第二章染色质和染色体总结

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成有关。
4.随体:从次缢痕到短臂末端有一种圆形或略呈长形的
染色体节段。可作为鉴定标志之一。
5.端粒(telomere):末端特化的着色较深部位。 由端粒DNA和端粒结合蛋白(TBP)组成。富含G 的高度重复的短序列组成,末端形成t环。


1978年Blackburn E.B.在研究四膜虫的rDNA 时发现染色体末端有6nt的串联重复:5`— G4T2—3`,重复几十次, 总长度为:370-520bp, Cn(A/T)m, n>1,m1~4 单链长14-16nt
核小体→螺线体(核丝)

通过形成核小体,长度压缩7倍,11nm的纤维。 但是在电镜下观察用温和方法分离的染色质是 直径30nm的纤维,由核小体螺旋化形成,每6 个核小体绕一圈,长度压缩6倍。

solenoid

30nm的核丝以侧环模型结合在核骨架上(或
称染色体骨架),结合点是富含AT的区域 。 形成超螺线体。
异染色质(heterochromatin)
间期为高度卷曲紧缩块状,可与有丝分裂期 染色体相比,存在于细胞核周边(100-250nm)
特点:
–①持久压缩,无转录活性、是遗传惰性区。 –②在细胞周期中表现为晚复制、早凝缩。 –③分为两类:组成型异染色质、兼性异染色质
两种染色质的区别
常染色质 异染色质
1、两现:染色体出现、 纺锤体出现 2、两失: 核膜消失、核仁消失
前 期
纺锤体有三种微管结构

极体微管:由中心体发出,在纺锤体中部重叠, 重叠部位结合有分子马达,负责将两极推开。 动粒微管(着丝点微管):由中心体发出,连接 星体微管:由在两极中心体向外放射,末端结合

在染色体着丝点动粒上,着丝点上具有马达蛋白。
末期 后期 中期 前期
子细胞 分 裂 期
分 分 裂 期间
细胞分裂间期 阶段 细胞分裂期
间期
①变化:完成DNA的复制和 有关蛋白质的合成 ②结果:每个染色体都形成 两个姐妹染色单体,呈染色 质形态,细胞中DNA数目加 倍,染色体数目不变
核膜
核仁
染色质
1、有丝分裂(cell mitosis)
特点是有纺锤体形成及染色体的变化,子染色 体被平均分配到子细胞,这种分裂方式普遍见 于高等动植物。

有分子马达,负责两极的分离。
星体微管
中心粒
染色体
星体微管
中心粒外基质 动粒微管
极性微管
中心粒外基质
动物细胞的纺锤体
2.前中期:核膜解体标志前中期开始
• 染色体进一步浓缩,变短变粗,形成X形结构。 • 纺锤体进一步装配,形成动粒微管和极体微管。
• 染色体在各种相关因素共作用下向赤道方向运动。
3.中期:其标志是所有染色体排列到 赤道板上
V
L I
T
I
近中着丝粒(M); V
亚中着丝粒(SM); L
近端着丝粒(ST);I 顶端着丝粒(T);I
2.次缢痕(副缢痕;核仁形成区):主缢痕外着色较浅
的染色体缢缩区,不能弯曲,与核仁形成有关。常
在短臂出现。位置相对稳定。可作为鉴定标志之一。
3.核仁组织区(NOR):位于染色体次缢痕部位,是
rRNA基因活跃转录形成(5srRNA除外),核仁形
2、有丝分裂过程
有丝分裂过程是一个连续的过程,为了便于 描述人为地划分为五个时期: 前期(prophase) 前中期(premetaphase) 中期(metaphase) 后期(anaphase) 末期(telophase)



1.前期
前期的主要事件是: ①线性染色质经螺旋化、折叠和包装,变 短变粗,形成染色体。每条染色体包含2 个染色单体(姐妹染色体)。 ②动粒装配、星体形成与分裂极确立。


基因组序列复杂性的研究是通过测量变性 DNA的复性速率来进行的。 复性曲线:剩余单链DNA比例对Cot1/2作图 高度重复序列复性速度快
C C0
1.0
基本为单一序列
Phage λ
E.coli
0.5
U:A
human
0.0
10-7
10-5
10-3
10-1
10
103
105
C0t1/2
1.单拷贝序列(single copy sequence)或单一 序列(unique sequence);非重复序列
这种重复序列在基因组中只有2~10个拷贝, 如组蛋白、酵母tRNA基因、人和小鼠的珠蛋白 基因。轻度重复序列包括两种情况:一是重复序 列中的基因都是有功能的,例如血红蛋白β链的 基因有胚胎型和胎儿型,只是基因产物在氨基酸 组成上是各有差异;二是重复序列中的基因有的 有功能,有的没有功能,如假基因等。轻度重复 序列很难用点突变方法进行鉴定,因为任何一个 拷贝的失活都不能影响其它拷贝的活性。


由相同的化学物质组成 主要成分:DNA、组蛋白、非组蛋白、 少量RNA 比例:1:1:(1-1.5):0.05
(一)DNA

4种序列:①单一序列; ②轻度重复序列; ③中度 重复序列(101~5);④高度重复序列(>105)。


3种主要构像:①B-DNA、②Z-DNA、③A-DNA。
3种基本元素:①自主复制序列(ARS);②着丝粒 序列(CEN) ;③端粒序列(TEL)。
中度重复序列的共同特征是两端有类似于转 座子两端的重复序列,这种现象十分类似于逆转 录病毒的结构。人Alu序列家族
4.高度重复序列(highly repetitive sequence) 大多数高等真核生物的DNA都含有20%以 上的高度重复序列,由非常短的序列重复多次, 可达几百万个拷贝,串联成长长的一大簇集中 在异染色质区,特别是在着丝粒和端粒附近。 因为序列简单,缺乏转录必要的启动子而不具 转录能力。 卫星DNA
3. 保证遗传信息的完整复制
4. 指导染色体与核膜相连






端粒酶:含有RNA模板到逆转录酶 端粒酶在大多数正常体细胞中无活性,在永 生化细胞和恶性肿瘤细胞中有活性,因此可 作为恶性肿瘤标记物。 端粒酶抑制剂可抑制恶性肿瘤细胞的增殖: 核酶/反义核酸 逆转录酶抑制剂 核苷酸类似物
二、染色质和染色体的化学组成


端粒的3`单链末 端取代了端粒上 游中的一个相同 序列形成t环, 反应由端粒结合 蛋白TRF2催化
• 端粒(telomere)作用: 1. 维持染色体的稳定性。防止染色体DNA降解、 末端融合和缺失 2. 与细胞寿命有关,起细胞分裂计时器的作用。 端粒的复制要靠具有反转录酶性质的端粒酶 来完成。



(三)非组蛋白(non-histone)

序列特异性DNA结合蛋白。特性:
• 带负电,富含天冬氨酸、谷氨酸,属酸性蛋白。
种类多达数百种,含量少
主要为结构蛋白和酶类
具有种属和组织特异性
• 整个细胞周期都合成,组蛋白只在S期合成。
(三)非组蛋白(non-histone)

1.
功能:
参与染色体的构建:帮助染色质纤维的 进一步折叠、盘曲 启动基因的复制 基因表达调节、基因产物转运、核内信 息传递,细胞周期中核亚微结构的变化



染色质和染色体的化学组成相同,是同 一物质在细胞不同时期的不同形态; 染色质和染色体是真核细胞内遗传物质 的存在形式;
2

染色质的分类
存在形态不同:常染色质和异染色质 常染色质(euchromatin)
间期纤丝,包装密度度比分裂期染色体的要 小很多,一般位于细胞核的中央 (30nm) 常染色质是具有转录活性的染色质,结构疏 松,电子密度低

多级螺旋—染色体
核小体→螺线体→超螺线体→染色体
(二)染色体

细胞分裂中期高度凝缩
染色体的一般形态特征
染色体的形态结构
1.染色单体 1.主缢痕(初级缢痕;着丝粒区):两个染色单体相 连处,染色较浅、向内凹陷成狭小区段的部位。 ①着丝粒:着丝粒区连结两个染色单体的特殊区段。 ②动粒(着丝点;着丝盘):是主缢痕处,两染色单 体外侧表层部位与纺锤丝接触的。将染色体附着在 微管上。
• 纺锤体呈现典型的纺锤样。 • 位于染色体两侧的动粒微管长度相等, 作用力均衡。
赤道板
中 期
4.后期:其标志是姊妹染色单体分开 并移向两极

可分为后期A与后期B。后期A动粒微管变 短,染色体向两极运动。后期B极性微管 长度增加,两极距离拉长。
后 期

后期A: 该阶段染色体 的分离由微管去聚合假 说解释:
2. 3.
p39,表2-1
(四)RNA和酶


含量极少,与同源DNA高度杂交 调节基因表达 染色质是多种酶的底物
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
三、染色质和染色体的功能
是遗传信息贮存、传递及表达(蛋白质) 的物质基础 (一)染色质在遗传中的作用 1、有丝分裂 2、减数分裂

细胞周期
连续分裂的细胞,从一次分裂完成时开始,到下 一次分裂完成时为止。

①由组蛋白2个H2A-H2B、 2个H3、 2个H4形
成八聚体,构成核心颗粒;
②DNA分子以左手螺旋缠绕在核心颗粒表
面,每圈80bp,共1.75圈,约146bp,两
端被H1锁合;
③相邻核心颗粒之 间为一段60bp的 连接线DNA。
在低盐亲水介质中展开的染色质,示串珠状的核小体(JA,Gall 1981)
间期染色程度
分布 螺旋化程度 DNA序列 功能状态
染色浅
核中央 低 呈疏松状态
染色深
核仁和核膜附近 高 呈凝集状态 高度重复序列 不活跃的DNA分子部分 不能转录和翻译
单一序列和部分重复序列 活跃的DNA分子部分 进行转录和翻译
核小体

核小体是构成染色质的基本结构单位 核小体( nucleosome ):串珠状的染色质, 由核心颗粒和连结线 DNA 两部分组成,通 过酶消化实验建立。 核小体单位包括约200bp的DNA、一个组蛋 白八聚体和一个组蛋白H1。

真核生物基因组的 30 %~ 70 %,大多数基因 在单倍体中都是单拷贝。 单拷贝序列最重要的作用是具有编码功能。 编码蛋白质和酶的结构基因以及基因的间隔 序列。


但编码序列只占单拷贝序列的一小部分,所 以单拷贝序列除了编码以外还应有其它功能。
2.轻度重复序列(slightly repetitive sequence)
第二章 染色质、染色体、基因和基因组
第一节、
染色质与染色体
1、染色质和染色体的形态 2、染色质和染色体的化学成分/组成 3、染色质和染色体的功能(自学) 4、染色体畸变
一、染色质和染色体的概念

染色质(chromatin):是指细胞周期间期细胞核内由 DNA、组蛋白、非组蛋白和少量RNA组成的复合结构, 因其易被碱性染料染色而得名。 染色体(chromosome):是指在细胞分裂期出现的一种 能被碱性染料强烈染色,并具有一定形态、结构特征 的物体。 只有在细胞分裂中才可见的形态单位。
(二)组蛋白(histone)

含量最高的一种染色体蛋白 带正电荷,含大量Arg,Lys,属碱性蛋白, 共5种,分为:
– 核心组蛋白(core histone):H2A、H2B、H3、 H4;
– 连接组蛋白(linker histone):H1。

组蛋白的一般特性
1.
4种核心组蛋白高度保守,尤其是H3、H4。 无种属、组织特异性。 肽链上氨基酸分布的不对称性。碱性氨基酸 集中分布在N端,大部分疏水基团都分布在 C端。 H1反之 所有的组蛋白都是修饰的( N端)。甲基化、 磷酸化、乙酰化等。 组蛋白修饰是一个重要事件。
着 丝 粒 卫 星 DNA
根据着丝粒的位置和染色体两臂的长度比 (臂比),将染色体分成4类:
染色体类型 符 臂比 号 近中着丝粒染色体 M 1-1.7 亚中着丝粒染色体 SM 近端着丝粒染色体 ST 顶端着丝粒染色体 1.7-3 3-7 ﹥7 着丝粒指数 0.5-0.375 0.374-0.25 0.249-0.125 0.124-0 分裂后形态
3.中度重复序列(moderately repetitive sequence)
中度重复序列一般都是不编码的序列,有 10 至几千个拷贝,例如rRNA基因、tRNA基因。目 前认为,大部分中度重复序列与基因表达的调控 有关。 tRNA基因一般分布于基因组中, rRNA基因 常集中分布于核仁形成区。

酵母人工染色体(YAC ):含上述3种成分,用于转 基因。
重复序列(repeated sequances)
指在基因组中多次出现的DNA序列。由 特定长度的重复单位,特定的拷贝数目在空 间上以特定的方式组成。
根据C0t曲线分为高度重复序列,中度 重复序列和单拷贝序列等。
补充: C0t曲线与复性动力学
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