细胞核与染色体课件

第十章细胞核与染色体1781年Trontana发现于鱼类细胞；1831年，Brown发现于植物。大小：植物1～4μm，动物10μm。常以核质比来估算核的大小。正常细胞NP≈0.5，分裂期细胞NP>0.5，衰老细胞NP<0.5。形状：圆形，胚乳细胞(网状）蝶类丝腺细胞(分支状)。.第十章细胞核与染色体1781年Trontana发现于鱼类1位置：细胞中央，成熟植物细胞的边缘。数目：通常一个，成熟的筛管和红细胞（0）、肝细胞、心肌细胞(1-2）、破骨细胞(6～50）、骨骼肌细胞(数百）、植物毡绒层细胞(2～4)。结构：①核被膜、②核仁、③核基质、④染色质、⑤核纤层。功能：①遗传（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）②发育（通过基因的选择性表达,控制细胞的代谢活动,以适应外界环境）

.位置：细胞中央，成熟植物细胞的边缘。.2..3在细胞水平上原核细胞与真核细胞的主要差异是什么?答:原核生物没有真正的细胞核,而只有拟核(nucleiod)。在细胞水平上原核和真核有三方面主要差别:①核膜:真核细胞有核膜,原核细胞没有核膜,称之为拟核;②核仁:真核细胞有核仁,原核细胞无核仁;③核内遗传物质的存在状态:真核细胞内DNA同组蛋白结合,有染色体结构；原核近年也发现同蛋白质结合,但无染色体结构。.在细胞水平上原核细胞与真核细胞的主要差异是什么?.4第一节核被膜与核孔复合体1核被膜(nuclearenvelope)真核生物的细胞核是在细胞周期的间期才能见到的细胞内的结构，此时的染色质被两层单位膜包裹，因此核被膜是细胞核最外层的两层膜结构，它的形成对于细胞的生命活动具有重要意义。★1.1核被膜的结构核被膜的结构比较复杂,它由外核膜、内核膜、核周腔、核孔复合物和核纤层等5个部分组成。.第一节核被膜与核孔复合体.5..6外核膜(outernuclearmembrane)

外核膜面向细胞质基质,常附有核糖体,有些部位与内质网相连,外核膜可以看成是内质网膜的一个特化区。内核膜(innernuclearmembrane)内核膜面向核基质，与外核膜平行排列,其表面没有核糖体颗粒。.外核膜(outernuclearmembrane).7核纤层(lamina)

在与核质相邻的核膜内表面有一层厚30～160nm网络状蛋白质,叫核纤层,对核被膜起支撑作用。核纤层由3种相对分子质量为6～7万道尔顿的多肽亚单位α、β、γ所组成,属于中间纤维的一种,其中β亚基与内核膜的特异受体蛋白相结合,α、γ亚单位与β相连接,而α、γ又同染色质的特定部分相结合。核周腔(perinuclearspace)

两层核膜之间的空隙,宽15-30nm,其中充满无定形物质.核纤层(lamina).8核孔◆由内外两层膜的局部融合而成◆核孔的直径为80-120nm。◆一个典型的哺乳动物的核膜上有3000-4000个核孔,相当于每平方微米的核膜上有10-60个。◆合成功能旺盛的细胞,核孔的数量较多。.核孔.9电镜观察的核孔.电镜观察的核孔.10

★1.2核被膜的功能■基因表达的时空隔离真核生物的结构复杂,而且大多数基因都有内含子,转录后需要经过复杂的加工,所以核膜的出现,为基因的表达提供了时空隔离的屏障,便于DNA在核内活动的多样性,DNA转录形成RNA的多样性,从而导致细胞的多样性。■核膜作为保护性屏障,使核处于一微环境中核膜的出现，为细胞遗传信息的保存、复制、传递及发挥其对细胞代谢和发育的指导作用创造了特定的微环境，提高了上述各项活动的效率；避免直接受细胞内其它各种生命活动的干扰，并防止细胞中这个调度中枢的功能轻易地随环境条件的变化而变化，以保持其相对的稳定性，这些都是核膜出现的进化意义。.

★1.2核被膜的功能.11■染色体的定位和酶分子的支架染色质通过核纤层同核膜相连,使之多而不乱,保证了有序性。另外,核内的一些酶是以膜蛋白的形式存在的,这就有利于核内生化反应的区域化,从而发挥高度的催化活性。所以核膜是染色体和酶分子的支架和固着部位。■物质运输核被膜的形成对细胞的生命活动具有什么意义?.■染色体的定位和酶分子的支架.121.3核被膜在细胞在有丝分裂中有规律地解体与重建

新核膜来自旧核膜

核被膜的去组装是非随机的，具有区域特异性（domain-specific）。

以非洲爪蟾卵提取物为基础的非细胞核装配体系提供了实验模型◆核被膜的解体与重建的动态变化受细胞周期调控因子的调节，调节作用可能与核纤层蛋白、核孔复合体蛋白的磷酸化与去磷酸化修饰有关。.1.3核被膜在细胞在有丝分裂中有规律地解体与重建新核膜来自13..142核孔是物质运输的通道

核孔由至少50种不同的蛋白质（nucleoporin）构成，称为核孔复合体（nuclearporecomplex，NPC）。结构：①胞质环（cytoplasmicring），位于核孔复合体胞质一侧，环上有8条纤维伸向胞质；②核质环（nuclearring），位于核孔复合体核质一侧，上面伸出8条纤维，纤维端部与端环相连，构成笼子状的结构；③转运器（中央栓）（transporter），核孔中央的一个栓状的中央颗粒；④辐（Spoke）：核孔边缘伸向核孔中央的突出物。

.2核孔是物质运输的通道核孔由至少50种不同的蛋白质（n15NuclearPoreComplexes

.NuclearPoreComplexes.16..17Modelofthenuclearporecomplex.Modelofthenuclearporecomp18核孔运输特点◆被动运输◆主动运输●信号引导●双向性.核孔运输特点.19核孔的运输作用.核孔的运输作用.20核孔的被动运输.核孔的被动运输.21核孔的双向运输.核孔的双向运输.22核孔运输的信号引导?.核孔运输的信号引导?.23mRNA的输出.mRNA的输出.243核蛋白运输机制

基本概念◆核蛋白(nuclearprotein)

核蛋白是指在细胞质内合成,然后运输到核内起作用的一类蛋白质。如各种组蛋白、DNA合成酶类、RNA转录和加工的酶类、各种起调控作用的蛋白因子等。核蛋白一般都含有特殊的氨基酸信号序列,起蛋白质定向、定位作用。.3核蛋白运输机制基本概念.25◆核定位信号(nuclearlocalizationsignals,NLS)核定位信号是另一种形式的信号肽,这种信号肽序列可以位于多肽序列的任何部分。一般含有4～8个氨基酸,且没有专一性,作用是帮助亲核蛋白进入细胞核。●入核信号与导肽的区别在于:

①由含水的核孔通道来鉴别;②入核信号是蛋白质的永久性部分,在引导入核过程中,并不被切除,可以反复使用,有利于细胞分裂后核蛋白重新入核。.◆核定位信号(nuclearlocalizations26●有多种类型的核定位信号，这些信号都具有一个带正电荷的肽核心。●第一个被确定的NLS序列的蛋白质是SV40的T抗原(MW=92kDa),它在细胞质中合成后很快积累在细胞核中,是病毒DNA在核内复制所必需的蛋白质。其野生型的氨基酸序列为Pro-Lys-Lys-Lys-Arg-Lys-Val,即使单个氨基酸突变所产生的突变型NLS(Pro-Lys-Tyr-Lys-Arg-Lys-Val)也能阻止这种蛋白质进入细胞核而停留在细胞质中。如果将这种信号接到非核蛋白的随机Lys的侧链上,则非核蛋白也能转变成核蛋白。.●有多种类型的核定位信号，这些信号都具有一个带正电荷的肽核27Nuclearlocalizationsignals

.Nuclearlocalizationsignals.28核定位信号.核定位信号.29◆核输出信号(nuclearexportsignals,NES)

作为核内物质输出细胞核的信号，帮助核内的某些分子迅速通过核孔进入细胞质。另外,有些蛋白并非是核内常驻"人口",通常要往返于核质和胞质之间,这些穿梭蛋白既有NLS又有NES。

◆输入蛋白(importin)仅有核定位信号的蛋白质自身不能通过核孔复合物,它必须在水溶性的NLS受体的帮助下才可进入核孔复合物,这种受体称为输入蛋白,分布在胞质溶胶。它们作为一种穿梭受体(shuttlingreceptor)在细胞质内与核蛋白的核定位信号结合,然后一起穿过核,在核内与亲核蛋白分离后再返回到细胞质中。◆输出蛋白(exportin）存在于细胞核中识别并与输出信号结合的蛋白质,帮助核内物质通过核孔复合物输出到细胞质,而后快速通过核孔回到细胞核中。.◆核输出信号(nuclearexportsignals,30

核蛋白的输入◆核质蛋白(nucleoplasmin)实验◆核蛋白输入机理●输入蛋白●Ran蛋白●RCC1.核蛋白的输入.31核质蛋白的标记与注射实验.核质蛋白的标记与注射实验.32核质素的核定位信号及其作用.核质素的核定位信号及其作用.33..34实验说明核质蛋白是一种丰富的亲核蛋白,具有头尾两个不同的结构域，由5个单体组成,相对分子质量为165kDa,是耐热性可溶蛋白。首先对核质蛋白进行标记,然后用蛋白酶对核质蛋白进行有限的消化,分离纯化头部和尾部。将具有标记的完整的核质蛋白、头部、尾部以及用胶体金包裹的尾部分别注射到非洲爪蟾的卵母细胞质中。温育后分离细胞核和细胞质进行放射性检测分析。结果表明:完整的单独的未被包裹的尾部能够进行细胞核,其它则不能。这一实验结果说明尾部具有核定位信号,并且只要有一个尾部结构,就可将全部的头部带入细胞核。.实验说明核质蛋白是一种丰富的亲核蛋白,具有头尾两个不同的结35核蛋白输入机理.核蛋白输入机理.36..37

图解—按照这一推测的模型，在细胞质中的核运输蛋白α、核运输蛋白β和货物蛋白（cargoprotein）相互作用形成一个运输复合物，其中运输蛋白α亚基识别并与NLS结合。而运输蛋白β亚基与核孔复合物作用，将复合物转运到细胞核中。在此过程中需要消耗ATP。在细胞核中，Ran·GTP（一种小GTP结合蛋白）与输入蛋白β亚基相互作用，导致货物蛋白与复合物脱离，成为细胞核中的游离蛋白。为了进行下一个运输循环，输入蛋白α亚基和输入蛋白β亚基-Ran·GTP复合物重新回到细胞质。细胞质中的Ran·GTP-激活蛋白（RanGAP）将Ran·GTP转变成Ran·GDP,并使Ran·GDP与输入蛋白β亚基脱离，游离的输入蛋白β亚基和α亚基一起参与新的具有NLS信号的入核蛋白的运输。而Ran·GDP可通过核孔复合物回到细胞核中，在Ran核苷交换因子1(Rannucleotide-exchangefactor1,RCC1)的作用下，释放GDP,重新结合GTP。

.图解—按照这一推测的模型，在细胞质中的核运输蛋白α、38ProcessofNuclearImport.ProcessofNuclearImport.39★亲核蛋白向细胞核的输入可描述如下：①蛋白与NLS受体，即importinα/β二聚体结合；②货物与受体的复合物与NPC胞质环上的纤维结合；③纤维向核弯曲，转运器构象发生改变，形成亲水通道，货物通过；④货物受体复合体与Ran-GTP结合，复合体解散，释放出货物；⑤与Ran-GTP结合的importinβ，输出细胞核，在细胞质中Ran结合的GTP水解，Ran-GDP返回细胞核重新转换为Ran-GTP；⑥importinα在核内exportin的帮助下运回细胞质。.★亲核蛋白向细胞核的输入可描述如下：①蛋白与NLS受体，即i40

核内RNA与蛋白质输出◆mRNA的输出●异质核糖核蛋白(heterogeneousribonucleoprotein,hnRNP)●信使RNP(messengerRNP,mRNP)●mRNA的输出◆核内蛋白质输出◆snRNA的输出.核内RNA与蛋白质输出◆mRNA的输出.41mRNA的输出.mRNA的输出.42核内蛋白质的输出.核内蛋白质的输出.43..44图解：按照这一模型,NES通过与细胞核中特异的核输出受体,即核输出蛋白1的结合促进货物蛋白从细胞核向细胞质运输。核输出作用还需要第三种蛋白,Ran蛋白,是一种小GTPase,它与GTP或GDP结合时的构型是不同的。输出蛋白1能够同时与Ran·GTP和货物蛋白的NES作用,形成三分子的货物复合物。然后三体复合物通过至今尚不清楚的机制通过核孔。一旦Ran·GTP/输出蛋白1/货物蛋白复合物到达胞质溶胶,RanGTPase激活蛋白(RanGAP)促进Ran水解与之结合的GTP,形成GDP,致使Ran蛋白产生构型的变化,使三体复合物解散,最后将货物蛋白释放出来。游离的输出蛋白1和Ran·GDP重新通过核孔回到细胞核,在细胞核中Ran核苷交换因子(Rannucleotide-exchangefactor1,RCC1)使Ran释放GDP结合上GTP,开始下一轮的运输作用。

.图解：按照这一模型,NES通过与细胞核中特异的核输出受体,45snRNA的输出.snRNA的输出.46hn-RNP介导的mRNA输出细胞核的推测模型

.hn-RNP介导的mRNA.47图解：(a)加工成熟的mRNA-hnRNP的5＇端形成帽结合复合物(CBC),该端首先通过NPC;(b)在通过核孔时,核限制hnRNP蛋白与mRNP脱离;(c)细胞质中RanGAP促使RanGTP水解,穿梭的hnRNP回到细胞核,释放出的mRNA同胞质溶胶中的mRNP蛋白,包括poly(A)结合蛋白[poly(A)-bindingperotein,PABP]结合。.图解：(a)加工成熟的mRNA-hnRNP的5＇端形成帽结48第二节染色体染色质（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,由染色质聚缩而成的棒状结构。染色质与染色体是在细胞周期不同的功能阶段可以相互转变的的形态结构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。.第二节染色体染色质（chromatin）:指间期细胞49一、染色质的化学组成组成：DNA、组蛋白Histone、非组蛋白Nonhistone、少量RNA。DNA:Histone较为稳定，约1:1；DNA:Nonhistone变化较大；DNA:RNA约为10:1。.一、染色质的化学组成组成：DNA、组蛋白Histone、非组50（一）DNA3种序列：①单一序列；②中度重复序列（101~5）；③高度重复序列（>105）。3种构像：①B-DNA、②Z-DNA、③A-DNA。3种基本元素：①自主复制序列(ARS)，是DNA复制的起点。②着丝粒序列(CEN)。③端粒序列(TEL)。.（一）DNA3种序列：①单一序列；②中度重复序列（101~551Three

DNA

conformations.ThreeDNAconformations.52..53●ARS序列(autonomousreplicatingsequence)即自主复制序列,又叫复制起点序列(replicationoriginsequence)。真核生物染色体上有多个ARS序列。上下游各200个bp左右的序列是维持ARS功能所必需的。●CEN序列(centromericsequence)即着丝粒序列，功能是形成着丝粒，均等分配两个子代染色单体。●端粒序列(telomericsequence，TEL)是线性染色体两端的特殊序列，在人类，这种序列是GGGTTA。功能是保持线性染色体的稳定，即不环化、不粘合、不被降解。端粒酶是一种蛋白和RNA的复合物,用自身的RNA作为模板,反转录成DNA,使DNA链不断加长,然后在DNA聚合酶的作用下将DNA双链中的未合成的缺口填补,合成的方向是5‘→3’。.●ARS序列(autonomousreplicatin54Threekeyregionsofachromosome.Threekeyregionsofachromo55端粒的形成.端粒的形成.56带正电荷，含Arg，Lys，属碱性蛋白，共5种，分为：核心组蛋白（corehistone）：H2A、H2B、H3、H4；连接组蛋白（linkerhistone）：H1。结构：高度保守，尤其是H4。核心组蛋白由球形部和尾部构成，球形部借Arg与磷酸二脂骨架间的静电作用使DNA分子缠绕在组蛋白核心上，形成核小体，尾部含有大量Arg和Lys，为组蛋白转译后进行修饰的部位。H1多样性，具有属(genus)和组织特异性。（二）组蛋白.带正电荷，含Arg，Lys，属碱性蛋白，共5种，分为：（二）57序列特异性DNA结合蛋白。特性：含有较多天冬氨酸、谷氨酸，带负电荷，属酸性蛋白质。整个细胞周期都进行合成，组蛋白只在S期合成。能识别特异的DNA序列。功能：①帮助DNA分子折叠，以形成不同的结构域，从而有利于DNA的复制和基因的转录（组蛋白先把DNA双链分子装配成核小体串珠结构）；②协助启动DNA复制；③控制基因转录，调节基因表达。（三）非组蛋白.序列特异性DNA结合蛋白。（三）非组蛋白.58非组蛋白参与染色体构建.非组蛋白参与染色体构建.59二、从DNA到染色体.二、从DNA到染色体.60Nucleosome

核小体的结构特点

Nucleosomeisbasicstructuralunitofchromatin。◆由200个左右碱基对的DNA和四种组蛋白结合而成；◆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(linkerDNA)相连,长度为～80bp不等。.Nucleosome核小体的结构特点.61Theorganizationofchromatininnucleosomes

?.Theorganizationofchromatin62核小体.核小体.63核酸酶超敏感位点(nuclease-supersensitivesite)

在染色质DNA中对DNaseⅠ表现出高度敏感的区域，缺少核小体。这种区域通常很短，最长也不过几百bp。该位点含有特异的DNA序列，为特异性DNA结合蛋白所识别，因此，它参与了基因表达的调控。另外，处于活性转录的区域对核酸酶也十分敏感。.核酸酶超敏感位点(nuclease-supersensiti64核酸酶超敏感位点(nuclease-

supersensitivesite).核酸酶超敏感位点(nuclease-

super65..66◆核小体与DNA的复制●八聚体的组蛋白进行部分解离;●其中(H3-H4)2四聚体在一起,并且在两条子代双链上随机分布;●原核小体中的H2A-H2B则是以两个二聚体存在,并相互分离;●随机与子代双链上原或新合成的(H3-H4)2四聚体结合组成核小体。

.◆核小体与DNA的复制.67..68◆核小体与DNA的转录

即使正在转录的基因仍然有核小体结构,表明转录并不要求整个基因都处于无核小体状态。.◆核小体与DNA的转录

即使正在转录的基因仍然有核69核小体与DNA的转录.核小体与DNA的转录.70..71有人根据实验结果,提出在DNA转录时,通过成环机制,核小体是全保留的,请对成环机制作出文字说明。基本过程:1.RNA聚合酶在启动子P位开始转录，B表示核小体的边界;2.当RNA聚合酶接近核小体时，诱导紧挨核小体的DNA与核小体脱离，露出组蛋白8聚体的表面；3.露出的组蛋白8聚体表面与RNA聚合酶后面的DNA结合，因而形成一个环；4.当RNA聚合酶继续前进时，转录过的DNA象络纱一样围着组蛋白8聚体缠绕；5.RNA聚合酶后的DNA重新形成核小体，转录完成。.有人根据实验结果,提出在DNA转录时,通过成环机制,核72Chromosomepacking◆核小体(nucleosome)◆螺线管(solenoid)◆超螺线管(supersolenoid)◆染色体(chromosome)从核小体开始到染色体,DNA总共压缩:

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.Chromosomepacking◆核小体(nucleos73●从核小体到螺线管(solenoid)核小体通过自身形成螺旋的方式形成致密的、外径为30nm的管状结构,称为螺线管,又称30nm染色质纤维。从核小体到螺线管压缩了6倍。.●从核小体到螺线管(solenoid).74●从螺线管到超螺线管(supersolenoid)30nm的染色质纤维进一步螺旋化,形成一系列的螺旋域(coileddomain)或环(loop),这些环附着在骨架(scaffold)蛋白上。螺旋域的直径是300nm。然后,螺旋环进一步形成超螺旋环(supercoiledloops),或超螺旋域,此时的直径为700nm,每个环估计含有50-100kbDNA,推测染色质环仍然是基因协同表达的功能单位。典型的超螺旋的环的开头和结束都是AT富集序列并与核骨架或核基质蛋白结合在一起,其中包括Ⅱ型拓扑异构酶,推测该酶调节DNA的超螺旋程度。DNA从螺线管到超螺线管估计又压缩了40倍。.●从螺线管到超螺线管(supersolenoid).75..76●从超螺线管到染色体超螺线管进一步螺旋化,形成直径为1～2μm,长度为2～10μm的中期染色体,从超螺线管到染色体大约压缩了5倍。由此看来,DNA经核小体到染色体,DNA总共压缩了8400倍: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.●从超螺线管到染色体.77..78

人1号染色体中的DNA包装倍数

DNA包装成染色体的比例

.人1号染色体中的DNA包装倍数DNA包装成染色体的比例79三、异染色质和常染色质间期核中染色质可分为异染色质（heterochromatin）和常染色质（enchromatin）。1常染色质Enchromatin：指间期核内染色质纤维折叠压缩程度低,处于伸展状态,用碱性染料染色时着色浅的那些染色质。DNA包装比约为1000～2000分之一；主要由单一序列DNA和中度重复序列DNA构成。常染色质是进行活跃转录的部位，呈疏松的环状，电镜下表现为浅染；易被核酸酶在一些敏感的位点（hypersensitivesites）降解。并非所有基因都具有转录活性,常染色质状态只是基因转录的必要条件而非充分条件。.三、异染色质和常染色质间期核中染色质可分为异染色质（hete802异染色质：指间期核内染色质纤维折叠压缩程度高,处于聚缩状态,用碱性染料染色时着色深的那些染色质。在间期核中处于凝缩状态，无转录活性，也叫非活动染色质(inactivechromatin)；是遗传惰性区；在细胞周期中表现为晚复制、早凝缩，即异固缩现象(heteropycnosis)。类型：－结构异染色质(组成型异染色质)constitutiveheterochromatin：存在于各种细胞中，除复制期以外在整个细胞周期均处于聚缩状态，DNA包装比在整个细胞周期没有较大变化的异染色质。－兼性异染色质facultativeheterochromatin：在某些细胞类型或一定的发育阶段,原来的常染色质聚缩,并丧失基因转录活性,而形成的异染色质.2异染色质：指间期核内染色质纤维折叠压缩程度高,处于聚缩81结构异染色质(组成型异染色质)constitutiveheterochromatin特点①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；②由相对简单、高度重复的DNA序列构成,如卫星DNA；③具有显著的遗传惰性,不转录也不编码蛋白质；④在复制行为上与常染色质相比表现为晚复制早聚缩；⑤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。.结构异染色质(组成型异染色质)constitutiveh82卫星DNA是高度重复序列中AT含量很高的简单的高度重复序列。由于AT段浮力密度小,所以在DNA片段进行CsCl密度梯度离心时,常会在DNA主带上有一个次要的带相伴随,因此称为卫星DNA。.卫星DNA是高度重复序列中AT含量很高的简单的高度重复序列。83兼性异染色质facultativeheterochromatin异染色质化可能是关闭基因活性的一种途径。雌性哺乳类动物的X染色体就是一类特殊的兼性异染色质。在哺乳动物细胞内如有两个X染色体（通常为雌性），则其中的一个染色体常表现为异染色质，称巴氏小体（barrbody）。人的胚胎发育到16天以后，一条X染色体转变为巴氏小体，呈块状紧靠核膜，染色反应表现为深染。因此通过检查羊水中胚胎细胞的巴氏小体可预测胎儿的性别。.兼性异染色质facultativeheterochrom84..85巴氏小体（barrbody）。雌性哺乳动物细胞中一条异固缩化的X染色体。人的胚胎发育到16天以后，出现巴氏小体。barrbody.巴氏小体（barrbody）。雌性哺乳动物细胞中一条异固缩86四、染色体(一)、染色体相关的术语随体次缢痕主缢痕端粒长臂短臂.四、染色体(一)、染色体相关的术语随体次缢痕主缢痕端粒长臂短87随体（satellite）：指位于染色体末端的球形染色体节段，通过次缢痕区与染色体主体部分相连。位于染色体末端的随体称为端随体，位于两个次缢痕中间的称中间随体。端粒（telomere）：是染色体端部的特化部分,其生物学作用在于维持染色体的稳定性。如果用X射线将染色体打断，不具端粒的染色体末端有粘性，会与其它片段相连或两端相连而成环状。端粒由高度重复的短序列串联而成，在进化上高度保守，不同生物的端粒序列都很相似，人的序列为GGGTTA。端粒起到细胞分裂计时器的作用，端粒核苷酸复制和基因DNA不同，每复制一次减少50-100bp，其复制要靠具有反转录酶性质的端粒酶（telomerase）来完成，正常体细胞缺乏此酶，故随细胞分裂而变短，细胞随之衰老。.随体（satellite）：指位于染色体末端的球形染色体节段88

主缢痕（primaryconstriction）：中期染色体上一个染色较浅而缢缩的部位，主缢痕处有着丝粒，所以亦称着丝粒区，由于这一区域染色线的螺旋化程序低，DNA含量少，所以染色很浅或不着色。一般动植物的染色体具有一个位置固定的着丝粒(localizedcontromere)，有些生物整过染色体都具有着丝粒活性，称为全着丝粒（holocentromere）如：如蛔虫、线虫、蝶、蛾、蚜虫等。

次缢痕（secondaryconstriction）：除主缢痕外，染色体上第二个呈浅缢缩的部分称次缢痕，次缢痕的位置相对稳定，是鉴定染色体个别性的一个显著特征。它的数量、位置和大小是某些染色体的重要形态特征。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.主缢痕（primaryconstriction）：中89★核仁组织区(nucleolarorganizingregion,NOR)是细胞核特定染色体的次缢痕处，含有rRNA基因的一段染色体区域，与核仁的形成有关，故称为核仁组织区。能够合成核糖体的28S、18S和5.8SrRNA。核仁组织区位于染色体的次缢痕区，但并非所有的次缢痕都是NORs。具有核仁组织区的染色体数目依不同细胞种类而异，人有5对染色体即13、14、15、21、22号染色体上有核仁组织区。.★核仁组织区(nucleolarorganizingre90中期染色体的形态结构

.中期染色体的形态结构.911．染色单体（Chromatid）：中期染色体由两条染色单体组成，两者在着丝粒的部位相互结合，每一条染色单体是由一条DNA双链经过螺旋和折叠而形成的，到后期，着丝粒分裂，两条染色单体分离。2．染色线（Chromonema）：前期或间期核内的染色质细线，代表一条染色单体。3．染色粒（Chromomere）：前期染色体上呈线性排列的念珠状颗粒，是DNA局部收缩形成的，异染色质的染色粒一般较大，而常染色粒的染色粒较小，在染色体上位于着丝粒两边的染色粒一般较大，而向染色体端部的染色体较小，呈梯度排列。.1．染色单体（Chromatid）：中期染色体由两条染色单体92性细胞染色体为单倍体（haploid），用n表示;体细胞为2倍体（diploid）以2n表示，还有一些物种的染色体成倍增加成为4n、6n、8n等，称为多倍体。染色体的数目因物种而异，如人类2n=46，黑猩猩2n=48，果蝇2n=8，家蚕2n=56，小麦2n=42，水稻2n=24，洋葱2n=16.（二）染色体的数目.性细胞染色体为单倍体（haploid），用n表示;（二）染色93着丝粒（centromere）和着丝点（kinetochore）是两个不同的概念，前者指中期染色单体相互联系在一起的特殊部位，后者指主缢痕处两个染色单体外侧与纺锤体微管连接的部位。★着丝粒包含3个结构域：着丝点结构域（kinetochoredomain）、中央结构域（centraldomain）和配对结构域（paringdomain）。（三）着丝粒的结构.着丝粒（centromere）和着丝点（kinetochor94有丝分裂中的着丝粒和动粒结构

.有丝分裂中的着丝粒和动粒结构.951、着丝点结构域（kinetochoredomain）位于着丝粒的表面，包括三层板状结构和围绕外层的纤维冠(fibrouscorona)。2、中央结构域位于着丝粒结构域的下方。其中含有高度重复的卫星DNA。3、配对结构域位于着丝粒结构的内层，中期两条染色单体在此处相互连结。.1、着丝点结构域（kinetochoredomain）.961.★核型：即细胞分裂中期染色体特征的总和，包括染色体的数目、大小和形态特征等方面。在对染色体进行测量计算的基础上,进行分组、排队、配对,并进行形态分析的过程叫核型分析

（四）核型与带型.1.★核型：即细胞分裂中期染色体特征的总和，包括染色体的数97人的染色体核型

.人的染色体核型.982.带型：染色体经物理、化学因素处理后，再进行特殊染色，使其呈现特定的深浅不同带纹（band）的方法。分带技术可分为两类：一类是产生的染色带分布在整过染色体的长度上如：Q、G和R带，另一类是局部性的显带，如C、T和N带。.2.带型：染色体经物理、化学因素处理后，再进行特殊染色，使99..100..101..102..103★1.多线染色体：由Balbiani(1881)发现于摇蚊幼虫唾腺细胞，特点：①体积巨大，是由于核内有丝分裂的结果；②多线性；③体细胞联会；④横带纹。⑤膨突和环。在幼虫发育的某个阶段，多线染色体的某些带区疏松膨大，形成膨突（puff），或巴氏环（Balbianiring）。用H3-UdR处理细胞，发现膨突被标记，说明膨突是基因活跃转录的区域。（五）几类的特殊的染色体.★1.多线染色体：（五）几类的特殊的染色体.104果蝇幼虫唾液腺多线染色体

.果蝇幼虫唾液腺多线染色体.1052、灯刷染色体灯刷染色体是卵母细胞进行第一次减数分裂时,停留在双线期的染色体。它是一个二价体,含4条染色单体。它由轴和侧丝组成,形似灯刷。由两条同源染色体组成，在交叉处结合，每条同源染色体含2条染色单体。轴上有一些染色粒，代表染色质紧密螺旋化的部位。同时两条染色单体向两边伸出许多侧环，侧环是RNA活跃转录的区域。3、B染色体1928年伦道夫（Randolph）把生物的正常染色体叫做A染色体，而把存在于许多动、植物中，形态和行为不同为A染色体的超数染色体呈B染色体。

.2、灯刷染色体.106灯刷染色体

.灯刷染色体.107

灯刷染色体的形态结构.灯刷染色体的形态结构.108灯刷染色体形成的生物学意义何在?答:灯刷染色体的形态与卵子发生过程中营养物储备是密切相关的。大部分DNA以染色粒形式存在,没有转录活性,而侧环是RNA转录活跃的区域,一个侧环往往是一个大的转录单位,有的是由几个转录单位构成的。灯刷染色体侧环上的RNA主要是mRNA,mRNA与蛋白质结合形成无活性的RNP颗粒,这些颗粒贮存在卵母细胞中,以便受精之后使用。与DNA结合并贮存起来的蛋白主要是转录因子,如FRGY2,在卵母细胞生长过程可选择性地调节基因表达。灯刷染色体除了具有合成和贮存的作用外,对于卵子发生期的核糖体合成有重要作用。在卵子发生的生长期,需要大量的核糖体。细胞核必须供给大量的核糖体RNA给细胞质体积已经很大的卵母细胞,势必给细胞核中核糖体基因的转录带来严重的负担。为缓解这一问题,需要选择性地扩增rRNA基因,其结果,rRNA基因的拷贝数成千倍的增加,这就相当于增加了核仁的数量。.灯刷染色体形成的生物学意义何在?.109第三节核仁核仁（nucleolus）见于间期的细胞核内，呈圆球形，一般1~2个，有时多达3~5个。主要功能是转录rRNA和组装核糖体单位。一般蛋白质合成旺盛和分裂增殖较快的细胞有较大和数目较多的核仁，反之核仁很小或缺如。.第三节核仁核仁（nucleolus）见于间期的细胞核内，110一、核仁形态①纤维中心(fibrillarcenters，FC)：是被致密纤维包围的一个或几个低电子密度的圆形结构，主要成分为RNA聚合酶和rDNA，这些rDNA是裸露的分子。②致密纤维组分(densefibrillarcomponent，DFC)：呈环形或半月形包围FC，由致密的纤维构成，是新合成的RNP，转录主要发生在FC与DFC的交界处。③颗粒组分(granularcomponent，GC)：由直径15-20nm的颗粒构成，是不同加工阶段的RNP。.一、核仁形态①纤维中心(fibrillarcenters，111核仁的结构模式图

.核仁的结构模式图.112人成纤维细胞中核仁的电子显微镜照.人成纤维细胞中核仁的电子显微镜照.113二、核仁周期(nucleolarcycle)核仁是一种动态结构，随细胞周期的变化而变化，即形成——消失——形成,这种变化称为核仁周期。在细胞的有丝分裂期，核仁变小，并逐渐消失。在有丝分裂末期，rRNA的合成重新开始，核仁形成。核仁形成的分子机理尚不清楚，但需要rRNA基因的激活。.二、核仁周期(nucleolarcycle).1143核仁的功能核仁是细胞合成核糖体的工厂,涉及rRNA的转录加工和核糖体大小亚基的装配。●核仁的主要功能是进行rRNA的合成,并且是由专一的RNA聚合酶Ⅰ负责转录。真核细胞中,rRNA基因存在于特定的染色体上,并且有恒定的拷贝数。●由于核糖体是合成蛋白质的机器，只要控制了核糖体的合成和装配就能有效地控制细胞内蛋白质的合成速度，调节细胞生命活动的节奏。所以，从某种意义上说，核仁实际上控制着蛋白质合成的速度。.3核仁的功能.115..116第四节核基质(nuclearmatrix)核基质（nuclearmatrix）或称核骨架，为真核细胞核内的网络结构，是指除核被膜、染色质、核纤层及核仁以外的核内网架体系。.第四节核基质(nuclearmatrix).1171核基质的组成①非组蛋白性纤维蛋白，10多种次要蛋白质，包括肌动蛋白和波形蛋白，后者构成核骨架的外罩。核骨架碎片中还存在三种支架蛋白（scaffoldproteins，SCⅠ、SCⅡ、SCⅢ)，SCⅠ则是DNA拓朴异构酶Ⅱ。②少量RNA（占0.5%）和DNA(占0.8%，即：MAR)。③少量磷脂（1.6%）和糖类（0.9%）。.1核基质的组成.1182核基质的功能1）为DNA的复制提供支架结合有DNA复制所需要的酶。2）是基因转录加工的场所有RNA聚合酶的结合位点，RNA的合成在核骨架上进行。3）.与染色体构建有关一般认为核骨架与染色体骨架为同一类物质，30nm的染色质纤维就是结合在核骨架上，形成放射环状的结构，在分裂期进一步包装成光学显微镜下可见的染色体。.2核基质的功能.119ChromosomeStructure.ChromosomeStructure.120..121染色体骨架——指染色体中由非组蛋白的构成的结构支架，与染色体高级结构的构建有关。1971年，stubblefieldandwary用超声波、2mo1/LNaCl或6mo1/L尿素处理中国仓鼠染色体，除去染色体中DNA和组蛋白后，还观察到一些带状结构。.染色体骨架——指染色体中由非组蛋白的构成的结构支架，与染色体122..123作业：一、名词解释1核定位信号(nuclearlocalizationsignal,NLS)2核输出信号(nuclearexpotr-signal,NES)3染色质(chromatin)4染色体(chromosome)5ARS序列(autonomousreplicatingsequence)

.作业：.124二、比较题1.结构性(组成型)异染色质与兼性异染色质2.异染色质与常染色质3在细胞水平上原核细胞与真核细胞的主要差异是什么?三、问答题1简述核孔复合体的基本功能2核被膜的形成对细胞的生命活动具有什么意义?2简述构成核仁的特征性结构并说明其基本功能.二、比较题.1251.亮氨酸拉链基元是反式作用因子的一种特异性亮氨酸序列,它们通过二聚体的形式形成拉链结构参与基因表达的调节。2.染色质中核酸酶超敏感位点常位于两个核小体之间的连接DNA上。3.核小体的核心蛋白由H1、H2A、H2B、H3各两个分子组成的八聚体。4.在减数分裂过程中,染色体间发生的分子重组是随机