《細胞生物學》教案 （第17次課2學時） 一、授課題目第九章細胞核與染色體（Nucleusandchromosome）二、教學目的和要求1.熟練掌握核被膜的形態(tài)結構與功能；2.理解核基質的功能,核仁的結構與功能；3.掌握染色質的結構組成與裝配,染色體的形態(tài)結構。三、教學重點和難點教學重點：1核膜及核孔復合體2染色體的空間結構教學難點：核孔復合體與核仁的結構與功能四、主要參考資料翟中和．細胞生物學，第三版．北京：高等教育出版社，2007教學過程染色體染色體的形態(tài)結構由兩條相同的姐妹染色單體(chromatid)構成，彼此以著絲粒(centromere)相連根據著絲粒在染色體上所處的位置，分為4種類型(一)著絲粒(centromere)與動粒動粒結構域(kinetochoredomain)-內板(innerplate)中間間隙(middlespace)外板(outerplate)-纖維冠(fibrouscorona)中央結構域(centraldomain)配對結構域(pairingdomain)(二)次縊痕(secondaryconstriction)(三)核仁組織區(qū)(nucleolarorganizingregion,NOR)(四)隨體(satellite)(五)端粒(telomere)熒光原位雜交（FISH）鑒定端粒是否在末端，labeledprobesTTAGGG，然后與整個染色體進行雜交和孵育，則發(fā)現在染色體末端有雜交信號（一）、中期染色體的形態(tài)結構1染色單體分裂中期由著絲粒相連在一起的，含一個DNA分子的一條棒狀結構，互稱為姐妹染色單體。2著絲粒（Centromere）是主縊痕處中期兩條染色單體相互聯系在一起的特殊部位。也是兩臂染色質連續(xù)的部分，是染色體上DNA高度重復的序列形成的染色質復合結構，屬于染色體的正常組成成分。在中期染色體上，著絲粒染色很淺或不染色，包括三個結構域：（1）著絲點（動粒）結構域；（2）中央結構域；（3）配對結構域。3著絲點（動粒）（Kinetochore）是在主縊痕處兩個染色單體的外側表面部位的特殊結構，是附加上去的，它與紡錘絲微管接觸，每條染色單體上有一個著絲點，多為盤狀，故有著絲盤之稱。依著絲粒在染色體上的位置，可將染色體劃分為四類：染色體類型臂指數（q/p）中間著絲粒染色體（M）1.0~1.69（1.0~1.67）亞中間著絲粒染色體（SM）1.7~2.99（1.68~3.00）近端著絲粒染色體（ST）3.0~6.99（3.01~7.00）端著絲粒染色體（T）＞7.01＞7.0，只有一條臂。（中期染色體的形態(tài)結構）4染色體臂（arm）由著絲粒將染色體分為兩臂，短臂P和長臂q，臂比（指數）（armratio=q/p）5次縊痕（付縊痕或次級縊痕secondary—）是主縊痕以外的淺染內縊節(jié)段，不是所有染色體都有，具有次縊痕的染色體稱核仁組織染色體。在次縊痕上、下兩端的染色體片段仍保持成一直線，無角度差，以此與主縊痕區(qū)別。核仁組織區(qū)（NOR）：是rRNA基因（rDNA）存在部位，與間期形成核仁有關。6隨體（satellite）某些借助次縊痕相連的球形小體，但不是所有與次縊痕相連的部位都是隨體。如人類第13，14，15，21，22對染色體有隨體。帶有隨體的染色體稱sat—染色體。7端粒（telomere）指染色體兩端部的特化結構，通常是由富含G的短串聯重復序列DNA組成。具有極性，斷裂的染色體在此處不能連接，而其他部位可以隨機連接。其生物學作用在于維持染色體的完整性和個體性。二、染色體的功能元件（LinearchromosomeDNAcontainsthreefunctionalelements）為確保染色體在細胞世代中的穩(wěn)定性，起碼應具備3個結構要素，被稱為染色體DNA的關鍵序列。ARS自主復制DNA序列——DNA復制起點，確保染色體在細胞周期中能夠自我復制，維持染色體在細胞世代傳遞中的連續(xù)性；CEN著絲粒DNA序列——使兩組子染色體平均分配到子細胞中去；TEL端粒DNA序列——保證染色體的獨立性和穩(wěn)定性。(至少有一個復制起點，以復制叉的形式解鏈進行復制；telomere端粒使染色體穩(wěn)定，長度不會縮短；著絲粒保證有絲分裂過程中兩個子細胞獲得的遺傳物質是一樣的；)自主復制DNA序列(autonomouslyreplicatingDNAsequence,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(qū)域是維持ARS功能所必需的。著絲粒DNA序列(centromereDNAsequence,CEN)： 兩個相鄰的核心區(qū)：80-90bp的AT區(qū)；11bp的保守區(qū)。端粒DNA序列(telomereDNAsequence,TEL)及端粒酶人造微小染色體(artificialminichromosome)。DNA與蛋白質形成染色質或染色體以后，染色質或染色體要長期、穩(wěn)定、連續(xù)地存在，必須包括三種功能元件：①至少有一個DNA復制起點，確保染色體在細胞周期中能夠自我復制，維持染色體在細胞世代傳遞中的連續(xù)性；②一個著絲粒，使細胞分裂時已完成復制的染色體能平均分配到子細胞中；③在染色體的兩個末端必須有端粒，保持染色體的獨立性和穩(wěn)定性。Howtoisolatethefunctionalelements以自主復制序列或復制起點為例，看其如何克??？用酵母細胞來做（染色體數量少，基因組小，做起來比較容易；釀酒酵母共有17條染色體，基因組全序列已于1996年測定，大小為12.052Mb，共6500個基因，是第一個測出的真核生物基因組序列），其本身含有自主復制序列，將其打斷重組到載體上；ARS(Autonomouslyreplicatingsequences,自主復制序列)actasanoriginofreplication（將酵母基因組序列打斷，重組到帶有組氨酸的載體上，轉化到營養(yǎng)缺陷型的酵母細胞中去，即不能合成組氨酸的培養(yǎng)基，如果沒有ARS，則載體不能復制，不能利用組氨酸，則酵母不能長成克隆，但是偶爾有些克隆，說明重組的序列整合到了酵母染色體上，是假陽性的；然后將ARS克隆測序，研究其序列特征）自主復制DNA序列Progeny后代Mitotic有絲分裂faulty有錯誤的,有缺點的,不完善的

以自主復制序列或復制起點為例，看其如何克??？用酵母細胞來做（染色體數量少，基因組小，做起來比較容易；釀酒酵母共有17條染色體，基因組全序列已于1996年測定，大小為12.052Mb，共6500個基因，是第一個測出的真核生物基因組序列），其本身含有自主復制序列，將其打斷重組到載體上；著絲粒DNA序列端粒DNA序列（位于染色體末端，由短小串聯重復序列構成）位于染色體末端，由短小串聯重復序列構成Humantelomere:5’-TTAGGG-3’500～3000copies帶有端粒序列的載體，轉化后可以長出克??；而是去掉端粒序列的，轉化后長不出克隆，因為它不穩(wěn)定；端粒序列的特征①短的串聯重復序列②保守性強：Similarinprotoza原生動物,fungi真菌,plants,andmammals;Thesamethroughoutthevertebrates脊椎動物;Human:5’-TTAGGG-3’四膜蟲：5’-TTGGGG-3’在外因作用下，染色體可以發(fā)生畸變或斷裂，斷裂的染色體之間又可能發(fā)生融合；為什么斷裂的染色體可以發(fā)生融合，而細胞中的染色體的末端也是游離的但卻是相對穩(wěn)定的？（經過大量研究發(fā)現，是染色體末端的端粒起作用（讓染色體保持穩(wěn)定）；例如構造人造染色體，將一些遺傳物質轉化到酵母細胞里，沒多久染色體都斷裂沒了，但是如果將端粒序列添加到染色體末端，則就轉化成功了。）（左圖是帶有端粒序列的載體，轉化后可以長出克??；而右圖是去掉端粒序列的，轉化后長不出克隆，因為它不穩(wěn)定；TEL：端粒DNA序列；ARS:自主復制DNA序列；CEN：著絲粒DNA序列；）端粒序列的特征（Characteristicsoftelomeresequence）①短的串聯重復序列Tandemrepeatsofashortsequence;②保守性強：protoza原生動物,fungi真菌,plants,andmammals，vertebrates脊椎動物;Human:5’-TTAGGG-3’四膜蟲：5’-TTGGGG-3’末端復制問題即新合成的DNA鏈5’末端RNA引物被切除后變短的問題端粒酶（telomerase）：最初是從四膜蟲里面分離出來的；由RNA和蛋白質組成，是一種反轉錄酶；以自身RNA為模板，在母鏈的3’端粒末端合成新的端粒序列端粒酶只在生殖細胞、部分干細胞和癌細胞中有端粒酶活性，在正常的細胞中不具有端粒酶的活性，端粒重復序列的長度與細胞分裂次數和細胞衰老（末端復制問題Theend-replicationproblem;先行鏈；滯后鏈；復制后，RNA引物要切除掉，因此復制出的新鏈比模板鏈要短，世世代代傳遞下去的話則會越來越短）Hayflick界線1961年，Hayflick等人提出，細胞（至少是體外培養(yǎng)的細胞）不是不死的，而是具有一定的壽命，它們的增殖能力不是無限的，而是有一定的界線，這就是Hayflick界線，這是對當時細胞不死性學說的徹底否定。癌細胞在體外培養(yǎng)時具有無限傳代的特性，但是癌細胞染色體的端粒卻比正常細胞的要短。經研究人們發(fā)現，癌細胞在經過多次分裂后端?？s短到一定長度時，細胞中就會具有端粒酶的活性，使得端粒一直維持這一長度不變。端粒酶的作用示意圖把合成的端粒重復序列再加到染色體的3‘端另一種端粒變長的途徑-ALTALT（alternativelengtheningoftelomeres）替代延長端粒；端粒的選擇性延長機制：3’端突出的端粒DNA最終與5-10kb之外的另一條鏈上的TTAGG同源序列配對形成一個D環(huán)（或T形環(huán)），以穩(wěn)定端粒末端結構。這一過程由TRF2(telommererepeatbindingfactor2)催化完成。Thestructureoftelomeres端粒的功能①完成染色體復制（Completereplicationofchromosome;）（末端復制問題Theend-replicationproblem;先行鏈；滯后鏈；復制后，RNA引物要切除掉，因此復制出的新鏈比模板鏈要短，世世代代傳遞下去的話則會越來越短）（Howtosolvethe“end-replicationproblem?TelomereandTelomerase;端粒酶：最初是從四膜蟲里面分離出來的；由RNA和蛋白質組成，是一種反轉錄酶；以自身RNA為模板，在母鏈的3’端粒末端合成新的端粒序列）（Tetrahymena四膜蟲屬）(端粒酶與DNA結合→在3’端合成DNA→互補鏈的合成；端粒酶以自己本身含有的一小段RNA序列進行反轉錄)(引發(fā)的問題：a模板鏈延長后，盡管引物去掉后新生鏈還是延長了，但是模板鏈還是延長的b模板鏈每復制一次，端粒酶都會結合到模板鏈上來使其延長，則染色體會越來越長)（因此有一些機制可以調節(jié)端粒酶進行反轉錄的長度，使端粒長度保持在一定范圍之內）（而且細胞內的外切核酸酶可以識別它，進行剪切）②保護染色體免遭核酸酶降解（Protectthechromosomesfromnucleaseinfluence;）（端粒突出末端形成端粒環(huán)（t-loop）；防止融合及切除、修復）③防止染色體末端相互融合（Preventtheendsofchromosomesfromfusing.），即保持染色體的獨立性和穩(wěn)定性TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine2009“forthediscoveryofhowchromosomesareprotectedbytelomeresandtheenzymetelomerase”=4\*GB2⑷端粒、端粒酶與細胞衰老、癌細胞（Telomere,telomeraseandcellularaging,cancercell）=1\*GB3①Telomeraseisfoundingermcells,notinsomaticcells.=2\*GB3②Thetelomerelengthofadultisshorterthanthatofyounger.=3\*GB3③Telomereshorteningisthoughttoactivateasuicideprogram.So,telomereshorteningplaysakeyroleinprotectingthebodyfromcancer.90%ofhumantumorscontainanactivetelomerase.補充資料：因為發(fā)現了端粒和端粒酶保護染色體的機理，三位美國科學家———伊麗莎白·布萊克本、卡蘿爾·格雷德、杰克·紹斯塔克被授予了2009年的諾貝爾生理學或醫(yī)學獎。這三位科學家解決了生物學上的一個重大問題，即在細胞分裂時染色體如何進行完整復制，如何免于退化，其中奧秘蘊藏在端粒和端粒酶上。他們的研究成果對癌癥和衰老研究具有重要意義。據悉，關于染色體端粒的研究論文最初發(fā)表于1978年，端粒酶的研究則是上世紀80年代中期的事。這兩項成果很大程度上改變了人們研究染色體的方式，因此，30年后的今天，依然對癌癥、基因組研究等基礎研究起著重要影響。三位獲獎者的研究成果雖然從現在來看，早已不是“最尖端”，但堪稱“很經典”。體外實驗：正常的人的成纖維細胞在體外培養(yǎng)，發(fā)現此細胞最多能傳60代，60代以后細胞就不長了，就會死亡，而且檢測其染色體，發(fā)現端粒變短了（有人提出一種理論“復制性衰老”；端粒一次次復制，一次次變短，當變短到一定程度，就啟動一種機制，使得細胞自發(fā)性衰老，這其實是一種保護性機制）；但是如果將端粒酶在細胞中強制性表達或超表達后，發(fā)現此細胞可傳上百代，而且上百代以后仍然沒有衰老的跡象，而對照組的細胞已經死亡了，說明端粒酶表達以后可以讓端粒長度維持到一定范圍內，與細胞衰老有聯系）體內實驗：利用小鼠，將編碼端粒酶RNA的基因敲除或者干擾，生出的老鼠第一代沒事，但是第六代的時候，小鼠的染色體不穩(wěn)定，相互融合，小鼠活力也下降很多，說明端粒的長短，端粒酶活性的有無，與細胞衰老有關系。因此端粒的長度就相當于衰老的時鐘-“生命時鐘”。是否可以通過一定技術在端粒和端粒酶上下功夫，延長細胞衰老呢？但是細胞衰老和個體衰老是兩個不同的概念（生物個體的衰老并不是細胞衰老導致的，細胞衰老是源自生物一種死亡程序基因.而生物個體的衰老是由于體內自由基的積累增多,自由基具有很強的氧化性,使生物體衰老.）。如果細胞不衰老，那容易發(fā)生癌變；因此端粒啟動細胞程序性死亡，其實是一種保護機制；在生殖細胞和部分干細胞里面，特別是精原細胞（生殖干細胞），端粒酶的活性非常好，在所有體細胞里則尚未發(fā)現端粒酶的活性。不幸的是，人90%的腫瘤細胞具有表達端粒酶活性的能力，使癌細胞得以無限制地增殖，體外長時間地培養(yǎng)沒有衰老的跡象；因此可以開發(fā)端粒酶抑制劑優(yōu)勢補充資料：端?！肆Ｃ秆芯砍晒囊饬x：端粒及端粒酶在細胞的衰老和癌變方面有著重要的作用1由于解決了細胞分裂時染色體如何完整地自我復制，以及染色體如何受到保護以免于退化，進一步深化了在細胞水平對衰老與腫瘤的認識。早在二十世紀30年代提出的穩(wěn)態(tài)學說，證明了機體之所以能在不斷變化的環(huán)境中保持穩(wěn)定并長期生存，是由于機體內存在一整套自動調控裝置和代償潛能，當時只是認為只是生物體的一種“本能”。60年代美國學者海弗列克通過人肺二倍體成纖維細胞體外培養(yǎng)首先發(fā)現首先發(fā)現細胞首先發(fā)現首先發(fā)現細胞首先發(fā)現人體細胞只能進行大約60次分裂，這一規(guī)律被稱為“海弗列克極限”；另一位美國學者馬丁通過統(tǒng)計分析進一步證實提供細胞者的年齡每增長一歲，其細胞分裂減少0.2次，使人類在細胞水平上尋找到了人類衰老的原因。80年代初，卡羅爾·格雷德等的研究顯示，端粒長度的平衡是維護細胞分裂能力的必要條件，細胞每分裂一次，端粒就縮短一點，如果不能得到補償，當端?！澳p殆盡”時，也就意味著細胞會失去分裂能力，逐漸走向衰亡。端粒酶的作用是給染色體延長端粒，補償縮短的端粒。由于端粒和端粒酶對染色體的保護機制被發(fā)現后，使人類對生物體壽命的認識深入到了亞細胞水平。因此，通過延長端粒將會使細胞保持“年輕化”，從而延長生命。因為在通常情況下，嬰兒的端粒比成年人長，克隆羊“多利”之所以早逝，可能是它繼承了母體的端粒長度比正常出生的羊的端粒短。借助這一開創(chuàng)性工作，使人們更清晰地了解了端粒一端粒酶對體細胞壽命的調控作用及研究前景。多利羊被視為20世紀最使人震驚的科學技術之一，但是還沒活到羊平均年齡的多利已經被實行安樂死(2003年2月14日，享年6歲)。早在1999年5月27日，培育多利羊的英國PPL醫(yī)療公司和羅斯林研究所科學家組成的一個研究小組就已發(fā)現，多利的染色體端粒長度比同年齡普通綿羊要短２０％，幾乎與其6歲的母親（提供細胞核的母羊）的端粒長度一樣，據此，科學家開始懷疑多利羊不可能活到正常綿羊的年紀。而在2002年1月科學家又發(fā)現多利羊的左后腿患上了關節(jié)炎這種典型的“高齡病癥”。前不久，多利羊壯年又患上了老年羊常得的肺部感染疾病，這無疑又加重了科學家對克隆動物早衰的懷疑。（2003年2月14日，享年6歲的多莉因“老年性疾病”不治安樂死；Asaresultoftelomereshorteingorothers?）2由于端粒酶活化是體細胞無限增殖所必需的，而無限增殖則是腫瘤的惡性特征之一，因而人們逐漸接受腫瘤細胞形成的“端?！肆Ｃ浮奔僬f。端粒一端粒酶與腫瘤之間存在關聯性，是在論文發(fā)表后10多年間逐漸被證實的，研究發(fā)現，在多數惡性腫瘤細胞中，端粒酶有著極高的活化，而在高活性端粒酶作用下，因細胞分裂而丟失的端粒將被重新合成，變異的細胞不能進入常規(guī)的衰亡過程，從而出現不受控制的“生長”，最終形成惡性腫瘤。1990年Harleyc［1］發(fā)現當正常人的雙倍體細胞端粒達到一定長度時即開始縮短，并啟動停止細胞分裂的信號，該細胞不能進一步分裂而衰老死亡，被稱為第一死亡期(M1)。研究證實，癌基因(SV40T抗原)，抑癌基因(P53和Rb)的突變均能使細胞逃避Ml，獲得一定的額外增殖能力(并非無限的增殖，端粒酶仍為陰性)。隨著端粒進一步短縮，則進入第二死亡期，即細胞極期(M2)。到達M2的細胞大部分壽命達到極限而死亡，繼續(xù)生存下來的細胞則具有無限增殖能力，且端粒酶呈陽性，這類有幸生存下來的細胞即腫瘤細胞，自從Kim(1994)建立端粒重復序列擴增技術(PCR—TRAP)檢測端粒酶以來，幾乎所有的人類惡性腫瘤中均發(fā)現有端粒酶強陽性表達，一般都在85％以上，有的甚至報道高達100％。如Shay等總結了正常組織(196例)、原位癌(410例)、惡性腫瘤(2031例)和癌旁組織(690例)中端粒酶的陽性率，它們分別為0.5％、30.0％、85.0％和11.0％。也有人在動態(tài)觀察大鼠皮膚癌發(fā)展過程中發(fā)現，其初期只有低活性的端粒酶表達，隨著腫瘤惡性程度的增加，端粒酶活性亦逐漸增強。因此，不少學者指出，端粒酶活化有可能是所有惡性腫瘤發(fā)生過程中的一個必經通路：首先是癌基因激活和／或抑癌基因失活，以及細胞凋亡過程受阻，最終導致端粒酶代償性活化，從而導致細胞端粒的損耗和重新合成達到一種動態(tài)平衡，腫瘤細胞得以無限制繁殖發(fā)現端粒酶和端粒對染色體的保護機制，更大的價值應該體現在腫瘤治療上；希望通過不同途徑抵制腫瘤細胞中端粒酶活性，從而使腫瘤細胞失去“瘋長”的動力，如果利用端粒和端粒酶，在腫瘤細胞中“多”，在正常細胞中“少”這一特殊性，開發(fā)只針對端粒酶起作用的治療藥物和方式，相信其副作用必定較傳統(tǒng)的放,化療而言，相對要小得多。但在全球范圍內，包括利用端粒和端粒酶對染色體的保護機制來攻克腫瘤的各種科研探索正在進行，尚未真正用于臨床，仍有很多不解之謎。除了上述衰老和腫瘤的關系外，目前已有大量報道揭示了端粒和端粒酶與神經系統(tǒng)疾病，心血管疾病，自身免疫性疾病，遺傳性疾病等關系密切，例如在遺傳性再障中，可發(fā)現人體造血干細胞端粒酶發(fā)生基因突變，導致細胞過早凋亡。由于端粒是細胞染色體的基本結構與細胞再生密切相關，因此可以預見，隨著該領域被更加廣泛地關注，會有更多疾病被發(fā)現與端粒或端粒酶結構與功能異常有關。更需要關注的是要分清楚這種結構與功能的異常，究竟是原因還是結果，這對進一步開發(fā)相關的診斷和治療手段會起到指導作用。有關端粒酶活性的檢測，也在衰老和癌癥領域開展了較多的研究和應用嘗試，但還無突破性應用性成果產生。Istherethe“end-replicationproblem”inbacteria?Howbacteriasolvethisproblem?原核細胞染色體末端有沒有復制問題？例如細菌，染色體呈環(huán)狀，因此不存在末端復制問題，染色體帶型核型(karyotype) 是指染色體組在有絲分裂中期的表型,包括染色體數目、大小、形態(tài)特征的總和。核型模式圖(idiogram) 將一個染色體組的全部染色體逐個按其特征繪制下來,再按長短、形態(tài)等特征排列起來的圖象稱為核型模式圖,它代表一個物種的核型模式。染色體顯帶技術經物理、化學因素處理后，再用染料對染色體進行分化染色，使其呈現特定的深淺不同帶紋(band)的方法-一類是產生的染色帶分布在整個染色體長度上，如G、Q和R帶-一類是局部性顯帶，它只能使少數特定區(qū)域顯帶，如C、T和N帶Howtopreparechromosomes?（植物凝集素PHA，能夠刺激淋巴細胞的轉化；秋水仙素，可以破壞紡錘體；低滲的作用，使大量紅細胞破壞，而且可以使染色體分的比較開）(Humanmitoticchromosomesandkaryotype人類有絲分裂染色體和染色體核型)特殊染色體-多線染色體存在于雙翅目昆蟲的幼蟲組織細胞內來源于核內有絲分裂多線化的細胞處于永久間期染色中心多線染色體的帶和間帶都含有基因darkly-stainingbands(b)lighterinterbands(ib)兩種巨大染色體（giantchromorome）燈刷染色體（lampbrushchromosome）幾乎普遍存在于動物界的卵母細胞中，其中兩棲類卵母細胞的等刷染色體最典型卵母細胞進行減數分裂第一次分裂時停留在雙線期的染色體形態(tài)與卵子發(fā)生過程中營養(yǎng)物儲備密切相關（二）多線腺染色體（polyrenechromosome）果蠅唾腺細胞全套多線染色體異染色質蛋白HP1在多線染色體上的分布（紅色信號）dCAF-1-p180蛋白的分布（綠色）大部分DNA以染色粒形式存在，沒有轉錄活性側環(huán)是RNA活躍轉錄的區(qū)域合成的RNA主要為前體mRNA本章概要（一）細胞核是真核細胞內最大、最重要的細胞器，是細胞遺傳與代謝的調控中心。細胞核主要由核被膜（包括核孔復合體）、核纖層、染色質、核仁及核體組成。核被膜與核孔復合體是真核細胞所特有的結構。核被膜作為細胞核與細胞質之間的界膜，將細胞分成核與質兩大結構與功能區(qū)域。與核被膜相聯系的核孔復合體是一種復雜的跨膜運輸蛋白復合體。核質之間的大分子主要通過核孔復合體實現頻繁的物質交換與信息交流。染色質是間期細胞核內由DNA、組蛋白、非組蛋白及少量RNA組成的線性復合結構。一個雙倍體體細胞內所有DNA的總和的一半構成該生物基因組。到目前為止，包括人類在內的許多生物（特別是諸多模式生物）的基因組序列已得到解析。真核細胞染色質DNA序列的組成復雜，包括單一序列、中度重復序列和高度重復序列。構成染色質的蛋白參與DNA遺傳信息的組織、復制和閱讀。其中組蛋白是染色質的基本組成蛋白，與DNA的結合沒有序列特異性；非組蛋白多數是序列特異性DNA結合蛋白，是重要的基因表達調控蛋白。它們具有不同的結構模式，形成不同的DNA結合蛋白家族。本章概要（二）核小體是構成染色質的基本結構單位，每個核小體由組蛋白八聚體核心及200

bp左右的DNA和一分子組蛋白H1組成。染色質組裝是一個動態(tài)過程，它與DNA復制、修復和重組直接相關。間期染色質可分為常染色質與異染色質兩類。按其功能狀態(tài)染色質又被分為活性染色質和非活性染色質。在真核細胞，染色質的結構與基因表達有密切關系。引起染色質結構變化的事件和因子包括DNA局部結構與核小體相位的改變、組蛋白的修飾（甲基化、乙?；土姿峄龋?、DNA甲基化、HMG結構域蛋白、特殊RNA分子以及染色質重構因子等?？蛇z傳的、與核酸序列沒有直接關系的控制基因活性的調控方式稱之為表觀遺傳調控。染色體是細胞有絲分裂時遺傳物質存在的特殊形式，是間期染色質緊密組裝的結果。中期染色體具有比較穩(wěn)定的形態(tài)。要確保其正常復制和穩(wěn)定遺傳，染色體起碼具備3種功能元件:一個DNA復制起始點、一個著絲粒和兩個端粒。細胞染色體組在有絲分裂中期的分布稱為核型。核型具有物種特異性。此外，在某些生物的細胞中，特別是在發(fā)育的某些階段，可以觀察到特殊的巨大染色體，包括多線染色體和燈刷染色體。本章概要（三）核仁是真核細胞間期核中最顯著的結構，其形態(tài)、大小隨細胞類型和細胞代謝狀態(tài)不同而變化。核仁普遍存在三種基本組分：纖維中心（FC）、致密纖維組分（DFC）和顆粒組分（GC）。核仁的主要功能涉及核糖體的生物發(fā)生。核仁是一種高度動態(tài)的結構，在有絲分裂過程表現出周期性地解體與重建。除核仁之外，細胞核中也存在其他一些亞核結構，最典型的例子就是核體。在真核細胞的核內除染色質、核膜、核仁及一些亞核結構外，還有一個以蛋白質成分為主的網架結構體系，即核基質。這一結構體系可能與DNA復制、基因表達和染色體組裝等有密切關系。第三節(jié)核仁（Nucleoli，Nucleolus）核仁是真核細胞間期核中最顯著的細胞器，在活細胞用普通光學顯微鏡便可看到，這是由于核仁的折光性強，與細胞其他結構可顯出明顯的界限。在細胞核內呈濃密的球狀小體。據報道，這個細胞器最早是有Fontana于1881年首次發(fā)現。一、核仁超微結構電鏡下可明顯地區(qū)分出三種基本結構組分：1纖維中心（fibrillarcenters，FC）是包埋在顆粒組分內部的一個或幾個淺染的低電子密度的圓形結構，實質是rDNA（可通過電鏡細胞化學和放射自顯影驗證）。通常認為FC是染色體NORS的間期核副本。2致密纖維成分（densefibrillarcomponent，DFC）是核仁結構中電子密度最高的組分，呈環(huán)形或半月形包圍FC，由致密的纖維構成，實質是rDNA進行活躍轉錄合成rRNA的區(qū)域。3顆粒組分（granularcomponent，GC）是正在加工成熟的核糖體亞單位前體顆粒，直徑約在15—20nm，實質為rRNA—Pro性質。4核仁相隨染色質核仁周染色質：包繞在上述三種結構外圍；核仁內染色質：深入到核仁內部。5核仁基質（nucleoplasm）是上面幾種成分的存在環(huán)境，應用Rnase和Dnase處理核仁后的殘余結構組分，又稱核仁骨架。在間期核非染色或染色很淺，主要由蛋白質構成，懸浮各種酶類及大分子。這部分實際上與核基質（核液）相通，故有人認為它們屬同一物質。二、核仁的主要功能是制造核糖體，更確切的說，是核糖體主要成份rRNA的合成加工及核糖體大、小亞單位裝配的場所。1rRNA的合成2rRNA前體的加工在不同生物，初始轉錄產物（rRNA前體）大小不同，哺乳類為45srRNA（13000個核苷酸）、果蠅為38srRNA、酵母為37srRNA。分別被加工、切割成不同大小的rRNA分子。小分子核仁核糖核蛋白（snoRNPs）作為引導RNA（guideRNA）參與加工編輯過程。3核糖體亞單位的裝配約30分鐘成熟的小亞單位開始出現在細胞質，而大亞單位則在1小時后才裝配完畢。（這個過程是不可逆的）（RNA轉錄的特征：含有rDNA的10條間期染色質以袢環(huán)形式伸進核仁內；NOR