第10章 细胞核与染色体

第8章细胞信号转导第9章细胞骨架第11章核糖体第12章细胞增殖及其调控第13章程序性细胞死亡与细胞衰老第14章细胞分化与基因表达调控第15章细胞社会的联系第1章绪论第2章细胞的统一性与多样性第3章细胞生物学研究方法第4章细胞质膜第5章物质的跨膜运输第6章细胞的能量转换第7章真核细胞内膜系统第10章细胞核与染色体细胞生物学第10章:细胞核与染色体第一节核被膜与核孔复合体第二节染色质第三节染色质结构与基因活化第四节染色体第五节核仁第六节核基质（略）细胞核(nucleus)是细胞内储存遗传物质的场所。真核生物的细胞都有细胞核,只有成熟的红细胞和植物成熟的筛管没有细胞核。细胞核主要有两个功能:一是通过遗传物质的复制和细胞分裂保持细胞世代间的连续性(遗传);二是通过基因的选择性表达,控制细胞的活动。细胞核第一节核被膜与核孔复合体一、核被膜(nuclearenvelope)核被膜的结构核被膜的功能◆核质之间天然选择性屏障◆细胞核内外物质交换和信息交流二、核孔(nuclearpore)核被膜上有许多孔，称为核孔，是细胞核膜上沟通核质与胞质的开口，由内外两层膜的局部融合所形成，核孔的直径为80-120nm二、核孔复合体nuclearporecomplex扫描电镜观察的核孔复合物照片（三）核孔复合体的功能进行物质运输:包括主动运输和被动运输◆被动运输◆主动运输●信号引导●双向性核孔运输特点nuclearporecomplexs定义：核孔复合体，是一组蛋白质颗粒以特定的方式排布形成的轮形结构，呈现8面对称，是核质交换的双向选择性亲水通道。细胞核外核膜常常与下列的那个细胞器相连通A光面内质网B高尔基体C糙面内质网D溶酶体√下列哪种细胞器的外膜表面常附着有核糖体颗粒a.线立体b.细胞核c.光面内质网d.叶绿体√真核细胞中下列哪种细胞器或细胞结构上不可能有多聚核糖体存在。A.内质网B.细胞质基质C.细胞核膜D.细胞质膜√Whichofthefollowingorganelleshaveadoublemembranewithpores?A.peroxisomeB.golgiapparatusC.lysosomeD.nucleus√自学，下节课提问第十章细胞核与染色体：第二节染色质翻译并名称解释Chromatin['krəumətin]Chromosome['krəuməsəum]Genome['dʒi:nəum]microsatelliteDNAHistone['histəun]Nucleosome['nju:kliəsəum]euchromatin[ju:'krəumətin]Heterochromatin[.hetərə'krəumətin]问答题1简述核小体的结构模型。2哪些试验证据支持该结构模型？可作为重要的遗传标志，用于构建遗传图谱的DNA序列是：A、微卫星DNAB、小卫星DNAC、卫星DNAD、短散在重复元件√非组蛋白能识别特异的DNA序列，识别位点存在于：A、DNA核苷酸序列本身B、DNA双螺旋的大沟部分C、DNA双螺旋的小沟部分D、富含AT的DNA片段√迄今发现的最简单、最普遍的序列特异性DNA结合蛋白的结构模式是：A、α螺旋-转角-α螺旋模式B、锌指模式C、亮氨酸拉链模式D、螺旋-环-螺旋模式√用非特异性微球核酸酶消化裸露的DNA时，将产生：A、大约200bp的片段B、大约200bp整数倍的片段C、随机大小的片段群体D、大约146数倍的片段√染色质包装的一级结构是：A、DNA双螺旋B、核小体串珠结构C、螺线管结构D、超螺线管结构√组蛋白八聚体是由（）组成A、H2A、H2B、H3、H4各两个分子B、H2A、H2B各四个分子C、H3、H4各四个分子D、H2A、H2B、H3、H4各1分子以及4分子H1√ThehistoneproteinthatattachestoDNAstrandsbetweennucleosomesis_____.A.H2AB.H3C.H1D.H2BE.H4√Dataareconsistentwithamodelthatshowsnucleosomespackingtogethertoformacoil.Thisiscalleda___.A.ChromatidB.ChromosomeC.Solenoid['səulinɔid]D.30nmfiber√Ifasmallchromosomeconsistsof500,000,000nucleotides,howmanynucleosomeswillattachtothatchromosome?A.500,000,000B.2,500,000C.noneD.1000√ThehistoneproteinthatjoinswithH2Btoformonetetramer（[‘tetrəmə]四聚体）subunitofanucleosomeis___.A.H4B.H2AC.H1D.H3E.H2B√ThehistoneproteinthatjoinswithH3toformanothertetramersubunitofanucleosomeis___.A.H4B.H2BC.H2AD.H3E.H1√a.经常存在的染色质b.染色很深的染色质c.不呈异固缩的染色质d.呈现异固缩的染色质常染色质是()。√下列哪项代表了染色体结构中由最低至最高的压缩过程？a.核小体—30nm纤维—超螺旋管—染色单体b.核小体—超螺旋管—30nm纤维—染色单体c.核小体—30nm纤维—染色单体—超螺旋管d.染色单体—30nm纤维—超螺旋管—核小体√Eachchromosomeconsistsoftwoidentical:A.genesB.nucleiC.chromatidsD.bases√第二节染色质(chromatin)●染色质的概念及化学组成●染色质的基本结构单位—核小体(nucleosome)●染色质包装的结构模型●常染色质和异染色质一、染色质的概念◆染色质(Chromatin):指间期细胞核内由DNA、组蛋白、非组蛋白及少量RNA组成的线性复合结构,是间期细胞遗传物质存在的形式。◆染色体(chromosome):指细胞在有丝分裂或减数分裂过程中,由染色质紧密包裹而成的棒状结构。◆染色体与染色质比较：●在化学本质上没有差异●在构型上不同●是遗传物质在细胞周期不同阶段的不同表现形式。二、染色质DNA基因组（genome）：一个生物贮存在单倍染色体组中的总遗传信息，称为该生物的基因组。基因组大小通常随物种的复杂性而增加基因组中两类遗传信息编码序列调控序列物种基因组大小平均基因长（bp）基因数目大肠杆菌4.2×106bp，1.2Kb约2350酵母1.3×107bp1.4Kb约6100果蝇1.4×108bp11.3Kb约8750人3×109bp16.3Kb约3-4万?？几种生物基因组比较染色质DNA的类型非重复序列DNA(单一序列或1-5个拷贝):编码序列中度重复DNA序列（拷贝数在10个以上的序列称为重复序列，重复次数在102-105为中度重复序列）短散在重复元件（shortinterspersedelements，SINEs）长散在重复元件（longinterspersedelements，LINEs）高度重复DNA序列（重复次数在105以上）高度重复DNA序列卫星DNA（satelliteDNA），主要分布在染色体着丝粒部位；小卫星DNA（minisatelliteDNA），又称数量可变的的串联重复序列，常用于DNA指纹技术（DNAfinger-printing）作个体鉴定；微卫星DNA（microsatelliteDNA）重复单位序列最短（1～6个核苷酸），由10～50个重复单位串联组成。在整个基因组中分布广且密度高，具高度多态性，在遗传上高度保守，为重要的遗传标志，用于构建遗传图谱三种构型DNAB型DNA（右手双螺旋DNA）；活性最高的DNA构象；A型DNA，B型DNA的重要变构形式，仍有活性；Z型DNA，Z型DNA是左手螺旋，B型DNA的另一种变构形式，活性明显降低DNA构型的生物学意义沟（特别是大沟）的特征在遗传信息表达过程中起关键作用沟的宽窄及深浅影响调控蛋白对DNA信息的识别三种构型的DNA处于动态转变之中DNA二级结构的变化与高级结构的变化是相互关联的，这种变化在DNA复制与转录中具有重要的生物学意义。负责DNA分子遗传信息的组织、复制和阅读。分成两类：组蛋白与非组蛋白三、染色质蛋白组蛋白(histone)定义：是真核生物染色体的基本结构蛋白,是一类小分子碱性蛋白质，有5种类型,即H1、H2A、H2B、H3、H4，它们富含带正电荷的碱性氨基酸，能够同DNA中带负电荷的磷酸基团相互作用。◆核小体组蛋白(nucleosomalhistone),包括H2A、H2B、H3和H4，作用是与DNA组装成核小体◆H1不参加核小体的组建，在构成核小体时起连接作用，并赋予染色质以极性。组蛋白的功能概念:是指细胞核中组蛋白以外的蛋白质。特性:非组蛋白具多样性和异质性对DNA具有识别特异性，又称序列特异性DNA结合蛋白。识别的信息来源于DNA核苷酸序列的本身,识别位点存在于DNA双螺旋的大沟部分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。呈酸性、带负电荷。非组蛋白(nonhistoneproteins)除了一些酶的特殊功能外，非组蛋白还具有以下功能∶◆参与染色体的构建;◆启动DNA的复制;◆调控基因的表达。非组蛋白的功能非组蛋白参与染色体构建序列特异性DNA结合蛋白的结构特征α螺旋-转角-α螺旋模式(helix-turn-helixmotif)最简单、最普遍锌指模式(Zincfingermotif)亮氨酸拉链模式(Leucinezippermotif，ZIP)螺旋-环-螺旋结构模式(helix-loop-helixmotif，HLH)HMG-框结构模式（HMG-boxmotif）结构特征四、核小体（nucleosome）核小体的结构要点：◆由200bp左右的DNA超螺旋和组蛋白结合而成；◆其中四种组蛋白(H2A、H2B、H3、H4)各2分子组成八聚体的小圆盘，是核小体的核心结构；◆146个碱基对的DNA绕在小圆盘外外面1.75圈。每一分子的H1与DNA结合,起稳定核小体结构的作用；◆两相邻核小体之间以连接DNA相连,长度为0-80bp不等。核小体的结构模型在20世纪70年代初期,发现用非特异性的核酸酶处理染色质,大多数DNA都会形成长度为200bp的片段。如果用同样的核酸酶处理裸露的DNA,产生随机大小的DNA片段。据此推测染色体DNA中除了某些位点外,受到了保护,使核酸酶不能随机切割,并推测这种保护作用与DNA结合的蛋白质有关。1974年,美国哈佛大学的KornbergR提出:DNA和组蛋白组成重复的亚单位:核小体。证据用低离子浓度的溶液处理染色质，可选择性地除去组蛋白H1。在电子显微镜下观察用盐处理的染色质时，可见到核小体核心颗粒和连接DNA是分开的，为串珠状结构。核小体的三维结构SV40minichromosome核小体(nucleosome)定义：是染色质的基本结构单位。由200个(160-240)左右碱基对的DNA和五种组蛋白结合而成。其中四种组蛋白(H2A、H2B、H3、H4)各2分子组成八聚体的小圆盘，是核小体的核心结构。146个碱基对的DNA包绕在小圆盘外面绕11.75圈。每一分子的H1与DNA结合,锁住核小体DNA的进出口,起稳定核小体结构的作用。两相邻核小体之间以连接DNA相连,连接DNA的长度变化不等,因不同的种属和组织而异,但通常是60个碱基对。五、染色体的组装（chromosomepacking）◆核小体(nucleo