第十章-細(xì)胞核與染色體(沈婷)

第十章細(xì)胞核與染色體●核被膜與核孔復(fù)合體●染色質(zhì)●染色質(zhì)結(jié)構(gòu)和基因活化●染色體●核仁●核基質(zhì)細(xì)胞核是真核細(xì)胞內(nèi)最大、最明顯也是最重要的細(xì)胞器，是細(xì)胞遺傳與代謝的調(diào)控中心。細(xì)胞遺傳信息（DNA分子）的主要貯存庫(kù)，在一定程度上控制著細(xì)胞的代謝、生長(zhǎng)、分化和繁殖等生命活動(dòng)。細(xì)胞核（nucleus）：真核細(xì)胞內(nèi)最大、最重要的細(xì)胞器，細(xì)胞遺傳代謝的調(diào)控中心，區(qū)別于原核細(xì)胞的標(biāo)志之一。所有真核細(xì)胞，除高等植物韌皮部成熟的篩管和哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞等少數(shù)細(xì)胞無(wú)細(xì)胞核外，一般高等動(dòng)植物的組織細(xì)胞都有細(xì)胞核，失去核的細(xì)胞會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞的死亡。體積:占細(xì)胞總體積的10%左右直徑:動(dòng)物5～10um，植物5～

20um，低等植物1～4um遺傳信息的儲(chǔ)存場(chǎng)所，基因復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄初產(chǎn)物的加工，控制細(xì)胞的遺傳與代謝活動(dòng)。細(xì)胞核基本結(jié)構(gòu)：核被膜、核纖層、染色質(zhì)、核仁及核體組成。結(jié)構(gòu)：①核被膜、②核仁、③核基質(zhì)、④染色質(zhì)、⑤核纖層。功能：①遺傳、②發(fā)育。

細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)，n為核仁，N為常染色質(zhì)第一節(jié)核被膜與核孔復(fù)合體一、核被膜（nuclearenvelope）

核被膜的結(jié)構(gòu)組成（一）結(jié)構(gòu)組成外核膜（outernuclearmembrane），胞質(zhì)面附有核糖體，是特殊的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（ER）內(nèi)核膜（innernuclearmembrane），有特有的蛋白成分（核纖層蛋白B受體，laminaBreceptor，LBR）◆核纖層（nuclearlamina），內(nèi)核膜核質(zhì)面的一層纖維蛋白構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)，支持核膜，并與染色質(zhì)、核骨架相連。◆核周間隙（perinuclearspace），寬20~40nm，與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相通核孔（nuclearpore），內(nèi)外膜融合的部位膜內(nèi)在蛋白質(zhì)

核被膜的功能構(gòu)成核、質(zhì)之間的天然選擇性屏障

避免生命活動(dòng)的彼此干擾，使生命活動(dòng)更加井然有序保護(hù)DNA不受細(xì)胞骨架運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的機(jī)械力的損傷核質(zhì)之間的物質(zhì)交換與信息交流

離子、水分子——自由通過(guò)核膜（對(duì)某些離子有屏障作用）。單糖、雙糖、氨基酸、核苷酸等小分子物質(zhì)——自由通過(guò)核膜。生物大分子物質(zhì)及小顆粒物質(zhì)——由核孔進(jìn)行物質(zhì)交換。染色質(zhì)定位——染色質(zhì)的終末細(xì)絲（23nm的染色質(zhì)絲）通過(guò)端粒（telomere）錨著定位在內(nèi)層核膜上。具有某些生物合成功能。

外層核膜上的核糖體所進(jìn)行的蛋白質(zhì)合成。核周隙中存在的多種結(jié)構(gòu)蛋白和酶。（二）核被膜的崩解與組裝核被膜的去組裝是非隨機(jī)的，具有區(qū)域特異性。從分裂期的HeLa細(xì)胞中分離出兩種參與核膜構(gòu)建的膜泡成分：一種富含半胱氨酸的重復(fù)序列(ligand-bindingre-peats,LBR），LBR在內(nèi)核膜上；一種富含gp210，gp210在孔膜區(qū)域。在有絲分裂后期核被膜重新裝配時(shí)，富含LBR的膜泡首先與染色質(zhì)結(jié)合，而富含gp210的膜泡與染色質(zhì)結(jié)合較晚?！艉吮荒さ慕怏w與重建的動(dòng)態(tài)變化受細(xì)胞周期調(diào)控因子的調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)作用可能與核纖層蛋白、核孔復(fù)合體蛋白的磷酸化與去磷酸化修飾有關(guān)。二、核孔復(fù)合體（nuclearporecomplex，NPC）。（一）結(jié)構(gòu)模型

核孔復(fù)合體主要有四種結(jié)構(gòu)組分：胞質(zhì)環(huán)（cytoplasmicring），外環(huán)，環(huán)上有8條纖維伸向胞質(zhì)。核質(zhì)環(huán)（nuclearring），內(nèi)環(huán)，上面伸出8條纖維，纖維端部與端環(huán)相連，構(gòu)成“捕魚籠”（fish-trap）的結(jié)構(gòu)。輻（spoke）:核孔邊緣伸向核孔中央的突出物,呈輻射狀八重對(duì)稱.

柱狀亞單位（columnsubunit）腔內(nèi)亞單位（luminalsubunit）環(huán)帶亞單位（annularsubunit）中央栓（centralplug，transporter）：核孔中央的一個(gè)栓狀的中央顆粒（中央插銷蛋白）。胞質(zhì)環(huán)（cytoplasmicring）：外環(huán)核質(zhì)環(huán)（nuclearring）：內(nèi)環(huán)輻（spoke）柱狀亞單位（columnsubunit）腔內(nèi)亞單位(luminalsubunit)環(huán)帶亞單位（annularsubunit）中央栓（centralplug）：transporter（二）核孔復(fù)合體的成分核孔復(fù)合體主要由蛋白質(zhì)構(gòu)成，推測(cè)有100余種不同的多肽，共1000多個(gè)蛋白質(zhì)分子。迄今已鑒定的脊椎動(dòng)物的核孔復(fù)合體蛋白成分也已達(dá)到十多種，其中g(shù)p210和p62是最具有代表性的兩個(gè)成分，它們分別代表著核孔復(fù)合體蛋白的兩種類型。它們?cè)诓煌奈锓N中有很強(qiáng)的同源性；核孔復(fù)合體的整個(gè)結(jié)構(gòu)在進(jìn)化上是高度保守的。所有的核孔復(fù)合體蛋白統(tǒng)一命名為“核孔蛋白”（nucleoporin，Nup）。

gp210：結(jié)構(gòu)性跨膜蛋白

p62：功能性蛋白，具有兩個(gè)功能結(jié)構(gòu)域

gp210：結(jié)構(gòu)性跨膜蛋白功能：介導(dǎo)核孔復(fù)合體與核被膜的連接，將核孔復(fù)合體錨定在“孔膜區(qū)”，為核孔復(fù)合體裝配提供一個(gè)起始位點(diǎn)。在內(nèi)、外核膜融合形成核孔中起重要作用在核孔復(fù)合體的核質(zhì)交換功能活動(dòng)中起作用

p62：功能性的核孔復(fù)合體蛋白

疏水性N端區(qū)：在核孔復(fù)合體功能活動(dòng)中直接參與核質(zhì)交換C端區(qū)：可能通過(guò)與其它核孔復(fù)合體蛋白相互作用，將p62分子穩(wěn)定到核孔復(fù)合體上，為N端進(jìn)行核質(zhì)交換活動(dòng)提供支持。（三）核孔復(fù)合體的功能：核質(zhì)交換的雙向選擇性親水通道核孔復(fù)合體是雙功能（被動(dòng)擴(kuò)散和主動(dòng)運(yùn)輸）、雙向性（入核和出核）的親水性核質(zhì)交換通道。對(duì)靜止期核孔的有效大小是通過(guò)將標(biāo)記的非核組成成分注射到細(xì)胞質(zhì)中，計(jì)算它們向核內(nèi)擴(kuò)散的速率來(lái)研究的。將聚乙烯吡咯烷酮（PVP）包被的膠體金顆粒，通過(guò)顯微注射引入變形蟲細(xì)胞質(zhì)中內(nèi)，然后在電鏡下檢查金顆粒的分布，結(jié)果發(fā)現(xiàn)它們是經(jīng)過(guò)核孔復(fù)合體的中心進(jìn)入細(xì)胞核的，估計(jì)中央通道的直徑為12.5nm。通過(guò)核孔復(fù)合體的擴(kuò)散速度與分子大小成反比，根據(jù)一些定量分析資料推斷，核孔復(fù)合體是一個(gè)圓形親水通道，其功能直徑為9nm，長(zhǎng)約15nm的通道。1.被動(dòng)擴(kuò)散核孔復(fù)合體作為被動(dòng)擴(kuò)散的親水通道，其有效直徑為9-10nm，即離子、小分子以及直徑在10nm以下的物質(zhì)一般可以被動(dòng)運(yùn)輸?shù)姆绞阶杂沙鋈牒丝讖?fù)合體，有的則由于含有信號(hào)序列或者和其它的分子結(jié)合成大分子而不能自由出入核孔復(fù)合體。金標(biāo)記的核質(zhì)素穿越核孔

2.主動(dòng)運(yùn)輸（activetransport）通過(guò)核孔復(fù)合體的主動(dòng)運(yùn)輸主要是指親核蛋白的入核，RNA分子及核糖核蛋白顆粒（SNP）出核運(yùn)輸。選擇性：①對(duì)運(yùn)輸顆粒大小的限制。主動(dòng)運(yùn)輸?shù)墓δ苤睆郊s10-20nm，甚至可達(dá)26nm；②是信號(hào)識(shí)別和載體介導(dǎo)的過(guò)程，需要消耗ATP能量，并表現(xiàn)出飽和動(dòng)力學(xué)特征；③雙向性：蛋白質(zhì)的入核；RNA和核糖體亞單位的出核。入Karyopherin是一類與核孔選擇性運(yùn)輸有關(guān)的蛋白家族，相當(dāng)于受體蛋白。其中imporin負(fù)責(zé)將蛋白從細(xì)胞質(zhì)運(yùn)進(jìn)細(xì)胞核，exportin負(fù)責(zé)相反方向的運(yùn)輸。通過(guò)核孔復(fù)合體的轉(zhuǎn)運(yùn)還涉及Ran蛋白，Ran是一種G蛋白，調(diào)節(jié)貨物受體復(fù)合體的組裝和解體，在細(xì)胞核內(nèi)Ran-GTP的含量遠(yuǎn)高于細(xì)胞質(zhì)。核質(zhì)素輸入細(xì)胞核的過(guò)程

核質(zhì)蛋白向細(xì)胞核的輸入可描述如下：①蛋白與核定位信號(hào)（nuclearlocalizationsignal，NLS）受體，即imporinα/β二聚體結(jié)合；②貨物與受體的復(fù)合物與NPC胞質(zhì)環(huán)上的纖維結(jié)合；③纖維向核彎曲，轉(zhuǎn)運(yùn)器構(gòu)象發(fā)生改變，形成親水通道，貨物通過(guò)；④貨物受體復(fù)合體與Ran-GTP結(jié)合，復(fù)合體解散，釋放出貨物；⑤與Ran-GTP結(jié)合的imporinβ，輸出細(xì)胞核，在細(xì)胞質(zhì)中Ran結(jié)合的GTP水解，Ran-GDP返回細(xì)胞核重新轉(zhuǎn)換為Ran-GTP；⑥imporinα在核內(nèi)exportin的幫助下運(yùn)回細(xì)胞質(zhì)對(duì)細(xì)胞核向細(xì)胞質(zhì)的大分子輸出了解較少，大多數(shù)情況下，細(xì)胞核內(nèi)的RNA是與蛋白質(zhì)形成RNP復(fù)合物轉(zhuǎn)運(yùn)出細(xì)胞核的。RNP的蛋白質(zhì)上具有核輸出信號(hào)（nuclearexportsignal,NES），可與細(xì)胞內(nèi)的受體exportin結(jié)合，形成RNP-exportin-Ran-GTP復(fù)合體，輸出細(xì)胞核后，Ran-GTP水解，釋放出結(jié)合的RNA，Ran-GDP、exportin和RNP蛋白返回細(xì)胞核。第二節(jié)染色質(zhì)1842年，Nali在植物細(xì)胞核中發(fā)現(xiàn)了桿狀的染色體。1848年，Hofmeister從鴨跖草的小孢子母細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)染色體。

1879年，W.Flemming提出了染色質(zhì)（chromatin）。1888年，Waldeyer正式定名為Chromosome。染色質(zhì)的概念染色質(zhì)（chromatin）：指間期細(xì)胞核內(nèi)由DNA、組蛋白、非組蛋白及少量RNA組成的線性復(fù)合結(jié)構(gòu)，是間期細(xì)胞遺傳物質(zhì)存在的形式。

染色體(chromosome)：指細(xì)胞在分裂過(guò)程中,由染色質(zhì)聚縮而成的棒狀結(jié)構(gòu)。染色質(zhì)與染色體是在細(xì)胞周期不同的功能階段可以相互轉(zhuǎn)變的的形態(tài)結(jié)構(gòu)。它們具有基本相同的化學(xué)組成，但包裝程度不同，構(gòu)象不同。一、染色質(zhì)是生命活動(dòng)的基礎(chǔ)

細(xì)胞核是生命活動(dòng)的調(diào)控中心而這個(gè)中心最重要的成員則是染色質(zhì)，與基因組相關(guān)的細(xì)胞活動(dòng)都是在染色質(zhì)水平上進(jìn)行的，因此，它是細(xì)胞一切生命活動(dòng)的基礎(chǔ)。

染色質(zhì)由DNA、組蛋白、非組蛋白、RNA組成，各組分的含量比例為1：1：0.6：0.1。其中DNA與組蛋白是染色質(zhì)的穩(wěn)定成分，非組蛋白和RNA的含量隨細(xì)胞生理狀態(tài)不同而發(fā)生變化。二、染色質(zhì)DNA凡是具有細(xì)胞形態(tài)的所有生物其遺傳物質(zhì)都是DNA.真核細(xì)胞中，每條未復(fù)制的染色體包裝一條DNA分子。（一）基因組（genome）：一個(gè)生物儲(chǔ)存在單倍染色體組中的全部遺傳信息，成為該生物的基因組。人的單倍體基因組為3×109bp，平均基因長(zhǎng)16.3kb，約有125000個(gè)基因。（二）染色質(zhì)DNA的類型1.按DNA序列的重復(fù)性分：⑴蛋白編碼序列（人類基因組中約1.5﹪)：負(fù)責(zé)蛋白質(zhì)氨基酸組成的信息（編碼序列），一般在基因組中只有一個(gè)或幾個(gè)拷貝。⑵編碼rRNAtRNAsnRNA和組蛋白的串聯(lián)重復(fù)序列（人類基因組中約0.3﹪)：在基因組中一般有20-300個(gè)拷貝。⑶重復(fù)序列①中度重復(fù)序列（10-105）

：負(fù)責(zé)基因選擇性表達(dá)的信息（調(diào)控序列）a.短散在重復(fù)元件（shortinterspersedelements，SINEs），如Alu家族b.長(zhǎng)散在重復(fù)元件（LINEs），如L1家族

②高度重復(fù)序列（大于105）a.衛(wèi)星DNA（satelliteDNA)：主要分布在染色體著絲粒部位，如人類染色體著絲粒區(qū)的α衛(wèi)星DNA家族。b.小衛(wèi)星DNA（minisatelliteDNA)：又稱數(shù)量可變的串聯(lián)重復(fù)序列，常用于DNA指紋技術(shù)做個(gè)體鑒定。c.微衛(wèi)星DNA(microsatelliteDNA):重復(fù)序列單位最短，具高度多態(tài)性，在遺傳上高度保守，為重要的遺傳標(biāo)志，用于構(gòu)建遺傳圖譜（geneticmap）。2.按DNA二級(jí)結(jié)構(gòu)的構(gòu)型分：

三種構(gòu)型DNA：⑴B型DNA（右手雙螺旋DNA）：活性最高的DNA構(gòu)象；⑵A型DNA：B型DNA的重要變構(gòu)形式，仍有活性；⑶Z型DNA：Z型DNA是左手螺旋，B型DNA的另一種變構(gòu)形式，活性明顯降低。左手DNA雙螺旋在主鏈中各個(gè)磷酸基團(tuán)呈鋸齒狀排列，有如“之”字形一樣，因此稱為Z構(gòu)象。這種構(gòu)象中的重復(fù)單位是二核苷酸而不是單核苷酸，且只有一個(gè)相當(dāng)于B構(gòu)象中的小溝的螺旋溝，大溝則不復(fù)存在

表常見(jiàn)DNA右手雙螺旋結(jié)構(gòu)的X-射線衍射數(shù)據(jù)

三種構(gòu)型中，溝特別是大溝的特征在遺傳信息表達(dá)過(guò)程中起關(guān)鍵作用。大溝攜帶的信息比小溝多。溝的寬窄及深淺影響調(diào)控蛋白對(duì)DNA信息的識(shí)別。三種構(gòu)型的DNA處于一種動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)變之中。DNA二級(jí)結(jié)構(gòu)的變化與高級(jí)結(jié)構(gòu)的變化是相互關(guān)聯(lián)的，這種變化在DNA復(fù)制與轉(zhuǎn)錄中具有重要的生物學(xué)意義。DNA構(gòu)型的生物學(xué)意義三、染色質(zhì)蛋白（一）組蛋白

1.特性與DNA非特異性結(jié)合。帶正電荷，含精氨酸（Arg），賴氨酸（Lys），屬堿性蛋白。只在S期合成。2.分類核心組蛋白（corehistone）：H2A、H2B、H3、H4；連接組蛋白（linkerhistone）：H1。賦予染色質(zhì)以極性。3.結(jié)構(gòu)：核心組蛋白由球形部和尾部構(gòu)成，球形部借Arg與磷酸二酯骨架間的靜電作用使DNA分子纏繞在組蛋白核心上，形成核小體，尾部含有大量Arg和Lys，為轉(zhuǎn)譯后修飾的部位，如乙?；?、甲基化、磷酸化等。

H1多樣性，具有屬和組織特異性。4.功能：①參與染色體的構(gòu)建，維持染色體結(jié)構(gòu)②抑制DNA的復(fù)制和轉(zhuǎn)錄。染色質(zhì)DNA結(jié)合蛋白負(fù)責(zé)DNA分子遺傳信息的組織、復(fù)制和閱讀。這些DNA結(jié)合蛋白分為兩類：（二）非組蛋白是與特異性DNA序列結(jié)合的蛋白。1.特性

含有較多的天門冬氨酸、谷氨酸，帶負(fù)電荷，屬酸性蛋白。整個(gè)細(xì)胞周期都合成。具有多樣性和異質(zhì)性。能識(shí)別特異DNA序列（大溝），結(jié)合靠氫鍵和離子鍵，與DNA螺旋區(qū)結(jié)合，并具有蛋白二聚化的能力。2.序列特異性DNA結(jié)合蛋白的不同結(jié)構(gòu)模式：1）α螺旋-轉(zhuǎn)角-α螺旋模式（helix-turn-helixmotif）：最簡(jiǎn)單、最普遍的DNA結(jié)合蛋白的結(jié)構(gòu)模式。結(jié)合時(shí)，形成對(duì)稱的同型二聚體（symmetrichomodimer）結(jié)構(gòu)模式。2）鋅指模式（Zincfingermotif）：RNA聚合酶Ⅲ所必需的轉(zhuǎn)錄因子TFⅢA，含9個(gè)有規(guī)律的鋅指重復(fù)單位，每個(gè)單位30個(gè)氨基酸殘基，其中一對(duì)半胱氨酸和一對(duì)組氨酸與Zn2+形成配位鍵。3）亮氨酸拉鏈模式（Leucinezippermotif，ZIP):形成二聚體是識(shí)別特異DNA序列蛋白的相互的共同原則。螺旋轉(zhuǎn)角螺旋結(jié)構(gòu)域：A,白圈示為氨基酸的中心碳原子，C-未端（紅色）為識(shí)別螺旋，它參加DNA的結(jié)合。B,α螺旋以堿基對(duì)接觸并嵌入DNA的大溝，N-端α螺旋（蘭色）的主要功能是幫助識(shí)別螺旋定位。

亮氨酸拉鏈二聚體結(jié)構(gòu)域，兩個(gè)α螺旋通過(guò)亮氨酸拉鏈區(qū)形成反向Y形結(jié)構(gòu)，結(jié)合進(jìn)DNA的大溝。每一個(gè)α螺旋結(jié)合到對(duì)稱的DNA結(jié)構(gòu)的一半處。此為酵母細(xì)胞的Gcn4基因,環(huán)境的營(yíng)養(yǎng)（氨基酸）不足時(shí)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄

鋅指結(jié)構(gòu)域：A為鼠基因的DNA結(jié)合蛋白，用cys-cys-his-his重復(fù)單位組成的三個(gè)鋅指識(shí)別DNA.B三個(gè)鋅指以相似的方式接觸DNA螺旋-環(huán)-螺旋二聚體結(jié)構(gòu)域。兩個(gè)單體組成四個(gè)環(huán)，每一個(gè)單體提供一個(gè)可變環(huán)（紅色）。從四個(gè)螺旋束中伸出兩個(gè)α螺旋，與DNA專一結(jié)合

4）螺旋-環(huán)-螺旋結(jié)構(gòu)模式（helix-loop-helixmotif，HLH):具有螺旋-環(huán)-螺旋結(jié)構(gòu)的蛋白家族成員之間形成同源或異源二聚體是這類蛋白與DNA結(jié)合的必要條件，卻少α螺旋的二聚體不能牢固結(jié)合DNA。5)HMG【3-羥基-3-甲基戊二酰(3-hydroxy-3-methylglutaryl,HMG)】框結(jié)構(gòu)模式（HMG-boxmotif）：

有三個(gè)α螺旋組成的結(jié)構(gòu)模式，具有彎曲DNA的能力，因此，具有HMG框結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)錄因子又稱“構(gòu)件因子”（architecturalfactors），它們通過(guò)彎曲DNA、促進(jìn)與鄰近位點(diǎn)相結(jié)合的其他轉(zhuǎn)錄因子的相互作用而激活轉(zhuǎn)錄。如SRY（SRY基因，雄性的性別決定基因，指Y染色體上具體決定生物雄性性別的基因片段。人的SRY基因位于Yp11.3，只含有一個(gè)外顯子，沒(méi)有內(nèi)含子，轉(zhuǎn)錄單位長(zhǎng)約1.1kb，編碼一個(gè)204氨基酸的蛋白質(zhì)。由于SRY蛋白含有一個(gè)典型的DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域：高泳動(dòng)類非組蛋白（highmobilitygroup，HMG）盒基序，類似于已知的轉(zhuǎn)錄因子，所以推測(cè)SRY編碼一個(gè)轉(zhuǎn)錄因子）。3.功能

①參與染色體的構(gòu)建；②啟動(dòng)基因復(fù)制；③調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄四、染色質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單位—核小體（一）主要實(shí)驗(yàn)證據(jù)1.電鏡下觀察用溫和方法分離的染色質(zhì)是直徑30nm的纖維，經(jīng)鹽溶液處理后解聚的染色質(zhì)呈現(xiàn)一系列核小體彼此連接的串珠狀結(jié)構(gòu)，念珠的直徑為10nm。2.用非特異性微球菌核酸酶消化染色質(zhì)時(shí)，經(jīng)過(guò)蔗糖梯度離心及瓊脂糖凝膠電泳分析，發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)DNA被降解成大約200bp的片段；如果部分酶解，則得到的片段是以200bp為單位的單體、二體（400bp）、三體（600bp）等。如果用同樣的方法處理裸露的DNA，則產(chǎn)生隨機(jī)大小的片段群體。提示染色體DNA除某些周期性位點(diǎn)之外均受到某種結(jié)構(gòu)的保護(hù)，避免酶的接近。3.應(yīng)用X射線衍射、中子散射和電鏡三維重建技術(shù)研究染色質(zhì)結(jié)晶顆粒發(fā)現(xiàn)，核小體顆粒是直徑為11nm、高6nm的扁圓柱體，具有二分對(duì)稱性，核心組蛋白的構(gòu)成是先形成（H3)2(H4)2四聚體，然后再與兩個(gè)H2AH2B異二聚體結(jié)合形成八聚體。4.SV40微小染色體分析。自然結(jié)構(gòu)鹽處理后30nm和11nm染色質(zhì)纖維

在低鹽親水介質(zhì)中展開的染色質(zhì)，示串珠狀的核小體（二）核小體的結(jié)構(gòu)要點(diǎn)◆1.每個(gè)核小體單位包括200bp左右的DNA超螺旋、一個(gè)組蛋白八聚體和一分子H1?！?.由H2A、H2B、H3、H4各兩分子形成八聚體，構(gòu)成核心顆粒?！?.DNA分子以左手螺旋纏繞在核心顆粒表面，每圈80bp，共1.75圈，約146bp，組蛋白H1在核心顆粒外結(jié)合額外20bpDNA，鎖住核小體DNA的進(jìn)出端，起穩(wěn)定核小體的作用。包括組蛋白H1和166bpDNA的核小體結(jié)構(gòu)又稱染色質(zhì)小體（chromotosome）?！?.相鄰核小體之間以連接DNA相連，典型長(zhǎng)度60bp?！?.組蛋白與DNA之間的相互作用主要是結(jié)構(gòu)性的，基本不依賴于核苷酸的特異序列。實(shí)驗(yàn)表明，核小體具有自裝配的性質(zhì)。

◆6.核小體沿DNA的定位受不同因素的影響，進(jìn)而通過(guò)核小體相位改變影響基因表達(dá)。如非組蛋白與DNA特異性位點(diǎn)的結(jié)合，可以向鄰近核小體的相位（positioning）；DNA盤繞組蛋白核心的彎曲也是核小體相位的影響因素，因?yàn)楦缓珹T的DNA片段優(yōu)先存在于DNA雙螺旋的小溝，面向組蛋白八聚體，而富含GC的DNA片段優(yōu)先存在于DNA雙螺旋的大溝，背向組蛋白八聚體，結(jié)構(gòu)核小體傾向于形成富含AT和富含GC區(qū)的理想分布，從而通過(guò)核小體相位改變影響基因表達(dá)。。

核小體和螺線管的結(jié)構(gòu)五、染色質(zhì)組裝的結(jié)構(gòu)模型（一）染色質(zhì)組裝的前期過(guò)程

1.兩個(gè)以H3·H4形成的異二聚體結(jié)合成四聚體；

2.兩個(gè)H2A·H2B二聚體形成；

3.H3·H4和H2A·H2B各2個(gè)分子結(jié)合成8聚體為核心DNA纏繞形成核小體，H1在2個(gè)核小體之間的DNA連接處。在電鏡下觀察用溫和方法分離的染色質(zhì)是直徑30nm的纖維，這種纖維的形成有兩種解釋：①由核小體螺旋化形成，每6個(gè)核小體繞一圈，構(gòu)成外徑30nm、內(nèi)徑10nm，螺距11nm的螺線管。長(zhǎng)度壓縮6倍；②由核小體纖維Z字形折疊而成，長(zhǎng)度壓縮40倍。30nm纖維的形成與核小體之間蛋白質(zhì)的相互作用有關(guān)連接組蛋白H1和核心組蛋白尾部均參與這種相互作用，去除組蛋白H1的染色質(zhì)中30nm纖維解體為更細(xì)的纖維。螺線管是染色質(zhì)包裝的二級(jí)結(jié)構(gòu)。螺線管進(jìn)一步螺旋化形成直徑為0.4μm的圓筒狀結(jié)構(gòu)，稱為超螺線管，這是染色體包裝的三級(jí)結(jié)構(gòu)。這種超螺線管進(jìn)一步螺旋折疊，形成長(zhǎng)2-10μm的染色單體，即染色質(zhì)包裝的四級(jí)結(jié)構(gòu)。（二）染色質(zhì)包裝的多級(jí)螺旋模型

DNA核小體螺線管,染色質(zhì)纖維突環(huán)或染色質(zhì)支架環(huán)

染色體壓縮7倍,1/7壓縮6倍,1/42壓縮40倍,1/1680壓縮5倍,1/8400染色單體

◆一級(jí)結(jié)構(gòu)：核小體

◆二級(jí)結(jié)構(gòu)：螺線管(solenoid) ◆三級(jí)結(jié)構(gòu)：超螺線管(supersolenoid) ◆四級(jí)結(jié)構(gòu)：染色單體（chromatid） 壓縮7倍壓縮6倍壓縮40倍壓縮5倍

DNA核小體螺線管超螺線管染色體經(jīng)過(guò)四級(jí)螺旋包裝形成的染色體結(jié)構(gòu)，共壓縮了8400倍。染色質(zhì)包裝（三）染色體的骨架-放射環(huán)結(jié)構(gòu)模型◆用鹽溶液去除組蛋白和大部分非組蛋白，在電鏡下可以看到非組蛋白構(gòu)成的染色體骨架(chromsomalscaffold)和由骨架伸出的無(wú)數(shù)的DNA側(cè)環(huán)?！裟Ｐ驼J(rèn)為，30nm的染色線折疊成環(huán)，沿染色體縱軸，由中央向四周伸出，構(gòu)成放射環(huán)?！粲陕菥€管形成DNA復(fù)制環(huán)，每18個(gè)復(fù)制環(huán)呈放射狀平面排列，結(jié)合在核基質(zhì)上形成微帶(miniband)。微帶是染色體高級(jí)結(jié)構(gòu)的單位，大約106個(gè)微帶沿縱軸構(gòu)建成子染色體。

六、常染色質(zhì)和異染色質(zhì)1.常染色質(zhì)(euchromatin)

◆概念：指間期核內(nèi)染色質(zhì)纖維折疊壓縮程度低,處于伸展?fàn)顟B(tài)（典型包裝率750倍）,用堿性染料染色時(shí)著色淺的染色質(zhì)。◆組成：?jiǎn)我恍蛄蠨NA和中度重復(fù)序列DNA◆常染色質(zhì)狀態(tài)只是基因轉(zhuǎn)錄的必要條件而非充分條件。常染色質(zhì)是進(jìn)行活躍轉(zhuǎn)錄的部位，呈疏松的環(huán)狀，電鏡下表現(xiàn)為淺染，易被核酸酶在一些敏感的位點(diǎn)（hypersensitivesites）降解。異染色質(zhì)（核內(nèi)深染部分）和常染色質(zhì)（核內(nèi)淺染部分）2.異染色質(zhì)(heterochromatin）◆概念：指間期核內(nèi)染色質(zhì)纖維折疊壓縮程度高,處于聚縮狀態(tài),用堿性染料染色時(shí)著色深的染色質(zhì)部分。◆異染色質(zhì)的特點(diǎn)是：在間期核中處于凝縮狀態(tài)，無(wú)轉(zhuǎn)錄活性，也叫非活動(dòng)染色質(zhì)(inactivechromatin)，是遺傳惰性區(qū)；在細(xì)胞周期中表現(xiàn)為晚復(fù)制、早凝縮，即異固縮現(xiàn)象(heteropycnosis)?！纛愋?結(jié)構(gòu)異染色質(zhì)（組成型異染色質(zhì)）

(constitutiveheterochromatin) 兼性異染色質(zhì)(facultativeheterochromatin)⑵

結(jié)構(gòu)（恒定）異染色質(zhì)概念：指各種類型的細(xì)胞，除復(fù)制期以外，在整個(gè)細(xì)胞周期均處于聚縮狀態(tài)，DNA包裝比在整個(gè)細(xì)胞周期中基本沒(méi)有較大變化的異染色質(zhì)。在間期聚集成多個(gè)染色中心chromocenter），由相對(duì)簡(jiǎn)單的高度重復(fù)序列構(gòu)成。

特征：①位于著絲粒區(qū)、端粒、次縊痕及染色體臂的某些節(jié)段；②由相對(duì)簡(jiǎn)單、高度重復(fù)的DNA序列構(gòu)成；③有顯著的遺傳惰性，不轉(zhuǎn)錄也不編碼蛋白質(zhì)；④在復(fù)制行為上與常染色質(zhì)相比表現(xiàn)為晚復(fù)制、早聚縮；⑤在功能上參與染色質(zhì)高級(jí)結(jié)構(gòu)的形成，導(dǎo)致染色質(zhì)區(qū)間性，作為核DNA的轉(zhuǎn)座元件，引起遺傳變異。⑵兼性（功能）異染色質(zhì)

概念：在某些細(xì)胞類型或一定的發(fā)育階段,原來(lái)的常染色質(zhì)聚縮,并喪失基因轉(zhuǎn)錄活性,變?yōu)楫惾旧|(zhì)。異染色質(zhì)化可能是關(guān)閉基因活性的一種途徑。雌性哺乳類動(dòng)物的X染色體就是一類特殊的兼性異染色質(zhì)。在哺乳動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)如有兩個(gè)X染色體（通常為雌性），則其中的一個(gè)染色體常表現(xiàn)為異染色質(zhì)稱巴氏小體（barrbody）。人的胚胎發(fā)育到16天以后，一條X染色體轉(zhuǎn)變?yōu)榘褪闲◇w，呈塊狀緊靠核膜，染色反應(yīng)表現(xiàn)為深染。因此通過(guò)檢查羊水中胚胎細(xì)胞的巴氏小體可預(yù)測(cè)胎兒的性別和性染色體異常的患者。

白細(xì)胞中的巴氏小體（鼓槌狀結(jié)構(gòu)）barrbody常染色質(zhì)與異染色質(zhì)異同：相同點(diǎn)：化學(xué)組成相同，都是由核酸和蛋白質(zhì)結(jié)合形成的染色體纖維絲，是DNA分子在間期核中的貯存形式，可進(jìn)行復(fù)制和轉(zhuǎn)錄，在結(jié)構(gòu)上常染色質(zhì)和異染色質(zhì)是連續(xù)的，且在一定條件下常染色質(zhì)可以轉(zhuǎn)變?yōu)楫惾旧|(zhì)。不同點(diǎn)：常染色質(zhì)是解旋的疏松的染色體纖維，折疊盤曲度小，分散度大，代表在間期核中處于伸展?fàn)顟B(tài)的DNA分子部分，以核中央分布為主，在一定條件下，可復(fù)制和轉(zhuǎn)錄，經(jīng)常處于功能活躍狀態(tài)，在進(jìn)入分裂期后，常染色質(zhì)位于染色體臂。而異染色質(zhì)是低活性的，與組蛋白緊密結(jié)合的DNA部分，主要分布在核的周圍，由于螺旋纏繞緊密，很少轉(zhuǎn)錄，功能上處于靜止?fàn)顟B(tài)，在分裂期異染色質(zhì)位于著絲粒、端?；蛟谌旧w臂的常染色體之間。細(xì)胞內(nèi)DNA的顯示--—Feulgen反應(yīng)Feulgen反應(yīng)是一種特異的顯示細(xì)胞內(nèi)DNA的分布和含量的方法，于1924年由Feulgen發(fā)明。反應(yīng)的原理是DNA經(jīng)弱酸（1mol/LHCl）水解后，打開了嘌呤和脫氧核糖連接的鍵，在脫氧核糖的一端形成有離的醛基。這些醛基就在原位與Schiff試劑結(jié)合，就呈現(xiàn)紫紅色。NONO尿苷11’OHOCH2HHHHOHOH2’3’4’5’1’脫氧腺苷9NNNNNH2OHHOHOCH2HHHH2’3’4’5’戊糖與嘧啶或嘌呤堿以C-N糖苷鍵連接而形成的糖苷就稱為核苷，通常是戊糖的C1′與嘧啶堿的N1或嘌呤堿的N9相連接。Schiff試劑

Schiff試劑:堿性品紅亞硫酸鹽（淡黃色或無(wú)色）堿性品紅：分子中具醌基（發(fā)色團(tuán)），呈紅紫色；

結(jié)合亞硫酸后被漂白成無(wú)色Schiff試劑Feulgen反應(yīng)Schiff液（無(wú)色）遇到醛基時(shí)被還原形成原有的醌式結(jié)構(gòu)，即紅紫色。第三節(jié)染色質(zhì)結(jié)構(gòu)與基因活化間期染色質(zhì)按其形態(tài)表現(xiàn)、染色和生化特點(diǎn)，常染色質(zhì)與異染色質(zhì)兩類。異染色質(zhì)分為結(jié)構(gòu)異染色質(zhì)和兼性異染色質(zhì)。按功能狀態(tài)的不同將染色質(zhì)劃分為：活性染色質(zhì)和非活性染色質(zhì)。概念：活性染色質(zhì)：具有轉(zhuǎn)錄活性的染色質(zhì)（占基因總數(shù)的10%以下）。非活性染色質(zhì)：是指沒(méi)有轉(zhuǎn)錄活性的染色質(zhì)（占基因總數(shù)的90%以上）

活性染色質(zhì)由于核小體構(gòu)型發(fā)生改變，具有疏松的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)，便于轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子與順式調(diào)控元件結(jié)合和RNA聚合酶在轉(zhuǎn)錄模板上滑動(dòng)。一、活性染色質(zhì)與非活性染色質(zhì)活性染色質(zhì)的特點(diǎn)：1、具有DNAaseⅠ超敏感位點(diǎn)；2、在生化上具有特殊性，表現(xiàn)在6個(gè)方面（見(jiàn)P335）；3、活性染色質(zhì)在組蛋白修飾上的特異性。（二）活性染色質(zhì)在生化上具有特殊性活性染色質(zhì)很少有組蛋白H1與其結(jié)合；活性染色質(zhì)的組蛋白乙?；潭雀撸换钚匀旧|(zhì)的核小體組蛋白H2B很少被磷酸化；活性染色質(zhì)中核小體組蛋白H2A在許多物種少有變異形式；HMG14和HMG17只存在于活性染色質(zhì)中。（三）活性染色質(zhì)在組蛋白修飾上的特異性組成核小體的組蛋白八聚體的N端都暴露在核小體之外，某些特殊的氨基酸殘基會(huì)發(fā)生乙?；?、甲基化、磷酸化或ADP核糖基化等修飾。二、染色質(zhì)活化與基因激活

真核生物細(xì)胞核內(nèi)的DNA盤繞組蛋白核心形成核小體，以非裸露狀態(tài)存在，限制了RNA聚合酶、轉(zhuǎn)錄因子等非組蛋白與組蛋白核心緊密結(jié)合的DNA的相互作用。（一）疏松染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的形成核小體的結(jié)構(gòu)改變或解聚的原因：1、DNA局部結(jié)構(gòu)的改變與核小體相位的影響2、組蛋白的修飾3、高速泳動(dòng)族非組蛋白（HMG）結(jié)構(gòu)域蛋白的影響二、染色質(zhì)活化與基因激活1.DNA局部結(jié)構(gòu)的改變與核小體相位的影響當(dāng)調(diào)控蛋白與染色質(zhì)DNA的特定位點(diǎn)結(jié)合時(shí)，染色質(zhì)易被引發(fā)二級(jí)結(jié)構(gòu)的改變；進(jìn)而引起其它的一些結(jié)合位點(diǎn)與調(diào)控蛋白的結(jié)合?；蜿P(guān)鍵控制元件位于核小體顆粒之外，便于與轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合

2.組蛋白的修飾組蛋白的修飾改變?nèi)旧|(zhì)的結(jié)構(gòu)，直接或間接影響轉(zhuǎn)錄活性（磷酸化、甲基化、乙?；?，泛素化（uH2A）//Arg，His，Lys，Ser，Thr）組蛋白賴氨酸殘基乙?；╝cetylation），影響轉(zhuǎn)錄3.DNA甲基化：A/C甲基化/去甲基化（特別是5-mC）

4.HMG結(jié)構(gòu)域蛋白等染色質(zhì)變構(gòu)因子的影響

HMG結(jié)構(gòu)域可識(shí)別某些異型的DNA結(jié)構(gòu)，與DNA彎折和DNA-蛋白質(zhì)復(fù)合體高級(jí)結(jié)構(gòu)的形成有關(guān)

（一）疏松染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的形成（二）染色質(zhì)的區(qū)間性1.基因座控制區(qū)（locuscontrolregion,LCR）染色體DNA上一種順式作用元件，具有穩(wěn)定 染色質(zhì)疏松結(jié)構(gòu)的功能；與多種反式因子的結(jié)合序列可保證DNA復(fù)制時(shí)與啟動(dòng)子結(jié)合的因子仍保持在原位。2.隔離子（insulator）

防止處于阻遏狀態(tài)與活化狀態(tài)的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)域之間的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)向兩側(cè)擴(kuò)展的染色質(zhì)DNA序列，稱為隔離子。作用：作為異染色質(zhì)定向形成的起始位點(diǎn)；提供拓?fù)涓綦x區(qū)。（三）染色質(zhì)模板的轉(zhuǎn)錄基因轉(zhuǎn)錄的模板不是裸露的DNA，染色質(zhì)是否處于活化狀態(tài)是決定RNA聚合酶能否有效形式轉(zhuǎn)錄功能的關(guān)鍵

轉(zhuǎn)錄的“核小體犁”（nucleosomeplow）假說(shuō)通過(guò)核小體核心結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)錄的模型（引自C.C.Adams等）第一步：RNA聚合酶使核小體不穩(wěn)定，撤掉2個(gè)（H2A-H2B）,形成H3-H4四聚體復(fù)合物；第二步：組蛋白核心的另一半（H3-H4四聚體）被移開并轉(zhuǎn)到聚合酶后面自由DNA上；第三步：2個(gè)H2A-H2B二聚體重新結(jié)合到DNA上，又形成一個(gè)完整的核小體核心結(jié)構(gòu)。

第四節(jié)

染色體（chromosome）

●中期染色體的形態(tài)結(jié)構(gòu)●染色體DNA的三種功能元件●核型與染色體顯帶●特殊染色體間期染色質(zhì)分散于細(xì)胞核，但在分裂期，染色質(zhì)通過(guò)盤旋折疊壓縮近萬(wàn)倍，包裝成大小不等、形態(tài)各異的短棒狀染色體。中期染色體由于形態(tài)比較穩(wěn)定是觀察染色體形態(tài)和計(jì)數(shù)的最佳時(shí)期。同一物種的染色體數(shù)目是相對(duì)穩(wěn)定的，性細(xì)胞染色體為單倍體（haploid），用n表示，體細(xì)胞為2倍體（diploid）以2n表示，還有一些物種的染色體成倍增加成為4n、6n、8n等多倍體。

染色體的數(shù)目因物種而異，如人類2n=46，黑猩猩2n=48，果蠅2n=8，家蠶2n=56，小麥2n=42，水稻2n=24，洋蔥2n=16。在植物中染色體最少的是一種菊科植物Haplopapusgracillis

僅2對(duì)染色體，最多的是瓶爾草屬phioglossum的一些物種，可達(dá)400-600對(duì)。在動(dòng)物中染色體最少的是一種介殼蟲的雄蟲steatococcustuberculatus僅有2條染色體，最多的是灰蝶，有217-223對(duì)染色體。1.染色單體（Chromatid）：中期染色體由兩條染色單體組成，兩者在著絲粒的部位相互結(jié)合，每一條染色單體是由一條DNA雙鏈經(jīng)過(guò)螺旋和折疊而形成的。2.染色線（Chromonema）：前期或間期核內(nèi)的染色質(zhì)細(xì)線，代表一條染色單體。3.染色粒（Chromomere）：前期染色體上呈線性排列的念珠狀顆粒，是DNA局部收縮形成的，異染色質(zhì)的染色粒一般較大，而常染色質(zhì)的染色粒較小，在染色體上位于著絲粒兩邊的染色粒一般較大，而向染色體端部的染色體較小，呈梯度排列。一、中期染色體的形態(tài)結(jié)構(gòu)中期染色體類型染色體的主要結(jié)構(gòu)

中期染色體的類型劃分的標(biāo)準(zhǔn)有：①臂比值r（長(zhǎng)臂長(zhǎng)/短臂長(zhǎng)），②著絲粒指數(shù)i[(短臂長(zhǎng)/染色體長(zhǎng))×100%]，③短臂長(zhǎng)臂比。

中部著絲粒染色體（m，1.07-1.70），水稻、玉米染色體近中部著絲粒染色體（sm，1.71-3.00），小麥染色體近端部著絲粒染色體（st，3.01-7.00）端部著絲粒染色體（t，大于7.01）

根據(jù)著絲粒位置進(jìn)行的染色體分類圖示染色體的主要結(jié)構(gòu)◆著絲粒(centromere)◆次縊痕(secondaryconstriction)◆核仁組織區(qū)(NOR)◆隨體(satellite)◆端粒(telomere)著絲粒(centromere)：將兩個(gè)染色單體連接在一起，并把染色體分成兩個(gè)臂。動(dòng)粒（kinetochore）：位于著絲粒兩側(cè)由蛋白質(zhì)構(gòu)成的三層盤狀或球狀結(jié)構(gòu)。動(dòng)粒與紡錘體自然相連，與染色體的移動(dòng)有關(guān)。著絲粒（centromere）和著絲點(diǎn)（kinetochore）是兩個(gè)不同的概念，前者指中期染色單體相互聯(lián)系在一起的特殊部位，后者指主縊痕處兩個(gè)染色單體外側(cè)表層部位的特殊結(jié)構(gòu)，它與紡錘體微管相接觸。

著絲粒與著絲點(diǎn)(動(dòng)粒)著絲點(diǎn)結(jié)構(gòu)域(kinetochoredomain)：位于著絲粒的表面，包括三層板狀結(jié)構(gòu)和圍繞外層的纖維冠(fibrouscorona)。 內(nèi)板(innerplate)

中間間隙(middlespace),interzone

外板(outerplate)

纖維冠(fibrouscorona)中央結(jié)構(gòu)域(centraldomain)：位于著絲粒結(jié)構(gòu)域的下方，含α衛(wèi)星DNA。 CENP-B盒與動(dòng)粒蛋白配對(duì)結(jié)構(gòu)域(pairingdomain)：位于著絲粒內(nèi)層，中期連結(jié)染色單體。

內(nèi)部著絲粒蛋白INCENP(inner

centromereprotein)

染色單體連接蛋白clips(chromatidlinkingproteins)著絲粒包含3個(gè)結(jié)構(gòu)域：著絲粒結(jié)構(gòu)示意圖著絲點(diǎn)（動(dòng)粒）結(jié)構(gòu)域

(kinetochoredomain)：介導(dǎo)染色單體的分離內(nèi)板(innerplate)中間間隙(middlespace)外板(outerplate)外側(cè)纖維冠(fibrouscorona)中央結(jié)構(gòu)域:由物種特異性DNA組成配對(duì)結(jié)構(gòu)域:介導(dǎo)染色單體的連接OPinterzoneIPCentromere次縊痕（secondaryconstriction）：除主縊痕外，染色體上第二個(gè)呈淺縊縮的部分稱次縊痕，次縊痕的位置相對(duì)穩(wěn)定，是鑒定染色體個(gè)別性的一個(gè)顯著特征。核仁組織區(qū)（nucleolarorganizingregions,NORs）：是細(xì)胞核特定染色體的次縊痕處，含有核糖體RNA基因的一段染色體區(qū)域，與核仁的形成有關(guān)，故稱為核仁組織區(qū)。其精細(xì)結(jié)構(gòu)呈燈刷狀。能夠合成核糖體的28S、18S和5.8SrRNA。核仁是NOR中的gene活動(dòng)而形成的可見(jiàn)的球體結(jié)構(gòu)，具有NOR的染色體數(shù)目依不同細(xì)胞種類而異，人有5對(duì)染色體即13、14、15、21、22號(hào)染色體上有NOR.隨體（satellite）：指位于染色體末端的球形染色體節(jié)段，通過(guò)次縊痕區(qū)與染色體主體部分相連。位于染色體末端的隨體稱為端隨體，位于兩個(gè)次縊痕中間的稱中間隨體。核仁組織者中心形成核仁核仁組織區(qū)（NORs）構(gòu)成核仁，位于染色體的次縊痕區(qū)，但并非所有的次縊痕都是NORs。端粒（telomere）：是染色體端部的特化部分，位于染色體的端部來(lái)維持染色體的穩(wěn)定性。端粒由高度重復(fù)的短序列串聯(lián)而成，在進(jìn)化上高度保守，不同生物的端粒序列都很相似。端粒起到細(xì)胞分裂計(jì)時(shí)器的作用，端粒核苷酸復(fù)制和基因DNA不同，每復(fù)制一次減少50-100bp，其復(fù)制要靠具有反轉(zhuǎn)錄酶性質(zhì)的端粒酶（telomerase）來(lái)完成，正常體細(xì)胞缺乏此酶，故隨細(xì)胞分裂而變短，細(xì)胞隨之衰老。端粒（telomere）：由高度重復(fù)的短序列組成。作用：維持染色體的穩(wěn)定性。起細(xì)胞分裂計(jì)時(shí)器的作用。端粒核苷酸復(fù)制和基因DNA復(fù)制不同，每復(fù)制一次減少50~100bp，其復(fù)制要靠具有反轉(zhuǎn)錄酶性質(zhì)的端粒酶來(lái)完成。四膜蟲熒光原位雜交顯示的端粒（上）和端粒序列（下）二、染色體DNA的三種功能元件在細(xì)胞世代中確保染色體的復(fù)制和穩(wěn)定遺傳，染色體起碼應(yīng)具備三種功能元件（functionalelements）：自主復(fù)制DNA序列（ARS）具有一段11-14bp的同源性很高的富含AT的共有序列及其上下游各200bp左右的區(qū)域是維持ARS功能所必需的。確保染色體在細(xì)胞周期中能夠自我復(fù)制，維持染色體在細(xì)胞世代傳遞中的連續(xù)性。著絲粒DNA序列（CEN）共同點(diǎn)是兩個(gè)相鄰的核心區(qū)：80-90bp的AT區(qū)；11bp的保守區(qū)。使細(xì)胞分裂時(shí)已完成復(fù)制的染色體能平均分配到子細(xì)胞中。端粒DNA序列(TEL)：保持染色體的獨(dú)立性和穩(wěn)定性。◆端粒序列的復(fù)制◆端粒酶構(gòu)成染色體DNA的這三種關(guān)鍵序列稱為染色體DNA的功能元件。近年來(lái)采用分子克隆技術(shù)把真核細(xì)胞染色體的復(fù)制起點(diǎn)、著絲粒和端粒這三種DNA關(guān)鍵序列分別克隆成功，并把它們互相搭配或改造而構(gòu)成所謂“人造微小染色體”（artificialminichromosome）。1983年，A.W.Murray等人首次成功構(gòu)建了包括ARS、CEN、TEL和外源DNA，總長(zhǎng)度為55kb的酵母人工染色體(yeastartificialchromosome,YAC)。YAC可用于轉(zhuǎn)基因和構(gòu)建基因文庫(kù)，容納插入片段的能力遠(yuǎn)高于質(zhì)粒。端粒酶：是一種核糖核蛋白復(fù)合物，具有逆轉(zhuǎn)錄酶的性質(zhì)，以物種專一的內(nèi)在的RNA作模板，把合成的端粒重復(fù)序列再加到染色體的3’端。三、核型與染色體顯帶核型(karyotype)

是指染色體組在有絲分裂中期的表型，包括染色體數(shù)目、大小、形態(tài)特征的總和。核型模式圖(idiogram)

將一個(gè)染色體組的全部染色體逐個(gè)按其特征繪制下來(lái)，再按長(zhǎng)短、形態(tài)等特征排列起來(lái)的圖像稱為核型模式圖，它代表一個(gè)物種的核型模式。染色體顯帶技術(shù)：Q帶、G帶、R帶、C帶、T帶、N帶，各帶的染色試劑以及在染色體上所呈現(xiàn)的區(qū)帶特征，見(jiàn)P350的說(shuō)明。一種蟬（Platypleurakaempferi）的有絲分裂核型男性核型圖核型分析是指對(duì)生物某一個(gè)體或某一分類單位的體細(xì)胞的染色體按一定特征排列起來(lái)的圖象的分析。分析方法有：常規(guī)的形態(tài)分析、帶型分析、著色區(qū)段分析、定量細(xì)胞化學(xué)方法等。染色體顯帶技術(shù)：是指經(jīng)過(guò)物理、化學(xué)因素處理后，再用染料對(duì)染色體進(jìn)行染色，使其呈現(xiàn)特定的深淺不同帶紋的技術(shù)。根據(jù)產(chǎn)生的帶在染色體上的分布分兩類：帶分布在整條染色體上，如G、Q、R帶等帶局部分布在染色體上，如C、T、N帶等。人類G帶核型，G帶顯示的是染色體上富含AT的區(qū)域

G帶即Giemsa帶，將中期染色體制片經(jīng)胰酶或堿、熱、尿素、去污劑等處理后再用Giemsa染料染色后所呈現(xiàn)的染色體區(qū)帶。一般來(lái)說(shuō)，G帶與Q帶相符，但也有例外，如Q帶顯示的人Y染色體的特異熒光，在G帶帶型上并不出現(xiàn)。C帶主要顯示著絲粒結(jié)構(gòu)異染色質(zhì)，及其他染色體區(qū)段的異染色質(zhì)部分。高分辨顯帶技術(shù)：1975年，美國(guó)細(xì)胞遺傳學(xué)家Yunis等建立了染色體高分辨顯帶技術(shù)，用氨甲喋呤使培養(yǎng)的細(xì)胞同步化后，再用秋水仙胺短暫處理，獲得大量晚前期和早中期分裂相，這些時(shí)期的染色體比典型中期染色體長(zhǎng)，顯帶后可得到更多更細(xì)的帶紋。人類Q帶核型，Q帶顯示的帶紋與G帶相似

一般富含AT堿基的DNA區(qū)段表現(xiàn)為亮帶，富含GC堿基的DNA區(qū)段表現(xiàn)為暗帶。人類C帶核型，C帶顯示的是著絲粒異染色質(zhì)

四、特殊染色體多線染色體（polytenechromosome）燈刷染色體（lampbrushchromosome）多線染色體

◆多線染色體是1881年意大利細(xì)胞學(xué)家Balbiani發(fā)現(xiàn)的，存在于雙翅目昆蟲的幼蟲組織細(xì)胞和某些植物細(xì)胞中。◆來(lái)源：核內(nèi)的DNA多次復(fù)制但細(xì)胞不分裂，產(chǎn)生的子染色體并行排列，且在體細(xì)胞內(nèi)同源染色體配對(duì)，緊密結(jié)合在一起形成?！籼卣鳎孩袤w積巨大，比其它體細(xì)胞染色體長(zhǎng)100-200倍，體積大1000-2000倍。②多線性，每條多線染色體由500-4000條解旋的染色體合并在一起形成。③體細(xì)胞聯(lián)會(huì)，同源染色體緊密配對(duì)，并合并成一個(gè)染色體。④橫帶紋，染色后呈現(xiàn)出明暗相間的帶紋。⑤膨突和環(huán)，在幼蟲發(fā)育的某個(gè)階段，多線染色體的某些帶區(qū)疏松膨大，形成膨突（puff），或巴氏環(huán)（Balbianiring）。燈刷染色體◆燈刷染色體普遍存在于動(dòng)物界的卵母細(xì)胞，兩棲類卵母細(xì)胞的燈刷染色體最典型◆燈刷染色體的來(lái)源：卵母細(xì)胞進(jìn)行減數(shù)第一次分裂時(shí)停留在雙線期的染色體?！魺羲⑷旧w的超微結(jié)構(gòu)◆燈刷染色體的轉(zhuǎn)錄功能B染色體1928年，倫道夫把生物的正常染色體稱為A染色體，而把存在于許多動(dòng)植物中，形態(tài)和行為不同于A染色體的超數(shù)染色體稱為B染色體。第五節(jié)

核

仁(nucleolus)

●核仁的超微結(jié)構(gòu)●核仁的功能●核仁周期一、核仁的超微結(jié)構(gòu)纖維中心(fibrillarcenters,FC)致密纖維組分(densefibrillarcomponent,DFC)顆粒組分(granularcomponent,GC)核仁相隨染色質(zhì)（核仁內(nèi)染色質(zhì)和核仁周邊染色質(zhì)）核仁基質(zhì)（除去DNA、RNA后的殘余結(jié)構(gòu)）纖維中心（FC）：是被致密纖維包圍的一個(gè)或幾個(gè)低電子密度的圓形結(jié)構(gòu)，主要成分為RNA聚合酶和rDNA，這些rDNA是裸露的分子。致密纖維組分（DFC)：呈環(huán)形或半月形包圍FC，由致密的纖維構(gòu)成，通常見(jiàn)不到顆粒，是rDNA進(jìn)行活躍轉(zhuǎn)錄的區(qū)域。顆粒組分（GC）：由直徑15-20nm的顆粒構(gòu)成，由不同加工階段的核糖核蛋白（RNP）顆粒構(gòu)成。

一、超微結(jié)構(gòu)：纖維中心(fibrillarcenters,FC)：是rDNA、RNA聚合酶、轉(zhuǎn)錄因子致密纖維組分(densefibrillarcomponent,DFC)：r