第二章 遗传学

核小体: 核小体 φ 100Å，由2分子的H2A、H2B、H3和H4 4种组 蛋白构成，及200bpDNA组成； 连接丝: 连接丝 DNA双链与 组蛋白H1组成。
组蛋白：H1 组蛋白
53个氨基酸 个氨基酸
H2A 129个氨基酸 个氨基酸 H2B 125个氨基酸 个氨基酸 H3 H4 133个氨基酸 个氨基酸 102个氨基酸 个氨基酸
第二章 染色体结构的分子基础
染色体 第一节 染色体的基本结构
一．染色质的化学组成: 染色质的化学组成: 组成
染色质：细胞分裂间期的染色体为染色质。 经0.7mNacl处理后，去除H1的染色质： 125A的粒子被12~20A粗的纤维连接着。 去H1的染色质用密度梯度离心可得： 重的部分：组蛋白和DNA组成—核小体（nucleosome） 轻的部分：用核酸酶处理后消失，即为裸露的DNA；
Fra Baidu bibliotek
染色体的二级结构) 1．螺旋管和超核小体颗粒(染色体的二级结构 螺旋管和超核小体颗粒 染色体的二级结构
2．超级螺旋线管模型与多级螺旋解释
2．超级螺旋线管模型与多级螺旋解释
问题：细胞分裂后，染色体解螺旋时，其转 速比高速离心机还快：产生高温 所以，从螺旋管到染色体的结构产生了一些 不同的假说： 非组蛋白骨架解释 放射环模型
H2A H2B H3 H4 H4 H2A H2B H3
松驰型
Weinters(1976) Weinters(1976)动态结构模型 1976
H2A H2B H3 H4 H4 H2A H2B RNA 转录 伸展型 H3
Weinters模型的依据和问题 模型的依据和问题
鉴于Kornberg模型难于解释DNA转录问题而提出： 认为每个核小体由二个分子的组蛋白组成 二者互相变动：紧缩型、松弛型、伸展型三种状态互变 DNA转达录好以后，其核小体由伸展型又回到紧缩型。 依据：2MNacl中，四种组蛋白组成一个亚单位， 而不是二聚体。 问题：H1没有必要，也没有地方
总之，染色体的一级结构是核小体，现有多种结构模型，都有 一定的理论依据，但普遍认为Chai模型较合理，但也有一些问 题。
二、染色体的结构模型: 染色体的结构模型:
染色体的二级结构) 1．螺旋管和超核小体颗粒(染色体的二级结构 螺旋管和超核小体颗粒 染色体的二级结构 染色体的一级结构是核小体加连丝，经螺旋化后形成 的螺旋管为染色体的二级结构 电镜下可以看到中空的管状结构，外径为300A，内径 为100A。 Bak（1977）提出：核小体为100A，每一螺旋高度为 100A，内径为100A，外径为300A，其结构完全相吻。
4、放射环模型
理论依据： A、由非组蛋白组成的骨架与沿骨架DNA和组蛋白环 在电镜下可以看到。 B、 Marleson(1979)用Helon细胞胀开后切成的薄片 看到其结构环，直径为30µm。
4、放射环与螺旋共存模型
Rathner（1985）： 把染色体膨胀成200~300µm线后进行研究表明： 染色体实际上是200~300µm线螺旋形成，进一步在是 由放射环组成， 争认的焦点： 争认的焦点： 细胞学研究：观察到骨架，支持染色体骨架解释 细胞学研究：观察到 观察不到，则持否定
证据：电镜观察结构，去H1不改变其基本结构（H1存在于核心之间）
问题：RNA转录问题。
Weinters(1976) Weinters(1976)动态结构模型 1976
H2A H2B H3 H3 H4 H4 H2A H2B
紧宿型
Weinters(1976) Weinters(1976)动态结构模型 1976
染色体的二级结构) 1．螺旋管和超核小体颗粒(染色体的二级结构 螺旋管和超核小体颗粒 染色体的二级结构
染色体的二级结构) 1．螺旋管和超核小体颗粒(染色体的二级结构 螺旋管和超核小体颗粒 染色体的二级结构 但有人认为核小体螺旋形成的不是螺旋管，而是超 小体颗粒（super-nucleosome）。超小体颗粒由6~8 个核小体形成： 主要依据：6~8个核小体结构很稳定。 川岛（1982）：核小体是一段6~8核小体组成的超小 体螺旋管，超核小体结构为染色体螺旋化过程中的 中间过渡态。
组蛋白之间的结合力
H2A
H2B
H3
H4
组蛋白在进化上很保守，亲缘关系很远的生物差异 组蛋白 很小。 如H4 ：牛、豌豆中均是102个aa (氨基酸)，其中只 有2个aa 不一样。
3．核小体的结构模型
Kornberg模型（1974、1977、1981）： 模型（ 模型 、 、 ）
H2A H2B H3 H4 H3 H4 H2A H2B 。
1、化学成分：
(1)．DNA DNA:占染色质重量的30~40%； DNA (2)．蛋白质 蛋白质:组蛋白(碱性蛋白)含量比例与DNA相 蛋白质 近，在染色质结构上起决定作用； 其它:为一些脂类。 (3)．其它 其它
2．结构: 结构:
• 奥林斯(Olins A.L.，1974，1978) • 柯恩柏格(Kornberg R.D.,1974, 1977) • 钱朋(Chambon P.，1978) 提出染色质结构的串珠模型 串珠模型。 串珠模型
3、非组蛋白骨架解释
J. Painta & D. Coffey (1984) :
3、非组蛋白骨架解释
依据：细胞分裂中期用2MNacl除去组蛋白和大分子 的非组蛋白以后，在显微镜下可看到染色体 的形状。 Comings:用盐处理后产生的一种假象。 Laemmli的工作新进展： 1、组成染色体的骨架蛋白质仅占3~4%：主要是二种 高分子蛋白质和许多低分子蛋白质。 2、骨架并非最初的中轴，而是伸展构造，使螺旋管 绕之 3、 Ag染时，从Hela 细胞中找到了染色体的骨架 （直接证据）
Kornberg模型的问题及发展 Kornberg模型的问题及发展
模型的发展：
Baldwin：进一步提出，H2A、H2B、H3和H4组成内核，DNA在其外盘绕 1.5~2周的单位粒子模型。这样一个单位的核小体中有205个bp的DNA， 其中170 bp绕在蛋白质核上，35 bpDNA是单位核小体间的连接部份。 Finch（1978）：根据电镜和X线衍射技术结果，提出：核小体的核心为 110*110*57A的粒子，140 bp的DNA在其上缠绕1.75圈，螺旋间距为28A。
共同点： 共同点： 1、核小体是染色体的基本结构和基本构造； 2、核丝构造（10~12µm）； 3、由核丝形成的30µm染色线（螺旋管） 争论： 争论： 1、核小体的构造； 2、放射环与多级螺旋模型解释； 3、非组蛋白骨架存在与否。
Chai（1981）模型 （ ）
Chai（1981）模型 （ ）
以Weinters 模型为基础，解释H1 ，认为H1 为是结构蛋白，它能 到二个半球之间，控制它们的收缩和伸展。 Chai模型的理论依据： A、电镜观察到一个小体具有二个亚体和二条线； B、 碱性处理后，电镜下观察到中孔——H1的位置。
DNA 双螺旋化 为前一级长度的 ↓ H2 A1 、H2 B、H3 、H4 1/7 一级 核小体 ↓ 螺旋化 + H1 1/6 二级 螺线体 ↓ 超螺旋化和卷缩 1/40 三级 超螺旋体 ↓ 折叠螺旋化 1/5 四级 染色体 计1/8400 四级螺旋化后DNA双链长度 四级螺旋化后DNA双链长度 DNA 压缩8000 10000倍 8000~10000 可压缩8000 10000倍。