細(xì)胞核與染色體

1、關(guān)于細(xì)胞核與染色體第一張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月組蛋白的功能:核小體組蛋白(nucleosomal histone), 包括H2A、H2B、H3和H4, 作用是與 DNA組裝成核小體 H1不參加核小體的組建, 在構(gòu)成核 小體時起連接作用,并賦予染色質(zhì)以 極性。第二張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月非組蛋白(nonhistone)概念: 是指細(xì)胞核中組蛋白以外的與DNA結(jié)合的蛋白質(zhì)。特性: 非組蛋白具多樣性和異質(zhì)性 對DNA具有識別特異性，又稱序列特異性 DNA結(jié)合蛋白 (sequence specific DNA binding proteins) 具有多種功能，包括基

2、因表達(dá)的調(diào)控和染 色質(zhì)高級結(jié)構(gòu)的形成。 呈酸性、帶負(fù)電荷。第三張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月非組蛋白的功能:參與染色體的構(gòu)建;啟動DNA的復(fù)制;控制基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控基因的表達(dá)。第四張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月四、核小體（nucleosome）核小體的結(jié)構(gòu)要點(diǎn): 由200個左右堿基對的DNA和四種組蛋白結(jié)合而成； 其中四種組蛋白(H2A、H2B、H3、H4 )各2分子組成 八聚體的小圓盤，是核小體的核心結(jié)構(gòu)； 147個堿基對的DNA繞在小圓盤外外面1 .75圈。每一 分子的H1與DNA結(jié)合, 起穩(wěn)定核小體結(jié)構(gòu)的作用； 兩相鄰核小體之間以連接DNA(linker DNA)相連

3、, 長度 為080bp不等。 圖1 圖2第五張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月The organization of chromatin in nucleosomes 第六張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月第七張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月五、染色質(zhì)的包裝模型（一）多級螺旋模型 圖1 圖2核小體螺線管超螺線管染色體 從核小體開始到染色體, DNA總共壓縮: 壓縮7倍 壓縮6倍 壓縮40倍 壓縮5倍 DNA 核小體螺線管-超螺線管-染色單體第八張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月30nm 纖維第九張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月（二）染色體骨架放射環(huán)模

4、型核小體螺線管繞染色體骨架的袢環(huán)染色體 多線染色體 燈刷染色體第十張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月總結(jié)：染色體的四級結(jié)構(gòu)第十一張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月六、常染色質(zhì)和異染色質(zhì) 常染色質(zhì)(euchromatin) 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)。 特征: DNA包裝比約為1 0002 000分之一 單一序列 DNA 和中度重復(fù)序列DNA(如組蛋 白基因和tRNA基因) 并非所有基因都具有轉(zhuǎn)錄活性,常染色質(zhì)狀態(tài) 只是基因轉(zhuǎn)錄的必要條件而非充分條件 第十二張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月異染色質(zhì)(het

5、erochromatin)： 概念： 指在整個間期, 仍然保持折疊壓縮, 處于聚縮狀態(tài),堿性染料染色時著色較深 的染色質(zhì)組分。類型 結(jié)構(gòu)異染色質(zhì)（或組成性異染色質(zhì)）(constitutive heterochromatin) 兼性異染色質(zhì)(facultative heterochromatin) 第十三張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月結(jié)構(gòu)異染色質(zhì) 除復(fù)制期以外，在整個細(xì)胞周期均處于聚縮狀態(tài)， 形成多個染色中心 結(jié)構(gòu)異染色質(zhì)的特征： 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,呈現(xiàn)C帶染色； 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

6、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； 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。 第十四張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月兼性異染色質(zhì) 在某些細(xì)胞類型或一定的發(fā)育階段, 原來的常染色質(zhì)聚縮, 并喪失基因轉(zhuǎn)錄活性, 變?yōu)楫惾旧|(zhì)，如X染色體隨機(jī)失活 異染色質(zhì)化可能是關(guān)閉基因活性的一種途徑 第十五張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月活性染色質(zhì)：具有轉(zhuǎn)錄活性的染色質(zhì)非活性染色質(zhì)：無轉(zhuǎn)錄活性的染色質(zhì)第十六張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月第四節(jié) 染色體 中期染色體的形態(tài)結(jié)構(gòu) 染色體DNA的

7、三種功能元件（functional elements） 巨大染色體（giant chromosome） 第十七張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月一.中期染色體的形態(tài)結(jié)構(gòu)中期染色體的典型形態(tài)類型 染色體的主要結(jié)構(gòu) 第十八張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月染色體的電鏡照片第十九張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月類 型中著絲粒染色體 近（亞）中著絲粒染色體 近（亞）端著絲粒染色體 端著絲粒染色體 圖第二十張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月根據(jù)著絲粒位置進(jìn)行的染色體分類 著絲粒位置染色體符號著絲粒比 著絲粒指數(shù)中著絲粒中著亞中著絲粒近端著絲粒端著絲粒msmstt1.00

8、1.671.683.003.017.007.01007.007.01000.5000.3750.3740.2500.2940.1250.1240.000長臂長度短臂長度; 短臂長度染色體總長度 (根據(jù)Levan等,1964; Green等,1980) 第二十一張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月染色體的主要結(jié)構(gòu) 圖著絲粒與動粒 主縊痕 次縊痕核仁組織區(qū)(nucleolar organizing region, NOR)隨體端粒第二十二張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月染色體主要結(jié)構(gòu)第二十三張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月著絲粒與著絲點(diǎn)(動粒) 著絲點(diǎn)結(jié)構(gòu)域內(nèi)板 中間間隙

9、外板纖維冠中央結(jié)構(gòu)域配對結(jié)構(gòu)域： 內(nèi)部著絲粒蛋白INCENP 染色單體連接蛋白clipsroteins) 圖 第二十四張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月著絲粒與動粒第二十五張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月二.染色體DNA的三種功能元件（functional elements） 自主復(fù)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左右的區(qū)域是維持ARS功能所必需的。著絲粒DNA序列(centromere DNA sequence,CEN) ：

10、兩個相鄰的核心區(qū)：80-90bp的AT區(qū)；11bp的保守區(qū)。端粒DNA序列： 端粒序列的復(fù)制 端粒酶 ，在生殖細(xì)胞和部分干細(xì)胞中有端粒酶活性， 端粒重復(fù)序列的長度與細(xì)胞分裂次數(shù)和細(xì)胞衰老有關(guān)。第二十六張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月三.巨大染色體多線染色體（polytene chromosome）燈刷染色體（lampbrush chromosome） 第二十七張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月多線染色體 圖 存在于雙翅目昆蟲的幼蟲組織細(xì)胞、某些植物細(xì)胞 多線染色體的來源：核內(nèi)有絲分裂 多線染色體的帶及間帶： 帶和間帶都含有基因，可能“管家”基因(housekeeping ge

11、ne) 位于間帶, “奢侈”基因(luxury gene) 位于帶上。 多線染色體與基因活性：脹泡是基因活躍轉(zhuǎn)錄的形態(tài)學(xué)標(biāo)志 第二十八張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月Polytene chromosome第二十九張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月燈刷染色體 燈刷染色體是卵母細(xì)胞進(jìn)行減數(shù)第一次分裂時停留在雙線期的染色體。燈刷染色體的超微結(jié)構(gòu) 圖燈刷染色體的轉(zhuǎn)錄功能 第三十張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月燈刷染色體第三十一張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月第五節(jié) 核 仁(nucleolus) 核仁的超微結(jié)構(gòu) 核仁的功能 核仁周期 第三十二張，PPT共五十二頁，創(chuàng)

12、作于2022年6月一、核仁的超微結(jié)構(gòu) 圖纖維中心(fibrillar centers,FC)致密纖維組分(dense fibrillar component,DFC)顆粒組分(granular component,GC) 核仁相隨染色質(zhì)(nucleolar associated chromatin) 與核仁基質(zhì)（(nucleolar matrix)第三十三張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月Structure of the nucleolus第三十四張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月二、核仁的功能核仁是細(xì)胞制造核糖體的裝置。rRNA的合成rRNA前體的加工參與核糖體大小亞基的裝配

13、控制蛋白質(zhì)合成的速度第三十五張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月rRNA基因轉(zhuǎn)錄的形態(tài)及組織特征組織特征位于NORs的rDNA是rRNA的信息來源。形態(tài)特征:“圣誕樹”樣結(jié)構(gòu).rRNA基因的轉(zhuǎn)錄采取受控的級聯(lián)放大機(jī)制。 第三十六張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月rRNA前體的加工加工過程修飾與加工小分子核仁RNA(snoRNAs)、小分子核仁核糖核蛋白（snoRNPs）引導(dǎo)RNA（guide RNA） 第三十七張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月核糖體亞單位的組裝 圖1 圖2加工下來的蛋白質(zhì)和小的RNA存留在 核仁中,可能起著催化核糖體構(gòu)建的作用；核糖體的成熟作用只發(fā)生在轉(zhuǎn)

14、移到細(xì)胞 質(zhì)以后, 從而阻止有功能的核糖體與核內(nèi) 加工不完全的hnRNA分子接近；核仁的另一個功能涉及mRNA的輸出與降解輸出與降解。 第三十八張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月Ribosome 組裝過程第三十九張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月核仁中進(jìn)行的核糖體裝配第四十張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月三、核仁周期核仁的動態(tài)變化核仁結(jié)構(gòu)的動態(tài)變化依賴于 rDNA轉(zhuǎn)錄活性和細(xì)胞周期的運(yùn) 行第四十一張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月 四、核體 間期核內(nèi)除染色質(zhì)與核仁結(jié)構(gòu)外，在染色質(zhì)之間的空間還含許多形態(tài)上不同的亞核結(jié)構(gòu)域 （subnuclear domain），

15、統(tǒng)稱為核體。如螺旋體和早幼粒細(xì)胞白血病蛋白體。在細(xì)胞的各種事件中，核體可能與不同核組分的合成、組裝和儲存有關(guān)。 第四十二張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月螺旋體（coiled bodies，CBs）小核糖核蛋白質(zhì)（sn RNPs）、細(xì)胞周期控 制蛋白 和幾種基本轉(zhuǎn)錄因子，如p80 coilin螺旋體的功能與snRNP的生物發(fā)生（biogenesis）有關(guān)； CBs在基因表達(dá)協(xié)調(diào)反饋調(diào)節(jié)中有作用。 第四十三張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月早幼粒細(xì)胞白血病蛋白體PML體的功能轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)病毒感染的靶結(jié)構(gòu)PML體組成的改變與某些疾病 表型的發(fā)生有關(guān)PML蛋白的功能可能是作為負(fù)生 長調(diào)節(jié)

16、子和腫瘤抑制子而發(fā)揮作用PML可能介導(dǎo)程序性細(xì)胞死亡，PML 體在細(xì)胞周期調(diào)控中起作用第四十四張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月 第五節(jié) 染色質(zhì)結(jié)構(gòu)和基因轉(zhuǎn)錄活性染色質(zhì)及其主要特征 染色質(zhì)結(jié)構(gòu)與基因轉(zhuǎn)錄 第四十五張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月一、活性染色質(zhì)及其主要特征活性染色質(zhì)(active chromatin)與 非活性染色質(zhì)(inactive chromatin) 活性染色質(zhì)主要特征 第四十六張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月 （一）活性染色質(zhì)與非活性染色質(zhì) 活性染色質(zhì)是具有轉(zhuǎn)錄活性的染色質(zhì) 活性染色質(zhì)的核小體發(fā)生構(gòu)象改變，具 有疏松的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)，從而便于轉(zhuǎn)錄調(diào)

17、 控因子與順式調(diào)控元件結(jié)合和RNA 聚合 酶在轉(zhuǎn)錄模板上滑動。 非活性染色質(zhì)是沒有轉(zhuǎn)錄活性的染色質(zhì)第四十七張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月（二）活性染色質(zhì)主要特征活性染色質(zhì)具有DNase I超敏感位點(diǎn) （DNase I hypersensitive site）染色質(zhì)活性基因DNase I敏感性的檢測活性染色質(zhì)在生化上具有特殊性活性染色質(zhì)很少有組蛋白H1與其結(jié)合；活性染色質(zhì)的組蛋白乙酰化程度高；活性染色質(zhì)的核小體組蛋白H2B很少被磷酸 化；活性染色質(zhì)中核小體組蛋白H2A在許多物種 很少有變異形式；HMG14和HMG17只存在于活性染色質(zhì)中。 第四十八張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022

18、年6月二、染色質(zhì)結(jié)構(gòu)與基因轉(zhuǎn)錄 疏松染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的形成 染色質(zhì)的區(qū)間性 染色質(zhì)模板的轉(zhuǎn)錄 第四十九張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月（一）疏松染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的形成DNA局部結(jié)構(gòu)的改變與核小體相位的影響當(dāng)調(diào)控蛋白與染色質(zhì)DNA的特定位點(diǎn)結(jié)合時， 染色質(zhì)易被引發(fā)二級結(jié)構(gòu)的改變；進(jìn)而引起其 它的一些結(jié)合位點(diǎn)與調(diào)控蛋白的結(jié)合。核小體通常定位在DNA特殊位點(diǎn)而利于轉(zhuǎn)錄 組蛋白的修飾組蛋白的修飾改變?nèi)旧|(zhì)的結(jié)構(gòu)，直接或間接 影響轉(zhuǎn)錄活性組蛋白賴氨酸殘基乙?；╝cetylation），影響轉(zhuǎn)錄 HMG結(jié)構(gòu)域蛋白的影響 HMG結(jié)構(gòu)域可識別某些異型的DNA結(jié)構(gòu)，與DNA 彎折和DNA-蛋白質(zhì)復(fù)合體高級結(jié)構(gòu)的形成有關(guān)