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文檔簡介

1、關于細胞核與染色體第一張,PPT共五十二頁,創作于2022年6月組蛋白的功能:核小體組蛋白(nucleosomal histone), 包括H2A、H2B、H3和H4, 作用是與 DNA組裝成核小體 H1不參加核小體的組建, 在構成核 小體時起連接作用,并賦予染色質以 極性。第二張,PPT共五十二頁,創作于2022年6月非組蛋白(nonhistone)概念: 是指細胞核中組蛋白以外的與DNA結合的蛋白質。特性: 非組蛋白具多樣性和異質性 對DNA具有識別特異性,又稱序列特異性 DNA結合蛋白 (sequence specific DNA binding proteins) 具有多種功能,包括基

2、因表達的調控和染 色質高級結構的形成。 呈酸性、帶負電荷。第三張,PPT共五十二頁,創作于2022年6月非組蛋白的功能:參與染色體的構建;啟動DNA的復制;控制基因轉錄調控基因的表達。第四張,PPT共五十二頁,創作于2022年6月四、核小體(nucleosome)核小體的結構要點: 由200個左右堿基對的DNA和四種組蛋白結合而成; 其中四種組蛋白(H2A、H2B、H3、H4 )各2分子組成 八聚體的小圓盤,是核小體的核心結構; 147個堿基對的DNA繞在小圓盤外外面1 .75圈。每一 分子的H1與DNA結合, 起穩定核小體結構的作用; 兩相鄰核小體之間以連接DNA(linker DNA)相連

3、, 長度 為080bp不等。 圖1 圖2第五張,PPT共五十二頁,創作于2022年6月The organization of chromatin in nucleosomes 第六張,PPT共五十二頁,創作于2022年6月第七張,PPT共五十二頁,創作于2022年6月五、染色質的包裝模型(一)多級螺旋模型 圖1 圖2核小體螺線管超螺線管染色體 從核小體開始到染色體, DNA總共壓縮: 壓縮7倍 壓縮6倍 壓縮40倍 壓縮5倍 DNA 核小體螺線管-超螺線管-染色單體第八張,PPT共五十二頁,創作于2022年6月30nm 纖維第九張,PPT共五十二頁,創作于2022年6月(二)染色體骨架放射環模

4、型核小體螺線管繞染色體骨架的袢環染色體 多線染色體 燈刷染色體第十張,PPT共五十二頁,創作于2022年6月總結:染色體的四級結構第十一張,PPT共五十二頁,創作于2022年6月六、常染色質和異染色質 常染色質(euchromatin) 指間期核內染色質纖維折疊壓縮程度 低, 處于伸展狀態, 用堿性染料染色時著 色淺的那些染色質。 特征: DNA包裝比約為1 0002 000分之一 單一序列 DNA 和中度重復序列DNA(如組蛋 白基因和tRNA基因) 并非所有基因都具有轉錄活性,常染色質狀態 只是基因轉錄的必要條件而非充分條件 第十二張,PPT共五十二頁,創作于2022年6月異染色質(het

5、erochromatin): 概念: 指在整個間期, 仍然保持折疊壓縮, 處于聚縮狀態,堿性染料染色時著色較深 的染色質組分。類型 結構異染色質(或組成性異染色質)(constitutive heterochromatin) 兼性異染色質(facultative heterochromatin) 第十三張,PPT共五十二頁,創作于2022年6月結構異染色質 除復制期以外,在整個細胞周期均處于聚縮狀態, 形成多個染色中心 結構異染色質的特征: 在中期染色體上多定位于著絲粒區、端粒、次縊痕 及染色體臂的某些節段,呈現C帶染色; 由相對簡單、高度重復的DNA序列構成, 如衛星DNA; 具有顯著的遺傳

6、惰性, 不轉錄也不編碼蛋白質; 在復制行為上與常染色質相比表現為晚復制早聚縮; 在功能上參與染色質高級結構的形成,導致染色質區 間性,作為核DNA的轉座元件,引起遺傳變異。 第十四張,PPT共五十二頁,創作于2022年6月兼性異染色質 在某些細胞類型或一定的發育階段, 原來的常染色質聚縮, 并喪失基因轉錄活性, 變為異染色質,如X染色體隨機失活 異染色質化可能是關閉基因活性的一種途徑 第十五張,PPT共五十二頁,創作于2022年6月活性染色質:具有轉錄活性的染色質非活性染色質:無轉錄活性的染色質第十六張,PPT共五十二頁,創作于2022年6月第四節 染色體 中期染色體的形態結構 染色體DNA的

7、三種功能元件(functional elements) 巨大染色體(giant chromosome) 第十七張,PPT共五十二頁,創作于2022年6月一.中期染色體的形態結構中期染色體的典型形態類型 染色體的主要結構 第十八張,PPT共五十二頁,創作于2022年6月染色體的電鏡照片第十九張,PPT共五十二頁,創作于2022年6月類 型中著絲粒染色體 近(亞)中著絲粒染色體 近(亞)端著絲粒染色體 端著絲粒染色體 圖第二十張,PPT共五十二頁,創作于2022年6月根據著絲粒位置進行的染色體分類 著絲粒位置染色體符號著絲粒比 著絲粒指數中著絲粒中著亞中著絲粒近端著絲粒端著絲粒msmstt1.00

8、1.671.683.003.017.007.01007.007.01000.5000.3750.3740.2500.2940.1250.1240.000長臂長度短臂長度; 短臂長度染色體總長度 (根據Levan等,1964; Green等,1980) 第二十一張,PPT共五十二頁,創作于2022年6月染色體的主要結構 圖著絲粒與動粒 主縊痕 次縊痕核仁組織區(nucleolar organizing region, NOR)隨體端粒第二十二張,PPT共五十二頁,創作于2022年6月染色體主要結構第二十三張,PPT共五十二頁,創作于2022年6月著絲粒與著絲點(動粒) 著絲點結構域內板 中間間隙

9、外板纖維冠中央結構域配對結構域: 內部著絲粒蛋白INCENP 染色單體連接蛋白clipsroteins) 圖 第二十四張,PPT共五十二頁,創作于2022年6月著絲粒與動粒第二十五張,PPT共五十二頁,創作于2022年6月二.染色體DNA的三種功能元件(functional elements) 自主復制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左右的區域是維持ARS功能所必需的。著絲粒DNA序列(centromere DNA sequence,CEN) :

10、兩個相鄰的核心區:80-90bp的AT區;11bp的保守區。端粒DNA序列: 端粒序列的復制 端粒酶 ,在生殖細胞和部分干細胞中有端粒酶活性, 端粒重復序列的長度與細胞分裂次數和細胞衰老有關。第二十六張,PPT共五十二頁,創作于2022年6月三.巨大染色體多線染色體(polytene chromosome)燈刷染色體(lampbrush chromosome) 第二十七張,PPT共五十二頁,創作于2022年6月多線染色體 圖 存在于雙翅目昆蟲的幼蟲組織細胞、某些植物細胞 多線染色體的來源:核內有絲分裂 多線染色體的帶及間帶: 帶和間帶都含有基因,可能“管家”基因(housekeeping ge

11、ne) 位于間帶, “奢侈”基因(luxury gene) 位于帶上。 多線染色體與基因活性:脹泡是基因活躍轉錄的形態學標志 第二十八張,PPT共五十二頁,創作于2022年6月Polytene chromosome第二十九張,PPT共五十二頁,創作于2022年6月燈刷染色體 燈刷染色體是卵母細胞進行減數第一次分裂時停留在雙線期的染色體。燈刷染色體的超微結構 圖燈刷染色體的轉錄功能 第三十張,PPT共五十二頁,創作于2022年6月燈刷染色體第三十一張,PPT共五十二頁,創作于2022年6月第五節 核 仁(nucleolus) 核仁的超微結構 核仁的功能 核仁周期 第三十二張,PPT共五十二頁,創

12、作于2022年6月一、核仁的超微結構 圖纖維中心(fibrillar centers,FC)致密纖維組分(dense fibrillar component,DFC)顆粒組分(granular component,GC) 核仁相隨染色質(nucleolar associated chromatin) 與核仁基質((nucleolar matrix)第三十三張,PPT共五十二頁,創作于2022年6月Structure of the nucleolus第三十四張,PPT共五十二頁,創作于2022年6月二、核仁的功能核仁是細胞制造核糖體的裝置。rRNA的合成rRNA前體的加工參與核糖體大小亞基的裝配

13、控制蛋白質合成的速度第三十五張,PPT共五十二頁,創作于2022年6月rRNA基因轉錄的形態及組織特征組織特征位于NORs的rDNA是rRNA的信息來源。形態特征:“圣誕樹”樣結構.rRNA基因的轉錄采取受控的級聯放大機制。 第三十六張,PPT共五十二頁,創作于2022年6月rRNA前體的加工加工過程修飾與加工小分子核仁RNA(snoRNAs)、小分子核仁核糖核蛋白(snoRNPs)引導RNA(guide RNA) 第三十七張,PPT共五十二頁,創作于2022年6月核糖體亞單位的組裝 圖1 圖2加工下來的蛋白質和小的RNA存留在 核仁中,可能起著催化核糖體構建的作用;核糖體的成熟作用只發生在轉

14、移到細胞 質以后, 從而阻止有功能的核糖體與核內 加工不完全的hnRNA分子接近;核仁的另一個功能涉及mRNA的輸出與降解輸出與降解。 第三十八張,PPT共五十二頁,創作于2022年6月Ribosome 組裝過程第三十九張,PPT共五十二頁,創作于2022年6月核仁中進行的核糖體裝配第四十張,PPT共五十二頁,創作于2022年6月三、核仁周期核仁的動態變化核仁結構的動態變化依賴于 rDNA轉錄活性和細胞周期的運 行第四十一張,PPT共五十二頁,創作于2022年6月 四、核體 間期核內除染色質與核仁結構外,在染色質之間的空間還含許多形態上不同的亞核結構域 (subnuclear domain),

15、統稱為核體。如螺旋體和早幼粒細胞白血病蛋白體。在細胞的各種事件中,核體可能與不同核組分的合成、組裝和儲存有關。 第四十二張,PPT共五十二頁,創作于2022年6月螺旋體(coiled bodies,CBs)小核糖核蛋白質(sn RNPs)、細胞周期控 制蛋白 和幾種基本轉錄因子,如p80 coilin螺旋體的功能與snRNP的生物發生(biogenesis)有關; CBs在基因表達協調反饋調節中有作用。 第四十三張,PPT共五十二頁,創作于2022年6月早幼粒細胞白血病蛋白體PML體的功能轉錄調節病毒感染的靶結構PML體組成的改變與某些疾病 表型的發生有關PML蛋白的功能可能是作為負生 長調節

16、子和腫瘤抑制子而發揮作用PML可能介導程序性細胞死亡,PML 體在細胞周期調控中起作用第四十四張,PPT共五十二頁,創作于2022年6月 第五節 染色質結構和基因轉錄活性染色質及其主要特征 染色質結構與基因轉錄 第四十五張,PPT共五十二頁,創作于2022年6月一、活性染色質及其主要特征活性染色質(active chromatin)與 非活性染色質(inactive chromatin) 活性染色質主要特征 第四十六張,PPT共五十二頁,創作于2022年6月 (一)活性染色質與非活性染色質 活性染色質是具有轉錄活性的染色質 活性染色質的核小體發生構象改變,具 有疏松的染色質結構,從而便于轉錄調

17、 控因子與順式調控元件結合和RNA 聚合 酶在轉錄模板上滑動。 非活性染色質是沒有轉錄活性的染色質第四十七張,PPT共五十二頁,創作于2022年6月(二)活性染色質主要特征活性染色質具有DNase I超敏感位點 (DNase I hypersensitive site)染色質活性基因DNase I敏感性的檢測活性染色質在生化上具有特殊性活性染色質很少有組蛋白H1與其結合;活性染色質的組蛋白乙酰化程度高;活性染色質的核小體組蛋白H2B很少被磷酸 化;活性染色質中核小體組蛋白H2A在許多物種 很少有變異形式;HMG14和HMG17只存在于活性染色質中。 第四十八張,PPT共五十二頁,創作于2022

18、年6月二、染色質結構與基因轉錄 疏松染色質結構的形成 染色質的區間性 染色質模板的轉錄 第四十九張,PPT共五十二頁,創作于2022年6月(一)疏松染色質結構的形成DNA局部結構的改變與核小體相位的影響當調控蛋白與染色質DNA的特定位點結合時, 染色質易被引發二級結構的改變;進而引起其 它的一些結合位點與調控蛋白的結合。核小體通常定位在DNA特殊位點而利于轉錄 組蛋白的修飾組蛋白的修飾改變染色質的結構,直接或間接 影響轉錄活性組蛋白賴氨酸殘基乙酰基化(acetylation),影響轉錄 HMG結構域蛋白的影響 HMG結構域可識別某些異型的DNA結構,與DNA 彎折和DNA-蛋白質復合體高級結構的形成有關

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