細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)

基因組維持真核基因組結(jié)構(gòu)染色質(zhì)結(jié)構(gòu)及其調(diào)控DNA復(fù)制、修復(fù)和轉(zhuǎn)座細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第1頁(yè)真核基因組結(jié)構(gòu)4135DNA結(jié)構(gòu)與功效核小體基因與基因組細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第2頁(yè)

核酸（nucleicacid)是以核苷酸為基本組成單位生物大分子。天然存在核酸有兩類，一類為脫氧核糖核酸（deoxyribonucleicacid,DNA)，另一類為核糖核酸（ribonuleicacid,RNA)。

DNA存在細(xì)胞核和線粒體內(nèi)，攜帶和傳遞遺傳信息，決定細(xì)胞和個(gè)體基因型（genetype)。

RNA存在于細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核內(nèi)，參入細(xì)胞內(nèi)DNA遺傳信息表示。

病毒中，RNA也可作為遺傳信息載體。細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第3頁(yè)Section1DNA結(jié)構(gòu)與功效一、DNA一級(jí)結(jié)構(gòu)4種核苷酸連接及排列次序四種脫氧核糖核苷酸分別表示為：

dAMP、dGMP、dTMP、dCMP細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第4頁(yè)glycosidicbondphosphoesterbondNucleoside細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第5頁(yè)DNA是雙螺旋生物大分子。生物信息絕大部分都貯存在DNA分子中。

這些信息以核苷酸不一樣排列次序編碼在DNA分子上，核苷酸排列次序變了，它生物學(xué)含義也就不一樣了。

DNA一級(jí)結(jié)構(gòu)就是指核苷酸在DNA分子中排列次序。所以測(cè)定DNA堿基排列次序是分子生物學(xué)基本課題之一。1.DNA一級(jí)結(jié)構(gòu)中貯存生物遺傳信息細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第6頁(yè)DNA分子多樣性?堿基排列次序，而組成了DNA分子多樣性?100bpDNA分子可能排列方式就是4100?DNA中堿基排列次序是DNA分子主要屬性細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第7頁(yè)4種dNTP以3’、5’磷酸二酯鍵相連組成一個(gè)沒有分枝線性大分子。（與蛋白質(zhì)比觸覺不靈）。它們兩個(gè)末端分別稱5’末端（游離磷酸基）和3’末端（游離羥基）。2、DNA一級(jí)結(jié)構(gòu)基本特點(diǎn)細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第8頁(yè)二、DNA二級(jí)結(jié)構(gòu)1）主鏈脫氧核糖和磷酸基相互連接組成DNA主鏈。從化學(xué)鍵方向來(lái)看，雙螺旋中兩條多核苷酸鏈?zhǔn)欠聪蚱叫小６l主鏈處于螺旋外側(cè)，堿基處于螺旋內(nèi)部，因?yàn)樘呛土姿岣瘜W(xué)性質(zhì)，主鏈?zhǔn)怯H水。兩條鏈形成右手螺旋，有共同螺旋軸，螺旋直徑是20A。1.雙螺旋基本特征細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第9頁(yè)SchematicmodelSpace-fillingmodel細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第10頁(yè)?右手雙螺旋構(gòu)象是DNA最為常見結(jié)構(gòu)-B型DNA。?DNA二級(jí)結(jié)構(gòu)可分為兩大類：一類是右手螺旋，如：B-DNA、CDNA、D-DNA、E-DNA、A-DNA；另一類是局部左手螺旋，即Z-DNA。Watson和Crick于1953年依據(jù)DNA纖維X射線晶體衍射圖，提出了DNA為右手雙螺旋結(jié)構(gòu)科學(xué)假設(shè)細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第11頁(yè)ABZ細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第12頁(yè)在A-T豐富區(qū)段，DNA常展現(xiàn)B-DNA。在轉(zhuǎn)錄狀態(tài)，DNA與RNA雜合鏈展現(xiàn)A-DNA。即使B-DNA是最常見構(gòu)象，不過A-DNA和Z-DNA似乎含有不一樣生物活性。細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第13頁(yè)P(yáng)ropellerTwistBuckleTextbookRealLife細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第14頁(yè)2）堿基對(duì)

·

這兩種堿基對(duì)（A/T,G/C）有一個(gè)主要特征，就是它們含有二次旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性，即一對(duì)堿基對(duì)旋轉(zhuǎn)180O,并不影響雙螺旋對(duì)稱性，所以雙螺旋結(jié)構(gòu)只限定了配正確方式，并不限定堿基次序。堿基環(huán)是一個(gè)共軛環(huán)，本身組成一個(gè)平面分子。在雙螺旋中這個(gè)平面垂直于螺旋軸，相鄰兩個(gè)堿基上下間隔3.4A,每十對(duì)堿基組成一節(jié)螺旋，所以雙螺旋螺距是34A。一條鏈中每個(gè)相鄰堿基方向相差360。堿基之間疏水作用可造成堿基堆集，這個(gè)引力同堿基對(duì)之間氫鍵一起穩(wěn)定了雙螺旋結(jié)構(gòu)。細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第15頁(yè)沿螺旋軸方向觀察，配正確堿基并不充滿雙螺旋空間。因?yàn)閴A基正確方向性，使得堿基對(duì)占據(jù)空間是不對(duì)稱，所以在雙螺旋表面形成二個(gè)凹下去槽，一個(gè)槽大些，一個(gè)槽小些分別稱為大溝和小溝。雙螺旋表面溝對(duì)DNA和蛋白質(zhì)相互識(shí)別是很主要，因?yàn)樵跍蟽?nèi)才能覺察到堿基次序，而在雙螺旋表面，是脫氧核糖和磷酸重復(fù)結(jié)構(gòu)，沒有信息可言。3）大溝和小溝細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第16頁(yè)細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第17頁(yè)?決定DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)狀態(tài)原因主要有以下幾點(diǎn)：氫鍵堿基堆積力帶負(fù)電荷磷酸基靜電斥力堿基分子內(nèi)能細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第18頁(yè)?DNA三股螺旋構(gòu)型稱為H-DNA，是在DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)基堿上形成。?它是雙螺旋DNA分子中一條鏈某一節(jié)段，經(jīng)過鏈折疊與同一分子中DNA結(jié)合而形成。?三條鏈均為同型嘌呤或同型嘧啶，即整段堿基均為嘌呤或嘧啶，其中兩條鏈為正常雙螺旋，第三條鏈位于雙螺旋大溝中。?H-DNA可在轉(zhuǎn)錄水平上阻止基因轉(zhuǎn)錄，這就是反基因策略，或稱反基因技術(shù)。2.三股螺旋DNA（H-DNA）細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第19頁(yè)細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第20頁(yè)當(dāng)DNA雙鏈中含有H—回文序列時(shí)，即某區(qū)段DNA兩條鏈分別為HPu和HPy，而且各自為回文結(jié)構(gòu)時(shí)，任一條回文結(jié)構(gòu)5’和3’部分都能夠形成份了子內(nèi)三股螺旋結(jié)構(gòu)及剩下半條回文結(jié)構(gòu)游離單鏈。真核生物基因組中存在大量可形成H-DNA多聚嘌呤核苷酸和多聚嘧啶核苷序列。它們位于：

調(diào)控區(qū)DNA復(fù)制起點(diǎn)或終點(diǎn)染色體重組位點(diǎn)，提醒它們可能與基因表示調(diào)控DNA復(fù)制及染色體重組相關(guān)。細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第21頁(yè)DNA三級(jí)結(jié)構(gòu)指雙螺旋鏈扭曲。超螺旋是DNA三級(jí)結(jié)構(gòu)一個(gè)形式，DNA在核小體中扭曲方式也是一個(gè)超螺旋結(jié)構(gòu)。超螺旋生物學(xué)意義可能是：1.使DNA分子體積變小，對(duì)其在細(xì)胞包裝過程有利。2.影響雙螺旋解鏈過程,從而影響DNA分子與其它分子(如酶、蛋白質(zhì)、核酸)之間相互作用。三、DNA三級(jí)結(jié)構(gòu)細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第22頁(yè)線狀DNA形成超螺旋細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第23頁(yè)環(huán)狀DNA形成超螺旋細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第24頁(yè)拓?fù)洚悩?gòu)酶or溴化乙錠拓?fù)洚悩?gòu)酶or溴化乙錠DNA扭曲與雙螺旋相同（擰緊）DNA扭曲與雙螺旋相反（松開）負(fù)超螺旋松弛DNA正超螺旋在不一樣類型拓?fù)洚悩?gòu)酶作用下，DNA能夠在超螺旋和松弛DNA形式之間轉(zhuǎn)變。細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第25頁(yè)拓?fù)洚悩?gòu)酶能夠催化DNA產(chǎn)生瞬時(shí)單鏈或雙鏈斷裂，從而改變連環(huán)數(shù)（使環(huán)狀DNA兩條鏈完全分開時(shí)，一條鏈必須穿過另一條鏈次數(shù)），使超螺旋DNA解旋。在原核和真核生物中都存在去除超螺旋拓?fù)洚悩?gòu)酶I和II。拓?fù)洚悩?gòu)酶（Topoisomerases）細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第26頁(yè)拓?fù)洚悩?gòu)酶I:經(jīng)過一步改變DNA連環(huán)數(shù)，不需要ATP。使DNA暫時(shí)產(chǎn)生單鏈缺口，讓未被切割一條單鏈在切口結(jié)合之前穿過這一切口。細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第27頁(yè)拓?fù)洚悩?gòu)酶II：經(jīng)過兩步改變DNA連環(huán)數(shù)，需要ATP提供能量。在DNA上產(chǎn)生瞬時(shí)雙鏈缺口，并在缺口閉合以前使一小段未被切割雙鏈DNA穿越這一缺口。細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第28頁(yè)DNA拓?fù)洚悩?gòu)體能夠經(jīng)過電泳分離長(zhǎng)度相同而連環(huán)數(shù)不一樣共價(jià)閉合環(huán)狀DNA分子叫做DNA拓?fù)洚悩?gòu)體。經(jīng)過瓊脂糖凝膠電泳能夠?qū)⑺鼈儽舜朔珠_。松弛或有缺口環(huán)狀線狀超螺旋溴乙錠（EB）能夠嵌入核酸分子堿基對(duì)平面之間，在紫外光照射下發(fā)出橙黃色熒光，常作為染料檢測(cè)核酸存在。細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第29頁(yè)1.信息量大，能夠縮微；2.表面互補(bǔ)，電荷互補(bǔ)，雙螺旋結(jié)構(gòu)說(shuō)明了準(zhǔn)確復(fù)制機(jī)理；3.核糖2’脫氧，在水溶液中穩(wěn)定性好；4.能夠突變，以求進(jìn)化（突變對(duì)個(gè)體是不幸，進(jìn)化對(duì)群體是有利）；5.有T無(wú)U，基因組得以增大，而無(wú)C脫氨基成U帶來(lái)潛在危險(xiǎn)。（尿嘧啶DNA糖苷酶能夠靈敏識(shí)別DNA中U而隨時(shí)將其剔除）。四、DNA作為遺傳物質(zhì)主要優(yōu)點(diǎn)細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第30頁(yè)五、DNA變性、復(fù)性和分子雜交1、DNA變性（denaturation）DNA溶液溫度在高于生理溫度或者pH較高時(shí)，互補(bǔ)兩條鏈就能夠分開，這一過程叫做Denaturation(變性)。DNA變性：紫外吸收增加；DNA熱變性稱為DNA“融解”，50%DNA分子解鏈溫度稱為融點(diǎn)Tm表示；不一樣種類DNA有不一樣Tm值；Tm隨（G+C）%含量呈線性增加。細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第31頁(yè)細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第32頁(yè)2、DNA復(fù)性?DNA回復(fù)成雙鏈結(jié)構(gòu)，稱為復(fù)性（renaturation）?熱變性經(jīng)冷卻后即可復(fù)性，稱為退火(annealing)細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第33頁(yè)起源不一樣兩條DNA鏈經(jīng)變性后，經(jīng)過遲緩降溫形成人工雜交DNA分子過程?；パa(bǔ)DNA和RNA鏈也能夠形成雜交分子。雜交是分子雜交技術(shù)基礎(chǔ)，包含Southern雜交、Northern雜交、DNA芯片等。3、DNA分子雜交(Hybridization)細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第34頁(yè)細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第35頁(yè)Section2核小體核小體是染色質(zhì)包裝基本結(jié)構(gòu)單位一、主要試驗(yàn)證據(jù)細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第36頁(yè)Isolated

frominterphasenucleus:30nmthickChromatinunpacked,showthenuclesome（１）鋪展染色質(zhì)電鏡觀察細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第37頁(yè)(2)用非特異性微球菌核酸酶消化染色質(zhì),部分酶解片段檢測(cè)結(jié)果細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第38頁(yè)由X-射線晶體衍射(2.8A)所揭示核小體三維結(jié)構(gòu)（引自K.Luger等，1997）（３）應(yīng)用X射線衍射、中子散射和電鏡三維重建技術(shù)研究染色質(zhì)結(jié)晶顆粒

細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第39頁(yè)（４）SV40微小染色體分析與電鏡觀察

細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第40頁(yè)二、核小體結(jié)構(gòu)關(guān)鍵點(diǎn)(1)每個(gè)核小體單位包含200bp左右DNA超螺旋和一個(gè)組蛋白八聚體及一個(gè)分子H1。(2)組蛋白八聚體組成核小體盤狀關(guān)鍵結(jié)構(gòu)。細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第41頁(yè)細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第42頁(yè)(3)146bpDNA分子超螺旋盤繞組蛋白八聚體1.75圈,組蛋白H1在關(guān)鍵顆粒外結(jié)合額外20bpDNA，鎖住核小體DNA進(jìn)出端，起穩(wěn)定核小體作用。包含組蛋白H1和166bpDNA核小體結(jié)構(gòu)又稱染色質(zhì)小體。(4)兩個(gè)相鄰核小體之間以連接DNA相連，經(jīng)典長(zhǎng)度60bp，不一樣物種改變值為0～80bp。細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第43頁(yè)(5)組蛋白與DNA之間相互作用主要是結(jié)構(gòu)性，基本不依賴于核苷酸特異序列，試驗(yàn)表明，核小體含有自組裝（self-assemble）性質(zhì)。(6)核小體沿DNA定位受不一樣原因影響，進(jìn)而經(jīng)過核小體相位改變影響基因表示。細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第44頁(yè)核小體性質(zhì)及結(jié)構(gòu)關(guān)鍵點(diǎn)示意圖（引自B.Alberts等）在用微球菌核酸酶降解染色質(zhì)時(shí)，反應(yīng)早期可得到166bp片段，但不穩(wěn)定；深入降解則得到146bp片段，比較穩(wěn)定。推測(cè)可能原因是失去H1后，DNA兩端各有10bpDNA，易被核酸酶作用而降解。細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第45頁(yè)ChromatinPacking細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第46頁(yè)ChromatinPacking細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第47頁(yè)Section3基因與基因組?基因：表示一個(gè)蛋白質(zhì)或功效RNA基本單位。?基因組：是指某種生物所包含全套基因。人類基因組C值在3＊109bp；病毒含103~105bp；細(xì)菌含105~107bp；細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第48頁(yè)基因與蛋白質(zhì)1000bp(1kb)編碼一個(gè)蛋白質(zhì)；病毒含4~5個(gè)基因；大腸桿菌含3000~4000個(gè)基因；人類應(yīng)有200~300萬(wàn)個(gè)基因（3＊109bp)，實(shí)際只有10萬(wàn)個(gè)左右；病毒基因數(shù)要比計(jì)算所得大，因?yàn)橛谢蛑睾犀F(xiàn)象。細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第49頁(yè)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)練，DNA分子絕大部分用來(lái)編碼蛋白質(zhì)，不轉(zhuǎn)錄部分所占百分比較小。存在轉(zhuǎn)錄單元，功效相關(guān)RNA和蛋白質(zhì)基因往往形成功效單位或轉(zhuǎn)錄單元，一起轉(zhuǎn)錄成多順反子mRNA。在一些細(xì)菌和病毒中有重合基因，同一段DNA能攜帶兩種不一樣蛋白質(zhì)編碼信息。原核生物基因組細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第50頁(yè)最大特點(diǎn)是含有大量重復(fù)序列，而且功效DNA序列大多被不編碼蛋白質(zhì)非功效DNA隔開。真核生物基因組細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第51頁(yè)基因組龐大存在大量重復(fù)序列基因組序列90%以上部分是非編碼序列轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物是單順反子真核基因普通都含有內(nèi)含子存在大量順式元件存在大量DNA多態(tài)性含有端粒結(jié)構(gòu)真核生物基因組結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第52頁(yè)染色質(zhì)結(jié)構(gòu)及其調(diào)控染色質(zhì)DNA與蛋白質(zhì)染色質(zhì)組裝模型常染色質(zhì)和異染色質(zhì)染色質(zhì)結(jié)構(gòu)與基因活化染色體細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第53頁(yè)◆染色質(zhì)（chromatin）:在核內(nèi)能夠被堿性染料強(qiáng)烈著色物質(zhì)。指間期細(xì)胞核內(nèi)由DNA、組蛋白、非組蛋白及少許RNA組成線性復(fù)合結(jié)構(gòu),是間期細(xì)胞遺傳物質(zhì)存在形式。

DNA、組蛋白是染色質(zhì)穩(wěn)定成份。細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第54頁(yè)◆染色體(chromosome):

指細(xì)胞在有絲分裂或減數(shù)分裂過程中,由染色質(zhì)聚縮而成棒狀結(jié)構(gòu)。

染色質(zhì)與染色體是在細(xì)胞周期不一樣功效階段能夠相互轉(zhuǎn)變形態(tài)結(jié)構(gòu)

染色質(zhì)與染色體含有基本相同化學(xué)組成，但包裝程度不一樣,

構(gòu)象不一樣。細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第55頁(yè)Section1染色質(zhì)DNA與蛋白質(zhì)一、染色質(zhì)DNA

在真核細(xì)胞中，每條未復(fù)制染色體包含一條DNA分子，一個(gè)生物貯存在單倍染色體組中總遺傳信息，稱為該生物基因組（genome）。

基因組大小通常隨物種復(fù)雜性而增加。

細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第56頁(yè)SpeciesGenomesize

SV405×103bpE.coli4.6×106bpYeast2×107bpFruitfly2×108bpHuman3×109bp

Someamphibianandplantshavelargergenomesizethanhuman.細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第57頁(yè)C值與C值矛盾細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第58頁(yè)

染色質(zhì)DNA類型：按序列在基因組中拷貝數(shù)劃分：

非重復(fù)序列（單拷貝序列）：拷貝數(shù)1－5

中度重復(fù)序列：拷貝數(shù)102－105

高度重復(fù)序列：拷貝數(shù)105以上

細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第59頁(yè)按照序列功效分：

蛋白質(zhì)編碼序列可編碼中度重復(fù)序列重復(fù)序列DNA：不編碼中度重復(fù)序列高度重復(fù)序列間隔DNA細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第60頁(yè)（1）蛋白質(zhì)編碼序列：所占百分比隨生物復(fù)雜程度不一樣而異。主要是非重復(fù)單一DNA序列；也有多個(gè)拷貝情況。細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第61頁(yè)細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第62頁(yè)（2）串聯(lián)重復(fù)序列

（可編碼中度重復(fù)序列）普通拷貝數(shù)是20－300個(gè)。編碼產(chǎn)物包含tRNA，rRNA，snRNA和組蛋白。TandemlyrepeatedgenesencodeidenticalornearlyidenticalproteinsorfunctionalRNAs.Thesegenesareneededtomeetthegreatcellulardemandfortheirtranscripts.細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第63頁(yè)（3）不編碼中度重復(fù)序列DNA：散在重復(fù)序列(interspersedrepeats)DNA轉(zhuǎn)座子假基因

LTR反轉(zhuǎn)座子非LTR反轉(zhuǎn)座子短散在元件長(zhǎng)散在元件細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第64頁(yè)（4）高度重復(fù)序列DNA

簡(jiǎn)單序列DNA（simplesequenceDNA）衛(wèi)星DNA（satelliteDNA）：

重復(fù)單位5－100bp,主要分布在著絲粒部位

小衛(wèi)星DNA（minisatelliteDNA）：

重復(fù)單位12－100bp,慣用于DNA指紋分析

微衛(wèi)星DNA（microsatelliteDNA）：

重復(fù)單位1－5bp,用于遺傳圖譜構(gòu)建和個(gè)體判定細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第65頁(yè)二、染色質(zhì)蛋白負(fù)責(zé)DNA分子遺傳信息組織、復(fù)制和閱讀分類：組蛋白(histone)：與DNA非特異性結(jié)合非組蛋白(nonhistone)：與特定DNA序列或組蛋白結(jié)合

細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第66頁(yè)（一）組蛋白(histone)

真核生物染色體基本結(jié)構(gòu)蛋白，富含帶正電荷Arg和Lys等堿性氨基酸，屬堿性蛋白質(zhì)，能夠和酸性DNA緊密結(jié)合（非特異性結(jié)合）。聚丙烯酰胺凝膠電泳（PAGE）能夠區(qū)分出5種不一樣組蛋白：H1，H2A，H2B，H3，H4。細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第67頁(yè)（1）核小體組蛋白(nucleosomalhistone)：H2B、H2A、H3和H4,幫助DNA卷曲形成核小體穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。

沒有種屬及組織特異性，在進(jìn)化上十分保守；組蛋白在功效上分成兩組細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第68頁(yè)細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第69頁(yè)（2）H1組蛋白：在組成核小體時(shí)，起連接作用,它賦予染色質(zhì)以極性。有一定種屬及組織特異性，保守性低于核小體組蛋白。細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第70頁(yè)（二）非組蛋白

主要指和特異DNA序列結(jié)合蛋白，又稱序列特異性DNA結(jié)合蛋白(sequencespecificDNAbindingproteins)，能夠經(jīng)過凝膠阻滯試驗(yàn)檢測(cè)。

細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第71頁(yè)A非組蛋白特征非組蛋白含有多樣性，不一樣組織細(xì)胞中其種類和數(shù)量都不一樣，代謝周轉(zhuǎn)快。包含核酸代謝和修飾酶類，骨架蛋白，基因表示調(diào)控蛋白等。識(shí)別DNA含有特異性識(shí)別信息來(lái)自于DNA序列本身，識(shí)別位點(diǎn)在DNA雙螺旋大溝部分。含有各種功效，包含基因表示調(diào)控和染色質(zhì)高級(jí)結(jié)構(gòu)形成。細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第72頁(yè)B非組蛋白結(jié)構(gòu)模式

α螺旋-轉(zhuǎn)角-α螺旋模式(helix-turn-helixmotif)

鋅指模式(Zincfingermotif)

亮氨酸拉鏈模式(Leucinezippermotif，ZIP)

螺旋-環(huán)-螺旋結(jié)構(gòu)模式(helix-loop-helixmotif，HLH)

HMG-盒結(jié)構(gòu)模式（HMG-boxmotif）

細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第73頁(yè)細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第74頁(yè)Section2、染色質(zhì)組裝模型細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第75頁(yè)1染色質(zhì)組裝前期過程組裝過程（圖5－19）處理高度壓縮結(jié)構(gòu)與轉(zhuǎn)錄要求矛盾：經(jīng)過染色質(zhì)修飾酶作用，使染色質(zhì)更靠近轉(zhuǎn)錄機(jī)器。包含對(duì)組蛋白尾部共價(jià)修飾，以及破壞組蛋白－DNA接觸。細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第76頁(yè)2.染色質(zhì)包裝多級(jí)螺旋模型

(multiplecoilingmodel)

一級(jí)結(jié)構(gòu)：核小體(nucleosome)

二級(jí)結(jié)構(gòu)：螺線管(solenoid)

三級(jí)結(jié)構(gòu)：超螺線管(supersolenoid)

四級(jí)結(jié)構(gòu)：染色單體（chromatid）

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

細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第77頁(yè)細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第78頁(yè)◆非組蛋白組成染色體骨架(chromsomalscaffold)和由骨架伸出無(wú)數(shù)DNA側(cè)環(huán)◆30nm染色線折疊成環(huán),沿染色體縱軸,由中央向四面伸出,組成放射環(huán)。

3.染色體骨架－放射環(huán)結(jié)構(gòu)模型(scaffoldradialloopstructuremodel)

細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第79頁(yè)EvidenceforScaffoldRadialLoopModel細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第80頁(yè)由螺線管形成DNA復(fù)制環(huán),每18個(gè)復(fù)制環(huán)呈放射狀平面排列,結(jié)合在核基質(zhì)上形成微帶(miniband)。微帶是染色體高級(jí)結(jié)構(gòu)單位,大約106個(gè)微帶沿縱軸構(gòu)建成子染色體。細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第81頁(yè)細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第82頁(yè)細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第83頁(yè)Section3、常染色質(zhì)和異染色質(zhì)

常染色質(zhì)(euchromatin)

異染色質(zhì)(heterochromatin)

細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第84頁(yè)常染色質(zhì)(euchromatin)

概念：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)（經(jīng)典包裝率750倍）,用堿性染料染色時(shí)著色淺那些染色質(zhì)。主要是單一序列DNA和中度重復(fù)序列DNA(如組蛋白基因和tRNA基因)

常染色質(zhì)狀態(tài)只是基因轉(zhuǎn)錄必要條件而非充分條件。細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第85頁(yè)異染色質(zhì)(heterochromatin)概念：指間期細(xì)胞核中,折疊壓縮程度高,處于聚縮狀態(tài)染色質(zhì)組分。類型

結(jié)構(gòu)異染色質(zhì)（或組成型異染色質(zhì)）

(constitutiveheterochromatin)

兼性異染色質(zhì)

(facultativeheterochromatin)細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第86頁(yè)結(jié)構(gòu)異染色質(zhì)特點(diǎn)

除復(fù)制期以外，在整個(gè)細(xì)胞周期均處于聚縮狀態(tài)，形成多個(gè)染色中心。①多定位于著絲粒區(qū)、端粒、次縊痕等處；②由相對(duì)簡(jiǎn)單、高度重復(fù)DNA序列組成；③含有顯著遺傳惰性,不轉(zhuǎn)錄也不編碼蛋白質(zhì)；細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第87頁(yè)④與常染色質(zhì)相比，復(fù)制上表現(xiàn)為晚復(fù)制早聚縮；⑤在功效上參加染色質(zhì)高級(jí)結(jié)構(gòu)形成，造成染色質(zhì)區(qū)間性，作為核DNA轉(zhuǎn)座元件，引發(fā)遺傳變異。細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第88頁(yè)兼性異染色質(zhì)

在一些細(xì)胞類型或一定發(fā)育階段,原來(lái)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)閉基因活性一個(gè)路徑。細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第89頁(yè)細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第90頁(yè)常染色質(zhì)與異染色質(zhì)之間轉(zhuǎn)變常染色質(zhì)與異染色質(zhì)之間轉(zhuǎn)變經(jīng)常伴伴隨一些組蛋白和DNA修飾。細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第91頁(yè)對(duì)不一樣Lys位點(diǎn)甲基化產(chǎn)生不一樣染色質(zhì)狀態(tài)A:代表轉(zhuǎn)錄激活R:代表轉(zhuǎn)錄抑制細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第92頁(yè)四種關(guān)鍵組蛋白修飾發(fā)生在N端。組蛋白修飾位點(diǎn):

甲基化:Lys和Arg

乙酰化:Lys磷酸化:Ser細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第93頁(yè)不一樣組蛋白或同一個(gè)組蛋白在不一樣氨基酸殘基上修飾決定了染色質(zhì)所處狀態(tài)。比如：

H3K4、H3K36:該位點(diǎn)甲基化激活基因轉(zhuǎn)錄,是活性染色質(zhì)標(biāo)志。

H3K9、H3K27、H4K20:該位點(diǎn)甲基化調(diào)整染色質(zhì)結(jié)構(gòu)，是異染色質(zhì)標(biāo)志。細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第94頁(yè)細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第95頁(yè)Section4染色質(zhì)結(jié)構(gòu)與基因活化依據(jù)功效狀態(tài)不一樣，染色質(zhì)能夠分為：

活性染色質(zhì)（activechromatin）

非活性染色質(zhì)（inactivechromatin）細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第96頁(yè)活性染色質(zhì)是含有轉(zhuǎn)錄活性染色質(zhì)，這是因?yàn)楹诵◇w構(gòu)型發(fā)生構(gòu)象改變，往往含有疏松染色質(zhì)結(jié)構(gòu)，從而便于轉(zhuǎn)錄因子與順式作用元件結(jié)合、RNA聚合酶在轉(zhuǎn)錄模板上滑動(dòng)。大多數(shù)情況下，轉(zhuǎn)錄中染色質(zhì)DNA基本保持著同組蛋白結(jié)合，只是伴隨轉(zhuǎn)錄進(jìn)行對(duì)應(yīng)核小體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)一系列改變。細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第97頁(yè)（1）活性染色質(zhì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)①活性染色質(zhì)含有DNaseI超敏感位點(diǎn)（DNaseⅠhypersensitivesite）

活化染色質(zhì)對(duì)DNaseⅠ優(yōu)先敏感性是可轉(zhuǎn)錄染色質(zhì)一個(gè)基本特征。細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第98頁(yè)DNaseI超敏感位點(diǎn)是染色質(zhì)上無(wú)核小體DNA區(qū)段，通常位于5‘-開啟子區(qū)，長(zhǎng)度幾百bp。

超敏感位點(diǎn)與開啟子功效相關(guān)，可能為RNA聚合酶、轉(zhuǎn)錄因子、蛋白調(diào)控因子提供結(jié)合位點(diǎn)。細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第99頁(yè)②活性染色質(zhì)在生化上含有特殊性活性染色質(zhì)極少有組蛋白H1與其結(jié)合；活性染色質(zhì)組蛋白乙?；潭雀?；活性染色質(zhì)核小體組蛋白H2B極少被磷酸化；活性染色質(zhì)中核小體組蛋白H2A在許多物種極少有變異形式；組蛋白H3變種H3.3只在活躍轉(zhuǎn)錄染色質(zhì)中出現(xiàn)；HMG14和HMG17只存在于活性染色質(zhì)中。細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第100頁(yè)③活性染色質(zhì)在組蛋白修飾上特異性組蛋白修飾，包含甲基化、乙?；土姿峄苯佑绊懭旧|(zhì)活性。乙?；胀ㄊ腔钚匀旧|(zhì)標(biāo)志，而甲基化和磷酸化則在兩類染色質(zhì)中都存在。細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第101頁(yè)（2）染色質(zhì)活化與基因激活疏松染色質(zhì)結(jié)構(gòu)形成是基因活化前提。細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第102頁(yè)①核小體相位影響當(dāng)調(diào)控蛋白與染色質(zhì)DNA特定位點(diǎn)結(jié)合時(shí)，染色質(zhì)易被引發(fā)二級(jí)結(jié)構(gòu)改變，進(jìn)而影響其它一些結(jié)合位點(diǎn)與調(diào)控蛋白結(jié)合。拓?fù)洚悩?gòu)酶能夠調(diào)整DNA雙螺旋局部構(gòu)象和高級(jí)結(jié)構(gòu)改變，使其超螺旋化或松弛。細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第103頁(yè)

核小體通常定位在DNA特殊位點(diǎn)而利于轉(zhuǎn)錄基因關(guān)鍵調(diào)控元件（增強(qiáng)子和開啟子）位于核小體顆粒之外，便于和轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合?；蛘{(diào)控元件位于盤繞關(guān)鍵組蛋白DNA上，經(jīng)過轉(zhuǎn)錄因子將增強(qiáng)子和開啟子聯(lián)絡(luò)起來(lái)。細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第104頁(yè)細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第105頁(yè)②組蛋白修飾意義：組蛋白修飾能夠改變?nèi)旧|(zhì)結(jié)構(gòu)，影響轉(zhuǎn)錄活性。組蛋白修飾使核小體表面發(fā)生改變，使其它調(diào)控蛋白易于和染色質(zhì)相互接觸，間接影響轉(zhuǎn)錄活性。細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第106頁(yè)染色質(zhì)乙?；癄顟B(tài)是一動(dòng)態(tài)過程，存在乙酰基轉(zhuǎn)移酶（如：轉(zhuǎn)錄輔激活子）和去乙?；福ㄈ纾恨D(zhuǎn)錄輔阻抑物），分別促進(jìn)和抑制轉(zhuǎn)錄進(jìn)行。許多輔激活子（coactivator）含有組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶功效，本身作為接頭蛋白，在基因上游位點(diǎn)將轉(zhuǎn)錄因子和基礎(chǔ)轉(zhuǎn)錄裝置連接起來(lái)。細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第107頁(yè)輔激活子經(jīng)過乙?；{(diào)整基因轉(zhuǎn)錄模型糖皮質(zhì)激素受體細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第108頁(yè)細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第109頁(yè)轉(zhuǎn)錄抑制模型細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第110頁(yè)③HMG結(jié)構(gòu)域蛋白影響可識(shí)別一些異型DNA結(jié)構(gòu)，與DNA彎折和DNA-蛋白質(zhì)復(fù)合體高級(jí)結(jié)構(gòu)形成相關(guān)。（染色質(zhì)變構(gòu)因子）細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第111頁(yè)細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第112頁(yè)Section5染色體細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第113頁(yè)細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第114頁(yè)一染色體主要結(jié)構(gòu)著絲粒（centromere）與著絲點(diǎn)（動(dòng)粒，kinetochore）次縊痕(secondaryconstriction)核仁組織區(qū)(nucleolarorganizingregion,NOR)隨體(satellite)端粒(telomere)細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第115頁(yè)著絲粒與著絲點(diǎn)(動(dòng)粒)著絲粒區(qū)也叫主縊痕，是一個(gè)高度有序整合結(jié)構(gòu)，在結(jié)構(gòu)和組成上非均一，最少包含三個(gè)結(jié)構(gòu)域。它們整合功效，確保分裂中染色體和紡錘體整合，發(fā)生有序染色體分離。細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第116頁(yè)（１）動(dòng)粒結(jié)構(gòu)域(kinetochoredomain)

在著絲粒外表面

內(nèi)板(innerplate)

中間間隙(middlespace)

外板(outerplate)

纖維冠(fibrouscorona)： 微管蛋白組成細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第117頁(yè)細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第118頁(yè)（２）中央結(jié)構(gòu)域(centraldomain)

著絲粒區(qū)主體，由串聯(lián)重復(fù)衛(wèi)星DNA組成。 如：有CENP-B盒可與動(dòng)粒蛋白結(jié)合細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第119頁(yè)（３）配對(duì)結(jié)構(gòu)域(pairingdomain)：

代表中期姐妹染色單體相互作用位點(diǎn) 如：內(nèi)部著絲粒蛋白INCENP(innercentromereprotein)和染色單體連接蛋白clips(chromatidlinkingproteins)和染色體配對(duì)相關(guān)。細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第120頁(yè)細(xì)胞生物學(xué)專題知識(shí)第121頁(yè)染色體復(fù)制和穩(wěn)定遺傳