细胞生物学第十章1、2节合并.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,一、染色质的概念及化学组成,（一）定义,染色质(chromatin)-W.Flemming,18,79,染色体(chromosome)-Waldeyer,1888,染色质与染色体是在细胞周期中的不同形式,染色质与染色体具有基本相同的化学组成，,但,包装程度,不同,构象不同。,（二）化学组成,DNA、组蛋白、非组蛋白、少量RNA,DNA与组蛋白,是染色质的稳定成分,非组蛋白与RNA的含量则随细胞生理状态不同而变化,2）,基因组,DNA的类型,蛋白编码序列单一DNA序列,编码rRNA、tRNA、snRNA、组蛋白的串联重复序列,含重复序列的DNA（简单序列DNA，散在重复）,未分类的间隔DNA,卫星DNA,高度重复DNA 小卫星DNA,微卫星DNA,3）DNA的构型,（二级结构）,B型DNA,A型DNA,Z型DNA,A型是另一种右手双螺旋DNA，与B型的差别在于DNA的大小 沟有所不同，A型的更紧密。,Z(zig-zag)型是左手螺旋DNA，在结构上与B型很不同。发生 在高盐浓度下的CGCGCG短链中，生物功能不详。体现DNA 双螺旋结构的可塑性。,染色质DNA,Watson和Crick提出的右手双螺旋,2.染色质蛋白质,1）组蛋白,组蛋白的类型,6种即为:H,1,、H,2,A、H,2,B、H,3,、H,4,和,H,5，,H,1,:,富含赖氨酸，具有一定物种特异性与组织特异性,H,2,A、H,2,B,:含赖氨酸，保守,H,3,:含精氨酸，极保守,H,4,:含精氨酸，最保守,组蛋白(histone)的特点,属碱性蛋白质，可以和酸性的DNA紧密结合（非特异性结合）。,没有种属及组织特异性，在进化上十分保守。,组蛋白的修饰,A.乙酰化,B.磷酸化,C.甲基化,D.ADP核糖基化,2）非组蛋白,（序列特异性DNA结合蛋白）,（1）非组蛋白的特性,a.具有多样性与异质性,b.对DNA具有识别特异性,c.具有多种功能,参与染色体的构建,参与DNA复制,调控基因的表达,非组蛋白参与染色体构建,(2)非组蛋白的不同结构模式,-螺旋-转角-螺旋模式,锌指模式,亮氨酸拉链模式,螺旋-环-螺旋结构模式,HMG蛋白,都形成二聚体和 DNA分子结合,二、染色质的基本结构单位,（一）染色质的基本结构单位核小体,核小体组蛋白(nucleosomal histone)：,H,2,B、H,2,A、H,3,和H,4,帮助DNA卷曲形成核小体的稳定结构，构成核小体的核心。,H,1,组蛋白,在构成核小体时H,1,起连接作用,H,1,连接在DNA的进出口端，封闭核小体的核心。它赋予染色质以极性。,H1,（二）核小体结构要点,每个核小体单位包括200bp左右的DNA超螺旋和一个组蛋白八聚体及一,个分子H,1,组蛋白八聚体构成核小体的盘状核心结构,146bp的DNA分子超螺旋盘绕组蛋白八聚体1.75圈,组蛋白H1在核心颗粒外结合额外20bp DNA，锁住核小体DNA的进出端，起稳定核小体的作用。包括组蛋白H1和166bp DNA的核小体结构又称染色质小体。,两个相邻核小体之间以连接DNA 相连，典型长度60bp，不同物种变化值,为080bp,组蛋白与DNA之间的相互作用主要是结构性的，基本不依赖于核苷酸的,特异序列，实验表明，核小体具有自我装配（self-assemble）的性质,核小体沿DNA的,定位,受不同因素的影响，进而通过核小体相位改变影响,基因表达,核小体的性质及结构要点示意图（引自B.Alberts等）,在用微球菌核酸酶降解染色质时，反应早期可得到166bp的片段，但不稳定；进一步降解则得到146bp片段，比较稳定。推测可能原因是失去H1后，DNA两端各有10bp的DNA，易被核酸酶作用而降解。,（一）染色质包装的多级螺旋模型,1.一级结构：核小体串珠结构,2.,二级结构,：螺线管,3.三级结构：超螺线管,4.四级结构：染色单体,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,核小体,10nm,纤维,30nm纤维,螺线管,三、染色体包装的结构模型,（二）染色体的骨架,放射环结构模型,非组蛋白构成的,染色体骨架,和由骨架伸出的无数的,DNA,侧环,由螺线管形成,DNA,复制环,每,18,个复制环呈放射状平面排列,结合在核基质上形成微带。,大约,10,6,个微带沿纵轴构建成子染色体,。,骨架-放射环结构模型,常染色质(euchromatin),概念：,DNA包装比约为1/1 000-1/2 000,单一序列DNA和中度重复序列DNA,并非所有基因都具有转录活性,四、常染色质与异染色质,异染色质(heterochromatin),概念,类型,结构异染色质（或组成型异染色质）,(constitutive heterochromatin),兼性异染色质(facultative heterochromatin),结构异染色质或组成型异染色质,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,由相对简单、高度重复的DNA序列构成,如卫星DNA。,具有显著的,遗传惰性,不转录也不编码蛋白质,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，导致染色质区间性，作为核DNA的转座元件，引起遗传变异。,兼性异染色质,概念,异染色质化可能是关闭基因活性的一种途径,甲基化有利于异染色质的形成,组蛋白密码,第八章 细胞核与染色体,3 染色体,一、中期染色体的形态特征,（一）中期染色体的类型,中期染色体分类图示,中着丝粒染色体,近中着丝粒染色体,近端着丝粒染色体,端着丝粒染色体,（二）染色体的主要结构,短臂,着丝粒,长臂,DNA,染色单体,(一)染色体的形态结构,中期染色体的结构:,主缢痕(,着丝粒),臂,次缢痕(,核仁组织区),随体,端粒,1.着丝粒(centromere),概念：,结构：,动粒结构域,（着丝点）,中央结构域,配对结构域,着丝点（动粒）的结构,（1）动粒结构域(kinetochore domain),内板(inner plate),中间间隙(middle space),外板(outer plate),纤维冠(fibrous corona),（2）中央结构域(centraldomain),是着丝粒的主体，由串联重复的卫星DNA组成,（3）配对结构域(pairingdomain),中期姐妹染色单体相互作用的位点。,内部着丝粒蛋白,INCENP,染色单体连接蛋白,clips,着丝点（,动粒）在细胞分裂时受微管的牵引,两种假说:,动粒通过动,力蛋白在微,管上滑动,微管去组装,动粒保持与微管的作用而向前移动,牵引染色体移动,2.次缢痕(secondary constriction),概念,数目、位置和大小是染色体所特有,每种生物染色体组中至少有一条或一对染色体上有次缢痕。,3.核仁组织区(nucleolar organizing region，NOR),位于染色体的次缢痕部位,rRNA基因所在部位,核仁染色体,4.随体(satellite),概念,是识别染色体的重要形态特征之一。,sat染色体。,5.端粒,(telomere),概念：,1)端粒的结构：,由端粒DNA和端粒蛋白构成,富含G,短的串联重复序列：TTAGGG,3-悬挂链,T环、D环,在进化上高度保守,T环,D环,5,3,3,5,端粒,端粒,2）端粒的生物学功能,维持染色体的完整性和独立性,保证了染色体末端的稳定复制,与减数分裂时同源染色体配对有关,端粒与核膜有一定的关系,参与染色体在核内定位。,5,3,3,5,RNA引物,3)端粒酶及端粒的合成,A、,端粒酶,性质,端粒酶是一种逆转录酶，自带RNA为模板,B、端粒酶功能,以自带RNA为模板，使端粒DNA3端（悬挂端）延长。,消除染色体端粒长度的进行性缩短，且与寿命有关。,端粒酶能使断裂的染色体愈合。,C、,端粒DNA的合成,爬行模型,与端粒酶RNA模板结合,延长端粒3DNA(悬挂链),端粒酶RNA转位,DNA聚合酶a合成配对链,端粒酶及其作用,端粒酶是一个蛋白质和RNA的复合体,它使用RNA为模板沿悬挂链合成一个G丰富的重复序列,然后DNA聚合酶a以此链为模板合成另一条DNA链。,二、染色体DNA的三种功能元件,1.DNA复制起点,2.着丝粒,3.端粒,人工染色体：,三、巨大染色体,（一）多线染色体,（二）灯刷染色体,