第2章_染色体2.pptVIP

第二章 染色体 一、人类的正常核型 染色体 染色体（chromosome）位于细胞核中，是遗传信息的载体，呈线状结构，是细胞分裂时遗传物质存在的特定形式，是间期细胞染色质多级螺旋折叠的结果。 细胞遗传学的主要研究内容 染色体一词来自希腊文chroma（颜色）和soma（体），研究染色体和细胞分裂是细胞遗传学的主要研究内容。 染色质（chromatin） 染色质和染色体是同一种物质的不同存在形式，染色质是指间期细胞核内遗传物质存在的形式。 染色体(chromosome)则是染色质在细胞分裂过程中经过紧密缠绕、折叠、凝缩、精巧包装而成的具有固定形态的遗传物质存在形式，是高度螺旋化的DNA蛋白质纤维。 在1950年以前，人们认为人类染色体数目为48条；人类的性别和果蝇一样，是由常染色体和性染色体的比例决定的。染色体标本的质量比较差是产生该两种错误的原因。 人类体细胞为二倍体，即２ｎ，含46条（23对）染色体，其中1-22对染色体为男女共有，称常染色体（autosomal chromosome），另一对的组成与性别有关，称性染色体（sex chromosome），女性为ＸＸ，男性为ＸＹ。配子为单倍体，即n，含23条染色体。一个体细胞中特定数目和大小的染色体称核型（karyotype）。人类的正常核型是46，XX （ＸＹ）。 二、染色体的结构特征 （－）核小体和染色质纤维 核小体是染色质的基本结构单位，使得染色质中的DNA\RNA和蛋白质组织成为一种致密的结构形式。 如果用足量的微球菌核酸酶（micrococcal nuclease）处理染色质则可以得到核小体单体；如果用微量的酶做不彻底的切割，则可以得到核小体二体、三体等。每个核小体单位包括200bp左右的DNA和一个组蛋白八聚体。及一分子的组蛋白H1。 组蛋白可分为五种：H1，H2A, H2B, H3和H4，其中的四种组蛋白形成八聚体（ H2A, H2B, H3和H4各两个分子），称为核心组蛋白。 大约146bp的DNA盘绕在八聚体构成的核心结构外面1.75圈，形成了一个核小体核心颗粒，这些盘绕的DNA不易被核酸酶消化。 染色质=DNA+组蛋白 核小体 核小体的结构 6.4 Histone and nucleosome 30nm螺旋管 Chromatin conformation The eukaryotic genome is structurally organized into nucleosomes to form chromatin, which regulates gene expression, in part, by controlling the accessibility of regulatory factors. When packaged as chromatin, many promoters are transcriptionally repressed, thus reducing the access of transcription factors to their binding sites. 核小体直径约10nm；每个核小体串珠似地连接在一起，核小体之间的DNA约15-55bp不等，因种属而异。研究发现H1组蛋白为一组密切相关的蛋白质，其数量相当于核心组蛋白的一半，易从染色质中抽提出来，所有的H1组蛋白被除去后，也不会影响到核心颗粒的结构，表明了H1组蛋白是位于核心组蛋白之外。 每6个核小体以H1组蛋白为中心形成一个螺旋，时而紧时而松，处于动态，其外径约30nm，这种螺线管结构形成染色质纤维（chromatin fiber）,进一步螺旋化和折叠，最终形成了有丝分裂中期的染色体(图2-1)。 人类每条染色体都是由一条DNA分子盘绕组蛋白高度螺旋化构成的；每条DNA分子平均长度为10ｃｍ，由(2-3)*108 bp组成。新复制的DNA很快和组蛋白组装成核小体。 组蛋白是一类碱性蛋白质，核小体的每个组蛋白都有20-40个氨基酸残基从核心伸出，使其Ｎ端带正电荷的赖氨酸基团可以和与其自身盘绕的DNA磷酸相互作用，也可以和其附近DNA以及核小体之间的DNA磷酸相互作用。 如果赖氨酸基团乙酰化，就会终止与DNA的这种作用。组蛋白乙酰化越多，染色质纤维丝的致密程度和高度螺旋化就越低，DNA转录活性越强，在染色质中还有非组蛋白成分，为染色体提供支架作用，也和DNA转录有关。 染色体的高级结构 10nm的核丝（nucleofilament） 30nm 螺旋管（solenoid） 放射环模型（radeal loop model） 螺旋环模（MarsdenLaemmli,