第10章 细胞核与染色体
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细 胞 生 物 学
第1章 绪 论 第8章 细胞信号转导
第2章 细胞的统一性与多样性 第9章 细胞骨架
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 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
二、核孔( nuclear pore )
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80120nm
二、核孔复合体
nuclear pore complex
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
C、随机大小的片段群体 D、大约146数倍的片段
wenku.baidu.com
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
A. peroxisome B. golgi apparatus C. lysosome D. nucleus
√
自学，下节课提问
第十章 第二节
细胞核与染色体： 染色质
翻译并名称解释
Chromatin ['krəumətin]
Chromosome ['krəuməsəum]
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；
Genome ['dʒi:nəum]
microsatellite DNA
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。
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
几种生物基因组比较
物种
基因组大小
平均基因长（bp）
基因数目
大肠杆菌
酵母 果蝇 人
4.2×106bp，
高度重复DNA序列
卫星DNA（satellite DNA），主要分布在染色体着丝粒
部位；
小卫星DNA（minisatellite DNA），又称数量可变的的
串联重复序列，常用于DNA指纹技术（DNA fingerprinting）作个体鉴定；
微卫星DNA（microsatellite DNA）重复单位序列最短
三、染色质蛋白
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
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。
核孔运输特点
◆被动运输 ◆主动运输 ●信号引导
●双向性
nuclear pore complexs
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
◆ 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
证 据
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Kornberg R 提出:DNA和组蛋白组成重复的亚单位:核小体。
常染色质是(
)。
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
√
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
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。
√
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
Which of the following organelles have a double membrane with pores?
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
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DNA B、小卫星DNA C、卫星DNA D、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
√
A. H4 B. H2A C. H1 D. H3 E. H2B
The histone protein that joins with H3 to form another tetramer subunit of a nucleosome is ___.
√
A. H4 B. H2B C. H2A D. H3 E. H1
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-helix motif) 最简单、最普遍 锌指模式(Zinc finger motif) 亮氨酸拉链模式(Leucine zipper motif，ZIP) 螺旋-环-螺旋结构模式(helix-loop-helix motif，HLH) HMG-框结构模式（HMG-box motif）
第15章 细胞社会的联系
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。
1.3×107bp 1.4×108bp 3×109bp
1.2Kb
1.4Kb 11.3Kb 16.3Kb
约2 350
约6 100 约8 750 约3-4万? ？
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（short interspersed elements，SINEs） 长散在重复元件（long interspersed elements，LINEs） 高度重复DNA序列 （重复次数在105以上）
●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。
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(nuclear envelope)
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
A. Chromatid B. Chromosome C. Solenoid ['səulinɔid] D. 30 nm fiber
√
If a small chromosome consists of 500,000,000 nucleotides, how many nucleosomes will attach to that chromosome?
Each chromosome consists of two identical:
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)
（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
分子H1
The histone protein that attaches to DNA strands between nucleosomes is _____.
A. H2A B. H3 C. H1
√
D. H2B
E. H4
Data are consistent with a model that shows nucleosomes packing together to form a coil. This is called a ___.
√
A. 500,000,000 B. 2,500,000 C. none D. 1000
The histone protein that joins with H2B to form one tetramer（ [‘tetrəmə] 四聚体） subunit of a nucleosome is ___.
组蛋白的功能
◆核小体组蛋白(nucleosomal histone), 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。
非组蛋白(nonhistone proteins)
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。
非组蛋白的功能
第1章 绪 论 第8章 细胞信号转导
第2章 细胞的统一性与多样性 第9章 细胞骨架
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 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
二、核孔( nuclear pore )
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80120nm
二、核孔复合体
nuclear pore complex
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
C、随机大小的片段群体 D、大约146数倍的片段
wenku.baidu.com
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
A. peroxisome B. golgi apparatus C. lysosome D. nucleus
√
自学，下节课提问
第十章 第二节
细胞核与染色体： 染色质
翻译并名称解释
Chromatin ['krəumətin]
Chromosome ['krəuməsəum]
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；
Genome ['dʒi:nəum]
microsatellite DNA
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。
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
几种生物基因组比较
物种
基因组大小
平均基因长（bp）
基因数目
大肠杆菌
酵母 果蝇 人
4.2×106bp，
高度重复DNA序列
卫星DNA（satellite DNA），主要分布在染色体着丝粒
部位；
小卫星DNA（minisatellite DNA），又称数量可变的的
串联重复序列，常用于DNA指纹技术（DNA fingerprinting）作个体鉴定；
微卫星DNA（microsatellite DNA）重复单位序列最短
三、染色质蛋白
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
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。
核孔运输特点
◆被动运输 ◆主动运输 ●信号引导
●双向性
nuclear pore complexs
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
◆ 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
证 据
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Kornberg R 提出:DNA和组蛋白组成重复的亚单位:核小体。
常染色质是(
)。
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
√
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
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。
√
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
Which of the following organelles have a double membrane with pores?
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
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DNA B、小卫星DNA C、卫星DNA D、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
√
A. H4 B. H2A C. H1 D. H3 E. H2B
The histone protein that joins with H3 to form another tetramer subunit of a nucleosome is ___.
√
A. H4 B. H2B C. H2A D. H3 E. H1
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-helix motif) 最简单、最普遍 锌指模式(Zinc finger motif) 亮氨酸拉链模式(Leucine zipper motif，ZIP) 螺旋-环-螺旋结构模式(helix-loop-helix motif，HLH) HMG-框结构模式（HMG-box motif）
第15章 细胞社会的联系
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。
1.3×107bp 1.4×108bp 3×109bp
1.2Kb
1.4Kb 11.3Kb 16.3Kb
约2 350
约6 100 约8 750 约3-4万? ？
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（short interspersed elements，SINEs） 长散在重复元件（long interspersed elements，LINEs） 高度重复DNA序列 （重复次数在105以上）
●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。
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(nuclear envelope)
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
A. Chromatid B. Chromosome C. Solenoid ['səulinɔid] D. 30 nm fiber
√
If a small chromosome consists of 500,000,000 nucleotides, how many nucleosomes will attach to that chromosome?
Each chromosome consists of two identical:
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)
（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
分子H1
The histone protein that attaches to DNA strands between nucleosomes is _____.
A. H2A B. H3 C. H1
√
D. H2B
E. H4
Data are consistent with a model that shows nucleosomes packing together to form a coil. This is called a ___.
√
A. 500,000,000 B. 2,500,000 C. none D. 1000
The histone protein that joins with H2B to form one tetramer（ [‘tetrəmə] 四聚体） subunit of a nucleosome is ___.
组蛋白的功能
◆核小体组蛋白(nucleosomal histone), 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。
非组蛋白(nonhistone proteins)
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。
非组蛋白的功能