第八章：细胞核和染色体.pptVIP

三、染色质包装的结构模型 人体的一个细胞核中有23对染色体，每条染色体的DNA双螺旋若伸展开，平均长为5cm，核内全部DNA连结起来约1.7-2.0 m，而细胞核直径不足10 um。DNA是以螺旋和折叠的方式压缩起来的，压缩比例高达上万倍。 一、染色体包装的多级螺旋模型 核小体：DNA螺旋缠绕组蛋白形成核小体，长度压缩了7倍，形成直径为10nm的纤维。 螺线管：电镜下可观察直径30nm的染色质纤维，纤维由核小体螺旋化形成，每6个核小体绕一圈，构成外径30nm、内径为10nm的中空管，长度压缩6倍。 超螺线管：直径0.4um的圆筒装结构，也称单位线，40倍。 染色体：超螺线管进一步螺旋折叠形成染色体，5倍。 * * 第二节 染色质 1848年，Hofmeister从鸭跖草的小孢子母细胞中发现染色质。 1879年，W. Flemming提出了染色质（chromatin）这一术语， 用以描述染色后细胞核中强烈着色的细丝状物质。 1888年，Waldeyer正式提出染色体（Chromosome)的名称。 一、染色质的化学组成 染色质由DNA、组蛋白、非组蛋白及少量RNA组成，比例为1：1：（1-1.5）：0.05。DNA与组蛋白的含量比较恒定，非组蛋白的含量变化较大，RNA含量最少。 （一）DNA DNA是遗传信息的携带者（少数病毒为RNA）. DNA－染色体－基因组 大肠杆菌(4.2×106 bp, 2350个基因) 酵母菌(1.3×107 bp, 6100个基因) 国蝇(1.4×108 bp, 8750个基因) 人(3×109 bp, 约有1米长，含3－4万个基因) DNA的序列可分为3种类型： 单一序列（主要为基因编码序列，一个或几个拷贝，比例少于5％）； 中度重复序列（101-5），分为短散的重复序列（一般少于500 bp）和长散的重复序列（一般多于1000 bp），与基因选择性表达的调控有关； 高度重复序列（105），分为卫星DNA (satellite，重复单位长5-100 bp),主要分布在着丝粒区域; 小卫星DNA(minisatellte DNA, 单位长12-100 bp，拷贝数可变，常用于DNA指纹(DNA finger-printing)技术)，微卫星DNA(microsatellte DNA，单位1-5 bp，常串联达50-100 bp，具有高度多态性，遗传上保守，但个体差异较大)，用于构建遗传图谱。 DNA的双螺旋结构 DNA的二级结构存在3种主要类型，即：B-DNA、Z-DNA、A-DNA。其中， B-DNA的二级结构稳定，在细胞中是主要存在形式； A-DNA是B-DNA的重要变构形式； Z-DNA是左手螺旋。 B-DNA是活性最高的构象，A-DNA 的活性次之，Z-DNA的活性最低。 在细胞中DNA的三种构型是动态变化的，以此调控染色体的动态结构变化和基因的复制、转录。 三种不同构象的DNA双螺旋 （二）染色质蛋白质 负责DNA分子中遗传信息的组织、复制和阅读 1、组蛋白（与DNA非特异性结合） 组蛋白带正电荷，含精氨酸，赖氨酸，属碱性蛋白，其含量恒定，在真核细胞中组蛋白共有5种，分为两类：一类是高度保守的核心组蛋白（core histone）包括H2A、H2B、H3、H4四种；另一类是可变的连接组蛋白（linker histone）即H1。 核心组蛋白的结构非常保守，特别是H3和H4，牛和豌豆H4的102个氨基酸中仅有2个不同。核心组蛋白高度保守的原因可能有两个：其一是核心组蛋白中绝大多数氨基酸都与DNA或其它组蛋白相互作用，可置换而不引起致命变异的氨基酸残基很少；其二是在所有的生物中与组蛋白相互作用的DNA磷酸二脂骨架都是一样的。 四种核心组蛋白通过C端疏水的氨基酸相互结合，N端带正电荷的氨基酸向外伸出，与DNA分子结合，使DNA分子缠绕在组蛋白核心周围，形成核小体。尾部含有大量赖氨酸和精氨酸残基，为组蛋白翻译后进行修饰的部位，如乙酰化、甲基化、磷酸化等。 H1不仅具有种属特异性，而且还有组织特异性，所以H1是多样性的。 2、非组蛋白 非组蛋白是染色体上与特异DNA序列结合的蛋白质，又称序列特异性DNA结合蛋白。包括多种参与核酸代谢与修饰的酶类、核质蛋白、骨架蛋白、基因表达和染色体结构调节蛋白等。 凝胶迟滞电泳和ChIP实验 （1）非组蛋白的特