细胞核与染色质

关于细胞核与染色质第一页，共五十二页，编辑于2023年，星期三细胞核特征形状：圆形，胚乳细胞(网状）蝶类丝腺细胞(分支状)。位置：细胞中央，成熟植物细胞的边缘。数目：通常一个，成熟的筛管和红细胞（0）、肝细胞、心肌细胞(1-2）、破骨细胞(6~50）、骨骼肌细胞(数百)、植物毡绒层细胞(2~4)。结构：①核被膜、②核仁、③核基质、④染色质、⑤核纤层。功能：①遗传、②发育。第二页，共五十二页，编辑于2023年，星期三细胞核结构组成第三页，共五十二页，编辑于2023年，星期三一、核被膜是双层膜结构构成：内核膜（innernuclearmembrane）外核膜（outernuclearmembrane）

核周隙（perinuclearspace）

核孔复合体（Nuclearporecomplex)外核膜：内质网的一部分，胞质面附有核糖体。核周隙：宽20~40nm，与内质网腔相通。第十六章核膜（Nuclearenvelope)第四页，共五十二页，编辑于2023年，星期三第五页，共五十二页，编辑于2023年，星期三核孔是物质运输的通道核孔由至少50种不同的蛋白质（nucleoporin）构成，称为核孔复合体（nuclearporecomplex，NPC）。一般哺乳动物细胞平均有3000个核孔。细胞核活动旺盛的细胞中核孔数目较多，反之较少。在电镜下观察，核孔是呈圆形或八角形，现在一般认为其结构如fish-trap。第六页，共五十二页，编辑于2023年，星期三核孔复合体结构第七页，共五十二页，编辑于2023年，星期三核孔复合体结构胞质环胞质纤维核质环核篮纤维核篮中央栓辐第八页，共五十二页，编辑于2023年，星期三通过核孔的物质运输与信号序列有关核定位信号（nuclearlocalizationsignal，NLS）：引导蛋白质进入细胞核的一段信号序列。受体为importin。第一个被确定的NLS是病毒SV40的T抗原，序列为：pro-pro-lyslys-lys-Arg-Lys-val。NLS对连接的蛋白质无特殊要求，完成输入后不被切除。•核输出信号（nuclearexportsignal,NES），引导RNP输出细胞核，受体为exportin。•Ran蛋白，一类G蛋白，调节货物复合体的解体或形成。第九页，共五十二页，编辑于2023年，星期三第十页，共五十二页，编辑于2023年，星期三第十一页，共五十二页，编辑于2023年，星期三核孔复合体物质转运第十二页，共五十二页，编辑于2023年，星期三核膜的主要功能区域化作用；控制细胞核与细胞质的物质交换；合成生物大分子；在细胞分裂中参与染色体的定位与分离第十三页，共五十二页，编辑于2023年，星期三一、核纤层（nuclearlamina）：位于内核膜的内表面的纤维网络，可支持核膜，并与染色质及核骨架相连。组成成分：核纤层蛋白（lamin)功能：1．保持核膜的形态：2.参与核膜重建3．参与染色质和核的组装：核纤层在细胞分裂时呈现出周期性的变化，在间期核中，核纤层提供了染色质（异染色质）在核周边锚定的位点。在前期结束时，核纤层被磷酸化，核膜解体。在分裂末期，核纤层蛋白去磷酸化重新组装，介导了核膜的重建。第十七章核纤层和核骨架第十四页，共五十二页，编辑于2023年，星期三第十五页，共五十二页，编辑于2023年，星期三核纤层（nuclearlamina）第十六页，共五十二页，编辑于2023年，星期三第十七页，共五十二页，编辑于2023年，星期三第十八章染色质和染色体一、染色质和染色体的化学组成•组成：DNA、组蛋白、非组蛋白、少量RNA•比例：1:1:(1-1.5):0.05。第十八页，共五十二页，编辑于2023年，星期三（一）DNA3种序列：①单一序列；②中度重复序列（104~105）；③高度重复序列（>106）。3种构像：①B-DNA、②Z-DNA、③A-DNA。第十九页，共五十二页，编辑于2023年，星期三基因组第二十页，共五十二页，编辑于2023年，星期三人类基因组DNA第二十一页，共五十二页，编辑于2023年，星期三（二）组蛋白带正电荷，含Arg，Lys，属碱性蛋白，共5种，分为：–核心组蛋白（corehistone）：H2A、H2B、H3、H4；–连接组蛋白（linkerhistone）：H1。•结构：高度保守，尤其是H4。–核心组蛋白由球形部和尾部构成，球形部借Arg与磷酸二脂骨架间的静电作用使DNA分子缠绕在组蛋白核心上，形成核小体，尾部含有大量Arg和Lys，为组蛋白转译后进行修饰的部位。•H1是多样性，具有属(genus)和组织特异性。第二十二页，共五十二页，编辑于2023年，星期三指染色质上能识别特异性DNA序列的蛋白质，又称序列特异性DNA结合蛋白(sequencespecificDNAbindingproteins)特性：

◆非组蛋白具多样性和异质性；◆含有较多天冬氨酸、谷氨酸，带负电荷，属酸性蛋白质；◆能与特异DNA序列相识别，识别与结合依赖氢键和离子键；

◆识别DNA序列在进化上高度保守；◆整个细胞周期都进行合成，组蛋白只在S期合成。（三）非组蛋白第二十三页，共五十二页，编辑于2023年，星期三非组蛋白的功能：◆能帮助DNA分子折叠，从而有利于DNA的复制和基因的转录。◆协助启动DNA复制。◆控制基因转录，调节基因的表达第二十四页，共五十二页，编辑于2023年，星期三人体的一个细胞核中有23对染色体，每条染色体的DNA双螺旋若伸展开，平均长为5cm，核内全部DNA连结起来约1.7~2.0m。二、染色质和染色体的亚微结构第二十五页，共五十二页，编辑于2023年，星期三1.从DNA到染色体核小体（nucleosome）：一种串珠状结构，由核心颗粒和连结线DNA两部分组成，通过酶消化实验建立。①每个核小体单位包括约200bp的DNA、一个组蛋白核心和一个H1；②由H2A、H2B、H3、H4各两分子形成八聚体，构成核心颗粒；③DNA分子以左手螺旋缠绕在核心颗粒表面，每圈80bp，共1.75圈，约146bp，两端被H1锁合；④相邻核心颗粒之间为一段60bp的连接线DNA。第二十六页，共五十二页，编辑于2023年，星期三第二十七页，共五十二页，编辑于2023年，星期三核小体的结构第二十八页，共五十二页，编辑于2023年，星期三螺线管(solenoid)通过核小体，DNA长度压缩7倍，形成11nm的纤维。但是在电镜下观察用温和方法分离的染色质是直径30nm的纤维，这种纤维的形成有两种解释：①由核小体螺旋化形成，每6个核小体绕一圈，长度压缩6倍；②由核小体纤维Z字形折叠而成，长度压缩40倍。目前多认为30nm的纤维折叠为一系列的环（loop）结合在核骨架上（或称染色体骨架），结合点是富含AT的区域。第二十九页，共五十二页，编辑于2023年，星期三第三十页，共五十二页，编辑于2023年，星期三第三十一页，共五十二页，编辑于2023年，星期三2、染色质组装第三十二页，共五十二页，编辑于2023年，星期三第三十三页，共五十二页，编辑于2023年，星期三染色质包装的多级螺旋模型◈一级结构：核小体(nucleosome)◈二级结构：螺线管(solenoid)◈三级结构：超螺线管(supersolenoid)◈四级结构：染色单体（chromatid）

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第三十四页，共五十二页，编辑于2023年，星期三染色质组装与染色体结构第三十五页，共五十二页，编辑于2023年，星期三三、异染色质与常染色质间期核中染色质可分为异染色质（heterochromatin）和常染色质（enchromatin）。常染色质：间期细胞核中解旋的细纤维丝，结构松散，碱性染料不宜着色，在电镜下呈浅亮区。异染色质：间期细胞核中结构紧密、呈凝集状态，碱性染料着色很深的团块状结构。①在间期核中处于凝缩状态，无转录活性、是遗传惰性区。②在细胞周期中表现为晚复制、早凝缩（异固缩）。异染色质又分为结构异染色质和兼性异染色质。第三十六页，共五十二页，编辑于2023年，星期三巴氏小体（barrbody）：雌性哺乳动物细胞两条X染色体在胚胎发育早期都是有活性的常染色质，约在胚胎发育第16天，其中一条X染色体失活，转化成异固缩化的异染色质。形成一个高度凝集的浓染小体，称为巴氏小体。结构异染色质和兼性异染色质（P152-P153)第三十七页，共五十二页，编辑于2023年，星期三第三十八页，共五十二页，编辑于2023年，星期三染色体结构示意图centromereParmqarmcentromeresatelliteSisterchromatidsparmqarm染色体的结构第三十九页，共五十二页，编辑于2023年，星期三相关概念着丝粒（centromere）和动粒（kinetochore）是两个不同的概念，前者指中期染色单体相互联系在一起的特殊部位，后者指主缢痕处两个染色单体外侧与纺锤体微管连接的部位。着丝粒-动粒复合体包括：动粒结构域、中心结构域和配对结构域动粒结构域（kinetochoredomain）：位于着丝粒的外表面，包括三层板状结构和围绕外层的纤维冠(fibrouscorona)；中心结构域（centraldomain):位于动粒结构域内面，富含高度重复的DNA序列，是着丝粒-动粒复合体的主体；配对结构域（pairingdomain）：位于着丝粒-动粒复合体的内表面，是细胞有丝分裂中期姐妹染色单体相互连接的位点。第四十页，共五十二页，编辑于2023年，星期三第四十一页，共五十二页，编辑于2023年，星期三次缢痕（P154)随体端粒核仁组织区第四十二页，共五十二页，编辑于2023年，星期三ChromosomecentromereandtelomereshownbyFluorescenceInsituHybridization第四十三页，共五十二页，编辑于2023年，星期三染色体分类（P154)第四十四页，共五十二页，编辑于2023年，星期三染色体分类第四十五页，共五十二页，编辑于2023年，星期三真核细胞染色体的3种DNA序列功能元件复制起始点着丝粒端粒第四十六页，共五十二页，编辑于2023年，星期三核型与带型核型：即细胞分裂中期染色体特征的总和。包括染色体的数目、大小和形态特征等方面。带型：染色体经物理、化学因素处理后，再进行分化染色，使其呈现特定的深浅不同带纹（band）的方法。人类染色体分组（P155表18-4）单倍体多倍体第四十七页，共五十二页，编辑于2023年，星期三Thereare46,23pairs.※

autochromosome:

1-----22areautosomesfromthelargest(chromosome1)tothesmallest(chromosomes21and22).※sexchromosome:XXinfemalesXYinmales.※

Thehumannormalkaryotypefemalekaryotype:46,XXmalekaryotype:46,XY

HumanChromosomekaryotype第四十八页，共五十二页，编辑于2023年，星期三StandardkaryotypeMale:46XYStandardkaryotypeu