(完整版)第11章-細(xì)胞核與染色質(zhì)(翟中和第四版)課件

1、第11章 細(xì)胞核與染色質(zhì)細(xì)胞核概述真核細(xì)胞中，除高等植物成熟的篩管和哺乳類成熟的紅細(xì)胞外，都有細(xì)胞核。在原核細(xì)胞中，DNA集中，但無核膜包圍，故稱擬核（nucleiod）。真核細(xì)胞大多具細(xì)胞核原核細(xì)胞的擬核分布：所有真核細(xì)胞（高等植物韌皮部成熟的篩管和哺乳動物成熟的紅細(xì)胞除外）數(shù)量：通常一個，成熟的篩管和紅細(xì)胞（0）、肝細(xì)胞、心肌細(xì)胞(1-2）、破骨細(xì)胞(650）、骨骼肌細(xì)胞(數(shù)百)、植物氈絨層細(xì)胞(24)。大?。赫伎傮w積的10%，高等動物一般5-10 um,高等植物5-20 um,低等植物1-4 um。形態(tài)：一般呈圓球狀與卵圓形，隨物種和細(xì)胞類型不同有很大變化。組成：核被膜、核纖層、染色質(zhì)、

2、核仁及核體組成。功能：遺傳 發(fā)育。細(xì)胞核特征肝細(xì)胞和心肌細(xì)胞可有雙核哺乳類成熟紅細(xì)胞無細(xì)胞核植物成熟篩管細(xì)胞無細(xì)胞核aaaaa破骨細(xì)胞可有6-50個細(xì)胞核本章主要內(nèi)容*核被膜*染色質(zhì)染色質(zhì)的復(fù)制與表達(dá)*染色體*核仁與核體核基質(zhì)第一節(jié) 核被膜/djohnso2/44962/405/nucleus.html三部分構(gòu)成核被膜結(jié)構(gòu)雙層核膜核纖層 核孔復(fù)合體一、核膜第一節(jié) 核被膜核周間隙核纖層核孔復(fù)合物外核膜內(nèi)核膜異染色質(zhì)(雙層膜)(異染色質(zhì))電鏡圖核被膜由內(nèi)外兩層平行但不連續(xù)的單位膜構(gòu)成。外核膜胞質(zhì)面附有核糖體，與糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相聯(lián)。核周隙與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔相通，外核膜是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的一部分。核被膜內(nèi)層光滑，內(nèi)表面緊貼

3、一層致密的核纖層；可支持核膜，并與染色質(zhì)及核骨架相連。 核周間隙寬20-40nm，腔內(nèi)電子密度低，一般不含固定的結(jié)構(gòu)，與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔相通。雙層核膜在某些部位相互融合，形成環(huán)狀開口，稱為核孔。在核孔上鑲嵌著一種復(fù)雜的結(jié)構(gòu)叫做核孔復(fù)合體。（一）核膜結(jié)構(gòu)（二）核膜的崩解與組裝間期存在，分裂期解體核膜的動態(tài)特點：在真核細(xì)胞中，核膜伴隨著細(xì)胞周期進(jìn)行有規(guī)律的解體與重建。分裂期：雙層核膜崩解成單層泡膜，核孔復(fù)合體解體， 核纖層去裝配；分裂末期：核被膜開始圍繞染色體重新形成。二、核孔復(fù)合體核孔復(fù)合體 (Nuclear pore complex, NPC)一般哺乳動物細(xì)胞平均有3000個核孔。細(xì)胞核活動旺盛的細(xì)胞

4、中核孔數(shù)目較多，反之較少。核被膜上由內(nèi)外兩層膜局部融合形成的許多核孔，核孔是由一組蛋白質(zhì)（至少50種不同的蛋白質(zhì)）以一定方式排布形成的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，可溝通核質(zhì)和胞質(zhì)。在電鏡下觀察，核孔是呈圓形或八角形，現(xiàn)在一般認(rèn)為其結(jié)構(gòu)如fish-trap（魚籠）。 （一）結(jié)構(gòu)模型 “fish-trap”(魚籠)胞質(zhì)面核質(zhì)面（一）結(jié)構(gòu)模型 “fish-trap”(魚籠)胞質(zhì)環(huán)（cytoplasmic ring）核質(zhì)環(huán)（nuclear ring）輻（spoke）：柱狀亞單位；腔內(nèi)亞單位；環(huán)帶亞單位中央栓（central plug），中央顆粒 （central granule）（二）組成成分Nature Review

5、s Molecular Cell Biology 11, 490-501 (July 2010) | doi:10.1038/nrm2928核孔蛋白 （nucleoporin，Nup）核孔蛋白（nucleoporin，Nup）Gp210：結(jié)構(gòu)性跨膜蛋白介導(dǎo)NPC與核被膜連接在內(nèi)、外核膜融合形成核孔中起重要作用在核質(zhì)交換中起作用p62：功能性Nup疏水性N 端區(qū)： 具有FXFG重復(fù)序列C 端區(qū)：具有疏水性的7肽重復(fù)序列http:/npd.hgu.mrc.ac.uk/user/?page=nuc_pore從功能上講，可看作一種特殊的跨膜運輸?shù)鞍讖?fù)合體（一個雙功能、雙向性的親水性核質(zhì)交換通道） 雙功

6、能有兩種運輸方式：被動擴(kuò)散與主動運輸。 雙向性既介導(dǎo)蛋白質(zhì)的入核轉(zhuǎn)運，又介導(dǎo)RNA、核糖核蛋白顆粒（RNP）的出核轉(zhuǎn)運。（圖P232：通過核孔復(fù)合體物質(zhì)運輸?shù)墓δ苁疽鈭D） （三）功能主動運輸 通過轉(zhuǎn)運受體把大分子 運入和運出核孔從胞質(zhì)運入核的轉(zhuǎn)運受 體為importins,從核運 入胞質(zhì)的轉(zhuǎn)運受體為 exportins。被動運輸 簡單擴(kuò)散 運輸離子、小分子及 直徑在10nm 以下的 物質(zhì)。1通過核孔復(fù)合體的被動擴(kuò)散10nm直徑9-10nmNPC作為被動擴(kuò)散的親水通道，其有效直徑為910nm，有的可達(dá)12.5nm，即離子、小分子以及直徑在10nm以下的物質(zhì)原則上可以自由通過。擴(kuò)散速度與分子大小成

7、反比。1通過核孔復(fù)合體的被動擴(kuò)散這種有效直徑相當(dāng)于允許相對分子質(zhì)量在4010360103以下的蛋白質(zhì)分子自由穿過核孔。實際上并不是所有符合此條件的蛋白質(zhì)都可隨意出入細(xì)胞核。有許多小分子量的蛋白質(zhì)，如組蛋白H1，是通過主動運輸進(jìn)入細(xì)胞核的。（其相對分子質(zhì)量雖只有2.1103，它本身帶有具信號功能的氨基酸序列）有的小分子量蛋白質(zhì)本身雖然沒有信號序列，但可以與其它有信號序列的成份結(jié)合，一起被主動運輸?shù)胶藘?nèi)。2核孔復(fù)合體的主動運輸A 對運輸顆粒大小的限制。主動運輸?shù)墓δ苤睆剑s1020nm）比被動運輸大，核孔復(fù)合體的有效直徑的大小是可被調(diào)節(jié)的；B 是一個信號識別與載體介導(dǎo)的過程復(fù)合體，需要消耗ATP能

8、量，表現(xiàn)出飽和動力學(xué)特征；C 有核輸出與核輸入雙向性。1）親核蛋白的入核轉(zhuǎn)運 （karyophilic protein） 親核蛋白：指在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)合成后，需要或能夠進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)發(fā)揮功能的一類蛋白質(zhì)。 大多數(shù)的親核蛋白往往在一個細(xì)胞周期中一次性地被轉(zhuǎn)運到核內(nèi)，并一直停留在核內(nèi)行使功能活動，典型的如組蛋白、核纖層蛋白等； 有一些親核蛋白需穿梭于核質(zhì)之間進(jìn)行功能活動，如importins。 核定位序列或核定位信號（ NLS ）親核蛋白一般都含有特殊的氨基酸序列，這些內(nèi)含的特殊短肽保證了整個蛋白質(zhì)能夠通過核孔復(fù)合體被轉(zhuǎn)運到細(xì)胞核內(nèi)。這段具有“定向”、“定位”作用的序列被命名為核定位序列或核定位信號。受體

9、為importin。NLS序列可存在于親核蛋白的不同部位，并且在指導(dǎo)親核蛋白完成核輸入后并不被切除。Nuclear localization signals Normal pyruvate kinase: in cytosolChimeric pyruvate kinase containing SV40 NLS: in nucleusNuclear localization signals親核蛋白的入核轉(zhuǎn)運過程 親核蛋白除了本身具有NLS外，其入核轉(zhuǎn)運還需要一些胞質(zhì)蛋白因子的幫助。 目前比較確定的因子有： importin、importin：核定位信號受體。 Ran：一類G蛋白，調(diào)節(jié)貨物復(fù)合

10、體的解體或形成。帶有核定位信號(NSL)片段的蛋白質(zhì)與受體importin/結(jié)合；復(fù)合體與胞質(zhì)內(nèi)的纖絲結(jié)合；復(fù)合體被送入核內(nèi)；4. 與Ran-GTP相互作用,復(fù)合體解散；5. importin被Ran-GTP送回胞質(zhì),Ran-GTP 水解成Ran-GDP, Ran-GDP返回核內(nèi),importin回到胞質(zhì)。蛋白質(zhì)從細(xì)胞質(zhì)經(jīng)核孔向細(xì)胞核的運輸2） RNA及核糖體亞基的出核轉(zhuǎn)運 真核細(xì)胞中RNA一般要經(jīng)過轉(zhuǎn)錄后加工、修飾成為成熟的RNA分子后才能被轉(zhuǎn)運出核。 核輸出信號（nuclear export signal, NES）：引導(dǎo)RNP輸出細(xì)胞核，對蛋白的出核轉(zhuǎn)運起決定作用的氨基酸序列，受體為ex

11、portin。 由RNA聚合酶I轉(zhuǎn)錄的rRNA分子。由RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄的5s rRNA與 tRNA由RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄的核內(nèi)異質(zhì)RNA （hn RNA ）核纖層(lamina)核骨架為核膜內(nèi)表面由核纖層蛋白構(gòu)成的一層連續(xù)致密的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。核膜核孔核纖層核膜與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相連處染色質(zhì)三、核纖層功能：對核被膜起支撐作用，為染色體提供支架；調(diào)節(jié)基因表達(dá)；調(diào)節(jié)DNA 修復(fù)；與細(xì)胞周期有關(guān)。組成：3 種核纖層蛋白：lamin A、B 、C核纖層蛋白本身形成纖維狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)動態(tài)特點：在分裂期，核纖層解體，以蛋白單體形式存在于胞質(zhì)中。三、核纖層第二節(jié) 染色質(zhì)染色質(zhì)是間期細(xì)胞核內(nèi)由DNA、組蛋白、非組蛋白及少量RNA 組

12、成的線性復(fù)合結(jié)構(gòu)一、染色質(zhì)DNA染色質(zhì)和染色體是在細(xì)胞周期不同階段可以互相轉(zhuǎn)變的形態(tài)結(jié)構(gòu)（一）基因組大小比較Figure 1-37 Molecular Biology of the Cell, Fifth Edition ( Garland Science 2008)（一）基因組大小比較（二）基因組DNA類型A型是另一種右手雙螺旋DNA，與B型的差別在于DNA的大小溝有所不同，A型的更緊密。Z(zig-zag)型是左手螺旋DNA，在結(jié)構(gòu)上與B型很不同。發(fā)生在高鹽濃度下的CGCGCG短鏈中，生物功能不詳。體現(xiàn)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的可塑性。DNA 3 種構(gòu)型 三種DNA構(gòu)型中,大溝的特征在遺傳信息表達(dá)

13、過程中起關(guān)鍵作用,調(diào)控蛋白都是通過其分子上氨基酸側(cè)鏈與溝中堿基對兩側(cè)潛在的氫原子供體(=NH)或受體(O和N)形成氫鍵而識別DNA遺傳信息的。 另外, Z型DNA同細(xì)胞癌變有一定的關(guān)系。DNA 3 種構(gòu)型二、染色質(zhì)蛋白組蛋白（histone）與DNA 結(jié)合沒有序列特異性非組蛋白（nonhistone）與特定 DNA 序列或組蛋白相結(jié)合Nature Reviews Nephrology 6, 332-341 (June 2010)（一）組蛋白屬堿性蛋白質(zhì)，富含帶正電荷的Arg 和Lys 等堿性氨基酸，可以和酸性DNA 緊密結(jié)合，一般不要求特殊核苷酸序列核小體組蛋白 H2A、H2B、H3 和H4沒

14、有種屬及組織特異性，進(jìn)化上十分保守H1 組蛋白有一定的種屬和組織特異性（二）非組蛋白序列特異性 DNA結(jié)合蛋白 特性多樣性識別DNA具有特異性具有功能多樣性鋅指模式亮氨酸拉鏈模式螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋模式凝膠延滯實驗（gel retardation assay）/courses/biol350/Transcriptome17/Review.html三、核小體（一）核小體的發(fā)現(xiàn)透射電鏡顯示串珠狀11 nm 的核小體結(jié)構(gòu)Figure 4-22 Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008)串珠結(jié)構(gòu)螺線管30nm（一）核小體的發(fā)現(xiàn)非特異性微球菌核

15、酸酶消化染色質(zhì)（一）核小體的發(fā)現(xiàn)X 射線晶體衍射揭示核小體三維結(jié)構(gòu)（一）核小體的發(fā)現(xiàn)SV40 微小染色體（minichromosome）分析Virology, 2009, 384(2): 352-359/molecule/sv40/sv40.asp（二）核小體的結(jié)構(gòu)包括200 bp 左右的DNA 超螺 旋和一個組蛋白八聚體以及一個分子的組蛋白H1組蛋白八聚體構(gòu)成核小體的盤狀核心顆粒，由4 個異二聚體組成，包括兩 個H2A H2B 和兩個H3 H4（二）核小體的結(jié)構(gòu)146bp的DNA分子超螺旋盤繞組蛋白八聚體1.75圈。組蛋白H1在核心顆粒外結(jié)合額外20bp DNA，鎖住核小體DNA的進(jìn)出端，起

16、穩(wěn)定核小體的作用。兩個相鄰核小體之間以連接DNA（linker DNA）相連，典型長度60bp，不同物種變化值為080bp不等。（二）核小體的結(jié)構(gòu)組蛋白與DNA 之間的相互作用主要是結(jié)構(gòu)性的，基本不依賴于核苷酸的特異序列核小體沿DNA 的定位受不同因素的影響Figure 4-27 Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008)四、染色質(zhì)組裝人體細(xì)胞46條染色體含DNA約6109 bp，總長如何計算？http:/www.chromatintoronto.ca/projects.html（一）染色質(zhì)組裝的前期過程裸露DNA 組裝直徑30

17、nm 螺線管H3 H4 兩個異二聚體結(jié)合兩個H2A H2B 異二聚體加入組蛋白的去乙?；?，H1組蛋白結(jié)合伴隨著核小體的折疊6 個核小體組成一個螺旋進(jìn)一步的折疊事件（二）染色質(zhì)組裝的多級螺旋模型Nature Structural & Molecular Biology 12, 6 (2005) 核小體 基本結(jié)構(gòu)單位螺線管 染色質(zhì)二級結(jié)構(gòu)超螺線管染色質(zhì)三級結(jié)構(gòu)染色單體染色質(zhì)四級結(jié)構(gòu) 根據(jù)多級螺旋模型從DNA到染色體經(jīng)過四級 包裝：DNA核小體螺線管超螺線管染色單體壓縮7倍壓縮6倍壓縮40倍壓縮5倍（二）染色質(zhì)組裝的多級螺旋模型五、染色質(zhì)類型常染色質(zhì)（euchromatin）異染色質(zhì) （hetero

18、chromatin）結(jié)構(gòu)異染色質(zhì)或組成型異染色質(zhì)（constitutive heterochromatin）兼性異染色質(zhì) （facultative heterochromatin）（一）常染色質(zhì)與異染色質(zhì)常染色質(zhì)是指間期核內(nèi)染色質(zhì)纖維折疊壓縮程度低，處于伸展?fàn)顟B(tài)，用堿性染料染色時著色淺的那些染色質(zhì)。異染色質(zhì)是指間期核中，染色質(zhì)纖維折疊壓縮程度高，處于聚縮狀態(tài)，用堿性染料染色時著色深的那些染色質(zhì)。結(jié)構(gòu)異染色質(zhì)或組成型異染色質(zhì)指的是各種類型的細(xì)胞，除復(fù)制期以外，在整個細(xì)胞周期均處于聚縮狀態(tài)，DNA包裝比在整個細(xì)胞周期中基本沒有較大變化的異染色質(zhì)。兼性異染色質(zhì)是指在某些細(xì)胞類型或一定的發(fā)育階段，原來

19、的常染色質(zhì)聚縮，并喪失基因轉(zhuǎn)錄活性，變?yōu)楫惾旧|(zhì)。結(jié)構(gòu)異染色質(zhì)特征：在中期染色體上多定位于著絲粒區(qū)、端粒、次縊痕及染色體臂的某些節(jié)段；由相對簡單、高度重復(fù)的DNA序列構(gòu)成，如衛(wèi)星DNA；具有顯著的遺傳惰性，不轉(zhuǎn)錄也不編碼蛋白質(zhì)；在復(fù)制行為上與常染色質(zhì)相比表現(xiàn)為晚復(fù)制早聚縮；占有較大部分核DNA，在功能上參與染色質(zhì)高級結(jié)構(gòu)的形成，導(dǎo)致染色質(zhì)區(qū)間性，作為核DNA的轉(zhuǎn)座元件，引起遺傳變異。 （一）常染色質(zhì)與異染色質(zhì)兼性異染色質(zhì)中了解最多的是雌性哺乳類動物的X染色體。兩個X染色體中的一個染色體常表現(xiàn)為異染色質(zhì)，稱巴氏小體（Barr body）。人的胚胎發(fā)育到16天以后， 出現(xiàn)巴氏小體。Barr bod

20、y（一）常染色質(zhì)與異染色質(zhì)（二）常染色質(zhì)與異染色質(zhì)間的轉(zhuǎn)變異染色質(zhì)或常染色質(zhì)之間隨著發(fā)育時期或細(xì)胞周期的變化可能相互轉(zhuǎn)化異染色質(zhì)與常染色質(zhì)之間的轉(zhuǎn)變 常常需要組蛋白與DNA 修飾（三）活性染色質(zhì)與非活性染色質(zhì)活性染色質(zhì)(active chromatin)具有轉(zhuǎn)錄活性具有疏松的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)非活性染色質(zhì)(inactive chromatin) 沒有轉(zhuǎn)錄活性1活性染色質(zhì)對DNase 超敏感2活性染色質(zhì)的蛋白組成與修飾變化活性染色質(zhì)很少有組蛋白H1 與其結(jié)合與非活性染色質(zhì)相比，活性染色質(zhì)上組蛋白乙酰化程度高與非活性染色質(zhì)相比，活性染色質(zhì)核小體組蛋白H2B很少被磷酸化核小體組蛋白H2A 在活性染色質(zhì)中很少

21、有變異形式存在組蛋白H3 變種H3.3 只在活躍轉(zhuǎn)錄的染色質(zhì)中出現(xiàn)HMG14 和HMG17 只存在于活性染色質(zhì)中，與DNA 結(jié)合2活性染色質(zhì)的蛋白組成與修飾變化活性染色質(zhì)標(biāo)志：H3 N 端第4 個賴氨酸的甲基化，第9 和14 個賴氨酸的乙酰化以及第10 個絲氨酸 的磷酸化；非活性染色質(zhì)標(biāo)志：H3 N 端第9 個賴氨酸甲基化而不是乙酰化核被膜生物學(xué)意義：一方面構(gòu)成核、質(zhì)之間的天然選擇性屏障；另一方面介導(dǎo)核質(zhì)之間的物質(zhì)交換與信息交流 。核孔復(fù)合體：1.胞質(zhì)環(huán)；2.核質(zhì)環(huán)；3.輻；4.中央栓。NPC的功能：核質(zhì)交換的雙向、雙功能、選擇性親水性通道。 核小體結(jié)構(gòu)要點 染色質(zhì)組裝模型：多級螺旋模型、骨架

22、-放射環(huán)模型小結(jié)本章主要內(nèi)容*核被膜*染色質(zhì)染色質(zhì)的復(fù)制與表達(dá)*染色體*核仁與核體核基質(zhì)第三節(jié) 染色質(zhì)的復(fù)制與表達(dá)http:/www.scottishchromatin.co.uk/SCG7%20Glasgow%20June%202010/Image1.gif四、染色質(zhì)與表觀遺傳 P251影響基因表達(dá)的遺傳變異因素基因突變（錯義突變）基因缺失/倍增染色體結(jié)構(gòu)及數(shù)目變異問題：基因表達(dá)的變化（或性狀的變化）一定是DNA序列變異的結(jié)果嗎？xx馬騾驢騾騾子更象誰？同卵雙生的雙胞胎雖然具有相同的DNA序列，卻存在表型的差異和疾病易感性的差異。可以在不影響DNA序列的情況下改變基因組的修飾這種改變不僅可以

23、影響個體的發(fā)育，而且還可以遺傳下去。（一）表觀遺傳與遺傳遺傳學(xué)變化通過DNA 序列突變實現(xiàn)的，通過生殖細(xì)胞得以遺傳表觀遺傳變化通過組蛋白和DNA 不同修飾實現(xiàn)，只在體細(xì)胞中出現(xiàn)。Cell Research (2006) 16: 742749概念：指基因的DNA序列不發(fā)生改變的情況下，基因的表達(dá)水平與功能發(fā)生改變，并產(chǎn)生可遺傳表型的遺傳學(xué)分支學(xué)科。（二）表觀遺傳的工作模型表觀遺傳學(xué)的研究內(nèi)容：基因選擇性轉(zhuǎn)錄表達(dá)的調(diào)控DNA甲基化基因印記組蛋白共價修飾染色質(zhì)重塑基因轉(zhuǎn)錄后的調(diào)控基因組中非編碼RNA微小RNA（miRNA）反義RNA內(nèi)含子、核糖開關(guān)等表觀遺傳學(xué)機(jī)制DNA甲基化組蛋白修飾染色質(zhì)重塑RN

24、A調(diào)控其他表觀遺傳機(jī)制遺傳印記X染色體失活（三）表觀遺傳的問題表觀遺傳密碼子是什么？表觀遺傳是如何傳代的？表觀遺傳記憶本質(zhì)是什么？生殖細(xì)胞中有沒有表觀遺傳印記來保持它的全能性？非編碼RNA 在表觀遺傳調(diào)控中的作用是什么？表觀遺傳如何控制干細(xì)胞的全能或多能性？第四節(jié) 染色體http:/userfiles/images/chrom_DNA.jpg一、染色體形態(tài)結(jié)構(gòu)由兩條相同的姐妹染色單體（chromatid）構(gòu)成，彼此以著絲粒 （centromere）相連根據(jù)著絲粒在染色體上所處的位置，分為4 種類型一、染色體形態(tài)結(jié)構(gòu)著絲粒與動粒著絲粒指中期染色單體相互聯(lián)系在一起的特殊部位；動粒指主縊痕處兩個染色

25、單體外側(cè)表層部位的特殊結(jié)構(gòu)，它與紡錘絲微管相接觸。著絲粒中央結(jié)構(gòu)域動粒結(jié)構(gòu)域配對結(jié)構(gòu)域外板內(nèi)板中間間隙圍繞外層的纖維冠熒光原位雜交顯示著絲粒衛(wèi)星DNA一、染色體形態(tài)結(jié)構(gòu)著絲粒與動粒一、染色體形態(tài)結(jié)構(gòu)次縊痕核仁組織區(qū)隨體端粒次縊痕（secondary constriction） 除主縊痕外，染色體上第二個呈淺縊縮的部分稱次縊痕，次縊痕的位置相對穩(wěn)定，數(shù)目、位置和大小是鑒定染色體個別性的一個顯著特征。核仁組織區(qū)（nucleolar organizing regions, NORs） 核糖體RNA基因（5SrRNA基因除外）所在的區(qū)域。核仁組織區(qū)位于染色體的次縊痕區(qū)，但并非所有的次縊痕都是NORs。

26、一、染色體形態(tài)結(jié)構(gòu)隨體（satellite） 指位于染色體末端的球形染色體節(jié)段，通過次縊痕區(qū)與染色體主體部分相連。端粒（telomere） 染色體端部的特化部分，作用是維持染色體的完整性和個體性。端粒由高度重復(fù)的短序列串聯(lián)而成，在進(jìn)化上高度保守，不同生物的端粒序列都很相似，哺乳類的序列為TTAGGG，500-3000次重復(fù)。端粒起細(xì)胞分裂計時器作用。一、染色體形態(tài)結(jié)構(gòu)Chromosome centromere and telomere shown by Fluorescence In situ Hybridization一、染色體形態(tài)結(jié)構(gòu)The Nobel Prize in Physiolog

27、y or Medicine 2009for the discovery of how chromosomes are protected by telomeres and the enzyme telomerase 三名科學(xué)家，他們解決了生物學(xué)的一個重大問題：在細(xì)胞分裂時染色體如何完整地自我復(fù)制以及染色體如何受到保護(hù)以免于退化。這三位諾貝爾獎獲得者已經(jīng)向我們展示，解決辦法存在于染色體末端端粒，以及形成端粒的酶端粒酶。 “攜帶基因信息的DNA線狀長分子擠壓形成染色體，端粒就像一頂高帽子置于染色體頭上。”The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2009二

28、、染色體的功能元件DNA 復(fù)制起點著絲粒端粒自主復(fù)制序列DNA復(fù)制的起點具有一個11-14 bp，富含AT的共有序列著絲粒序列端粒序列具有兩個彼此相鄰的核心區(qū)，一個是80-90 bp的AT區(qū)，另一個是11 bp的保守區(qū)參與形成著絲粒，使細(xì)胞分裂中染色體能夠準(zhǔn)確地分離大量串聯(lián)的重復(fù)序列組成，如衛(wèi)星DNA長5-10 bp的重復(fù)單位串聯(lián)而成由端粒酶（telomerase）合成后添加到染色體末端功能元件二、染色體的功能元件端粒酶三、染色體帶型核型 (karyotype)是指染色體組在有絲分裂中期的表型，包括染色體數(shù)目、大小、形態(tài)特征的總和核型模式圖 (idiogram)將一個染色體組的全部染色體逐個按

29、其特征繪制下來, 再按長短、形態(tài)等特征排列起來的圖象染色體顯帶技術(shù)經(jīng)物理、化學(xué)因素處理后，再用染料對染色體進(jìn)行分化染色，使其呈現(xiàn)特定的深淺不同帶紋（band）的方法一類是產(chǎn)生的染色帶分布在整過染色體長度上如：G、Q和R 帶，一類是局部性顯帶，它只能使少數(shù)特定區(qū)域顯帶，如C、T和N 帶核型(Karyotype)：染色體組在有絲分裂中期的表型，包括染色體數(shù)目、大小、形態(tài)特征等。核型是物種特異的。低滲處理：中期細(xì)胞的染色體分散良好秋水仙素的應(yīng)用：富集中期細(xì)胞分裂相植物凝集素：刺激血淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)化、分裂三、染色體帶型核型分析：是對染色體進(jìn)行測量計算的基礎(chǔ)上，進(jìn)行分組、排隊、配對并進(jìn)行 形態(tài)分析的過程；主

30、要依據(jù)：染色體形態(tài)和著絲粒位置的差別對于探討人類遺傳病的機(jī)制，研究物種親緣關(guān)系、進(jìn)化，研究人細(xì)胞癌變機(jī)理等都有重要意義。三、染色體帶型果蠅唾涎細(xì)胞中全套多線染色體四、特殊染色體多線染色體存在于雙翅目昆蟲的幼蟲組織細(xì)胞內(nèi)體積巨大，染色體比其它體細(xì)胞染色體長100-200倍，體積大1000-2000倍多線性，每條染色體由500-4000條解旋的染色體合并在一起形成體細(xì)胞聯(lián)會，同源染色體緊密配對，并合并成一個染色體橫帶紋，染色后呈現(xiàn)出明暗相間的帶紋膨突和環(huán)，在幼蟲發(fā)育的某個階段，多線染色體的某些帶區(qū)疏松膨大，形成膨突（puff），或巴氏環(huán)（Balbiani ring）。用H3-TdR處理細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)膨

31、突被標(biāo)記，說明膨突是基因活躍轉(zhuǎn)錄的形態(tài)學(xué)標(biāo)志。多線染色體是由于核內(nèi)有絲分裂的結(jié)果，即染色體多次復(fù)制而不分離的結(jié)果四、特殊染色體多線染色體Lampbrush chromosome(兩棲類卵母細(xì)胞中)光鏡免疫組化四、特殊染色體燈刷染色體發(fā)現(xiàn)于魚類、兩棲類和爬行類卵母細(xì)胞減數(shù)分裂的雙線期卵母細(xì)胞進(jìn)行減數(shù)分裂第一次分裂時停留在雙線期的染色體，即由兩條同源染色體組成，在交叉處結(jié)合，每條同源染色體含2條染色單體形態(tài)與卵子發(fā)生過程中營養(yǎng)物儲備密切相關(guān)。燈刷染色體中大部分DNA以染色粒形式存在，沒有轉(zhuǎn)錄活性。側(cè)環(huán)是RNA活躍轉(zhuǎn)錄的區(qū)域，側(cè)環(huán)的粗細(xì)與轉(zhuǎn)錄狀態(tài)有關(guān)。合成的RNA 主要為前體mRNA。四、特殊染色體

32、燈刷染色體第五節(jié) 核仁與核體Nucleoli （nucleolus 的復(fù)數(shù)）HeLa cell, GFP-ribosomal protein見于細(xì)胞核內(nèi)的圓球狀結(jié)構(gòu)，大小、形狀、數(shù)目隨物種、細(xì)胞類型和代謝狀態(tài)而變，在蛋白質(zhì)合成旺盛和分裂增殖較快的細(xì)胞中有較大和較多的核仁，反之核仁很小或缺失。真核細(xì)胞間期核中最顯著的結(jié)構(gòu)，核仁在分裂前期消失，分裂末期又重新出現(xiàn)。主要功能是轉(zhuǎn)錄rRNA和組裝核糖體亞單位。第五節(jié) 核仁與核體一、核仁的結(jié)構(gòu)纖維中心致密纖維組分顆粒組分一、核仁的結(jié)構(gòu)纖維中心(fibrillar centers，F(xiàn)C)：是被致密纖維包圍的一個或幾個低電子密度的圓形結(jié)構(gòu)，主要成分為RNA聚合酶和rDNA，這些rDNA是裸露的分子致密纖維組分(dense fibrillar component，DFC)：呈環(huán)形或半月形包圍FC，由致密的纖維構(gòu)成，是新合成的rRNA和特異性結(jié)合蛋白，轉(zhuǎn)錄主要發(fā)生在FC與DFC的交界處顆粒組分(granular component，GC)：由直徑15-20 nm的顆粒構(gòu)成