细胞生物学自打.doc

细胞核组成：核被膜、核纤层、染色质、核仁、及核体核被膜结构组成：内外核膜、核纤层、核孔、核周空间核被膜功能：核质之间的天然选择性屏障，避免生命活动的彼此干扰，保护DNA不受细胞骨架运动所产生的机械力损伤，基因表达的的空隔离；调控核质之间的物质交换和信息交流核被膜解体与重建的要点：新核膜来自旧核膜；核被膜的去组装时非随机的，具有区域特异性；以非洲爪蟾卵提取物为基础的非细胞核组装体系提供了实验模型；核被膜的解体与重建的动态变化受细胞周期调控因子的调节，调节作用可能与核纤层蛋白、核孔复合体的磷酸化与去磷酸化修饰有关。核孔复合体的结构：胞质环（外环）、核质环（内环）、辐（柱状亚单位、腔内亚单位、环带亚单位）、中央栓。成分gp210（结构性跨膜蛋白，介导核孔复合体与核被膜的连接，将核孔复合体锚定在孔膜区，从而为核孔复合体组装提供一个起始位点；在内外核膜融合形成核孔中起重要作用；在核孔复合体的核质交换功能活动中起一定作用）、p62（功能性的，具有俩个功能结构域，疏水性N端：可能在核孔复合体功能活动中直接参与核质交换；C端区：可能通过与其他核孔复合体蛋白相互作用，从而将p62分子稳定到核孔复合体上，为其N端进行核质交换活动提供支持。）核孔复合体的功能：核质交换的双向性亲水通道（输出与输入，主动与被动）；通过核孔复合体的主动运输（选择性表现：对运输颗粒大小限制、是一个信号识别与载体介导的过程，需要消耗能量，表现出饱和动力学特征，双向性）；核蛋白：指在细胞质中合成，然后运到核内起作用的一类蛋白质。核定为信号（NLS）：另一种形式的信号肽，可以位于多肽序列的任何部分，没有专一性，帮助亲核蛋白进入细胞核指导输入后不切除，是亲核蛋白入核必要不充分条件。亲核蛋白入核：结合（需NLS识别并结合入核蛋白）；转运（需GTP提供能量）染色质：间期细胞核内由DNA、组蛋白、非组蛋白及少量RNA组成的线性复合结构，是间期细胞遗传物质存在的形式。基因组：凡具有细胞形态的生物其遗传物质都是DNA，在真核细胞中，每条未复制的染色体包装一条DNA分子，一个生物贮存在单倍染色体组中的总遗传信息。分为编码序列和调控序列。DNA分子一级结构多样性：非重复序列DNA；中度重复DNA序列（短散在重复元件、长散在重复元件、可移动，影响基因表达）；高度重复DNA序列（卫星DNA、小卫星DNA，个体鉴定、微卫星DNA，遗传上高度保守，高度多态性）DNA分子二级结构：B型（右手双螺旋，活性最高）A型（右手，B型变构形式）Z（左手，B型变构形式）DNA构型生物学意义：沟（特别是大沟特征在遗传信息表达过程中起关键作用）；沟的宽度及深浅影响调控蛋白对DNA信息的识别；三种构型的DNA处于动态转变之中；DNA、二级结构的变化与高级结构的变化是相互关联的，这种变化在其复制与转录中具有重要的生物学意义。染色体蛋白：负责DNA分子遗传信息的组织、复制和阅读。包括组蛋白与非组蛋白。组蛋白：是构成真核生物染色体的基本结构蛋白，富含带正电荷的精氨酸和赖氨酸，是碱性蛋白，可以和酸性的DNA紧密相连，由化学修饰（乙酰化、磷酸化、甲基化、核糖化）分为核小体组蛋白和H1组蛋白；核小体组蛋白分四种，帮助DNA卷曲成核小体稳定结构。H1在构成核小体时起连接作用，赋予染色质以极性。非组蛋白：有多样性和异质性，对DNA有识别特异性，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（参与染色体的构建；启动基因的复制；调控基因的转录）。反式作用因子：参与基因表达调控的因子，他们与特异的靶基因的顺式元件结合起作用。顺式作用元件：存在于基因旁侧序列中能影响基因表达的序列。包括启动子、增强子、负调控序列和可诱导元件。证实核小体：铺展染色质的电镜观察；用非特异性微球菌核酸酶消化；应用X射线、中子散射和电镜三维重建技术；SV40微小染色体分析。核小体结构要点：每个核小体单位包括200bp左右的DNA超螺旋和一个组蛋白八聚体以及一个分子的组蛋白H1；组蛋白八聚体构成核小体的盘状核心颗粒，相对分子质量100*1000，由4个异二聚体组成，包括两个H2A.H2B和两个H3.H4；146bp的DNA分子超螺旋盘旋盘绕组蛋白八聚体1.75圈。组蛋白H1在核心颗粒外结合额外20bpDNA，锁住核小体DNA的进出端，起稳定核小体的作用；两个相邻核小体之间以连接DNA相连，典型长度60bp，不同物种变化值在080bp不等；组蛋白与DNA之间的相互作用主要是结构性的，基本不依赖于核苷酸的特异序列；核小体沿DNA的定位不受不同因素的影响染色体组装的两种模型：多级螺旋模型（DNA核小体螺线管超螺线管染色单体）、骨架-放射环结构模型（非组蛋白构成染色体骨架和由骨架伸出的无数DNA侧环；30nm的染色线折叠成环，沿染色体纵轴向中央四周伸出，构成放射环）；由螺线管形成DNA复制环，每18个复制环呈放射状平面排列，结合在核基质形成微带，微带是染色体高级结构单位。常染色质：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；并非所有基因都有转录活性，主要由单一序列DNA和中度重复序列DNA构成。异染色质：指间期细胞核中，折叠压缩程度高，处于聚缩状态的染色质组分。有结构异染色质（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。特点：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环节；由相对简单、高度重复的DNA序列构成；有显著的遗传惰性，不转录也不编码蛋白；在复制行为上与常染色质相比表现为晚复制早聚缩；占有较大部分核DNA，在功能上参与染色质高级结构形成）和兼性异染色质（在某些细胞类型或一定的发育阶段，原来的常染色质缩聚，并丧失基因转录活性。）两种类型。 中期染色体类型：中着丝粒染色体、亚中着丝粒染色体、亚端着丝粒染色体、端着丝粒染色体染色体主要结构：着丝粒与动粒（动粒结构域，包括内板、中间间隙、外板、纤维冠；中央结构域、配对结构域）；次缢痕（DNA松解，形成核仁组织区，可作为鉴定染色体标记）；核仁组织区（NOR，细胞核特定染色体的次缢痕处，含有rRNA基因的一段染色体区域，与核仁形成有关）；随体；端粒（维持染色体稳定性；）染色体DNA的3种功能元件：自主复制DNA序列（ARS，确保染色体在细胞周期中能够自我复制，维持染色体在细胞世代传递中连续性）；着丝粒DNA序列（CEN，使细胞分裂时已完成复制的染色体能平均分配到子细胞中）；端粒DNA序列（TEL，保持染色体的独立性和稳定性）核型：染色体组在有丝分裂中期的表型，包括数目、大小、形态特征的总和。染色体分带：用特殊的染色方法，使染色体产生明显的色带和未染色的明带相间的带型，形成不同的染色个体，以此作为鉴别单个染色体和染色体组的一种手段核型模式图：将一个染色体组的全部染色体逐个按其特征绘制下来，再按长度、形体等特征排列起来的图像。巨大染色体：多线染色体（来源于有丝分裂，即核内DNA多次复制而细胞不分裂，产生的子染色体并行排列，且体细胞内同源染色体配对，紧密结合在一起从而阻止染色质纤维进一步聚缩，形成体积很大的多线染色体；胀泡是基因活跃转录的形态学标志）+灯刷染色体（是卵母细胞进行第一次减数分裂时，停留在双线期的染色体。二价体，含4条染色单体，由轴和侧丝组成，形似灯刷）核仁超微结构：纤维中心（FC，rRNA基因的储存位点，转录主要发生在它和DFC交界处）、致密纤维组分（DFC，首先出现初始rRNA转录本，并加工）、颗粒组分（GC，负责装配核糖体亚单位，是核糖体亚单位成熟和储存的位点）核仁的功能：细胞合成核糖体的工厂，涉及rRNA的转录加工和核糖体大小亚基的装配；进行rRNA的合成，并且是由专一的RNA聚合酶1负责转录；某种意义上说，核仁实际上控制着蛋白质合成的速度。rRNA基因的转录：位于核仁组织区的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。核糖体亚单位组装：加工下来的蛋白质和小的RNA存留在核功能的仁中，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；核仁另一个功能涉及mRNA的输出与降解。核仁周期：核仁是一种动态结构，随细胞周期的变化而的发生变化，形成到消失再到形成。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。活性染色质：具有转录活性的染色质，其核小体发生构象变化，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。活性染色质的特征：活性染色质具有DNase超敏感位点（染色质上无核小体的DNA片段）；活性染色体在生化上具有特殊性（很少有H1组蛋白结合；组蛋白乙酰化程度高；核小体组蛋白H2B很少被磷酸化；核小体组蛋白H2A在许多物种很少有变异形式；HMG蛋白是染色体非组蛋白中一组较丰富、不均匀、富含电荷的蛋白质；组蛋白H3的变种H3.3只在活跃转录的染色质中出现）；活性染色质在组蛋白修饰上的特异性（乙酰化是活性染色质的标志）疏松染色质结构的形成原因：DNA局部结构的改变与核小体相位的影响；组蛋白的修饰（改变染色质的结构，直接影响转录活性；核小体表面发生改变使其他调控蛋白易于和染色质相互接触，间接影响转录活性）；HMG结构域蛋白等染色质变构因子的影响（可识别某些异型的DNA结构，与DNA弯折和DNA-蛋白质复合体高级结构形成有关）染色质的区间性：基因座控制区（LCR，染色质DNA上一种顺式作用元件，稳定染色质输送结构；与多种反式因子的结合序列可保证DNA复制时域启动子结合的因子仍保持在原位）+隔离子（防止处于阻遏状态与活化状态的染色质结构域之间的结构特点向两侧扩展的染色质DNA序列；作用：作为异染色质定向形成的起始位点、作为结构域两端的锚定点，提供拓扑隔离区，使结构域外的增强子成分不能进入、涉及追踪机制，远端增强子处组成的复合体沿染色质模板运到直到启动子，而隔离子可阻止这个复合体超越正常作用范围）染色质模板的转录：基因转录的模板不是裸露的DNA，染色质是否处于活化状态是决定转录功能的关键；转录的“核小体犁”假说（RNA聚合酶是核小体不稳定，撤掉2个（H2A-H2B），形成H3-H4四聚体复合物；组蛋白核心的另一半（H3-H4四聚体）被移开并转到聚合酶后面自由DNA上；2个H2A-H2B二聚体重新结合到DNA上，又形成一个完整的核小体结构）。核骨架狭义仅指核基质，即细胞核内除了核被膜、核纤层、染色质与核仁外的网架结构体系；广义应包括基质、