10.第十章 细胞核与染色体

四、染色质的基本结构单位——核小体
③长约146bp的DNA片段在组 DNA片段 DNA片段 蛋白八聚体上缠绕约1.75 圈； • 组蛋白H1在八聚体处结合 组蛋白H1 H1 另外20bp DNA分子，锁住 核小体DNA的进出端，从而 稳定了核小体的结构。 • 结果166bp的DNA片段在组 DNA片段 DNA片段 蛋白八聚体上缠绕了2圈。
五、染色质组装的模型
（二）染色质组装的多级螺 旋模型 • 首先，直径为2nm的DNA与 组蛋白包装成核小体 核小体，并 核小体 且在组蛋白H1的介导下， 核小体彼此连接形成直径 为10nm的核小体串珠状结 10nm的核小体串珠状结 10nm 构。 ——染色质组装的一级结 一级结 构。 • 这样，DNA被压缩了7倍。 7
④螺旋-环-螺旋模式 ⑤HMG框模式
§2 染色质
四、染色质的基本结构单 位——核小体 （nucleosome） • 核小体是染色质的基本 结构单位——通过许多 实验所得出来的结论。 • 实验：电镜观察，核酸 实验 酶酶切降解，X射线衍射， 中子散射，微小染色体 分析。P326-327 • 核小体的直径 直径约10nm。 直径
三、染色质蛋白
2、序列特异性DNA结合蛋 白的不同结构模式 不同结构模式 • 种类众多的序列特异性 DNA结合蛋白可以分为 不同的家族，在它们与 不同的家族 DNA结合的结构域，分 别具有不同的结构模式。
三、染色质蛋白
①α螺旋-转角-α螺旋模式 • 这类蛋白质在与DNA结合 的结构域形成对称的同型 二聚体； 二聚体 • 二聚体的每个单体由20个 氨基酸组成，2个单体各 构成一个α螺旋 α螺旋，由中间 的转角 转角相连,组成了α螺 转角 旋-转角-α螺旋结构； • 其中C端的α螺旋为识别 C 螺旋，负责识别DNA大沟 的特异碱基信息。
三、染色质蛋白
百度文库③亮氨酸拉链模式
• 这类蛋白质在与DNA结合的结 构域附近形成α螺旋，每两 圈（7个氨基酸残基）有一个 leu，共含有4或5个leu leu，在 leu leu α螺旋一侧的leu排成一排。 • 两个蛋白质分子α螺旋之间 靠Leu之间的疏水作用形成一 条拉链 拉链，故名亮氨酸拉链模 拉链 式。
（一）染色质组装的前期过程
• DNA组装成染色质的过程 过程：P330图 过程 ①两个H3·H4异二聚体结合，再与DNA 结合。 ②再结合两个H2A·H2B异二聚体，形成 一个核心颗粒。H4被乙酰化。 ③ATP创建一个规则的间距，组蛋白 的去乙酰化。结合组蛋白H1，并伴 随着核小体的折叠。 ④6个核小体形成一个螺线管结构。 ⑤染色质在细胞核中进一步折叠形成 确定的结构。 • 许多作用因子 作用因子参与整个组装过程。 作用因子
五、染色质组装的模型
• 染色质组装的一级结构 一级结构和 一级结构 二级结构：各种模型观点 二级结构 一致。 • 但从螺线管如何进一步包 装成染色体，即染色体包 装的高级结构 高级结构还有不同观 高级结构 点。
五、染色质组装的模型
• 多级螺旋模型 多级螺旋模型认为染色质 的组装要经过四级螺旋 四级螺旋: 四级螺旋
三、染色质蛋白 ②锌指模式（Zinc-finger motif） • 如转录因子Ⅲ（TFⅢA）。 • 这类蛋白在与DNA结合的结构域 由多个有规律的重复单位 重复单位构成； 重复单位 • 每个单位有30个氨基酸和1个 Zn2+,中间的Zn2+与周围的1对Cys 和1对His形成配位键，从而形成 一个手指状结构——锌指单位 锌指单位； 锌指单位 • 每个锌指单位是一个DNA结合结 构域，每个锌指的C末端形成α 螺旋负责与DNA结合。 • 在有些锌指模式中，含有2对 2 Cys，而不含有His。 Cys
四、染色质的基本结构单位——核小体 ④两个相邻核小体之间由连接 连接 DNA相连。连接DNA长度约0DNA 80bp，典型长度为60bp。 ⑤组蛋白与DNA的相互作用 相互作用是结 相互作用 构性的，基本上不依赖于核苷 酸的特异性序列。而且核小体 具有自装配性质。 ⑥核小体沿DNA的定位 定位受不同因 定位 素的影响，如非组蛋白与DNA 特异性位点的结合、DNA盘绕 组蛋白核心的弯曲等。
前述两级螺旋； 30nm螺线管再螺旋盘绕形成中 空的、直径为0.4 m的超螺线 0.4µm 0.4 三级结构。此时DNA被 管——三级结构 三级结构 压缩了40倍。 40倍 40 超螺线管进一步螺旋，形成了 长度为2-10µm的染色单体 染色单体—— 染色单体 四级结构，也是最后一级结构。 四级结构 此时DNA又被压缩了5倍。 5 这样，一条DNA长链经过四级螺 旋，共被压缩了8000-10000倍。 80008000 10000倍
§2 染色质
五、染色质组装的模型 • 动物细胞的细胞核的平均 直径为5-8µm。 直径 • 而人的一个二倍体细胞中 有46条染色体，每条染色 体DNA分子平均长5cm，总 长约200cm。 • 即从染色质DNA组装成染 色体要压缩近万倍 压缩近万倍。 压缩近万倍 • 如何组装？
五、染色质组装的模型
四、染色质的基本结构单位——核小体
• 核小体的结构要点 结构要点： 结构要点 ①每个核小体由一条长约 一条长约 200bp左右的DNA超螺旋 左右的DNA超螺旋、 200bp左右的DNA超螺旋 一个组蛋白八聚体以及一 一个组蛋白八聚体 一 个组蛋白H1分子组成。 H1分子 个组蛋白H1分子 ②组蛋白八聚体：构成核小 体的核心结构。 • 由4个异二聚体 异二聚体（两个 异二聚体 H2A·H2B，两个H3·H4）组 成。
五、染色质组装的模型
• 然后，在有组蛋白H1存在 的情况下，10nm的核小体 串珠状结构螺旋盘绕，每 盘绕一圈有6个核小体 6个核小体， 形成中空的、外径为30nm 30nm 的螺线管。 的螺线管 ——染色质组装的二级结构 二级结构。 二级结构 • 从核小体串珠状结构到螺 线管压缩了6倍。 6 • 染色质 染色质一般是指30nm的螺 线管。