1、第十章 细胞核与染色体,染色体与核仁,一、核型与染色体显带,核型： 染色体组在 有丝分裂中 期的表型。 数目、大小、 形态特征核型模式图,染色体显带,1968年，瑞典细胞生物学家Casperson, Q带技术：奎吖因荧光染色。富含AT亮带；富含GC暗带 G带：Giemsa染料，胰酶、热、尿素 R带：磷酸盐缓冲液保温处理，吖啶橙； C带（着丝粒）、T带（端粒)、N带(NRO),二、巨大染色体,1. Polytene chromosomes,核内有丝分裂 染色中心 带 和 间带,Luxury genes,House-keeping genes,多线染色体的某些带区的泡状结构：基因活跃转录,涨泡：转
2、录活性,用 3H-U掺入标记,两栖类卵母细胞,停留在第一次减数分裂，双线期，二介体，4染色单体,2. Lampbrush chromosomes,结构,功能： 侧环，RNA活跃转录区,三、核仁,A. 结构,1.纤维中心，FC 2.致密纤维组分，DFC 3.颗粒成分，GC,4.核仁相随染色质（1）核仁周围染色质 （2）核仁内染色质 5.核仁液泡 6.核仁骨架,B. 核仁的功能: 核糖体的生物发生,核糖体生物发生pre-rRNA 合成 加工,组装,FC. DFC,DFC.GC,Cytosol,向量过程,（一）rRNA基因的转录,1.核仁组织区：NORs in humanchromosomes: 1
3、314152122,Code for (in eukaryotes): 18s, 28s, 5.8s rRNA及5S rRNA,2. rRNA基因转录的形态及组织特征 rDNA在染色质轴丝上呈串联重复排列 沿转录方向，新生的rRNA链逐渐增长，形成“圣诞树”样结构 转录产物的纤维游离端(5端)首先形成RNP颗粒。,rRNA 呈串联重复排列 圣诞树样结构,rDNA转录单位，RNA聚合酶,真核生物rRNA前体的常见结构,rRNA基因初始的转录产物是rRNA前体,45S,38S,37S,（二）rRNA前体的加工,Mammalia,5S rRNA的转录,5s rRNAs 有大量的编码基因 (Human
4、, 2000)； 5s rRNA 基因（120bp）不定位在NOR； 5s rRNAs 由 RNA 聚合酶III转录； 3 端被移去后，参与核糖体大亚基的组装；,哺乳类45SrRNA前体加工，见教材图10-35,（三） 核糖体亚单位的组装,45SrRNA和蛋白质形成核糖核蛋白； 45SrRNA在RNP中加工为各种rRNA； 40S、60S核糖体亚基的形成； 核糖体的成熟作用只发生在细胞质； 核仁的另一个功能涉及mRNA的输出与降解。,核仁周期(nucleolar cycle) 高度动态，变化过程 一些因子如M期促进因子、G2期合成的rRNA、rDNA、RNA聚合酶等对核仁周期具有调控作用。,C
5、. 核仁周期,核仁在有丝分裂期消失,人纤维原细胞核仁的融合,A.活性染色质与非活性染色质,1、活性染色质：转录调控因子顺式调控元件反式作用因子 2、非活性染色质,四 染色质结构和基因转录,B. 活性染色质主要特征,（一）活性染色质具有DNase I超敏感位点（DNase I hypersensitive site，DHS） 1、概念2、超敏感位点处核小体装配受阻3、一般位于5端的启动子附近，是顺式作用元件4、和基因活性有关,（二）活性染色质在生化上具有特殊性1、活性染色质很少有组蛋白H1与其结合。2、活性染色质的组蛋白乙酰化程度高。3、活性染色质的核小体组蛋白H2B很少被磷酸化。4、活性染色质
6、中核小体组蛋白H2A在许多物种很 少有变异形式。5、HMG14和HMG17只存在于活性染色质中。,（一）疏松染色质结构的形成1、DNA局部结构的改变与核小体相位的影响2、组蛋白的修饰（1）意义（2）修饰类型： 磷酸化、甲基化、乙酰化，ADP核糖基化3、HMG结构域蛋白的影响,C. 染色质结构与基因转录,（二）染色质的区间性,1、基因座控制区（locus control region,LCR）概念染色体DNA上一种顺式作用 元件，使启动子处于无组蛋 白状态，具有稳定染色质疏 松结构的功能；使基因表达 增强与多种反式因子的结合 可保证DNA复制时与启动子 结合的因子仍保持在原位。,2、隔离子（in
7、sulator）防止处于阻遏状态与活化状态的染色质结构域之间的结构特点向两侧扩展的染色质DNA 序列，称为隔离子。 作用： 作为异染色质定向形成的起始位点。 提供拓扑隔离区,（三）染色质模板的转录,基因转录的模板不是裸露的DNA，而是处于活化状态的染色质 转录的“核小体犁”（nucleosome plow）假说,通过核小体核心结构的转录的模型 （引自C.C.Adams等）,第一步：RNA聚合酶使核小体不稳定，撤掉2个（H2A-H2B）,形成H3-H4四聚体复合物； 第二步：组蛋白核心的另一半（H3-H4四聚体）被移开并转到聚合酶后面自由DNA上； 第三步：2个H2A-H2B二聚体重新结合到DN
8、A上，又形成一个完整的核小体核心结构。,一、核基质(nuclear matrix),1、核基质或核骨架(nuclear skeleton)的概念 2、狭义概念仅指核基质，即细胞核内除了核被膜、核纤层、染色质与核仁以外的网架结构体系。 3、广义概念包括核基质、核纤层(或核纤层-核孔复合体结构体系),以及染色体骨架。,五 核基质与核体,4、目前对核骨架的研究结论,核骨架是存在于真核细胞核内真实的结构体系。 核骨架与核纤层、中间纤维相互连接形成贯穿于核与质的一个独立结构系统。 核骨架的主要成分是由非组蛋白的纤维蛋白构成的, 含有多种蛋白成分及少量RNA。 核骨架与DNA复制、基因表达及染色体的包装与构建有密切关系。,
