细胞遗传学复习资料

1、细胞遗传学复习资料第二章 染色体的形态结构Chromosome:A molecular of DNA, and associated protein bound together.Each chromosome contains:Centromere, Kinetochore, Telomere, Euchromatin and Heterochromatin.染色质(Chromatin):在尚未分裂的细胞核中，显微镜下可见的可被碱性染料染色较 深的、纤细的网状物。染色体(Chromosome):细胞分裂时，由染色质卷缩(螺旋化)而形成的呈现为一定数目 和形态的细胞结构，是遗传物质的最主要的载

2、体。研究染色体形态最适合的时期：有丝分裂中期减数分裂第一次分裂前期I的粗线期第一节有丝分裂中期染色体大小：不同物种间染色体的大小差异很大，长度的变幅为 (0.20-50 pm)，宽度的变幅为 (0.20-2.00 pm)。(显微镜的最小分辨率 6=0.61入/ NA，入=0.55 pm NA=1.4，6 约为 0.25 pm。 NA为物镜的数值孔径).:.同一物种不同染色体宽度大致相同，其染色体大小主要对长度而言。:小麦：染色体平均长度11.2 |im,总长235.4 |im。:在细胞周期中，染色体处于动态的收缩过程中。:绝对长度：实际测量值。:相对长度：特定染色体的长度在单倍染色体组总长度中

3、所占的比例。染色体大、数目少的物种是细胞遗传学研究的优良实验材料，如果蝇(2n=8)、玉米、蚕豆、 洋葱、麦类。着丝粒(Centromere)： A specialized chromosome region to which spindle fibers attach during cell division.:着丝粒是细胞分裂时，纺锤丝附着(attachment)的区域，又称为着丝点。:着丝粒不会被染料染色，所以在光学显微镜下表现为染色体上一缢缩部位(无色间隔 点)，所以又称为主缢痕(primary constriction)。:着丝粒所连接的两部分称为染色体臂(arm)。:着丝点：具有聚

4、合微管蛋白的作用，是微管组织中心(microtubule organized center, MTOC)，因而与细胞分裂过程中牵引染色体移动的驱动力有关系。按着丝粒位置将染色体分为几种类型： 1)中着丝粒染色体 2)近中着丝粒染色体: 3)亚中着丝粒染色体: 4)亚端着丝粒染色体: 5)近端着丝粒染色体: 6)端着丝粒染色体臂比(arm ratio,A)=长臂/短臂(q/p 或 L/S)着丝粒指数(Centromeric Index,C)=臂长度(p)/染色体长度(p+q)X 100%动粒(Kinetochore):为着丝粒的外层结构，是细胞分裂时纺锤体微管附着部位。 动粒的类型：,固定位置动

5、粒(l ocalized kinetochore)新动粒(neokinetochore):着丝粒区域的功能为一个次级移动中心所代替，这时该次 级移动中心成为一个新着丝点。新着丝点作用的部位往往是含异染色质的端粒或染 色体疖。Rhoades(1952)观察到玉米的10号异常染色体，其长臂末端有一个异染色质疖，表现新着丝 粒的活性，,无固定位置动粒(non-localized kinetochore): 又可分为多动粒(polykinetochore)和全身性动粒(holokinetochore)。,多动粒染色体上具有许多位点可以与纺锤丝相连接，它们都具有着丝粒的功能，但是在着丝粒与着丝粒之间有不

6、具着丝粒功能的短片段相间隔。如某些蛔虫、线虫 就具有这一类型的着丝粒。-全身性动粒是沿染色体的每一点都表现有着丝粒的活性，是弥散性的动粒(diffuse kinetochore) (Hughs-schrader, 1948)。这样的着丝粒曾在半翅目、同翅目昆虫、 线虫类的马蛔虫以及高等植物的地杨梅属(Luzuia中观察到过。核仁组织区(Nucleolus Organizer Region, NOR):某些染色体的一个或两个臂上往往还具有另一个染色较淡的缢缩部位，称为次缢痕， 通常在染色体短臂上。次缢痕末端所带有的圆形或略呈长形的突出体称为随体。次缢痕、随体的位置、大小也相对恒定，可以作为染色体

7、识别的标志。次缢痕在细胞分裂时，紧密地与核仁相联系。可能与核仁的形成有关，因此也称为核仁组织中心(nucleolus organizer).核仁-间期细胞核内呈圆球形的结构，一般12个。功能是转录rRNA和组装核糖体单位。,蛋白合成旺盛和分裂增殖较快的细胞有较大和较多的核仁，反之核仁很小或缺如。,核仁在分裂前期消失，末期又重新出现。核仁形态,纤维中心(FC):是致密纤维包围的低电子密度的圆形结构，主要成分为RNA聚合 酶和rDNA。致密纤维组分：呈环形或半月形包围FC，由致密纤维构成，是新合成的RNP。颗粒组分：由直径15-20nm的颗粒构成，是不同加工阶段的RNP。,rDNA为重复基因，人体

8、细胞中约有200个拷贝，rDNA没有组蛋白核心，是裸露的DNA节段，相邻基因之间为非转录的间隔DNA。次级缢痕(secondary constriction): NOR 位置,NOR是核糖体RNA合成的场所，植物中18S-5.8S- 28SRNA在该区域转录，5SrRNA在染色体组其他区域转录。,每个物种至少有一对同源染色体具有NOR,玉米的NOR为一异固缩的疖。人类的体细胞内共含有10个具随体的染色体，而形成的核仁一般只有6个。核仁竞争(amphiplast)：杂种特别是远缘杂种中，一物种的NOR活性受到抑制、不能表达的 现象。三级缢痕(Tertiary constriction)染色体上还

9、有一种与着丝粒和核仁组织区都没有关系的缢痕。 它可能是螺旋程度和核酸含量有差别的区域或活性低的区域。随体(Satellite, SAT)：随体一般由异染色质组成，随体上很少有基因。随体常常位于具NOR 的染色体短臂上，由一纤细的染色质丝(随体柄)连接于染色体臂上。随体有大有小，一般分 为：小随体(microsatellite)大随体(macrosatellite)串联随体或衔接随体(tandem satellite) 中间随体(intercalary satellite)第二节减数分裂粗线期染色体常染色质和异染色质1.异固缩(heteropycnosis):在细胞周期中，一些染色体的部分片断在

10、固缩程度和染色 性质上与其他染色体或染色体其他部分不同步的现象。正异固缩(positive heteropycnosis):复制较晚，在间期、前期凝缩化过程较其他染色质早， 并且染色深。负异固缩(negative heteropycnosis):在中、后期固缩化较其他染色质迟、且染色浅，称 为负异固缩。异染色质(heterochromatin)：具有这两种异固缩特性的染色质。异染色质的行为及结构与常 染色质不同。异染色质富含高度重复的DNA序列，有的拷贝数达108 一般无转录活性。其 DNA合成比常染色质迟，在S期末复制完成。常染色质(euchromatin):具有与此相反的常固缩(isopy

11、cnosis)特性的染色质。常染色质的固缩 化过程与细胞周期相吻合。常染色质含有细胞中主要的遗传成份， 一般由单拷贝或寡拷贝DNA组成，具有转录活性，在分裂间期， 常染色质呈高度分散状态，其DNA的合成在S期的早、中期。:结构或组成性(constitutive)异染色质：-构成染色体的特殊区域，如着丝点、核仁组织区和端粒附近等；-在所有组织、细胞中均表现异固缩现象；-只与染色体结构有关，一般无功能表达；兼性(facultative)或功能型异染色质：是一些异染色质化的常染色质，具有常染色质 的组成，但在特定组织细胞中表现异染色质的固缩性和染色特性，一般在某一特定 的发育时期出现。-可存在于染色

12、体的任何部位；-携带组织特异性表达的遗传信息。-X染色体是一个特例。染色粒(chromomere)、端粒(telomere)、和疖(knob)染色粒(chromomere)部分染色质在细胞分裂前期，尤其是粗线期聚集而成的大大小小的颗粒，呈念珠状，直线排 列于染色体上。是DNA与蛋白质结合，在核小体组装染色体过程中的一种局部螺旋化结构。 这种组装并不是随机的，而是随物种、细胞类型及细胞分裂阶段不同而异的。因此染色粒可 被认为是染色质在细胞分裂前期出现的固缩化过程中的一种形式，可作为识别染色体的一种 形态学标志。一般说来，异染色质的染色粒比常染色质的染色粒大(分别称为大染色粒和小染色粒)并且着 色

13、深。在间期DNA转录时小染色粒要解螺旋成套环(loop)。当小染色粒紧密螺旋化，呈高度 浓缩状态时，这段DNA就不具转录活性。端粒(telomere):-对染色体DNA分子末端起封闭、保护作用；-防止DNA酶酶切；-防止发生DNA分子间融合；保持DNA复制过程中的完整性。-*端粒长度可能与细胞寿命有关。端粒酶(性母细胞)。疖(knob)有些物种(如玉米、水稻、苜蓿等)的粗线期染色体还有另一种称为疖的形态标志，它们是一 种染色特别深的大染色粒，在特定染色体的识别中可发挥作用。核型(Karyotype):亦称染色体组型，指的是个体或一群有亲缘关系的个体所特有的染色体组 成(chromosome c

14、omplement)。核型一般以核型模式图(karyotype idiogram)的形式来表达。Karyotype: A photomicrograph of an individual chromosomes arranged in a standard format showing the number, size, and shape of each chromosome type; used in low-resolution physical mapping to correlate gross chromosome abnormalities with the characteri

15、stics of specific diseases or other traits.染色体分带和带型分析：指借助于某些物理、化学处理，使中期染色体显现出深浅、大小、位置不同的带纹。对于某 一物种特定的染色体，其带纹数目、位置、宽度及深浅程度都有相对的恒定性，可以作为识 别特定染色体的重要依据。这种技术已成为鉴别基因组中的各个染色体或较大的染色体片段， 追踪外源染色体的有效手段。染色体分带(chromosome banding)类型：Q 带：1968，Carspersson 用 Quinacrine mustard 或Quinacrine (A=T rich region)处理染色体显出荧光带

16、纹。G带:Giemsa band. G带显示的一般认为是常染色质构成的染色粒，它所反映的很可能是蛋白质尤其是组蛋白在染色体 上的不均一分布。G带是动物细胞遗传学研究中常用技术。R 带:G 带的反带(Reverse band)。C 带：1970, Pardue, Centromere Heterochromatin band。显示的是结构型异染色质(Constitutive hetero-chromatin)在染色体上的位置。C带可出现在着丝粒及其附近区域、端粒区、次缢痕 区及中间部位。C带已广泛应用于植物材料的研究，如Endo(1986)利用C带能识别小麦21 对染色体。N带:1973, Ma

17、tsui,显示NOR。N带并非专一地显示核仁组织区，在次缢痕、随体、着丝粒、 端粒及臂间的异染色质区域均能显带。T 带：端带(Telomere band).染色体核型分析和带型分析的应用：.物种起源与进化.染色体结构和数目变异. 染色体与遗传的关系.染色体标图.染色体工程育种第三章染色体的物质结构第一节原核生物染色体的结构类核体(nucleoid):较简单，只有一个核酸分子(DNA或RNA)，大多呈环状染色体原核生物染色体物质组成:DNA : 环状DNA, 质粒DNARNA :RNA病毒，初生转录体蛋白质：Hu蛋白大肠杆菌 DNA： 1360|im 4.6x106bp 4000 基因 原核生物

18、的染色体结构(1)大肠杆菌：类核区直径1 Rm,DNA分子全长1360|im大肠杆菌基因组为双链环状的DNA分子，大肠杆菌DNA分子长度是其菌体长度的1000倍左右。垒RNA核心模型垒 类核小体模型:4个蛋白分子(Tha, Hu)DNA链垒 大肠杆菌DNA由50100个环或结构域组成，环的大小50100kb。各个结构域可保 持不同水平的超螺旋，整个染色体为负超螺旋。垒 结构域被非特异结合蛋白如HU和H-NS等类组蛋白缠绕，使一半超螺旋被束缚。垒这些环或结构域的末端被与细胞膜相连的蛋白固定。垒RNA聚合酶及mRNA等有助于类核的结构。类组蛋白 HU (Histone-like protein)-

19、在细菌细胞内，HU起类似组蛋白的作用HU由两个相似的亚基构成，分别称为HU-a 和HU书。两个亚基各形成一个类似受臂的结构，将双螺旋的DNA分子抱住。(2),质粒 DNA:Ti 质粒:200kbnANB:895bp第二节真核生物染色质的结构1.真核染色质的组成成分DNA:双链DNA,双螺旋结构RNA:rRNA蛋白质：组蛋白(HP, histone protein)非组蛋白(NHCPs, non-histone chromosomal protein)无机离子：K+ , Cl-, Na+ , Mg2+, Ca2+组蛋白(HP, histone protein):染色质中主要的结合蛋白，分5类：H

20、2A、H2B、H3、H4，以及H1。所有组蛋白带 有大量正电荷，序列中20%30%由精氨酸和赖氨酸组成，这样组蛋白与带负电的DNA紧密 结合。组蛋白在进化上很保守，亲缘关系很远的生物差异很小。如H4 :在牛、豌豆中均含102个 氨基酸，其中只有2个氨基酸不一样。与其他四种组蛋白不同，H1分子由一个球形核心伸出一个NH2臂和一个COOH臂而呈现 强烈极性，在氨基酸序列上保守性也不是很强。非组蛋白：结构蛋白，酶蛋白，调控蛋白，激素受体，高迁移族(HMG)蛋白 DNA特异结合蛋白：锌指结构亮氨酸拉链螺旋一环一螺旋螺旋一转角一螺旋环一转折一环高迁移族(high-mobility group, HMG)

21、蛋白：染色质对DNAase I的敏感性与2种非组蛋白有关，那就是高泳动蛋白HMG14(high-mobility group)和HMG17，这是两种高丰富度小分子量(30KDa)的蛋白，活 化染色质中每10个核小体就结合一个HMG分子，当从红细胞中提出这两种蛋白时， 珠蛋白基因不再对DNAase I出现敏感，当将这两种蛋白重新加入到此系统中，敏感 性又可得到恢复。DNAase I (限制性内切酶)可切割裸露DNA，较长的敏感区域代表着那里正在进行 转录，因此染色质对DNAase I的敏感性可被用来定位细胞中具转录活性的染色质。 HMG蛋白的C端含酸性氨基酸，可与核小体核心组蛋白的碱性区域相结合

22、。HMG 蛋白的N端1/3的区域氨基酸序列与H1的N端十分相似。HMG在核小体上可以竞 争性取代H1，核小体缺乏H1将使染色质变得松散，成为具有转录活性的状态。DNA序列特异性结合蛋白特性：整个细胞周期都合成，而组蛋白只在S期合成。能识别特异DNA序列，结合籍氢键和离子键。功能：帮助DNA折叠、复制；调节基因表达。激活子(transcription activator)是一种与强化子结合的蛋白质，属于一种转录因子。能促进转 录的是正激活子。正激活子中又包括真激活子和抗阻遏物激活子，前者是与启动子区域的转 录复合体直接接触来激活转录。其DNA结合区域具有特定的三维构型(motif)，包括：锌指(

23、zinc finger)碱性亮氨酸拉链(basic leucine zipper， bZIP)a-螺旋-转角-a -螺旋(helix-turn-helix，HTH)螺旋-环-螺旋基序(Helix-Loop-Helix motif， HLH)锌指蛋白(Zinc finger proteins )具有锌指构型的蛋白是一种参与许多真核生物基因调控的转录因子，最早在爪蟾转 录因子TFIIIA中发现。现在知道，这种构型存在于致癌基因、果蝇中控制发育的基 因，以及受生长因子和分化信号诱导合成的蛋白质序列中。 一个锌指区域包括二个半胱氨酸(Cys)及二个组氨酸(His)族，其保守重复序列为 Cys-N2-4

24、-Cys-N12-14-His-N3-His。其中的Cys和His残基与锌离子(Zn+)形成的配位键， 使氨基酸折叠成环，形成类似手指的构型。锌指蛋白可形成的手指数目在2-13之间。 每个手指包括约23个氨基酸残基，各手指由7-8个氨基酸连接。锌指与DNA大沟结合并环绕DNA分子，在大沟内，锌指与特异DNA碱基互作，并 可能与碱基尤其是GC富含区形成氢键。碱性亮氨酸拉链基序蛋白(basic leucine zipper Motif，bZIP)碱性亮氨酸拉链蛋白(bZIP)是一种DNA结合蛋白，通过亮氨酸拉链区(leucine zipper， LP)形成蛋白质二聚体。LP最早是在老鼠肝脏中的一种

25、核蛋白中发现的，具有35个氨基酸残基，其中有 四个亮氨酸，每两个之间正好相距7个其它氨基酸(形成两个a -螺旋)，两端是 碱性氨基酸。这种区域形成的a-螺旋的侧面，每两圈有一个伸出的亮氨酸，当 两个这样的蛋白质分子形成二聚体时，两个a -螺旋之间由亮氨酸残基间的疏水 作用力形成一条拉链，碱性a -螺旋与DNA中的磷酸残基和碱基结合，使二聚体 形成一种剪刀结构。Transcription factors: GCN4,C-Jun,C-Fos,Myc .螺旋一环一螺旋基序(Helix-Loop-Helix motif， HLH):在HLH中带有碱性区的肽链称 为碱性 HLH(bHLH)。bHLH又分

26、为两类：A类是可以广泛表达的蛋白，包括哺乳动物的E12/E47(可和免疫球蛋白基因 增强子中的元件结合)和果蝇da(daughterless,性别控制的总开关基因)的产物；B类是组织特异性表达的蛋白，包括哺乳动物的MyoD (myogen，肌浆蛋白)因 的转录因子和果蝇的AC-S(achaete-scute无刚毛基因的产物)a -螺旋-转角-a -螺旋基序(helix-turn-helix， HTH)HTH是最早发现的DNA结合区域，在HTH的三维构型中由转角分隔的两个a - 螺旋与DNA结合。Most Bacterial and Eukaryotic regulatory proteins

27、use the helix-turn-helix motif to bind DNA target.如久噬菌体的cro阻遏蛋白、LacO和trp阻遏蛋白、涉及酵母交配型的a1和a2 蛋白、真核生物中的Oct-1和Oct-2等均具有HTH构型。5.同源异位结构域(Homeodomains, HD)是一种编码60aa(amino acid)的序列，长180bp,它存在于很多控制果蝇早期发育基因中， 在高等生物中也发现了相关基序。The homeodomain is a class of helix-turn-helix DNA-binding domain and recognizes DNA i

28、n essentially the same way as those bacterial proteins.HD的C-端区域和原核阻遏蛋白的HTH同源，但也有几点不同：HD的C端由3个a-螺旋构成，螺旋3结合于大沟，长17aa；而阻遏蛋白由5个a-螺 旋构成，螺旋3长仅9个aa ；原核的HTH以二聚体形式与DNA结合，靶序列是回文结构，而HD是以单体形式与 DNA结合，靶序列不是回文结构；HD N-端的臂位于小沟，而HTH螺旋1的末端与DNA的背面接触。核小体(Nucleosome)模型：通过电镜观察间期细胞核的结构，提出染色质结构的串珠模型 (染色体二级结构-核小体)。间期细胞核(小球菌核

29、酸酶短时间处理)核小体颗粒(高浓度盐溶液)140bpDNA+4 种 HP染色质：核小体：110A，由H2A、H2B、H3和H44种组蛋白构成；连接丝:DNA双链：组蛋白H1组成。1个核小体(上有1.75圈DNA，140bp);连接丝长约50-60bp; 约200个碱基对的DNAThe protein octamer is divided into four histone-fold dimers defined by H3-H4 and H2A-H2B histone pairs. The two H3 -H4 pairs interact through a 4-helix bundle f

30、ormed only from H3 and H3 histone folds to define the H3-H4 tetramer. Each H2A-H2B pair interacts with the tetramer through a second, homologous 4-helix bundle between H2B and H4 histone folds. The histone-fold regions of the H3 -H4 tetramer bind to the centre of the DNA covering SHL-3 to +3, wherea

31、s those of the H2A -H2B dimers bind from -6 to -3 and +3 to +6. (SHL, superhelix axis location)核心组蛋白八聚体连接的顺序是：H2A-H2B-H4-H3-H3-H4-H2B-H2A。3.螺线管(Solenoids)染色体三级结构由核小体组成的直径10nm的纤维(长度压缩6倍)螺旋化，每圈6个核小体，形成外径 30nm、内径10nm纤维，H1组蛋白位于螺线管的内侧(长度又压缩6倍)。H1组蛋白对核小体的聚集作用:每个组蛋白H1分子通过其球形核心结合到核小体的一个 独特位点，而其N末端和C末端被认为是伸展

32、开以接触相邻核小体的组蛋白H1核心的其它 位点，起交联核小体的作用。第三节染色体的高级组装一、侧环(Loop)染色体的四级结构由螺线管中特定区域与细胞核基质结合后收缩形成。侧环长度约63000bp,相当于一个复制 单位。染色体联会及重组可能发生于该级结构水平上。（50圈/环）二、 染色单体纤维（chromatid fiber）染色体的五级结构以细胞核基质为支撑基础的侧环结构进一步螺旋化，形成18个侧环组成的圆盘。许多圆盘 上下重叠形成粗度约为200300nm、中空的管状结构，内侧为染色体骨架，称染色单体纤 维。三、中期染色体染色单体纤维进一步螺旋化。主缢痕和次缢痕处未发生这种螺旋化。第四节高等

33、生物染色体的端粒和端粒酶TEL，端粒序列，telomere DNA sequenceCEN，着丝粒序列，centromere DNA sequenceARS，自主复制 DNA 序列，autonomously replicating DNA sequence，1983年，A. W. Murray等人成功构建了包括ARS、CEN、TEL和外源DNA，总长度为 55kb的酵母人工染色体（yeast artificial chromosome, YAC）。YAC可用于转基因和构建基因文库， 容纳插入片段的能力远高于质粒。端粒（telomere）是指真核生物染色体线性DNA分子末端的结构部分，通常膨大成

34、粒状。-端粒是线性DNA分子末端的特殊结构，由规则或不规则的双链重复序列和最末端的 一条单链重复序列以及端粒蛋白质构成。:端粒结合蛋白分为两类：端粒单链结合蛋白和端粒双链结合蛋白。前者在端粒末端提供帽状结构以稳定端粒；后者可能直接参与端粒长度平衡的维持，是端粒延伸的负调节因子。Double-strand （双链）telomere-binding proteins （端粒结合蛋白）Budding yeast 出芽酵母 Rap1p is a major component of telomeric 调聚 chromatin that binds the telomeric repeats with

35、 high affinity 亲和力 through a Myb-like DNA binding domain. Rap1p negatively affects telomere length.It recruits, through a C-terminal domain, two proteins, Rif1p and Rif2p, which mediate the telomere length control.Deletion of either RIF1 or RIF2 leads to substantial elongation of telomeres establish

36、ing their function as negative regulators of telomere length.Telomere elongation analysis of single-chromosome end molecules in rif1 and rif2-mutant cells reveals that these proteins downregulate the frequency of telomerase-mediated telomere elongation.Single-strand telomere-binding proteinsSingle-s

37、trand telomere-binding proteins regulate telomerase access to the telomeric 3end.In S. cerevisiae, Cdc13p is the major single-strand DNA-binding protein. Cdc13ps functions include telomerase recruitment, telomerase repression, coordination of G- and C-strand synthesis, and protection of telomere end

38、s from nucleolytic degradation.Loss of CDC13 leads to degradation of the telomeric C-rich strand, causing a Rad9-mediated cell-cycle arrest.Cdc13p is present at telomeres throughout the cell cycle, but the levels of Cdc13p at telomeres peak in late S phase, consistent with the idea that Cdc13p assem

39、bles along the extended telomeric 3 overhang present at that time.四股螺旋 DNA ( tetraplex DNA, Tetrable Helix DNA )Poly (G), 4 (dG)染色体端粒高度重复的DNA序列：5-TTAGGGTTAGGGTTAGGG3 3，-AATCCCAATCCC5着丝点附近的高度重复序列均有形成四股螺旋DNA的可能G quadraplex 端粒G-quartets can be stabilized by sodium and potassium ions by chelation, and t

40、his stabilization can inhibit telomerase activity.端粒的功能：-对染色体DNA分子末端起封闭、保护作用：防止DNA酶酶切降解；防止发生DNA分子间融合；保持DNA复制过程中的完整性；作为细胞凋亡的信号。-*端粒长度可能与细胞寿命有关。端粒酶(性母细胞)。-由于所谓的咪端复制问题”,端粒随着细胞分裂而逐渐缩短。在大多数正常体细胞， 染色体端粒DNA每复制一次减少50-100bp。大约50-100次分裂后，端粒缩短到 临界长度时，即会造成细胞静止或凋亡，称之为细胞衰老。端粒缺损会导致DNA变 得脆弱、容易发生变异，可能导致一些与衰老有关的疾病，如动

41、脉硬化。但在生殖细胞和肿瘤细胞等永生化细胞中，一般通过一种细胞内反转录酶 端粒酶的作用，维持端粒的长度稳定，从而使细胞无限分裂下去。端粒酶(telomerase)：爵端粒酶是一种RNA-蛋白质复合体，它可以其RNA (150b，富含CxAy)为模板，通 过反转录过程对末端DNA链进行延长。人端粒酶的组成：端粒酶 RNA (human telomerase RNA, hTR)端粒酶协同蛋白(human telomerase associated protein 1, hTP1)端粒酶反转录酶(human telomerase reverse transcriptase, hTRT)_端粒酶的活性

42、变化：端粒酶的活性与许多因素有关，不同的细胞，同一细胞的不同状态及某 些物质的协同作用都可影响到端粒酶的活性。细胞的分化可降低端粒酶的活性。细胞分裂能力较强，分裂较快的组织端粒酶活性较高。胎儿时期的端粒酶有较 高的活性，但在出生后不久，除干细胞和其它少数增生活跃的组织(如性母细胞)外都无端 粒酶活性。目前证实，在正常的人体细胞中，除生殖细胞、T淋巴细胞、B淋巴细胞、造血 干细胞外，绝大多数细胞中的端粒酶均处于失活状态。在正常人体细胞中端粒酶不表达或者低表达，但在永生化细胞和85%的肿瘤组织中，都 可以检测到端粒酶的阳性表达。第五节高等生物染色体的着丝粒着丝粒(centromere)指中期染色单

43、体相互联系在一起的特殊结构。着丝粒可分为以下几种 类型：1.点着丝粒，如芽殖酵母2.散漫着丝粒(holocentromere),如秀丽杆线虫3.区域性着丝粒，如鼠、果蝇、裂殖酵母等生物着丝粒包含3个结构域：1、动粒结构域(kinetochore domain)2、中央结构域(Central domain)3、配对结构域(Pairing domain)1、动粒结构域(kinetochore domain)着丝粒(centromere)和动粒(kinetochore)是两个不同的概念。动粒指主缢痕处 两个染色单体外侧表层部位的特殊结构，它与仿锤丝微管相接触。动粒结构域包括三层板状结构，外板(out

44、er plate)、内板(inner plate)、中间区 (interzone)和围绕外层的纤维冠状层(fibrous corona)。内外板的电子密度高，中间区电子 密度低。内板与中央结构域的着丝粒异染色质结合，外板与微管纤维结合，纤维冠上结合有 马达蛋白。内层紧贴着丝粒DNA序列，含有CENP-C和CENP-G；中层含有多个磷酸化的蛋白，为3F3/2抗原，通过感受张力的变化来调控中期/后 期的转换，实现纺锤体检验点的调控。此外也可能含MCAK。外层含有CENP-F(又名mitosin)、CENP-E和ZW10，可能含有胞质动力蛋白(dynein) 及其相关的动力蛋白激活蛋白(dynact

45、in)复合物。纤维冠状层为纺锤体微管结合点，含有CENP-E、ZW10和胞质动力蛋白。对于尚 未与微管稳定结合的动粒，还含有 Mad(mitotic arrest deficient)家族蛋白和Bub(budding uninhibited by benzimidazole)家族蛋白，这些蛋白在纺锤体检验点中发挥重要作用。2、中央结构域位于动粒结构域的下方，含 a卫星 DNA 序列、CENP-B(centromere-associated protein B，80kD)和 INCENP(内着丝粒蛋白)，还可能含 MCAK(mitotic centromere-associated kinesi

46、n)。3、配对结构域位于着丝粒内层，中期两条染色单体在此处相互连结。含有染色单体连接蛋白CLIP (chromatid linking protein)。着丝粒的成分：1、DNA序列；芽殖酵母着丝粒仅由125bp长的富含AT的序列组成。哺乳动物的着丝粒序列很长，包含大量的重复序列，即卫星DNA。与人类和果蝇等多细胞真核生物类似，植物的着丝粒也是包埋在若干百万碱基对长的高 度重复DNA序列中，一般包括着丝粒卫星DNA和着丝粒专一的反转录转座子。2、着丝粒蛋白真核生物着丝粒的DNA序列变异较大。与着丝粒DNA的快速进化相反，着丝粒包含的基本 蛋白却是保守的，种类只有几种，说明蛋白在着丝粒的结构和功

47、能中发挥着更大的作用。Human centromeres :Human centromeres, called regional centromeres, encompass kilobases or megabases of DNA and include both unique and repetitive DNA sequences.Normal human centromeres are characterised by an abundance of 17l-bp asatellite DNA repeat arrays. These arrays are highly variab

48、le in size, ranging from 240 kb on some Y chromosomes to 4000 kb at other centromeres.the a satellite DNA ,The major DNA component in the centromeric region of human chromosomes, plays an important role in centromere function.a,多数植物的着丝粒卫星DNA重复单位只对亲缘关系很近的(一般是同一个属的)物种具 有专一性，存在广泛的序列变异。b而串联重复单位容易发生不等交换。不等交换能够在一个相对较短的时间清除整个阵 列中新的多态性，形成着丝粒卫星DNA的均质化。c着丝粒卫星DNA的均质化和变异性之间最终达到一种平衡，既能产生足够的序列分 歧以引起物种间交配不相容，同时又具有在一个物种内维持着丝粒活性所需的足够的 保守性。CENP-A: The primary link between centromeric DNA and t