细胞生物学1、2节--合并幻灯片.ppt

第十章细胞核与染色体 2染色质 1 一 染色质的概念及化学组成 一 定义染色质 chromatin W Flemming 1879染色体 chromosome Waldeyer 1888 染色质与染色体是在细胞周期中的不同形式 染色质与染色体具有基本相同的化学组成 但包装程度不同 构象不同 2 3 二 化学组成DNA 组蛋白 非组蛋白 少量RNADNA与组蛋白是染色质的稳定成分非组蛋白与RNA的含量则随细胞生理状态不同而变化 4 1 染色质DNA 1 基因组 genome 某一生物的细胞中储存于单倍染色体组中的总遗传信息 Ifeachnucleotidepairis1mm thenthehumangenomewouldextend3200km farenoughtostretchacrossthecenterofAfrica thesiteofourhumanorigins 5 SpeciesGenomesizeSV405 103bpE coli4 6 106bpYeast2 107bpFruitfly2 108bpHuman3 109bp Someamphibianandplantshavelargergenomesizethanhuman 基因组大小 6 2 基因组DNA的类型 蛋白编码序列单一DNA序列编码rRNA tRNA snRNA 组蛋白的串联重复序列含重复序列的DNA 简单序列DNA 散在重复 未分类的间隔DNA卫星DNA高度重复DNA小卫星DNA微卫星DNA 7 3 DNA的构型 二级结构 B型DNAA型DNAZ型DNA A型是另一种右手双螺旋DNA 与B型的差别在于DNA的大小沟有所不同 A型的更紧密 Z zig zag 型是左手螺旋DNA 在结构上与B型很不同 发生在高盐浓度下的CGCGCG短链中 生物功能不详 体现DNA双螺旋结构的可塑性 8 染色质DNA Watson和Crick提出的右手双螺旋 9 2 染色质蛋白质 1 组蛋白 组蛋白的类型6种即为 H1 H2A H2B H3 H4和H5 H1 富含赖氨酸 具有一定物种特异性与组织特异性H2A H2B 含赖氨酸 保守H3 含精氨酸 极保守H4 含精氨酸 最保守 10 组蛋白 histone 的特点 属碱性蛋白质 可以和酸性的DNA紧密结合 非特异性结合 没有种属及组织特异性 在进化上十分保守 11 组蛋白的修饰 A 乙酰化B 磷酸化C 甲基化D ADP核糖基化 12 2 非组蛋白 序列特异性DNA结合蛋白 1 非组蛋白的特性a 具有多样性与异质性b 对DNA具有识别特异性c 具有多种功能参与染色体的构建参与DNA复制调控基因的表达 非组蛋白参与染色体构建 13 2 非组蛋白的不同结构模式 螺旋 转角 螺旋模式 锌指模式 亮氨酸拉链模式 螺旋 环 螺旋结构模式 HMG蛋白 都形成二聚体和DNA分子结合 14 二 染色质的基本结构单位 15 一 染色质的基本结构单位 核小体 核小体组蛋白 nucleosomalhistone H2B H2A H3和H4 帮助DNA卷曲形成核小体的稳定结构 构成核小体的核心 H1组蛋白在构成核小体时H1起连接作用 H1连接在DNA的进出口端 封闭核小体的核心 它赋予染色质以极性 H1 16 二 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及一个分子H1 组蛋白八聚体构成核小体的盘状核心结构 146bp的DNA分子超螺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 包括组蛋白H1和166bpDNA的核小体结构又称染色质小体 两个相邻核小体之间以连接DNA相连 典型长度60bp 不同物种变化值为0 80bp 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 实验表明 核小体具有自我装配 self assemble 的性质 核小体沿DNA的定位受不同因素的影响 进而通过核小体相位改变影响基因表达 17 核小体的性质及结构要点示意图 引自B Alberts等 在用微球菌核酸酶降解染色质时 反应早期可得到166bp的片段 但不稳定 进一步降解则得到146bp片段 比较稳定 推测可能原因是失去H1后 DNA两端各有10bp的DNA 易被核酸酶作用而降解 18 一 染色质包装的多级螺旋模型1 一级结构 核小体串珠结构2 二级结构 螺线管3 三级结构 超螺线管4 四级结构 染色单体压缩7倍压缩6倍压缩40倍压缩5倍DNA 核小体 螺线管 超螺线管 染色单体 三 染色体包装的结构模型 19 二 染色体的骨架 放射环结构模型 非组蛋白构成的染色体骨架和由骨架伸出的无数的DNA侧环由螺线管形成DNA复制环 每18个复制环呈放射状平面排列 结合在核基质上形成微带 大约106个微带沿纵轴构建成子染色体 20 骨架 放射环结构模型 21 常染色质 euchromatin 概念 DNA包装比约为1 1000 1 2000单一序列DNA和中度重复序列DNA并非所有基因都具有转录活性 四 常染色质与异染色质 22 异染色质 heterochromatin 概念类型 结构异染色质 或组成型异染色质 constitutiveheterochromatin 兼性异染色质 facultativeheterochromatin 23 结构异染色质或组成型异染色质 结构异染色质的特征 在中期染色体上多定位于着丝粒区 端粒 次缢痕 由相对简单 高度重复的DNA序列构成 如卫星DNA 具有显著的遗传惰性 不转录也不编码蛋白质 表现为晚复制早聚缩 在功能上参与染色质高级结构的形成 导致染色质区间性 作为核DNA的转座元件 引起遗传变异 24 兼性异染色质 概念异染色质化可能是关闭基因活性的一种途径甲基化有利于异染色质的形成组蛋白密码 25 第八章细胞核与染色体 3染色体 26 一 中期染色体的形态特征 一 中期染色体的类型 27 中期染色体分类图示 中着丝粒染色体 近中着丝粒染色体 近端着丝粒染色体 端着丝粒染色体 28 二 染色体的主要结构 短臂 着丝粒 长臂 DNA 染色单体 29 一 染色体的形态结构中期染色体的结构 主缢痕 着丝粒 臂次缢痕 核仁组织区 随体端粒 30 1 着丝粒 centromere 概念 结构 动粒结构域 着丝点 中央结构域配对结构域 31 着丝点 动粒 的结构 32 1 动粒结构域 kinetochoredomain 内板 innerplate 中间间隙 middlespace 外板 outerplate 纤维冠 fibrouscorona 33 2 中央结构域 centraldomain 是着丝粒的主体 由串联重复的卫星DNA组成 3 配对结构域 pairingdomain 中期姐妹染色单体相互作用的位点 内部着丝粒蛋白INCENP染色单体连接蛋白clips 34 着丝点 动粒 在细胞分裂时受微管的牵引 两种假说 动粒通过动力蛋白在微管上滑动 微管去组装 动粒保持与微管的作用而向前移动 牵引染色体移动 35 2 次缢痕 secondaryconstriction 概念数目 位置和大小是染色体所特有每种生物染色体组中至少有一条或一对染色体上有次缢痕 36 3 核仁组织区 nucleolarorganizingregion NOR 位于染色体的次缢痕部位rRNA基因所在部位核仁染色体 37 4 随体 satellite 概念是识别染色体的重要形态特征之一 sat染色体 38 5 端粒 telomere 概念 1 端粒的结构 由端粒DNA和端粒蛋白构成富含G短的串联重复序列 TTAGGG3 悬挂链T环 D环在进化上高度保守 T环 D环 5 3 3 5 端粒 端粒 39 2 端粒的生物学功能 维持染色体的完整性和独立性保证了染色体末端的稳定复制与减数分裂时同源染色体配对有关端粒与核膜有一定的关系 参与染色体在核内定位 5 3 3 5 RNA引物 40 3 端粒酶及端粒的合成 A 端粒酶性质端粒酶是一种逆转录酶 自带RNA为模板B 端粒酶功能以自带RNA为模板 使端粒DNA3 端 悬挂端 延长 消除染色体端粒长度的进行性缩短 且与寿命有关 端粒酶能使断裂的染色体愈合 41 C 端粒DNA的合成 爬行模型与端粒酶RNA模板结合延长端粒3 DNA 悬挂链