染色質(zhì)和染色體專家講座

※

染色質(zhì)是細胞間期核內(nèi)伸展開DNA蛋白纖維。

※

染色體是高度螺旋化DNA蛋白纖維，是在細胞分裂期看得見可用染料染色條狀結(jié)構(gòu)。染色質(zhì)和染色體專家講座第1頁一、染色質(zhì)與染色體組成成份核酸蛋白質(zhì)成分DNARNA組蛋白非組蛋白所占百分比10.05-0.110.5-1.5染色質(zhì)和染色體專家講座第2頁(一)

DNA染色質(zhì)中DNA是遺傳信息載體。真核細胞每條未復制染色體均由一條線性DNA分子組成。一個真核細胞單倍染色體組中所含全部遺傳信息，叫做基因組。

染色質(zhì)和染色體專家講座第3頁

1.單一序列和重復序列

真核細胞中染色質(zhì)DNA序列可分為單一序列和重復序列兩大類型，重復序列又分為中度重復序列和高度重復序列。染色質(zhì)和染色體專家講座第4頁1）單一序列（uniquesequence)

在基因組中僅有一個或幾個拷貝，負責蛋白質(zhì)氨基酸組成信息。大多數(shù)編碼蛋白質(zhì)(酶)結(jié)構(gòu)基因?qū)龠@種結(jié)構(gòu)形式。染色質(zhì)和染色體專家講座第5頁2）中度重復序列（middlerepetitivesequence)

重復次數(shù)在10~105之間。多數(shù)是不編碼序列，組成基因間隔，在基因調(diào)控中起作用，包括DNA復制、RNA轉(zhuǎn)錄及轉(zhuǎn)錄后加工等方面。

中度重復序列有一些是有編碼功效基因，如rRNA基因，tRNA基因，組蛋白基因、核糖體蛋白基因等。染色質(zhì)和染色體專家講座第6頁3）高度重復序列（highlyrepetitivesequence)

由一些短DNA序列呈串聯(lián)重復排列，普通為幾個、十幾個或幾十個bp，但重復拷貝數(shù)超出105，存在于染色體端粒、著絲粒，組成結(jié)構(gòu)基因間隔，維系染色體結(jié)構(gòu)，與減數(shù)分裂中同源染色體聯(lián)會配對相關(guān)。染色質(zhì)和染色體專家講座第7頁2.DNA穩(wěn)定遺傳三類功效序列染色質(zhì)和染色體專家講座第8頁

１）復制源序列

組成：一段保守序列：

-A(T)TTTAT(C)A(G)TTTA(T)-,

功效：

※細胞進行DNA復制起點。

※維持染色體在世代傳遞中

連續(xù)性。染色質(zhì)和染色體專家講座第9頁

2）著絲粒序列組成：串聯(lián)重復序列，含有11個保

守堿基序列：GATTTCCGAA-。

功效:

※兩姐妹染色單體連接部位。

※分裂期，與紡錘絲相連，使染色體平均分配到兩個子細胞中。染色質(zhì)和染色體專家講座第10頁3）端粒序列組成：富含G簡單重復序列。

草履蟲TTGGGG

擬南芥TTTAGGG

人TTAGGG功效:※維持DNA分子末端復制完整性。

※維持染色體穩(wěn)定性。染色質(zhì)和染色體專家講座第11頁(二)組蛋白（histone）組蛋白特點真核生物染色體基本結(jié)構(gòu)蛋白。富含帶正電荷精氨酸和賴氨酸等堿性氨基酸，屬堿性蛋白質(zhì)?？膳c酸性DNA緊密結(jié)合。染色質(zhì)和染色體專家講座第12頁2.組蛋白分類

⑴核小體組蛋白

（nucleosomalhistone）包含H2A、H2B、H3和H4無種屬及組織特異性，進化上高度保守⑵H1組蛋白與核小體深入包裝相關(guān)染色質(zhì)和染色體專家講座第13頁核小體結(jié)構(gòu)圖解染色質(zhì)和染色體專家講座第14頁

非組蛋白是染色體上與特異DNA序列結(jié)合蛋白質(zhì)，能識別特異DNA序列，識別信息存在于DNA本身。（三）非組蛋白染色質(zhì)和染色體專家講座第15頁①酸性蛋白質(zhì)，帶負電荷,富含天門冬AA，谷AA等酸性AA②種類多

③含有種屬和組織特異性

④整個周期都能合成

1.特性：染色質(zhì)和染色體專家講座第16頁2.非組蛋白功效

①參加構(gòu)建染色體②開啟DNA復制③調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄染色質(zhì)和染色體專家講座第17頁組蛋白與非組蛋白比較

非組蛋白組蛋白有種屬和細胞特異性無特異性活動染色質(zhì)中含量高含量一定整個細胞周期中都能合成在S期合成與DNA結(jié)合對基因與DNA結(jié)合對基因表示起正調(diào)控作用表示起負調(diào)控作用染色質(zhì)和染色體專家講座第18頁二、染色質(zhì)類型異染色質(zhì)常染色質(zhì)染色質(zhì)和染色體專家講座第19頁伸展狀態(tài)，螺旋化程度低，染色淺而均勻。2.單一序列DNA和中度重復序列DNA，有轉(zhuǎn)錄活性。3.大部分位于間期核中央，一部分介于異染色質(zhì)之間。4.在細胞分裂期，常位于染色體臂。

(一)常染色質(zhì)（euchromatin)

染色質(zhì)和染色體專家講座第20頁（二）異染色質(zhì)（heterochromatin)

1.螺旋化程度高，處于凝集狀態(tài)，染色較深。2.普通位于核邊緣或圍繞在核仁周圍。3.轉(zhuǎn)錄不活躍或無轉(zhuǎn)錄活性。染色質(zhì)和染色體專家講座第21頁組成性異染色質(zhì)（constitutiveheterochromatin)1.在細胞周期中（除復制期外）都呈濃縮狀態(tài)，由高度重復DNA序列組成。

2.常位于染色體著絲粒區(qū)，端粒區(qū)、次縊痕等部位。

3.含有遺傳惰性。

4.在復制行為上，較常染色質(zhì)晚復制。染色質(zhì)和染色體專家講座第22頁兼性異染色質(zhì)（facultativeheterochromatin)

在一些細胞類型或在一定發(fā)育階段，原來常染色質(zhì)聚縮，喪失轉(zhuǎn)錄活性，變?yōu)楫惾旧|(zhì)。X染色質(zhì)染色質(zhì)和染色體專家講座第23頁染色質(zhì)和染色體專家講座第24頁常、異染色質(zhì)區(qū)分

常染色質(zhì)

異染色質(zhì)螺旋化程度低高染色程度

較淺較深間期細胞核中央核邊緣分裂期細胞染色體臂著絲粒區(qū)和端粒區(qū)轉(zhuǎn)錄活性常轉(zhuǎn)錄極少轉(zhuǎn)錄復制時間S早、中期S晚期染色質(zhì)和染色體專家講座第25頁核小體是染色質(zhì)基本結(jié)構(gòu)單位，為染色質(zhì)一級結(jié)構(gòu)，10nm。三、染色質(zhì)組裝成染色體(一)核小體—染色質(zhì)一級結(jié)構(gòu)染色質(zhì)和染色體專家講座第26頁球狀組蛋白關(guān)鍵H4DNA雙螺旋(146bp、1.75圈）H3H4H3H2AH2AH2BH2BH4H3H3H4H2AH2AH2BH2B10nm連接DNA（60bp）H1H1核小體關(guān)鍵部連接部DNA分子：146bp、1.75圈組蛋白：2（H2A、H2B、H3、H4）八聚體組蛋白：H1DNA分子：60bp核小體染色質(zhì)和染色體專家講座第27頁6個核小體纏繞一圈形成螺線管，組蛋白H1位于螺旋管內(nèi)側(cè)。(二)螺線管———染色質(zhì)二級結(jié)構(gòu)染色質(zhì)和染色體專家講座第28頁(三)螺線管深入包裝關(guān)于螺線管怎樣深入包裝成染色體，當前有兩種模型：多級螺旋模型骨架-放射環(huán)模型染色質(zhì)和染色體專家講座第29頁三級結(jié)構(gòu)：超螺線管四級結(jié)構(gòu)：染色單體1.

多級螺旋模型染色質(zhì)和染色體專家講座第30頁？染色質(zhì)和染色體專家講座第31頁染色體支架（非組蛋白）袢環(huán)（30nm螺線管）1234567891011121314151617182.骨架-放射環(huán)模型袢環(huán)結(jié)構(gòu)染色單體高級結(jié)構(gòu)染色質(zhì)和染色體專家講座第32頁染色體袢環(huán)模型染色質(zhì)和染色體專家講座第33頁染色體組裝袢環(huán)模型染色質(zhì)和染色體專家講座第34頁（一）染色體形態(tài)結(jié)構(gòu)染色單體次縊痕短臂（p）長臂（q）隨體常染色質(zhì)區(qū)異染色質(zhì)區(qū)主縊痕（初級縊痕）四、染色體染色質(zhì)和染色體專家講座第35頁中期染色體:由著絲粒相連兩條姐妹染色單體組成。包含以下幾部分：1.主縊痕:兩條姐妹染色單體連接處，一向內(nèi)凹陷、著色較淺縊痕。染色質(zhì)和染色體專家講座第36頁1）著絲粒：主縊痕染色質(zhì)部分，由

高度重復異染色質(zhì)組成依據(jù)著絲粒在染色體位置，將中期染色體分為4類：中著絲粒染色體亞中著絲粒染色體端著絲粒染色體近端著絲粒染色體染色質(zhì)和染色體專家講座第37頁中期染色體按著絲粒位置分為：

1/2~5/8中央著絲粒染色體5/8~7/8亞中著絲粒染色體7/8近端著絲粒染色體中部亞中部近端部端部—末端處染色體類型染色質(zhì)和染色體專家講座第38頁2）動粒（kinetochore）：位于主縊痕兩側(cè)特化圓盤狀結(jié)構(gòu)，由蛋白質(zhì)組成，是紡錘絲微管附著部位，參加分裂后期染色體向兩極遷移。3）著絲粒-動粒復合體：是位于著絲粒-動粒區(qū)域高度有序整合結(jié)構(gòu)，有三個結(jié)構(gòu)與功效結(jié)構(gòu)域：染色質(zhì)和染色體專家講座第39頁主縊痕模式圖染色質(zhì)和染色體專家講座第40頁動粒結(jié)構(gòu)域（kinetochoredomain）：位于著絲粒表面，支配染色體運動和分離。中央結(jié)構(gòu)域（centraldomain）：是著絲粒區(qū)主體，富含高度重復序列DNA，對復合體結(jié)構(gòu)形成和功效活性維持有主要作用。配對結(jié)構(gòu)域（pairingdomain）：位于著絲粒內(nèi)表面，參加姐妹染色單體配對及分離。染色質(zhì)和染色體專家講座第41頁2.次縊痕（secondaryconstriction）

指染色體上除主縊痕之外縊縮部位，數(shù)量、位置和大小可作判別染色體標識。1,9,16,D,G.染色質(zhì)和染色體專家講座第42頁隨體染色體臂上凹陷縮窄形成次縊痕，與核仁形成相關(guān)，稱為核仁組織區(qū)（NOR)。3.隨體:位于染色體末端球形或棒狀結(jié)構(gòu)，主要由異染色質(zhì)組成，它經(jīng)過次縊痕區(qū)與染色體主體部分相連。染色質(zhì)和染色體專家講座第43頁4.端粒（telomere）染色質(zhì)和染色體專家講座第44頁DNA復制——端粒丟失——染色體不穩(wěn)定

染色質(zhì)和染色體專家講座第45頁端粒與細胞衰老Werner綜合癥（30-40歲發(fā)病）染色質(zhì)和染色體專家講座第46頁

※

生殖細胞、胚胎干細胞和腫瘤細胞含有端粒酶，能夠使端?；謴驮L?！旧w末端特化部位。由高度重復序列組成,進化上保守。

※保護染色體末端不被降解，預防與其它染色體末端融合。

※正常染色體每復制一次,端粒序列降低50-100個bp,因而端粒也被稱為細胞生命鐘,當端?？s短到一定程度，即是細胞衰老標志。端粒（telomere）染色質(zhì)和染色體專家講座第47頁ElizabethH.Blackburn伊麗莎白-布萊克本CarolW.Greider卡羅爾-格雷德JackW.Szostak杰克-紹斯塔克UniversityofCalifornia

SanFrancisco,CA,USA美國加利福尼亞舊金山大學JohnsHopkinsUniversitySchoolofMedicine

Baltimore,MD,USA巴爾摩約翰-霍普金斯醫(yī)學院HarvardMedicalSchool;MassachusettsGeneralHospital

Boston,MA,USA;哈佛醫(yī)學院染色質(zhì)和染色體專家講座第48頁

年諾貝爾生理學或醫(yī)學獎頒給三名科學家，他們處理了生物學一個重大問題：在細胞分裂時染色體怎樣完整地自我復制以及染色體怎樣受到保護以免于退化。這三位諾貝爾獎取得者向我們展示，處理方法存在于染色體末端—端粒，以及形成端粒酶—端粒酶。染色質(zhì)和染色體專家講座第49頁

端粒酶是一個由蛋白質(zhì)和RNA組成核糖核蛋白酶。含有延長端粒末端重復序列功效。端粒酶染色質(zhì)和染色體專家講座第50頁（二）人類正常核型核型（