第十一章-细胞核与染色质.ppt

1、第11章细胞核和染色质，第1节核膜的复制和表达第2节染色质第3节染色质第4节染色体第5节核仁和核基质第6节细胞核的横截面、分布、形态、大小、数量和分布：在大多数真核细胞中；例外：哺乳动物的成熟红细胞、高等植物的成熟筛细胞等。形态：球形或椭圆形或圆形：约占细胞总体积的10%。数量：一一般来说：大多数生物都有许多细胞：植物个体发育过程中的大多数胚乳核，草履虫和其他原生动物；人类骨骼肌细胞中有数百个细胞核。细胞核和细胞质之间的膜功能：细胞核和细胞质之间的自然选择屏障：细胞核内的核酸复制、转录和加工，细胞质内的蛋白质翻译调节细胞核内外的物质交换和信息交换。核孔复合体的结构成分包括双核膜、核孔复合体和核

2、纤维层、第一节、核膜、第一核膜、内核膜、外核膜和核周间隙，外核膜与内质网相连，常与核糖体相连，内核膜光滑无核糖体，内核膜与核纤维层相连，核纤维层通过层粘连蛋白B受体(LBR)与核纤维层相连，内外膜平行。融合位点形成核孔，核孔嵌入核孔复合体，NPC)。(1)核膜结构，(2)核膜解体和组装，早期有丝分裂，核膜解体，是一个受调控的过程，Cdk1，PKC，染色体凝集，核孔复合体溶解，核纤维层解聚，在核膜的解体过程中，核膜组分中蛋白质的磷酸化是最重要的调节机制，其中至少有几种核孔复合蛋白、核膜内层的层粘连蛋白受体和核纤维层蛋白被磷酸化。分裂、装配、有丝分裂中期至后期、激酶失活、磷酸化核膜、核孔和核纤维层

3、成分的去磷酸化、核膜重构的激活、核膜成分与染色体的结合以及囊泡的融合，其中层粘连蛋白和层粘连蛋白B受体可直接或间接与DNA结合、核孔形成、核孔复合体装配、核纤维层形成、核体积增加、冉-GTP和冉。2。核孔复合体(NPC)，嵌入：树脂的超薄切片，负染色技术，冷冻蚀刻。从1949年到1950年，卡兰和汤姆林发现，在一个典型的哺乳动物中大约有3000-4000个核细胞，在具有旺盛核活性的细胞中，核孔的数量更多，反之亦然。电镜下，核孔呈圆形或八角形。现在一般认为它们的结构像鱼饵，核质交换是双向的，核孔复合体的双向结构模型，(1)结构模型，结构成分：1。细胞质环：位于核孔边缘的细胞质侧，也称为外环；2.

4、核蛋白环：位于核孔边缘的核表面一侧，也称为内环；3.辐射：从核孔边缘向中心延伸的径向八重对称纤维；4.螺栓：也称为中心螺栓。它位于核孔的中心，呈颗粒状或棒状(有争议)。胞质平面结构，核平面结构：篮子复合体；(2)组成，核孔蛋白，NPC功能特性，双向：核蛋白，核核糖核酸，核酸核蛋白复合体(RNP)。双重功能：离子的被动扩散、小分子(直径10纳米)、亲核蛋白质输入的主动传输、核糖核酸和RNP输出等。(3)功能能量，核孔复合体的主动转运，高选择性：转运粒子直接为10-20纳米，需要消耗三磷酸腺苷的信号识别和载体介导过程具有饱和动力学特征：核输入：DNA复制和转录、染色体构建和核糖体亚单位组装所需的各

5、种因子；核输出：核糖核酸，组装的亲核蛋白质，如核糖体亚单位：一类在细胞质中合成并在细胞核中起作用的蛋白质可以留在细胞核中，或在细胞核和细胞质之间穿梭并含有核定位信号(NLS)，这些信号被导入细胞核并通过核定位序列测试进行验证。细胞核中的野生型：t抗原，细胞质中的突变型：t抗原，第一个被鉴定的NLS:猴肾病毒的t抗原，亲核蛋白被NPC主动转运，核输出，CRM1识别NES(核输出信号)，从而导致核输出。CRM1和货运的结合也受冉-GTP活动的管制。CRM1和Importin一样，可以直接与NPC合并。由核糖核酸聚合酶转录的核糖核酸在核仁中合成形成核糖体亚单位，然后以RNP的形式运输出细胞核。由核糖

6、核酸聚合酶转录的核糖核酸和核糖核酸通过蛋白质介导被输出到细胞核外，由核糖核酸聚合酶转录的异源核糖核酸被封端、跟踪和添加。核层粘连蛋白由层粘连蛋白组成，层粘连蛋白是一种中间纤维，可分为三种类型：甲、乙、丙。层粘连蛋白的表达具有组织和发育期的特异性。层粘连蛋白B:它在所有哺乳动物细胞中表达。功能：1 .结构支撑，保持细胞核的形状和大小；2.调节基因表达；3.调节脱氧核糖核酸修复层粘连蛋白A 4、细胞周期相关的解聚和重组以及薄网状核纤维层；2.染色质。1879年，w .弗莱明(德国)提出染色质描述细胞核中被碱性染料染色的物质。18790.898888888885染色质：是指间期细胞核中由DNA、组蛋

7、白、非组蛋白和少量RNA组成的线性复合结构，是间期细胞遗传物质的形式。染色体：细胞处于有丝分裂或减数分裂的特征阶段，这是一种由染色质浓缩形成的杆状结构。染色质和染色体是能够在细胞周期的不同阶段相互转化的形态结构。化学成分相同，包装程度不同。1 1 0.6 0.1，DNA复制、转录和重组都是在染色质水平上进行的，从中心到中心，有些两栖动物和植物的基因组比人类大！一般来说，一个生物体越复杂，它的基因组就越大，但也有例外。(1)基因组大小的比较；(1)染色质DNA，基因组：生物细胞单倍体基因组中储存的全部遗传信息。蛋白质编码序列：它主要是一个非重复的单个脱氧核糖核酸序列，通常是一个拷贝。2.编码rR

8、NA、tRNA和组蛋白的串联重复序列通常有20-300个拷贝。3.含有重复序列的脱氧核糖核酸：分散在重复序列中的简单序列脱氧核糖核酸：转座子、反向(记录的)转座子等。4.高度重复的脱氧核糖核酸序列：105份以上的脱氧核糖核酸(卫星脱氧核糖核酸)/微卫星脱氧核糖核酸/微卫星脱氧核糖核酸。5.未分类的间隔基因。(2)基因组的类型；(2)染色质蛋白，负责组织、复制、修复和阅读脱氧核糖核酸分子遗传信息，大致可分为组蛋白和非组蛋白。(1)组蛋白：定义：p237。核小体组蛋白：H2B、H2A、H3和H4，它们帮助DNA卷曲形成稳定的核小体结构，没有物种和组织特异性，在进化中非常保守。H1组蛋白：H1在核小

9、体的形成中起连接作用，形成染色体的高级结构；(2)非组蛋白：序列特异性(相对)DNA结合蛋白，占染色体蛋白的60-70%。特征：多样性和异质性：包括参与核酸代谢和修饰的酶、核蛋白、染色体骨架蛋白、基因表达调控蛋白等；脱氧核糖核酸的识别是特异性的，识别和结合依赖于位于脱氧核糖核酸双螺旋大凹槽中的氢键和离子键。与脱氧核糖核酸结合的螺旋区具有蛋白质二聚化的能力；功能多样性：帮助脱氧核糖核酸折叠；协助启动脱氧核糖核酸复制；调节基因表达。序列特异性结合蛋白的不同结构模式，螺旋-转-螺旋基序，识别特定碱基信息的羧基末端螺旋，锌指基序，锌原子，亮氨酸拉链基序，每七个氨基酸中的第七个氨基酸是亮氨酸。螺旋-环-

10、螺旋基序、高迁移率组蛋白盒基序和弯曲DNA的特殊功能。传统上，染色质是由组蛋白包裹在脱氧核糖核酸周围形成的纤维结构。1974年，科恩伯格根据对染色质的酶切和电镜观察，发现核小体是染色质组装的基本结构单位，并提出了染色质结构的“珠化”模型。核小体是染色质的基本单位。扩展染色质的电镜观察表明，盐溶液处理后解聚的染色质呈10 nm珠状结构；染色质用非特异性微球菌核酸酶消化，部分酶切片段的分析结果为： 200 bp片段。x射线衍射等技术研究表明，核小体颗粒具有并矢对称性，核心组蛋白首先形成含有两个H3和两个H4的四聚体，然后与两个H2A/H2B杂二聚体结合形成八聚体。SV40微染色体分析：病毒脱氧核糖

11、核酸和宿主组蛋白可以独立组装成核小体。(1)核小体的发现，(2)核小体的结构，约200bp的脱氧核糖核酸，组蛋白核心复合物，一个连接H1和60 BP的脱氧核糖核酸，(4)染色质组装，人体的一个细胞核中有23对染色体，如果每个染色体的脱氧核糖核酸双螺旋延长，平均长度为5厘米，并且细胞核中所有的脱氧核糖核酸连接约1。72.0？压缩比接近10000倍。压缩近10，000次，平均长度为5厘米，核直径为5-10微米，无，(1)染色质组装过程，初级结构：核小体二级结构：螺线管三级结构：超螺线管四级结构：染色质压缩7次，6次，40次，5次，DNA核小体螺线管超螺线管染色质，(2)染色质组装的多级螺旋模型，7

12、6405=8400。(3)染色质组装的30纳米螺线管结构模型基本上没有异议，但三级结构尚未确定。除了超级螺线管模型，有人提出了染色体骨架-辐射环模型；30纳米的螺线管被折叠成一个环，沿着染色体的纵轴从中心延伸到外围，形成复制环。每18个复制环排列在一个径向平面上，与核矩阵结合形成微带，约106个微带沿纵轴形成染色质。基因组结构和染色质组装概述；5.染色质类型、常染色质、异染色质、间期核染色质纤维折叠和压缩程度低，处于伸展状态；当用碱性染料染色时，它是浅色的，并能活跃地转录；不是所有的基因都具有转录活性，但只是基因转录的必要条件，而不是充分条件；当用碱性染料染色时，相间核折叠和压缩程度高，处于浓

13、缩状态，颜色深。异染色质中的基因没有转录活性，可以抑制插入的DNA片段的表达。组蛋白和脱氧核糖核酸修饰：脱氧核糖核酸甲基化，组成型，位于着丝粒、端粒、次级收缩和染色体臂的某些片段，由相对简单和高度重复的脱氧核糖核酸序列组成，如卫星脱氧核糖核酸，具有显著的遗传惰性，既不转录也不编码蛋白质，在复制行为中，导致染色质间隔；作为细胞核DNA的转座元件，它引起遗传变异，异染色质、兼性异染色质、某些细胞类型或某个发育阶段，原来的常染色质收缩而失去基因转录活性，变成异染色质，例如，X染色体随机失活，异染色质在胚胎细胞中较少，但在高分化细胞中较多，这是一种接近基因活性的方式。非活性染色质占90%，染色质有DN

14、ase超敏感位点，一个长度为100-200 bp的染色质区DNA序列被特异性暴露，为RNA聚合酶、转录因子或调节蛋白提供结合位点，组蛋白乙酰化是活性染色质的标志，很少组蛋白H1与之结合，很少组蛋白H2B被磷酸化，很少组蛋白H2A发生突变。组蛋白H3的变异体H3.3仅出现在活性染色质中，且HMG蛋白丰富。它根据功能状态进行分类。第三部分是染色质复制和表达(自学)。根据着丝粒位置的染色体分类图，第一，中期染色体形态和结构，第四节染色体，(第一)着丝粒和动粒着丝粒3360是指中期染色质相互连接的特殊位置。动子：是指两个染色质外表面在主要收缩处的特殊结构，与模拟微管接触。着丝粒、中心结构域、运动结构域

15、、配对结构域、外板、内板、中间层、外层周围的纤维冠、荧光原位杂交显示着丝粒卫星DNA，(2)次级收缩，除主收缩外，染色体上的第二个收缩显示浅收缩，(3)核糖体RNA基因(除5SrRNA基因)位于核仁组织区(NORs)的区域。核仁组成区位于染色体的次级收缩区，但并非所有次级收缩区都是NORs。(5)端粒染色体末端的特化部分，用于维持染色体的完整性和个体性。端粒是由高度重复的短序列串联而成的，在进化中高度保守。不同生物的端粒序列非常相似，哺乳动物的端粒序列是TTAGGG，重复500-3000次。(4)卫星是指位于染色体末端的球形染色体片段，它通过次级收缩区与染色体的主要部分相连。荧光原位杂交显示端粒和端粒序列。染色体功能元件、端粒序列和端粒酶、核型：有丝分裂中期基因组的表型，包括染色体数目、大小和形态特征。核型是物种特异性的。染色体显带，低渗处