第二章 细胞核与染色体（2）

nullnull四、常染色质和异染色质 1、常染色质（euchromatin）null2、异染色质（heterochromatin）2、类型 结构性异染色质（组成性异染色质） 兼性异染色质1、null常染色质和异染色质比较结构差异:两者结构上连续，化学性质上没有差异，只是核酸螺旋化程度(密度)不同。异染色质在间期的复制晚于常染色质，间期仍然高度螺旋化状态，紧密卷缩 所以染色很深；而常染色质区处于松散状态，染色质密度较低，因此染色较浅。 这种同一染色体染色深浅不同的现象称为异固缩(heteropycnosis)功能差异:遗传信息的表达(转录)主要在间期进行，并需要染色质局部解螺旋态。 ●常染色质间期活跃表达，带有重要的遗传信息。 ●异染色质在遗传功能上是惰性的，一般不编码蛋白质，主要起维持染色体结构完整性的作用。 null结构异染色质与兼性异染色质结构或组成性(constitutive). ●构成染色体的特殊区域，如：着丝点部位等； ●在所有组织、细胞中均表现异固缩现象； ●只与染色体结构有关，一般无功能表达； 兼性(facultative). ●可存在于染色体的任何部位； ●在一些组织中不表现异固缩现象(象常染色质一样正常表达)，而在其它组织中表现异固缩现象(完全不表达)； 携带组织特异性表达的遗传信息 例如，哺乳动物的X染色体。其中一条X染色体表现为异染色质，完全不表达其功能，而另一条X染色体则表现为功能活跃的常染色质。null 结构异染色质 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 结构异染色质的特征： ①在中期染色体上多定位于着丝粒区、端粒、次缢痕及染色体臂的某些节段,呈现C带染色； ②由相对简单、高度重复的DNA序列构成, 如卫星DNA； ③具有显著的遗传惰性, 不转录也不编码蛋白质； ④在复制行为上与常染色质相比表现为晚复制早聚缩； ⑤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。null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。 异染色质可能是关闭基因活性的一种途径null五、端粒端体/端粒(telomere)：端粒是染色体臂末端的特化部分。端粒在染色体中没有明显的外部形态特征，但往往表现对碱性染料着色较深。 对染色体DNA分子末端起封闭、保护作用； ●防止DNA酶酶切； ●防止发生DNA分子间融合； ●保持DNA复制过程中的完整性。null第三节 染色体 ●中期染色体的形态结构 ●染色体DNA的三种功能元件（functional elements） ●核型与染色体显带 核型与染色体显带 ●巨大染色体（giant chromosome）null（一）中期染色体的形态结构●中期染色体的典型形态 ●类型 ●染色体的主要结构null 染色体的电镜照片null普通小麦细胞中期染色体（2n=42）nullnullnull1 中着丝粒染色体 (metacentric chromosome) 2 近中着丝粒染色体 submetacentric chromosome) 3 近端着丝粒染色体 subtelocentric chromosome) 4 端着丝粒染色体(telocentric chromosome)类 型 null四种不同位置着丝粒的染色体null①长臂长度／短臂长度; ②短臂长度／染色体总长度 (根据Levan等,1964; Green等,1980)null染色体的主要结构着丝粒（centromere）与动粒（kinetochore）2、1、3、4、5、6、null着丝粒（centromere）与动粒（kinetochore）nullnull主主缢痕 与 次缢痕null(二) 染色体DNA的三种功能元件 （functional elements）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的共有序列及其上下游各200bp左右的区域是维持ARS功能所必需的。213null(三)核型与染色体显带核型（karyotype）：是指染色体组在有丝分裂中期的表 型,包括染 色体数目、大小、形态特征的总和。核型模式图：将一个染色体组的全部染色体逐个按其特征绘制下来, 再按长短、形态等特征排列起来的图象称为核型模式图,它代表一个物种的核型模式。nullnull染色体显带技术:60年代发展的一项细胞学技术，借助于某些物理、化学处理使中期染色体显现出深浅不同的带纹。 1）Q带：芥子喹丫因、喹丫因􀁺（quinacrine） 2) G 带：Giemsa染色 3) C 带：Centromere 带 4）N 带：主要NORnullnull特征：严重智力迟钝、马鞍鼻和斜视眼,发生频率约为1/600~700。（四）特殊类型的染色体（四）特殊类型的染色体1. 多线染色体： 由Balbiani(1881)发现于摇蚊幼虫唾腺细胞，特点： ①体积巨大，是由于核内有丝分裂的结果； ②多线性； ③体细胞联会； ④横纹带。 ⑤膨突和环。在幼虫发育的某个阶段，多线染色体的某些带区疏松膨大，形成膨突（puff），或巴氏环（Balbiani ring）。用H3-UdR处理细胞，发现膨突被标记，说明膨突是基因活跃转录的区域。 null◆存在于双翅目昆虫的幼虫组织细胞、某些植物细胞多线染色体◆多线染色体的来源：核内有丝分裂◆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。　 ◆多线染色体与基因活性： 胀泡是基因活跃转录的形态学标志Polytene chromosomesPolytene chromosomesnullnullnullPolytene chromosomenull2、灯刷染色体 灯刷染色体是卵母细胞进行减数第一次分裂时停留在双线期的染色体。 最早发现于鱼类、两栖类和爬行类卵母细胞减数分裂的双线期。由于染色体主轴两侧有侧环，状如灯刷，故名灯刷染色体。侧环是RNA活跃转录的区域。null●灯刷染色体是在一些动物的初级卵细胞双线期、果蝇属的精细胞的Y染色体、植物花粉细胞的终变期，观察到的另一种巨大染色体。 ●它是一对同源染色体，这对同源染色体之间由一个或多个交叉的联系起来。螺旋化的染色质构成灯刷染色体的柱状主体。毛状突起是由于部分染色质没有螺旋化，或者螺旋化的程度较低。null配对的灯刷染色体; 单条染色体区域; 染色体小区. null3、B染色体●许多生物除了具有一定数目的形态、结构稳定的常染色体外（A染色体），还有一些额外染色体。这些额外染色体又称为B染色体、副染色体、超数染色体或附加染色体。 ●额外染色体的数目在生物世代间及个体间都存在很大差异，并且很不稳定，在生物世代间传递规律也与常染色体不同。第四节 核骨架 nucleoskeleton第四节 核骨架 nucleoskeleton核基质（nuclear matrix ）或称核骨架，为真核细胞核内的网络结构，是指除核被膜、染色质、核纤层及核仁以外的核内网架体系。（一）核基质的组成（一）核基质的组成①非组蛋白性纤维蛋白，10多种次要蛋白质，包括肌动蛋白和波形蛋白，后者构成核骨架的外罩。核骨架碎片中还存在三种支架蛋白（scaffold proteins，SCⅠ、SCⅡ、SCⅢ)，SCⅠ则是DNA拓朴异构酶Ⅱ。 ②少量RNA（占0.5%）和DNA(占0.8%，即：MAR) 。 ③少量磷脂（1.6%）和糖类（0.9%）。（二）核骨架的功能（二）核骨架的功能1. 为DNA的复制提供支架 结合有DNA复制所需要的酶 。 2. 是基因转录加工的场所 有RNA聚合酶的结合位点，RNA的合成在核骨架上进行。 3. 与染色体构建有关 一般认为核骨架与染色体骨架为同一类物质，30nm的染色质纤维就是结合在核骨架上，形成放射环状的结构，在分裂期进一步包装成光学显微镜下可见的染色体。 null第五节 染色质结构与基因表达活性染色质及其主要特征 染色质结构与基因转录nullnull●活性染色质的核小体发生构象改变，具有疏松的染色质结构，从而便于转录调控因子与顺式调控元件结合和RNA 聚合酶在转录模板上滑动。􀂡 ●非活性染色质是没有转录活性的染色质●nullnull染色质模板的转录二、染色质结构与基因转录1、2、 3、null组蛋白的修饰 改变染色质的结构，直接或间接影响转录活性 组蛋白赖氨酸残基乙酰集化，影响转录null（二）染色质的区间性 基因座控制区（locus control region, LCR） 1.染色体DNA上一种顺式作用元件，具有稳定染色质疏松结构的功能； 2. 与多种反式因子的结合序列可保证DNA复制时与启动子结合的因子仍保持在原位。nullnullCloning 本章结束，谢谢！