细胞生物学通用课件

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,11/7/2009,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,教学内容：,一、细胞的结构与功能,细胞的统一性和多样性；真核细胞的结构（主要细胞器、细胞骨架）,二、细胞的生活和调控,细胞的增殖、分化、衰老和死亡；细胞信号转导,三、基因组的维持,真核基因组的结构、染色质结构及其调控；,DNA,的复制 、修复和转座,四、基因组的表达和调控,转录、翻译的机制；原核和真核生物的基因调控；调控,RNA,五、分子及细胞生物学研究技术,基因组的维持,真核基因组的结构,染色质结构及其调控,DNA,的复制 、修复和转座,真核基因组的结构,4,1,3,5,DNA,的结构与功能,核小体,基因与基因组,核酸,（,nucleic acid),是以核苷酸为基本组成单位的生物大分子。天然存在的核酸有两类，一类为脱氧核糖核酸（,deoxyribonucleic acid, DNA),，另一类为核糖核酸（,ribonuleic acid, RNA),。,DNA,存在,细胞核,和,线粒体,内，携带和传递遗传信息，决定细胞和个体的基因型（,gene type),。,RNA,存在于,细胞质,和,细胞核,内，参入细胞内,DNA,遗传信息的表达。,病毒中，,RNA,也可作为遗传信息的载体。,Section 1 DNA,的结构与功能,一、,DNA,的一级结构,4,种核苷酸的连接及排列顺序,四种脱氧核糖核苷酸分别表示为：,dAMP,、,dGMP,、,dTMP,、,dCMP,glycosidic bond,phosphoester bond,Nucleoside,DNA,是双螺旋的生物大分子。生物信息绝大部分都贮存在,DNA,分子中。,这些信息以核苷酸不同的排列顺序编码在,DNA,分子上，核苷酸排列顺序变了，它的生物学含义也就不同了。,DNA,的一级结构,就是指核苷酸在,DNA,分子中的排列顺序。因此测定,DNA,的碱基排列顺序是分子生物学的基本课题之一。,1.DNA,一级结构中贮存的生物遗传信息,DNA,分子的多样性,碱基的排列顺序，而构成了,DNA,分子的多样性, 100bp DNA,分子可能排列方式就是,4,100, DNA,中的碱基排列顺序是,DNA,分子的重要属性,4,种,dNTP,以,3,、,5,磷酸二酯键相连构成一个没有分枝的,线性大分子,。（与蛋白质比触觉不灵）。,它们的两个末端分别称,5,末端（游离磷酸基）,和,3,末端（游离羟基）,。,2,、,DNA,一级结构的基本特点,二、,DNA,的二级结构,1,）主链,脱氧核糖和磷酸基相互连接构成,DNA,的主链。,从,化学键,的方向来看，双螺旋中两条多核苷酸链是反向平行的。,二条主链处于螺旋的外侧，碱基处于螺旋的内部，由于糖和磷酸根的化学性质，主链是亲水的。,两条链形成,右手螺旋,，有共同的螺旋轴，螺旋的直径是,20A,。,1.,双螺旋的基本特征,Schematic model,Space-filling model,右手双螺旋构象是,DNA,最为常见的结构,-B,型,DNA,。, DNA,二级结构可分为两大类：一类是右手螺旋，如：,B-DNA,、,CDNA,、,D-DNA,、,E-DNA,、,A-DNA,；另一类是局部的左手螺旋，即,Z-DNA,。,Watson,和,Crick,于,1953,年根据,DNA,纤维,X,射线晶体衍射图，提出了,DNA,为右手双螺旋结构的科学假设,A,B,Z,在,A-T,丰富的区段，,DNA,常呈现,B-DNA,。,在转录状态，,DNA,与,RNA,的杂合链呈现,A-DNA,。,虽然,B-DNA,是最常见的构象，但是,A-DNA,和,Z-DNA,似乎具有不同的生物活性。,Propeller,Twist,Buckle,Textbook,Real Life,2,）碱基对,这两种碱基对（,A/T,G/C,）有一个重要的特征，就是它们具有二次旋转对称性，即一对碱基对旋转,180,O,并不影响双螺旋的对称性，,因此双螺旋结构只限定了配对的方式，并不限定碱基的顺序。,碱基环是一个共轭环，本身构成一个平面分子。在双螺旋中这个平面垂直于螺旋轴，相邻的两个碱基上下间隔,3.4A,每十对碱基组成一节螺旋,，因此双螺旋的,螺距是,34A,。一条链中每个相邻的碱基方向相差,36,0,。碱基之间的疏水作用可导致碱基堆集，这个引力同碱基对之间氢键一起稳定了双螺旋结构。,沿螺旋轴方向观察，配对的碱基并不充满双螺旋的空间。,由于碱基对的方向性，使得碱基对占据的空间是不对称的，因此在双螺旋的表面形成二个凹下去的槽，一个槽大些，一个槽小些分别称为,大沟,和,小沟,。,双螺旋表面的沟对,DNA,和蛋白质的相互识别是很重要的，因为在沟内才能觉察到碱基的顺序，而在双螺旋的表面，是脱氧核糖和磷酸重复结构，没有信息可言。,3,）大沟和小沟,决定,DNA,双螺旋结构状态的因素主要有以下几点：,氢键,碱基堆积力,带负电荷的磷酸基的静电斥力,碱基分子内能, DNA,三股螺旋构型称为,H-DNA,，是在,DNA,双螺旋结构基碱上形成的。,它是双螺旋,DNA,分子中一条链的某一节段，通过链的折叠与同一分子中,DNA,结合而形成。,三条链均为,同型嘌呤,或,同型嘧啶,，即整段的碱基均为嘌呤或嘧啶，其中两条链为正常双螺旋，第三条链位于,双螺旋的大沟,中。, H-DNA,可在转录水平上阻止基因的转录，这就是反基因策略，或称,反基因技术,。,2.,三股螺旋,DNA,（,H-DNA,）,当,DNA,双链中含有,H,回文序列时，即某区段,DNA,两条链分别为,HPu,和,HPy,，并且各自为,回文结构,时，任一条回文结构的,5,和,3,部分都可以形成分了子内三股螺旋结构及剩余的半条回文结构游离单链。真核生物基因组中存在大量可形成,H-DNA,的多聚嘌呤核苷酸和多聚嘧啶核苷序列。,它们位于：,调控区,DNA,复制起点或终点染色体重组位点，提示它们可能与基因表达调控,DNA,复制及染色体的重组有关,。,DNA,的三级结构指双螺旋链的扭曲。,超螺旋,是,DNA,三级结构的一种形式，,DNA,在核小体中的扭曲方式也是一种超螺旋结构。,超螺旋的,生物学意义,可能是：,1.,使,DNA,分子体积变小，对其在细胞的包装过程有利。,2.,影响双螺旋的解链过程,从而影响,DNA,分子与其它分子,(,如酶、蛋白质、核酸,),之间的相互作用。,三、,DNA,的三级结构,线状,DNA,形成的超螺旋,环状,DNA,形成的超螺旋,拓扑异构酶,or,溴化乙锭,拓扑异构酶,or,溴化乙锭,DNA,扭曲与双螺,旋相同（拧紧）,DNA,扭曲与双螺旋相反（松开）,负超螺旋,松弛,DNA,正超螺旋,在不同类型的,拓扑异构酶,作用下，,DNA,的可以在超螺旋和松弛,DNA,形式之间转变。,拓扑异构酶可以催化,DNA,产生瞬时单链或双链的断裂，从而改变,连环数,（使环状,DNA,两条链完全分开时，一条链必须穿过另一条链的次数 ），,使超螺旋,DNA,解旋。,在原核和真核生物中都存在,去除超螺旋,的,拓扑异构酶,I,和,II,。,拓扑异构酶 （,Topoisomerases,）,拓扑异构酶,I,:,通过一步改变,DNA,的连环数，不需要,ATP,。,使,DNA,暂时产生,单链缺口,，让未被切割的一条单链在切口结合之前穿过这一切口。,拓扑异构酶,II,：通过两步改变,DNA,的连环数，需要,ATP,提供能量。,在,DNA,上产生瞬时的,双链缺口,，并在缺口闭合以前使一小段未被切割的双链,DNA,穿越这一缺口。,DNA,的拓扑异构体可以通过电泳分离,长度相同而连环数不同的共价闭合环状,DNA,分子叫做,DNA,的拓扑异构体,。,通过琼脂糖凝胶电泳可以将它们彼此分开,。,松弛或有缺口的环状,线状,超螺旋,溴乙锭（,EB,）可以嵌,入核酸分子的碱基对,平面之间，在紫外光,照射下发出橙黄色的,荧光，常作为染料检,测核酸的存在。,1.,信息量大，可以缩微；,2.,表面互补，电荷互补，双螺旋结构说明了精确复制机理；,3.,核糖的,2,脱氧，在水溶液中稳定性好；,4.,可以突变，以求进化（突变对个体是不幸的，进化对群体是有利的）；,5.,有,T,无,U,，基因组得以增大，而无,C,脱氨基成,U,带来的潜在危险。（尿嘧啶,DNA,糖苷酶可以灵敏识别,DNA,中的,U,而随时将其剔除）。,四、,DNA,作为遗传物质的主要优点,五、,DNA,的变性、复性和分子杂交,1,、,DNA,的变性（,denaturation,）,DNA,溶液温度在高于生理温度或者,pH,较高时，互补的两条链就可以分开，这一过程叫做,Denaturation (,变性,),。,DNA,变性：紫外吸收增加；,DNA,的热变性称为,DNA,的“融解”，,50% DNA,分子解链的温度称为,融点,Tm,表示；,不同种类,DNA,有不同的,Tm,值；,Tm,随（,G + C,）,%,含量呈线性增加。,2,、,DNA,的复性,DNA,回复成双链结构，称为,复性,（,renaturation,）,热变性经冷却后即可复性，称为,退火,(annealing),来源不同的两条,DNA,链经变性后，通过缓慢降温形成的人工杂交的,DNA,分子的过程。,互补的,DNA,和,RNA,链也可以形成杂交分子。,杂交是分子杂交技术的基础，包括,Southern,杂交、,Northern,杂交、,DNA,芯片等。,3,、,DNA,分子杂交,(Hybridization),Section 2,核小体,核小体是染色质包装的基本结构单位,一、主要实验证据,Isolated,from interphase nucleus: 30nm thick,Chromatin unpacked, show the nuclesome,（）铺展染色质的,电镜观察,(2),用非特异性,微球菌核酸酶,消化染色质,部分酶解片段检测结果,由,X-,射线晶体衍射,(2.8A),所揭示的核小体三维结构,（引自,K.Luger,等，,1997,）,（）应用,X,射线衍射、中子散射和电镜三维重建技术研究染色质结晶颗粒,（,）,SV40,微小染色体分析与电镜观察,二、,核小体结构要点,(1),每个核小体单位包括,200bp,左右的,DNA,超螺旋和一个组蛋白八聚体及一个分子,H1,。,(2),组蛋白八聚体构成核小体的盘状核心结构。,(3)146bp,的,DNA,分子超螺旋盘绕组蛋白八聚体,1.75,圈,组蛋白,H1,在核心颗粒外结合额外,20bp DNA,，锁住核小体,DNA,的进出端，起稳定核小体的作用。包括组蛋白,H1,和,166bp DNA,的核小体结构又称,染色质小体,。,(4),两个相邻核小体之间以连接,DNA,相连，典型长度,60bp,，不同物种变化值为,0,80bp,。,(5),组蛋白与,DNA,之间的相互作用主要是结构性的，基本不依赖于核苷酸的特异序列，实验表明，核小体具有自组装（,self-assemble,）的性质。,(6),核小体沿,DNA,的,定位,受不同因素的影响，进而通过核小体相位改变影响基因表达 。,核小体的性质及结构要点示意图,（引自,B.Alberts,等）,在用微球菌核酸酶降解染色质时，反应早期可得到,166bp,的片段，但不稳定；进一步降解则得到,146bp,片段，比较稳定。推测可能原因是失去,H1,后，,DNA,两端各有,10bp,的,DNA,，易被核酸酶作用而降解。,Chromatin Packing,Chromatin Packing,Section 3,基因与基因组,基因,：表达一种蛋白质或功能,RNA,的基本单位。,基因组,：是指某种生物所包含的全套基因。,人类基因组的,C,值在,3,10,9,bp,； 病毒含,10,3,10,5,bp,；细菌含,10,5,10,7,bp,；,基因与蛋白质,1000bp(1kb),编码一个蛋白质；,病毒含,45,个基因；,大肠杆菌含,30004000,个基因；,人类应有,200300,万个基因（,3,10,9,bp ),，实际只有,10,万个左右；,病毒的基因数要比计算所得的大，因为有基因重叠现象。,结构简练，,DNA,分子的绝大部分用来编码蛋白质，不转录部分所占比例较小。,存在转录单元，功能相关的,RNA,和蛋白质基因往往形成功能单位或转录单元，一起转录成多顺反子的,mRNA,。,在一些细菌和病毒中有重叠基因，同一段的,DNA,能携带两种不同蛋白质的编码信息。,原核生物基因组,最大的特点是含有大量的重复序列，而且功能,DNA,序列大多被不编码蛋白质的非功能,DNA,隔开。,真核生物基因组,基因组庞大,存在大量重复序列,基因组序列,90%,以上的部分是非编码序列,转录产物是单顺反子,真核基因一般都含有内含子,存在大量的顺式元件,存在大量的,DNA,多态性,具有端粒结构,真核生物基因组的,结构特点：,染色质结构及其调控,染色质,DNA,与蛋白质,染色质组装的模型,常染色质和异染色质,染色质结构与基因活化,染色体,染色质,（,chromatin,）,:,在核内可以被,碱性染料,强烈着色的物质。,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。,DNA,、组蛋白是染色质的稳定成分。,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,。,Section 1 染色质DNA,与蛋白质,一,、染色质,DNA,在真核细胞中，每条未复制的染色体包含一条,DNA,分子，,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（,genome,）,。,基因组大小,通常随物种的复杂性而增加。,Species Genome size,SV40 5 10,3,bp,E.coli,4.610,6,bp,Yeast 210,7,bp,Fruit fly 210,8,bp,Human 310,9,bp,Some amphibian and plants have larger genome size than human.,C,值与,C,值矛盾,染色质,DNA,的类型：,按序列在基因组中的拷贝数划分：,非重复序列（单拷贝序列）：拷贝数,1,5,中度重复序列：拷贝数,10,2,10,5,高度重复序列：拷贝数,10,5,以上,按照序列的功能分：,蛋白质编码序列,可编码的中度重复序列,重复序列,DNA,：不编码的中度重复序列,高度重复序列,间隔,DNA,（,1,）蛋白质编码序列：,所占比例随生物复杂程度的不同而异。,主要是非重复的单一,DNA,序列；也有多个拷贝的情况。,（,2,）串联重复序列,（可编码的中度重复序列）,一般的拷贝数是,20,300,个。,编码产物包括,tRNA,，,rRNA,，,snRNA,和组蛋白。,Tandemly repeated genes encode identical or nearly identical proteins or functional RNAs.,These genes are needed to meet the great cellular demand for their transcripts.,（,3,）,不编码的中度重复序列,DNA,：,散在重复序列,(interspersed repeats),DNA,转座子,假基因,LTR,反转座子,非,LTR,反转座子 短散在元件,长散在元件,（,4,）高度重复序列,DNA,简单序列,DNA,（,simple sequence DNA,）,卫星,DNA,（,satellite DNA,） ：,重复单位,5,100bp,主要分布在着丝粒部位,小卫星,DNA,（,minisatellite DNA,）：,重复单位,12,100bp,常用于,DNA,指纹分析,微卫星,DNA,（,microsatellite DNA,）：,重复单位,1,5bp,用于遗传图谱构建和个体鉴定,二、染色质蛋白,负责,DNA,分子,遗传信息的组织、复制和阅读,分类：,组蛋白,(histone),：,与,DNA,非特异性结合,非组蛋白,(nonhistone),：,与特定的,DNA,序列或组蛋白结合,（一）组蛋白,(histone),真核生物染色体的基本结构蛋白，富含带正电荷的,Arg,和,Lys,等碱性氨基酸，属,碱性,蛋白质，可以和酸性的,DNA,紧密结合（非特异性结合）。,聚丙烯酰胺凝胶电泳（,PAGE,）可以区分出,5,种不同的组蛋白：,H1,，,H2A,，,H2B,，,H3,，,H4,。,（,1,）,核小体组蛋白,(nucleosomal histone),：,H2B,、,H2A,、,H3,和,H4,帮助,DNA,卷曲形成核小体的稳定结构。,没有种属及组织特异性,，在进化上十分,保守,；,组蛋白在功能上分成两组,（,2,）,H1,组蛋白：在构成核小体时，起连接作用,它赋予染色质以极性。,有一定的种属及组织特异性，保守性低于,核小体组蛋白。,（二）非组蛋白,主要指和特异,DNA,序列结合的蛋白，,又称序列特异性,DNA,结合蛋白,(sequence specific DNA binding proteins),，可以通过凝胶阻滞实验检测。,A,非组蛋白的,特性,非组蛋白具有多样性,，不同组织细胞中其种类和数量都不同，代谢周转快。包括核酸代谢和修饰的酶类，骨架蛋白，基因表达的调控蛋白等。,识别,DNA,具有特异性,识别信息来自于,DNA,序列自身，识别位点在,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。,B,非组蛋白的,结构模式,螺旋,-,转角,-,螺旋模式,(helix-turn-helix motif),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-,盒结构模式（,HMG-box motif,）,Section 2、染色质组装的模型,1 染色质组装的前期过程,组装过程（图,5,19,）,解决高度压缩结构与转录要求的矛盾：,通过染色质修饰酶的作用，使染色质更接近转录机器。包括对组蛋白尾部共价修饰，以及破坏组蛋白,DNA,接触。,2.染色质包装的多级螺旋模型 (multiple coiling model),一级结构：核小体,(nucleosome),二级结构：螺线管,(solenoid),三级结构：超螺线管,(supersolenoid),四级结构：染色单体（,chromatid,）,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,非组蛋白构成的,染色体骨架,(chromsomal scaffold),和由骨架伸出的无数的,DNA,侧环,30nm,的,染色线,折叠成环,沿染色体纵轴,由中央向四周伸出,构成,放射环,。,3.,染色体的骨架放射环结构模型,(scaffold radial loop structure model),Evidence for Scaffold Radial Loop Model,由螺线管形成,DNA,复制环,每,18,个复制环呈放射状平面排列,结合在核基质上形成,微带,(miniband),。微带是染色体高级结构的单位,大约,10,6,个微带沿纵轴构建成,子染色体,。,Section 3,、常染色质和异染色质,常染色质,(euchromatin),异染色质,(heterochromatin),常染色质,(euchromatin),概念：指间期核内染色质纤维折叠压缩程度低,处于伸展状态（典型包装率,750,倍）,用碱性染料染色时着色浅的那些染色质。,主要是,单一序列,DNA,和中度重复序列,DNA,(,如组蛋白基因和,tRNA,基因,),常染色质状态只是基因转录的必要条件而非充分条件。,异染色质,(heterochromatin),概念：指间期细胞核中,折叠压缩程度高,处于聚缩状态的染色质组分。,类型,结构异染色质（或组成型异染色质）,(constitutive heterochromatin),兼性异染色质,(facultative heterochromatin),结构异染色质的特点,除复制期以外，在整个细胞周期均处于聚缩状态，形成多个染色中心 。,多定位于着丝粒区、端粒、次缢痕等处；,由相对简单、高度重复的,DNA,序列构成；,具有显著的,遗传惰性,不转录也不编码蛋白质；,与常染色质相比，复制上表现为晚复制早聚缩；,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。,兼性异染色质,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,变为异染色质，如,X,染色体随机失活,.,异染色质化可能是关闭基因活性的一种途径 。,常染色质与异染色质之间的转变,常染色质与异染色质之间的转变常常伴随着一些组蛋白和,DNA,的修饰。,对不同,Lys,位点甲基化产生不同的染色质状态,A:,代表转录激活,R:,代表转录抑制,四种核心组蛋白的修饰发生在,N,端。,组蛋白修饰的位点,:,甲基化,: Lys,和,Arg,乙酰化,: Lys,磷酸化,: Ser,不同组蛋白或同一个组蛋白在不同氨基酸残基上的修饰决定了染色质所处的状态。,例如：,H3K4,、,H3K36:,该位点甲基化激活基因转录,是活性染色质的标志。,H3K9,、,H3K27,、,H4K20:,该位点甲基化调节染色质结构，是异染色质的标志。,Section 4,染色质结构与基因活化,根据功能状态的不同，染色质可以分为：,活性染色质（,active chromatin,）,非活性染色质（,inactive chromatin,）,活性染色质是具有,转录活性,的染色质，这是由于,核小体的构型发生构象的变化,，往往具有疏松的染色质结构，从而便于转录因子与顺式作用元件的结合、,RNA,聚合酶在转录模板上的滑动。,大多数情况下，转录中染色质的,DNA,基本保持着同组蛋白的结合，只是随着转录的进行相应的核小体结构出现一系列的变化。,（,1,）活性染色质的结构特点,活性染色质具有,DNase I,超敏感位点,（,DNasehypersensitive site,）,活化染色质对,DNase ,的优先敏感性是可转录染色质的一个基本特征。,DNase I,超敏感位点是,染色质上无核小体的,DNA,区段，通常位于,5-,启动子区，长度几百,bp,。,超敏感位点与启动子功能有关，可能为,RNA,聚合酶、转录因子、蛋白调控因子提供结合位点。,活性染色质在生化上具有特殊性,活性染色质,很少有组蛋白,H1,与其结合；,活性染色质的组蛋白,乙酰化程度高,；,活性染色质的核小体组蛋白,H2B,很少被磷酸化,；,活性染色质中核小体组蛋白,H2A,在许多物种很少有变异形式,；,组蛋白,H3,的变种,H3.3,只在活跃转录的染色质中出现；,HMG14,和,HMG17,只存在于活性染色质中。,活性染色质在组蛋白修饰上的特异性,组蛋白的修饰，包括甲基化、乙酰化和磷酸化直接影响染色质的活性。,乙酰化一般是活性染色质的标志，而甲基化和磷酸化则在两类染色质中都存在。,（,2,）染色质活化与基因激活,疏松染色质结构的形成是基因活化的前提。,核小体相位的影响,当调控蛋白与染色质,DNA,的特定位点结合时，染色质易被引发二级结构的改变，进而,影响,其它的一些结合位点与调控蛋白的结合。,拓扑异构酶可以调整,DNA,双螺旋的局部构象和高级结构的变化，使其超螺旋化或松弛。,核小体通常定位在,DNA特殊位点而利于转录,基因的关键调控元件（增强子和启动子）位于核小体颗粒之外，便于和转录因子的结合。,基因调控元件位于盘绕核心组蛋白的,DNA,上，通过转录因子将增强子和启动子联系起来。,组蛋白的修饰,意义,：,组蛋白的修饰可以改变染色质的结构，影响转录活性。,组蛋白修饰使核小体的表面发生改变，使其他的调控蛋白易于和染色质相互接触，间接影响转录活性。,染色质的乙酰基化状态是一动态过程，存在乙酰基转移酶（如：转录辅激活子）和去乙酰化酶（如：转录辅阻抑物），分别促进和抑制转录的进行。,许多,辅激活子（,coactivator,）,具有组蛋白乙酰转移酶功能，自身作为接头蛋白，在基因的上游位点将转录因子和基础转录装置连接起来。,辅激活子通过乙酰化调节基因转录的模型,糖皮质激素受体,转录抑制的模型,HMG,结构域蛋白的影响,可识别某些异型的,DNA,结构，与,DNA,弯折和,DNA-,蛋白质复合体高级结构的形成有关 。（,染色质变构因子,）,Section 5,染色体,一 染色体的主要结构,着丝粒（,centromere,）与着丝点（动粒，,kinetochore,）,次缢痕,(secondary constriction),核仁组织区,(nucleolar organizing region,NOR),随体,(satellite),端粒,(telomere),着丝粒与着丝点,(,动粒,),着丝粒区也叫主缢痕，是一个,高度有序的整合结构,，在结构和组成上非均一，至少包括三个结构域。它们的整合功能，,确保分裂中染色体和纺锤体整合，发生有序的染色体分离。,（）,动粒结构域,(kinetochore domain),在着丝粒的外表面,内板,(inner plate),中间间隙,(middle space),外板,(outer plate),纤维冠,(fibrouscorona),：,微管蛋白构成,（）中央结构域,(central domain),着丝粒区的主体，由串联重复的卫星,DNA,组成。,如：有,CENP-B,盒可与动粒蛋白结合,（）,配对结构域,(pairing domain),：,代表中期姐妹染色单体相互作用的位点,如：内部着丝粒蛋白,INCENP(inner centromere protein),和染色单体连接蛋白,clips(chromatid linking proteins),和染色体配对有关。,染色体的复制和稳定遗传，至少应具备以下关键序列（,功能元件,）,:,（）确保自我复制的,DNA,复制起点,（）使复制后的染色体能够平均分配到子细胞中去的,着丝粒,（）保持染色体独立性和稳定性的,端粒,二 染色体,DNA的3种功能元件,（）,自主复制,DNA,序列,(autonomously replicating DNA sequence, ARS),：,具有一段,11-14bp,的同源性很高的富含,AT,的共有序列，该共有序列上下游各,200bp,左右的区域也是维持,ARS,功能所必需的。,(2),着丝粒,DNA,序列,(centromere DNA sequence,CEN),：,两个相邻的核心区组成，包括,80-90bp,的,AT,区和,11bp,的保守区。,（）端粒,DNA,序列,(telomere DNA sequence,TEL),：,线性染色体末端复制问题的解决。,端粒序列的复制：由端粒酶合成后添加到染色体上的,有细胞分裂计数器的作用。,三 巨大染色体,在某些生物的细胞中，特别是在发育的某些阶段，可以观察到一些特殊的、体积很大的染色体，叫做巨大染色体（,giant chromosome,）。,多线染色体（,polytene chromosome,）,灯刷染色体（,lampbrush chromosome,）,多线染色体,存在于双翅目昆虫的,幼虫组织细胞,(,如：唾液腺、气管、肠和马氏管,),、某些植物细胞（如：胚珠细胞）,来源于,核内有丝分裂,(endomitosis),，即核内,DNA,多次复制而细胞不分裂，产生的子染色体并行排列，且体细胞内同源染色体配对，紧密的结合在一起，从而阻止染色质纤维进一步的聚缩，从而形成了体积巨大的多线染色体。,多线染色体的,带及间带,：,带和间带都含有基因，可能,“,管家,”,基因,(housekeeping gene),位于间带,“,奢侈,”,基因,(luxury gene),位于带上。,在特定的发育阶段，多线染色体上的某些带区变得疏松膨大而形成胀泡（,puff,），是基因活跃转录的形态学标志。,多线染色体上的带和间带的形成,多线染色体胀泡形成示意图,灯刷染色体,灯刷染色体普遍存在于动物界的卵母细胞，以两栖类卵母细胞最为典型；在植物中也有灯刷染色体的报道。,灯刷染色体是卵母细胞进行,减数分裂的第一次分裂,时，停留在,双线期,的染色体，包含条染色单体。该状态在卵母细胞中可以维持数月或数年。,两栖类卵母细胞中的一个灯刷染色体,