细胞生物学2细胞核与染色体.pptx
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1、三、染色质蛋白质三、染色质蛋白质 负责负责DNA分子遗传信息的组织、复制和阅读分子遗传信息的组织、复制和阅读组蛋白组蛋白(histone):是真核生物染色体的基本结是真核生物染色体的基本结 构蛋白构蛋白,是一类小分子是一类小分子碱性碱性蛋白质蛋白质,有有5种类型种类型,即即H1、H2A、H2B、H3、H4,它们富含,它们富含带带 正电荷正电荷的碱性氨基酸,能够同的碱性氨基酸,能够同DNA中带负电中带负电 荷的磷酸基团相互作用。荷的磷酸基团相互作用。染色质中的组蛋白与染色质中的组蛋白与DNADNA的含量之比为:的含量之比为:1111。组蛋白的功能组蛋白的功能:核小体组蛋白核小体组蛋白(nucle
2、osomal histone),包括包括H2AH2A、H2BH2B、H3H3和和H4,H4,作用是与作用是与 DNADNA组装成核小体组装成核小体 H1H1不参加核小体的组建不参加核小体的组建,在构成核在构成核 小体时起连接作用小体时起连接作用,并赋予染色质以并赋予染色质以 极性。极性。非组蛋白非组蛋白(nonhistone)(nonhistone)概念概念:是指细胞核中组蛋白以外的蛋白质。指细胞核中组蛋白以外的蛋白质。特性特性:非组蛋白具多样性和异质性非组蛋白具多样性和异质性 对对DNA具有识别特异性,又称序列特异性具有识别特异性,又称序列特异性 DNA结合蛋白结合蛋白(sequence s
3、pecific DNA binding proteins)具有多种功能,包括基因表达的调控和染具有多种功能,包括基因表达的调控和染 色质高级结构的形成。色质高级结构的形成。呈酸性、带负电荷。呈酸性、带负电荷。非组蛋白的功能非组蛋白的功能:参与染色体的构建参与染色体的构建;启动启动DNADNA的复制的复制;控制基因转录控制基因转录调控基因的表达。调控基因的表达。四、核小体(四、核小体(nucleosome)核小体的结构要点核小体的结构要点 Nucleosome is basic structural unit of chromatin。由由200200个左右碱基对的个左右碱基对的DNADNA和四
4、种组蛋白结合而成;和四种组蛋白结合而成;其中四种组蛋白其中四种组蛋白(H2A、H2B、H3、H4)各各2分子组成分子组成 八聚体的小圆盘,是核小体的核心结构;八聚体的小圆盘,是核小体的核心结构;146个碱基对的个碱基对的DNA绕在小圆盘外外面绕在小圆盘外外面1.75圈。每一圈。每一 分子的分子的H1与与DNA结合结合,起稳定核小体结构的作用;起稳定核小体结构的作用;两相邻核小体之间以连接两相邻核小体之间以连接DNA(linker DNA)相连相连,长度长度 为为080bp不等。不等。The organization of chromatin in nucleosomes 五、染色体的包装(五、
5、染色体的包装(chromosome packing)核小体核小体(nucleosome)螺线管螺线管(solenoid)超螺线管超螺线管(supersolenoid)染色体染色体(chromosome)从核小体开始到染色体从核小体开始到染色体,DNA总共压缩总共压缩:压缩压缩7倍倍 压缩压缩6倍倍 压缩压缩40倍倍 压缩压缩5倍倍 DNA 核小体核小体螺线管螺线管-超螺线管超螺线管-染色单体染色单体30nm 30nm 纤维纤维染染色色体体的的四四级级结结构构六、常染色质和异染色质六、常染色质和异染色质 常染色质常染色质(euchromatin)指间期核内染色质纤维折叠压缩程度指间期核内染色质纤
6、维折叠压缩程度 低低,处于伸展状态处于伸展状态,用碱性染料染色时着用碱性染料染色时着 色浅的那些染色质。色浅的那些染色质。特征特征:DNA包装比约为包装比约为1 0002 000分之一分之一 单一序列单一序列 DNA 和中度重复序列和中度重复序列DNA(如组蛋如组蛋 白基因和白基因和tRNA基因基因)并非所有基因都具有转录活性并非所有基因都具有转录活性,常染色质状态常染色质状态 只是基因转录的必要条件而非充分条件只是基因转录的必要条件而非充分条件 异染色质异染色质(heterochromatin):概念:指在整个间期,仍然保持折叠压缩,处于聚缩状态,碱性染料染色时着色较深 的染色质组分。类型
7、结构异染色质(或组成性异染色质)(constitutive heterochromatin)兼性异染色质(facultative heterochromatin)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,除复制期以外,在整个细胞周期均处于聚缩状态,形成多个染色中心形成多个染色中心 结构异染色质的特征: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 及染色体臂的某些节段及染色体臂的某些节段,呈现呈现C带染色;带染色;由相对简单、高度重复的由相对简单、高度重复的DNA序列构成序列构成,如卫星如卫星DNA;具有显著的遗传惰
8、性具有显著的遗传惰性,不转录也不编码蛋白质;不转录也不编码蛋白质;在复制行为上与常染色质相比表现为晚复制早聚缩;在复制行为上与常染色质相比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,作为核间性,作为核DNA的转座元件,引起遗传变异。的转座元件,引起遗传变异。兼性异染色质 在在某某些些细细胞胞类类型型或或一一定定的的发发育育阶阶段段,原原来来的的常常染染色色质质聚聚缩缩,并并丧丧失失基基因因转转录录活活性性,变为异染色质,如变为异染色质,如X X染色体随机失活染色体随机失活 异异染染色色质质化化可可能能是是关关闭闭基基因
9、因活活性性的的一一种途径种途径 活性染色质:具有转录活性的染色质非活性染色质:无转录活性的染色质第三节第三节 染色体染色体 中期染色体的形态结构中期染色体的形态结构中期染色体的形态结构中期染色体的形态结构 染色体染色体DNA的三种功能元件的三种功能元件(functional elements)巨大染色体(巨大染色体(giant chromosome)一一.中期染色体的形态结构中期染色体的形态结构中期染色体的典型形态中期染色体的典型形态类型 染色体的主要结构染色体的主要结构 染染色色体体的的电电镜镜照照片片类 型中着丝粒染色体中着丝粒染色体中着丝粒染色体中着丝粒染色体(metacentric c
10、hromosome)(metacentric chromosome)近(近(近(近(亚)中着丝粒染色体亚)中着丝粒染色体亚)中着丝粒染色体亚)中着丝粒染色体 (submetacentric chromosome)(submetacentric chromosome)近(近(近(近(亚)端着丝粒染色体亚)端着丝粒染色体亚)端着丝粒染色体亚)端着丝粒染色体 (subtelocentric chromosome)(subtelocentric chromosome)端着丝粒染色体端着丝粒染色体端着丝粒染色体端着丝粒染色体(telocentric chromosome)(telocentric chr
11、omosome)。四种不同位置着丝粒的染色体四种不同位置着丝粒的染色体根据着丝粒位置进行的染色体分类根据着丝粒位置进行的染色体分类根据着丝粒位置进行的染色体分类根据着丝粒位置进行的染色体分类 着丝粒位置染色体符号着丝粒比 着丝粒指数中着丝粒中着亚中着丝粒近端着丝粒端着丝粒msmstt1.001.671.683.003.017.007.01007.007.01000.5000.3750.3740.2500.2940.1250.1240.000长臂长度短臂长度;短臂长度染色体总长度(根据Levan等,1964;Green等,1980)染色体的主要结构染色体的主要结构着丝粒着丝粒(centromer
12、e)与与动粒动粒(kinetochore)主缢痕主缢痕(Primary constriction)次缢痕次缢痕(secondary constriction)核仁组织区核仁组织区(nucleolar organizing region,NOR)随体随体(satellite)端粒端粒(telomere)着丝粒与着丝点着丝粒与着丝点(动粒动粒)着丝点结构域(kinetochore domain)内板(inner plate)中间间隙(middle space),innerzone外板(outer plate)纤维冠(fibrouscorona)中央结构域(central domain)配对结构域(
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