細(xì)胞核構(gòu)造-核被膜 五核孔與核孔復(fù)合體 核孔是由內(nèi)、外膜在一定間隔處相互交融而成的環(huán)狀小孔。 通常代謝旺盛的細(xì)胞，核孔數(shù)量那么較多。神經(jīng)元的核孔數(shù)量約10000個。 核孔的直徑也存在較大差別，小者為5070nm，大者可達(dá)100150nm。第一節(jié) 細(xì)胞核構(gòu)造-核被膜 眾所周知，細(xì)胞核內(nèi)合成的RNA和核糖體前身需從核內(nèi)輸出到細(xì)胞質(zhì)發(fā)揚(yáng)其作用，而細(xì)胞質(zhì)中合成的蛋白質(zhì)，如組蛋

7、白、DNA聚合酶、RNA聚合酶同樣需輸入到細(xì)胞核內(nèi)發(fā)揚(yáng)其作用，核孔便是上述物質(zhì)出入細(xì)胞核內(nèi)外必經(jīng)的通道。 然而核孔并非簡單的小孔洞，而是一個形狀可變、構(gòu)造復(fù)雜、功能各樣的復(fù)合體。Watson稱其為核孔復(fù)合體。第一節(jié) 細(xì)胞核構(gòu)造-核被膜 核孔復(fù)合體構(gòu)造： 1，孔環(huán)顆粒：在核孔周圍的內(nèi)、外核膜緣處，有8對呈對稱分布的球狀蛋白顆粒 2，周邊顆粒：在核孔的內(nèi)、外核膜間有8個蛋白顆粒 3，中央顆粒：位于核孔中央，呈粒狀或棒狀 4，細(xì)纖絲：上述各類顆粒間均有細(xì)纖絲相互銜接位于孔膜區(qū)的一種復(fù)雜構(gòu)造，包括核孔及其附屬的環(huán)狀物質(zhì)體位于孔膜區(qū)的一種復(fù)雜構(gòu)造，包括核孔及其附屬的環(huán)狀物質(zhì)體系。核孔直徑系。核孔直徑80

8、80120nm120nm中央顆粒中央顆粒一個一個孔環(huán)顆粒孔環(huán)顆粒八對八對核孔復(fù)合體核孔復(fù)合體(nuclear pore complex,NPC)(nuclear pore complex,NPC)纖維絲纖維絲第一節(jié) 細(xì)胞核構(gòu)造-核被膜 核孔復(fù)合體的生物學(xué)作用： 1，核孔復(fù)合體的物質(zhì)被動分散： 核孔復(fù)合體的中心部分是一個圓柱形的親水通道，直徑為9，長約15。實(shí)驗(yàn)闡明，直徑小于9，分子量小于5000的一些離子、水溶性分子可以自在分散，穿越于核質(zhì)之間。第一節(jié) 細(xì)胞核構(gòu)造-核被膜 2，核孔復(fù)合體的物質(zhì)自動運(yùn)輸： 親核蛋白質(zhì)的核輸入： 親核蛋白質(zhì)：在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)合成，然后保送到細(xì)胞核內(nèi)發(fā)揚(yáng)作用的一類蛋白質(zhì)。

9、 核定位信號：親核蛋白質(zhì)含有特殊的信號序列親核蛋白的核輸入機(jī)制與其他膜性細(xì)胞器的蛋白質(zhì)輸親核蛋白的核輸入機(jī)制與其他膜性細(xì)胞器的蛋白質(zhì)輸入不同，其區(qū)別在于：入不同，其區(qū)別在于：由可調(diào)理大小的、親水性的核膜孔通道控制，而不由可調(diào)理大小的、親水性的核膜孔通道控制，而不是經(jīng)過一個跨膜的蛋白質(zhì)載體；是經(jīng)過一個跨膜的蛋白質(zhì)載體；運(yùn)輸過程不切除核定位信號；運(yùn)輸過程不切除核定位信號；蛋白質(zhì)經(jīng)過核孔復(fù)合體運(yùn)輸時，堅(jiān)持完全折疊的天蛋白質(zhì)經(jīng)過核孔復(fù)合體運(yùn)輸時，堅(jiān)持完全折疊的天然構(gòu)象，而當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)輸入其他膜性細(xì)胞器時，那么然構(gòu)象，而當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)輸入其他膜性細(xì)胞器時，那么必需以非折疊的方式運(yùn)輸。必需以非折疊的方式運(yùn)輸。第一節(jié)

10、 細(xì)胞核構(gòu)造-核被膜 2，核孔復(fù)合體的物質(zhì)自動運(yùn)輸： RNA及核糖體亞基的核輸出： 核孔復(fù)合體除了具有親核蛋白信號受體外,還具有核輸出信號受體. RNA及核糖體亞基輸入胞質(zhì)內(nèi).第一節(jié) 細(xì)胞核構(gòu)造-核基質(zhì) 狹義核基質(zhì)或核骨架狹義核基質(zhì)或核骨架指真核細(xì)胞內(nèi)除去核膜、核纖層、指真核細(xì)胞內(nèi)除去核膜、核纖層、染色質(zhì)染色質(zhì) 和核仁以外的由纖維蛋白構(gòu)成的網(wǎng)架構(gòu)造。和核仁以外的由纖維蛋白構(gòu)成的網(wǎng)架構(gòu)造。 主要成分為蛋白質(zhì)主要成分為蛋白質(zhì), ,以非組蛋白為主以非組蛋白為主第一節(jié) 細(xì)胞核構(gòu)造-核基質(zhì) 核基質(zhì)的生物學(xué)作用： 1，維持細(xì)胞核的形狀構(gòu)造 2，參與RNA的復(fù)制 3，參與DNA的轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控 4，參與

11、染色體的組建 5，機(jī)械性支撐第一節(jié) 細(xì)胞核構(gòu)造-核仁 核仁是真核細(xì)胞間期核中最明顯的有形構(gòu)造，普遍存在于真核細(xì)胞內(nèi)。 核仁通常表現(xiàn)為單一或多個球形小體，大小、形狀和數(shù)量隨生物的種類、細(xì)胞類型和細(xì)胞代謝形狀而異。蛋白質(zhì)合成旺盛、生長活潑的細(xì)胞，如分泌細(xì)胞、卵母細(xì)胞、惡性腫瘤細(xì)胞等的核仁體積較大，可占25；不具蛋白質(zhì)合成才干的或合成才干較低的細(xì)胞，如肌肉細(xì)胞、淋巴細(xì)胞和精子等，其核仁較小，或沒有。第一節(jié) 細(xì)胞核構(gòu)造-核仁 核仁在細(xì)胞核中的位置不固定，可位于核內(nèi)的任何部位，但在生長旺盛的細(xì)胞中，常趨向于核的邊緣，接近核膜，即發(fā)生“核仁趨邊的景象。 這種分布能夠有利于核內(nèi)外物質(zhì)的交換。 在細(xì)胞周期中，

12、核仁又是一個高度動態(tài)的構(gòu)造，在有絲分裂期間可表現(xiàn)為周期性的消逝與重建。第一節(jié) 細(xì)胞核構(gòu)造-核仁 一核仁的化學(xué)成分核仁的化學(xué)成分蛋白質(zhì)蛋白質(zhì) ：80%80% R N A : 10% R N A : 10% D N A : 8%(rRNAD N A : 8%(rRNA基因基因) )第一節(jié) 細(xì)胞核構(gòu)造-核仁 二核仁的超微形狀構(gòu)造仁仁核核核仁染色質(zhì)核仁染色質(zhì)纖維成分纖維成分顆粒成分顆粒成分核仁基質(zhì)核仁基質(zhì)非膜性構(gòu)造非膜性構(gòu)造1 . 1 . 核仁染色質(zhì)核仁染色質(zhì)核仁相隨染色質(zhì)核仁相隨染色質(zhì)核仁周圍染色質(zhì)：核仁周圍染色質(zhì)：包圍在核仁周圍的染色質(zhì)，包圍在核仁周圍的染色質(zhì)，高度螺旋，屬光鏡下所見的高度螺旋，屬

13、光鏡下所見的異染色質(zhì)。異染色質(zhì)。核仁內(nèi)染色質(zhì)：核仁內(nèi)染色質(zhì)：伸入核仁內(nèi)的染色質(zhì)，處于非伸入核仁內(nèi)的染色質(zhì)，處于非螺旋形狀，屬常染色質(zhì)，載有螺旋形狀，屬常染色質(zhì)，載有rRNArRNA基因基因rDNArDNA此段此段DNADNA稱核仁組織區(qū)稱核仁組織區(qū)NORNOR它是構(gòu)它是構(gòu)成核仁的部位。成核仁的部位。2.2.纖維成分纖維成分 纖維成分：是核仁超微構(gòu)造中電子密度最纖維成分：是核仁超微構(gòu)造中電子密度最高的部分。呈環(huán)形或半月形包圍淺染區(qū)的核高的部分。呈環(huán)形或半月形包圍淺染區(qū)的核仁內(nèi)染色質(zhì)，通常由致密的纖維構(gòu)成，見不仁內(nèi)染色質(zhì)，通常由致密的纖維構(gòu)成，見不到顆粒。主要成分為到顆粒。主要成分為RNARNA與

14、蛋白質(zhì)，構(gòu)成核與蛋白質(zhì)，構(gòu)成核仁的海綿狀網(wǎng)架。仁的海綿狀網(wǎng)架。 顆粒成分：是核仁的主要構(gòu)造，由直顆粒成分：是核仁的主要構(gòu)造，由直徑約徑約151520nm20nm的核糖核蛋白的核糖核蛋白(RNP)(RNP)顆粒構(gòu)顆粒構(gòu)成，可被成，可被RNARNA酶和蛋白酶消化，這些顆酶和蛋白酶消化，這些顆粒是正在加工、成熟的核糖體亞基的前粒是正在加工、成熟的核糖體亞基的前體顆粒。體顆粒。3.3.顆粒成分顆粒成分4.4.核仁基質(zhì)核仁基質(zhì) 核仁基質(zhì)：或稱核仁骨架，是將核核仁基質(zhì)：或稱核仁骨架，是將核仁用仁用RNARNA酶和酶和DNADNA酶處置過后酶處置過后( (核仁內(nèi)染色核仁內(nèi)染色質(zhì)、纖維構(gòu)造和顆粒構(gòu)造均被消化質(zhì)

15、、纖維構(gòu)造和顆粒構(gòu)造均被消化) )，在，在電鏡下看到的核仁的剩余構(gòu)造。電鏡下看到的核仁的剩余構(gòu)造。表現(xiàn)為無定型的蛋白質(zhì)液態(tài)物質(zhì)。表現(xiàn)為無定型的蛋白質(zhì)液態(tài)物質(zhì)。第一節(jié) 細(xì)胞核構(gòu)造-核仁三核仁的構(gòu)成與消逝 核膜核膜核仁核仁含有含有rDNArDNA的的1010個個伸展的間期染色體伸展的間期染色體袢環(huán)進(jìn)入核仁中袢環(huán)進(jìn)入核仁中機(jī)械剪切機(jī)械剪切分別的含有不完好分別的含有不完好染色體袢環(huán)的核仁染色體袢環(huán)的核仁間期間期分裂期分裂期細(xì)胞分裂期后末期細(xì)胞分裂期后末期細(xì)胞有細(xì)胞有1 12 2個個或多個或多個核仁。核仁。染色質(zhì)濃縮、染色質(zhì)濃縮、rRNArRNA合成停頓，合成停頓，rDNArDNA袢環(huán)逐漸縮袢環(huán)逐漸縮回

16、到染色體，核回到染色體，核仁減少繼而消逝。仁減少繼而消逝。 核仁組織者染色體解旋，核仁組織者染色體解旋，rDNArDNA伸展成袢樣，在酶伸展成袢樣，在酶的作用下合成的作用下合成rRNArRNA，經(jīng)，經(jīng)積累和包裝積累和包裝rDNArDNA袢環(huán)周袢環(huán)周圍又組建成新的核仁。圍又組建成新的核仁。核仁有核仁有核仁消逝核仁消逝核仁再現(xiàn)核仁再現(xiàn)第一節(jié) 細(xì)胞核構(gòu)造-核仁四核仁的生物學(xué)作用合成合成RNA和裝配核糖體的大、小亞基。和裝配核糖體的大、小亞基。rDNA轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄rRNA(45S rRNA前體、纖維狀前體、纖維狀)顆粒狀顆粒狀(18s 5.8s 28srRNA、蛋白質(zhì)顆粒蛋白質(zhì)顆粒剪切加工剪切加工加工包裝

17、加工包裝核糖體核糖體亞基亞基第一節(jié) 細(xì)胞核構(gòu)造-染色質(zhì)與染色體 細(xì)胞核內(nèi)被堿性染料染色的物質(zhì)，是同一種物質(zhì)在細(xì)胞不同時期的兩種表現(xiàn)方式。細(xì)胞分裂時具有特定形狀構(gòu)造,稱染色體 (chromosome)。在細(xì)胞間期的存在方式，稱染色質(zhì) (chromatin)。第一節(jié) 細(xì)胞核構(gòu)造-染色質(zhì)與染色體 一染色質(zhì)的化學(xué)組成染色質(zhì)染色質(zhì)D N A蛋蛋 白白 質(zhì)質(zhì)少量少量RNA組蛋白穩(wěn)定：組蛋白穩(wěn)定：H1、H2A、H2B、H3、H4非組蛋白不穩(wěn)定非組蛋白不穩(wěn)定第一節(jié) 細(xì)胞核構(gòu)造-染色質(zhì)與染色體 1 1，DNADNA DNADNA是染色質(zhì)的主要組成成分，儲存遺是染色質(zhì)的主要組成成分，儲存遺傳信息，含量穩(wěn)定；傳信息

18、，含量穩(wěn)定； 每條染色體只含每條染色體只含1 1個個DNADNA分子；分子； 基因：能合勝利能多肽或基因：能合勝利能多肽或RNARNA序列所具序列所具備的全部核酸序列，即備的全部核酸序列，即DNADNA序列；序列； 基因組基因組(genome)(genome)：細(xì)胞內(nèi)一整套遺傳：細(xì)胞內(nèi)一整套遺傳物質(zhì)的總和。物質(zhì)的總和。 人的基因組為：人的基因組為：3.03.0109109。第一節(jié) 細(xì)胞核構(gòu)造-染色質(zhì)與染色體DNADNA序列根據(jù)其在基因組中出現(xiàn)的次數(shù)不同，可分為3 3類：高度反復(fù)序列：百萬次，占DNADNA的20%20%以上，構(gòu)成構(gòu)造異染色質(zhì)，普通不轉(zhuǎn)錄。中度反復(fù)序列：1010105105次，多

19、數(shù)是不編碼的序列，構(gòu)成間隔序列，但有一些是有編碼功能的基因單一序列：一次，真核生物的絕大多數(shù)構(gòu)造基因( (有編碼功能的基因) )是屬于單一序列。第一節(jié) 細(xì)胞核構(gòu)造-染色質(zhì)與染色體 2，組蛋白 真核細(xì)胞特有的蛋白質(zhì)，是構(gòu)成染色質(zhì)的主要蛋白質(zhì)成分，屬含精氨酸和賴氨酸的堿性蛋白。 組蛋白功能： 參與染色體的構(gòu)建； 維持染色體構(gòu)造； 抑制DNA的復(fù)制和轉(zhuǎn)錄。第一節(jié) 細(xì)胞核構(gòu)造-染色質(zhì)與染色體 3，非組蛋白 酸性蛋白質(zhì)，帶負(fù)電荷，富含門冬氨酸、谷氨酸等酸性氨基酸，種類多,具有種屬和組織特異性，與DNA特異性結(jié)合，在整個細(xì)胞周期都能合成。第一節(jié) 細(xì)胞核構(gòu)造-染色質(zhì)與染色體 非組蛋白的功能功能功能1.1.協(xié)

20、助協(xié)助DNADNA分子折疊，有利于分子折疊，有利于DNADNA的復(fù)制和轉(zhuǎn)錄。的復(fù)制和轉(zhuǎn)錄。2.2.啟動基因復(fù)制。啟動基因復(fù)制。3.3.控制基因轉(zhuǎn)錄，調(diào)理基因表達(dá)?？刂苹蜣D(zhuǎn)錄，調(diào)理基因表達(dá)。第一節(jié) 細(xì)胞核構(gòu)造-染色質(zhì)與染色體 染色質(zhì)的根本構(gòu)造單位核小體 核小體的構(gòu)造要點(diǎn)包括：核小體是由含200個左右的堿基對的DNA和5種組蛋白 H2A、H2B、H3、H4和H1 組成。其中， H2A、H2B、H3、H44種組蛋白各2分子，共同組成一個扁圓柱形的組蛋白八聚體。含140個堿基對的DNA在其外表纏繞1.75圈，構(gòu)成核小體中心。第一節(jié) 細(xì)胞核構(gòu)造-染色質(zhì)與染色體 其他60個堿基對的DNA構(gòu)成與相鄰核小體

21、的聯(lián)絡(luò)段，成為銜接線，組蛋白H1位于銜接線上。核小體中心與含1分子的組蛋白H1的銜接線共同組成一個完好的核小體。 核小體為染色體的一級構(gòu)造。第一節(jié) 細(xì)胞核構(gòu)造-染色質(zhì)與染色體二染色質(zhì)的根本構(gòu)造單位二染色質(zhì)的根本構(gòu)造單位 核小體核小體核小體核小體中心顆粒中心顆粒銜接部銜接部DNADNA分子：分子：140140160bp160bp，1.751.75圈圈組蛋白：組蛋白：2 2H2AH2A、H2BH2B、H3H3、H4H4八聚體八聚體中心中心組蛋白：組蛋白：H1H1DNADNA分子：分子：60bp60bpH2BH2BH4球狀組蛋白中心球狀組蛋白中心DNA雙螺旋雙螺旋(140bp、1.75圈圈H4H3H

22、3H4H2AH2AH2BH2B銜接銜接DNA60bpH3H4H3H2AH2A 10nm H1 H1核小體核小體將將DNA分子長度緊縮分子長度緊縮1/7。八聚體八聚體DNADNA銜接部銜接部核小體核小體10nm三染色質(zhì)的四級構(gòu)造模型三染色質(zhì)的四級構(gòu)造模型螺線管螺線管30nm超螺線管超螺線管00nm染色單體染色單體緊縮緊縮6倍倍緊縮緊縮40倍倍緊縮緊縮5倍倍DNADNA緊縮緊縮10倍倍組蛋白組蛋白+ +一級一級二級二級三級三級四級四級第一節(jié) 細(xì)胞核構(gòu)造-染色質(zhì)與染色體 五染色體的構(gòu)造與特征 在光鏡下分為幾部分： 1，染色單體：細(xì)胞分裂中期可見每條染色體都由兩條染色單體組成，也稱姐妹染色體。 2，主

23、縊痕：在兩條染色單體相鄰處，由于DNA分子的雙鏈盤曲折疊，可構(gòu)成一處向內(nèi)凹陷的縊痕 3，著絲粒：又稱連離粒，位于主縊痕的內(nèi)部，是兩條染色單體相互銜接的部位。第一節(jié) 細(xì)胞核構(gòu)造-染色質(zhì)與染色體 4，動粒：位于主縊痕處，兩條染色單體各自外側(cè)表層可見的特化板層構(gòu)造，又稱著絲點(diǎn)，是微管蛋白集中之處。 5，染色體臂：由于著絲粒的出現(xiàn)，可將絕大多數(shù)染色體明顯分為長短不等的兩段，稱染色體臂。 6，次縊痕：除主縊痕外，還有另一染色較淺的縊痕部位，稱次縊痕。 7，隨體：有些染色體的短臂上，有一個棒狀或球狀構(gòu)造，稱隨體。第一節(jié) 細(xì)胞核構(gòu)造-染色質(zhì)與染色體 8，端粒：是染色體末端的特化部位，為一特殊的核苷酸序列，人

24、體細(xì)胞中該序列為GGGTAA 9，染色體帶：染色體特定部位被顯帶技術(shù)處置后，染色體沿長軸顯示出寬窄和亮度不同的帶紋。染色單體染色單體主縊痕初縊痕主縊痕初縊痕次縊痕次縊痕著絲粒著絲粒短臂短臂p長臂長臂q主要成分蛋白質(zhì)主要成分蛋白質(zhì)含高度反復(fù)含高度反復(fù)DNA外層外層中層中層內(nèi)層內(nèi)層紡錘體微管紡錘體微管姐妹染色單體姐妹染色單體著絲點(diǎn)動粒著絲點(diǎn)動粒隨體隨體常染色質(zhì)區(qū)常染色質(zhì)區(qū)異染色質(zhì)區(qū)異染色質(zhì)區(qū)染色體各部的主要構(gòu)造染色體各部的主要構(gòu)造染色體各部的主要構(gòu)造：染色體各部的主要構(gòu)造：第一節(jié) 細(xì)胞核構(gòu)造-人體正常核型與基因組 一核型:核型是指染色體組在有絲分裂中期的表型，是染色體數(shù)目、大小、形狀特征的總和。

25、核型分析:是在對染色體進(jìn)展丈量計算的根底上，根據(jù)各染色體相對恒定的形狀特征，進(jìn)展分組、陳列、配對并進(jìn)展形狀分析的過程。人類染色體和染色體病12123 54121324正常男性：正常男性：46，XY正常女性：正常女性：46，XX正常人體細(xì)胞染色體帶型方式圖正常人體細(xì)胞染色體帶型方式圖第一節(jié) 細(xì)胞核構(gòu)造-人體正常核型與基因組 二基因組 生物體內(nèi)單倍體染色體的組合稱為基因組，代表了生物體儲存的全部遺傳信息。 染色體為確保細(xì)胞傳代中遺傳信息的穩(wěn)定而不發(fā)生基因變異，必需具備以下3個構(gòu)造要素： 1 DNA復(fù)制起點(diǎn) 這是染色體自我復(fù)制，維持細(xì)胞內(nèi)全部基因世代傳送的關(guān)鍵。 2 著絲粒 能使復(fù)制后的染色體平均分

26、配到子細(xì)胞中。 3 端粒 每條染色體能堅(jiān)持獨(dú)立性和穩(wěn)定性的關(guān)鍵。第二節(jié) 細(xì)胞核的遺傳信息與基因 遺傳信息：從親代獲得，并能遺傳給后代的物質(zhì)。根本化學(xué)組分是核酸 經(jīng)過核苷酸的堿基特定陳列順序，以DNA為載體，經(jīng)DNA分子自我復(fù)制轉(zhuǎn)錄RNA及合成蛋白質(zhì)等方式，將親代的遺傳物質(zhì)傳送到子代細(xì)胞。 基因：能合勝利能多肽或RNA序列所具備的全部核酸序列，即DNA序列。 基因組：指細(xì)胞內(nèi)一整套遺傳物質(zhì)的總和。人類基因包括22條常染色體和XY兩條性染色體上全部的遺傳物質(zhì)，以及線粒體上占總量2%的遺傳物質(zhì)。第二節(jié) 細(xì)胞核的遺傳信息與基因三、基因的構(gòu)造1，原核細(xì)胞的基因構(gòu)造：由編碼區(qū)和非編碼區(qū)構(gòu)成，編碼區(qū)上游的非

27、編碼區(qū)中有啟動子，控制著RNA聚合酶的結(jié)合，整個編碼區(qū)堿基序列可以編碼蛋白質(zhì)。而非編碼不能編碼。特點(diǎn)：編碼區(qū)是延續(xù)的，不間隔的R1040bpY780bpA825bpZ3510bpOP調(diào) 理 基因啟 動子支配基因構(gòu)造基因第二節(jié) 細(xì)胞核的遺傳信息與基因 2，真核細(xì)胞的基因構(gòu)造：由編碼區(qū)和非編碼區(qū)構(gòu)成，編碼區(qū)可分為外顯子和內(nèi)含子，外顯子與內(nèi)含子相間陳列，可以編碼蛋白質(zhì)的堿基序列是外顯子，不能編碼蛋白質(zhì)的是內(nèi)含子。 特點(diǎn)：編碼區(qū)是不延續(xù)的，間隔的 第二節(jié) 細(xì)胞核的遺傳信息與基因 3，人類構(gòu)造基因的組成 外顯子和內(nèi)含子：基因內(nèi)部具有編碼功能的序列稱為外顯子，無編碼功能的序列稱為內(nèi)含子。 啟動子：是能被R

28、NA聚合酶識別并結(jié)合的特異性DNA序列，決議真核細(xì)胞基因轉(zhuǎn)錄的起始部。 加強(qiáng)子：是一段可以加速基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)理性序列。 終止子：位于構(gòu)造基因末端，具有轉(zhuǎn)錄終止功能的特定序列。第三節(jié) 遺傳信息的表達(dá) 概述：經(jīng)過DNA復(fù)制，轉(zhuǎn)錄mRNA ，再由RNA指點(diǎn)翻譯成特定的蛋白質(zhì)，這樣遺傳信息才干表達(dá)。 中心:轉(zhuǎn)錄和翻譯轉(zhuǎn) 錄 場所：細(xì)胞核 模板：DNA的一條鏈 原料：核糖核苷酸 條件：ATP和酶 產(chǎn)物：RNA 堿基互補(bǔ)配對：G-C C-G T-A A-U 遺傳信息流動：DNA-mRNA第三節(jié) 遺傳信息的表達(dá)一、原核生物的轉(zhuǎn)錄過程 轉(zhuǎn)錄起始階段: RNA聚合酶的亞基識別起始點(diǎn),使全酶與啟動子結(jié)合并構(gòu)成復(fù)合物

29、;之后,DNA雙鏈從部分翻開,按堿基互補(bǔ)配對原那么進(jìn)展起始的轉(zhuǎn)錄. 轉(zhuǎn)錄的延伸階段: 中心酶沿模板鏈35方向挪動,使DNA不斷解旋,并按模板的堿基序列配對,參與ATP,GTP,CTP,UTP.邊解旋邊轉(zhuǎn)錄. 轉(zhuǎn)錄的終止階段: 分因子依賴終止和因子非依賴性終止。 依賴因子的轉(zhuǎn)錄終止： 因子在轉(zhuǎn)錄終止點(diǎn)與RNA聚合酶結(jié)合,使RNA鏈脫離 因子非依賴性終止:由新合成的RNA鏈構(gòu)成部分回文構(gòu)造,以終止磷酸二酯鍵的構(gòu)成,致使RNA脫離DNA模板.第三節(jié) 遺傳信息的表達(dá)二、真核細(xì)胞的基因轉(zhuǎn)錄 基因轉(zhuǎn)錄與原核細(xì)胞類似，不同處：真核細(xì)胞轉(zhuǎn)錄構(gòu)成的RNA需經(jīng)過較復(fù)雜的加工修飾，才可成為具有生物功能活性的成熟分子

30、。mRNA轉(zhuǎn)錄與加工 剪接： 本質(zhì)：將mRNA前體分子中的內(nèi)含子切除，并將外顯子進(jìn)展拼接。80的前體被剪切。戴 帽 指對mRNA5端進(jìn)展化學(xué)修飾的過程。5-端加上m7GpppN(7-甲基鳥嘌呤-三磷酸鳥苷)帽子構(gòu)造. 加 尾 3-端加上150-200個腺苷酸殘基，構(gòu)成多聚腺苷酸PolyA尾巴。rRNA轉(zhuǎn)錄與加工 原始rRNA前體45S rRNA 最終剪切為18S rRNA、 5.8S rRNA 、 28S rRNA .tRNA轉(zhuǎn)錄與加工 切除5前導(dǎo)序列及內(nèi)含子 各種稀有堿基的生成(DHU, mG, mA) 添加CCAOH的3-末端 三 基因逆轉(zhuǎn)錄 基因從RNA流向DNA的過程。 根本過程 1

31、合成DNA單鏈 2 病毒RNA水解 3 合成DNA雙鏈翻 譯 場所：細(xì)胞質(zhì)核糖體 模板： mRNA 原料：氨基酸 條件：ATP、酶、 tRNA 產(chǎn)物：蛋白質(zhì) 堿基互補(bǔ)配對：G-C C-G U-A A-U 遺傳信息流動：mRNA-蛋白質(zhì)第四節(jié) 遺傳信息表達(dá)的調(diào)控 基因表達(dá)調(diào)控可以在轉(zhuǎn)錄程度、RNA加工程度、RNA轉(zhuǎn)運(yùn)程度、翻譯程度、mRNA降解程度和蛋白質(zhì)活性程度上進(jìn)展. 對大多數(shù)基因來說,轉(zhuǎn)錄程度是重要的控制點(diǎn).第四節(jié) 遺傳信息表達(dá)的調(diào)控一、原核細(xì)胞遺傳信息表達(dá)的調(diào)控 轉(zhuǎn)錄程度信息表達(dá)調(diào)控:支配子學(xué)說或模型 學(xué)說的中心:支配子是遺傳信息表達(dá)的單位,同時也是基因表達(dá)的調(diào)控單位. 其組成:構(gòu)造基因

32、、支配基因、調(diào)理基因、啟動子 詳細(xì)調(diào)控方式:乳糖支配子和阿拉伯糖支配子乳糖支配子-構(gòu)造基因 包括三種構(gòu)造基因LacZ、 LacY 、 LacA,可分別編碼-半乳糖苷酶,乳糖通透酶, -半乳糖苷轉(zhuǎn)乙酰酶. 三種酶的存在使乳糖可作為能源代謝.乳糖支配子-啟動子LacP 是RNA聚合酶的結(jié)合位點(diǎn) 其轉(zhuǎn)錄遭到LacI基因編碼阻遏蛋白的負(fù)調(diào)控及cAMP的分解代謝物激活蛋白的正調(diào)控。乳糖支配子-調(diào)理基因LacI 功能:編碼阻遏蛋白 阻遏蛋白功能:抑制構(gòu)造基因LacZ、 LacY 、 LacA的轉(zhuǎn)錄. 機(jī)制:阻遏蛋白與支配基因結(jié)合,妨礙RNA聚合酶與啟動子結(jié)合,使構(gòu)造基因處于封鎖形狀,而不表現(xiàn)轉(zhuǎn)錄表達(dá).乳糖

33、支配子-支配基因LacO 不編碼任何蛋白質(zhì) 但支配基因LacO是阻遏蛋白的結(jié)合位點(diǎn).二 阿拉伯糖支配子 構(gòu)造組分： 3個上游相鄰的構(gòu)造基因(araB、araA、araD) 位于構(gòu)造基因下游的 啟動子araP、 支配基因araO、 調(diào)理基因araC第四節(jié) 遺傳信息表達(dá)的調(diào)控二、真核細(xì)胞遺傳信息表達(dá)的調(diào)控 一、特殊規(guī)律 3種RNA聚合酶 可分別轉(zhuǎn)錄不同類型的基因 轉(zhuǎn)錄因子 轉(zhuǎn)錄起始階段,承當(dāng)識別并結(jié)合啟動子的是各種特異性的轉(zhuǎn)錄因子. RNA聚合酶 擁有眾多的轉(zhuǎn)錄因子,起不同的作用. 一、特殊規(guī)律 加強(qiáng)子 可加強(qiáng)構(gòu)造基因轉(zhuǎn)錄速率 正調(diào)控 大多數(shù)是以正調(diào)控方式為主 二、轉(zhuǎn)錄因子 即特異性DNA結(jié)合蛋白

34、 指能與某一靶基因相鄰的DNA序列相結(jié)合,從而起到促進(jìn)或抑制該基因的轉(zhuǎn)錄表達(dá). 反式作用因子：具有調(diào)理基因轉(zhuǎn)錄作用的蛋白質(zhì)。 順式作用原件：識別DNA序列的蛋白質(zhì)。 轉(zhuǎn)錄因子在構(gòu)造上都應(yīng)具備兩個構(gòu)造域：1DNA結(jié)合構(gòu)造域 常見類型：螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋構(gòu)造域、鋅指型構(gòu)造域、亮氨酸拉鏈構(gòu)造域、螺旋-環(huán)-螺旋構(gòu)造域2激活構(gòu)造域-仍處研討階段三、阻遏蛋白 雖然阻遏蛋白在轉(zhuǎn)錄調(diào)控中的作用機(jī)制尚未明了，但阻遏蛋白在抑制真核細(xì)胞基因轉(zhuǎn)錄中所表現(xiàn)的景象，已引起人們的關(guān)注。四 順式作用元件 分布范圍比較大。 其所涉及的DNA特定序列也稱基因調(diào)控區(qū)，主要由兩類DNA序列組成： 1啟動子 這是轉(zhuǎn)錄因子和RNA聚合酶結(jié)

35、合的區(qū)域，并由此構(gòu)成轉(zhuǎn)錄起始的符合物。 典型的RNA聚合酶的啟動子知由兩部分組成：中心啟動子和啟動子近側(cè)序列元件。 中心啟動子：可包括TATA框和起始因子，主要擔(dān)任并決議轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)的認(rèn)定和在此區(qū)域RNA聚合酶與通用轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)合，并與轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)為中心點(diǎn)，構(gòu)成轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物。 啟動子近側(cè)序列元件：常位于中心啟動子上游約100bp處，主要包括GC框、CAAT框等，主要擔(dān)任與其他蛋白因子的結(jié)合，以影響轉(zhuǎn)錄因子的轉(zhuǎn)錄速率和轉(zhuǎn)錄的特異性。 2調(diào)理序列： 主要是指基因調(diào)理蛋白的結(jié)合區(qū)域，主要擔(dān)任轉(zhuǎn)錄復(fù)合物的裝配和影響轉(zhuǎn)錄速率。 加強(qiáng)子和沉默子。 加強(qiáng)子:可在啟動子附近添加轉(zhuǎn)錄因子的濃度,促進(jìn)轉(zhuǎn)錄. 沉默子:抑制基因轉(zhuǎn)錄影響要素 真核細(xì)胞基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)控受多方面要素的影響，總體